JP4287060B2

JP4287060B2 - ダイヤフラムまたはベローズを使用した空気電池のエアマネージャシステム

Info

Publication number: JP4287060B2
Application number: JP2000588850A
Authority: JP
Inventors: クリストファーペディチーニ、; デニスジーミンスキー、; ゲイリーグレイ、; ジョンヴィットズィッヒロイター、
Original assignee: AER Energy Resources Inc
Current assignee: AER Energy Resources Inc
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: EP1145358A1; JP2009099570A; WO2000036696A1; US6475658B1; CA2353995A1; JP2002532859A; CN1342336A

Description

【０００１】
【０００２】
技術分野
本発明は、能動的な空気流動装置によって反応ガスが供給されるタイプの空気電池に関し、より詳しくは、ダイヤフラムまたはベローズを使用して空気を１つのまたはそれ以上の空気孔から吸入、排出するか、または空気を吸入口から排出口に移動させる空気流動装置に関する。
【０００３】
発明の背景
概略的に説明すると、亜鉛空気セル等の空気セルは、水性電解質によって金属亜鉛アノードから分離された１つまたはそれ以上の空気電極（カソード）を使用する。セルの動作中、大気からの酸素が１つまたはそれ以上のカソードで変換され水酸化イオンが生成される。次に、金属亜鉛アノードが水酸化イオンによって酸化される。水と電子がこの電気化学反応で分解されて電力を生成する。
【０００４】
当初、空気セルは、低いレベルの電力を必要とする補聴器等のデバイスに商業的使用が限定されていた。これらのセルにおいて、空気を空気電極に入れることを許された空気開口部は非常に小さいので、外部の相対湿度とセル内の水蒸気圧との間の標準的な差の結果として溢れたり、または乾燥したりせずに、セルがある一定時間動作できる。しかし、このようなセルの電力出力は、カムコーダ、携帯電話またはラップトップコンピュータ等のデバイスを動作させるのにはあまりにも低すぎる。さらに、一般的な「ボタンセル」の空気開口部を拡大することは、溢れや乾燥の結果として早期の機能停止に至らしめられるので、実用的ではない。
【０００５】
空気セルをカムコーダ、携帯電話またはラップトップコンピュータ等のデバイスを動作させるのに使用できるように、それらの電力出力を増大させるために、１つまたはそれ以上の空気セルの空気電極への反応空気の流れを提供し、一方で出力を必要としないときにセルを周囲の空気および湿気から隔離する目的で、エアマネージャが開発された。従来の電気化学的な電池と比較して、エアマネージャを含んでいる空気セルは、比較的軽量で比較的高電力出力と長寿命を提供する。これらの利点は、一つには空気セルが、金属または金属混合物等のより重い材料ではなく、大気からの酸素を電気化学処理の反応物質として利用するという事実のためである。エアマネージャの例は米国特許第４，９１３，９８３号、第５，３５６，７２９号および第５、６９１，０７４号に開示されている。
【０００６】
しかし、ほとんどのエアマネージャの不利な点は、エアマネージャが空気流動装置、一般的にファンまたは空気ポンプを利用しており、エアマネージャが空気流動装置を利用していなければバッテリの寿命を延ばすバッテリの化学反応のために使用されるスペースを空気流動装置が占めることである。このスペース損失により、現在多数の電子デバイスに標準品として使用されている「単三形（ＡＡ）」円筒形サイズ等の小さいエンクロージャ内に実用的な空気セルを設ける試みに、特別な課題が与えられている。
【０００７】
かさばることに加えて、空気電池に使用される空気流動装置はまた、もしそうでなければ負荷に出力として供給されることになる空気セル内に蓄えられたエネルギーを消費する。エアマネージャを制御するための複雑な電子部品がこの蓄えられたエネルギーの使用を増大する。また、空気セルに使用されるほとんどの空気流動装置がカソードプレナムに空気を低圧で分配するので、全カソード面に空気を一様に分布させるために、流路はカソード面の全域を通るように境界を定められる必要がある。従って、空気を補充する機能と、混合し分配する機能がバッテリ内で分離されている。空気セル内の空気流動装置として使用されたファンのさらなる不利な点は、これらが携帯電話等のデバイスの使用者を混乱させるレベルの雑音を発生することである。
【０００８】
この結果、空気セルの主たる利点は、空気電極の軽量から生じるその高いエネルギー密度であるが、この利点は有効なエアマネージャに必要とされるスペースと電力と、発生した雑音によって損なわれる。
【０００９】
従って、本技術分野において必要とされているのは、空気流動装置を内蔵するエアマネージャであって、空気流動装置が、バッテリの化学反応のために利用できる容積をほとんど占有せず、電力が空気セルから引き出されないときに空気電極を遮蔽するための高度なシステムと併用でき、静かであり、カソード空気プレナム内の複雑なバッフルシステムを必要としないで空気を分配し、比較的簡単な制御を必要とし、且つ、比較的低い率で電力を消費する、エアマネージャである。
【００１０】
発明の要約
本発明は、バッテリの化学反応のために利用できる容積の最少量を占有し、電力が空気セルから引き出されないときに空気電極を遮蔽するための高度なシステムと併用でき、且つ、比較的低い電力消費で高速の空気移動を発現することができる、空気セルのための改良された空気流動装置を提供する。
【００１１】
本発明の１つの態様において、この目的は、空気電極から空気セル又は空気電池のハウジングの周囲（外部空気環境）に延びる経路への空気の流入及び流出を交互に行うことによって空気セルの空気電極へ大気を供給するための空気流動装置を提供することで達成される。
【００１２】
好ましい実施形態において、空気流動装置は、電磁オシレータまたは形状記憶合金ワイヤのようなリニアアクチュエータによって往復移動させられる、ダイヤフラムまたはベローズ（往復移動部材）を含む。好ましくは、隔離経路を含む、１つまたはそれ以上の経路が設けられている。隔離経路は、例えば細い長尺管であり、空気流動装置が動作していないときに、たとえ管が密閉されないままであっても、空気電極への空気の流れを妨げる形状である。本実施形態において、補給空気の供給機能は、混合と循環をもたらすのに十分な圧力と速度を補給空気流に与えることによって、１つのまたは複数の空気セルのための空気の循環及び混合の機能と組み合わされる。補給空気の流入ポイントは、拡散力と熱による力と共に空気流の慣性力を利用して循環機能と混合機能を果たすように配置することができる。さらに、本実施形態の空気流動装置は、簡単な制御と、バッテリ内に蓄えられたエネルギーの５％未満を消費する所要電力と、を有することができる。より詳細には、アクチュエータが形状記憶合金ワイヤまたは電磁オシレータであるとき、一定の電圧を供給するために必要な制御と、ファンとベローズの稼働に必要な、付随する電圧変換および電圧制御と、を省略できる。
【００１３】
別の態様によれば、本発明は空気を移動させるための往復移動仕切りと、この仕切りに沿って延びるとともにこの仕切りの往復移動に伴って空気セルに外部空気を供給するために使用できる１つまたはそれ以上の通気経路を提供する。通気経路はその一端で仕切りの開口に取り付けられた管であり、この管は仕切りと共に往復移動する。好ましい形態において、仕切りはローリングダイヤフラムである。
【００１４】
別の態様によれば、本発明は空気電池のための通気システムを提供し、空気電池が１つまたはそれ以上のセルを有し、セルの各々が空気電極と、向かい合う面の間を通過する少なくとも１つの空気経路と、を含んでいる。各面がそれを貫通する開口部の境界を定めており、面を貫通するそれらの開口部は互いに間隔を空けて配置されている。この経路は、作動している空気流動装置に結合されたときに、十分な空気を通過させてセルを動作させることができる。またこの経路はさらに、密閉されておらず、かつ、作動している空気流動装置の影響下にないときに、経路を通る空気流を制限してセルを保護するように動作する。好ましくは、向かい合う面の一方は可動ダイヤフラムであり、空気流動装置がダイヤフラムとこのダイヤフラムを往復移動させるためのアクチュエータを含んでいる。空気流動装置がダイヤフラムを往復移動させないとき、ダイヤフラムは向かい合う面のもう一方の近傍にある休止位置に配置される。この休止位置において、実用目的では、これらの面が、それぞれの開口部の間の領域において接触するのが好ましく、それぞれの開口部の中心が面に沿って開口部の直径の少なくとも約１．５倍だけ間隔を空けて配置されているのが好ましい。しかし、これらの面は、それらの開口部が十分離れている限り、面間のギャップの大きさにもよるが、本明細書で説明する隔離経路によって提供されるのと同じ方法で開口部の間の空気経路を妨げるために接触している必要はない。
【００１５】
別の態様によれば、本発明は、ほぼ矩形状のカソード空気プレナムによって分離された一対の空気セルと一対の対面する空気電極とを収容する円筒形ハウジングを含む空気電池に、エアマネージャを設ける。エアマネージャは、ハウジングの内部にカソード空気プレナムによって境界を定められた空気経路を備える。カソード空気プレナムは、弦状壁とハウジングの円筒形壁との間に境界を定められた帰還プレナムにハウジングの一端において連結されている。空気流動装置は、カソード空気プレナムを通って軸方向に、また帰還プレナムを通って軸方向逆方向に空気流を移動させるように動作可能である。ハウジングは、好ましくは隔離管であって、外部空気を空気流動装置に提供する空気吸入口と、これも好ましくは隔離管であって、帰還プレナムを通して移動する空気の少なくとも一部をバッテリの外部へ送る空気排出口と、をさらに備えている。空気流動装置は、カソードプレナムと位置合わせされた周辺ガイドの内側で往復移動するダイヤフラム（往復移動部材）を含む。
【００１６】
別の態様によれば、本発明は、空気電極を各々有する１つまたはそれ以上の空気セルを収容するハウジングを含む空気電池に、ハウジング内に境界を定められるとともに空気セルの空気電極近傍に延びる空気経路からなるエアマネージャと；空気経路とハウジング外部の環境との間に各々延びる吸入口と排出口と；空気経路に取り付けられたマイクロオシレータと；マイクロオシレータに連結されたダイヤフラム空気ポンプであって、マイクロオシレータがダイヤフラムを振動させて吸入口と排出口の間の空気経路に沿って空気を移動させるダイヤフラム空気ポンプとを設ける。マイクロオシレータは、周波数が通常人の耳で聞き取れる以上であるように、２０，０００ヘルツまたはそれよりも高い周波数でダイヤフラムを振動させる。バッテリはまた、空気経路内の空気流の一部が排出口を迂回するように配置された再循環経路の境界を定める。
【００１７】
本実施形態の好ましい形態において、バッテリは、円筒形ハウジングの中央軸を含むほぼ矩形状の空気プレナムによって分離された一対の空気セルと一対の対面する空気電極とを含んでいる。空気経路は、空気プレナムを横切る距離の一部で空気プレナムを分割するように延びるカソード集電体によって境界を定められたＵ字状スペースである。
【００１８】
別の態様によれば、本発明は１つまたはそれ以上の空気セルを含む空気電池のための空気流動装置であって、可撓性膜と、膜の少なくとも一部を横切って延びるとともに、これに取り付けられた板ばねと、その一端で板ばねに取り付けられた形状記憶ワイヤであって、このワイヤが弛緩状態にあるとき板ばねに沿って緩慢に置かれる形状記憶ワイヤと、ワイヤの両端をセルに選択的に接続してワイヤに電流を導いてワイヤを収縮させ、これによって板ばねを湾曲させ、また膜を変形させてバッテリ内に空気を移動させる回路とからなる空気流動装置を提供する。
【００１９】
本発明の種々の実施形態の空気流動装置と空気経路は、１つまたはそれ以上の空気セルを含む空気電池のための改良されたエアマネージャを提供する。以上から理解できるように、本発明のほとんどの態様は、個々の空気セルまたはセルから成るバッテリに適用可能であり、また角形および円筒形セルとバッテリ両方に適用可能である。
【００２０】
本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の発明の好ましい実施形態の詳細な説明を図面と添付の特許請求の範囲と共に検討することにより明白となるであろう。
【００２１】
詳細な説明
ここで図面をより詳細に参照する。図面において、同じ番号はいくつかの図を通して同じ部品を示す。図１は円筒形空気電池１０の構成要素の分解図を示す。組み立てられたバッテリを図２と３に示す。バッテリ１０は導電性円筒形ケース１２内に組みたてられ、二重カソード空気セル２０を含んでいる。キャップ３０がケース１２の頂部を閉じるとともに、ケース１２から電気的に絶縁された端子１４の境界を定めている。
【００２２】
セル２０はキャリアフレーム部材２５の間に支持された２つの矩形状空気電極２２ａと２２ｂを含んでいる。空気電極はケース１２の中央で互いに対面し、かつ、互いに隔置されてケース１２の中心軸と交差する中央カソードプレナムの境界を定めている。アノード材料２６は、好ましくは電解質ペーストまたはゲル内に浮遊する亜鉛粒体であり、カソード２２ａと２２ｂの各々と、ケース１２およびフレーム部材２５内において範囲を定められた容積を満たしている。従来のセパレータ（図示せず）が各カソードをアノード材料から分離している。ポッティング材料２７がアノード材料を正しい位置に保持している。図３と４で最も良く示したように、フレーム部材２５とケース１２間のスペースは、次に説明するように空気の循環のための一対の側部プレナム２８を提供している。
【００２３】
アノード材料２６は、図４に示すようにカソードプレナム２４と側部プレナム２８に連絡する開口部を除いて、ケース１２の底から少し離してケースの横断面に架けられた支持プレート３３によってケースの底で閉じ込められている。支持プレート３３より下方の下方プレナム３６は、以下に詳細に説明するようなタイプの隔離管３４を含んでいる。この隔離管はケース１２の開口部３７を介して外部空気と連絡している。ケース１２はアノード集電体として作用し、ケースの底でアノード端子３９の境界を定めている。ケースの円筒形表面は絶縁フィルム（図示せず）で包むこともできる。カソード集電体３８がバッテリの中心軸に沿って端子１４から下方向にカソードプレナムに延びており、ここで空気電極２２ａと２２ｂ内に埋め込まれた集電体スクリーン（図示せず）に電気的に接続されている。
【００２４】
ケース１２内の上部には、空気流動装置４０が配置されている。プリント回路基板（ＰＣＢ）４２が、コイル４４と磁石４６を含む電磁オシレータの動作を制御する制御回路を備えている。コイル４４がＰＣＢ４２の下方に取り付けられており、また磁石４６が集電体３８の回りに、かつ、コイル４４の円筒形開口部内に嵌合されている。磁石はさらにダイヤフラム４８に取り付けられる。ダイヤフラム４８は、ダイヤフラムの外縁の周囲でケースに取り付けられてもよいし、または上方向ストロークで空気がダイヤフラムの外縁を回って通過できるようにしてもよい。別の方法において、ダイヤフラムには圧力均等化のための開口部（図示せず）を含めてもよい。制御回路の制御下でセルからコイルに供給される電流が、磁石を往復移動させ、これがダイヤフラムを往復移動ないし振動させる。
【００２５】
空気がダイヤフラム４８の直上のスペースとＰＣＢ４２の上の上部スペース間を自由に通過する。上部スペース内に、もう１つの隔離管３２がケース開口部（図示せず）からバッテリの内部に延びている。管３２の内端には任意にフラップ弁３５が取り付けられている。この弁は好ましくはマイラー（登録商標）または他の可撓性材料から作られ、空気が管を通って弁の方向に送られたときに管を開するように移動し、続いて空気流が停止したときに管３２の端部上のストレスがかからない位置に復帰する。フラップが管の端部にかなり接近して嵌合されるが、管を密閉する必要はない。
【００２６】
動作中、ダイヤフラム４８を往復移動させるのに必要な方法で電流がコイル４４に流される。ダイヤフラムが切れ目がなく、その縁部の周囲で密閉されており、且つ任意のフラップ弁３５がない場合、一方向の各ストロークが隔離管３２、３４の第１の管から空気を押し出し、他方の管から空気を吸引する。続くストロークが他方の隔離管から空気を押し出し、第１の管から空気を吸引する。各ストロークで、ダイヤフラムが高速で隔離管の一方から空気を吸引し、またこの新しい空気がカソードプレナム内の空気と混合する。
【００２７】
別の方法において、上方向ストロークで空気がダイヤフラムを迂回するようにダイヤフラムを設置し、フラップ弁３５を設けることもできる。この実施形態において、空気の流れが、吸入口である管３２を通って、続いてカソードプレナムを通って下方プレナム３６に入り、排出口である管３４から出るようにして確立される。
【００２８】
ダイヤフラムはＡｄｖａｎｃｅｄＥｌａｓｔｏｍｅｒＳｙｓｔｅｍｓから入手可能なＳａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標）熱可塑性ゴム等の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を含む種々の可撓性材料から作られる。ダイヤフラムによって生成された空気のパルスのタイミングは、セル５０からの出力の要求に基づいて変化する。ノイズが懸念されれば、通常人間の耳に聞こえるよりも低い振動の周波数がセル２０を動作させるのに十分な空気を提供する。例えば、直径２ｃｍのダイヤフラムが１ｍｍのストロークで往復移動すると、１ストローク当たり約０．３ｃｃを移動し、すなわち、１５Ｈｚでこのダイヤフラムは１分当たり約３００ｃｃの空気の流れを生成する。周波数は電気的に、または磁石４６による質量変動を調節することによって調節することができる。
【００２９】
ダイヤフラム空気流動装置が動作しないとき、隔離管３２と３４が外部空気による酸素と水蒸気の交換を制限し、セルを保護する。隔離管の特性は以下に詳細に説明する。
【００３０】
本発明の第２実施形態に基づいて構成された単一円筒形空気セル５０を図５および６に示す。導電性セルケース５２内に、円形空気電極５４がケースを半径方向に横切って配置されている。上述したタイプのアノード材料が、カソード５４とセパレータ（図示せず）の下方のケース内を、ケース５２の底に収容されている非反応性発泡剤のような弾性部材５９まで満たす。弾性部材５９はばね機能を有し、アノード材料をセパレータとカソードに抗して押圧する。アノード集電体スパイク５７が導電性ケース５２からこのケースの中心軸に沿ってアノード材料内に延びている。
【００３１】
空気電極５４から上方に少し離れて、空気開口部６２の穿孔された円形支持仕切り６０がケース５２を横切って延びる。空気カソードプレナム６１がカソード５４と仕切り６０間で範囲を定められている。電磁コイル６３が仕切り６０に、好ましくはケース軸の中央に取りつけられている。ローリングダイヤフラム６４が仕切り６０の上方に離れてケースに架かっている。ダイヤフラム６４は、好ましくはケース５２の断面をほとんどを占める比較的強固なプラナー部材である、仕切り６０に対して垂直に往復移動する中央セクション６５と、Ｕ字状断面を有する環状ヒンジ６６と、を含んでいる。ヒンジ６６と、好ましくは中央セクション６５も弾性ポリマーまたはラバーから形成され、またヒンジ６６の外周はケース５２に取り付けられている。ダイヤフラムの中央に、磁石６８が取り付けられ、コイルに対する軸方向の相対運動のためにコイル６３内の軸方向開口部内へ下方に延びている。コイル６３と磁石６８が一緒になって電磁オシレータを形成し、ローリングダイヤフラム６４を往復移動方法で駆動する。この作用を引き起こす電流は、ダイヤフラム６４の上方でケースに架けられたＰＣＢ６９上に取りつけられた制御回路を介してセル５０からコイル６３に供給される。
【００３２】
開口部６７がダイヤフラム６４の中央セクション６５に、セルの軸から半径方向に離間して形成されている。弾性コーティング７１がＰＣＢ６９の下側に施され、またＰＣＢ内の開口部７４と位置合わせして、開口部７３がコーティングに形成されている。開口部７３は好ましくは開口部６７のものと同様のサイズを有し、またその中心は、半径方向平面内において、開口部６７の中心から好ましくは開口部の直径の少なくとも１．５倍だけ離間した場所に位置付けられている。１つ以上の開口部６７または開口部７３あるいは両方を設けてもよいことに注目すべきである。開口部６７と７３のサイズは、所望の空気交換量に依存して変えることができる。最も外側の空気開口部７５の１つが、ＰＣＢ６９の上方でケース５２に設けられている。カソード端子７６がケースの頂部に設けられている。端子７６はカソード５４に電気的に接続されるとともに、ケース５２の残りの部分から絶縁されている。
【００３３】
図５および６のセル５０の動作中、ダイヤフラム６４を往復移動させるのに必要な方法で電流がコイル６３に通される。中央セクション６５の最上位置（図６に示される位置）から最下方位置（図５に示される位置）までの往復移動の長さは、好ましくは１ｍｍまたはそれ以上であり、またより好ましくは「単三形（ＡＡ）」サイズのセル５０で約２ｍｍから約３ｍｍの範囲にある。磁石６８がダイヤフラムを下方向に引き下げると、空気がカソードプレナム６１内で圧縮され、これによって開口部６７から放出される。この作用はまた、空気をＰＣＢ６９の上方からＰＣＢとダイヤフラム間のスペースに吸引し、ここでプレナム６１から出た空気と混合し、また、空気を空気開口部７５を介して外部からセルに吸引するのに役立つ。ダイヤフラムが上方向に移動すると、ダイヤフラムの上部から空気がカソードプレナム６１に吸引され、またダイヤフラム上部の空気がＰＣＢ６９上部のスペースに押し出される。このようにして、新鮮な酸素を含む外部からの空気が徐々にカソードプレナム６１の方に進み、消費空気が徐々にセルから放出する。各段階において、流入空気と放出空気が共に混ざり合う。ダイヤフラム６４の広い面積がカソードプレナム内の圧力を増し、それにより開口部６７を通る空気の急速な流れを生じ、空気電極５４による最適な消費のためにプレナム内に酸素を均等に加えるのに役立つ。
【００３４】
その上方向ストロークで、ダイヤフラム６４の中央セクション６５は、図６に示したようにコーティング７１に係合または極めて接近することが好ましい。これにより、空気のポンピング中、ダイヤフラム上方のスペース内の空気が効果的に置換されることになる。空気移動機能が作用しないときに、ダイヤフラムはこの上方向位置で停止するのが好ましく、これによって、開口部６７と開口部７３の間で移動しようとする空気の流れが、効果的に阻止される。ダイヤフラムとコーティングが、開口部間のパスを完全に密閉することは重要ではない。例えば、表面間のギャップが約０．２ｍｍまたはそれ以下で、中央セクションの往復移動線に垂直な半径方向に沿った開口部６７と７３の中心間の距離が約２ｍｍまたはそれ以上のとき、ギャップは上述した隔離管３２と３４の保護機能と同様に、酸素と水蒸気を含む空気の分子の拡散を阻止する作用をする。
【００３５】
セル５０と同様に、空気セル８０の別の実施形態を図７に示す。本実施形態において、マスク８１が空気電極５４の上部に示されている。マスクは小さい開口部を有し、公知、かつ、この明細書で説明するどの空気電極にも使用できる方法でカソードへの空気の流れを制御する。ローリングダイヤフラム８５が空気電極５４の上方のセルケースに架けられ、磁石８７がその頂面に取り付けられている。隔離管８９がダイヤフラムに取り付けられ、ダイヤフラムの開口部から上方向に延びている。ダイヤフラム８５の上方で、ＰＣＢ９１が制御回路を含み、下方向に延びて磁石８７を受けているコイル９２を支持している。ＰＣＢ９２が開口部９３の境界を定め、ここに隔離管８９が可動に通されている。
【００３６】
セル８０の動作中、ダイヤフラム８５を往復移動させるのに必要とされる方法で電流がコイル６３に流される。隔離管８９がダイヤフラムと一緒に移動する。その下方向ストロークで、ダイヤフラムが、このダイヤフラムとマスク８１の間のカソードプレナム８４内の空気を圧縮することによって空気を管８９に押し出す。その上方向ストロークで、ダイヤフラムが管８９を介して空気を高速でカソードプレナム内に吸引する。ダイヤフラム上方の空気が、空気開口部７５を介しての空気の交換の結果として、外部からの新しい酸素と混じり合う。従って、空気が管８９を介して吸引されて補給酸素がカソードプレナムに供給される。ダイヤフラムが作動しないとき、隔離管８９が酸素と水蒸気の外部空気との交換を制限し、セルを保護する。特に説明していないセル８０の要素は、セル５０の対応する要素と同様に構成され、動作する。
【００３７】
図８は本発明の別の実施形態に基づいて構成された角形バッテリ１００を図式的に示す。バッテリ１００は角形ハウジング１０２を含み、その中に複数の角形空気セル（図示せず）が配置されている。ベローズ１０４がハウジング１０２の外壁１０３に取り付けられ、開口部１０５を介してハウジングの内部と連絡している。ベローズは、好ましくは、アコーディオン式折りたたみ側壁１１９がプラナー部材１２０を取り巻いている、電鋳金属ベローズである。形状記憶合金ワイヤ１０７が、ベローズ１０４のプラナー部材１２０に接続され、開口部１０５を通って延び、セルハウジング１０２を横切って、コネクタ１０８で対向ハウジング壁１０６に取り付けられている。一対の吸入口隔離分配管１１０がハウジング内に延び、分岐して種々のセルに空気を分配する。管１１０が、整列された配置に位置付けられた複数の空気吸入口１１１に分岐され、これによって吸入口１１１に流入する高圧空気が、ハウジング１０２内の電極面全てに対して空気の混合と循環をさせる。管１１０がハウジング１０２に入る場所の近くに、管１１０を介してハウジングから出で行く空気を阻止するように取り付けられた内部マイラー（登録商標）フラップ弁１１２を各々の管１１０が含んでいる。空気は壁１０６からハウジングに延びる排出口隔離管１１４を介してハウジングから放出する。電力はリード１１７と１１８によってワイヤ１０７の両端に接続されたタイミング回路１１６によって形状記憶ワイヤ１０７に供給される。
【００３８】
形状記憶合金ワイヤは、例えば、ほぼ等しい原子量のニッケルとチタンを有するニチノール合金等、特定形状を「記憶」するように作られているワイヤを意味する。この種の形状記憶合金ワイヤは、低温度で所望形状に形成され、クランプされ、またその変態温度を超えてその焼きなまし温度にまで加熱される。冷却されたときに、形状記憶合金ワイヤは容易に変形することができる。その後、ワイヤは加熱されたときに、焼きなまし形状に復帰する。熱源が除去された後、ワイヤはその変形形状に強制的に戻され、そのサイクルが繰り返される。形状記憶合金ワイヤは従来のモータ、ソレノイドまたは他のアクチュエータを使用せずに機械的動作を提供することができる。好ましい形状記憶合金は、商標名「Ｆｌｅｘｉｎｏｌ」アクチュエータワイヤで、Ｄｙｎａｌｏｏｙ，Ｉｎｃ．またはＥｒｉｎ．Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａによって販売されている。
【００３９】
電流がワイヤ１０７両端に供給されると、ワイヤは、図８の一点鎖線で示した形態から実線で示した形態に公知の方法で加熱され、収縮する。これにより、ベローズをしてハウジング１０２内の空気を圧縮させ、且つある一定の空気を排出口隔離管１１４から放出させる。フラップ弁１１２が吸入口隔離管１１０を通る空気の放出を制限する。ワイヤ１０７が冷えているとき、ベローズ１０４のばね作用がワイヤ１０７を伸張させ、ベローズをその拡張形態に復帰させる。この作用はハウジング内の圧力を低下させ、空気が管１１０を通して吸引される。ベローズがワイヤ１０７によって反復されていないとき、吸入口隔離管１１０と排出口隔離管１１４が酸素と水蒸気の外部空気との交換を制限し、セルを保護する。
【００４０】
形状記憶合金ワイヤ１０７（および以下に説明するワイヤ１３６と１６３）については、ワイヤの径は、本発明の種々の実施形態においてワイヤが取り付けられている負荷の移動に必要とされる張力強度を提供する限りは、熱量を最小にするためにできる限り縮小されるべきである。多数の平行のワイヤが使用され得る。０．０２５インチ（０．６ｍｍ）の径が、携帯電子デバイスの個々のセルおよびバッテリパックの空気流動装置用に使用できる。
【００４１】
本発明のさらなる実施形態に従って構成されたバッテリ１２５を図９および１０に示す。バッテリ１２５は、図１の第１実施形態と同じ基本的な構成で、二重カソードセル２０をケース１２７内に含んでいる。使用される参照番号が図１の実施形態の対応する要素に使用された番号であるとき、それらの構造ないし構成は先の実施形態と同様である。しかし、バッテリ１２５において、カソード２２ａと２２ｂは、ケース１２７の内壁に近接した位置まで延び、且つ内壁から絶縁されている。矩形状のカソードプレナム１２９が、向かい合うカソード間に形成されている。ケース１２７の底にある開口部から、隔離管１３０がプレナム１２９内に、好ましくはプレナムの中央近傍且つ半径方向におけるカソード集電体スパイク３８の近傍の位置で終わるように延びている。
【００４２】
円形支持プレート１３２が、アノードとカソード要素の上方でケース１２７に架けられ、またカソードプレナム１２９上方でスロット１３３の境界を定めて自由な空気の流れを許容している。ベローズ１３４が、ケース１２７の外周面近傍でプレート１３２に取り付けられ、スロット１３３の回りでシーリングされている。ベローズは、ベローズの中心近傍のコネクタ１４３から、下方に向かってカソードプレナム１２９を通り、ケース底から絶縁されたコネクタ１４０へ延びる形状記憶合金ワイヤ１３６によって、圧縮、拡張される。ワイヤ１３６を動かす電流が、コネクタ１４０に接続されたリード１３９とコネクタ１４３に接続されたリード１４１を介してＰＣＢ１４５に取り付けられた制御回路から提供される。
【００４３】
バッテリ１２５の動作中、電流がワイヤ１３６の両端に印加され、ワイヤが公知の方法で加熱、収縮され、ベローズ１３４をしてカソードプレナム１２９内の空気を圧縮させるとともに、ある一定の空気を隔離管１３０を通して放出させる。ワイヤ１３６が冷えているとき、ベローズ１３４のばね作用がワイヤ１３６を拡張し、ベローズはその拡張形態に復帰する。この作用はプレナム１２９内の圧力を低下させ、管１３０を通して高速で空気が吸引される。高圧は、空気流に速度を与え、カソードプレナム全体に渡って酸素濃度が必要なレベルを達成するように十分な混合を実行するために利用することができる。高圧はまた、非常に制限的な隔離管１３０を可能にすることができ、この場合、図７に示したタイプのカソードマスクを除去することが可能で、この結果、バッテリの比容量とエネルギー密度が改善される。ベローズが移動させられないときは、隔離管１３０が酸素と水蒸気の外部空気との交換を制限し、セル２０を保護する。より多くの空気分配のために２つ以上の隔離管を設けることができる。この種の管は長さを変えることができ、また各管はベローズの拡張と収縮につれて、吸入口と排出口機能を交互に実行することができる。
【００４４】
図８および９の実施形態に使用することができるタイプの、ベローズ１４８を往復移動させるための別のシステムを図１１に示す。ベローズ１４８は管状ケース１４７の断面を満たしている。一対の制御可能な電磁石１５０と１５２が、一方はベローズの内部に、他方はその外部に設けられている。これらの電磁石は連続的に電圧を印加され、ベローズの平面部分１４８ａをケース１４７に対して、平面部分１４８ａに垂直な一方向に引き、その後、反対方向に引っ張る。
【００４５】
変形ダイヤフラム空気流動装置１５８を図１２および１３に概略的に示す。空気流動装置１５８は、図５に示したタイプのセルだけでなく、図１または図９に示したタイプのバッテリに使用することができる。カソードプレナムの上方でセルケース１５５に架けるように位置付けされた空気流動装置１５８は、Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標）熱可塑性ゴム等の弾性ポリマーから作られた弾性膜１６０を含んでいる。金属またはプラスチックで作られたフラットな板ばね１６２が、膜１６０の幅ないし直径に渡って積層されている。形状記憶合金ワイヤ１６３が、その両端で板ばね１６２の両端に取り付けられている。ワイヤの弛緩状態において、ワイヤは板ばねに抗して緩慢になっており、図１２に示した一点鎖線形態にある。空気電池のセルからの電流を供給するように構成されたタイミング回路１６５が、リード１６６によってワイヤ１６３の両端に接続されており、これによって電流が回路１６５によって決定された時間周期でワイヤ１６３に送られる。電流によって加熱されたときにワイヤ１６３が収縮し、また短くなるにつれて、板ばね１６２を曲げ、膜１６０を図１２の実線形態に示したような弓状にさせる。それからワイヤが冷えたときに、板ばね１６２の復元力がワイヤを本来の長さに戻るように伸ばし、膜１６０をフラットな形態に戻るように引っ張る。膜のこのような往復移動動作が、上述のセルまたはバッテリの１つにおいて、ベローズまたはローリングダイヤフラムによって空気が移動されるのと同じパスに沿って空気を移動させる。
【００４６】
形状記憶合金ワイヤの収縮によって生成される曲げ動作は、また圧電アクチュエータによっても提供できる。
【００４７】
マイクロマシン空気流動装置を利用するバッテリ１７０を参考例として図１４、１５および１６に示す。バッテリ１７０は図９の実施形態と同じ基本的な構成で、ケース１７２内に二重カソードセルを含んでいる。しかし、端子１４から下方に延びるカソード集電体１７４はケース１７２の底より上方で終わっており、またカソード２２ａと２２ｂの間のカソードプレナムの全幅を満たしている。集電体スパイク１７４の通っている支持プレート１７６が、カソードプレナムの一方側に配置されたマイクロリレイ駆動空気ポンプ１７８と、カソードプレナムの他方側から上方プレナムへの空気の流れを許容する通気開口部１８０を除いて、セルを上方プレナム１８２から隔離している。
【００４８】
隔離管１８５がケース１７２の開口部１８６からカソード集電体１７４の一方の側部上の上方プレナム１８２まで延びている。第２隔離管１８８がケース１７２の開口部１８９からカソード集電体１７４の他方の側部上の上方プレナム１８２まで延びている。２つの隔離管の間で、上方プレナムが図１５に示した一対のバッフルによって分割されている。１つのバッフル１９２が、空気ポンプ１７８と管１８５の間で、ケース壁から集電体１７４まで延びている。他方のバッフル１９４（破線で示す）が、通気開口部１８０と管１８８の間で、ケース壁から集電体１７４まで延びている。
【００４９】
図１６は、マイクロマシン技術の当業者に知られているタイプの、空気流動装置１７８での使用に適したマイクロリレイ駆動装置１９８を示す。適しているマイクロリレイは米国特許第５，７７８，５１３号に開示されている。マイクロリレイ駆動装置１９８において、メインフレーム２００が平面的な銅コイル２０２と金製の接点パッド２０４を支持している。上方フレーム２０６内に、金製の分岐パッド２０８、可動パーマロイ磁極片２１０および可動シリコンプラットフォーム２１２が、コイルと接点パッド上に載置されている。ダイヤフラム２１４（内部の詳細を見えるようにするため一部のみを示す）が、物理的に接続されてシリコンプラットフォーム２１２を振動させる。ダイヤフラムとマイクロリレイは一緒になってマイクロオシレータ空気流動装置１７８を形成している。
【００５０】
ダイヤフラム２１４は、空気流動装置が空気を一方向にカソードプレナムに送り出すように空気バイパス（図示せず）を備えて構成されている。従って、空気が隔離管１８８を通って流入し、Ｕ字状パス中に送り込まれカソードプレナムの片側を下って開口部１８０を介して他方側に戻され、隔離管１８５を介してバッテリから外へ放出されるように、空気の流路が境界を定めらていることが分かる。駆動装置１９８のマイクロリレイは、人間の耳に通常聞こえる周波数より高い、例えば２０，０００Ｈｚまたはそれより高い周波数で振動することができる。このような高速のポンピングでは、たとえストローク当たりに移動される空気の量が少なくても、流量は高く、かつ、空気流動装置の両端の圧力差は大きい。隔離管１８８両端の圧力差は１ｐｓｉまたはそれより高く、これが一方でバッテリのセルを動作させるのに十分な空気を吸引しながら、隔離管の断面積を０．１平方ｍｍまたはそれよりも小さく縮小することを可能にする。
【００５１】
バッフル１９２と１９４は上方プレナム１８２を完全に分割しているように示されている。しかし、当然のことながら、バッフル１９４は、空気流動装置によって空気の一部が吸引されて再循環するのを可能にするために穿孔されることができる。
【００５２】
本発明のさらなる実施形態に基づいて構成されたバッテリ２２０を図１７から２０に示す。バッテリ２２０は、図１の第１実施形態と同じ基本的な構成で、ケース２２４内に二重カソードセルを含んでいる。使用される参照番号が、図１の実施形態中の対応する要素に使用されたものであるとき、それらの構造ないし構成は先の実施形態と同様である。図１７に示されるように、ケース２２４はカップ状をなし、またその上方端で環状クリンプ（折れ曲がり）２２５の境界を定めて、次に説明するように内部要素を正しい位置に保持している。絶縁層２２７がケースの頂部を閉じ、カソード端子として作用する導電性キャップ２２９からケースを分離している。絶縁カバー２３０がケース２２４の外側の円筒状の壁に積層されているのが好ましい。ケース２２４はアノード集電体として作用し、またその底端がアノード端子２２６を形成している。
【００５３】
図１８−２０を参照すると、底部支持円盤２３７と直立壁２３８を有しているＵ字状ホルダー２３６が、アノード材料２６とセル２０のカソード２２ａと２２ｂを保持している。セパレータ２４２が各セルのアノードとカソードの間に示されている。カソード空気プレナム２４がカソード２２ａと２２ｂ間に形成され、カソード集電体３８がカソード端子２２９から、絶縁層２２７を通ってプレナム２４の全長に渡って下に延びている。
【００５４】
セルホルダー２３６の壁２３８がケース２２４の横断面の弦に架かって、２つの側部帰還プレナム２８の境界を定めている。底部支持円盤２３７において、スロット２３９がカソードプレナム２４に一致して形成され、空気がカソードプレナムから、弦壁２３８と円弧状セルケース２２４の間の帰還プレナム２８への移動するのを可能にしている。
【００５５】
ケース２２４内の上部に、空気流動装置２５０が位置付けされている。概略的に示されたＰＣＢ２５２がケース２２４の頂部を横切る構造部材となり、ＰＣＢと一緒に決まった場所に形成されたクリンプ２２５によって正しい位置に保持されている。ＰＣＢはコイル２５５と磁石２５７を含む電磁オシレータの動作を制御する制御回路を備えている。コイル２５５がＰＣＢ２５２の底に取り付けられ、また磁石２５７が集電体３８の回りに、かつ、コイル２５５内の円筒形開口部内に嵌合されている。磁石はまたダイヤフラムガイド２６２の内側を移動するダイヤフラム２６０にも取り付けられている。ガイド２６２はポッティング材料２７上方でケース２２４に取り付けられた環状部材であり、また帰還プレナム２８の各々の上方で一対の空気開口部２６６の境界を定めている。ガイド２６２はさらに円筒形周辺ガイド壁２６３を提供しており、この中をダイヤフラム２６０が移動する。ダイヤフラム２６０は、上方向ストロークで空気がダイヤフラムの外縁を回って通過するのを許容するか、または同じ目的で圧力均等化開口部（図示せず）を含むこともできる。制御回路の制御下でセルからコイルに供給される電流が、磁石を往復移動させ、ガイド壁２６３内でダイヤフラムを往復移動ないし振動させる。
【００５６】
吸入口隔離管２７０が、キャップ２２９の開口部２６９から絶縁体２２７とＰＣＢ２５２を通って、ダイヤフラム２６０から離れた真上のある点まで斜めに延びている。排出口隔離管２７４が、キャップ２２９の開口部２７３から絶縁体２２７とＰＣＢ２５２を通ってガイド壁２６３の外部のある点まで延びている。従って、電流パルスが公知の方法でコイル２５５に供給されたときに、ダイヤフラムが空気ポンプとして動作し、管２７０を通して空気を引き入れ、空気を、集電体３８の両側の空気電極２２の向こう側に押し出し、スロット２３９を介して、帰還プレナム２８と開口部２６６を上方に向かって通して、管２７４を介してセルから放出することが理解できる。ダイヤフラムは、このモードでカソードプレナム内の圧力を増加する。ダイヤフラムによって生成された空気のパルスのタイミングは、バッテリ２２０からの出力に対する要求に従って変更することができる。ダイヤフラム空気流動装置が作動しないときに、隔離管が酸素と水蒸気の外部空気との交換を制限し、セルを保護する。ダイヤフラム空気ポンプの動力が大きくなればなるほど、ますます隔離管２７０と２７４が制限的になり、保護的になる。
【００５７】
当然ながら、特別な実施形態に関する上述した往復移動動作を作動させるためのアクチュエータは、説明された他の実施形態に利用できる。さらに、種々の実施形態に関して上述したアクチュエータによって提供される往復移動動作は、モータ、圧電素子または流体動作シリンダないしチャンバによっても実行される。
【００５８】
上述した隔離経路を詳細に参照すると、これらの隔離経路は、好ましくは、空気流動装置が動作している間、これを通る十分な量の空気流を許容するように配置され、これによって十分な出力電流、一般的に少なくとも５０ｍＡ、好ましくは少なくとも１３０ｍＡを空気セルから得ることができる。さらに、隔離経路は空気流動装置が隔離経路を介して空気流を押し出していない間、負荷に対して提供できる空気セルの電流が約５０ないしそれより大きい率だけ出力電流より小さくなるように、隔離経路はこれを通る空気流と拡散を制限するように構成されるのが好ましい。さらに、隔離経路は５０：１を超える「隔離比」を提供するように構成されるのが好ましい。
【００５９】
「隔離比」は、セルの酸素電極が大気に完全に露呈されている間にセルによって失われるか、または得られる水の率と、１つまたはそれ以上の限定開口部を除いてセルの酸素電極が大気から隔離されている間にセルによって失われるか、または得られる水の率と比較した比である。例えば、水中でほぼ３５パーセント（３５％）のＫＯＨの電解液と、約５０パーセント（５０％）の内部相対湿度と、ほぼ１０パーセント（１０％）の相対湿度を有する大気とを有し、ファンによる強制循環のない同じ空気セルを取り上げたときに、大気に完全に露呈された酸素電極を有するセルから喪失される水は、上述したタイプの１つまたはそれ以上の隔離経路を除いて大気から隔離された酸素電極を有するセルから消失される水の１００倍よりも多量である。この例において、１００：１を越える隔離比が得られる。
【００６０】
より詳細には、各々の隔離経路は、この経路を通る流れの方向とほぼ直交する幅と、この経路を通る流れの方向とほぼ平行する長さを有しているのが好ましい。長さと幅は、空気流動装置が空気流を隔離経路に強制的に通さない間は、隔離経路を通る空気流と拡散を実質的に除くように選択される。長さは幅よりも大きく、また長さは幅の約２倍より大きいのが好ましい。長さと幅間の大きい比を使用することが好ましい。空気セルの特徴によって、比は２００：１を超えることもある。しかし、長さと幅の好ましい比は約１０：１である。
【００６１】
隔離経路は、大気と酸素電極の間において空気が通らなければならない経路の一部のみを形成できる。隔離経路の各々はバッテリハウジングまたはセルケースの厚みによって境界を定めることができるが、上述したように管の形態とするのが好ましい。いずれの場合においても、隔離経路は円筒形であり、ある種の適用例では各々が約０．３から２．５インチまたはこれよりも長い、好ましくは約０．８８から１．０インチの長さと、約０．０３から０．３インチで、好ましくは約０．０９から０．１９インチの内径を有する。従って、この種の適用例のための各隔離経路の総開口面積は、そこを通る流れの方向と垂直に測定して、約０．０００７から０．５平方インチである。小さい円筒形セルのような他の適用例において、隔離経路は各々約０．１から０．３インチまたはこれより長い、好ましくは約０．１から０．２インチの長さと、約０．０１から０．０５インチ、好ましい約０．０１５インチの内径を有することができる。特定する適用例のための好ましい寸法は、経路とカソードプレナムの幾何学形状と、利用される特定空気流動装置と、所望のレベルでセルを動作させるのに必要とする容積または空気に関係している。
【００６２】
隔離経路は必ずしも円筒形でなくてもよく、所望の絶縁を提供するいずれの断面形状も適している。隔離経路は各隔離経路の少なくとも一部が動作して所望の隔離を提供する限りにおいてはその長さに沿って均一である必要はない。さらに、隔離経路はその長さに沿ってストレートであっても、またカーブしていてもよい。
【００６３】
【００６４】
本発明は特定の参照をその好ましい実施形態として詳細に説明したが、修正および変形も、添付の特許請求の範囲に定めたように本発明の範囲から逸脱することなく行なわれることが理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を具体化する円筒形空気電池の分解斜視図である。
【図２】図２は、図１の線２−２に沿って切った軸方向断面図である。
【図３】図３は、図２の線３−３に沿って切った半径方向断面図である。
【図４】図４は、ケースの底を取り外した図１−３のセルの内部を示す底面図である。
【図５】図５は、本発明による空気セルを具体化する第２実施形態の概略的な軸方向断面図である。
【図６】図６は、図４のセルの概略的な部分断面図であり、動作していない状態のダイヤフラムを示す。
【図７】図７は、本発明による空気セルの第３実施形態の概略的な部分軸方向断面図である。
【図８】図８は、本発明の第４実施形態による角形空気セルの内部の概略的な上面図。
【図９】図９は、図１０の線９−９に沿って切った本発明による円筒形空気電池の第５実施形態の概略的な部分軸方向断面図である。
【図１０】図１０は、図９の線１０−１０に沿って切った頂部断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第６実施形態による図９に示したタイプのベローズのための別の駆動機構の概略図である。
【図１２】図１２は、本発明の第７実施形態によるダイヤフラム駆動機構の概略的な側部断面図である。
【図１３】図１３は、図１２の駆動機構の概略的な平面図である。
【図１４】図１４は、参考例である空気電池の概略的な軸方向断面図である。
【図１５】図１５は、図１４のセルの上方部分の内部の斜視図である。
【図１６】図１６は、図１４および１５のバッテリに使用されたマイクロリレイ装置の分解斜視図である。
【図１７】図１７は、本発明による空気電池の第８実施形態の概略的な側面図である。
【図１８】図１８は、図２０の線１８−１８に沿って切った軸方向断面図である。
【図１９】図１９は、図２０の線１９−１９に沿って切った半径方向断面図である。
【図２０】図２０は、図１８の線２０−２０に沿って切った軸方向断面図である。

Claims

空気セル、又は複数の空気セルから成る空気電池のための通気システムであって、各空気セルが少なくとも１つの酸素電極を含み、前記通気システムが、
前記空気セル又は前記空気電池のハウジングの外部の空気環境と前記空気セルの間を連絡するために動作可能な少なくとも１つの経路であって、前記空気セルから電力が引き出されないときに前記酸素電極を隔離するための隔離経路を含む経路と、
前記経路を通って前記外部空気環境から前記酸素電極に向かって空気を流れさせ、それにより空気が前記ハウジングに設けられた開口部を通って前記経路へ第１の方向に流れるようにすることと、前記経路を通って前記酸素電極から前記外部空気環境に向かって空気を流れさせ、それにより空気が前記開口部を通って前記経路へ、前記第１の方向と反対の第２の方向に流れるようにすることと、を交互に行うように動作可能な空気流動装置と、
を有し、
前記空気流動装置が、前記ハウジング内に設置され、且つ往復移動部材を備え、
前記隔離経路が前記開口部と前記往復移動部材の間に配置され、
前記隔離経路が前記隔離経路を通る流れの方向と直交する幅と、前記隔離経路を通る流れの方向と平行する長さを有し、長さと幅の比が１０：１以上である、通気システム。
前記往復移動部材がダイヤフラムを有する、請求項１に記載の通気システム。
前記往復移動部材がベローズを有する、請求項１に記載の通気システム。
前記空気流動装置が、電気刺激に応答して仕切り（４９、６４、８５、１３４、１４８、１６０）を移動させるアクチュエータを有する、請求項１に記載の通気システム。
前記アクチュエータが形状記憶合金を有する、請求項４に記載の通気システム。
前記アクチュエータが電磁オシレータを有する、請求項４に記載の通気システム。
空気セル、又は複数の空気セルから成る空気電池のための通気システムであって、各空気セルが少なくとも１つの酸素電極を含み、前記通気システムが、
前記空気セル又は前記空気電池のハウジングの外部の空気環境と前記空気セルの間を連絡するために動作可能な少なくとも１つの経路と、
前記経路を通って前記外部空気環境から前記酸素電極に向かって空気を流れさせ、それにより空気が前記ハウジングに設けられた開口部を通って前記経路へ第１の方向に流れるようにすることと、前記経路を通って前記酸素電極から前記外部空気環境に向かって空気を流れさせ、それにより空気が前記開口部を通って前記経路へ、前記第１の方向と反対の第２の方向に流れるようにすることと、を交互に行うように動作可能な空気流動装置と、
を有し、
前記空気流動装置が、前記ハウジング内に設置され、且つ、
前記ハウジングに付着させられ且つ可変Ｕ字状断面を有する環状部（６６）によって包囲される中央部（６５）を含むローリングダイヤフラム（６４）を有する可撓性膜と、
前記中央部を往復移動させ、且つ、前記中央部が往復移動をするときに、断面を柔軟に変化させる前記環状部に前記ハウジングへの付着を維持させるために動作可能なアクチュエータと、
を有し、
前記通気システムが、前記中央部内に形成された第１通気開口部（６７）と、前記ハウジングの開口部と前記可撓性膜の間に前記中央部の往復移動動線に対して垂直に配置された仕切り（６９、７１）と、を更に有し、前記仕切りが、前記中央部が前記仕切りに接近したとき前記第１通気開口部から離れている第２通気開口部（７３、７４）を有し、前記第１および第２通気開口部が前記経路の一部をなし、
前記仕切りと前記中央部の最大接近において、前記仕切りと中央部の間の距離が０．２ｍｍ以下であり、前記中央部の往復移動線に垂直な半径方向に沿った前記通気開口部の中心間の距離が２ｍｍ以上である、通気システム。
空気セル、又は複数の空気セルから成る空気電池のための通気システムであって、各空気セルが少なくとも１つの酸素電極を含み、前記通気システムが、
前記空気セル又は前記空気電池のハウジングの外部の空気環境と前記空気セルの間を連絡するために動作可能な少なくとも１つの経路であって、前記空気セルから電力が引き出されないときに前記酸素電極を隔離するための隔離経路を含む経路と、
前記経路を通って前記外部空気環境から前記酸素電極に向かって空気を流れさせ、それにより空気が前記ハウジングに設けられた開口部を通って前記経路へ第１の方向に流れるようにすることと、前記経路を通って前記酸素電極から前記外部空気環境に向かって空気を流れさせ、それにより空気が前記開口部を通って前記経路へ、前記第１の方向と反対の第２の方向に流れるようにすることと、を交互に行うように動作可能な空気流動装置と、
を有し、
前記空気流動装置が、前記ハウジング内に設置され、且つ、
可撓性膜と、
前記膜の少なくとも一部を横切って延びるとともに前記膜に取り付けられた板ばねと、
その両端が前記板ばねに取り付けられた形状記憶ワイヤであって、前記ワイヤが弛緩状態にあるとき、前記板ばねに沿って緩やかに延びる形状記憶ワイヤと、
前記ワイヤの両端を前記空気セル又は前記空気電池に選択的に接続して前記ワイヤを通して電流を導き、前記ワイヤを収縮させ、これにより前記板ばねを湾曲させ、且つ前記膜を変形させて前記空気セル又は前記空気電池の内部で空気を移動させる回路と、
を有し、
前記隔離経路が前記開口部と前記可撓性膜の間に配置され、
前記隔離経路が前記隔離経路を通る流れの方向と直交する幅と、前記隔離経路を通る流れの方向と平行する長さを有し、長さと幅の比が１０：１以上である、通気システム。