JP3692296B2 - 金属−空気電池用空気分配器 - Google Patents

Description

【０００１】
（関連出願）
本発明は１９９７年１０月２４日に出願された米国特許出願第６０／０６３，１５５号による利益を要求する。
【０００２】
（技術分野）
本発明は一般的には、電池に関する。さらに具体的には、金属−空気電池のための空気調整器に関する。
【０００３】
（発明の背景）
金属−空気電池は、パーソナルコンピュータやカムコーダ等の携帯用電子機器への電源装置として好ましい手段と認識されている。なぜなら、そのような電池が他のタイプの電気化学的電池に比較して、相対的に軽量であるのに相対的に高い電力出力を持っているからである。金属−空気電池は、金属あるいは金属化合物のようなより重い材料よりむしろ周囲の酸素をその電気化学反応における反応物として利用する。
【０００４】
金属−空気電池は、水質電解液によって金属陽極から分離されている一つまたは多数の酸素電極を使用する。亜鉛−空気電池等の金属−空気電池は、その動作中、周囲空気からの酸素と電解液中の水は酸素電極で水酸化イオンに変換され、亜鉛は陽極で酸化されそして水酸化イオンと反応し、水と電子が解放され、電気エネルギが供給される。
【０００５】
金属−空気電池は、しばしば十分な電気出力を供給するために、共通のハウジングの複数電池パックの中に配置されることがある。その結果、相対的に軽量の電池ができる。その電池パックが電気を供給するためには、電池パックの酸素電極に所定量の空気が供給されなければならない。幾つかの従来技術によるシステムでは、周囲から一定流量で新鮮な空気をそれらの酸素電極に順に送り、その際、流量は所望の電力出力に達するのに十分な量にする。そのような配置は、Ｃｈｅｉｋｙの米国特許第４，９１３，９８３号に開示されている。Ｃｈｅｉｋｙは、酸素電極に周囲の環境から空気流を供給するために、電池ハウジング内に設けたファンを使用する。Ｃｈｅｉｋｙの電池は、電池が切られているときは閉じられる「空気扉」を備え、電池が導通させられると、その空気扉が開かれファンが動作し、そのハウジングに入り、そこを通りそして出て行く空気流が作られる。
【０００６】
Ｃｈｅｉｋｙの電池では非循環型であるが、Ｐｅｄｉｃｉｎｉの米国特許第５，６９１，０７４号は、ファンが金属−空気電池の酸素電極を順に再循環するシステムを開示している。そのファンは、一つまたは多数の開口を介して空気を出し入れし、再循環する空気を再び新鮮にする。その電池は、ファンが動作しているときは、出力電流を供給するが、ファンが動作せず、一つまたは多数の開口が密閉されたままのときは、最小限の出力しか現わさない。すなわち、Ｐｅｄｉｃｉｎｉの金属−空気電池は、一つまたは多数の開口を開いたり閉じたりするための空気扉あるいはそれと同様なものを動作させることなく、長い貯蔵寿命を有する。一つまたは多数の開口は、それらの開口の密封が破られファンがオフの時にその開口を通って流れる空気流量を制限するように寸法決めされる。
【０００７】
Ｐｅｄｉｃｉｎｉの制限的空気開口、およびＣｈｅｉｋｙの空気扉は、電池が動作しないとき、金属−空気電池を周囲環境からほぼ絶縁する。電池が動作しないとき金属−空気電池を周囲環境から絶縁することにより、電池の貯蔵寿命が増加し、そして周囲の湿気レベルの金属−空気電池への不利益な影響を減少させている。金属−空気電池を露出させると、酸素電極を通して空気から水分を吸収し、「浸水現象」と呼ばれる条件により、電池がダメになってしまう。あるいは、酸素電極を通して電解液から水蒸気が開放され、乾燥により電池がダメになる。
【０００８】
典型的な金属−空気電池は、体積と重量が与えられた電池から可及的最大の電力出力が得られるように、比較的大きな酸素電極表面を持つように設計されている。金属−空気電池ハウジングの中に空気が取りこまれると、その酸素を運ぶ空気は、全ての酸素電極の表面に分配される。しかし、複数電池システムでは、空気分配通路はファンから非常に長く延びており、そして順々に酸素電極表面を通って行くのが普通である。酸素は、分配通路に沿って流れて行く間に空気流から使い尽くされであろう。そして、分配通路の末端では、酸素濃度は、全ての電池から最高限度の電力出力を作るために所望のレベルを下回ることとなる。不均一な空気流分配の結果、（電池が並列に配置されているとき）各電池は異なった電流となり、（電池が直列に配置されているとき）各電池は異なった電圧となるが、これは最適ではない。
【０００９】
そのような空気分配通路あるいはＣｈｅｉｋｙのような流れの通路をを使うときでも、電池ハウジングを通して大量の空気を動かすことにより、酸素消尽の問題を克服することができる。このとき、分配通路の上流部分での空気流から除去された酸素の量は、その分配通路の下流部分の酸素濃度に無視できる影響しか及ぼさない。しかし、新鮮な空気をそのように大量に使用することは、電池に前述の浸水現象あるいは乾燥の問題をもたらす。Ｐｅｄｉｃｉｎｉは電池ハウジングの中で空気を再循環させ、再循環させた空気の一部を連続的に補給するこにより、少なくとも部分的には、浸水現象あるいは乾燥の問題を解決している。Ｐｅｄｉｃｉｎｉは、それでもなお、ファンから長い距離延び酸素電極表面を次々と通る空気分配通路を使用するときは、ある程度の酸素消尽問題を呈する。
【００１０】
金属−空気電池のための空気調整器についての既に開示されている大量の改良を参照しても、金属−空気電池の効率と電力と寿命を効率をさらに向上させるように、金属−空気電池と協同する空気調整器が常に望まれている。例えば、金属−空気電池の中の酸素電極を通って酸素を含んだ空気を均等に分配する領域を進歩させることにより、金属−空気電池の効率、電力、そして寿命が強化されるであろう。
【００１１】
（発明の概要）
本発明は、複数の酸素電極に均等に酸素を含んだ空気を分配する、金属−空気電池用の換気システムを提供することを求め、最高限度の電力量を長時間にわたって供給できるようにする。
【００１２】
本発明によると、この目的は、一つはまたは複数の単位電池と関連付けられ、空気移動装置の動作に応じて動作し、複数の酸素電極に酸素を含んだ空気をほぼ均等に分配する、分配器を有する金属−空気電池によって達成された。酸素の分配の結果、各単位金属−空気電池は、（単位電池が並列接続の時）ほぼ同一の電流であり、（単位電池が直列接続の時は）ほぼ同一の電圧となる。その結果、電池は最高限度の電力量を、長時間にわたって供給することとなる。
【００１３】
好ましくは、該分配器は、密封されていない間、金属−空気電池を周囲環境から適当な時間（例えば空気移動装置が作動していない時）、保護するバリアを提供する一つまたは複数の制限的通路と関連して作用する。すなわち、空気移動装置がオフで、金属−空気電池に空気を供給していない時、その分配器および制限的な一つまたは複数の通路は酸素電極への空気流を制限する。その結果、金属−空気電池は、酸素電極を周囲環境から密閉する扉あるいは同様なものを必要とすることなく、長い貯蔵寿命を持つことができる。
【００１４】
本発明の一つの実施形態では、少なくとも一つの第１の酸素電極と第２の酸素電極を有する金属−空気電池アセンブリへ空気を供給する換気システムを備える。該換気システムはハウジングを備え、そのハウジングは金属−空気電池アセンブリを収容するチャンバを区画する。その換気システムはさらに、反応体空気流通路を通ってそのチャンバへ空気を動かす空気移動装置を備える。その換気システムは、さらに、穴を開けられた部材を含み、空気移動装置の動作に応じてそのチャンバを通ってほぼ均等に空気流を分配するように、その部材は反応体空気流通路の中に位置決めされている。その穴を開けられた部材は、空気移動装置が金属−空気電池に空気を供給していず、そして反応体空気流通路が密封されていない間そのチャンバへの空気流を制限することも行っている。あるいは、他のコンポーネントが反応体空気流通路の中に設けられ、これが、空気移動装置が金属−空気電池に空気を供給していず、そして反応体空気流通路が密封されていない間そのチャンバへの空気流を制限する制限体となる。
【００１５】
本発明の他の実施形態では、金属−空気電源装置が設けられる。その金属−空気電源装置は、第１の酸素電極と連通している第１のプレナムと、第２の酸素電極と連通している第２のプレナムを含む。金属−空気電源装置は、さらに空気移動装置の動作に応じてこれらプレナムの間にほぼ均一な空気流を分配するために、反応体空気流通路の中に位置決めされている穴が開けられた部材を含む。その穴が開けられた部材は、空気移動装置が金属−空気電池に空気を供給していず、そして反応体空気流通路が密封されていない間そのプレナムへの空気流を制限することも行っている。あるいは、他のコンポーネントが反応体空気流通路の中に設けられ、これが、空気移動装置が金属−空気電源装置に空気を供給していず、そして反応体空気流通路が密封されていない間そのプレナムへの空気流を制限する制限体となる。
【００１６】
本発明の他の実施形態では、金属−空気電源装置は、その金属−空気電源装置から電力を受ける電子装置にドッキングされている。その電子装置は、少なくとも部分的には、反応体空気流通路を区画し、そして、空気移動装置と、空気移動装置がオフで空気流通路が密封されていない時にプレナムへの空気流を制限するために反応体空気通路に設けられた制限体を含むこともある。
【００１７】
空気移動装置は周囲環境からの新鮮な空気の連続的な流れを、所望の電力出力を達成するのに十分な流量で、酸素電極を順に掃引しながら送り得る。あるいは、該空気移動装置は酸素電極を順に空気を再循環させ得る。そして、空気移動装置は、再循環させた空気を再び新鮮にするために、一つまたは多数の通路を通って空気をさらに移動させ得る。
【００１８】
穴が開けられた部材の詳細について述べると、各部材は多数の穴を有し、それらは少なくとも部分的には反応体空気通路を定め、そして各穴は、そこを通る流れの方向に垂直な幅と、そこを通る流れの方向の長さを定める。その長さは、幅より数倍大きい。部材は板あるいは長さに分布する穴を有するチューブ等の、長く延びた換気通路であり得る。穴の第１のものは第２のプレナムより第１のプレナムに近く、穴の第２のものは、第１のプレナムより第１のプレナムに近い。これらに代えて、穴が開けられた部材は、チューブの束、物質の集合体であってそれらの間に空気通路を形成するもの、例えばファイバの間に空気通路を形成するファイバの束、好ましい厚さの多孔質片等である。
【００１９】
本発明の他の実施形態においては、上記酸素電極は積層金属−空気電池の一部である。金属−空気電池は空間的に離れた突起部を有し、空気移動装置が単位電池の突起部の間に装着されることがある。さらに、各金属−空気電池はケースを含む。各ケースは、一対の一体のケース部分を含み、それぞれがパネルから同方向に延びている側壁を有し、空洞を形成することもある。各単位電池のために、第１のケース部分は、第１のケース部分の側壁が第２のケース部分の空洞の中に延びるように、第２のケース部分に合わせて装着される。
【００２０】
本発明の他の目的、特徴、利点は、本発明の例示的実施形態についての以下の説明を、図面と補正されたクレームとを関連付けて検討することにより明らかになるであろう。
【００２１】
（例示的実施形態の詳細な説明）
さらに、いくつかの図面にわたって同様な部材には同様な参照番号が付されている図面について詳細に参照する。図１は、金属−空気電池２０から電力が与えられる電子装置２２から分解されて示されている金属−空気電池２０を概略的に図示する。金属−空気電池２０はそれにより反応体空気流通路が画定される電池ハウジング２４を含む。以下にさらに詳細に記載されるように、空気はファン７０（図５）等の空気移動装置によって反応体空気流通路に沿って動き、電池ハウジング２４の中の金属−空気電池６０ａ−ｆ（図２）に空気を供給する。電池ハウジング２４によって画定される入口開口３２を含む入口換気通路３０は、反応体空気流通路の空気入口部分として機能する。電池ハウジング２４によって画定される出口開口３６を含む出口換気通路３４は、反応体空気流通路の空気出口部分として機能する。
【００２２】
反応体空気流通路は図１の２−２線に沿った金属−空気電池２０の概略側面断面図である図２をまた参照し、最もよく視覚化されている。金属−空気電池２０の反応体空気流通路は、電子装置２２と金属−空気電池の外部の周囲環境の外部から起源している。反応体空気流通路はそれから入口換気通路３０に延びる。入口換気通路３０はさらに入口換気通路３０の入口開口３２（ダッシュ線で図示）と連続している入口チューブ５６を含む。反応体空気流通路はそれから電池ハウジング２４の中に画定されている電池チャンバ５４を通って延びる。反応体空気流通路は、電池チャンバ５４の中の金属−空気電池６０ａ−ｆの間を延びる。最後に、反応体空気流通路は出口換気通路３４の出口開口３６（ダッシュ線で図示）と連続している空気出口チューブ５８を含む出口換気通路３４を通って延びる。
【００２３】
穴が開けられた分配板６６の形式の穴が開けられた部材が、電池チャンバ５４の中に配置されて、少なくとも部分的に反応体空気流通路を画定している。あるいは、その穴が開けられた部材は、その間に空気通路を画定するファイバの束のようなチューブの束、その間に空気通路を画定する物質の集まり、あるいは、好ましい厚さを有する多孔質物質片等であり得る。
【００２４】
分配板６６は、電池チャンバ５４の中にある金属−空気電池６０ａ−ｆの間に空気流が、したがって酸素が均等に分配されるように、空気を反応体空気流通路に分配する機能を有する。酸素は金属−空気電池６０ａ−ｆの電気化学反応における反応体であり、酸素を均等に分配すると、電池２０は電子装置２２に電力を最適に供給することになる。これについては、以下に詳細に説明する。空気は、図２では隠れて見えない、ファン７０（図５）の動作に応じて、反応体空気流通路を通って動かされる。
【００２５】
図１をまた参照すると、電子装置２２は、従来の携帯型コンピュータ、カムコーダ、あるいは別のタイプの一つまたは多数の金属−空気電池から電力を供給されることができる電子装置２２であり得る。電子装置２２は、金属−空気電池２０を収容するための従来のドッキングステーション４０を有する装置ケース３８を含む。さらに具体的には、ドッキングステーション４０は、金属−空気電池２０を収容するための従来のドッキング空洞４２を画定する。当業者は、金属−空気電池２０は種々の態様のドッキングステーションに結合できることを理解するであろう。たとえば、ドッキングステーションは、装置ケース３８の外部表面と同一平面であり、ドッキングステーションがドッキング空洞４２を含まないことがあり得る。
【００２６】
金属−空気電池２０は電子装置２２のドッキングステーション４０に及びドッキングステーション４０から繰り返し着脱されることができる。たとえば、金属−空気電池２０は再充電可能型であり得、金属−空気電池は再充電の目的でドッキングステーション４０から取り外され、再充電の後にドッキングステーション４０に再び結合させられる。あるいは、金属−空気電池２０はドッキングステーション４０に結合され使い終わった金属−空気電池は定期的に新しい金属−空気電池に交換される使い捨て型、一次電池であり得る。
【００２７】
ドッキング空洞４２は、内壁と内壁の周縁端部から外側に延びている４つの壁によって画定される。ドッキングステーション４０は二つの従来の電気接点４４と全てドッキング空洞４２の内壁に関連している４つの従来の雄ロッキング装置４６を含む。雄ロッキング装置４６の中の３つは、図１では隠れて見えない。単離している雄ロッキング装置４６は好ましくは、ドッキング空洞４２の内壁の各隅に位置決めされていて、雄ロッキング装置は、確実にそして分離可能に金属−空気電池２０を電子装置２２に結合させる。
【００２８】
図２に示すように、電池ハウジング２４はトレー２６とカバー２８を結合することにより形成されている。空気開口３２と３６（図１）がカバー２８を通って画定されている。電池トレー２６は、それらは離れ、そのうちの一つは電池トレーの底壁の４つの各隅に近接している４つの従来の雌ロッキング装置５０を含む。雌ロッキング装置のうちの２つは、図２では隠れて見えない。雌ロッキング装置５０は、ドッキングステーション４０（図１）の雄ロッキング装置４６（図１）と分離可能に相互結合をする。電池トレー２６はさらに、一対の雌ロッキング装置５０が雄ロッキング装置４６と相互結合をしている間、電子装置２２（図１）の電気接点４４（図１）と電気的に連通する電気接点４８（図１）を含む。
【００２９】
電池カバー２８の底端部を収容するリップ５２が電池トレー２６の上側周縁の周りに延びている。電池トレー２６と電池カバー２８は好ましくは、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）あるいは他の非導電性プラスチックでモールドされたものである。電池ハウジング２４の継ぎ目、すなわち、電池カバー２８の底端部がリップ５２に嵌まっている部分は、好ましくは、溶剤接着材で密封されている。
【００３０】
上述のように、入口換気通路３０は入口開口３２（図１）と入口チューブ５６を含み、出口換気通路３４は出口開口３６（図１）と出口チューブ５８を含む。入口チューブ５６は、入口チューブの上流端が入口開口３２に連続しそこで開口するように、電池カバー２８に装着されている。同様に出口チューブ５８は、空気出口チューブの下流端が出口開口３６に連続しそこで開口するように、電池カバー２８に装着されている。換気通路３０と３４は、好ましくは、電池チャンバ５４と電池ハウジング２４の外側の環境の間の唯一の連通路を提供する。入口開口３２を入る空気は、入口チューブ５６の下流端を通ってのみ電池チャンバ５４に通る。同様に、電池チャンバ５４の中の空気は、空気出口チューブ５８の上流端を通ってのみ出口換気通路３４に入る。
【００３１】
換気通路３０と３４は、好ましくは、ファン７０（図５）が動作している間、十分な量の空気が反応体空気流通路を通るように設計されている。その結果、大きな電力出力、典型的には電極１平方センチメートル当たり少なくとも２０ｍＡが、金属−空気電池６０ａ−ｆから得られる。さらに換気通路３０と３４は、好ましくは、ファン７０が動作していない間、バリア機能をするように構成されている。換気通路３０と３４のバリア機能に関してさらに詳細に述べると、換気通路３０と３４が、ファン７０が動作していない間、反応体空気流通路を通る空気流を制限することである。この結果、ファン７０が動作していない間、最小限度量の酸素が電池チャンバ５４に動き入ることになる。さらに、換気通路３０と３４と反応体空気流通路は、ファン７０が動作していない間、あるいは、外に、金属−空気電池２０に空気が供給されていない間、密封されないままである。すなわち、ファン７０が動作していない間、あるいは、外に、金属−空気電池に空気が供給されていない間、反応体空気流通路は、周囲環境から金属−空気電池６０ａ−ｆへの通路を画定し続けるのである。たとえば、反応体空気流通路は空気扉あるいは同様なものによって閉鎖されない。すなわち、換気通路３０と３４は、ファン７０が金属−空気電池２０に空気を供給していない間も、金属−空気電池６０ａ−ｆへ流れる空気を制限するため動作しているので、金属−空気電池２０は最小の自己放電をし、換気通路３０と３４を密封するための一つあるいは多数の扉を要することなく、長い貯蔵寿命を有することができる。換気通路３０と３４のバリア機能は、好ましくは、換気通路の寸法の効果であり、以下にさらに詳細に説明する。
【００３２】
各金属−空気電池６０ａ−ｆは閉鎖壁５９（図７）とマスク壁６１（図７−８）を有するセルケース８６（図７）を含む。ファン７０（図５）が動作している間は、金属−空気電池６０ａ−ｆの電気化学反応の反応体である酸素は、マスク壁６１を介して取り込まれる。図２に示されているように、金属−空気電池６０ａ−ｆは積層され、各マスク壁６１は、電池チャンバ５４の中の金属−空気電池間の高圧部６４ａ、６４ｂまたは６４ｃのうち一つに面している。金属−空気電池の閉鎖壁５９は、高圧部６４ａ−ｃから絶縁されている。逆に、隣接する金属−空気電池のマスク壁６１は空間を空けて配置され高圧部６４ａ−ｃを画定している。すなわち、金属−空気電池６０ａと６０ｂのマスク壁６１は面し、少なくとも部分的には、高圧部６４ａを画定している。金属−空気電池６０ｃと６０ｄのマスク壁６１は面し、少なくとも部分的には、高圧部６４ｂを画定している。金属−空気電池６０ｅと６０ｆのマスク壁６１は面し、少なくとも部分的には、高圧部６４ｃを画定している。
【００３３】
高圧部６４ａ−ｃを画定する金属−空気電池６０ａ−ｆの間の必要な間隔は、スペーサ６２を使用することによって確立できる。図においては、そのうちのいくつかだけが図示されている。少なくとも部分的に高圧部６４ａ−ｃを提供するためには、どのような従来のスペーサも使える。さらに、高圧部６４を互いに離すために、金属−空気電池６０ａ−ｆの側端は電池ハウジング２４の対向する側壁と当接している。
【００３４】
分配板６６は金属−空気電池６０ａ−ｆの下流端を横切り及び当接して設けられている。したがって、分配板６６は、部分的には、各高圧部６４ａ−ｃと境界を接し、そして、電池チャンバ５４を上流部と下流部に分けている。分配板６６が電池チャンバ５４を上流部と下流部に分けているので、電池チャンバの上流部から下流部へ移動する空気は、分配板６６によって画定された穴あるいは開口７２（図３及び４）を通らねばならない。さらに具体的には、反応体空気流通路は枝に分かれ、反応体空気流通路の枝は穴７２を通って延びている。あるいは、分配板６６は、金属−空気電池６０ａ−ｆの上流端を横切りそしてそれに当接させて設けてもよい。
【００３５】
以下にさらに詳細に記載されるように、回路基板６８を含むファン制御回路が、ファン７０（図５）等の空気移動装置の動作を容易にし反応体空気流通路を通って金属−空気電池６０ａ−ｆに空気を供給するするように、使用されることが好ましい。さらに具体的には、ファン７０の動作に応じて、周囲の環境からの空気は、入口開口３２（図１）を通り、入口チューブ５６を通り、ファン７０を通り、高圧部６４ａ−ｃを通り、分配板６６の開口７２（図３及び４）を通り、出口チューブ５８を通り、そして出口開口３６を通り、周囲環境に戻る。
【００３６】
図３は、図１の３−３線に沿った金属−空気電池２０の概略断面図である。分配板６６の周縁端は好ましくは、電池ハウジング２４の内側表面まで延び、そして、分配板６６に設けられた多数の開口７２が電池チャンバ５４の上流部と下流部を連通する唯一の通路となるように、内側表面に係合する。開口は、ファン７０（図５）が動作している間は金属−空気電池６０ａ−ｆ（図２）の各マスク壁６１（図７−８）における酸素濃度がほぼ同一になるように反応体空気流通路と通る空気流れを均等に分配するように、寸法決めされ、そして、配置される。
【００３７】
高圧部６４ａ−ｃ（図２）は、図３ではほとんど視界から隠れている。しかし高圧部６４の位置は、図３では破線で図示されている。分配板６６の開口７２の上側の列は高圧部６４ａと一直線になりそれと連通し、中央の列は高圧部６４ｂと一直線になりそれと連通し、下側の列は高圧部６４ｃと一直線になりそれと連通し、均等な空気流れ分布は好ましくは、ほぼ同じサイズの開口７２と、同じ数の開口と関係付けられている各高圧部６４ａ−ｃによって達成される。均一な空気流は、各金属−空気電池６０ａ−ｆが、同じ電流（単位電池が並列に接続されているときは）で、同じ電圧（単位電池が直列に接続されているときは）で動作することをもたらす。
【００３８】
図４は、図３の４−４線に沿った、分配板６６の単離断面図である。図４の開口７２は分配板６６の他の開口の代表である。図４に示されているように、各開口７２は、その中を通る流れの方向に計った長さ「Ｌ１」と、その中を流れる流れの方向垂直に計った幅「Ｗ１」を有する。長さ「Ｌ１」は、好ましくは、その開口７２が十分に流れを制限し、均一な流れ分布を提供するように幅「Ｗ１」より大きい。開口７２のサイズについては、以下にさらに詳細に記載される。
【００３９】
図２と本発明の第１の例示的実施形態を参照して上述したように、各換気通路３０と３４は、ファン７０（図５）が作動せず換気通路が密封されていない間、そこを通る空気を制限するバリア機能を有する。本発明の別の実施形態では、出口換気通路３４は、各換気通路３０と３４は、ファン７０（図５）が十分に大きく、金属−空気電池２０に空気を供給していない間、入口換気通路がバリア機能を発揮しない。その場合は、分配板６６は電池ハウジング２４の下流端を画定するものとして特徴付けられる。この他の実施形態では、分配板６６はさらに、流れ分配機能に加えて、バリア機能を果たす。
【００４０】
第１の例示的実施形態および他の実施形態の両方において、分配板６６の開口７２は、ファン７０（図５）が動作しているとき、金属−空気電池６０ａ−ｆから大きな電力出力が得られるように、反応体空気流通路を通って十分な量の空気が流れるように構成されている。他の実施形態では、開口７２は、反応体空気流通路を通って流れる空気流を制限する機能を果たすので、ファン７０が動作せず、反応体空気流通路が密封されていない間、最小限度量の酸素だけが電池チャンバ５４（図２）に移動する。より具体的には、開口７２は、ファン７０がオフである間、あるいは外に、金属−空気電池２０に空気が供給されていない間、密封されないままである。すなわち、反応体空気流通路は、ファン７０がオフである間、あるいは外に、金属−空気電池２０に空気が供給されていない間、金属−空気電池６０ａ−ｆへの通路を画定し続けるのである。たとえば、反応体空気流通路は扉あるいは同等のもので閉じられることはない。このように、分配板６６の開口７２は、ファン７０が金属−空気電池２０に空気を供給していない間、金属−空気電池６０ａ−ｆへの空気流を制限する機能を果たすので、この金属−空気電池は、扉あるいは同等なものを要することなく、長い貯蔵寿命を有することができる。開口７２のバリア機能は、好ましくは、その開口のサイズを適切にすることによる。より具体的には、各開口７２は、ファン７０が金属−空気電池２０に空気を供給していない間、そこを通る空気流が実質的に無いように選ばれた長さと幅を有する。分配板６６の開口７２の寸法については、以下にさらに記載する。
【００４１】
図５は、図１の５−５線に沿った、金属−空気電池２０の概略的端面図である。ファン７０はインペラ８４を回転させるモータ８２を含む。ファン７０はファンアセンブリ７７の部分であり、さらに長方形のファン枠７８と、ファン枠とモータ８２の間を橋絡する筋交い部材８０を含む。ファンアセンブリ７７はさらに、金属−空気電池２０の多数の要素が見えるように、図５では部分的に切断されている側板８５を含む。側板８５はファン枠７８の各辺から内側に向けて延び、中心の円形開口を画定している。その円形開口を通って空気が、インペラ８４の回転に応じて引き込まれる。ファンアセンブリ７７に代えて、他の型の空気移動装置を使うこともできる。
【００４２】
各金属−空気電池６０ａ−ｆは一対の突起部７４を含み、それらの間に凹部７６（図７−８）が画定されている。ファンアセンブリ７７は、金属−空気電池６０ａ−ｆの凹部７６にしっかりと嵌め込まれる。前述したように、金属−空気電池６０ａ−ｆは積層されて配置されている。そして、凹部７６は、ファンアセンブリ７７が積層の上流端に取り付けられるように、積層の上流端に画定される。この入れ子構造は図６に図示されている。図６は、突起部７４の間に入れ子にされたファンアセンブリ７７を有する金属−空気電池６０ａ−ｆの積層の単離上面図。図６は、突起部７４の間に入れ子にされたファンアセンブリ７７を有する金属−空気電池６０ａ−ｆの積層の単離底面図の代表でもある。
【００４３】
図７は、一つの金属−空気電池６０ａ−ｆのセルケース８６を分解して示す斜視図である。セルケース８６は、閉鎖壁５９の周縁から上方向に延びている側壁を含み、トレー空洞を画定しているトレー８８を含む。トレー８８は二つの突起部７４を画定していて、各突起部が突起部空洞９０を画定している。これらにについては、以下に詳細に記載する。各セルケース８６は、さらに、そこを通る多数の穴９６を画定するマスク壁６１を含むカバー９２を含む。カバー９２はマスク壁６１の周縁から下に向かって延びる壁を含む。
【００４４】
カバー９２は、マスク壁６１からは反対のカバー９２の壁の端を、トレー８８によって画定されるトレー空洞の中へ動かすことによって、トレー８８に装着される。この動きは、マスク壁６１からは反対のカバー９２の壁の端がトレー８８の閉鎖壁５９と当接するまで続けられる。この結果、トレー空洞は閉鎖される。
【００４５】
各金属−空気電池６０は、（図示せず）酸素電極と、（図示せず）陽極を含み、それらは、トレー空洞の中に閉鎖されている。陽極は閉鎖壁５９に近接し、酸素電極はマスク壁６１に近接する。そして酸素を穴９６を介して取り込む。その開口、あるいは穴９６は好ましくは、直径が約０．０５５インチで、酸素電極の面積の約４％の開放面積を有する。開放面積は、酸素電極の面積の約１〜５％が適している。
【００４６】
図８は金属−空気電池６０ａ−ｆの一つだけを単離概略的斜視図であり、各金属−空気電池は同一である。マスク壁６１の穴９６（図７）は図示されていないので、概略的である。電極タブの外部端あるいは端子９８は突起部空洞９０（図７）を通って延びている。その突起部空洞はエポキシ等の詰め物で満たされている。そして端子９８の周りで漏洩がないようにしている。端子９８の内部端はそれぞれ、セルケース８６の中の酸素電極と陽極に電気的に接続されている。いくつかの金属−空気電池６０ａ−ｆの端子９８の端子９８の外部端は、当業者に知られている方法で、金属−空気電池２０（図１−３と５）の電気接点４８（図２−３と５）に電気的に接続されているので、電気接点４８は電子装置２２（図１）の電気接点４４（図１）と電気的に連通することができ、ファン７０（図５）の動作に応じて電子装置に電力を供給できる。
【００４７】
トレー８８とカバー９２は好ましくは、アクリロニトリルブタジエンスチィレン（ＡＢＳ）あるは他の非導電性プラスチックでモールドされている。各トレー８８とカバー９２は一体である。すなわち、それらは単一の材料片からモールドされ、結合部を除いて分離部分を含まない。トレー８８とカバー９２が図８に示されるように組み合わされると、トレーとカバーの間の継ぎ目は好ましくは、溶剤接着材で密封される。金属−空気電池６０ａ−ｆの酸素電極、陽極および他の内部成分は、米国特許第５，５０６，０６７号あるいは米国特許第６０，０６３，１５５号に記載されているようなものである。これら二つの特許の開示はこの明細書に参照として取り込まれ、一体となっている。
【００４８】
あるいは、電池ハウジング２４の中の各金属−空気電池は一対の酸素電極の間に位置決めされた陽極を有するタイプのものであり得る。そのようなデュアル酸素電極金属−空気電池は、米国特許第５，５６９，５５１号および米国特許第５，６３９，５６８号に開示されている。両特許は、この明細書に参照として取り込まれ一体となっている。例えば、図２を参照しながら、そのようなデュアル酸素電極単位電池の一つを、金属−空気電池６０ｂと６０ｃの代わりに使用し、金属−空気デュアル酸素電極単位電池の一つの酸素電極は高圧部６４ａから酸素を受け取り、金属−空気デュアル酸素電極単位電池の他の酸素電極は高圧部６４ｂから酸素を受け取るようにすることも可能である。
【００４９】
図２を再び参照して、換気通路３０と３４のサイズについて詳しく論じる。換気通路３０と３４は好ましくは、そこを通る流れ通路に概略垂直な幅を持ち、そこを通る流れ通路に概略平行な長さを持っている。その長さと厚さは、ファン７０（図５）が金属−空気電池２０に空気を供給していないとき、電池ハウジング２４への空気の流れを実質的になくすように選ばれる。長さは幅より大きく、より好ましくは、長さは幅の約２倍大きい。換気通路３０と３４の長さと幅の比を大きくして使うことは好ましい。電池２０（図１−３と５）の性質によるが、その比を２００対１以上とすることもできる。しかし、長さと幅の好ましい比は、１０対１である。
【００５０】
空気入口チューブ５６と空気出口チューブ５８についても、換気通路３０と３４についての上述の好ましい長さ対幅の比を与えることが好ましい。すなわち、空気入口チューブ５６と空気出口チューブ５８は、ファン７０が金属−空気電池２０に空気を供給していないとき、ハウジング２４への空気の流れをほぼなくすような長さと幅を有する。空気入口チューブ５６と空気出口チューブ５８は、約０．３から２．５インチの長さを有し、約０．８８から１．０インチの長さが好ましく、そして約０．０３から０．３インチの厚さを有し、０．０９から０．１９インチの幅が好ましい。各チューブの、そこを通る流れ通路に垂直に測定された全開放面積は、これゆえ約０．０００７から０．５平方インチである。
【００５１】
換気通路３０と４０の好ましい全開放面積は電池２０の所望の容量による。任意の数の換気通路で、すべての換気通路の集合した開放面積がこの好ましい全開放面積に等しくなるようにすることができる。その際、バリア機能を与えるため各換気通路は同一の長さ対幅の比を持たせる。もしファン７０によって作られる差圧が大きくなると、換気通路３０と３４の長さが大きくし、および／または、直径を小さくすることは、当業者には分かるであろう。ファン７０によって作られる差圧と、換気通路３０と３４の寸法のバランスは、ファンが金属−空気電池２０に空気を供給していないときハウジング２４への空気の流れが十分に少なくなるかどうかで見極める。ここでは、円形の換気通路の使用が開示されているが、必要とする比を有するどのような従来の形状のものも使用できる。さらに、換気通路は長さにおいて直線であっても曲線であってもよいことを付記する。
【００５２】
再び図３−４を参照しながら、開口７２のサイズについてさらに詳しく論じる。各開口７２について、長さ「Ｌ１」は好ましくは幅「Ｗ１」より大きくさらに好ましくは、その長さは幅の約２倍大きい。より具体的には、開口７２の長さ対幅の比が大きいものを使用することが、特にファン７０（図５）が金属−空気電池２０に空気を供給していない間、出口換気通路３４がそこを通る空気流を制限していないように出口換気通路３４（図２）が大きい時好ましい。上述したように、出口換気通路３４がバリア機能を果たさない時、分配板６６は、バリア機能を有し、電池ハウジング２４の下流端を画定するものとして特徴付けられる。
【００５３】
金属−空気電池２０（図１−３、５）の性質によるが、開口７２の長さ対幅の比は１０以上から１である。しかし、好ましい長さ対幅の比は約２から１である。各開口７２は０．０２から０．２インチの長さを持ち、０．０４から０．０８インチが好ましい。幅は０．０１から０．１インチで、０．０３から０．０６インチが好ましい。各開口７２の全開放面積は、したがって、そこを通る流れ通路に垂直に計って約０．００００８から０．００８平方インチである。
【００５４】
開口７２の好ましい全開放面積は電池の所望の容量による。任意の数の開口７２を使用して、全ての開口７２の集合開放面積がこの好ましい全開放面積に等しくなるようにすることもできる。この際、各開口は好ましくは、同じあるいは類似の長さ対幅とし、所望の流れ分配および場合によってはバリア機能を与える。もしファン７０によって作られる差圧が大きいと、開口７２の長さが大きくなり、および／または、幅が減少することを、当業者は分かるであろう。ファン７０によって作られる差圧と開口７２の寸法のバランスは、所望の流れ分配とバリア機能が達成できるかどうかで見極められる。ここでは、円形の開口７２が開示されているが、従来の形状であって要求される比を持つものを採用することもできる。さらに、開口７２は長さにおいて直線であっても曲線であってもよい。
【００５５】
再び図２と５を参照しながら、ファン７０の動作について詳しく論じる。前に指摘したように、金属−空気電池６０ａ−ｆはファン７０の動作に応じて動作し、そしてファン７０の動作は回路基板６８を含む制御回路によって制御されている。ファン７０は金属−空気電池６０ａ−ｆから電力を得ていて、回路基板６８は単位電池６０の電圧に応じてファン７０を動作させる電子回路を含んでいる。その制御回路は、好ましくは、単位電池６０の電圧を監視する電圧センサ（図示せず）を含む。その電圧センサは回路基板６８と協働して、金属−空気電池６０ａ−ｆの電圧が所定のレベルに達するとファン７０を動作させる。金属−空気電池６０ａ−ｆの電圧が所定の電圧より小さいか同じになると、ファン制御回路は、ファン７０をオンさせる。同様に、金属−空気電池６０ａ−ｆの電圧が第２の所定の電圧より大きいか同じになると、ファン制御回路は、ファン７０をオフさせる。
【００５６】
図１−３と５に示されている金属−空気電池２０は６個の金属−空気電池を有する６ボルトの金属−空気電池として設計されたものであり得る。上記電池は、約６ワットの消費率において約７０ワット／時のエネルギ負荷率を有し、約３ワットの消費率において約８０ワット／時のエネルギ負荷率を有する。ファン７０をオンするための所定の電圧は単位電池当たり約１．０５ボルトであり、ファン７０をオフするための第２の所定の電圧は単位電池当たり１．１０ボルトである。電圧監視器は、単位電池当たりの電圧が１．０５ボルトになるとファン７０をオンする。同様に、電圧監視器は、単位電池当たりの電圧が１．１０ボルトになるとファン７０をオフする。
【００５７】
電圧監視器は、単位電池６０の酸素電極と陽極の端子９８（図８）の間の電圧を判定する。各単位電池の酸素電極の中の亜鉛の電圧は比較的安定であるので、酸素電極が単位電池の中の残留酸素を検出するために使われる。ハウジングの中の酸素が消尽されると、各酸素電極の電圧が減少する。同様に、ハウジングの中の酸素の流れが増加すると、各酸素電極の電圧が増加する。
【００５８】
電圧監視器は、電池ハウジング２４（図１−３と５）の中あるいは近傍の任意の便利な場所に位置決めできる。好ましい電圧監視器は、プログラマブル電圧検出器あるいは検出装置であり、たとえば、Ｍａｘｉｍ ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ からＭＡＸ８２１１、ＭＡＸ８２１２のマークで売られているものである。ファン７０の所望の動作によるが、電圧監視器は単純な「オン／オフ」スイッチのためのアナログ回路であることも、さらに複雑なアルゴリズムのためにマイクロプロセッサ（図示せず）を組み込んだものでもあり得る。
【００５９】
図９は、本発明の第２の例示的実施形態に係る金属−空気電池２２０の側面断面図である。この金属−空気電池２２０は図１−３と５の金属−空気電池２０と同様に構成され機能するが、以下の説明で明らかにされる変更だけが異なる。金属−空気電池２２０は図２−５の分配板６６を含まない。そして、図２のチューブ５６と５８は、それぞれ、有孔入口分配チューブ１０２ａと有孔出口分配チューブ１０２ｂとして穴が開けられた部材に置き換えられている。それに代えて、入口チューブ５６だけをチューブ１０２ａに代え、あるいは、空気出口チューブ５８だけをチューブ１０２ｂに代えることできる。
【００６０】
分配チューブ１０２ａと１０２ｂはチューブ５６と５８と同一であるが、各分配チューブ１０２ａと１０２ｂは、さらに、以下に詳細に記載するように、電池チャンバ５４の中に含まれる金属−空気電池６０ａ−ｆの間に均等に空気が、したがって酸素が、流れるように、反応体空気流通路に沿って流れる空気を分配する機能を有する。さらに具体的には、分配チューブ１０２ａと１０２ｂはチューブ５６と５８と同じであるが、各分配チューブ１０２ａと１０２ｂは、その長さに等間隔の孔あるいは開口１０４を画定し、その一端を閉鎖するプラグ１０６を含んでいる。分配チューブ１０２ａと１０２ｂは、入口チューブ５６と５８より長く、開口１０４が金属−空気電池６０ａ−ｆに関して均等に配置されている。
【００６１】
図９に図示されているように、開口１０４はほぼ同一のサイズで、分配チューブ１０２ａと１０２ｂの長さにほぼ一様な間隔になっている。しかしながら、電池チャンバ５４の中で一様な流れ分配をさせるため、分配チューブ１０２ａと１０２ｂのプラグがある端部に向かってより沢山のそしてより大きい開口１０４を設けることが望ましい。当業者は、分配チューブ１０２ａと１０２ｂの長さの開口１０４の必要とされるサイズおよび配置、そして分配チューブの形状は、ファン７０によって作られる差圧および本発明のコンポーネントの配置に大きく依存することが分かるであろう。さらに、分配チューブ１０２ａと１０２ｂの端部は溶剤接着材で密封され、あるいは圧壊され、あるいは他の手段で密封されている。
【００６２】
金属−空気電池２２０の反応体空気流通路は電子装置２２と電池の外部の周囲環境に源を有する。反応体空気流通路は次に、入口換気通路２３０に延び、入口換気通路２３０は入口空気分配チューブ１０２ａと入口開口３２（図１）を含む。反応体空気流通路は入口開口３２を通って入口空気分配チューブ１０２ａに入り、入口空気分配チューブ１０２ａの開口１０４を通って空気分配チューブ１０２ａを出る。反応体空気流通路はさらに、電池ハウジング２４の中に画定されている電池チャンバ５４に延びる。最後に、反応体空気流通路は出口空気分配チューブ１０２ｂと出口開口３６（図１）を含む出口換気通路３４に延びる。反応体空気流通路は、空気分配チューブ１０２ｂの開口１０４を通って空気分配チューブ１０２ｂに入り、出口開口３６を通って空気分配チューブ１０２ｂを出る。
【００６３】
本発明の第２の例示的実施形態では、ファン７０（図５）が動作している間、各開口１０４を通る体積流量は、ほぼ等しい。このようにして、分配チューブ１０２ａと１０２ｂは、空気流、したがって酸素流が、電池チャンバ５４の中の金属−空気電池６０ａ−ｆの間に均等に分配されるように、反応体空気流通路に沿って空気流を分配するよう機能する。酸素は、金属−空気電池６０ａ−ｆの中の電気化学反応の反応体である。そして、酸素の均等に分配すると、金属−空気電池２２０は電子装置２２に最大限度の電力を供給できる。空気は、図９では隠れて見えてないファン７０（図５）の動作に応じて反応体空気流通路を通って移動させられる。
【００６４】
分配チューブ１０２ａと１０２ｂは同一であり、図１０は分配チューブの一つを図示している。分配チューブ１０２は、電池ハウジング２４に取り付けられた開口３２あるいは３６（図１）と連続して一体となる取り付け端１０８を含む。開口１０４は分配チューブ１０２の側壁を通って延在する。図１０の１１−１１線に沿った分配チューブ１０２の断面図である図１１は、代表的な開口１０４を図示している。各開口１０４は少なくとも部分的には、金属−空気電池２２０を通る反応体空気流通路を画定している。
【００６５】
図９を参照すると、換気通路２３０と２３４は、前述したように、反応体空気流通路に沿って流れる空気が、金属−空気電池６０ａ−ｆの間に均等に分配されることを保証する機能を果たす。さらに、換気通路２３０と２３４は、好ましくは、ファン７０（図５）が作動している間、反応体空気流通路を通って十分な量の空気が流れることを許し、金属−空気電池６０ａ−ｆから大きな出力が得られるように、機能する。さらに、換気通路２３０と２３４は、好ましくは、ファン７０が作動していない間、反応体空気流通路がバリア機能を果たすように作られる。バリア機能についてさらに詳しく述べる。換気通路２３０と２３４は、ファン７０が動作していない間、反応体空気流通路を通る空気流が制限されるように機能する。この結果、ファン７０が作動していない間、最小限度の酸素が電池チャンバ５４に移動する。さらに、換気通路２３０と２３４は、ファン７０がオフであったり、もしくは金属−空気電池２０に空気が供給されていない間、密封されないままである。すなわち、ファン７０がオフであったり、もしくは金属−空気電池２０に空気が供給されていない間、反応体空気流通路は金属−空気電池６０ａ−ｆへの通路を画定し続けるのである。たとえば、反応体空気流通路は扉あるいは同様なものによって閉鎖されない。換気通路２３０と２３４は、ファン７０が金属−空気電池２２０に空気を供給していない間、金属−空気電池６０ａ−ｆへの空気の流れを制限するという機能を果たす。この結果、扉あるいは扉と同等の換気通路を密封するためのものを要することなく、金属−空気電池２２０は長い貯蔵寿命を有することとなる。
【００６６】
換気通路２３０と２３４のバリア機能は、好ましくは、換気通路のサイジングの結果である。各換気通路２３０と２３４は、好ましくは、一つまたは多数の、バリア機能を果たしバリアセクションと呼ばれる部分を有する。たとえば、入口開口３２（図１）がバリアセクションであることがある。出口換気通路３４（図１）がバリアセクションであることがある。入口開口３２に一番近い開口１０４と入口開口３２の間の入口分配チューブ１０２ａの部分がバリアセクションであることがある。出口開口３４に一番近い開口１０４と出口開口３４の間の出口分配チューブ１０２ｂの部分がバリアセクションであることがある。あるいは、各開口１０４がバリアセクションであることがある。あるいは、換気通路２３０と２３４の各部分が協働して、バリア機能を果たすことがある。
【００６７】
換気通路２３０と２３４の各バリアセクションはそこを通る流れに略垂直な幅と、そこを通る流れに略平行な幅より大きく、より好ましくは、幅の約２倍大きい長さを有する。換気通路２３０と２３４のバリアセクションの長さと幅の比を大きくすることが好ましい。金属−空気電池２２０の性質にもよるが、その比は２００対１以上であることがある。しかし、換気通路２３０と２３４のバリアセクションの長さと幅の好ましい比は約１０対１である。
【００６８】
開口１０４を換気通路２３０と２３４のバリアセクションとすることが好ましい。すなわち、図１１を参照して、各開口１０４について、長さ「Ｌ２」は好ましくは幅「Ｗ２」より大きい。さらに好ましくは、長さは幅の約２倍大きい。さらに具体的にいうと、ファン７０（図５）が金属−空気電池２２０に空気を供給していない間、反応体空気流通路を通る空気の流れを制限するバリア機能は開口１０４だけが果たすように、入口開口３２（図１）の内径、出口開口３６（図１）の内径、分配チューブ１０２ａと１０２ｂの内径を大きくするときは、開口１０４の長さと幅の間の比率を大きくすることが好ましい。
【００６９】
電源２２０の性質にもよるが、開口１０４の長さ対幅の比は１０対１以上であり得る。しかし、好ましい長さ対幅の比は約２対１である。各開口１０４は約０．０２から０．２インチの長さであり、好ましくは０．０４から０．０８インチの長さである。幅は０．０１から０．１インチの幅であり、好ましくは０．０９から０．１９の幅である。各開口１０４の全開放面積は、したがって、そこを通る流れの通路に垂直に計って０．００００８から０．００８平方インチである。
【００７０】
開口１０４の好ましい全開放面積は電池の所望の容量による。任意の数の開口１０４を使って、すべての開口１０４の集合した開放面積がその好ましい全開放面積に等しくなるようにすることもできる。その際、各開口には、好ましくは、所望の流れ分配および／またはバリア機能を果たさせるように、同一または類似の長さ対幅の比を持たせる。ファン７０によって作られる差圧が大きくなると、開口１０４の長さが増加し、および／または、幅が減少することは、当業者には分かる。ファン７０によって作られる差圧と開口１０４の寸法のバランスは、所望の流れ分配および／またはバリア機能が達成されるかどうかで見極めることができる。開口１０４の全開放面積を増加させると、ファン７０の動作に応じて金属−空気電池２２０の中を大量の空気が流れることが許されるが、開口１０４（もしくは、他のバリアセクション）の数、大きさ、長さ対幅の比は、所望のバリア機能が果たされる限度内に維持されることが好ましい。ここでは、円形の開口１０４の使用について開示したが、要求される比を備えればいかなる従来の形状も採用することができる。さらに、開口１０４は長さ方向に直線でも曲線でもあり得る。
【００７１】
図１２は、本発明の第３の例示的実施形態に係る金属−空気電池３２０を電子装置３２２から分解して示す概念図である。電子装置３２２は図１の電子装置２２と同一である。ただしすでに指摘した変更点および以下の説明で明らかになる変更点は除く。図１２に図示されているように、ドッキングステーション３４０を画定するドッキング空洞３４２を画定している壁面は、上流換気通路１１０の上流開口１１２を画定している。同様に、ドッキング空洞３４２を画定している他の壁面は下流換気通路１１４の下流開口１１６を画定している。
【００７２】
金属−空気電池３２０は前述した金属−空気電池のいずれかと同一である。ただしすでに指摘した変更点および以下の説明で明らかになる変更点は除く。各金属−空気電池３２０について、入口換気通路３３０の入口開口３３２は、電池カバー３２８の側壁によって画定されている。同様に、出口換気通路３３４の出口開口３３６は、電池カバー３２８の反対側の側壁によって画定されている。金属−空気電池３２０がドッキング空洞３４２に搭載されている間、上流開口１１２は入口開口３３２と連続し連通し、そして、下流開口１１６は出口開口３３６と連続し連通している。この結果、そして以下にさらに詳細に記載されるように、上流換気通路１１０は金属−空気電池３２０を通って画定されている反応体空気流通路の上流側延長となっており、下流換気通路１１４は金属−空気電池３２０を通って画定されている反応体空気流通路の下流側延長となっている。それぞれの開口１１２、３３２、１１６、３３６の間のインターフェースにおける好ましくない漏洩を最小にするために、ガスケットあるいは他の従来の手段が使われる。それぞれの開口１１２、３３２、１１６及び３３６の間のインターフェースにおける好ましくない漏洩を最小にするように、金属−空気電池３２０をドッキングステーション３４０にクランプするために、ある種のクランプ装置を使用することもできる。
【００７３】
図１３は、図１２の１３−１３線に沿った、電子装置３２２の概略断面図である。上流換気通路１１０は取り込み空洞１２０と連通する上流チューブ１１８を含み、取り込み空洞１２０は、電子装置３２２の外側の環境に篩あるいは格子１２２を介して連通している。下流換気通路１１４は、下流開口１１６と電子装置３２２の外側の環境に篩あるいは格子１２８を介して連通している放出空洞１２６の間を連通する下流チューブ１２４を含む。ファン１２９等の空気移動装置は取り込み空洞１２０の中にある。ファン１２９は、インペラ１３４を駆動するモータ１３２を支持する筋交い１３０を含む。チューブ１１８と１２４は、バリア機能を果たすために、チューブ５６と５８（図２）と同様の形状およびサイズにされている。
【００７４】
図１４は、図１２の１４−１４線に沿った金属−空気電池３２０の概略側面断面図である。金属−空気電池３２０は前述した金属−空気電池のいずれかと同一であるが、すでに指摘した変更点および以下の説明で明らかになる変更点は除く。金属−空気電池３２０は、好ましくは、空気移動装置を含まない。金属−空気電池３２０の換気通路３３０と３３４がチューブ１３６と１３８を含む実施形態においては、それらのチューブ１３６と１３８は、チューブ５６と５８（図２）あるいはチューブ１０２ａと１０２ｂ（図９−１１）と同一であることができる。ただし、チューブ１３６と１３８の上の部分は曲げられ電池カバー３２８のそれぞれの側壁に取り付けられている点が異なるので、それらは、それぞれ開口３３２あるいは３３６（図１２）に連続となりそれらと連通する。図１４に図示するように、チューブ１３６と１３８が、好ましくは、チューブ５６と５８（図２）と類似のものとなるように、金属−空気電池３２０は分配板６６を含む。あるいは、金属−空気電池３２０は分配板６６を含まないこともできる。この場合、チューブ１３６と１３８を、好ましくは、チューブ１０２ａと１０２ｂ（図９）と類似のものにする。あるいは、バリア機能を与えるために、電子装置３２２のチューブ１１８と１２４がチューブ５６と５８（図２）と同じような形状とサイズにされているとき、チューブ１３６と１３８ではなく、分配板６６が金属−空気電池３２０に含まれることもある。
【００７５】
金属−空気電池３２０がドッキング空洞３４２の中に装着されている間、反応体空気流通路は電子装置２２の外部の周囲環境に源を発する。反応体空気流通路はそれから、電子装置３２２の取り込み空洞１２０と上流換気通路１１０に延びる。反応体空気流通路は、それから金属−空気電池３２０の入口換気通路３３０を通り、電池チャンバ５４を通り、出口換気通路３３４を通る。それから電子装置３２２の下流換気通路１１４と放出空洞１２６を通る。
【００７６】
ファン１２９の動作は、ファン７０（図５）について記載されているように制御されることができる。ファンの動作により、反応体空気流通路に空気が流れ、金属−空気電池６０ａ−ｆに空気が供給される。ファン１２９は、さらに、他の経路で冷却空気流あるいは他の空気流を、電子装置３２２のコンポーネントに供給することもある。手短かにいうと、ファン１２９が空気を電池に供給していない間、金属−空気電池３２０についてバリア機能を発揮させる無数の事態がある。例えば、ファンがオフになって電池に空気を供給されなかったり、ファンが電池と接続されていなかったり（例えば、図１２を参照）、あるいはファンによって作られた空気流は電池に送られないことがある。
【００７７】
他の実施形態によるとき、電池ハウジング３２４あるいは同様なものは、ドッキングステーション３４０取り付けられたままである。扉あるいは同様なものが電池ハウジングに設けられ、金属−空気電池６０ａ−ｆだけが電池ハウジングに着脱される。
【００７８】
図１５は、本発明の第４の例示的実施形態に係る金属−空気電池４２０の概略的な側面断面図であり、図１６は、図１５の１６−１６線に沿った、金属−空気電池４２０の概略断面図である。金属−空気電池４２０は金属−空気電池２０（図１−３及び５）と同一である。ただしすでに指摘した変更点および以下の説明で明らかになる変更点は除く。
【００７９】
金属−空気電池４２０は、図１５で破線で図示されている再循環反応体空気流通路を画定している。空気は、ファン４７０等の空気移動装置の動作に応じて、再循環反応体空気流通路に沿って流れる。ファン４７０はモータとインペラを含み、それらは、四角形のハウジングの中にある。分配板６６は、空気が、したがって酸素が、電池チャンバ４５４の中の金属−空気電池６０ａ−ｆの間に均等に分配されるように、反応体空気流通路に沿って空気を分配する機能を果たす。
【００８０】
電池チャンバ４５４は、金属−空気電池６０ａ−ｆの主として上流端に近い上流チャンバ１４０と、金属−空気電池の主として下流端に近い下流チャンバ１４２と特徴付けられるものに分けられて上流チャンバ１４０と下流チャンバ１４２は、金属−空気電池６０ａ−ｆと、高圧部６４ａ−ｃと、ファン４７０と、分配板６６によって分けられている。図１５−１６に図示されているように、上流チャンバ１４０と下流チャンバ１４２の部分は、金属−空気電池６０ａ−ｆの閉鎖壁５９（図７）によって上にそして部分的に隣接し、そしてそれらのチャンバは、ファン４７０と分配板６６によって分けられている。ファン４７０は入口１４６を含み、入口１４６の一部は金属−空気電池６０ａ−ｆの閉鎖壁５９によって覆われている。しかし、入口１４６の覆われていない部分は下流チャンバ１４２と連通している。ファン４７０はさらに上流チャンバ１４０と連通する出口１４８を含む。入口チューブ４５６は出口チューブ４５８とファン４７０に隠れて図１５では見えない。
【００８１】
入口換気通路４３０の入口チューブ４５６の上流端は、入口換気通路４３０の入口開口と連続し連通している。入口換気通路４３０の入口開口は図示されていない（しかし、例えば、図１の入口開口３２を参照されたい）。しかし、それは、金属−空気電池４２０がドッキングステーション４０（図１）に装着されている間、周囲環境に直接に連通するように位置決めされている。入口チューブ４５８の下流端は下流チャンバ１４２と連通している。
【００８２】
出口換気通路４３４の出口チューブ４５８の下流端は、出口換気通路４３４の出口開口と連続し連通している。出口換気通路４３４の出口開口は図示されていない（しかし、例えば、図１の出口開口３６を参照されたい）。しかし、それは、金属−空気電池４２０がドッキングステーション４０（図１）に装着されている間、周囲環境に直接に連通するように位置決めされている。出口チューブ４５６の上流端はファン４７０の出口１４８と連通している。
【００８３】
入口チューブ４５６と出口チューブ４５８のサイズと機能は、第１の例示的実施形態の入口チューブ５６と出口チューブ５８（図２）と同様であるが、さらに好ましくは、入口チューブ４５６は１．５から３．５インチの長さを有し、好ましくは３．０インチの長さを有し、そして出口チューブ４５８は１．０から２．５の長さを有し、好ましくは、２．０インチの長さを有する点を除く。
【００８４】
ファン４７０は、好ましくは、第１の例示的実施形態に関連して上述したのと同じように、金属−空気電池４２０の金属−空気電池６０ａ−ｆの電圧に応じて動作する。ファン４７０が動作している間、ファンによって動かされる空気の部分は、入口換気通路４３０を通って下流チャンバ１４２に引き込まれる空気を含み、ファンによって動かされる空気の他の部分は、出口換気通路４３４を通って電池チャンバ４５４の外に排出される空気を含む。ファン４７０を動作させると、さらに、下流チャンバ１４２から上流チャンバ１４０に空気が再循環させられ、そして、分配板６６が再循環する空気の経路にあり、空気の再循環流を分配する機能を果たす。この結果、空気の流れが、したがって酸素の流れが、電池チャンバ４５４の中に収容されている金属−空気電池６０ａ−ｆの間に均等に分配される。入口チューブ５６を通って電池チャンバ５４に入って来る空気は、再循環する空気を新鮮にする。
【００８５】
換気通路４３０と４３４は、換気通路１１０と１１４（図１３）に類似し金属−空気電池４２０を収容しそれから電力が与えらることができる電子装置によって画定されている換気通路を通って、周囲環境と連通するように配置されることは、当業者がこの開示を理解すれば理解できるはずである。
【００８６】
以上説明した事項は本発明の単なる例示的実施形態に過ぎず、以下の特許請求の範囲により規定される発明の技術的範囲を外れることなく、無数の変更が可能であることを理解するべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第１の例示的実施形態に係る金属−空気電池によって電力が与えられる電子装置から分解して示されている金属−空気電池の概略図である。
【図２】 図２は、図１の金属−空気電池の図１の２−２線に沿った概略断面図である。
【図３】 図３は、図１の金属−空気電池の図１の３−３線に沿った概略断面図である。
【図４】 図４は、図１の金属−空気電池の分配器板だけの図３の４−４線に沿った断面図である。
【図５】 図５は、図１の金属−空気電池の図１の５−５線に沿った概略的前部切断正面図である。
【図６】 図６は、図１の金属−空気電池の単位電池の層ファン枠の上面図である。
【図７】 図７は、図１の電池の金属−空気電池のケースの単離分解斜視図である。
【図８】 図８は、図１の電池の金属−空気電池の概略的斜視図である。
【図９】 図９は、本発明の第２の例示的実施形態に係る金属−空気電池の断面側面図である。
【図１０】 図１０は、図９の金属−空気電池分配器チューブの単離図である。
【図１１】 図１１は、図１０の分配器チューブの１１−１１線に沿った断面図である。
【図１２】 図１２は、本発明の第３の例示的実施形態に係る金属−空気電池によって電力が供給される電子装置から、分解されている金属−空気電池の概念図である。
【図１３】 図１３は、図１２の電子装置の１３−１３線概略断面図である。
【図１４】 図１４は、図１２の金属−空気電池の１４−１４線概略側面断面図である。
【図１５】 図１５は、本発明の第４の例示的実施形態の金属−空気電池の概略側面断面図である。
【図１６】 図１６は、図１５の金属−空気電池の１６−１６線概略断面図である。

Claims (17)

1. 酸素電極をそれぞれ有する複数の金属−空気電池の換気システムにおいて、
   金属−空気電池電池を収容するチャンバを画定するハウジングと、
   反応体空気流通路を通って上記チャンバに空気を動かす空気移動装置とを備え、
   上記反応体空気流通路内の上記ハウジングに位置し、各酸素電極に空気を導く位置にあり、上記空気移動装置の動作に応じて上記チャンバへほぼ均等に空気の流れを分配する１以上の開口を有する穴開き部材であって、上記空気移動装置がオフで上記反応体空気流通路が密封されていない間、上記チャンバへの空気の流れが実質的に無いようにする少なくとも１つの制限体を備える穴開き部材
   を特徴とする換気システム。
2. 各開口がそこを通る流れの方向に垂直な幅とそこを通る流れの方向の長さを規定し、その長さがその幅より大きい請求項１に記載の換気システム。
3. 空気高圧部は、上記各酸素電極に隣接し、上記穴開き部材は、このような全ての高圧部の一端に沿って並んだ板であり、この板は、上記各空気高圧部に対して開いた開口を有する請求項２記載の換気システム。
4. 上記穴開き部材は、長く伸びた換気通路であり、該換気通路に沿って開口が分布している請求項２に記載の換気システム。
5. 上記穴開き部材が板で、上記制限体がチューブである請求項４に記載の換気システム。
6. 請求項１記載の換気システムを利用した金属−空気電源装置。
7. 金属−空気電源と請求項６に記載の換気システムを組み合わせてなる電子装置において、
   一部が上記電子装置内にある上記反応体空気流通路と、一部が上記電子装置内にあり、一部が上記電源内にあり、上記空気移動装置がオフにされて上記反応体空気流通路が密封されてない間、上記チャンバへの空気の流れが実質的に無いようにする制限体とを備えることを特徴とする電子装置。
8. 上記金属−空気電源は、上記電子装置から取り外すことができる請求項７に記載の電子装置。
9. 上記空気移動装置は、上記電子装置に内蔵されている請求項８に記載の電子装置。
10. 空気移動装置を備え、金属−空気電池によって電源を供給され、上記金属−空気電池は、酸素電極を有し、酸素電極に導く反応体空気流通路を有する取り外しのできるハウジングに収容され、上記空気移動装置は、上記金属−空気電源が上記電子装置に接続されたとき、上記反応体空気流通路に沿って空気の流れを生成し、
    上記反応体空気流通路は、上記空気移動装置の動作に応じて、上記反応体空気流通路を通った空気を流し、上記空気移動手段が動作しておらず上記換気開口が密封されていないとき、空気の通過が実質的に無いようにする換気開口を有し、
    上記換気開口は、上記金属−空気電源が上記電子機器に接続されているとき、上記空気移動装置から供給される空気の流れを受け取る位置にあることを特徴とすることを特徴とする電子機器。
11. 酸素電極をそれぞれ有する複数の金属−空気電池の換気システムにおいて、
    金属−空気電池電池を収容するチャンバを画定するハウジングと、
    反応体空気流通路を通って上記チャンバに空気を動かす空気移動装置と、
    ハウジングに位置し、上記反応体空気流通路を少なくとも部分的に画定し、上記酸素電極のそれぞれに関連し、上記空気移動装置の動作に応じて上記チャンバを通じて前記各酸素電極にほぼ均等な空気流を分布させ、上記空気移動装置がオフで上記反応体空気流通路が密封されていない間、上記チャンバへの空気の流れが実質的に無いようにする穴開き部材と、
    を有する換気システム。
12. 上記穴開き部材は複数の開口を画定し、その穴開き部材が反応体空気流通路を少なくとも部分的に画定する、請求項１１に記載の換気システム。
13. 各開口がそこを通る流れの方向に垂直な幅とそこを通る流れの方向の長さを規定し、その長さがその幅より大きい請求項１２に記載の換気システム。
14. 上記穴開き部材が板である請求項１２に記載の換気システム。
15. 上記穴開き部材が、長く延びた換気通路であり、該換気通路の長さに沿って開口が分布している請求項１２に記載の換気システム。
16. 上記穴開き部材が、複数の開口を画定し、反応体空気流通路を少なくとも部分的に画定し、そして上記空気移動装置の動作に応じて上記チャンバへほぼ均等に空気流を分配するために動作し、
    上記開口によって上記酸素電極から分けられた上記反応体空気流通路にあって、上記空気移動装置がオフで上記反応体空気流通路が密封されていない間、上記チャンバへの空気流が実質的に無いようにするサイズを有する、少なくとも一つの制限体を備える請求項１１に記載の換気システム。
17. 上記穴開き部材が板で、上記制限体がチューブである請求項１６に記載の換気システム。

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