JP2014194887A - Liquid injection air cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸素を正極活物質として利用する空気電池に関し、とくに、使用時に電解質用液体を注入するようにした注液式空気電池に関するものである。 The present invention relates to an air battery using oxygen as a positive electrode active material, and more particularly to a liquid injection type air battery in which an electrolyte liquid is injected during use.
従来の注液式空気電池としては、空気亜鉛電池として特許文献1に記載されたものがあった。この特許文献1に記載の空気亜鉛電池は、電解質容器とバッテリスタックを備えている。電解質容器は、電解質が充填してあると共に、下方に突出する電解質排出口と、この排出口を閉塞する電解質密封フィルムを備えている。他方、バッテリスタックは、複数のカソードチューブ及びアノードチューブから成るものであって、上方に突出する電解質注入口と、この注入口内に配置した差し込み管状部を備えている。
As a conventional liquid injection type air battery, there was one described in
上記の空気亜鉛電池は、バッテリ筐体に、電解質容器とバッテリスタックを上下に配置して収容し、この際、電解質容器の電解質排出口と、バッテリスタックの電解質注入口とを所定間隔をおいて相対向させた状態に保持する。この空気亜鉛電池は、電解質容器の上部を外側から押すことで、電解質容器を下降させて電解質排出口の電解質密封フィルムを電解質注入口の差し込み管状部により引き裂き、これにより電解質容器の電解液をバッテリスタックに供給して、発電を開始するものとなっている。 In the above-described zinc-air battery, an electrolyte container and a battery stack are placed in a battery casing in an up-and-down direction. At this time, the electrolyte outlet of the electrolyte container and the electrolyte inlet of the battery stack are spaced apart from each other by a predetermined interval. Hold in a state of facing each other. In this zinc-air battery, the upper part of the electrolyte container is pushed from the outside to lower the electrolyte container, and the electrolyte sealing film at the electrolyte discharge port is torn by the insertion tubular part of the electrolyte injection port, whereby the electrolyte solution in the electrolyte container is Power is supplied to the stack and power generation is started.
しかしながら、上記したような従来の空気電池は、電解質容器を押して同容器とバッテリスタックとを連通させることにより注液を行う構成であるから、例えば、自動車用の補助電源等に使用する場合、走行中すなわち振動、傾斜及び加速度が作用するような状況下では、電解質容器とバッテリスタックとのつなぎ目から液漏れが生じるおそれがある。 However, since the conventional air battery as described above is configured to inject the liquid by pushing the electrolyte container and causing the container and the battery stack to communicate with each other, for example, when used for an auxiliary power source for an automobile, etc. There is a possibility that liquid leakage may occur from the joint between the electrolyte container and the battery stack in the middle, that is, in a situation where vibration, inclination, and acceleration are applied.
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、振動、傾斜及び加速度が作用するような状況下であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができる注液式空気電池を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and can perform liquid injection without causing liquid leakage even under a situation where vibration, inclination, and acceleration act. It aims at providing a liquid injection type air battery.
本発明の注液式空気電池は、電解質用液体の収容部を有する単セルを複数配列してなり且つ夫々の収容部への注液口を上部に配置したセル集積体と、セル集積体の上側に配置され且つ電解質用液体を貯留した貯液タンクを備えている。そして、注液式空気電池は、貯液タンクの下部を開放するタンク開放手段と、タンク開放手段による貯液タンクの開放部からセル集積体の各注液口に至る間に閉空間を形成するマニホルドを備えた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。 A liquid injection type air battery according to the present invention includes a cell assembly in which a plurality of single cells each having an electrolyte liquid storage portion are arranged, and a liquid injection port to each storage portion is disposed at the top, and the cell integration body A liquid storage tank is provided which is disposed on the upper side and stores the electrolyte liquid. The liquid injection type air battery forms a closed space between the tank opening means for opening the lower part of the liquid storage tank and the liquid injection tank opening by the tank opening means to each liquid injection port of the cell assembly. A manifold is provided, and the above configuration is used as means for solving the conventional problems.
上記の構成において、電解質用液体は、電解液そのものや、単セルの内部に混入させた電解質用溶質材を溶融するための液体(水)などを含むものである。 In the above configuration, the electrolyte liquid includes the electrolyte solution itself or a liquid (water) for melting the electrolyte solute material mixed in the single cell.
本発明の注液式空気電池は、上記構成を採用したことから、振動、傾斜及び加速度が作用する走行中であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができ、自動車用の補助電源等として非常に有効なものとなる。 Since the liquid injection type air battery of the present invention employs the above-described configuration, liquid injection can be reliably performed without causing liquid leakage even during traveling where vibration, inclination, and acceleration act. It is very effective as an auxiliary power source for the power supply.
〈第1実施形態〉
図1〜図3に示す注液式空気電池C1は、単セル1を複数配列してなるセル集積体Sと、セル集積体Sの上側に配置され且つ電解質用液体2を貯留した貯液タンクTを備えている。また、注液式空気電池Cは、貯液タンクTの下部を開放するタンク開放手段と、貯液タンクTとセル集積体Sとを接続するマニホルド6を備えている。ここで、説明の都合上、図1〜図3中に示す矢印Pを空気流通方向とし、後記する実施形態も同様である。
<First Embodiment>
A liquid injection type air battery C1 shown in FIGS. 1 to 3 includes a cell assembly S in which a plurality of
単セル1は、図1に示すように、平板状の空気極1Aと、同じく平板状の金属負極1Bとの間に、電解質用液体2の収容部1Cを有しており、複数枚の単セル1と、これらを保持するセルフレームFによってセル集積体Sを構成している。セル集積体Sにおける各単セル1は、図1(B)に示すように、空気流通方向Pに直交する方向に所定間隔をおいて配列され、隣接する単セル1同士の間に空気流路Afを形成している。空気流路Afには隣接する単セル同士を電気的に接続する集電体(図示せず)を形成している。このようなセル集積体Sは、組電池と称することもある。
As shown in FIG. 1, the
フレームFは、各単セル1の上端部及び下端部、空気流通方向Pの前後端部、並びに隣接する単セル1同士の上端部間を液密的(水密的)に閉塞すると共に、上端部の中央に、各単セル1の収容部1Cに連通する注液口Hが配列してある。これにより、各単セル1の収容部1Cは、上下及び空気流通方向Pの前後においてフレームFにより閉塞され、夫々の注液口Hにより上側のみに開放されている。このようにして、セル集積体Sは、電解質用液体2の収容部1Cを有する単セル1を複数配列してなり且つ夫々の収容部1Cへの注液口Hを上部に配置した構成になっている。
The frame F closes the upper and lower ends of each
また、セル集積体Sは、各単セル1の収容部1Cの上側、より具体的には空気極1A、金属負極1B及び収容部1Cの上側で、注液口Hとの間に、余剰の電解質用液体2を収容する余剰保持領域9を有している。
In addition, the cell assembly S has an excess between the liquid injection port H on the upper side of the
単セル1を構成する空気極1Aは、詳細な図示を省略したが、正極部材と、最外層に配置した液密通気部材で構成してある。正極部材は、例えば、触媒成分、及び触媒成分を担持する導電性の触媒担体を含むものである。
Although the
正極用触媒成分としては、具体的には、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)等の金属及びこれらの合金、これらの金属の酸化物、複合酸化物、硫化物、ポルフィリン型有機金属、フタロシアニン型有機金属、WC、Mo2C、カーボンブラックや活性炭などの炭素など公知のものを使用することができる。触媒成分の形状や大きさは、特に限定されるものではなく、従来公知の触媒成分と同様の形状及び大きさを採用することができる。 Specific examples of the positive electrode catalyst component include platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), iridium (Ir), palladium (Pd), osmium (Os), cobalt (Co), nickel (Ni ), Metals such as manganese (Mn) and alloys thereof, oxides of these metals, composite oxides, sulfides, porphyrin-type organic metals, phthalocyanine-type organic metals, WC, Mo2C, carbon such as carbon black and activated carbon, etc. A well-known thing can be used. The shape and size of the catalyst component are not particularly limited, and the same shape and size as those of conventionally known catalyst components can be employed.
触媒担体は、上述した触媒成分を担持するための担体、及び触媒成分と他の部材との間での電子の授受に関与する電子伝導パスとして機能する。触媒担体としては、触媒成分を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、充分な電子伝導性を有しているものであればよく、公知のカーボンを使用することができる。 The catalyst carrier functions as a carrier for supporting the above-described catalyst component, and an electron conduction path involved in the transfer of electrons between the catalyst component and another member. The catalyst carrier may be any catalyst carrier as long as it has a specific surface area for supporting the catalyst component in a desired dispersed state and has sufficient electron conductivity, and known carbon can be used.
液密通気部材は、電解質用液体に対して液密性を有し、且つ酸素に対して通気性を有する部材である。この液密通気部材は、電解質用液体が外部へ漏出するのを阻止し得るように、ポリオレフィンやフッ素樹脂などの撥水膜を用いており、一方、正極部材に酸素を供給し得るように多数の微細孔を有している。 The liquid-tight ventilation member is a member having liquid-tightness with respect to the electrolyte liquid and air-permeable with respect to oxygen. This liquid-tight ventilation member uses a water-repellent film such as polyolefin or fluororesin so that the electrolyte liquid can be prevented from leaking to the outside, and on the other hand, a large number can supply oxygen to the positive electrode member. Have fine pores.
単セル1を構成する金属負極1Bは、標準電極電位が水素より卑な金属単体又は合金から成る負極活物質を含むものである。標準電極電位が水素より卑な金属単体としては、例えば亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、マンガン(Mn)、ケイ素(Si)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、バナジウム(V)などを挙げることができる。また、合金としては、これらの金属元素に1種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものを挙げることができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。
The metal
電解質用液体2は、電解液そのものや、単セル1の内部に混入させた固体の電解質を溶融するための液体(水)などを含むものである。電解液の場合には、例えば塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液を適用することができるが、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用する従来公知の電解液を用いることができる。
The
貯液タンクTは、筐体3に変形可能な内部タンク4を収容した構造である。この実施形態の筐体3は、やや扁平な直方体形状であり、図2(A)にも示すように、底面に、フレームFの注液口H群の上側に相対向する開口部3Cを有し、この開口部3Cに、タンク開放手段を構成する可動板5が組み付けてある。開口部3Cは、筐体3の底面の幅方向(空気流通方向Pに直交する方向)にわたる水平部と、筐体3の両側面に連続する垂直部を有している。
The liquid storage tank T has a structure in which a deformable
他方、可動板5は、開口部3Cの幅に対応する幅寸法と、筐体3の底面の幅よりも長い長手寸法を有する板部材であり、中央に、スリット5Aを有している。この可動板5は、開口部3Cの両側の垂直部で上方移動が規制され、図1(A)に示すように、筐体3の底部を貫通した状態になる。
On the other hand, the
内部タンク4は、例えば樹脂製の袋体である。この場合、使用する樹脂は、自在に変形可能なものであれば特に制限はないが、電解質用液体(電解液)2がアルカリ水溶液である場合には、少なくとも電解質用液体2と接触する部分に耐アルカリ性樹脂を用いる必要がある。具体例としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、及びテフロン(登録商標)などが挙げられる。この内部タンク4は、変形した際に破けて液漏れが起きるような材質であってはならない。
The
この実施形態の内部タンク4は、電解質用液体2を貯留すると共に、図1(A)に示すように、筐体3の開口部3Cに組み付けた可動板5により、部分的に持ち上げられた状態で筐体3に収容されている。また、内部タンク4は、例えば、ベローズ状に成形したり適当な折り目を設けたりして収縮変形し易い構成にし、収縮変形した際に容積が極力小さくなる構成であることが非常に有効である。なお、上記の内部タンク4の収縮変形とは、その容積を減少させるように変形することであり、伸縮性を有する素材を必須要件としたものではない。
The
タンク開放手段は、この実施形態では、貯液タンクTの内部タンク4の下部を開放する手段であって、前記可動板5、一対の電磁アクチュエータ7,7、及び複数の開封口金8により構成してある。電磁アクチュエータ7,7は、図1(B)に示すように、空気流通方向Pに対して筐体3の左右両側に固定してあり、下向きにした出力軸を可動板5の端部に連結して、可動板5を上昇限に保持している。
In this embodiment, the tank opening means is a means for opening the lower part of the
開封口金8は、図2(B)〜(D)に示すように、角筒状の部材であり、上端部に鋸刃状の切刃8Aを有している。開封口金8は、セル集積体SのフレームFの上面において、可動板5のスリット5Aに対応する範囲内に複数個(図示例では5個)が直列配置してある。ここで、スリット5Aは、先述した筐体3の開口部3Cと可動板5との位置関係により、フレームFの注液口H群の範囲内にある。また、開封口金8は、切刃8Aが可動板5の上面よりも下位側に位置している。この際、内部タンク4は、先述の如く可動板5により部分的に持ち上げられているので、開封口金8の切刃8Aとは離間している。なお、図1(B)には、一部の開封口金8のみを拡大して図示している。
As shown in FIGS. 2B to 2D, the
上記のように、注液式空気電池C1は、貯液タンクTが、筐体3に変形可能な内部タンク4を収容した構造を有している。そして、注液式空気電池C1は、タンク開放手段が、内部タンク4の底部を部分的に持ち上げて保持する可動板5と、可動板5を下降させる駆動部(電磁アクチュエータ7)と、マニホルド6内に配置され且つ可動板5とともに下降した内部タンク4の底部を切断開放する開封口金8を備えた構成になっている。
As described above, the liquid injection type air battery C <b> 1 has a structure in which the liquid storage tank T houses the deformable
マニホルド6は、貯液タンクTとセル集積体Sとを液密的に接続する変形自在な環状体であり、電解質用液体2に対する耐性を確保するために、内部タンク4と同じ材料で形成することができる。
The
より具体的には、マニホルド6は、その上端部が、タンク開放手段による貯液タンクTの開放部を包囲する部分、すなわち内部タンク4の底面において開封口金8との相対向部を包囲する部分に対して液密的に接着してある。また、マニホルド6は、同じく上端部が、可動板5の上面にも接着してあり、この際、内部タンク4の底部とともに可動板5の上面に接着してある。このマニホルド6は、中間部が、可動板5のスリット5Aの内側を通過している。
More specifically, the
さらに、マニホルド6は、下端部が、セル集積体Sの注液口H群を包囲する部分に対して液密的に接着してある。この実施形態では、マニホルド6は、下端部全周に枠部6Aを有し、この枠部6Aをセル集積体Sの上端部全周に接着固定している。このようにして、マニホルド6は、タンク開放手段による貯液タンクTの開放部からセル集積体Sの各注液口Hに至る間に閉空間を形成している。
Furthermore, the lower end of the
さらに、注液式空気電池C1は、セル集積体S及び貯液タンクTを収容する分配ケース11を備えている。分配ケース11は、その上部において、空気流通方向Pの上流側(図1(A)中で右側)に、空気の導入口11Aを有すると共に、他方側に、排出口11Bを有している。分配ケース11は、導入口11Aから単セル1同士の間の夫々の空気流路Afを経て排出口11Bに至る流通経路を形成している。
Furthermore, the liquid injection type air battery C <b> 1 includes a
なお、注液式空気電池C1は、上記した構成のほか、分配ケース11の導入口11Aの入口側に配置するブロワ(図示せず)、電磁アクチュエータ7及びブロワ等を制御するコントローラ、及び操作用のスイッチ類などを含む構成にすることができる。また、貯液タンクTに貯留された電解質用液体2の量は、各単セル1の収容部1C及び余剰保持領域9の総容積、若しくは総容積よりも若干少ない量である。
In addition to the above-described configuration, the liquid injection type air battery C1 has a blower (not shown) disposed on the inlet side of the
上記構成を備えた注液式空気電池C1は、例えば、自動車の補助電源として車載され、運転席近傍に配置したスイッチにより起動させることができる。すなわち、注液式空気電池C1は、両電磁アクチュエータ7を作動させると、図1の状態から図3の状態に移行するように、両電磁アクチュエータ7の出力軸が下方に移動して可動板5が下降する。すると、可動板5とともに内部タンク4の底部が下がり、可動板5の下降動作に相対してスリット5Aから開封口金8が突出し、内部タンク4の底部を開封口金8の切刃8Aにより切断して開放する。この際、開封口金8は、角筒状であるから、電解質用液体2の流通を何ら妨げることはない。
The injection type air battery C1 having the above-described configuration is mounted on the vehicle as an auxiliary power source of an automobile, for example, and can be activated by a switch disposed in the vicinity of the driver's seat. That is, when both
これにより、注液式空気電池C1は、内部タンク4内の電解質用液体2がマニホルド6内を流下して、フレームFの各注液口Hから各単セル1の収容部1Cへの注液が開始される。このとき、マニホルド6は、貯液タンクTの底部の一カ所から流出した電解質用液体2を各単セル1の収容部1Cに分配する機能、電解質用液体2の液漏れや飛散を阻止する機能を有する。また、マニホルド6は、振動、傾斜及び加速度の作用により各単セル1に対する分配の不均衡が生じても、溢れた電解質用液体2を不足している単セル1に分配し直しす機能をも有し、各単セル1に対する電解質用液体2の供給量の均一化を図ることができる。
As a result, in the injection type air battery C1, the
注液式空気電池C1は、上記の如く各単セル1の収容部1Cに電解質用液体2が供給されると、外部や空気流路Afに面している空気極1Aには空気(酸素)が供給されているので、速やかに発電(放電)を開始することとなる。
When the
上記の注液式空気電池C1は、セル集積体Sと、電解質用液体2の貯液タンクTと、タンク開放手段(5,7,8)と、マニホルド6を備えたことから、電解質用液体2の注液の自動化が容易であり、振動、傾斜及び加速度が作用するような状況下であっても、液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができ、速やかに発電を開始し得る。したがって、注液式空気電池C1は、自動車用の補助電源等に使用した場合、走行中でも確実に注液を行うことができ、しかも、液漏れを確実に阻止し得るので、強アルカリ性の電解質用液体2を用いる高出力の空気電池への適用に非常に有効である。
The liquid injection type air battery C1 includes the cell assembly S, the liquid storage tank T for the
また、注液式空気電池C1は、マニホルド6が、貯液タンクTの開放部を包囲する部分及びセル集積体Sの注液口H群を包囲する部分に対して液密的に接着してあるので、注液中における電解質用液体2の漏出や飛散をより確実に阻止し得るものとなる。
In addition, the liquid injection type air battery C1 has the
さらに、注液式空気電池C1は、貯液タンクTが、筐体3に変形可能な内部タンク4を収容した構造を有しており、タンク開放手段が、可動板5と、可動板5の駆動部(電磁アクチュエータ7)と、マニホルド6内に配置された開封口金8を備えていることから、可動板5や電磁アクチュエータ7といった可動部が電解質用液体2に全く触れない構造になり、長期保存した場合でも確実な開放動作を実現することができる。
Further, the liquid injection type air battery C1 has a structure in which a liquid storage tank T accommodates an
なお、タンク開放手段としては、開封口金8の方がアクチエータにより上部へ移動して内部タンクを開封する機構とすることもできる。また、可動式の切刃を備えた構成や、貯留タンクT全体を下降させてその下部を開放する構成などを採用することも可能であるが、上記実施形態のような内部タンク4、可動板5、電磁アクチュエータ7及び開封口金8を採用すれば、上記の如く可動部が電解質用液体2に触れない構造にし得るうえに、小さい駆動力で内部タンク4を開放することができ、システム構造の小型軽量化などに貢献することができる。
The tank opening means may be a mechanism in which the
さらに、注液式空気電池C1は、上記の変形可能な内部タンク4を備えているので、可動板5の下降に伴って、電解質用液体2の重量により内部タンク4の底部を下降させることも可能である。これに対して、この実施形態の注液式空気電池C1は、先述の如く、マニホルド6の上端部とともに内部タンク4の底部を可動板5の上面に接着しているので、可動板5とタンク底部とが一体的に下降することとなり、開封口金8によって内部タンク4の底部をより確実に切断開放することができる。
Furthermore, since the injection type air battery C1 includes the deformable
さらに、注液式空気電池C1は、セル集積体Sが、各単セル1の収容部1Cの上側に、余剰の電解質用液体2を収容する余剰保持領域9を有していることから、電解質用液体2が、マニホルド6内に溢れることなく各単セル1に分配される。これにより、振動、傾斜及び加速度が作用した場合でも、電解質用液体2を各単セル1にほぼ均等に分配することができる。さらに、電解質用液体2を余すことなく各単セル1内に注液することにより、隣接する単セル1同士の間の電解質用液体2による短絡、いわゆる液絡を防ぐことができ、漏電による発電損失や不要な発熱を抑制することができる。
Furthermore, the liquid-injected air battery C1 has a
〈第2実施形態〉
図4は、本発明に係わる注液式空気電池の第2実施形態を説明する図である。なお、以下の各実施形態において、先の第1実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 4 is a view for explaining a second embodiment of the injection type air battery according to the present invention. In the following embodiments, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図4に示す注液式空気電池C2は、先の実施形態と同等の基本構成に加えて、セル集積体Sが、夫々の注液口Hから収容部1Cに至る間に、電解質用液体2を各収容部1Cに導入するための導液部12を有している。ここで、注液口Hから収容部1Cに至る間は、先の実施形態で説明した余剰保持領域9である。
In addition to the basic configuration equivalent to the previous embodiment, the liquid injection type air battery C2 shown in FIG. 4 has an
導液部12は、余剰保持領域9において、注液口Hとほぼ同じ幅にし且つ所定の高さに突出形成したものであって、単セル1の上部から注液口Hまで連続的に設けてある。この導液部12は、導液性を高めるために、表面に親水処理を施すことも有効である。
The
上記構成を備えた注液式空気電池C2は、第1実施形態と同様に、振動、傾斜及び加速度が作用する状況下であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができる。また、注液式空気電池C2は、夫々の注液口Hから収容部1Cに至る間に導液部12を設けているので、注液の際、注液口Hに流入した電解質用液体2が導液部12に吸液され、電解質用液体2を収容部1Cに速やかに浸透拡散させることができる。これにより、注液時間の短縮化なども図ることができる。
As with the first embodiment, the liquid injection type air battery C2 having the above configuration can reliably perform liquid injection without causing liquid leakage even under conditions where vibration, inclination, and acceleration are applied. . Moreover, since the liquid introduction type air battery C2 is provided with the
〈第3実施形態〉
図5に示す注液式空気電池C3は、先の実施形態と同等の基本構成に加えて、セル集積体Sが、夫々の注液口Hの周囲に、隣接する単セル1間の液絡を防ぐための液絡防止部13を有している。この実施形態の液絡防止部13は、フレームFにおいて、その上面から注液口Hの内面に至る範囲に形成した撥水処理被膜である。
<Third Embodiment>
The liquid injection type air battery C3 shown in FIG. 5 has a liquid junction between adjacent
上記構成を備えた注液式空気電池C3は、先の各実施形態と同様に、振動、傾斜及び加速度が作用する状況下であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができる。また、注液式空気電池C3は、夫々の注液口Hの周囲表面に液絡防止部13としての撥水処理被膜を有するので、注液後、注液口Hの開口部周囲の電解質用液体2をはじいて同液体の残留を防止する。これにより、隣接する単セル1同士の電解質用液体2による短絡(液絡)を防止し、漏電による発電損失や不要な発熱をより確実に防ぐことができる。
The liquid injection type air battery C3 having the above configuration can reliably perform liquid injection without causing liquid leakage even under conditions where vibration, inclination and acceleration are applied, as in the previous embodiments. it can. Moreover, since the liquid injection type air battery C3 has a water-repellent coating as the liquid
〈第4実施形態〉
図6に示す注液式空気電池C4は、先の実施形態と同等の基本構成に加えて、セル集積体Sが、その上部に、夫々の収容部1Cへの注液口Hと、夫々の収容部1Cへの液戻り口Rを備えている。また、注液式空気電池C4は、セル集積体Sが、その上面に傾斜を有しており、傾斜の下位側に注液口Hを配置すると共に、傾斜の上位側に液戻り口Rを配置している。
<Fourth embodiment>
In addition to the basic configuration equivalent to that of the previous embodiment, the liquid injection type air battery C4 shown in FIG. 6 includes a cell assembly S on the upper part thereof, and a liquid injection port H to each
この実施形態の注液式空気電池C4は、セル集積体Sの上部すなわちフレームFの上部が、分配ケース11の排出口11B側を上位として導入口11A側に下り傾斜しており、下位側の注液口H及び上位側の液戻り口Rを配置している。注液口H及び液戻り口Rは、セル集積体Sの上部外周にマニホルド6の枠部6Aを接着しているので、マニホルド6内に配置されている。
In the liquid injection type air battery C4 of this embodiment, the upper part of the cell assembly S, that is, the upper part of the frame F is inclined downward toward the
上記構成を備えた注液式空気電池C4は、先の各実施形態と同様に、振動、傾斜及び加速度が作用する状況下であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができる。また、注液式空気電池C4は、セル集積体Sの上部に注液口H及び液戻り口Rを設けたので、振動、傾斜及び加速度の作用により各単セル1に対する分配の不均衡が生じても、マニホルド6に溢れた電解質用液体2を不足している単セル1に分配することができる。これにより、各単セル1に対する電解質用液体2の供給量が均一化され、各単セル1の出力の均一化も実現する。
The liquid injection type air battery C4 having the above-described configuration can reliably perform liquid injection without causing liquid leakage even under conditions where vibration, inclination, and acceleration are applied, as in the previous embodiments. it can. In addition, since the liquid injection type air battery C4 is provided with the liquid injection port H and the liquid return port R at the upper part of the cell assembly S, an imbalance in distribution to each
ここで、上記の注液式空気電池C4は、例えば、セル集積体Sの上部を水平にして注液口H及び液戻り口Rを設けた場合には、貯液タンクTからマニホルド6に流出した電解質液体2が、注液口H及び液戻り口Rから収容部1Cに供給される。この際、注液式空気電池C4は、振動、傾斜及び加速度の作用により分配の不均衡が生じた場合には、同じく注液口H及び液戻り口Rを通して、マニホルド6に電解質用液体2を溢れさせつつ、不足している単セル1に分配する。
Here, the liquid injection type air battery C4 flows out from the liquid storage tank T to the
つまり、注液口Hと液戻り口Rは、互いに同等の機能を有することとなり、これら両方を備えることで、各単セル1に対する分配の不均衡が生じた場合でも速やかに分配し直すことができる。したがって、注液口Hと液戻り口Rは、なるべく離間して配置することが望ましい。
That is, the liquid injection port H and the liquid return port R have functions equivalent to each other, and by providing both of them, even when an imbalance of distribution to each
また、上記の注液式空気電池C4は、より好ましい実施形態として、セル集積体Sの上部を傾斜させて、その上位側に液戻り口Rを配置し且つ下位側に注液口Hを配置すれば、貯液タンクTからマニホルド6に流出した電解質用液体2が、主に注液口Hから収容部1Cに供給されることとなる。この際、注液式空気電池C4は、電解質用液体2の分配の不均衡が生じた場合には、当然、下位側の注液口Hからマニホルド6内に電解質用液体2が溢れることとなるが、とくに、振動、傾斜及び加速度が作用した場合には、注液口Hよりも上位側にある液戻り口Rが余剰の電解質用液体2を排出する補償機能を発揮し、マニホルド6に電解質用液体2を溢れさせつつ、不足している単セル1に分配する。つまり、振動、傾斜及び加速度の作用を受ける車載用の電源により一層好適なものとなる。
In the liquid injection type air battery C4, as a more preferred embodiment, the upper part of the cell assembly S is inclined, the liquid return port R is disposed on the upper side, and the liquid injection port H is disposed on the lower side. Then, the
なお、上記の注液式空気電池C4は、先の第2及び3実施形態のものと同様に、収容部1Cの上側である余剰保持領域9内に導液部(図4参照)を設けたり、注液口H及び液戻り口Rの周囲に液絡防止部(図5参照)を設けたりすることができる。また、上記の実施形態では、セル集積体Sの上面を一方向の傾斜面としたが、複数の傾斜面を設けることも可能であるし、階段状の段差を設けることも可能である。ただし、液体の流動性を考慮すれば、段差よりも傾斜面の方がより好ましい。
In addition, the liquid injection type air battery C4 has a liquid introduction part (see FIG. 4) in the
〈第5実施形態〉
図7に示す注液式空気電池C5は、分配ケース11内に、マニホルド6で接続した貯液タンクT及びセル集積体Sを二組備えている。また、タンク開放手段にあっては、可動板5及び一部の電磁アクチュエータ7を共通化したものとしている。なお、この実施形態では、二組の貯液タンクT及びセル集積体Sを例示したが、それ以上の組数にすることも当然可能である。
<Fifth Embodiment>
The liquid injection type air battery C5 shown in FIG. 7 includes two sets of a liquid storage tank T and a cell integrated body S connected by a
上記の注液式空気電池C5は、共通化したタンク開放手段(5,7,8)により、両方の貯液タンクTを同時に開放し、夫々のマニホルド6を通して、夫々のセル積層体Sの各単セル1に電解質用液体2を供給(注液)する。この注液式空気電池C5にあっても、先の各実施形態と同様に、振動、傾斜及び加速度が作用する状況下であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができる。
In the liquid injection type air cell C5, the common tank opening means (5, 7, 8) simultaneously opens both the liquid storage tanks T, and passes through each manifold 6 to each cell stack S.
本発明に係る注液式空気電池は、例えば、単一のセル集積体に対して複数の貯液タンクを配置した構成にしたり、複数のセル集積体に対して単一の貯液タンクを配置した構成にすることが可能である。ただし、貯液タンクを大容量にすると、車載した際に、振動、傾斜及び加速度により波動(いわゆるスロッシング)を起こし、その反作用として周辺機器や車体に力を与える虞がある。これに対して、上記の注液式空気電池C5は、複数の貯液タンクTを採用して電解質用液体2を小分けしておくことで、波動による影響を実質的に解消することができる。また、貯液タンクT自体も小型になり、強度を確保し易いので、強アルカリ性の電解質用液体2の貯留にも好適である。
The injection type air battery according to the present invention has, for example, a configuration in which a plurality of liquid storage tanks are arranged for a single cell assembly, or a single liquid storage tank is arranged for a plurality of cell integrations. Can be configured. However, if the liquid storage tank has a large capacity, when it is mounted on a vehicle, it may cause a wave (so-called sloshing) due to vibration, inclination, and acceleration, and may exert a force on peripheral devices and the vehicle body as a reaction. On the other hand, the injection type air battery C5 described above can substantially eliminate the influence of the wave by adopting a plurality of liquid storage tanks T and subdividing the
本発明の注液式空気電池は、その構成が上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各部位の形状、個数及び材料などの構成の細部を適宜変更することが可能であり、各実施形態の構成を組み合わせることもできる。 The liquid injection type air battery of the present invention is not limited to the above embodiments, and details of the configuration, such as the shape, number, and material of each part are within the scope of the present invention. It can change suitably and can also combine the structure of each embodiment.
C1〜C5 注液式空気電池
H 注液口
R 液戻り口
S セル集積体
T 貯液タンク
1 単セル
1C 収容部
2 電解質用液体
3 筐体
4 内部タンク
5 可動板(タンク開放手段)
6 マニホルド
7 電磁アクチュエータ(タンク開放手段)
8 開封口金(タンク開放手段)
9 余剰保持領域
12 導液部
13 液絡防止部
C1 to C5 Injection type air battery H Injection port R Liquid return port S Cell assembly
6
8 Opening cap (tank opening means)
9
Claims (8)
セル集積体の上側に配置され且つ電解質用液体を貯留した貯液タンクと、
貯液タンクの下部を開放するタンク開放手段と、
タンク開放手段による貯液タンクの開放部からセル集積体の各注液口に至る間に閉空間を形成するマニホルドを備えたことを特徴とする注液式空気電池。 A cell assembly in which a plurality of unit cells each having an electrolyte liquid storage portion are arranged, and a liquid injection port to each of the storage portions is arranged at the top;
A liquid storage tank disposed on the upper side of the cell assembly and storing the electrolyte liquid;
Tank opening means for opening the lower part of the liquid storage tank;
A liquid injection type air battery comprising a manifold that forms a closed space between an opening of a liquid storage tank by a tank opening means and each liquid injection port of a cell integrated body.
タンク開放手段が、内部タンクの底部を部分的に持ち上げて保持する可動板と、可動板を下降させる駆動部と、マニホルド内に配置され且つ可動板とともに下降した内部タンクの底部を切断開放する開封口金を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の注液式空気電池。 The liquid storage tank has a structure that houses a deformable internal tank in the housing,
The tank opening means opens and opens the movable plate that partially lifts and holds the bottom of the internal tank, the drive unit that lowers the movable plate, and the bottom of the internal tank that is disposed in the manifold and descends together with the movable plate. The injection type air battery according to claim 1, further comprising a base.
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