JP2013214504A - 空気電池カートリッジ及び空気電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る空気電池カートリッジは、正極材と負極材との間に電解液を保持する電解液層を有し、その正極材に空気を流接させるための空気流路がそれぞれ形成された複数の空気電池を、これら空気電池の間に空気流路を形成するように配列したものであり、空気流路20に電解液層から漏出した電解液Wを吸収膨潤して、その空気流路20を閉塞する漏出防止材Sを設けている。
【選択図】図4
Description
一方、特許文献2に開示されている空気電池においても、例えば空気拡散紙の破損により空気孔から電解液が漏出する虞があるとともに、空気拡散紙を空気孔に設けているので大きな圧力損失が懸念される。
本発明に係る空気電池カートリッジは、正極材と負極材との間に電解液を保持する電解液層を有し、その正極材に空気を流接させるための空気流路がそれぞれ形成された複数の空気電池を、これら空気電池の間に空気流路を形成するように配列したものであり、その空気流路に電解液層から漏出した電解液を吸収膨潤して空気流路を閉塞する漏出防止材を設けている。
本発明においては、上記空気流路に接続した空気供給管に、電解液層から漏出した電解液を吸収膨潤して空気流路を閉塞する漏出防止材と、空気電池カートリッジからの電解液の漏出を検知する漏液検知センサと、空気流路を遮断するための開閉バルブと、電解液の漏出を検知したときに、開閉バルブを閉じて空気流路を遮断する空気流通遮断手段とを有している。
また、図1では3個のカートリッジBを示すが、カートリッジBの個数は特に限定されるものではない。さらに、カートリッジBを構成する空気電池60の個数も特に限定されるものではない。
電解液Wとしては、水酸化カリウム(KOH)や塩化物を主成分とした水溶液又は非水溶液が使用可能である。
電解液タンク5に連結された送給管6は、カートリッジボックスCに装着された各カートリッジBに連結されている。
開閉バルブ7は、コントロールユニットDの出力側に接続されて、適宜開閉駆動されるようになっている。
バスバー50は、各カートリッジBの接続部64と接続されようになっている。
カートリッジボックスCの筐体10には、そのカートリッジボックスCに空気を供給するための空気供給管(以下、「空気流路」ともいう。)20と、カートリッジボックスCから空気を排出するための空気排出管(以下、「空気流路」ともいう。)30がそれぞれ接続されている。
圧力検知センサ24は、空気供給管20内の圧力を検知し、検知した圧力データをコントロールユニットDに出力する。
漏液検知センサ26は、空気供給管20内の漏液の有無を検知し、検知した漏液の有無の情報をコントロールユニットDに出力する。
開閉バルブ34は、コントロールユニットDの出力側に接続され、コントロールユニットDにより適宜開閉駆動される。漏液検知センサ31、温度センサ32及び圧力検知センサ33は、コントロールユニットDの入力側に接続されている。
温度センサ32は、空気排出管30内の温度を検知し、検知した温度データをコントロールユニットDに出力する。
圧力検知センサ33は、空気排出管30内の圧力を検知し、検知した圧力データをコントロールユニットDに出力する。
図1においては、迂回用管40の一端は、空気供給管20の開閉バルブ25と圧力検知センサ24との間に連結されている。迂回用管40には開閉バルブ41が配設されている。
開閉バルブ41は、コントロールユニットDの出力側に接続されて、適宜開閉駆動されるようになっている。開閉バルブ41を適宜開くことにより、空気電池システムAに導入された空気を迂回用管40を介して排出側へ迂回させることができる。
これにより、空気電池60の動作を停止させることができる。
バスバー50は、これに装着された複数のカートリッジBと電気的に接続され、カートリッジBからの電力を外部に取り出すものである。
このバスバー50は、複数のカートリッジBを装着する基台53と、基台53の装着面に突設され、複数のカートリッジBと電気的に接続する接続部51と、基台53の装着面に配設され、複数のカートリッジBを仕切るための仕切部材52を有する。
空気供給管20内には、図4(A)に示すように漏出防止材Sが配置されている。漏出防止材Sは、電解液Wを吸収すると膨潤して空気供給管(空気流路)20を閉塞する機能を有する。
漏出防止材Sとしては、例えば高分子ポリマーを使用可能であり、その他には水和物を形成する無機塩、又はそれら高分子ポリマーと無機塩の混合物等を用いることができる。
漏液検知センサ26は、漏出防止材SよりもカートリッジB寄りに配置されているのが好ましい。換言すれば、漏出防止材Sを、漏液検知センサ26の上流側に配置するのが好ましい。漏液検知センサ26が漏出防止材SよりもカートリッジB寄りに配置されていることにより、電解液Wの漏出を早期且つ確実に検知することができる。
漏出防止材Sの配置の仕方は特に限定されず、適宜選択可能である。例えば、漏出防止材Sは空気供給管20内の全周にわたって設けられていてもよい。
漏出防止材Sの非膨潤時における断面積を、空気供給管20の断面積の1/2以下とすることで、空気の供給を良好に行なわせることができる。また、漏出防止材Sの非膨潤時における断面積を、空気供給管20の断面積の1/20以上とすることで、膨潤時に空気供給管20を確実に閉塞することができる。
漏出防止材Sは、例えば空気排出管30の漏液検知センサ31と温度センサ32との間に配置される。空気排出管30内に配置された漏出防止材Sは、カートリッジボックスCから空気排出管30内に電解液Wが漏出した場合、電解液Wを吸収して膨潤することにより、空気排出管30内を閉塞する。この結果、漏出防止材Sより下流側への電解液Wの漏出を防止することができる。
カートリッジBは、図5に示すように、複数個の空気電池60を有する組電池である。複数の空気電池60は、互いに直列又は並列に接続されている。なお、図5では、便宜的に2つの空気電池60を示すが、更に多数(3つ以上)の空気電池60が配列されていてもよい。また、図1に示したバスバー50との接続部64は、図5では便宜的に省略している。
電解液層は、正極材と負極材との間に形成されている。
なお、図5では、仕切り部63により空気流路αが複数本に分割されているが、隣接する空気電池60を所定の間隔で離間し、空気流路αを形成することができれば、1つの空気流路αであってもよい。
漏出防止材Sの非膨潤時における断面積は、空気供給管20に配置した場合と同様に、空気流路αの断面積の1/20〜1/2であることが好ましい。なお、図5では、仕切り部63により吸気口α1が複数個に分かれているため、複数個の吸気口α1のそれぞれに漏出防止材Sを設けている。
上述した実施形態においては、空気電池60間に空気流路αを区画形成するように配列したカートリッジBを一例として示しているが、空気電池60間以外に空気流路が形成されていてもよい。
例えば、枠体61の互いに対向する枠材であって、液密通気膜62に対向する高さ位置に、その枠体61の内外を連通する吸気孔と排気孔を形成することにより、それら吸気孔と排気孔との間の液密通気膜62を空気流路としてもよい。
24,33 圧力検知センサ
25,34 開閉バルブ
26,31 漏液検知センサ
60 空気電池
B 空気電池カートリッジ
D1 第1の空気流通遮断手段
D2 第2の空気流通遮断手段
S 漏出防止材
Claims (12)
- 正極材と負極材との間に電解液を保持する電解液層を有し、その正極材に空気を流接させるための空気流路がそれぞれ形成された複数の空気電池を、これら空気電池の間に前記空気流路を形成するように配列した空気電池カートリッジであって、
前記空気流路に前記電解液層から漏出した電解液を吸収膨潤して前記空気流路を閉塞する漏出防止材を設けたことを特徴とする空気電池カートリッジ。 - 前記漏出防止材の非膨潤時における断面積を、前記空気流路の断面積の1/20〜1/2としていることを特徴とする請求項1に記載の空気電池カートリッジ。
- 前記空気流路の吸気口側又は排気口側若しくはそれら双方に、前記漏出防止材を配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載の空気電池カートリッジ。
- 前記漏出防止材が、高分子ポリマーであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気電池カートリッジ。
- 前記漏出防止材が、水和物を形成する無機塩であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気電池カートリッジ。
- 前記漏出防止材が、高分子ポリマーと無機塩との混合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気電池カートリッジ。
- 前記複数の空気電池を直列又は並列に接続していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の空気電池カートリッジ。
- 空気電池が注液型のものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の空気電池カートリッジ。
- 正極材と負極材との間に電解液を保持する電解液層を有し、その正極材に空気を流接させるための空気流路がそれぞれ形成された複数の空気電池を、これら空気電池の間に前記空気流路を形成するように配列した空気電池カートリッジを用いた空気電池システムにおいて、
前記空気流路に接続した空気供給管に、
前記電解液層から漏出した電解液を吸収膨潤して前記空気流路を閉塞する漏出防止材と、
前記空気電池カートリッジからの電解液の漏出を検知する漏液検知センサと、
前記空気流路を遮断するための開閉バルブとを配設しているとともに、
前記漏液検知センサにより電解液の漏出が検知されたときに、前記開閉バルブを閉じて空気流路を遮断する第1の空気流通遮断手段とを設けたことを特徴とする空気電池システム。 - 前記漏液検知センサを前記漏出防止材よりも前記空気電池カートリッジ寄りに配設していることを特徴とする請求項9に記載の空気電池システム。
- 前記空気流路に配設された圧力検知センサと、
その圧力検知センサにより空気流路の圧力上昇が検知されたときに、前記開閉バルブを閉じて前記空気流路を遮断する第2の空気流通遮断手段とを有することを特徴とする請求項9又は10に記載の空気電池システム。 - 前記圧力検知センサを、前記漏出防止材よりも前記空気電池カートリッジ寄りに配設していることを特徴とする請求項11に記載の空気電池システム。
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