JP5839202B2 - 空気電池システム - Google Patents
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Description
本発明は、空気電池と、この空気電池に送給する電解液を貯留するための貯留タンクとを有する空気電池システムに関する。
この種の空気電池として、「槽」という名称において、特許文献１に開示された構成のものがある。
特許文献１に開示された槽は、カソードとそれと対面するアノードを含み、それらの間で垂直に伸びる電気分解領域が画定されているとともに、電解液を収容するためのハウジングを有するものである。
特許文献１に開示された槽は、カソードとそれと対面するアノードを含み、それらの間で垂直に伸びる電気分解領域が画定されているとともに、電解液を収容するためのハウジングを有するものである。
上記ハウジングは、上方と下方の領域を有していて電解液の飽和が起こった後に槽が稼動しつづけるのに十分な量の水酸化アルミニウム析出物を収容する大きさの溜めを有し、また、溜めの上方領域から電気分解領域への電解液の対流移動のための手段と、電気分解領域から溜めの上方領域への電解液の対流移動のための少なくとも一つの通路を有するものである。
しかしながら、上記した特許文献１に記載の槽は、バッテリの放電により反応生成物の生成が進み、このために反応の進行に伴う電解液の容積が増加し、上記した放電における出力の低下や電解液膨張によって電池の内部圧力が上昇してしまうという未解決の課題がある。
そこで本発明は、放電に伴って生じる反応生成物の沈殿や反応の進行に伴う電解液の容積が増加するときにも、放電時の出力低下や内部圧力の上昇を防止する空気電池システムの提供を目的としている。
上記課題を解決するための本発明に係る空気電池システムは、空気電池と、この空気電池に送給する電解液を貯留するための貯留タンクとを有するものである。
本発明においては、上記空気電池と貯留タンクとの間に、その空気電池において生成した反応生成物を溜めておくための反応生成物溜めを配設しており、上記空気電池、反応生 成物溜め及び貯留タンクを、重力の作用方向上側から下側に向けて順に配しており、その反応生成物溜めを、反応生成物の生成に起因する内部圧力の増加に従って弾性的に変形するように形成している。
この構成においては、空気電池において生成した反応生成物を、反応生成物溜めに溜めておくことができる。このとき、反応生成物溜めは、反応生成物の生成に起因する内部圧力の増加に従って弾性的に変形する。
従って、放電に伴って生じる反応生成物の沈殿や反応の進行に伴う電解液の容積が増加するときにも、内部圧力の上昇を防ぐことができる。
本発明においては、上記空気電池と貯留タンクとの間に、その空気電池において生成した反応生成物を溜めておくための反応生成物溜めを配設しており、上記空気電池、反応生 成物溜め及び貯留タンクを、重力の作用方向上側から下側に向けて順に配しており、その反応生成物溜めを、反応生成物の生成に起因する内部圧力の増加に従って弾性的に変形するように形成している。
この構成においては、空気電池において生成した反応生成物を、反応生成物溜めに溜めておくことができる。このとき、反応生成物溜めは、反応生成物の生成に起因する内部圧力の増加に従って弾性的に変形する。
従って、放電に伴って生じる反応生成物の沈殿や反応の進行に伴う電解液の容積が増加するときにも、内部圧力の上昇を防ぐことができる。
本発明によれば、放電に伴って生じる反応生成物の沈殿や反応の進行に伴う電解液の容積が増加するときにも、放電時の出力低下や内部圧力の上昇を防止することができる。
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る空気電池システムの概略説明図である。
本発明の第一の実施形態に係る空気電池システムＡ１は、電池装着部１０、複数の空気電池２０、押圧・加振装置４０及び制御部Ｃを有して構成されている。
電池装着部１０は、貯留タンク５０と反応生成物溜めを兼ねる着脱部６０とからなり、その貯留タンク５０の重力の作用方向における上側に着脱部６０を一体にして配設されている。これにより、構造を簡易化することができるとともに、着脱部６０に後記する反応生成物を自然落下させることができる。
本実施形態においては、空気電池２０、着脱部６０及び貯留タンク５０を、重力の作用方向上側から下側に向けて順に配している。
電池装着部１０は、貯留タンク５０と反応生成物溜めを兼ねる着脱部６０とからなり、その貯留タンク５０の重力の作用方向における上側に着脱部６０を一体にして配設されている。これにより、構造を簡易化することができるとともに、着脱部６０に後記する反応生成物を自然落下させることができる。
本実施形態においては、空気電池２０、着脱部６０及び貯留タンク５０を、重力の作用方向上側から下側に向けて順に配している。
貯留タンク５０は、詳細を後述する着脱部６０に装着された空気電池２０に送給する電解液Ｗを貯留するためのものであり横長の直方体形に形成されている。
この貯留タンク５０は、上記空気電池２０の大きさや数に応じた所要の容積にしている。
この貯留タンク５０は、上記空気電池２０の大きさや数に応じた所要の容積にしている。
着脱部６０は、複数の空気電池２０を着脱自在に保持するとともに、装着される空気電池２０において生成した反応生成物を溜めておく容積にしている。これにより、空気電池２０の内部圧力が上昇することを防止している。
「反応生成物」は、放電に伴って生成される水酸化物や酸化物である。
なお、本実施形態においては、４つの空気電池２０を同時に装着できるものを例として示しているが、これに限るものではない。
なお、本実施形態においては、４つの空気電池２０を同時に装着できるものを例として示しているが、これに限るものではない。
本実施形態において示す着脱部６０は、内部圧力に従って膨縮する膨縮構造を採用している。
具体的には、反応生成物の生成等、電解液等に起因する内部圧力の増加に従って弾性的に変形する蛇腹構造を採用しているが、上記蛇腹構造に限るものではなく、電解液等による内部圧力の増減変動に従って収縮、膨張できる構造のものであればよい。
具体的には、反応生成物の生成等、電解液等に起因する内部圧力の増加に従って弾性的に変形する蛇腹構造を採用しているが、上記蛇腹構造に限るものではなく、電解液等による内部圧力の増減変動に従って収縮、膨張できる構造のものであればよい。
空気電池２０は、セパレータ２１の両面（図示上下面）に正極２２と負極２３を配設するとともに、その正極２２の外面に液密通気膜（以下、「撥水膜」という。）２４を積層したものであり、ケース２５に収容されている。
ケース２５は、図示下端部に注液口を形成するとともに一側面を開口したものであり、その注液口に、電解液による加圧によって注入を許容するバルブ２６を配設している。
また、撥水膜２４上には、互いに一定の間隔で配設した通気確保部材２７が配設されており、上下に隣り合う空気電池２０との間に通気空間を確保している。
また、撥水膜２４上には、互いに一定の間隔で配設した通気確保部材２７が配設されており、上下に隣り合う空気電池２０との間に通気空間を確保している。
本実施形態において示す押圧・加振装置４０は、上記した着脱部６０を押圧するとともに振動を与えるためものである。
この押圧・加振機構４０は、例えば振動モータを用いたものであり、着脱部６０の加振・押圧用板４１に連結され、その着脱部６０に押圧力と振動を与えられるようにしている。
この押圧・加振機構４０は、例えば振動モータを用いたものであり、着脱部６０の加振・押圧用板４１に連結され、その着脱部６０に押圧力と振動を与えられるようにしている。
コントローラＣは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース回路等からなるものであり、所要のプログラムの実行により、一定の時間間隔毎に、押圧・加振機構４０を駆動する機能。この機能を「押圧・加振手段Ｃ１」という。
「一定の時間」は、一定の放電時間のことをいい、具体的には、上記した反応生成物の生成量等を勘案して設定する。一定時間間隔で加振することにより、生成した反応生成物が空気電池２０に沈着することを防止できる。
なお、本実施形態においては、着脱部６０に加振するようにしているが、貯留タンク５０に対して加振するようにしてもよい。
なお、本実施形態においては、着脱部６０に加振するようにしているが、貯留タンク５０に対して加振するようにしてもよい。
以上の構成からなる第一の実施形態に係る空気電池システムＡ１では、押圧・加振機構４０によって着脱部６０を押圧することにより、バルブ２６を通じて空気電池２０内に電解液を注入する。
放電によって生成した反応生成物は着脱部６０内に沈降するとともに、その着脱部６０の蛇腹構造（膨縮構造）によって容積が増大（膨張）するので、内圧の上昇を防止することができる。
そして、一定時間が経過すると、押圧・加振装置４０によって着脱部６０を加振する。
この加振によって、電解液が空気電池２０内を循環することを促すとともに、生成した反応生成物の沈降を促進させる。
そして、一定時間が経過すると、押圧・加振装置４０によって着脱部６０を加振する。
この加振によって、電解液が空気電池２０内を循環することを促すとともに、生成した反応生成物の沈降を促進させる。
次に、本発明の第二の実施形態に係る空気電池システムＡ２について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の第二の実施形態に係る空気電池システムの概略説明図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
本発明の第二の実施形態に係る空気電池システムＡ２は、空気電池装着部１００、空気電池１１０、押圧・加振装置４０及び制御部Ｃを有して構成されている。
空気電池装着部１００は、貯留タンク１２０と反応生成物溜めを兼ねる着脱部１３０とからなり、本実施形態においては、貯留タンク１２０の側方に着脱部１３０が配設されている。
空気電池装着部１００は、貯留タンク１２０と反応生成物溜めを兼ねる着脱部１３０とからなり、本実施形態においては、貯留タンク１２０の側方に着脱部１３０が配設されている。
貯留タンク１２０は、詳細を後述する着脱部１３０に装着された空気電池１１０に送給する電解液を貯留するための縦長の直方体形に形成されており、空気電池１１０の大きさに応じた所要の容積にしている。
着脱部１３０は、貯留タンク１２０の側壁１２１の中間部に配設されており、その空気電池１１０を着脱自在に保持するとともに、装着される空気電池１１０において生成した反応生成物を溜めておく容積にしている。これにより、空気電池１１０の内部圧力が上昇することを防止している。
空気電池１１０は、上記した空気電池２０と同じく、セパレータの両面（図示上下面）に正極と負極を配設するとともに、その正極の外面に液密通気膜（以下、「撥水膜」という。）を積層したものである。
着脱部１３０の側部１３１と空気電池１１０の側部１１１との間には電解液を送給させるための送給パイプ１１２が連結されている。
具体的には、着脱部１３０の側部１３１に送給パイプ１１２の一端部が連結されているとともに、空気電池１１０の側部１１１であって、着脱部１３０とは反対側の端部寄りに、他端部が連結されている。
送給パイプ１１２の一端部には、電解液を空気電池１１０に送給するときのみ開く逆止弁１１３が配設されている。
本実施形態においては、逆止弁１１３が逆流防止部である。
具体的には、着脱部１３０の側部１３１に送給パイプ１１２の一端部が連結されているとともに、空気電池１１０の側部１１１であって、着脱部１３０とは反対側の端部寄りに、他端部が連結されている。
送給パイプ１１２の一端部には、電解液を空気電池１１０に送給するときのみ開く逆止弁１１３が配設されている。
本実施形態においては、逆止弁１１３が逆流防止部である。
上記構成からなる空気電池システムＡ２では、押圧・加振装置４０によって着脱部１３０を押圧することにより、逆止弁１１３を通じて空気電池１１０内に電解液を注入する。
空気電池１１０内に電解液を注入することにより、空気電池１１０内の反応生成物は、電解液とともに着脱部１３０に押し流され、着脱部１３０内に沈殿するとともに、着脱部１３０の蛇腹構造によって容積が増大（膨張）することによって、内圧の上昇を防止することができる。
また、押圧力を解除したときには、空気電池１１０内の電解液が送給パイプ１１２を通じて逆流することを逆止弁１１３によって防止することができる。
空気電池１１０内に電解液を注入することにより、空気電池１１０内の反応生成物は、電解液とともに着脱部１３０に押し流され、着脱部１３０内に沈殿するとともに、着脱部１３０の蛇腹構造によって容積が増大（膨張）することによって、内圧の上昇を防止することができる。
また、押圧力を解除したときには、空気電池１１０内の電解液が送給パイプ１１２を通じて逆流することを逆止弁１１３によって防止することができる。
そして、一定時間が経過すると、押圧・加振装置４０によって貯留タンク１２０を加振する。
この加振によって、空気電池１１０内を電解液が循環することを促すようにしている。
この加振によって、空気電池１１０内を電解液が循環することを促すようにしている。
なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・空気電池から反応生成物溜めに電解液を送給制御するため流通制御弁を配設した構成にしてもよい。
・流通制御弁は、絞り機構を持つ調節弁本体と、制御信号（操作信号）に応じて調節弁本体の内弁を動かすための駆動部（アクチュエータ）により構成されるものであり、上記コントローラＣにより駆動制御することができる。
・上述した実施形態においては、貯留タンクの一部に反応生成物溜めを形成した例を示したが、それらを互いに別体に形成してもよい。
・空気電池から反応生成物溜めに電解液を送給制御するため流通制御弁を配設した構成にしてもよい。
・流通制御弁は、絞り機構を持つ調節弁本体と、制御信号（操作信号）に応じて調節弁本体の内弁を動かすための駆動部（アクチュエータ）により構成されるものであり、上記コントローラＣにより駆動制御することができる。
・上述した実施形態においては、貯留タンクの一部に反応生成物溜めを形成した例を示したが、それらを互いに別体に形成してもよい。
・以上詳細に説明したが、いずれにしても、上記各実施形態において説明した各構成は、それら各実施形態にのみ適用することに限らず、一の実施形態において説明した構成を、他の実施形態に準用若しくは適用し、さらには、それを任意に組み合わせることができるものである。
１０，１３０ 反応生成物溜め（着脱部）
２０，１１０ 空気電池ユニット
２６，１１３ 逆流防止部
４０ 押圧・加振装置
５０，１２０ 貯留タンク
１１２ 送給路（送給パイプ）
２０，１１０ 空気電池ユニット
２６，１１３ 逆流防止部
４０ 押圧・加振装置
５０，１２０ 貯留タンク
１１２ 送給路（送給パイプ）
Claims (6)
- 空気電池と、この空気電池に送給する電解液を貯留するための貯留タンクとを有する空気電池システムにおいて、
上記空気電池と貯留タンクとの間に、その空気電池において生成した反応生成物を溜めておくための反応生成物溜めを配設しており、
上記空気電池、反応生成物溜め及び貯留タンクを、重力の作用方向上側から下側に向けて順に配しており、
上記反応生成物溜を、反応生成物の生成に起因する内部圧力の増加に従って弾性的に変形するように形成していることを特徴とする空気電池システム。 - 空気電池と、この空気電池に送給する電解液を貯留するための貯留タンクとを有する空気電池システムにおいて、
上記空気電池と貯留タンクとの間に、その空気電池において生成した反応生成物を溜めておくための反応生成物溜めを配設しており、
上記空気電池、反応生成物溜め及び貯留タンクを、重力の作用方向上側から下側に向けて順に配しており、
上記反応生成物溜めに、内部圧力に従って膨縮する膨縮構造を設けていることを特徴とする請求項１に記載の空気電池システム。 - 空気電池から反応生成物溜めに電解液を送給制御するための流通制御弁を配設した請求項１又は２に記載の空気電池システム。
- 空気電池と、この空気電池に送給する電解液を貯留するための貯留タンクとを有する空気電池システムにおいて、
上記空気電池を着脱自在に保持するとともに、装着された空気電池において生成した反応生成物を溜めておくための反応生成物溜めを兼ねる着脱部を有し、
上記着脱部を空気電池と貯留タンクとの間に配設し、上記空気電池、着脱部及び貯留タンクを、重力の作用方向上側から下側に向けて順に配しており、かつ、その貯留タンク又は上記着脱部を押圧するとともに振動を与えるための押圧・加振装置を設けたことを特徴とする空気電池システム。 - 空気電池と、この空気電池に送給する電解液を貯留するための貯留タンクとを有する空気電池システムにおいて、
上記空気電池を着脱自在に保持するとともに、装着された空気電池において生成した反応生成物を溜めておくための反応生成物溜めを兼ねる着脱部を有し、
上記着脱部を空気電池と貯留タンクとの間に配設し、上記着脱部から空気電池に電解液を送給するための送給路を配設しているとともに、上記空気電池から着脱部への電解液の逆流を阻止する逆流防止部を上記送給路に配設しており、かつ、その貯留タンク又は上記着脱部を押圧するとともに振動を与えるための押圧・加振装置を設けたことを特徴とする空気電池システム。 - 空気電池から着脱部に電解液を送給制御するための流通制御弁を配設した請求項４又は５に記載の空気電池システム。
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