JP6168390B2 - 注液式空気電池 - Google Patents

Description

本発明は、酸素を正極活物質として利用する空気電池に関し、とくに、使用時に電解質用液体を注入するようにした注液式空気電池に関するものである。

従来の注液式空気電池としては、空気亜鉛電池として特許文献１に記載されたものがあった。この特許文献１に記載の空気亜鉛電池は、電解質容器とバッテリスタックを備えている。電解質容器は、電解質が充填してあると共に、下方に突出する電解質排出口と、この排出口を閉塞する電解質密封フィルムを備えている。他方、バッテリスタックは、複数のカソードチューブ及びアノードチューブから成るものであって、上方に突出する電解質注入口と、この注入口内に配置した差し込み管状部を備えている。

上記の空気亜鉛電池は、バッテリ筐体に、電解質容器とバッテリスタックを上下に配置して収容し、この際、電解質容器の電解質排出口と、バッテリスタックの電解質注入口とを所定間隔をおいて相対向させた状態に保持する。この空気亜鉛電池は、電解質容器の上部を外側から押すことで、電解質容器を下降させて電解質排出口の電解質密封フィルムを電解質注入口の差し込み管状部により引き裂き、これにより電解質容器の電解液をバッテリスタックに供給して、発電を開始するものとなっている。

特表２００８−５３５１５６号公報

しかしながら、上記したような従来の空気電池は、電解質容器を押して同容器とバッテリスタックとを連通させることにより注液を行う構成であるから、例えば、自動車用の補助電源等に使用する場合、走行中すなわち振動、傾斜及び加速度が作用するような状況下では、電解質容器とバッテリスタックとのつなぎ目から液漏れが生じるおそれがある。

本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、振動、傾斜及び加速度が作用するような状況下であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができる注液式空気電池を提供することを目的としている。

本発明の注液式空気電池は、電解質用液体の収容部を有する単セルを複数配列してなり且つ夫々の収容部への注液口を上部に配置したセル集積体と、セル集積体の上側に配置され且つ電解質用液体を貯留した貯液タンクを備えている。そして、注液式空気電池は、貯液タンクの下部を開放するタンク開放手段と、タンク開放手段による貯液タンクの開放部からセル集積体の各注液口に至る間に液密的な閉空間を形成するマニホルドを備え、前記貯液タンクが、筐体に変形可能な内部タンクを収容した構造を有しており、前記タンク開放手段が、内部タンクの底部を部分的に持ち上げて保持する可動板と、可動板を下降させる駆動部と、マニホルド内に配置され且つ可動板とともに下降した内部タンクの底部を切断開放する開封口金を備えている構成としており、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。

上記の構成において、電解質用液体は、電解液そのものや、単セルの内部に混入させた電解質用溶質材を溶融するための液体（水）などを含むものである。

本発明の注液式空気電池は、上記構成を採用したことから、振動、傾斜及び加速度が作用する走行中であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができ、自動車用の補助電源等として非常に有効なものとなる。さらに、注液式空気電池は、筐体に変形可能な内部タンクを収容した貯液タンクや、可動板、駆動部及びマニホルド内に配置された開封口金とを備えたタンク開放手段を採用したことにより、可動板や駆動部といった可動部が電解質用液体に全く触れない構造になり、長期保存した場合でも確実な開放動作を実現することができる。

本発明の注液式空気電池の第１実施形態において、電解質用液体の注入前の状態を示す断面図（Ａ）、及び図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）である。 図１Ａ中のＢ−Ｂ線に基づく断面図（Ａ）、タンク開放手段の可動板及び開封口金を説明する平面図（Ｂ）、開封口金の拡大平面図（Ｃ）、及び側面図（Ｄ）である。 図１に示す注液式空気電池の電解質用液体の注入後の状態を示す断面図（Ａ）、及び図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）である。 本発明の注液式空気電池の第２実施形態において、電解質用液体の注入前の状態を示す断面図である。 本発明の注液式空気電池の第３実施形態において、電解質用液体の注入後の状態を示す断面図である。 本発明の注液式空気電池の第４実施形態を説明する断面図（Ａ）、及び図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）である。 本発明の注液式空気電池の第５実施形態を説明する断面図（Ａ）、及び図Ａ中のＢ−Ｂ線に基づく断面図（Ｂ）である。

〈第１実施形態〉
図１〜図３に示す注液式空気電池Ｃ１は、単セル１を複数配列してなるセル集積体Ｓと、セル集積体Ｓの上側に配置され且つ電解質用液体２を貯留した貯液タンクＴを備えている。また、注液式空気電池Ｃは、貯液タンクＴの下部を開放するタンク開放手段と、貯液タンクＴとセル集積体Ｓとを接続するマニホルド６を備えている。ここで、説明の都合上、図１〜図３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である。

単セル１は、図１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、電解質用液体２の収容部１Ｃを有しており、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、図１（Ｂ）に示すように、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同士の間に空気流路Ａｆを形成している。空気流路Ａｆには隣接する単セル同士を電気的に接続する集電体（図示せず）を形成している。このようなセル集積体Ｓは、組電池と称することもある。

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）に閉塞すると共に、上端部の中央に、各単セル１の収容部１Ｃに連通する注液口Ｈが配列してある。これにより、各単セル１の収容部１Ｃは、上下及び空気流通方向Ｐの前後においてフレームＦにより閉塞され、夫々の注液口Ｈにより上側のみに開放されている。このようにして、セル集積体Ｓは、電解質用液体２の収容部１Ｃを有する単セル１を複数配列してなり且つ夫々の収容部１Ｃへの注液口Ｈを上部に配置した構成になっている。

また、セル集積体Ｓは、各単セル１の収容部１Ｃの上側、より具体的には空気極１Ａ、金属負極１Ｂ及び収容部１Ｃの上側で、注液口Ｈとの間に、余剰の電解質用液体２を収容する余剰保持領域９を有している。

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。

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。触媒成分の形状や大きさは、特に限定されるものではなく、従来公知の触媒成分と同様の形状及び大きさを採用することができる。

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。

液密通気部材は、電解質用液体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、電解質用液体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。

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、合金としては、これらの金属元素に１種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものを挙げることができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、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。

電解質用液体２は、電解液そのものや、単セル１の内部に混入させた固体の電解質を溶融するための液体（水）などを含むものである。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。

貯液タンクＴは、筐体３に変形可能な内部タンク４を収容した構造である。この実施形態の筐体３は、やや扁平な直方体形状であり、図２（Ａ）にも示すように、底面に、フレームＦの注液口Ｈ群の上側に相対向する開口部３Ｃを有し、この開口部３Ｃに、タンク開放手段を構成する可動板５が組み付けてある。開口部３Ｃは、筐体３の底面の幅方向（空気流通方向Ｐに直交する方向）にわたる水平部と、筐体３の両側面に連続する垂直部を有している。

他方、可動板５は、開口部３Ｃの幅に対応する幅寸法と、筐体３の底面の幅よりも長い長手寸法を有する板部材であり、中央に、スリット５Ａを有している。この可動板５は、開口部３Ｃの両側の垂直部で上方移動が規制され、図１（Ａ）に示すように、筐体３の底部を貫通した状態になる。

内部タンク４は、例えば樹脂製の袋体である。この場合、使用する樹脂は、自在に変形可能なものであれば特に制限はないが、電解質用液体（電解液）２がアルカリ水溶液である場合には、少なくとも電解質用液体２と接触する部分に耐アルカリ性樹脂を用いる必要がある。具体例としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、及びテフロン（登録商標）などが挙げられる。この内部タンク４は、変形した際に破けて液漏れが起きるような材質であってはならない。

この実施形態の内部タンク４は、電解質用液体２を貯留すると共に、図１（Ａ）に示すように、筐体３の開口部３Ｃに組み付けた可動板５により、部分的に持ち上げられた状態で筐体３に収容されている。また、内部タンク４は、例えば、ベローズ状に成形したり適当な折り目を設けたりして収縮変形し易い構成にし、収縮変形した際に容積が極力小さくなる構成であることが非常に有効である。なお、上記の内部タンク４の収縮変形とは、その容積を減少させるように変形することであり、伸縮性を有する素材を必須要件としたものではない。

タンク開放手段は、この実施形態では、貯液タンクＴの内部タンク４の下部を開放する手段であって、前記可動板５、一対の電磁アクチュエータ７，７、及び複数の開封口金８により構成してある。電磁アクチュエータ７，７は、図１（Ｂ）に示すように、空気流通方向Ｐに対して筐体３の左右両側に固定してあり、下向きにした出力軸を可動板５の端部に連結して、可動板５を上昇限に保持している。

開封口金８は、図２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、角筒状の部材であり、上端部に鋸刃状の切刃８Ａを有している。開封口金８は、セル集積体ＳのフレームＦの上面において、可動板５のスリット５Ａに対応する範囲内に複数個（図示例では５個）が直列配置してある。ここで、スリット５Ａは、先述した筐体３の開口部３Ｃと可動板５との位置関係により、フレームＦの注液口Ｈ群の範囲内にある。また、開封口金８は、切刃８Ａが可動板５の上面よりも下位側に位置している。この際、内部タンク４は、先述の如く可動板５により部分的に持ち上げられているので、開封口金８の切刃８Ａとは離間している。なお、図１（Ｂ）には、一部の開封口金８のみを拡大して図示している。

上記のように、注液式空気電池Ｃ１は、貯液タンクＴが、筐体３に変形可能な内部タンク４を収容した構造を有している。そして、注液式空気電池Ｃ１は、タンク開放手段が、内部タンク４の底部を部分的に持ち上げて保持する可動板５と、可動板５を下降させる駆動部（電磁アクチュエータ７）と、マニホルド６内に配置され且つ可動板５とともに下降した内部タンク４の底部を切断開放する開封口金８を備えた構成になっている。

マニホルド６は、貯液タンクＴとセル集積体Ｓとを液密的に接続する変形自在な環状体であり、電解質用液体２に対する耐性を確保するために、内部タンク４と同じ材料で形成することができる。

より具体的には、マニホルド６は、その上端部が、タンク開放手段による貯液タンクＴの開放部を包囲する部分、すなわち内部タンク４の底面において開封口金８との相対向部を包囲する部分に対して液密的に接着してある。また、マニホルド６は、同じく上端部が、可動板５の上面にも接着してあり、この際、内部タンク４の底部とともに可動板５の上面に接着してある。このマニホルド６は、中間部が、可動板５のスリット５Ａの内側を通過している。

さらに、マニホルド６は、下端部が、セル集積体Ｓの注液口Ｈ群を包囲する部分に対して液密的に接着してある。この実施形態では、マニホルド６は、下端部全周に枠部６Ａを有し、この枠部６Ａをセル集積体Ｓの上端部全周に接着固定している。このようにして、マニホルド６は、タンク開放手段による貯液タンクＴの開放部からセル集積体Ｓの各注液口Ｈに至る間に閉空間を形成している。

さらに、注液式空気電池Ｃ１は、セル集積体Ｓ及び貯液タンクＴを収容する分配ケース１１を備えている。分配ケース１１は、その上部において、空気流通方向Ｐの上流側（図１（Ａ）中で右側）に、空気の導入口１１Ａを有すると共に、他方側に、排出口１１Ｂを有している。分配ケース１１は、導入口１１Ａから単セル１同士の間の夫々の空気流路Ａｆを経て排出口１１Ｂに至る流通経路を形成している。

なお、注液式空気電池Ｃ１は、上記した構成のほか、分配ケース１１の導入口１１Ａの入口側に配置するブロワ（図示せず）、電磁アクチュエータ７及びブロワ等を制御するコントローラ、及び操作用のスイッチ類などを含む構成にすることができる。また、貯液タンクＴに貯留された電解質用液体２の量は、各単セル１の収容部１Ｃ及び余剰保持領域９の総容積、若しくは総容積よりも若干少ない量である。

上記構成を備えた注液式空気電池Ｃ１は、例えば、自動車の補助電源として車載され、運転席近傍に配置したスイッチにより起動させることができる。すなわち、注液式空気電池Ｃ１は、両電磁アクチュエータ７を作動させると、図１の状態から図３の状態に移行するように、両電磁アクチュエータ７の出力軸が下方に移動して可動板５が下降する。すると、可動板５とともに内部タンク４の底部が下がり、可動板５の下降動作に相対してスリット５Ａから開封口金８が突出し、内部タンク４の底部を開封口金８の切刃８Ａにより切断して開放する。この際、開封口金８は、角筒状であるから、電解質用液体２の流通を何ら妨げることはない。

これにより、注液式空気電池Ｃ１は、内部タンク４内の電解質用液体２がマニホルド６内を流下して、フレームＦの各注液口Ｈから各単セル１の収容部１Ｃへの注液が開始される。このとき、マニホルド６は、貯液タンクＴの底部の一カ所から流出した電解質用液体２を各単セル１の収容部１Ｃに分配する機能、電解質用液体２の液漏れや飛散を阻止する機能を有する。また、マニホルド６は、振動、傾斜及び加速度の作用により各単セル１に対する分配の不均衡が生じても、溢れた電解質用液体２を不足している単セル１に分配し直しす機能をも有し、各単セル１に対する電解質用液体２の供給量の均一化を図ることができる。

注液式空気電池Ｃ１は、上記の如く各単セル１の収容部１Ｃに電解質用液体２が供給されると、外部や空気流路Ａｆに面している空気極１Ａには空気（酸素）が供給されているので、速やかに発電（放電）を開始することとなる。

上記の注液式空気電池Ｃ１は、セル集積体Ｓと、電解質用液体２の貯液タンクＴと、タンク開放手段（５，７，８）と、マニホルド６を備えたことから、電解質用液体２の注液の自動化が容易であり、振動、傾斜及び加速度が作用するような状況下であっても、液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができ、速やかに発電を開始し得る。したがって、注液式空気電池Ｃ１は、自動車用の補助電源等に使用した場合、走行中でも確実に注液を行うことができ、しかも、液漏れを確実に阻止し得るので、強アルカリ性の電解質用液体２を用いる高出力の空気電池への適用に非常に有効である。

また、注液式空気電池Ｃ１は、マニホルド６が、貯液タンクＴの開放部を包囲する部分及びセル集積体Ｓの注液口Ｈ群を包囲する部分に対して液密的に接着してあるので、注液中における電解質用液体２の漏出や飛散をより確実に阻止し得るものとなる。

さらに、注液式空気電池Ｃ１は、貯液タンクＴが、筐体３に変形可能な内部タンク４を収容した構造を有しており、タンク開放手段が、可動板５と、可動板５の駆動部（電磁アクチュエータ７）と、マニホルド６内に配置された開封口金８を備えていることから、可動板５や電磁アクチュエータ７といった可動部が電解質用液体２に全く触れない構造になり、長期保存した場合でも確実な開放動作を実現することができる。

なお、タンク開放手段としては、開封口金８の方がアクチエータにより上部へ移動して内部タンクを開封する機構とすることもできる。また、可動式の切刃を備えた構成や、貯留タンクＴ全体を下降させてその下部を開放する構成などを採用することも可能であるが、上記実施形態のような内部タンク４、可動板５、電磁アクチュエータ７及び開封口金８を採用すれば、上記の如く可動部が電解質用液体２に触れない構造にし得るうえに、小さい駆動力で内部タンク４を開放することができ、システム構造の小型軽量化などに貢献することができる。

さらに、注液式空気電池Ｃ１は、上記の変形可能な内部タンク４を備えているので、可動板５の下降に伴って、電解質用液体２の重量により内部タンク４の底部を下降させることも可能である。これに対して、この実施形態の注液式空気電池Ｃ１は、先述の如く、マニホルド６の上端部とともに内部タンク４の底部を可動板５の上面に接着しているので、可動板５とタンク底部とが一体的に下降することとなり、開封口金８によって内部タンク４の底部をより確実に切断開放することができる。

さらに、注液式空気電池Ｃ１は、セル集積体Ｓが、各単セル１の収容部１Ｃの上側に、余剰の電解質用液体２を収容する余剰保持領域９を有していることから、電解質用液体２が、マニホルド６内に溢れることなく各単セル１に分配される。これにより、振動、傾斜及び加速度が作用した場合でも、電解質用液体２を各単セル１にほぼ均等に分配することができる。さらに、電解質用液体２を余すことなく各単セル１内に注液することにより、隣接する単セル１同士の間の電解質用液体２による短絡、いわゆる液絡を防ぐことができ、漏電による発電損失や不要な発熱を抑制することができる。

〈第２実施形態〉
図４は、本発明に係わる注液式空気電池の第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、先の第１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。

図４に示す注液式空気電池Ｃ２は、先の実施形態と同等の基本構成に加えて、セル集積体Ｓが、夫々の注液口Ｈから収容部１Ｃに至る間に、電解質用液体２を各収容部１Ｃに導入するための導液部１２を有している。ここで、注液口Ｈから収容部１Ｃに至る間は、先の実施形態で説明した余剰保持領域９である。

導液部１２は、余剰保持領域９において、注液口Ｈとほぼ同じ幅にし且つ所定の高さに突出形成したものであって、単セル１の上部から注液口Ｈまで連続的に設けてある。この導液部１２は、導液性を高めるために、表面に親水処理を施すことも有効である。

上記構成を備えた注液式空気電池Ｃ２は、第１実施形態と同様に、振動、傾斜及び加速度が作用する状況下であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができる。また、注液式空気電池Ｃ２は、夫々の注液口Ｈから収容部１Ｃに至る間に導液部１２を設けているので、注液の際、注液口Ｈに流入した電解質用液体２が導液部１２に吸液され、電解質用液体２を収容部１Ｃに速やかに浸透拡散させることができる。これにより、注液時間の短縮化なども図ることができる。

〈第３実施形態〉
図５に示す注液式空気電池Ｃ３は、先の実施形態と同等の基本構成に加えて、セル集積体Ｓが、夫々の注液口Ｈの周囲に、隣接する単セル１間の液絡を防ぐための液絡防止部１３を有している。この実施形態の液絡防止部１３は、フレームＦにおいて、その上面から注液口Ｈの内面に至る範囲に形成した撥水処理被膜である。

上記構成を備えた注液式空気電池Ｃ３は、先の各実施形態と同様に、振動、傾斜及び加速度が作用する状況下であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができる。また、注液式空気電池Ｃ３は、夫々の注液口Ｈの周囲表面に液絡防止部１３としての撥水処理被膜を有するので、注液後、注液口Ｈの開口部周囲の電解質用液体２をはじいて同液体の残留を防止する。これにより、隣接する単セル１同士の電解質用液体２による短絡（液絡）を防止し、漏電による発電損失や不要な発熱をより確実に防ぐことができる。

〈第４実施形態〉
図６に示す注液式空気電池Ｃ４は、先の実施形態と同等の基本構成に加えて、セル集積体Ｓが、その上部に、夫々の収容部１Ｃへの注液口Ｈと、夫々の収容部１Ｃへの液戻り口Ｒを備えている。また、注液式空気電池Ｃ４は、セル集積体Ｓが、その上面に傾斜を有しており、傾斜の下位側に注液口Ｈを配置すると共に、傾斜の上位側に液戻り口Ｒを配置している。

この実施形態の注液式空気電池Ｃ４は、セル集積体Ｓの上部すなわちフレームＦの上部が、分配ケース１１の排出口１１Ｂ側を上位として導入口１１Ａ側に下り傾斜しており、下位側の注液口Ｈ及び上位側の液戻り口Ｒを配置している。注液口Ｈ及び液戻り口Ｒは、セル集積体Ｓの上部外周にマニホルド６の枠部６Ａを接着しているので、マニホルド６内に配置されている。

上記構成を備えた注液式空気電池Ｃ４は、先の各実施形態と同様に、振動、傾斜及び加速度が作用する状況下であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができる。また、注液式空気電池Ｃ４は、セル集積体Ｓの上部に注液口Ｈ及び液戻り口Ｒを設けたので、振動、傾斜及び加速度の作用により各単セル１に対する分配の不均衡が生じても、マニホルド６に溢れた電解質用液体２を不足している単セル１に分配することができる。これにより、各単セル１に対する電解質用液体２の供給量が均一化され、各単セル１の出力の均一化も実現する。

ここで、上記の注液式空気電池Ｃ４は、例えば、セル集積体Ｓの上部を水平にして注液口Ｈ及び液戻り口Ｒを設けた場合には、貯液タンクＴからマニホルド６に流出した電解質液体２が、注液口Ｈ及び液戻り口Ｒから収容部１Ｃに供給される。この際、注液式空気電池Ｃ４は、振動、傾斜及び加速度の作用により分配の不均衡が生じた場合には、同じく注液口Ｈ及び液戻り口Ｒを通して、マニホルド６に電解質用液体２を溢れさせつつ、不足している単セル１に分配する。

つまり、注液口Ｈと液戻り口Ｒは、互いに同等の機能を有することとなり、これら両方を備えることで、各単セル１に対する分配の不均衡が生じた場合でも速やかに分配し直すことができる。したがって、注液口Ｈと液戻り口Ｒは、なるべく離間して配置することが望ましい。

また、上記の注液式空気電池Ｃ４は、より好ましい実施形態として、セル集積体Ｓの上部を傾斜させて、その上位側に液戻り口Ｒを配置し且つ下位側に注液口Ｈを配置すれば、貯液タンクＴからマニホルド６に流出した電解質用液体２が、主に注液口Ｈから収容部１Ｃに供給されることとなる。この際、注液式空気電池Ｃ４は、電解質用液体２の分配の不均衡が生じた場合には、当然、下位側の注液口Ｈからマニホルド６内に電解質用液体２が溢れることとなるが、とくに、振動、傾斜及び加速度が作用した場合には、注液口Ｈよりも上位側にある液戻り口Ｒが余剰の電解質用液体２を排出する補償機能を発揮し、マニホルド６に電解質用液体２を溢れさせつつ、不足している単セル１に分配する。つまり、振動、傾斜及び加速度の作用を受ける車載用の電源により一層好適なものとなる。

なお、上記の注液式空気電池Ｃ４は、先の第２及び３実施形態のものと同様に、収容部１Ｃの上側である余剰保持領域９内に導液部（図４参照）を設けたり、注液口Ｈ及び液戻り口Ｒの周囲に液絡防止部（図５参照）を設けたりすることができる。また、上記の実施形態では、セル集積体Ｓの上面を一方向の傾斜面としたが、複数の傾斜面を設けることも可能であるし、階段状の段差を設けることも可能である。ただし、液体の流動性を考慮すれば、段差よりも傾斜面の方がより好ましい。

〈第５実施形態〉
図７に示す注液式空気電池Ｃ５は、分配ケース１１内に、マニホルド６で接続した貯液タンクＴ及びセル集積体Ｓを二組備えている。また、タンク開放手段にあっては、可動板５及び一部の電磁アクチュエータ７を共通化したものとしている。なお、この実施形態では、二組の貯液タンクＴ及びセル集積体Ｓを例示したが、それ以上の組数にすることも当然可能である。

上記の注液式空気電池Ｃ５は、共通化したタンク開放手段（５，７，８）により、両方の貯液タンクＴを同時に開放し、夫々のマニホルド６を通して、夫々のセル積層体Ｓの各単セル１に電解質用液体２を供給（注液）する。この注液式空気電池Ｃ５にあっても、先の各実施形態と同様に、振動、傾斜及び加速度が作用する状況下であっても液漏れを生じることなく注液を確実に行うことができる。

本発明に係る注液式空気電池は、例えば、単一のセル集積体に対して複数の貯液タンクを配置した構成にしたり、複数のセル集積体に対して単一の貯液タンクを配置した構成にすることが可能である。ただし、貯液タンクを大容量にすると、車載した際に、振動、傾斜及び加速度により波動（いわゆるスロッシング）を起こし、その反作用として周辺機器や車体に力を与える虞がある。これに対して、上記の注液式空気電池Ｃ５は、複数の貯液タンクＴを採用して電解質用液体２を小分けしておくことで、波動による影響を実質的に解消することができる。また、貯液タンクＴ自体も小型になり、強度を確保し易いので、強アルカリ性の電解質用液体２の貯留にも好適である。

本発明の注液式空気電池は、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り、各実施形態の構成を組み合わせることもできる。

Ｃ１〜Ｃ５ 注液式空気電池
Ｈ 注液口
Ｒ 液戻り口
Ｓ セル集積体
Ｔ 貯液タンク
１ 単セル
１Ｃ 収容部
２ 電解質用液体
３ 筐体
４ 内部タンク
５ 可動板（タンク開放手段）
６ マニホルド
７ 電磁アクチュエータ（タンク開放手段）
８ 開封口金（タンク開放手段）
９ 余剰保持領域
１２ 導液部
１３ 液絡防止部

Claims (7)

1. 電解質用液体の収容部を有する単セルを複数配列してなり且つ夫々の収容部への注液口を上部に配置したセル集積体と、
   セル集積体の上側に配置され且つ電解質用液体を貯留した貯液タンクと、
   貯液タンクの下部を開放するタンク開放手段と、
   タンク開放手段による貯液タンクの開放部からセル集積体の各注液口に至る間に液密的な閉空間を形成するマニホルドを備え、
   前記貯液タンクが、筐体に変形可能な内部タンクを収容した構造を有しており、
   前記タンク開放手段が、内部タンクの底部を部分的に持ち上げて保持する可動板と、可動板を下降させる駆動部と、マニホルド内に配置され且つ可動板とともに下降した内部タンクの底部を切断開放する開封口金を備えていることを特徴とする注液式空気電池。
2. マニホルドが、貯液タンクの開放部を包囲する部分及びセル集積体の注液口群を包囲する部分に対して液密的に接着してあることを特徴とする請求項１に記載の注液式空気電池。
3. セル集積体が、各単セル１の収容部の上側に、余剰の電解質用液体を収容する余剰保持領域を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の注液式空気電池。
4. セル集積体が、その上部に、夫々の収容部への注液口と、夫々の収容部への液戻り口を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
5. セル集積体が、その上面に傾斜を有しており、傾斜の下位側に注液口を配置すると共に、傾斜の上位側に液戻り口を配置したことを特徴とする請求項４に記載の注液式空気電池。
6. セル集積体が、夫々の注液口から収容部に至る間に、電解質用液体を各収容部に導入するための導液部を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
7. セル集積体が、夫々の注液口の周囲に、隣接する単セル間の液絡を防ぐための液絡防止部を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の注液式空気電池。

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