JP6077900B2 - Air battery unit - Google Patents
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Description
本発明は、空気電池ユニットに関し、とくに、使用する際に、それ以前に遮断していた空気の導入を開始するようにした構造を有する空気電池ユニットに関するものである。 The present invention relates to an air battery unit, and more particularly to an air battery unit having a structure in which the introduction of air that has been shut off before use is started.
従来の空気電池ユニットとしては、「再密閉可能なセプタムを使用した空気電池のための空気管理システム」の名称で、特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載の空気電池は、ケース内に複数のセルを収容すると共に、ケースの開口をセプタムによってカバーした構成である。そして、この空気電池は、使用する際には、中空のニードルをセプタムに刺し入れ、ニードルの中空部を通してケース内に空気を供給することで発電(放電)を開始する。
As a conventional air battery unit, there is one described in
しかしながら、上記したような従来の空気電池は、中空のニードルによって空気を導入する構成であるから、短時間で多量の空気を導入することができない。このため、従来の空気電池では、電気自動車の電源等に用いる数kWクラス以上の大出力の空気電池のように、発電や冷却に多量の空気を必要とする空気電池に適用することが極めて困難であり、このような問題点を解決することが課題であった。 However, since the conventional air battery as described above is configured to introduce air with a hollow needle, a large amount of air cannot be introduced in a short time. For this reason, it is extremely difficult to apply the conventional air battery to an air battery that requires a large amount of air for power generation and cooling, such as a high-power air battery of several kW class or more used for a power source of an electric vehicle. Therefore, it was a problem to solve such problems.
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、使用時に多量の空気を導入して、各単セルに空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、大出力の電源に適用可能な空気電池ユニットを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation. A large amount of air is introduced at the time of use and can be sufficiently cooled while supplying air to each single cell uniformly. An object of the present invention is to provide an air battery unit applicable to the above.
本発明に係る空気電池ユニットは、空気極、電解質及び金属負極を有する単セルを複数配列し且つ単セル同士の間に空気流路を形成したセル集積体と、セル集積体を収容するケース本体に対して空気の導入部及び排出部を有する分配ケースを備えている。また、空気電池ユニットは、分配ケースに収容したセル集積体に対する空気の流通を遮断する封止フィルムと、封止フィルムによる遮断を解除する封止解除手段を備え、前記セル集積体と前記分配ケースにより、前記導入部から前記空気流路を経て前記排出部に至る空気流通経路を前記分配ケース内に形成し、前記封止フィルムが、前記空気流通経路に設けてある構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。 An air battery unit according to the present invention includes a cell assembly in which a plurality of single cells each having an air electrode, an electrolyte, and a metal negative electrode are arranged, and an air flow path is formed between the single cells, and a case body that houses the cell integration body A distribution case having an air introduction part and a discharge part is provided. Further, the air battery unit includes a sealing film that blocks air from flowing to the cell aggregate accommodated in the distribution case, and a seal release unit that releases the blockage by the sealing film, and the cell aggregate and the distribution case Thus, an air flow path from the introduction part through the air flow path to the discharge part is formed in the distribution case, and the sealing film is provided in the air flow path. It is a means for solving the conventional problems.
上記の電池ユニットは、不使用時には、封止フィルムによりセル集積体に対する空気の流通を遮断して、発電(放電)しないようにしている。そして、使用時には、封止解除手段により封止フィルムを除去若しくは開裂させて、分配ケース内に空気を流通させると共に、単セル同士の間の空気流路に導入空気を均一に分配し、これにより各単セルの空気極に空気(酸素)を供給すると共に、セル集積体を冷却する。 When the battery unit is not in use, the air flow to the cell assembly is blocked by a sealing film so as not to generate power (discharge). In use, the sealing film is removed or cleaved by the sealing release means, and air is circulated in the distribution case, and the introduced air is uniformly distributed to the air flow path between the single cells, thereby Air (oxygen) is supplied to the air electrode of each single cell, and the cell assembly is cooled.
本発明に係る空気電池ユニットは、上記構成を採用したことにより、使用時に大量の空気を導入して、各単セルに空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、大出力の電源に適用することが可能になる。 The air battery unit according to the present invention adopts the above-described configuration, so that a large amount of air can be introduced at the time of use, and it can be sufficiently cooled while uniformly supplying air to each single cell. It becomes possible to apply to.
<第1実施形態>
図1及び図2に示す空気電池ユニットC1は、単セル1を複数配列した構造を有するセル集積体Sと、セル集積体Sを収容する分配ケース2を備えている。また、空気電池ユニットC1は、分配ケース2に収容したセル集積体Sに対する空気の流通を遮断する封止フィルム3と、封止フィルム3による遮断を解除する封止解除手段15を備えている。ここで、説明の都合上、図1及び図2中に示す矢印Pを空気流通方向とし、後記する実施形態も同様とする。
<First Embodiment>
The air battery unit C1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a cell integrated body S having a structure in which a plurality of
単セル1は、図2(B)に示すように、平板状の空気極1Aと、同じく平板状の金属負極1Bとの間に、電解質(電解液)1Cを充填したものであって、複数枚の単セル1と、これらを保持するセルフレームFによってセル集積体Sを構成している。セル集積体Sにおける各単セル1は、空気流通方向Pに直交する方向に所定間隔をおいて配列され、隣接する単セル1同士の間に空気極1Aに対する空気流路Afを形成している。これらの空気流路Afには、隣接する単セル1同士を電気的に接続する集電体(図示略)を形成する。このようなセル集積体Sは、組電池やカートリッジと称することもある。
As shown in FIG. 2 (B), the
フレームFは、各単セル1の上端部及び下端部、空気流通方向Pの前後端部、並びに隣接する単セル1同士の上端部間を液密的(水密的)に閉塞している。また、フレームFは、上端部の中央に、各単セル1の電解質1Cへの注液口Hが設けてある。この注液口Hは、電解質1Cの充填後にキャップ4により水密的に閉塞してある。さらに、フレームFは、その上端部において、空気流通方向Pの上流側及び下流側の少なくとも一方側に、単セル1の内部で発生した水素ガスを外部に排出する水素排出孔1Dを有している。
The frame F closes the upper and lower ends of each
単セル1を構成する空気極1Aは、詳細な図示を省略したが、正極部材と、最外層に配置した液密通気部材で構成してある。正極部材は、例えば、触媒成分、及び触媒成分を担持する導電性の触媒担体を含むものである。
Although the air electrode 1A constituting the
正極用触媒成分としては、具体的には、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、 イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)等の金属及びこれらの合金、これらの金属の酸化物、複合酸化物、硫化物、ポルフィリン型有機金属、フタロシアニン型有機金属、WC、Mo2C、カーボンブラックや活性炭などの炭素など公知のものを使用することができる。 Specific examples of the positive electrode catalyst component include platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), iridium (Ir), palladium (Pd), osmium (Os), cobalt (Co), nickel ( Ni), metals such as manganese (Mn) and alloys thereof, oxides of these metals, composite oxides, sulfides, porphyrin-type organic metals, phthalocyanine-type organic metals, WC, Mo2C, carbon such as carbon black and activated carbon A well-known thing can be used.
触媒担体は、上述した触媒成分を担持するための担体、及び触媒成分と他の部材との間での電子の授受に関与する電子伝導パスとして機能する。触媒担体としては、触媒成分を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、充分な電子伝導性を有しているものであればよく、公知のカーボンを使用することができる。 The catalyst carrier functions as a carrier for supporting the above-described catalyst component, and an electron conduction path involved in the transfer of electrons between the catalyst component and another member. The catalyst carrier may be any catalyst carrier as long as it has a specific surface area for supporting the catalyst component in a desired dispersed state and has sufficient electron conductivity, and known carbon can be used.
液密通気部材は、電解質に対して液密性を有し、且つ酸素に対して通気性を有する部材である。この液密通気部材は、電解質が外部へ漏出するのを阻止し得るように、ポリオレフィンやフッ素樹脂などの撥水膜を用いており、一方、正極部材に酸素を供給し得るように多数の微細孔を有している。 The liquid-tight ventilation member is a member having liquid-tightness with respect to the electrolyte and air-permeable with respect to oxygen. This liquid-tight ventilation member uses a water-repellent film such as polyolefin or fluororesin so that the electrolyte can be prevented from leaking to the outside, and on the other hand, a large number of microscopic members can supply oxygen to the positive electrode member. It has a hole.
単セル1を構成する金属負極1Bは、標準電極電位が水素より卑な金属単体又は合金から成る負極活物質を含むものである。標準電極電位が水素より卑な金属単体としては、例えば亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、マンガン(Mn)、ケイ素(Si)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、バナジウム(V)などを挙げることができる。また、これらの元素を主成分とする合金として、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。
The metal
電解質1Cは、電解液の場合には、例えば塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液を適用することができるが、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用する従来公知の電解液を用いることができる。
When the
分配ケース2は、セル集積体S及び後述する封止解除手段15を収容する上方開口のケース本体2Aと、ケース本体2Aの上部を気密的に塞ぐ蓋体2Bを備えている。蓋体2Bは、空気流通方向Pの上流側に空気の導入部2Cを有すると共に、下流側に空気の排出部2Dを有している。これにより、分配ケース2は、セル集積体Aを収容するケース本体2Aに対して空気の導入部2C及び排出部2Dを有するものとなっている。
The
また、分配ケース2内において、セル集積体Sは、その底部をケース本体2Aの底部に接触させて配置してあり、空気流通方向Pの上流側及び下流側に、導入部2C及び排出部2Dに夫々通じる上流側空間2E及び下流側空間2Fを形成している。これにより、隣接する単セル1同士の間の各空気流路Afは、上流側空間2Eから下流側空間2Fに至る一方向(空気流通方向P)に連通している。
Further, in the
封止フィルム3は、二酸化炭素、酸素及び水の遮断性能が高く、且つ水素ガスの透過性を有する単層又は多層のフィルムを用いることができる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスルホンから成る群より選択される材料から成る公知のフィルムを使用することができ、その材料がとくに限定されるものではない。
As the
また、この実施形態の封止フィルム3は、空気流路Afを密閉する状態で、セル集積体Sの上流側及び下流側の端面に対して、夫々剥離可能に貼り付けてあり、これにより、分配ケース2に収容したセル集積体Sに対する空気の流通を遮断している。この際、封止フィルム3は、セル集積体SのフレームFに形成した水素排出孔1Dの外側を閉塞しているが、水素ガスの透過性を有するので、水素ガスを排出することができる。
Further, the sealing
封止解除手段15は、この実施形態では、分配ケース2内において、蓋体2Bとセル集積体Sとの間に配置してあり、セル集積体Sの上流側及び下流側の端面に貼り付けた夫々の封止フィルム3,3に対して、同一構成のものを備えている。
In this embodiment, the seal release means 15 is disposed between the
封止解除手段15は、封止フィルム3の剥離開始端部である下端部に連結した一対の連結索5,5と、両連結索5,5の末端を固定した巻取り用軸6と、巻取り用軸6を回転駆動する駆動源7を備えている。さらに、封止解除手段15は、巻取り用軸6及び同巻取り用軸6に巻取った封止フィルム3を収納するカバー部材8を備えている。
The sealing release means 15 includes a pair of connecting
連結索5は、その材料がとくに限定されるものではないが、変形自在であると共に、封止フィルム3を剥離し得る充分な強度を有し、図1(B)に示すように、封止フィルム3の下端部両側に連結してある。巻取り用軸6は、図2(A)に示すように、分配ケース2によって両端部が回転自在に保持してある。駆動源7は、例えばモータであって、分配ケース2の外側に配置され、巻取り用軸6を回転させる。
The material of the connecting
カバー部材8は、図1(A)に示すように、巻取り用軸6を中心に配置した断面コ形状の部材であり、図1(B)に示すように、竪面に、連結索5及び封止フィルム2を通過させるスリット8Aを有している。このカバー部材8は、スリット8Aを有する竪面が、分配ケース2内の上流側空間2E及び下流側空間2Fの内面の一部を形成している。
As shown in FIG. 1A, the
また、空気電池ユニットC1は、上記構成に加えて、分配ケース2に空気を導入するための空気供給手段9、この空気供給手段9や封止解除手段15の駆動源7を作動させるためのコントローラ、及び操作用のスイッチ類などを含むものである。空気供給手段9としては、ブロワや、コンプレッサ若しくは空気ポンプなどを用いることができる。さらに、分配ケース2の導入部2C及び排出部2Dには、当該空気電池ユニットが適用される装置やシステムの構成に応じて、適宜の配管類を接続することができる。
In addition to the above-described configuration, the air battery unit C1 includes an air supply means 9 for introducing air into the
上記構成を備えた空気電池ユニットC1は、例えば、自動車の補助電源として車載される。この空気電池ユニットC1は、不使用時(保存時)においては、封止フィルム3によってセル集積体Sに対する空気の流通を遮断しているので、発電(放電)をしない状態を維持している。このとき、各単セル1の電解質1Cにおいて水素ガスが発生することがある。その水素ガスは、水素排出孔1Dから排出され、さらに、封止フィルム3を透過して外側へ排出される。したがって、当該空気電池ユニットC1は、セル集積体Sの内部に水素ガスが溜まるような心配がない。
The air battery unit C1 having the above-described configuration is mounted on the vehicle as an auxiliary power source for an automobile, for example. When the air battery unit C1 is not used (stored), the sealing
次に、空気電池ユニットC1は、使用する際には、例えば運転席周辺に配置したスイッチ類を操作して、封止解除手段15の駆動源7や空気供給手段9を作動させる。すると、空気電池ユニットC1は、駆動源7により巻取り用軸6が回転駆動され、この巻取り用軸6に連結索5を巻取ることで、セル集積体Sの端面に貼り付けた封止フィルム3を下端部から剥離させ、最終的には、封止フィルム3を全て巻取り用軸6に巻取ることとなる。
Next, when the air battery unit C1 is used, for example, a switch disposed around the driver's seat is operated to activate the
これにより、空気電池ユニットC1は、封止フィルム3による空気流通の遮断を解除すると共に、空気供給手段9による空気を導入部2Cから分配ケース2に導入する。導入された空気は、上流側空間2Eから各単セル1同士の間の空気流路Afに均等に分配され、個々の空気極1Bに供給されると共に、各単セル1を冷却する。その後、空気は、下流側空間2Fから排出部2Dを経て外部に排出される。
Thereby, air battery unit C1 cancels | blocks interruption | blocking of the air flow by the sealing
このように、上記の空気電池ユニットC1は、セル集積体S、分配ケース2、封止フィルム3及び封止解除手段15を採用したことから、使用時に大量の空気を導入して、各単セル1に空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、例えば、電気自動車の電源等に用いる数kWクラス以上の大出力の電源に適用することが可能になる。また、空気電池ユニットC1は、起動の自動化が容易であり、自動車用の補助電源等に使用した場合に、走行中であっても速やかに起動させることができる。
Thus, since the air battery unit C1 employs the cell assembly S, the
さらに、空気電池ユニットC1は、使用前の保存期間に、セル集積体Sに対する空気や水を遮断する一方で、セル集積体Sが水素排出孔1Dを有すると共に、水素ガスの透過性を有する封止フィルム3を採用しているので、内部で発生した水素ガスを排出して、保存時の電池性能の劣化を防止することができる。
Further, the air battery unit C1 shuts off air and water to the cell aggregate S during a storage period before use, while the cell aggregate S has a
さらに、空気電池ユニットC1は、封止フィルム3が、セル集積体Sの端面に剥離可能に貼り付けてあると共に、連結索5、巻取り用軸6及び駆動源7から成る封止解除手段15を採用したことにより、簡単な構成で起動の自動化を容易に実現することができる。
Further, in the air battery unit C1, the sealing
しかも、空気電池ユニットC1は、封止解除手段15が、巻取り用軸6及びこれに巻取った封止フィルム3を収納するカバー部材8を備えているので、分配ケース2内において、剥離させた封止フィルム3が空気の流通の障害になることがなく、乱れの無い空気流が確保される。これにより、空気電池ユニットC1は、単セル1同士の間の各空気流路Afに対して導入した空気が均等に分配され、各単セル1の発電出力のばらつきや、電流の偏りによる異常発熱、これらに起因する劣化などを防止することができる。
In addition, the air battery unit C1 is peeled off in the
<第2実施形態>
図3は、本発明の空気電池ユニットの第2実施形態を説明する図である。なお、以下の各実施形態において、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 3 is a diagram for explaining a second embodiment of the air battery unit of the present invention. In the following embodiments, the same components as those of the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図3(A)及び(B)に示す空気電池ユニットC2は、第1実施形態と同等の基本構成を備えたものであって、封止フィルム3が、空気流路Afを密閉する状態でセル集積体Sの上流側及び下流側の端面に対して剥離可能に貼り付けてある。
The air battery unit C2 shown in FIGS. 3A and 3B has a basic configuration equivalent to that of the first embodiment, and the
そして、この実施形態の空気電池ユニットC2は、封止解除手段15が、封止フィルム3を剥離開始端部から掻き剥がすための開封スキージ(Squeegee)11と、この開封スキージ11に連結した連結索5の末端を固定した巻取り用軸6と、巻取り用軸6を回転駆動する駆動源7を備えている。
In the air battery unit C2 of this embodiment, the sealing release means 15 has an
開封スキージ11は、図3(A)中の拡大図に示すように、鈎状の断面形状を有する長尺部材であって、封止フィルム3の剥離開始端部である下端部に係止した状態になっている。この開封スキージ11は、分配ケース2内において竪方向にわたって形成したスキージガイド12により、両端部が昇降自在に保持されている。連結索5は、図3(B)に示す如く4本用いられ、いずれも一端を開封スキージ11に連結し、他端を巻取り用軸6に固定している。
The opening
また、この実施形態の封止解除手段15も、カバー部材8を備えている。このカバー部材8は、先の第1実施形態におけるスリット(8A)に代えて、竪面に、各連結索5を夫々通す穴8Bを有している。さらに、カバー部材8は、第1実施形態に比べて後退した場所に配置されていて、竪面の前に、上流側空間2Eや下流側空間2Fに開放された収容空間13を形成している。
Further, the sealing release means 15 of this embodiment also includes a
上記構成を備えた空気電池ユニットC2は、使用時には、駆動源7を作動させると、各連結索5を巻取り用軸6に巻取るのに伴って、開封スキージ11がスキージガイド12に案内されつつ上昇する。これにより、空気電池ユニットC2は、開封スキージ11によって封止フィルム3を下端部から掻き剥がすようにして、封止フィルム3による空気流通の遮断を解除する。
When the air battery unit C2 having the above-described configuration is used, when the
この際、剥がされた封止フィルム3は、図3(C)に示すように、寄せ集められて、最終的に収容空間13に収容されるので、空気の流通の障害になることがない。なお、封止フィルム3は、折り目等を予め形成した構成にし、開封スキージ11で剥離した際に規則的に折り畳まれるようにしておけば、収容性が向上して乱れのない良好な空気流を確保するうえで有効である。
At this time, as shown in FIG. 3C, the peeled
上記の空気電池ユニットC2にあっても、第1実施形態と同様に、使用時に大量の空気を導入して、各単セル1に空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、大出力の電源に適用することが可能になる。
Even in the above-described air battery unit C2, as in the first embodiment, a large amount of air can be introduced at the time of use, and the air can be sufficiently cooled while uniformly supplying air to each
<第3実施形態>
図4〜図6は、本発明の空気電池ユニットの第3実施形態を説明する図である。図4に示す空気電池ユニットC3は、分配ケース2の空気の導入部2C及び排出部2Dに封止フィルム3及び封止解除手段16を配置した構成である。このため、分配ケース2において、セル集積体Sは、ケース本体2Aの底部と蓋体2Bとの間に配置してあり、空気流通方向Pの上流側及び下流側に、上流側空間2E及び下流側空間2Fを夫々形成している。
<Third Embodiment>
4-6 is a figure explaining 3rd Embodiment of the air battery unit of this invention. The air battery unit C3 shown in FIG. 4 has a configuration in which the
また、セル集積体Sは、その上端部に、第1実施形態のキャップ(4)に代えて、注液口Hを閉塞する封止層14が設けてある。この封止層14は、封止フィルム3と同様に、空気や水を遮断し且つ水素ガスの透過性を有しており、保存時において、単セル1に対する空気導入を遮断しつつ単セル1の内部で発生した水素ガスを排出する。
In addition, the cell assembly S is provided with a
この実施形態では、図5(A)及び(B)に示すように、分配ケース2の導入部2C及び排出部2Dが、ケース本体2A側の固定管TAと、固定管TAに対して同軸状に配置した可動管TBを備えている。封止フィルム3は、導入部2C及び排出部2Dの固定管TAの出口を夫々閉塞することで、分配ケース2に収容したセル集積体Sに対する空気の流通を遮断している。
In this embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5B, the
これに対して、封止解除手段16は、固定管TAに向けて可動管TBを前進可能に保持する保持駆動機構21と、可動管TBに配置され且つ前進に伴って封止フィルム3を開裂させる開封部22を備えている。
On the other hand, the seal release means 16 is disposed on the movable tube TB and holds the movable film TB so as to be able to advance toward the fixed tube TA. An opening
保持駆動機構21は、固定管TAの端部近傍に固定した固定板23と、可動管TBの端部近傍に固定した可動板24と、可動板24に固定され且つ固定板23の外周面に摺動接触する円筒形のスライドガイド25を備えている。図5(B)及び図6(B)は、スライドガイド25を省略した保持駆動機構21を示している。
The holding
また、可動板24には、固定管TA及び可動管TBの軸線と平行に配置したスクリューシャフト26と、減速機構27を介してスクリューシャフト26を回転駆動するモータ28が二組設けてある。各スクリューシャフト26は、その雄ねじ部26Aを、固定板23に形成した雌ねじ部23Aに夫々螺合して貫通させている。
In addition, the
さらに、固定管TAの端部には、開封ジョイント29を介して、前記開封部22が設けてある。開封ジョイント29は、図5(C)〜(E)に示すように、固定管TAの軸線上に配置した円筒形の部材であって、固定管TAの内側への接合性を高めるために、先端部(下端部)を小径とするテーパ状を成している。
Further, the opening
開封部22は、図5(D)及び(E)に示すように、三角形の二枚の板材を断面十字状に組み合わせた形状の部材であって、頂部を固定管TA側(下側)に向けた状態にして、開封ジョイント29の内側に固定してある。
As shown in FIGS. 5D and 5E, the opening
上記構成を備えた空気電池ユニットC3は、使用時において、封止解除手段16の保持駆動機構21を作動させる。すなわち、保持駆動機構21は、モータ28を作動させると、減速機構27を介してスクリューシャフト26が回転し、この際、スクリューシャフト26の雄ねじ部26Aと固定板23の雌ねじ部23Aとが螺合しているので、可動板24及び可動管TBが一体的に前進する。また、可動板24及び可動管TBは、固定板23及びスライドガイド25により案内されつつ軸線に沿って前進する。
The air battery unit C3 having the above configuration operates the holding
これにより、保持駆動機構21は、可動管TBに設けた開封部22により封止フィルム3を開裂させて、封止フィルム3による空気導入の遮断を解除する。このとき、開封部22は、図5(D)に示す如く断面十字形状を成しているので、空気の流通を妨げることがない。また、保持駆動機構21は、封止フィルム3の開裂と共に、図6(A)及び(B)に示すように、固定管TAと可動管TBとを連結して、空気の導入部2C及び排出部2Dとして機能させる。
Thereby, the holding
上記の空気電池ユニットC3にあっても、先の各実施形態と同様に、使用時に大量の空気を導入して、各単セル1に空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、大出力の電源に適用することが可能になる。
Even in the air battery unit C3, as in the previous embodiments, a large amount of air can be introduced at the time of use, and the air can be sufficiently cooled while uniformly supplying air to each
上記の空気電池ユニットC3は、分配ケース2の導入部2C及び排出部2Dを固定管TA及び可動管TBで構成し、夫々の固定管TAを閉塞する封止フィルム3を採用すると共に、可動管TBを前進させる保持駆動機構21と、可動管TBの前進に伴って封止フィルム3を開裂させる開封部22を備えた封止解除手段16を採用している。
In the air battery unit C3, the
このため、空気電池ユニットC3は、小さい面積の封止フィルム3により、分配ケース2に収容したセル集積体Sに対する空気の流通を遮断することができる。しかも、この空気電池ユニットC3は、封止フィルム3による空気流通の遮断を解除する機能と、固定管TA及び可動管TBを連結して導入部2C及び排出部2Dとしての空気流通経路を確保する機能を両立させることができる。
For this reason, the air battery unit C3 can block the flow of air to the cell assembly S accommodated in the
<第4実施形態>
図7に示す空気電池ユニットC4は、図4に示す実施形態と同等の基本構成であるが、分配ケース2における空気の導入部2Cが、空気流通方向Pの上流側を向いた大口径のものになっている。
<Fourth embodiment>
The air battery unit C4 shown in FIG. 7 has the same basic configuration as the embodiment shown in FIG. 4, but the
上記の空気電池ユニットC4にあっても、先の各実施形態と同様に、使用時に大量の空気を導入して、各単セル1に空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、大出力の電源に適用することが可能になる。しかも、この空気電池ユニットC4は、大口径化した導入部2Cと、単セル1同士の間の空気流路Afとが直線的に連続しているので、導入する空気量がより増大されると共に、導入した空気の流通性が高められる。これにより、各単セル1に対する均等な分配機能や冷却機能もより向上する。
Even in the above-described air battery unit C4, as in the previous embodiments, a large amount of air can be introduced at the time of use, and can be sufficiently cooled while uniformly supplying air to each
<第5及び6実施形態>
図8は、本発明の空気電池ユニットの第5実施形態(A)、及び第6実施形態(B)を説明する図である。
本発明の空気電池ユニットは、分配ケース2が、ケース本体2Aの内部と外部とを連通させる水素排出管31と、水素排出管31の中間を開閉する排気弁32を備えている構成を採用することができ、より好ましい実施形態として、図示した第5及び第6の実施形態が挙げられる。
<Fifth and Sixth Embodiment>
FIG. 8 is a view for explaining the fifth embodiment (A) and the sixth embodiment (B) of the air battery unit of the present invention.
The air battery unit of the present invention employs a configuration in which the
すなわち、図示の空気電池ユニットC5,C6は、分配ケース2が、ケース本体2Aの内部と導入部2C及び排出部2Dの少なくとも一方の出口部分とを連通させる水素排出管31と、水素排出管31の中間を開閉する排気弁32を備えている。
That is, in the illustrated air battery units C5 and C6, the
図8(A)に示す空気電池ユニットC5は、導入部2Cにおいて、封止フィルム3及び封止解除手段16をバイパスするように、固定管TAと可動管TBとを連通させる水素排出管31を備えている。これにより、水素排出管31は、ケース本体2Aの内部と導入部2Cの出口部分とを連通させている。
The air battery unit C5 shown in FIG. 8A has a
他方、図8(B)に示す空気電池ユニットC6は、排出部2Dにおいて、ケース本体2Aの内部と可動管Tとを連通させる水素排出管31を備えている。これにより、水素排出管31は、ケース本体2Aの内部と排出部2Dの出口部分とを連通させている。この際、水素排出管31は、蓋体2Bにおいて、セル集積体Sの注液口Hの位置に合わせて接続してある。この注液口Hは、先の第3実施形態で説明したように、水素ガスの透過性を有する封止層14で閉塞してある。
On the other hand, the air battery unit C6 shown in FIG. 8B includes a
この実施形態の排気弁32は、リリーフ弁であって、図9(A)に示すように、軸線方向の両端に雄ねじ33A,33Aを形成した本体部33を備えている。本体部33は、その内部の軸線上に、ケース本体2A側(図9中で下側)となる上流側流路34Aと、弁室35と、下流側流路34Bが順に形成してあり、上流側流路34Aと弁室35との間に、テーパ状の弁座36を有している。そして、弁室35に、パッキング37を設けた弁体38と、この弁体38を弁座36に圧接させるスプリング39が収容してある。この排気弁32は、図9(B)に示すように、水素排出管31の中間部に介装してある。
The
上記構成を備えた空気電池ユニットC5,C6は、先の各実施形態と同様の作用及び効果を有するうえに、保存中において、セル集積体Sの内部で発生した水素ガスを間歇的に排出することができる。 The air battery units C5 and C6 having the above-described configuration have the same operations and effects as the previous embodiments, and also intermittently discharge the hydrogen gas generated inside the cell assembly S during storage. be able to.
すなわち、空気電池ユニットC5,C6は、水素ガスの発生によりケース本体2Aの内部の圧力が所定値以上になると、排気弁32においてスプリング39に抗して弁体38が押圧され、弁体38が弁座36から離間(弁開放)して、水素ガスを外部に排出する。また、水素ガスの排出に伴ってケース本体2Aの内部圧力が低下すると、排気弁32においてスプリング39により弁体38が弁座に圧接(弁閉塞)され、ケース本体2A内を密封する。
That is, in the air battery units C5 and C6, when the pressure inside the case
ここで、本発明の空気電池ユニットは、ケース本体2Aの内部と外部とを連通させる水素排出管31を採用すれば、保存中における水素ガスの排出が可能である。したがって、例えば図1〜図3に示す空気電池ユニットC1,C2のように、導入部2Cや排出部2Dに封止フィルム3及び封止解除手段16を配置しない構成にも適用可能である。
Here, the air battery unit of the present invention can discharge the hydrogen gas during storage by adopting the
ただし、上記実施形態の空気電池ユニットC5,C6のように、水素排出管31を導入部2Cや排出部2Dの出口部分に接続した構成にすれば、水素ガスを単に外部に排出するのではなく、空気の流通経路内に水素ガスが排出されることになるので、水素ガスをより一層安全に排出し得るものとなる。
However, if the
また、上記実施形態の空気電池ユニットC5,C6では、導入部2C及び排出部2Dにおいて、水素排出管31の出口部分や出口部分よりの外側に燃焼触媒を設け、水素ガスを触媒燃焼させることも有効である。なお、排気弁32としては、駆動源を用いて開閉駆動されるものでも良いが、上記実施形態の如きリリーフ弁を用いれば、駆動源が不要で非常に簡単な構成により、自動的に水素ガスを排出することができる。
Further, in the air battery units C5 and C6 of the above-described embodiment, the
本発明の空気電池ユニットは、その構成が上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各部位の形状、個数及び材料などの構成の細部を適宜変更することが可能である。 The configuration of the air battery unit of the present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and details of the configuration such as the shape, number and material of each part are appropriately changed without departing from the gist of the present invention. Is possible.
Af 空気流路
C1〜C6 空気電池ユニット
S セル集積体
TA 固定管
TB 可動管
1 単セル
1A 空気極
1B 金属負極
1C 電解質
1D 水素排出孔
2 分配ケース
2A ケース本体
2C 導入部
2D 排出部
3 封止フィルム
5 連結索(封止解除手段)
6 巻取り用軸(封止解除手段)
7 駆動源(封止解除手段)
8 カバー部材(封止解除手段)
11 開封スキージ(封止解除手段)
12 スキージガイド(封止解除手段)
15,16 封止解除手段
21 保持駆動機構
22 開封部
23 固定板(保持駆動機構)
24 可動板(保持駆動機構)
25 スライドガイド(保持駆動機構)
26 スクリューシャフト(保持駆動機構)
27 減速機構(保持駆動機構)
28 モータ(保持駆動機構)
31 水素排出管
32 排気弁
Af Air flow path C1 to C6 Air battery unit S Cell assembly TA Fixed tube TB
6 Winding shaft (sealing release means)
7 Drive source (sealing release means)
8 Cover member (sealing release means)
11 Opening squeegee (sealing release means)
12 Squeegee guide (sealing release means)
15, 16 Seal release means 21
24 Movable plate (holding drive mechanism)
25 Slide guide (holding drive mechanism)
26 Screw shaft (holding drive mechanism)
27 Deceleration mechanism (holding drive mechanism)
28 Motor (holding drive mechanism)
31
Claims (8)
セル集積体を収容するケース本体に対して空気の導入部及び排出部を有する分配ケースと、
分配ケースに収容したセル集積体に対する空気の流通を遮断する封止フィルムと、
封止フィルムによる遮断を解除する封止解除手段を備え、
前記セル集積体と前記分配ケースにより、前記導入部から前記空気流路を経て前記排出部に至る空気流通経路を前記分配ケース内に形成し、
前記封止フィルムが、前記空気流通経路に設けてあることを特徴とする空気電池ユニット。 A cell assembly in which a plurality of single cells each having an air electrode, an electrolyte, and a metal negative electrode are arranged, and an air flow path is formed between the single cells;
A distribution case having an air introduction portion and a discharge portion with respect to a case main body that accommodates the cell assembly;
A sealing film that blocks the flow of air to the cell assembly accommodated in the distribution case;
Provided with a sealing release means for releasing the blocking by the sealing film ,
By the cell assembly and the distribution case, an air flow path from the introduction part to the discharge part through the air flow path is formed in the distribution case,
The air battery unit , wherein the sealing film is provided in the air flow path .
封止解除手段が、封止フィルムの剥離開始端部に連結した連結索と、連結索の末端を固定した巻取り用軸と、巻取り用軸を回転駆動する駆動源を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気電池ユニット。 The sealing film is attached to the end face of the cell assembly so as to be peeled off in a state of sealing the air flow path,
The sealing release means includes a connecting cable connected to the peeling start end of the sealing film, a winding shaft that fixes the end of the connecting cable, and a drive source that rotationally drives the winding shaft. The air battery unit according to claim 1 or 2, characterized in that
封止解除手段が、封止フィルムを剥離開始端部から掻き剥がすための開封スキージと、この開封スキージに連結した連結索と、連結索の末端を固定した巻取り用軸と、巻取り用軸を回転駆動する駆動源を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気電池ユニット。 The sealing film is attached to the end face of the cell assembly so as to be peeled off in a state of sealing the air flow path,
An opening squeegee for removing the sealing film from the peeling start end, a connecting line connected to the opening squeegee, a winding shaft fixing the end of the connecting line, and a winding shaft The air battery unit according to claim 1, further comprising a drive source that rotationally drives the air battery unit.
封止フィルムが、導入部及び排出部の固定管を夫々閉塞しており、
封止解除手段が、固定管に向けて可動管を前進可能に保持する保持駆動機構と、可動管に配置され且つ前進に伴って封止フィルムを開裂させる開封部を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気電池ユニット。 The introduction part and the discharge part of the distribution case include a fixed pipe on the case body side and a movable pipe arranged coaxially with respect to the fixed pipe,
The sealing film closes the fixed part of the introduction part and the discharge part, respectively.
The sealing release means includes a holding drive mechanism that holds the movable tube forwardly toward the fixed tube, and an opening portion that is disposed on the movable tube and that cleaves the sealing film as it advances. The air battery unit according to claim 1 or 2.
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