JP2017216152A - 注液型電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】停電時などのバックアップ電源に好適な注液型電池システムを提供する。【解決手段】注液型電池システム１は、上下に移動自在に設けられた注液型電池である電槽１１と、電槽１１に供給して放電させる電解液を貯留するタンク３０と、電槽１１とタンク３０とを、電槽１１とタンク３０との間で電解液を移動自在につなぐ可撓性を有する配管５０と、電槽１１をタンク３０よりも上方に保持し、所定の電力の供給停止時に、注液型電池システム１の保持を解き、電槽１１を、重力を利用してタンク３０よりも下方へ降下させる保持装置１１０と、備える。【選択図】図１

Description

本発明は、注液型電池に注液する注液型電池システムに関する。

空気電池には、金属極と空気極と充電用補助極と電解液とを有し、充電開始時と放電開始時に電解液の比重が所定範囲であるよう電解液をサイフォン式給排液機構で入れ替え調整し、充放電を行うものが提案されている（例えば、特許文献１）。この入れ替え調整は、充放電ごとにサイフォン式給排液機構を用いて電解液を容器に引き出し、電解液の比重を調整後に電池内に供給することが記載されている。

特公昭５７−４３９８２号公報

ところで、停電時のバックアップ電源として、電解液の注液により放電する空気電池を使用することが考えられる。しかし、従来のサイフォン式給排液機構は、二次電池の充放電ごとに電解液の比重を調整するものであるため、停電時に迅速に注液したり、停電復帰時に迅速に排液したりすることに向かない。また、停電時にサイフォン式給排液機構を作動させる具体的構成も開示されない。
そこで、本発明の目的は、停電時などのバックアップ電源に好適な注液型電池システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の注液型電池システムは、上下に移動自在に設けられ、正極と負極とを有する注液型電池と、前記注液型電池の放電反応を開始させる液体を貯留するタンクと、前記注液型電池と前記タンクとを、前記注液型電池と前記タンクとの間で前記液体を移動自在につなぐ可撓性を有する配管と、所定の電力の供給時に、前記注液型電池を前記タンクよりも上方に移動させる移動制御部と、上方に移動した前記注液型電池を保持し、前記所定の電力の供給停止時に、前記注液型電池の保持を解き、前記注液型電池を、重力を利用して前記タンクよりも下方へ降下させる保持装置と、を備えることを特徴とする。

上記構成において、前記保持装置は、前記所定の電力に基づく電力で作動しても良い。

また、上記構成において、前記移動制御部は、前記電力の供給開始後、前記注液型電池を前記タンクよりも上方に移動させて、前記注液型電池内の前記液体を、前記タンクに排液させても良い。

また、上記構成において、前記配管は、前記タンクの下部と前記注液型電池の下部とをつなぐと共に可撓性を有する第１配管と、前記タンクの上部と前記注液型電池の上部とをつなぐと共に可撓性を有する第２配管とを有しても良い。

また、上記構成において、前記第１配管の一端は、前記注液型電池の底面との間に、放電時に生成される反応生成物の残留スペースを空けた位置に設けられるようにしても良い。

また、上記構成において、前記注液型電池は、前記正極及び前記負極として空気極及び金属極を有する空気電池であっても良い。

また、上記構成において、前記注液型電池は、放電時に生成される反応ガスを水に戻す触媒栓を有しても良い。

また、上記構成において、前記注液型電池に前記液体を注液後、排液させる洗浄サイクルを選択的に実施する洗浄制御部を有しても良い。

本発明は、上下に移動自在に設けられ、正極と負極とを有する注液型電池と、前記注液型電池の放電反応を開始させる液体を貯留するタンクと、前記注液型電池と前記タンクとを、前記注液型電池と前記タンクとの間で前記液体を移動自在につなぐ可撓性を有する配管と、所定の電力の供給時に、前記注液型電池を前記タンクよりも上方に移動させる移動制御部と、上方に移動した前記注液型電池を保持し、前記所定の電力の供給停止時に、前記注液型電池の保持を解き、前記注液型電池を、重力を利用して前記タンクよりも下方へ降下させる保持装置と、を備える。これにより、所定の電力の供給停止時に、自然エネルギーである重力を利用して注液でき、簡易な構成で停電時のバックアップ電源を実現できる。

本発明の実施形態に係る注液型電池システムを示した図である。 電池ユニットが降下した場合の注液型電池システムを示した図である。 電池ユニットを模式的に示した図である。 停電時の動作を示したフローチャートである。 復電時の動作を示したフローチャートである。 変形例に係る復電時の動作を示したフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る注液型電池システムを示した図である。
この注液型電池システム１は、電池ユニット１０と、予め規定量の電解液を貯留したタンク３０と、電池ユニット１０とタンク３０とをつなぐ流路を形成する配管５０と、コントローラー７０とを備える。この注液型電池システム１は、タンク３０に貯留された電解液を電池ユニット１０に供給することにより、電池ユニット１０を放電させ、停電時のバックアップ電源として利用可能にするシステムである。なお、電解液は、タンク３０の上部に設けられた不図示の注液口を介してタンク３０内に注液される。

電池ユニット１０は、昇降機構１００によって上下に移動自在に支持される。昇降機構１００は、吊材１０５を介して電池ユニット１０を吊り下げ支持する構成であり、吊材１０５の繰り出しを規制する保持装置１１０を備えたモーター１１１（ブレーキ付きモーター）を備える。
モーター１１１は、モーター１１１の回転軸に連結されたプーリー１１２を回転させることにより、電池ユニット１０を上下に移動させる。このモーター１１１は、コントローラー７０の制御の下、電池ユニット１０を、図１に示す位置、つまり、タンク３０よりも上方位置に移動させることができる。すなわち、モーター１１１及びコントローラー７０は、電池ユニット１０をタンク３０よりも上方に移動させる移動制御部として機能する。

モーター１１１がフリー回転する場合、重力の作用により電池ユニット１０は下方へ移動（降下）する。
保持装置１１０は、励磁作動形の電磁ブレーキである。これにより、モーター１１１を介して保持装置１１０に通電している場合、通電によって発生する電磁力で保持装置１１０が作動し、吊材１０５の送りが規制される。吊材１０５の送りが規制されることによって、電池ユニット１０の下方への移動（重力作用による降下）が規制される。すなわち、保持装置１１０は、非通電時に電池ユニット１０の下方への移動を規制する制動部として機能する。なお、吊材１０５は、ケーブル又はチェーンなどの公知の吊材を広く適用可能である。

図１に示すように、モーター１１１によって電池ユニット１０をタンク３０よりも上方に移動し、且つ、モーター１１１に通電しておくことで保持装置１１０が作動し、電池ユニット１０をタンク３０よりも上方位置に保持することができる。
本構成では、保持装置１１０が一体のモーター１１１（いわゆるブレーキ付きモーター）を使用するので、保持装置１１０とモーター１１１とを別々に備える構成と比べて、省スペース化及び部品点数の削減が可能である。

図２は、電池ユニット１０が降下した場合の注液型電池システム１を示した図である。図２に示すように、電池ユニット１０は、タンク３０よりも下方まで移動（降下）する。本実施形態では、モーター１１１への通電が停止することで保持装置１１０の作動が停止し、重力の作用により電池ユニット１０がタンク３０よりも下方に移動する。以下、図１に示す電池ユニット１０の位置を「上位置Ｈ１」と表記し、図２に示す電池ユニット１０の位置を「下位置Ｈ２」と表記する。

本実施形態では、吊材１０５の長さ（繰り出し量に相当する長さ）を調整することによって電池ユニット１０の下位置Ｈ２を規制している。しかし、この構成に限定されず、電池ユニット１０の下方に、電池ユニット１０が下位置Ｈ２で当接する当接部材を設けたり、電池ユニット１０の下部にスプリング又はゴムなどの弾性体を設けるようにしても良い。
また、昇降機構１００の各部についても、上記構成に限定されない。例えば、電池ユニット１０を、吊材１０５を用いて吊り下げ支持する構成に限らず、電池ユニット１０を上下にスライド自在に支持するスライド機構を採用しても良い。この昇降機構１００には、電池ユニット１０を上下に移動可能に支持し、且つ、重力を利用して電池ユニット１０が下方へ移動可能な構成を広く適用可能である。

また、保持装置１１０に電磁ブレーキを採用したが、通電時にブレーキ力が発生する保持装置を広く適用可能である。また、保持装置１１０とモーター１１１とが別体でも良い。
さらに、電池ユニット１０を上昇させる原動機にモーター１１１を用いる場合を説明したが、モーター１１１に限定されず、例えば、エアーシリンダー又は油圧シリンダーでも良い。

この注液型電池システム１は、電池ユニット１０がタンク３０よりも上方位置であることを検出するための複数（２個）のセンサー１１５を備えている。前記センサー１１５は、電池ユニット１０が接触することによって電池ユニット１０が上位置Ｈ１に移動したことを検出する接触センサーである。
このセンサー１１５は、コントローラー７０に接続される。そして、コントローラー７０が、センサー３５の出力結果に基づき電池ユニット１０が上位置Ｈ１であることを検出する。なお、接触型のセンサーに限らず、非接触型のセンターでも良い。また、センサー１１５の数も１個、或いは３個以上でも良い。また、モーター１１１にパルスモーターを用い、モーター１１１に供給するパルス数を制御することによって、上位置Ｈ１などに制御するようにしても良い。

コントローラー７０は、注液型電池システム１を制御する制御部として機能する。具体的には、このコントローラー７０には、商用電源８０からの電力（以下、商用電力）が供給され、商用電力が供給される間、モーター１１１へ通電することによって保持装置１１０を作動させ、電池ユニット１０を上位置Ｈ１に保持させる。
商用電力の供給が停止した場合には、つまり、停電した場合には、モーター１１１へ通電されなくなるので、電池ユニット１０が重力の作用によって自動的に下位置Ｈ２（図２）へと移動する。

その後、商用電力の供給が開始すると、つまり、復電すると、コントローラー７０は、復電を検出し、モーター１１１を制御することによって電池ユニット１０を上昇させる。この場合、コントローラー７０は、センサー１１５により電池ユニット１０の当接を検出することによってモーター１１１を停止する。これによって、電池ユニット１０が上位置Ｈ１（図１）に移動し、保持装置１１０が作動することによって電池ユニット１０が上位置Ｈ１に保持される。

図３は電池ユニット１０を模式的に示した図である。
電池ユニット１０は、複数（５個）の電槽１１（外装体とも称する）を有し、各電槽１１に電解液が注液されることによって発電する空気一次電池である。なお、図３には電池ユニット１０の電槽１１の一部を示している。
空気一次電池は電解液が注液されると放電する注液型電池の一つであり、電池ユニット１０は、複数の注液型電池を収容するユニット（組電池とも称する）である。各電槽１１で構成される空気電池は、直列接続、或いは並列接続され、バックアップ対象の機器に十分な電力を供給可能である。なお、電池ユニット１０の電力を電力変換器で所定の電力に変換して出力しても良い。電力変換器は、ＤＣ−ＤＣコンバーター、又はＤＣ−ＡＣコンバーターである。

電池ユニット１０内の全ての電槽１１は同じ構造である。各電槽１１は、所定の支持部材７Ａに支持されることによって同じ高さに配置される。これら電槽１１は、側面の一部に開口部２２Ｋを有する中空箱形状に形成され、開口部２２Ｋは空気極１３で覆われる。電槽１１内には、空気極１３と間隔を空けて金属極１５が対向配置される。
図３中、符号２１は電槽１１の底面を構成する底板部であり、符号２２は前面を構成する前壁部であり、この前壁部２２に開口部２２Ｋが設けられる。符号２３は電槽１１の後面を構成する後壁部であり、符号２４は電槽１１の左右側面を構成する側壁部である。また、符号２５は電槽１１の上面を構成する上板部である。

空気極１３は、集電体として機能する銅メッシュ（金属メッシュ）に、触媒シートを両面から圧迫（プレス）し狭持した構成であり、通気性と非透液性とを備えている。触媒シートは、カーボンとテフロン（登録商標）を混合した素材を、ローラープレス機などを用い所定厚さのシート状とした後、所定時間、所定温度で乾燥、焼成させ、銅メッシュと略同等の大きさに裁断したシートである。空気極１３は正極として機能し、金属極１５が負極として機能する。なお、空気極１３は上記の構成に限らず、公知の様々な構成を広く適用可能である。

金属極１５にはマグネシウム合金が適用される。金属極１５は、空気極１３と平行であり、これら金属極１５と空気極１３とからなる一対の極板は鉛直方向に沿って配置される。金属極１５は、電槽１１の上板部２５に取り付けられ、電槽１１の底板部２１との間にスペース１０Ｓを空けて配置される。このスペース１０Ｓは、放電反応によって生成される反応生成物（例えば、水酸化マグネシウム）が留まる残留スペースである。このスペース１０Ｓを設けることによって、反応生成物が金属極１５の一部を覆って電池反応を阻害してしまう事態を回避することができる。また、放電反応によって生じたガス（例えば水素ガス）発生時の電解液の撹拌作用による電解液濃度のばらつきを低減することもできる。
金属極１５の支持は、電槽１１内に配置される支持部材で行う方法、又は電槽１１の上板部２５を用いて直接支持する方法など、反応生成物が留まる残留スペースを確保できる構造であれば特に限定されるものではない。

電解液には、水系の電解液、例えば、塩化ナトリウム水溶液が使用される。また、電槽１１の内部に、電解質である塩化ナトリウムを収容した袋体を予め配置し、水道水などの水を入れるだけで発電するように構成しても良い。
また、金属極１５に、亜鉛、鉄、アルミニウムなどの金属、又はその合金を用いることが可能である。金属極１５に亜鉛を用いた場合は、電解液に水酸化カリウム水溶液を用いるようにすれば良く、金属極１５に鉄を用いた場合は、電解液にアルカリ系水溶液を用いるようにすれば良い。また、金属極１５にアルミニウムを用いた場合は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを含む電解液を用いるようにすれば良い。なお、図３中、符号ＵＬは、電解液を電槽１１内に入れたときの電解液の液面、つまり、注液時の液面である。この液面ＵＬを、空気極１３よりも上方にすることにより、空気極１３の利用面積を効率良く確保できる。

各電槽１１には、金属極１５及び空気極１３の下端よりも所定の距離Ｌ１（以下、「離間距離Ｌ１」と言う）だけ下方に離間した位置に、開口部を有する配管接続部５Ａが設けられる。この配管接続部５Ａに、電池ユニット１０とタンク３０とをつなぐ配管５０が接続される。
この配管接続部５Ａの下端は、電槽１１の底面から離間距離Ｌ２だけ高い位置に設けられる。これにより、電槽１１内の電解液を排液した場合に、電解液が離間距離Ｌ２の高さまで残留し、電槽１１内の反応生成物を内部に留め易くなる。また、電解液の液面は、金属極１５及び空気極１３より低くなるので、放電反応が停止すると共に自己放電が回避される。
なお、上記離間距離Ｌ１、Ｌ２は上記目的を達する範囲で適宜に変更可能である。

図１及び図２に示すように、タンク３０は、各電槽１１の放電反応を開始させる電解液を貯留可能な中空の箱形状に形成される。タンク３０の内部は、水平方向に並ぶ仕切り壁３３によって複数の室に仕切られ、各室に、各電槽１１に供給する適正量の電解液を独立して貯留可能である。タンク３０の各室には、タンク３０の底面を構成する底板部３０Ｂから離間距離Ｌ３だけ高い位置に、開口部を有する配管接続部５Ｂが設けられる。これにより、タンク３０から電解液を排液した場合に、電解液が離間距離Ｌ３の高さまで残留し、電解液内の不純物を内部に留め易くなる。なお、本構成では上記距離Ｌ３は、上記Ｌ２と同じである。但し、上記距離Ｌ３は、上記目的を達する範囲で適宜に調整可能であり、距離Ｌ２と異なっても良い。
なお、電槽１１の内部に電解質を収容する袋体を配置した場合には、タンク３０に水が貯留される。

電池ユニット１０とタンク３０とをつなぐ配管５０は、電槽１１とタンク３０との間で電解液を移動自在につなぐ可撓性を有する配管であり、本実施形態では第１配管５１と第２配管５２からなる２つの配管部材で構成される。
第１配管５１は、各電槽１１の下部とタンク３０の下部とをそれぞれつなぐ可撓性を有する複数（５本）の配管であり、本構成ではゴム製のホース（いわゆるゴムホース）である。各第１配管５１の一端は、電槽１１の配管接続部５Ａにそれぞれ接続され、他端は、タンク３０の配管接続部５Ｂにそれぞれ接続される。

第１配管５１が可撓性を有するので、第１配管５１は電池ユニット１０の上下の移動を妨げずに、各電槽１１の下部空間とタンク３０の下部空間とをつないだ状態に維持する。従って、電池ユニット１０が図１に示す上位置Ｈ１から図２に示す下位置Ｈ２に移動すると、タンク３０の下部空間に貯留された電解液が、重力の作用（自重）によって第１配管５１を下方に流れ、電池ユニット１０内の各電槽１１に移動する。これによって、第１配管５１は、重力を利用してタンク３０の電解液を各電槽１１に供給（注液）する注液用流路として機能する。

電池ユニット１０が図２に示す下位置Ｈ２から図１に示す上位置Ｈ１に移動すると、各電槽１１の下部空間に貯留された電解液が、重力の作用（自重）によって第１配管５１を下方に流れ、タンク３０に移動する。これによって、第１配管５１は、重力を利用して各電槽１１の電解液をタンク３０に供給（排液）する排液用流路としても機能する。このように、第１配管５１は注液用流路と排液用流路とを兼用している。

第２配管５２は、各電槽１１の上部とタンク３０の上部とをそれぞれつなぐ可撓性を有する複数の配管であり、本構成ではゴム製のホース（ゴムホース）である。第２配管５２の一端は、各電槽１１の上端に位置する上板部２５に接続され、他端は、タンク３０の上面を構成する上板部３０Ａに接続される。これによって、第２配管５２は、各電槽１１の上部空間とタンク３０の上部空間とをつなぐ。
各上部空間は電解液が存在しない空間であるので、第２配管５２は、電池ユニット１０の上下の移動を妨げずに、各電槽１１における電解液が存在しない空間と、タンク３０における電解液が存在しない空間とをつなぐことができる。
この第２配管５２を設けたことにより、各電槽１１とタンク３０との間で電解液が移動する際に、電解液が流入する各電槽１１又はタンク３０の空気をスムーズに排出させることができる。また、各電槽１１又はタンク３０から排出された空気を、電解液が排出されるタンク３０又は各電槽１１に流入させることができる。これらにより、電解液の流入と排出（換言すると、電解液と空気の置換（気液置換））をスムーズ化できる。なお、各電槽１１及びタンク３０内には、空気の他に、放電反応によって生じたガスが含まれる場合もある。

例えば、タンク３０から各電槽１１に電解液が移動する際に、各電槽１１内の空気（ガスを含む）が第２配管５２を通ってタンク３０に流入するので、タンク３０に流入した空気によってタンク３０内の電解液を押し出す効果を期待することができる。
また、各電槽１１からタンク３０に電解液が移動する際に、タンク３０内の空気が第２配管５２を通って各電槽１１に流入するので、各電槽１１に流入した空気によって各電槽１１内の電解液を押し出す効果を期待することができる。これらにより、タンク３０と各電槽１１との間の電解液の移動がスムーズとなり、電解液を迅速に移動させ易くなる。

また、本構成では、タンク３０内を電槽１１と同数の室に分け、各電槽１１と各室とを独立した第１配管５１及び第２配管５２で接続するので、各電槽１１に注液する電解液が混合されることがない。従って、電解液の量を適正に揃え易くなる。
なお、各電槽１１には、内部の空気やガスを外部に排出させるための空気孔が設けられ、ガスによる各電槽１１等の内圧の高まりを抑制している。また、タンク３０にも、内部の空気や電槽１１から流入したガスを外部に排出させるための空気孔が適宜に設けられる。

続いて、注液型電池システム１の動作を説明する。
図４は、停電時の動作を示したフローチャートである。停電前は、コントローラー７０の制御の下、モーター１１１により電池ユニット１０が上位置Ｈ１に移動する。この場合、コントローラー７０は、商用電力に基づき保持装置１１０に通電することによって、保持装置１１０を作動（ブレーキオン）させ、電池ユニット１０を上位置Ｈ１に保持させる。このようにして、停電前は、通電により電池ユニット１０が上位置に保持される（ステップＳ１１）。
電池ユニット１０が上位置Ｈ１に保持されるので、各電槽１１に供給する適正量の電解液（図１に符号Ｗ１で示す）は、タンク３０に貯留されている。

停電が発生すると（ステップＳ１２）、コントローラー７０は、保持装置１１０への通電を停止するので、保持装置１１０が非作動（ブレーキオフ）に切り替わり、重力の作用により電池ユニット１０が下位置Ｈ２まで降下する（ステップＳ１３）。
これにより、電池ユニット１０がタンク３０より低い位置になった時点から、タンク３０に貯留された電解液Ｗ１が電池ユニット１０の各電槽１１に注液され、各電槽１１で放電反応が開始する（ステップＳ１４）。この場合の放電電力が所定のバックアップ対象の機器に供給されることによって、停電時でも該機器を利用可能である。
この構成によれば、停電した場合に、自然エネルギーを利用して電池ユニット１０を移動させ、放電反応を自動的に開始させることができる。従って、特別なエネルギー源や、電解液を送るポンプが不要であり、構成の簡易化を図り易くなる。しかも、停電時に特別な制御を行う必要がないので、制御不良といった不具合が生じることもない。

図５は復電時の動作を示したフローチャートである。
復電すると（ステップＳ２１）、コントローラー７０は、モーター１１１により電池ユニット１０を上位置Ｈ１に移動させる制御を行い、その後、商用電力に基づき保持装置１１０への通電を開始する。これにより、電池ユニット１０が上位置Ｈ１に移動した後、保持装置１１０が作動状態（ブレーキオン）に切り替わり、電池ユニット１０が上位置Ｈ１に保持される（ステップＳ２２）。
ここで、本構成のコントローラー７０は、商用電力に基づく電力を動作電力とするので、停電時は動作しない。このコントローラー７０は、動作電力が供給開始されると、電池ユニット１０を上位置Ｈ１に移動させる制御を実行するように予めプログラミングされている。このため、復電時に、上記ステップＳ２２の制御を確実に実行可能である。この構成によれば、コントローラー７０用の電源を、商用電力とは別に確保する必要がなく、構成の簡易化を図ることができる。

なお、コントローラー７０を、商用電源とは別の電源（例えば、一次電池、又は二次電池等）で動作させるようにしても良い。なお、二次電池を用いる場合は、商用電力で充電すれば良い。
別の電源を設けた場合、コントローラー７０を停電時でも動作させることができる。この場合、コントローラー７０が復電を検出する機能を具備し、復電を検出した場合に上記ステップＳ２２の制御を実行するように構成すれば良い。

図５に示すように、電池ユニット１０が上位置Ｈ１に保持されると、電池ユニット１０がタンク３０より高い位置になった時点から、各電槽１１から電解液Ｗ１が排液され、放電反応が停止する（ステップＳ２３）。この場合、図２に示すように、電解液（図２に符号Ｗ２で示す）がタンク３０に貯留される。
これにより、復電した電力を利用して電池ユニット１０を移動させ、放電反応を自動的に停止させることができる。従って、電解液を送るポンプが不要であり、放電停止の構成の簡易化を図りやすくなる。
しかも、電池ユニット１０が上位置Ｈ１に保持されるので、再度、停電した場合に、上記ステップＳ１１〜Ｓ１３のステップにより放電反応を再開させることができる。従って、停電が発生する毎に放電することができ、頻繁な停電に対してもバックアップ対象の機器に電力を供給可能である。

以上説明したように、本実施形態の注液型電池システム１は、上下に移動自在に設けられた注液型電池である電槽１１と、電槽１１に供給して放電させる電解液を貯留するタンク３０と、電槽１１とタンク３０とを、電槽１１とタンク３０との間で電解液を移動自在につなぐ可撓性を有する配管５０（第１配管５１、第２配管５２）とを備える。さらに、電力供給時に、電槽１１をタンク３０よりも上方に移動させる移動制御部として機能するモーター１１１およびコントローラー７０と、上方に移動した電槽１１を保持し、停電時に、電槽１１の保持を解き、電槽１１を、重力を利用してタンク３０よりも下方へ降下させて電解液を電槽１１に注液させる保持装置１１０とを備える。これらの構成によれば、停電時に、自然エネルギーである重力を利用して電槽１１に注液でき、電解液を送るポンプなどが不要である。従って、注液用のポンプや電源が不要であり、簡易な構成で停電時のバックアップ電源を実現できる。

また、保持装置１１０は、商用電力に基づく電力で作動するので、停電により非通電になれば、自動的にタンク３０を降下させて電槽１１に注液させることができる。従って、停電時に複雑な制御を行うことなく、注液ができる。
また、モーター１１１およびコントローラー７０（移動制御部）は、復電後、電槽１１をタンク３０よりも上方に移動させて、電槽１１内の電解液をタンク３０に排液させる。これにより、再び停電した場合に電槽１１に注液でき、停電が発生する毎に放電することができる。

また、配管５０は、タンク３０の下部と電槽１１の下部とをつなぐと共に可撓性を有する第１配管５１を有するので、電槽１１の上下の移動を妨げずに、第１配管５１によって電槽１１とタンク３０との間で電解液を容易に移動させることができる。
しかも、配管５０が、タンク３０の上部と電槽１１の上部とをつなぐと共に可撓性を有する第２配管５２を有するので、電槽１１の上下の移動を妨げずに、電槽１１における電解液が存在しない空間と、タンク３０における電解液が存在しない空間とが連通する。これにより、電槽１１とタンク３０との間で電解液が移動する際に、電槽１１及びタンク３０内の空気によって電解液を押し出す効果を期待することができる。これにより、電解液を迅速に移動させ易くなる。

また、第１配管５１の一端は、電槽１１の底面との間に、放電時に生成される反応生成物の残留スペース（底面から離間距離Ｌ２のスペース）を空けた位置に設けられるので、反応生成物を電槽１１内に留め易くなる。
さらに、第１配管５１の他端は、タンク３０の底面との間に、放電時に生成される反応生成物の残留スペース（底面から離間距離Ｌ３のスペース）を空けた位置に設けられるので、反応生成物をタンク３０内にも留め易くなる。

また、電槽１１は、正極及び負極として空気極１３及び金属極１５を有する空気電池であるので、電槽１１に供給する液体に、海水や水道水を使用することができ、調達、補充及び交換などが容易である。また、空気極１３及び金属極１５の耐久性、耐食性を確保することで、メンテナンスが殆ど不要であり、長期の使用に好適である。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形、及び変更が可能である。例えば、上述の実施形態において、電槽１１に、放電時に生成される反応ガスを水に戻す触媒栓を設けても良い。触媒栓は、例えば電槽１１の上板部２５に装着される。この構成によれば、反応ガスを水に戻すことができるので、放電反応を開始させる液体（電解液、又は水）の減少を抑制することができる。従って、液体の量を長期に渡って適切量に保ち易くなる。

上述の実施形態において、電槽１１の数は適宜に変更可能であり、例えば、電槽１１は１個でも良いし、６個以上でも良い。
また、注液型電池システム１をより簡易な構成にする場合は、第２配管５２を省略しても良い。第２配管５２を省略しても各電槽１１とタンク３０との間で電解液を移動させることが可能である。また、電池ユニット１０を上昇させる原動機（モーター１１１）、及びコントローラー７０を省略することも可能である。この場合、復電後は人手により電槽１１をタンク３０よりも上方に移動させれば良い。但し、タンク３０よりも上方に移動させた電槽１１を保持し、停電時にブレーキを解除して電槽１１をタンク３０よりも下方に降下させる保持装置１１０は必要である。

さらに、上述の実施形態において、コントローラー７０が、復電時に、電槽１１に電解液を注液後、排液させる洗浄サイクルを選択的に実施する洗浄制御部として機能するようにしても良い。
図６は、復電時の動作を示した図である。復電時、上記ステップＳ２２及びＳ２３が実施された後のタイミングで、コントローラー７０は、洗浄サイクルを開始する（ステップＳ２４）。
この場合、コントローラー７０は、予め定めた洗浄開始条件を満たした場合に、洗浄サイクルを開始する。この洗浄開始条件は、ユーザーなどが任意に設定可能な条件であり、少なくとも上記ステップＳ２２及びＳ２３が実施された後であることを条件（例えば、復電後、所定の待ち時間が経過したことを条件）に含む。なお、洗浄サイクル開始までの待ち時間を長めに設定することにより、頻繁に停電が生じた場合に、その都度、洗浄サイクルを実施する事態を避けることができる。

洗浄開始条件として、他の条件を設定しても良い。例えば、停電回数を設定した場合、コントローラー７０は、停電回数（復電回数でも良い）をカウントし、カウント値が設定した停電回数に達するまでは、洗浄サイクルを開始しない。そして、カウント値が設定した停電回数に達した際に、洗浄サイクルを開始するとともに、カウント値をリセットする。これによって、停電毎に洗浄サイクルを実施しないようすることが可能になる。

洗浄サイクルを開始する場合、コントローラー７０は、保持装置１１０への通電を強制停止する。これにより、保持装置１１０が非作動（ブレーキオフ）に切り替わり、電池ユニット１０が重力により下位置Ｈ２まで降下し、電池ユニット１０の各電槽１１に注液する。
注液が終了するまでの待ち時間が経過した後、コントローラー７０は、直ちに、モーター１１１により電池ユニット１０を上位置Ｈ１に移動させ、各電槽１１の電解液をタンク３０に排液させる。これにより、各電槽１１への注液と排液との循環サイクルが速やかに実施される。各電槽１１には、放電反応によって生成された反応生成物が存在するので、電槽１１の各部（空気極１３、金属極１５など）に付着した反応生成物を除去することができる。

洗浄サイクルにより、放電反応に関わる箇所（空気極１３、金属極１５など）に付着した反応生成物を除去できるので、反応面積の減少を抑える等、放電反応への影響を抑えることができる。洗浄サイクルの制御は、上記の目的を達成できれば良く、上記の制御に限定されない。例えば、注液と排液とを一セットとした場合、複数セットを実施しても良い。

次いで、コントローラー７０は、予め定めた洗浄終了条件を満たすと、洗浄サイクルを終了する（ステップＳ２５）。この洗浄終了条件は、注液と排液のサイクル数（セット数）などの洗浄時間に関する条件である。洗浄終了条件を満たすと、コントローラー７０は、電池ユニット１０を上位置Ｈ１に保持させる状態に制御する。
この構成によれば、電槽１１の各部（例えば、空気極１３や金属極１５）に付着した反応生成物を洗い流すことができ、各部の状態を良好に維持し易くなる。このため、次回の注液の際に、良好に放電反応を再開することができる。

また、上述の実施形態では、注液型電池として空気電池を使用する場合を説明したが、空気電池に限定されず、注液により放電反応を開始する公知の様々な電池を使用しても良い。
また、上述の実施形態では、本発明の注液型電池システム１を、商用電力の供給停止時のバックアップ電源に使用する場合を説明したが、商用電力に限定されず、所定の電力の供給停止時のバックアップ電源に広く適用可能である。

１ 注液型電池システム
１０ 電池ユニット
１１ 電槽（注液型電池、空気電池）
１３ 空気極（正極）
１５ 金属極（負極）
３０ タンク
５０ 配管
５１ 第１配管
５２ 第２配管
７０ コントローラー（移動制御部、洗浄制御部）
１１０ 保持装置
１１１ モーター（原動機、移動制御部）

Claims (8)

1. 上下に移動自在に設けられ、正極と負極とを有する注液型電池と、
   前記注液型電池の放電反応を開始させる液体を貯留するタンクと、
   前記注液型電池と前記タンクとを、前記注液型電池と前記タンクとの間で前記液体を移動自在につなぐ可撓性を有する配管と、
   所定の電力の供給時に、前記注液型電池を前記タンクよりも上方に移動させる移動制御部と、
   上方に移動した前記注液型電池を保持し、前記所定の電力の供給停止時に、前記注液型電池の保持を解き、前記注液型電池を、重力を利用して前記タンクよりも下方へ降下させる保持装置と、
   を備えることを特徴とする注液型電池システム。
2. 前記保持装置は、前記所定の電力に基づく電力で作動することを特徴とする請求項１に記載の注液型電池システム。
3. 前記移動制御部は、前記電力の供給開始後、前記注液型電池を前記タンクよりも上方に移動させて、前記注液型電池内の前記液体を、前記タンクに排液させることを特徴とする請求項１又は２に記載の注液型電池システム。
4. 前記配管は、前記タンクの下部と前記注液型電池の下部とをつなぐと共に可撓性を有する第１配管と、前記タンクの上部と前記注液型電池の上部とをつなぐと共に可撓性を有する第２配管とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の注液型電池システム。
5. 前記第１配管の一端は、前記注液型電池の底面との間に、放電時に生成される反応生成物の残留スペースを空けた位置に設けられることを特徴とする請求項４に記載の注液型電池システム。
6. 前記注液型電池は、前記正極及び前記負極として空気極及び金属極を有する空気電池であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の注液型電池システム。
7. 前記注液型電池は、放電時に生成される反応ガスを水に戻す触媒栓を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の注液型電池システム。
8. 前記注液型電池に前記液体を注液後、排液させる洗浄サイクルを選択的に実施する洗浄制御部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の注液型電池システム。

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