JP3152998U

JP3152998U - 水電池

Info

Publication number: JP3152998U
Application number: JP2009003896U
Authority: JP
Inventors: 石川　忠; 忠石川; 良明長谷部
Original assignee: Aqua Power System Japan
Current assignee: Aqua Power System Japan
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: CN201616475U; WO2010143636A1

Abstract

【課題】発電効率がよく、かつ、使用中にその一部が破損することのない水電池を提供する。【解決手段】注水口２２ａ，２２ｂが形成された第１端部１１と、第２端部１２と、金属製の負極内筒体１５と、負極内筒体１５に充填された酸化物質からなる粉末充填材１６と、粉末充填材１６中に差し込まれた炭素からなる棒状の正極集電体１７とを含む。負極内筒体１５の内部には、該内部を分離するための分離壁２６が設けられており、該内部の第２端部１２側には、粉末充填材１６が充填されていないスペース部２８が形成されている。【選択図】図２

Description

本考案は、水を注入して発電する水電池に関する。

従来、水を注入することによって発電する水電池は公知である。例えば、特許文献１には、水電池の外形を形成する、金属製の負極外筒体と、活性炭からなる粉末充填材と、粉末充填材に差し込まれたロッド状の正極集電体と、水を粉末充填材に供給するための吸水部材と、吸水部材の位置決めをするためのリングとを含む水電池が開示されている。

実用新案登録第３１４８２０５号公報

特許文献１に開示された水電池では、負極外筒体の底面に形成された注水口から負極外筒体の内部に注入された水が吸水部材を介して粉末充填材に浸透し、両電極間に起電力を生じさせることができる。また、使用によって水電池が放電した後に、注水口から水を注入することによって、再び電気を発生させることができる。

しかし、負極外筒体は、金属マグネシウムやアルミニウム、亜鉛などのイオン化傾向の比較的に大きな電極活物質から形成されており、他の合金などに比べて強度が低い。したがって、発電時の電気反応によって粉末充填材が気化を起こし、電池内の空気が比較的に高圧となり、その内部が膨張したときに、負極外筒体の一部が破損し、内部に含まれていた粉末充填材が外に漏れ出て、漏電などの原因となっていた。

そこで、本考案は、発電効率がよく、かつ、使用中にその一部が破損することのない水電池の提供を課題としている。

前記課題を解決するために、本考案が対象とするのは、注水口が形成された第１端部と、その反対側における第２端部と、金属製の負極内筒体と、前記負極内筒体に充填された酸化物質からなる粉末充填材と、前記粉末充填材中に差し込まれた炭素からなり前記第１端部に突出する棒状の正極集電体とを含む水電池である。

本考案の特徴とするところは、前記負極筒体の内部には、該内部を分離するためその径方向へ延びる分離壁が設けられており、該内部の前記第２端部側には、前記粉末充填材が充填されていないスペース部が形成されている

本考案は、前記特徴とする構成のほかに、以下の好ましい実施の態様を含む。
（１）前記分離壁が、パラフィンから形成されている。
（２）前記負極内筒体の外周面を覆うステンレス等から形成された外筒体をさらに含む。
（３）前記第１端部に、複数の前記注水口が形成されている。
（４）前記水電池が、保水材をさらに含み、前記保水材が、熱圧縮されたシート状のスポンジから形成されている。

本考案に係る水電池によれば、負極内筒体の内部に、分離壁が設けられているので、粉末充填材が集中して保持され、発電効率が向上する。また、粉末充填材が収容された収容部内が比較的に高圧になったときには、分離壁が崩れ、収容部内の空気及び粉末充填材がスペース部に流れ込むので、すぐに負極内筒体が破れたり、ひび割れを生じるおそれはない。

水電池の正面図。図１のＩＩ−ＩＩ線縦断面図。水電池の使用状態を示す図２と同様の縦断面図。

図１は、水電池の正面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線縦断面図である。

図１及び２に示すとおり、水電池１０は、第１及び第２端部１１，１２と、第１端部１１と第２端部１２との間において、水電池１０の長さ方向に延びる筒状の外周面部１３とを含む。

また、水電池１０は、円筒状の外形を形成する、例えば、鉄とニッケルの合金系のステンレス等から形成された外筒体１４と、外筒体１４の内周面と当接する筒状の負極内筒体１５と、負極内筒体１５の内部に充填された酸化物質（正極活物質）からなる粉末充填材１６と、負極内筒体１５の内部中央において、粉末充填材１６に挿入されている、電荷を集めるための炭素からなるロッド状の正極集電体１７とをさらに含む。

正極集電体１７は、第１端部１１側において、外方へ突出するステンレス製等の正極端子１８で被嵌されており、正極端子１８の下方には、別体からなる断面略台形状の支持部１９が配置されている。負極内筒体１５の内面には、吸水性のクラフト紙からなるセパレータ２０が配置されている。

水電池１０の第１端部１１は、封止栓２１で形成されており、封止栓２１には、水電池１０内部に水を注入するための一対の注水口２２ａ，２２ｂが形成されている。封止栓２１は、プラスチック、ガラス、セラミックスなどの各種の絶縁材料から作られており、負極内筒体１５と正極集電体１７との導通を遮断している。また、第２端部１２には、外筒体１４の底面を外方へ突出させてなる負極端子２３が形成されている。なお、注水口２２ａ，２２ｂは、一対ではなく複数形成されていてもよく、電気反応によって内部に充満した気体を外部へ放出する排気口としての役割を兼ねている。

封止栓２１の下面には、ＰＥＴシールからなる透水性シールと不織布シートとを貼り合わせてなる、円形の逆止弁効果を有する、通気透液性シート２４とが配置されている。通気透液性シート２４の中央部には透孔（図示せず）が形成されており、該透孔を正極集電体１７が貫通している。通気透液性シート２４は、その下方に位置する支持部１９と正極端子１８との間においてそれらに挟持されているので、水電池１０内で不用意に位置ずれを生じるおそれはない。

支持部１９の周縁には、注入された水を貯水するための貯水部３０が設けられており、その下方には保水材２５が嵌挿されている。保水材２５は、熱圧縮されたシート状のスポンジから形成されており、注水口２２ａ，２２ｂから注水された水を吸収、保持することによって貯水部３０のスペースに膨張し、粉末充填材
１６が外部に漏れ出るのを防止している。

負極内筒体１５は、イオン化および／または酸化傾向が比較的に大きな電極活物質、例えば、金属マグネシウム、亜鉛などまたはそれらを少なくとも２種以上含む合金から作られており、その外周面が、外筒体１４の内周面に当接し、接着又は溶着されている。外筒体１４の第１端部１１側の端縁部１４ａは、内方へ延びて、負極内筒体１５の端縁部上に位置している。

粉末充填材１６は、比較的に酸化力が強い導電体（正極活物質）、例えば、活性炭、二酸化マンガン、酸化鉄、結晶性の酸化銀などの混合物から作られている。これらの物質は減極機能をも有する。混合物の種類や混合比率は、所要の酸化力に応じて自由に設定することができる。

正極集電体１７は、例えば、比較的に導電性が強い、電気化学的に比較的に安定な、炭素棒、エボナイト棒から形成されている。

負極内筒体１５の内部には、パラフィンから形成された、その内径とほぼ同じの大きさを有する円形状の分離壁２６が設けられている。

分離壁２６によって、負極内筒体１５の内部は、第１端部１１側に位置する、粉末充填材１６が収容、保持されている収容部２７と、第２端部１２側に位置する、粉末充填材１６が充填されていないスペース部２８とに分離されている。

このように構成された水電池１０では、スポイトなどによって注水口２２ａ，２２ｂから水（通常の水道水、海水を含む）を注入すると、注入された水が保水材２５に迅速に吸収、保持されて、粉末充填材１６に浸透して拡散する。拡散された水は、酸化反応触媒としての役割を果たし、負極内筒体１５の内周面が酸化して、イオンを発生させ、かつ、負極内筒体１５と正極集電体１７との間に電導域を生じさせることで起電力を発生させる。また、分離壁２６によって、粉末充填材１６は収容部２７に集中、保持されているので、注入された水をより迅速に拡散させることができ、発電効率が良い。

図３は、発電して、一定時間経過した後の水電池１０内部の様子を示す、図２と同様な縦断面図である。

水電池１０を比較的に長時間使用して、発電してから一定時間経過した場合には、発電時の電気反応によって、粉末充填材１６が気化を起こし、それによって収容されている収容部２７の内圧が上昇し、その内部の空気は比較的に高圧となる。

このとき、負極内筒体１５の内部において、収容部２７の内圧に押されて、セパレータ２０の底面が破れるとともに、分離壁２６が第２端部側１２に押されて若しくは崩れて、粉末充填材１６がスペース部２８に流れ込む。これと同時に、収容部２７内の比較的に高圧の空気が比較的に低圧の空気が充填されたスペース部２８内に流れ込むので、負極内筒体１５内部の空気は、中圧となり、負極内筒体１５の外周壁がその内圧によって、破れるおそれはない。

また、水電池１０をさらに長時間使用して、収容部２７とスペース部２８とを合わせた負極内筒体１５の内部全体の空気が比較的に高圧になり、負極内筒体１５の外周面の一部にひび割れが生じたり、破れたりした場合であっても、負極内筒体１５は、ステンレス等から形成された外筒体１４によって被覆されているので、負極内筒体１５内に充填された粉末充填材１６が水電池１０の外部に漏れ出て、漏電を生じるおそれはない。

１０水電池
１１第１端部
１２第２端部
１４外筒体
１５負極内筒体
１６粉末充填材
１７正極集電体
２２ａ，２２ｂ注水口
２５保水材
２６分離壁
２８スペース部

Claims

注水口が形成された第１端部と、その反対側における第２端部と、金属製の負極内筒体と、前記負極内筒体に充填された酸化物質からなる粉末充填材と、前記粉末充填材中に差し込まれた炭素からなり前記第１端部に突出する棒状の正極集電体とを含む水電池において、
前記負極内筒体の内部には、該内部を分離するためその径方向へ延びる分離壁が設けられており、
該内部の前記第２端部側には、前記粉末充填材が充填されていないスペース部が形成されていることを特徴とする前記水電池。
前記分離壁が、パラフィンから形成されている請求項１記載の水電池。
前記負極内筒体の外周面を覆うステンレス等から形成された外筒体をさらに含む請求項１または２記載の水電池。
前記第１端部に、複数の前記注水口が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の水電池。
前記水電池が、保水材をさらに含み、前記保水材が、熱圧縮されたシート状のスポンジから形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の水電池。