JP2513622Y2 - 電解液循環形金属ハロゲン電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この考案は、正極室、又は負極室と、正極電解液貯蔵
槽、又は負極電解液貯蔵槽との間で、それぞれ電解液を
循環するようにした電解液循環形金属ハロゲン電池に関
する。

B.考案の概要 本考案は、正極室又は負極室と、正極電解液貯蔵槽、
又は負極電解液貯蔵槽との間で、それぞれ電解液を循環
するようにした金属ハロゲン電池において、 正極電解液貯蔵槽及び負極電解液貯蔵槽の上部空間部
に真空排気装置を設けて構成することにより、 電解液貯蔵槽内の電解液と、電解液室内の空気とを置
換して排気し、かつ内部を負圧にして電解液漏れを防止
するものである。

C.従来の技術 近時、電池電力貯蔵システムの開発が促進されてお
り、その一環として電解液循環形積層二次電池である亜
鉛−臭素電池、亜鉛−塩素電池等の金属ハロゲン電池が
開発されている。

これらの電力貯蔵用の電池は、一般に充電８時間、停
止８時間、放電８時間のサイクルで運転が予定されてい
る。そして、停止時間の間は、電池内部での自己放電を
防止するため、電解液は電池の正極室及び負極室内から
ぬき取られ、夫々電解液貯蔵槽内に貯蔵される。

第２図に示す亜鉛−臭素電池を例にとって、構成の概
略を説明すると、この亜鉛−臭素電池は、主に、電極を
バイポーラ形とし、単セルを複数、電気的に直列に積層
した電池本体１（いわゆるスタック）と、電解液貯蔵槽
2a,2bと、電池本体１内部及び電解液貯蔵槽2a,2bとの間
に電解液を循環させる配管系とで構成したものである。
なお図では便宜的に単セルのみを示す。電池本体１は、
正極電極板３と負極電極板４との間の空間をセパレータ
５で仕切って、正極室６と負極室７とを構成したもので
ある。

この負極室７と負極電解液貯蔵槽2bとの間は、ポンプ
10を有する送液管８と、排液管９とで接続する。電解液
は、ポンプ10を駆動して負極室７の図示した下方から上
方に向かって流れるようにする。このように電解液を流
すことにより、負極室に電解液を充填する場合、負極室
７内に空気が残存しないようになる。

正極室６と正極電解液貯蔵槽2aとの間は送液管12a,12
b,12c,12dと排液管13a,13bとで接続するが、送液管12a,
12bと排液管13a,13bとの連結部には四方バルブ11が設け
られる。16はポンプで、このポンプ16は送液管12bの途
中に介挿される。

電池の始動時には、まず、正極室６内には空気が充填
しているので、この空気と置換して、正極室６内に電解
液を充填する。正極室６内への電解液の充填は、正極室
６内に空気層が残って電極の全面に電解液が十分に行き
渡らなくならないよう、その中の空気を完全に抜くため
に、正極室６の下方から上方に向けて電解液を流して行
われる。

すなわち、四方バルブ11は、第２図に破線で示した位
置に切り換え、正極電解液貯蔵槽2a内の正極電解液を、
ポンプ16を駆動して送液管12c,12bから四方バルブ11を
介して、排液管13aに送り、正極室６の下方から上方に
向けて電解液を流し、その内部の空気を抜きながら、電
解液を送液管12a,四方バルブ11を介して、排液管13bか
ら、正極電解液貯蔵槽2aに戻す。このようにして正極室
６内の空気が完全に抜け電解液が充填されたなら、電池
の充放電運転が可能となる。しかしながら充放電運転に
際しても上述のように、電解液を正極室６の下方から上
方に向けて流し続けると、電解液中に含まれている臭素
錯化物の比重が重いため、充電時には、正極室内から取
り除いて、すみやかに正極電解液貯蔵槽2a内に貯蔵する
ことができず、また放電時には、正極室の下部に溜まっ
てしまい、正極の反応面に均一に供給することができず
正極での電池反応が十分に生じなくなる。このような現
象から正極室内の空気が完全に抜け、電池の充放電運転
を行う前に、電解液を正極室６の上方から下方に向けて
流す必要がある。

そこで、四方バルブ11を第２図に実線で示す位置に切
り換えて、正極電解液貯蔵槽2a内の電解液を、充電時に
は、送液管12d,12bから、放電時には、送液管12c,12bか
ら四方バルブ11を介して、送液管12aに送り、正極室６
の上部から下部に向かって流す。流れ出た電解液は排液
管13aから四方バルブ11を介して、排液管13bに送られ、
正極電解液貯蔵槽2aに戻る。上記のようにして、以後電
解液を循環させる。

上述のような従来の電池配管に設置する四方バルブ11
は、４つの配管流路を交差させて接続した弁室本体内
に、弁体であるロータを回動可能に装着し、そのシール
部材を介して外部に引き出した操作主軸部を回動操作す
ることにより流路を切り換えるものである。

D.考案が解決しようとする課題 上述のような従来の電池では、その配管系に複雑な構
造の四方バルブ11を用いるため、そのシール部材が摩耗
して電解液は液漏れし易いという問題があった。

また、上述の如く複雑な配管構造となるため、シール
構造も複雑化し液漏れを起こし易くなる。

電解液が漏れ出して周囲を濡らすと漏電による地絡を
起こしたり、周囲の機器を腐食させる等の問題を生ずる
ことがあった。

また、四方バルブによる切換操作が厄介であった。

本考案は上述の点に鑑み、四方バルブを省略し、電池
の配管系を簡素化した電解液循環形金属ハロゲン電池を
新たに提供することを目的とする。

E.課題を解決するための手段 本考案の電解液循環形金属ハロゲン電池は、電池本体
の正極室、又は負極室に区画し、正極室及び負極室に各
々電解液を正極電解液貯蔵槽及び負極電解液貯蔵槽から
配管路を介して循環せしめるようにし、正極電解液貯蔵
槽及び負極電解液貯蔵槽の上部空間部に真空排気装置を
設けたことを特徴とする。

F.作用 上述のように構成することにより、電池の運転開始時
には正極室内の上部から下部にかけて電解液を循環させ
ても、正極室内の空気を正極電解液貯蔵槽内の電解液で
置換して、正極室内の空気を排気する。

また、電池の電解液の流通部分全体が、大気圧に対し
て負圧とされるので、電池外部へ漏液しないようにする
という作用を奏する。

なお、本考案は、亜鉛−臭素電池に適用できるばかり
でなく、亜鉛−塩素電池等の電解液循環形金属ハロゲン
電池に適用しても同等の作用を得られることは勿論であ
る。

G.実施例 以下、本考案の電解液循環形金属ハロゲン電池の一実
施例を第１図によって説明する。

なお、この第１図において、前述した第２図に対応す
る部分には同一符号を付すこととし、説明の便に供す
る。

第１図は本考案を亜鉛−臭素電池に適用した実施例に
おける、運転時の状態を示す概略説明線図で、１は電池
本体、2aは正極電解液貯蔵槽、2bは負極電解液貯蔵槽で
ある。

この電池本体１の内部には、正極電極板３と負極電極
板４との間をセパレータ５で仕切って、正極電極板３と
セパレータ５とで囲まれた正極室６を構成するととも
に、負極電極板４とセパレータ５とで囲まれた負極室７
を構成する。

負極室７と、負極電解液貯蔵槽2bとの間はポンプ10を
具備する送液管８と、排液管９とで接続する。なお、排
液管９の一端部を負極電解液貯蔵槽2b内の液中に没する
ように延長する。そして、このポンプ10を駆動して、電
解液を負極電解液室７の下方から上方に向けて流れるよ
う循環させる。

正極６の上部と、正極電解液貯蔵槽2aの下部との間
を、ポンプ16を具備する送液管17で接続する。

なお、この送液管17は、正極電解液貯蔵槽2a内の下部
に沈澱している臭素錯化物を適量取り込むために、正極
電解液貯蔵槽2aの底部に開口する底部枝管17aと、その
側面中間下部に開口する側部枝管17bとを有する。

正極室６の下部と、正極電解液貯蔵槽2aの上部側との
間を、送液管18で接続する。この送液管18の一端部を、
正極電解液貯蔵槽2a内の液中に没するよう延長する。

正極電解液貯蔵槽2aの上部に開口する排気管19を接続
し、負極電解液貯蔵槽2bの上部に開口する排気管20を接
続する。

これら２つの排気管19,20を接続統合した排気部21の
途中に真空ポンプ22を設け、このポンプ22によって、正
極、及び負極電解液貯蔵槽2a,2b内の空気を外部に強制
排気して槽2a,2bの上部を負圧状態にする。

次に、上述のように構成した亜鉛−臭素電池の作動を
説明する。

電池の始動時には、正極室６及び負極室７の中の空気
を抜くために、真空ポンプ22を作動し正極、及び負極電
解液貯蔵槽2a,2b内の空気を排気して負圧にし、正極室
６、及び負極室７内の空気と、正極、及び負極電解液貯
蔵槽2a,2b内の電解液とを置換する。

電池の充放電運転時には、その正極電解液貯蔵2a内の
電解液を、ポンプ16を駆動して送液管17から正極室６の
上部から下部に向けて流し、送出管18から正極電解液貯
蔵槽2aに戻すというように循環する。

これとともに、負極電解液貯蔵槽2b内の電解液を、ポ
ンプ10を駆動して、送液管８から負極室７の下部から上
部に向けて流し、排液管９を通し負極電解液貯蔵槽2bに
戻すというように循環し、電池を使用するものである。

H.考案の効果 以上詳述したように、本考案の電解液循環形金属ハロ
ゲン電池によれば、正極室、又は負極室と、正極電解液
貯蔵槽、又は負極電解液貯蔵槽とを、各々配管で接続
し、それぞれ電解液を循環するようにするとともに、正
極電解液貯蔵槽、又は負極電解液貯蔵槽の上部空間部に
真空排気装置を設け、強制排気し、内部を負圧にするよ
うに構成したので、電池の運転開始時には正極室内の上
方から下方にかけて電解液を循環させても、空気と正極
電解液貯蔵槽内の電解液を置換して、正極室内に空気が
残存することなく正極室内の空気を排気することがで
き、電極の全面に電解液が行き渡り、適正に電池反応を
生じさせることができるという効果がある。

また、従来のように四方バルブを用いて正極室に流す
電解液の流れの方向を上方から下方、又は下方から上方
へと切り換えるための複雑な配管系が必要なく、配管系
を簡素化でき、電池システムを簡略化でき、電池製造時
の組立工数の低減を図ることができるという効果があ
る。

また、電池の電解液の流通部分全体が、大気圧に対し
て負圧とされるので、電池外部へ漏液するのを防止で
き、電池全体としての信頼性及び安全性を向上できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の電解液循環形金属ハロゲン電池の一実
施例を示す概略構成図、第２図は従来の電解液循環形金
属ハロゲン電池を例示する概略構成図である。 １……電池本体、2a……正極電解液貯蔵槽、2b……負極
電解液貯蔵槽、６……正極室、７……負極室、８……送
液管、９……配液管、17……送液管、18……送出管、19
……排気管、20……排気管、21……排気部、22……真空
ポンプ。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】単電池をセパレータで正極及び負極室に区
   画し、前記正極室及び前記負極室に各々電解液を正極電
   解液貯蔵槽及び負極電解液貯蔵槽から配管路を介して循
   環せしめるようにした電解液循環形金属ハロゲン電池に
   おいて、 正極電解液貯蔵槽及び負極電解液貯蔵槽の上部空間部に
   真空排気装置を設けたことを特徴とする電解液循環形金
   属ハロゲン電池。