JP7233788B1

JP7233788B1 - 空気亜鉛電池パック

Info

Publication number: JP7233788B1
Application number: JP2022193487A
Authority: JP
Inventors: 正男西村; ジンウチョン
Original assignee: 株式会社Ｇｋｉジャパン
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2023-03-07
Anticipated expiration: 2042-12-02
Also published as: JP2024016784A; KR102504481B1

Abstract

【課題】冷却効果を最大化し、出力低下を防止できる空気亜鉛電池パックを提供する。【解決手段】空気亜鉛電池パックの発明が開示される。開示された空気亜鉛電池パックは、第１吸入口を有する第１収容空間と第２吸入口を有する第２収容空間とを仕切りに分け、第１、第２吸入口の反対側の中心部に排出口が形成されるケースと、ケースの第１収容空間に複数設けられ、複数の電池セルが積層され電気的に直列に接続される第１収容空間電池部と、ケースの第２収容空間に複数設けられ、複数の電池セルが積層及び接続される。なる第２収容空間電池部と、ケースの排出口１４０側に設けられ、第１吸入口を介して第１収容空間電池部を通過した空気と、第２吸入口を介して第２収容空間電池部を経た空気とを共に排出し、過熱を防止するために、第１、第２収容空間電池部によって駆動される過熱防止空気排出部と、を含む。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用令和４年１１月１日に、当時特許を受ける権利を有していた株式会社ダブルエー・ホールディングスが、同社ウェブサイト等を通じて公開。

特許法第３０条第２項適用令和４年１１月１６日～１８日に、インテックス大阪（大阪府大阪市住之江区南港北１－５－１０２）で開催された第７回関西オフィス防災ＥＸＰＯにて公開。

本発明は、空気亜鉛電池パックに関する。

一般に、空気亜鉛電池パックは高い容量を提供し、エネルギー密度が高く放電容量が大きいという利点があり、携帯用や非常用に使用される傾向がある。例えば、一例に係る空気亜鉛電池パックのサイズは約１７×１８×８ｃｍで、その体積は２，４４８立方センチメートル（ｃｃ）で、出力は約７００Ｗｈであり、１立方センチメートル（ｃｃ）当たり０．２８５Ｗｈの高い容量と出力を持つ。

このような携帯用又は非常用に使用される空気亜鉛電池パックとして、４個の電池ユニット群からなる空気亜鉛電池パックが知られている。関連背景技術としては、特許文献１（図３）に記載の空気－亜鉛電池モジュールがある。特許文献１（図３）に記載の４個型の空気亜鉛電池パックは、吸入口と排出口を有する収容空間を形成し、収容空間を隔壁に分離するケースと、ケースの収容空間に備えられ、空気亜鉛電池パックセルが多層で積層されて電気を生成する第１電池ユニットと、第１電池ユニットに隣接して配置され、第１電池ユニットを通過空気で冷却しながら電気を生成する第２電池ユニットと、ケースの隔壁に設けられた送風ファンを通過した空気とを収容空間に備え、第２電池ユニットを通過した空気で冷却し、電気を生成する第３電池ユニットと、第３電池ユニットに隣接して配置され、第３電池ユニットを通過した空気で冷却しながら電気を生成する第４電池ユニットとを含む。

ところで、特許文献１（図３）に記載の４個型の空気亜鉛電池パックは、送風ファンを通って移動する空気は、第１、第２、第３及び第４電池ユニットを順次介して冷却が行われるものであり、高出力の負荷使用時第１電池ユニットの熱が第２電池ユニットに蓄積され、第２電池ユニットの熱が第３電池ユニットに蓄積され、第３電池ユニットの熱が第４電池ユニットに蓄積されるなど徐々に冷却効率が低下しつつ電池セル内部の酸化反応温度が過度に上昇し、電池セルの過熱による出力が低下するおそれがある。また、電池セルの過熱時に内部に充填されている強アルカリ性電解質が漏出するため、電池パックに内蔵されている電子部品の腐食及び外部に流れ出て他部品にも影響を及ぼすおそれがある。

韓国登録特許第１８３６８３８号公報

以上のような事情に鑑み、本発明は、第１、第２、第３及び第４電池ユニットをケースに配置して冷却するにあたり、空気流を円滑に構成することにより、冷却効果を最大化し、出力低下を防止できる空気亜鉛電池パックを提供することにその目的がある。

本発明の一実施形態に係る空気亜鉛電池パックは、
仕切りと、前記仕切りにより分けられた第１吸入口を有する第１収容空間及び第２吸入口を有する第２収容空間と、前記第１吸入口及び前記第２吸入口とは反対側の中央部に形成された排出口とを有するケースと、
前記ケースの前記第１収容空間に複数設けられ、複数の電池セルが積層され電気的に直列に接続される第１収容空間電池部と、
前記ケースの前記第２収容空間に複数設けられ、複数の電池セルが積層され電気的に直列に接続される第２収容空間電池部と、
前記ケースの前記排出口側に設けられ、前記第１吸入口を介して前記第１収容空間電池部を通過した空気と、前記第２吸入口を介して前記第２収容空間電池部を通過した空気とを共に排出する、前記第１収容空間電池部及び前記第２収容空間電池部によって駆動される過熱防止空気排出部
とを具備することを特徴とする。

前記第１収容空間電池部は、
前記ケースの前記第１収容空間に収容され、前記第１吸入口に隣接して配置され、電気を生成する第１電池ユニットと、
前記ケースの前記第１収容空間に収容され、前記第１電池ユニットに隣接して配置され且つ前記排出口側に設けられる前記過熱防止空気排出部に対向して配置され、電気を生成する第２電池ユニット
とを含み、
前記過熱防止空気排出部は、前記第２電池ユニットが前記第１電池ユニットを通過した空気で冷却されるように前記仕切りに近接して前記排出口に空気流路を切り替える
ことを特徴とする。

前記第２収容空間電池部は、
前記ケースの前記第２収容空間に収容され、前記第２吸入口に隣接して配置されて電気を生成する第３電池ユニットと、
前記ケースの前記第２収容空間に収容され、前記第３電池ユニットに隣接して配置され且つ前記排出口側に設けられる前記過熱防止空気排出部に対向して、電気を生成する第４電池ユニット
とを含み、
前記過熱防止空気排出部は、前記第４電池ユニットが前記第３電池ユニットを通過した空気で冷却されるように前記仕切りに近接して前記排出口に空気流路を切り替える
ことを特徴とする。

前記第１電池ユニット、前記第２電池ユニット、前記第３電池ユニット及び前記第４電池ユニットは、それぞれ、前記複数の電池セルが積層され電気的に直列に接続され、
前記複数の電池セルは、空気移動孔を有するようにスペーサを介して離間して配置され、前記空気移動孔が複数層の領域を有するように複数層に積層される
ことを特徴とする。

前記第１収容空間電池部に設けられた前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットと、前記第２収容空間電池部に設けられた前記第３電池ユニット及び前記第４電池ユニットとは、異物をフィルタリングするフィルタ部を有し、
前記フィルタ部は、
前記第１電池ユニット、前記第２電池ユニット、前記第３電池ユニット及び前記第４電池ユニットそれぞれの側面にガイド可能に形成されたガイドスロットを有する収納部と、
前記収納部に掛けられて収納され、微細な網からなり異物を捕捉するフィルタ部材
とを含み、
前記フィルタ部材は、異物をフィルタリングするフィルタ網と、前記フィルタ網の縁を包囲し、且つ、支持する支持枠とを含み、前記支持枠の前記ガイドスロットに係合する部位の幅は、前記ガイドスロットの幅と等しい幅に形成される
ことを特徴とする。

前記過熱防止空気排出部は、
前記仕切りに形成され、前記排出口に隣接して設けられた設置溝部と、
前記第１及び前記第２収容空間をそれぞれ分けるように前記設置溝部に設けられ、中心部が前記仕切りに対向するように前記第１収容空間及び前記第２収容空間に亘って設置され、前記第１収容空間及び前記第２収容空間に対向し、前記第１吸入口及び前記第２吸入口に吸入された空気をそれぞれ移動させ、前記第１収容空間電池部に設けられた前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットと、前記第２収容空間電池部に備えられた前記第３電池ユニット及び前記第４電池ユニットとを別々に分離冷却する冷却ファンユニット
とを含む
ことを特徴とする。

前記冷却ファンユニットは、
前記設置溝部に挿入装着され、通気孔が形成されたフレーム部材と、
前記フレーム部材に設けられ、前記通気孔の中心側に連結された複数の連結ブラケットと、
複数の送風翼と、
連結ブラケットにそれぞれ支持され、通気孔に前記複数の送風翼が回転可能に設けられたファン駆動部材
とを含み、
前記仕切りの中心部と前記ファン駆動部材の中心部とが一致して前記複数の送風翼が前記第１収容空間及び前記第２収容空間に対向する
ことを特徴とする。

前記過熱防止空気排出部は、
前記冷却ファンユニットに排出空気をガイドするように前記冷却ファンユニットの周面を包囲し、且つ、前記第１収容空間に設けられた前記第２電池ユニットと、前記第２収容空間に設けられた第４電池ユニットとに隣接して設けられた複数の遮断部材と、
前記ケースに設けられ、前記遮断部材を通過して前記第２電池ユニット及び前記第４電池ユニットの一側面を前記遮断部材から離間させて冷却空気排出空間部を形成する間隔保持部と
を含み、
前記第２電池ユニット及び前記第４電池ユニットを通過した空気は前記冷却空気排出空間部を経て前記排出口から排出される
ことを特徴とする。

前記過熱防止空気排出部は、
前記第２電池ユニット及び前記第４電池ユニットに対向する前記仕切りの両面の一部が、前記冷却ファンユニット側に向かうにつれて前記仕切りの厚み方向に徐々に深くなるようにカーブして凹み形成された一対の冷却空気ガイド溝部
を含む
ことを特徴とする。

本発明に係る空気亜鉛電池パックは、第１、第２、第３及び第４電池ユニットをケースに配置して冷却するにおいて、吸入口を２つ形成し、排出口を１個形成して第１、第３電池ユニットを通過した空気が第２、第４電池ユニットを通過しながら効率よく外部に排出し、電池パック間に組み立てられる各セル間の空気流を円滑に構成することにより、冷却効果を最大化し、出力低下を防ぐことができる。

本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックの分解斜視図である。本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックの組立斜視図である。本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックの組立状態の平面図である。本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックにおいて、第１、第２、第３及び第４電池ユニットとフィルタ部を示す分解斜視図である。本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックにおいて、第１、第２、第３及び第４電池ユニットとフィルタ部を示す組立斜視図である。本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックにおいて、過熱防止空気排出部を示す分解斜視図である。本発明の一実施形態に係る空気亜鉛電池パックにおいて、過熱防止空気排出部がケースに組み付けられた状態の部分組立斜視図である。本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックの性能が比較例に比べて改善された状態を示したデータである。本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックの空気流路（Ａ）と、比較例による空気亜鉛電池の空気流路（Ｂ）とを模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックを説明する。この過程で、図面に示された線の幅や構成要素の大きさなどは、説明の明瞭性と便宜上強調されて示されてもよい。さらに、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であり、これはユーザ、オペレータの意図又は慣例に応じて変わり得る。したがって、これらの用語の定義は、本明細書全体にわたる内容に基づいて行われるべきである。

図１は、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックの分解斜視図である。図２は、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックの組み立て斜視図である。図３は、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックの組み立て状態の平面図である。図４は、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックにおいて、第１、第２、第３及び第４電池ユニットとフィルタ部を示す分解斜視図である。図５は、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックにおいて、第１、第２、第３及び第４電池ユニットとフィルタ部を示す組立斜視図である。図６は、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックにおいて、過熱防止空気排出部を示す分解斜視図である。図７は、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックにおいて、過熱防止空気排出部がケースに組み付けられた状態の部分組立斜視図である。図８は、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックの性能が比較例に比べて改善された状態を示したデータである。

図１～図８に示す様に、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パック１は、ケース１００、第１収容空間電池部２００及び第２収容空間電池部３００を含む。

ケース１００は、仕切り１３０と、仕切り１３０により分けられた第１吸入口１１２を有する第１収容空間１１０及び第２吸入口１２２を有する第２収容空間１２０と、第１吸入口１１２及び第２吸入口１２２の反対側の中心部に排出口１４０が形成される構成である。言い換えれば、第１吸入口１１２及び第２吸入口１２２が設けられた壁面と、中心部に排出口１４０が設けられた壁面とは、異なる壁面であり、互いに対向する。第１収容空間１１０及び第２収容空間１２０は、仕切り１３０により分けられているため連通せず空間的に分断され独立している。排出口１４０は、中央が仕切り１３０に対向し、第１収容空間１１０及び第２収容空間１２０の両方と連通する。

ケース１００は、第１収容空間１１０及び第２収容空間１２０と連通せず空間的に分断され独立した２つの並列的な領域に分けた状態で、第１吸入口１１２を介して第１収容空間１１０に吸入された空気と、第２吸入口１２２を介して第２収容空間１２０に吸入された空気とを、後述する１つの冷却ファンユニット５２０を用いて冷却しながら、排出口１４０を介して一度に排出させる。これにより、ケース１００内を２つの並列的な空気移動領域に分離した状態で、２つの並列的な空気移動領域（第１収容空間１１０及び第２収容空間１２０）からの空気を排出口１４０を介して一度に排出して過熱防止効果を最大化できる。

ケース１００は、紙材料や合成樹脂材料など様々な材料を適用することができる。

第１収容空間電池部２００は、ケース１００の第１収容空間１１０に複数設けられる。

第１収容空間電池部２００は、第１電池ユニット２１０及び第２電池ユニット２２０を含む。第１電池ユニット２１０は、ケース１００の第１収容空間１１０に収容され、第１吸入口１１２に隣接して配置され、電気を生成する。第２電池ユニット２２０は、ケース１００の第１収容空間１１０に収容され、第１電池ユニット２１０に隣接して配置され且つ排出口１４０側に設けられる過熱防止空気排出部５００に対向して配置され、電気を生成する。過熱防止空気排出部５００は、第１電池ユニット２１０を通過した空気で第２電池ユニット２２０が冷却されるように仕切り１３０に近接して排出口１４０に空気流路を切り替える。第１電池ユニット２１０は、複数の電池セル２１２が積層され電気的に直列に接続される構成である。第２電池ユニット２２０は、複数の電池セル２２２が積層され電気的に直列に接続される構成である。

第２収容空間電池部３００は、ケース１００の第２収容空間１２０に複数設けられる。

第２収容空間電池部３００は、第３電池ユニット３１０及び第４電池ユニット３２０を含む。第３電池ユニット３１０は、ケース１００の第２収容空間１２０に収容され、第２吸入口１２２に隣接して配置され、電気を生成する。第４電池ユニット３２０は、ケース１００の第２収容空間１２０に収容され、第３電池ユニット３１０に隣接して配置され且つ排出口１４０側に設けられる過熱防止空気排出部５００に対向して配置され、電気を生成する。過熱防止空気排出部５００は、第３電池ユニット３１０を通過した空気で第４電池ユニット３２０が冷却されるように仕切り１３０に近接して排出口１４０に空気流路を切り替える。第３電池ユニット３１０は、複数の電池セル３１２が積層され電気的に直列に接続される構成である。第４電池ユニット３２０は、複数の電池セル３２２が積層され電気的に直列に接続される構成である。

第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０において、複数の電池セル２１２、２２２、３１２、３２２は、それぞれ複数層の空気移動孔３６０を有するように複数のスペーサ３５０を介して離間配置されるように積層される。電池セル２１２、２２２、３１２、３２２は、空気移動孔３６０が３（複数）層の領域を有するように３（複数）層に積層されることを特徴とする。複数層の空気移動孔３６０はそれぞれ、少なくとも、第１収容空間１１０及び第２吸入口１２２と排出口１４０とを結ぶ方向（積層方向に直交する一方向）に、第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０を貫通する。複数層の空気移動孔３６０はそれぞれ、さらに、第１収容空間１１０と第２収容空間１２０とが対向する方向（積層方向に直交する一方向に直交する方向）にも、第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０を貫通する。

もちろん、第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０は、必要に応じて（必要な電力量に応じて）複数の電池セル２１２、２２２、３１２、３２２が２層又は４層以上の複数層で構成されてもよい。

図４に示す様に、上部の複数の電池セル２１２、２２２、３１２、３２２と下部の複数の電池セル２１２、２２２、３１２、３２２との間に配置される中間の複数の電池セル２１２、２２２、３１２、３２２は、上部の複数の電池セル２１２、２２２、３１２、３２２及び下部の複数の電池セル２１２、２２２、３１２、３２２に設けられるスペーサ３５０無しで隣接して、直接接触して配置されてもよい。

第１収容空間電池部２００に備えられた第１電池ユニット２１０及び第２電池ユニット２２０と、第２収容空間電池部３００に備えられた第３電池ユニット３１０及び第４電池ユニット３２０は、フィルタ部４００を有する。フィルタ部４００は、異物をフィルタリングすることができる。

フィルタ部４００は、第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０の側面にガイド可能に形成される収納部４１０と、収納部４１０に掛けられて収納され、微細な網からなり異物を捕捉するフィルタ部材４２０を含む。フィルタ部材４２０は、公知のフィルタのうち適切なフィルタを適用して組み合わせて使用することができる。

収納部４１０は、第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０の側面のいずれかの側面にコ字状に向かって突出するガイドスロット４１２と、第１、第２、第３第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０の側面の下側に設けられ、フィルタ部材４２０を支える台座４１４を含む。

フィルタ部材４２０は、異物をフィルタリングするフィルタ網４２４と、フィルタ網４２４の縁を包囲し、且つ、支持する支持枠４２２とを含む。

支持枠４２２のガイドスロット４１２に係合する部位の幅は、ガイドスロット４１２の幅と等しい幅に形成される。これにより、支持枠４２２の幅を最小化し、フィルタ網４２４が形成される領域を最大化することができる。

過熱防止空気排出部５００は、ケース１００の排出口１４０側に設けられ、第１吸入口１１２を介して第１収容空間電池部２００を経た空気と、第２吸入口１２２を介して第２収容空間電池部３００を経た空気を一度に排出して過熱を防止する。過熱防止空気排出部５００は、第１収容空間電池部２００及び第２収容空間電池部３００からの電源によって駆動する。

過熱防止空気排出部５００は、設置溝部５１０と、冷却ファンユニット５２０を含む。設置溝部５１０は、仕切り１３０に形成され、排出口１４０に隣接して設けられる。冷却ファンユニット５２０は、中心部が仕切り１３０に対向するように第１及び第２収容空間１１０、１２０に亘って設置され、左右半分ずつそれぞれ第１及び第２収容空間１１０、１２０に対向する。冷却ファンユニット５２０は、第１及び第２収容空間１１０、１２０をそれぞれ分けるように設置溝部５１０に設けられ、第１吸入口１１２及び第２吸入口１２２に吸入された空気をそれぞれ排出口１４０に向けて移動させ、第１収容空間電池部２００に備えられた第１電池ユニット２１０及び第２電池ユニット２２０と第２収容空間電池部３００に設けられた第３電池ユニット３１０及び第４電池ユニット３２０とを別々に分離冷却して過熱を防止する。

冷却ファンユニット５２０は、設置溝部５１０に挿入装着され、通気孔５２１が形成されるフレーム部材５２２と、フレーム部材５２２に設けられ、通気孔５２１の中心側に連結される複数の連結ブラケット５２４と、複数の送風翼５２８と、連結ブラケット５２４にそれぞれ支持され、通気孔５２１に複数の送風翼５２８が回転可能に設けられるファン駆動部材５２６とを含む。

連結ブラケット５２４は、フレーム部材５２２とファン駆動部材５２６と一体に連結され、フレーム部材５２２の支持力をファン駆動部材６２６に伝達し、ファン駆動部材５２６に備えられた駆動モータを安定して支持して送風翼５２８を回転させることができる。

ファン駆動部材５２６は連結ブラケット５２４に連結され、取付空間が設けられたハウジングと、ハウジングの取付空間に備えられて動力を発生して軸を介して送風翼５２８を回転させる駆動モータとを含む。

冷却ファンユニット５２０は設置溝部５１０に挿入設置される。冷却ファンユニット５２０は、仕切り１３０の垂直中心部とファン駆動部材５２６の中心部とが一致して送風翼５２８が第１収容空間１１０及び第２収容空間１２０に半分ずつに分けて配置される。送風翼５２８は、左右半分ずつ、第１収容空間１１０及び第２収容空間１２０に対向する。

過熱防止空気排出部５００は、冷却ファンユニット５２０に排出空気をガイドするように冷却ファンユニット５２０の周面を包囲し、且つ、第１収容空間１１０に設けられた第２電池ユニット２２０と第２収容空間１２０に設けられた第４電池ユニット３２０に隣接して設けられた複数の遮断部材５３０と、ケース１００に設けられ、遮断部材５３０を通過して第２電池ユニット２２０と第４電池ユニット３２０の一側面を遮断部材５３０から離間させて冷却空気排出空間部５４８を形成する間隔保持部５４０を含む。

遮断部材５３０はスポンジ又は発泡スチロールを含むことができる。

間隔保持部５４０は、ケース１００の排出口１４０側壁面に取り付けられる複数のサポート部材５４２と、サポート部材５４２から一側に延び、遮断部材５３０に形成された貫通孔５４４を通過して第２電池ユニット２２０と第４電池ユニット３２０の一側面を遮断部材５３０から所定間隔だけ離間して排出口１４０への冷却空気排出空間部５４８を形成するようにそれぞれ支持する延長支持部材５４６を含む。

過熱防止空気排出部５００は、一対の冷却空気ガイド溝部５５０をさらに含んでもよい。一対の冷却空気ガイド溝部５５０は、仕切り１３０に形成され、冷却ファンユニット５２０に向けて空気を最大限にガイドするように凹状に形成される。

一対の冷却空気ガイド溝部５５０は、第２電池ユニット２２０及び第４電池ユニット３２０に対向する仕切り１３０の両面の一部が凹むことにより形成されている。一対の冷却空気ガイド溝部５５０は、冷却ファンユニット５２０側に向かうにつれて仕切り１３０の厚み方向に徐々に深くなるようにカーブして凹み形成されてもよい。具体的には、図３の部分拡大図に示す様に、冷却空気ガイド溝部５５０の幅（仕切り１３０の厚み方向の幅）が冷却ファンユニット５２０側に向かうにつれて徐々に拡張するように、冷却空気ガイド溝部５５０がカーブして凹み形成されてもよい。逆に言えば、仕切り１３０の厚みが冷却ファンユニット５２０側に向かうにつれて徐々に小さく（薄く）なるように、冷却空気ガイド溝部５５０がカーブして凹み形成されてもよい。

冷却空気ガイド溝部５５０は、冷却ファンユニット５２０に設けられたファン駆動部材５２６の送風翼５２８側の通気孔５２１に連通されるように配置される。これにより、冷却空気ガイド溝部５５０を用いて冷却ファンユニット５２０に排出される空気量を最大化して空気冷却効率をさらに向上させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パック１の作用及び効果を調べる。図９は、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パックの空気流路（Ａ）と、比較例による空気亜鉛電池の空気流路（Ｂ）とを模式的に示す図である。

図３に示すように、図示しない接続ソケットを介して外部からユーザが電源コネクタを接続すると、第１収容空間１１０に収容された第１収容空間電池部２００の第１電池ユニット２１０及び第２電池ユニット２２０と、第２収容空間１２０に収容された第２収容空間電池部３００の第３電池ユニット３１０及び第４電池ユニット３２０で正極と負極が連結されて電気を生成する。生成された電気は、電子機器（不図示）の非常電源又は携帯電源として使用される。

過熱防止空気排出部５００の冷却ファンユニット５２０は、第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０の少なくとも一部に電気的に連結され、電源が供給される。このとき、第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０の駆動により、過熱防止空気排出部５００の冷却ファンユニット５２０が駆動する。

図３及び図９（Ａ）に示す様に、冷却ファンユニット５２０のファン駆動部材５２６の送風翼５２８の回転で第１吸入口１１２に流入した空気は、第１収容空間電池部２００に備えられた第１電池ユニット２１０及び第２電池ユニット２２０の複数層の空気移動孔３６０を通過して、第１電池ユニット２１０及び第２電池ユニット２２０を冷却しながら冷却ファンユニット５２０に向けて一対の冷却空気ガイド溝部５５０にガイドされ、延長支持部材５４６により区画された領域である冷却空気排出空間部５４８を経て、仕切り１３０の中心側に集まり、冷却ファンユニット５２０を介して排出口１４０から排出される。

図３及び図９（Ａ）に示す様に、冷却ファンユニット５２０のファン駆動部材５２６の送風翼５２８の回転で第２吸入口１２２に流入した空気は、第２収容空間電池部３００に備えられた第３電池ユニット３１０及び第４電池ユニット３２０の複数層の空気移動孔３６０を通過して、第３電池ユニット３１０及び第４電池ユニット３２０を冷却しながら冷却ファンユニット５２０に向けて一対の冷却空気ガイド溝部５５０にガイドされ、延長支持部材５４６により区画された領域である冷却空気排出空間部５４８を経て、仕切り１３０の中心側に集まり、冷却ファンユニット５２０を介して排出口１４０から排出される。

このように、第１収容空間１１０と第２収容空間１２０とは、仕切り１３０によって分離されて相互に熱が反対側に及ばない状況であるため、第１収容空間１１０に収容された第１電池ユニット２１０で発生した熱により温度が上昇した空気は、第２電池ユニット２２０にのみ到達する。一方、第２収容空間１２０に収容された第３電池ユニット３１０で発生した熱により温度が上昇した空気は、第４電池ユニット３２０のみに到達する。その後、第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０により温度が上昇した空気は、冷却ファンユニット５２０を介して排出口１４０に集まって直接排出される。

これにより、空気の流れが、第１電池ユニット２１０から第２電池ユニット２２０そして冷却ファンユニット５２０の順、一方、第３電池ユニット３１０から第４電池ユニット３２０そして冷却ファンユニット５２０の順と、電池ユニット２つ分の空気流路が並列に構成される。最下流の第２電池ユニット２２０及び第４電池ユニット３２０は、それぞれ、上流の第１電池ユニット２１０及び第３電池ユニット３１０である１つの電池ユニットの熱の影響を受けるのみである。このため、最下流の第２電池ユニット２２０及び第４電池ユニット３２０は、熱が暴走せず円滑な機能を維持することが可能である。

一方、図９（Ｂ）の比較例（特許文献１の図３に相当）において、ケース１００Ａは、仕切り１３０Ａと、仕切り１３０により分けられた吸入口１１２Ａを有する第１収容空間１１０Ａ及び排出口１４０Ａを有する第２収容空間１２０Ａとが形成される構成である。第１収容空間１１０Ａ及び第２収容空間１２０Ａは、仕切り１３０Ａに設けられたファン５２８Ａを介して連通する。吸入口１１２Ａ及び排出口１４０Ａはケース１００Ａの同じ面に設けられる。ファン５２８Ａは吸入口１１２Ａ及び排出口１４０Ａから離れた位置に設けられる。

ケース１００Ａの第１収容空間１１０Ａにおいて、第１電池ユニット２１０Ａが吸入口１１２Ａに隣接して配置され、第２電池ユニット２２０Ａが第１電池ユニット２１０Ａに隣接して配置され且つファン５２８Ａに隣接して配置される。一方、ケース１００Ａの第２収容空間１２０Ａにおいて、第３電池ユニット３１０Ａがファン５２８Ａに隣接して配置され、第４電池ユニット３２０Ａがファン５２８Ａに隣接して配置され且つ排出口１４０Ａに隣接して配置される。

ファン５２８Ａの回転で吸入口１１２Ａに流入した空気は、第１電池ユニット２１０Ａ、第２電池ユニット２２０Ａ、ファン５２８Ａ、第３電池ユニット３１０Ａ、第４電池ユニット３２０Ａの順に直列に（一筆書きで）到達する。その後、第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０Ａ、２２０Ａ、３１０Ａ、３２０Ａにより温度が上昇した空気は、排出口１４０Ａを介して排出される。このため、第２収容空間１２０Ａ内の第３電池ユニット３１０Ａ及び第４電池ユニット３２０Ａ、特に、最下流の第４電池ユニット３２０Ａは熱が貯まり過ぎて急激な性能劣化が起こるおそれがある。

これに対して、図８に示す様に、本発明の一実施形態による空気亜鉛電池パック１の温度と使用時間は、比較例の空気亜鉛電池の温度と使用時間と異なり、空気亜鉛電気の過熱を効果的に防止して使用効率を最大化できる。

したがって、本発明の一実施形態に係る空気亜鉛電池パック１は、第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０をケース１００に配置して冷却するにあたって、２つの吸入口（第１吸入口１１２、第２吸入口１２２）を形成し、共通の１つの排出口１４０を形成する。第１電池ユニット２１０及び第３電池ユニット３１０をそれぞれ通過した空気が、第２電池ユニット２２０及び第４電池ユニット３２０を通過しながら効率よく外部に排出されて、第１、第２、第３及び第４電池ユニット２１０、２２０、３１０、３２０内に組み立てられる各電池セル２１２、２２２、３１２、３２２間の空気流を円滑に構成することにより、冷却効果を最大化し、出力低下を防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る空気亜鉛電池パック１のケース１００は、第１収容空間１１０及び第２収容空間１２０の２つの並列的な領域に分けた状態で、第１吸入口１１２を介して第１収容空間１１０に吸入された空気と、第２吸入口１２２を介して第２収容空間１２０に吸入された空気とを、１つの冷却ファンユニット５２０を用いて冷却しながら、排出口１４０を介して一度に排出させる。これにより、比較例の４つの電池ユニットを直列的に通過しながら蓄積された熱による過熱の発生に比べて、本実施形態によれば、ケース１００内を２つの並列的な空気移動領域に分離した状態で、２つの並列的な空気移動領域（第１収容空間１１０及び第２収容空間１２０）からの空気を排出口１４０を介して一度に排出して過熱防止効果を最大化できる。

なお、仮に、第１収容空間１１０及び第２収容空間１２０に対してそれぞれ独立した排出口１４０を設けると仮定すると、２個の排出口１４０に対してそれぞれ冷却ファンユニット５２０を設ける必要がある。この場合、冷却ファンユニット５２０が２個ある分、重量が増加し、２個の冷却ファンユニット５２０に電力を供給するため第１収容空間電池部２００及び第２収容空間電池部３００の電力をより多く使用することになる。これに対して、本実施形態によれば、第１収容空間１１０及び第２収容空間１２０が１個の排出口１４０及び冷却ファンユニット５２０を共用するため、重量や使用電力の増加を抑えつつ、効率的に、第１収容空間電池部２００及び第２収容空間電池部３００を並列的に別々に分離冷却することが出来る。

本発明の一実施形態に係る空気亜鉛電池パック１によれば、比較例と異なり、高出力の負荷使用時第１電池ユニットの熱が第２電池ユニットに蓄積され、第２電池ユニットの熱が第３電池ユニットに蓄積され、第３電池ユニットの熱が第４電池ユニットに蓄積されることにより後段に進むにつれて累積的に温度が上昇するおそれが低い。このため、本発明の一実施形態に係る空気亜鉛電池パック１によれば、徐々に冷却効率が低下しつつ電池セル内部の酸化反応温度が過度に上昇し、電池セルの過熱による出力が低下するおそれが低い。また、電池セルの過熱時に内部に充填されている強アルカリ性電解質が漏出するため、電池パックに内蔵されている電子部品の腐食及び外部に流れ出て他部品にも影響を及ぼすおそれが低い。

図面を参照して本発明の一実施形態を説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術が属する分野で通常の知識を有する者であればこれから様々な変形及び均等な他の実施形態が可能である。したがって、本発明の技術的範囲は、以下の特許請求の範囲によって定められるべきである。

１；空気亜鉛電池パック
１００；ケース
１１０；第１収容空間
１１２；第１吸入口
１２０；第２収容空間
１２２；第２吸入口
１３０；仕切り
１４０；排出口
２００；第１収容空間電池部
２１０；第１電池ユニット
２２０；第２電池ユニット
３００；第２収容空間電池部
３１０；第３電池ユニット
３２０；第４電池ユニット
３５０；スぺーサ
３６０；空気移動孔
４００；フィルタ部
４１０；収納部
４１２；ガイドスロット
４１４；サポータ
４２０；フィルタ部材
４２２；支持枠
４２４；フィルタ網
５００；過熱防止空気排出部
５１０；設置溝部
５２０；冷却ファンユニット
５２１；通気孔
５２２；フレーム部材
５２４；連結ブラケット
５２６；駆動部材
５２８；複数の送風翼
５３０；遮断部材
５４０；間隙維持部
５４２；サポート部材
５４４；貫通孔
５４６；サポート部材
５４８；冷却空気排出空間部
５５０；冷却空気ガイドホーム部

Claims

仕切りと、前記仕切りにより分けられた第１吸入口を有する第１収容空間及び第２吸入口を有する第２収容空間と、前記第１吸入口及び前記第２吸入口とは反対側の中央部に形成された排出口とを有するケースと、
前記ケースの前記第１収容空間に複数設けられ、複数の電池セルが積層され電気的に直列に接続される、第１電池ユニット及び第２電池ユニットを含む第１収容空間電池部と、
前記ケースの前記第２収容空間に複数設けられ、複数の電池セルが積層され電気的に直列に接続される、第３電池ユニット及び第４電池ユニットを含む第２収容空間電池部と、
前記ケースの前記排出口側に設けられ、前記第１吸入口を介して前記第１収容空間電池部を通過した空気と、前記第２吸入口を介して前記第２収容空間電池部を通過した空気とを共に排出する、前記第１収容空間電池部及び前記第２収容空間電池部によって駆動される過熱防止空気排出部
とを具備し、
前記第１収容空間電池部に設けられた前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットと、前記第２収容空間電池部に設けられた前記第３電池ユニット及び前記第４電池ユニットとは、異物をフィルタリングするフィルタ部を有し、
前記フィルタ部は、
前記第１電池ユニット、前記第２電池ユニット、前記第３電池ユニット及び前記第４電池ユニットそれぞれの側面にガイド可能に形成されたガイドスロットを有する収納部と、
前記収納部に掛けられて収納され、微細な網からなり異物を捕捉するフィルタ部材
とを含み、
前記フィルタ部材は、異物をフィルタリングするフィルタ網と、前記フィルタ網の縁を包囲し、且つ、支持する支持枠とを含み、前記支持枠の前記ガイドスロットに係合する部位の幅は、前記ガイドスロットの幅と等しい幅に形成される
空気亜鉛電池パック。
仕切りと、前記仕切りにより分けられた第１吸入口を有する第１収容空間及び第２吸入口を有する第２収容空間と、前記第１吸入口及び前記第２吸入口とは反対側の中央部に形成された排出口とを有するケースと、
前記ケースの前記第１収容空間に複数設けられ、複数の電池セルが積層され電気的に直列に接続される、第１電池ユニット及び第２電池ユニットを含む第１収容空間電池部と、
前記ケースの前記第２収容空間に複数設けられ、複数の電池セルが積層され電気的に直列に接続される、第３電池ユニット及び第４電池ユニットを含む第２収容空間電池部と、
前記ケースの前記排出口側に設けられ、前記第１吸入口を介して前記第１収容空間電池部を通過した空気と、前記第２吸入口を介して前記第２収容空間電池部を通過した空気とを共に排出する、前記第１収容空間電池部及び前記第２収容空間電池部によって駆動される過熱防止空気排出部
とを具備し、
前記過熱防止空気排出部は、
前記仕切りに形成され、前記排出口に隣接して設けられた設置溝部と、
前記第１及び前記第２収容空間をそれぞれ分けるように前記設置溝部に設けられ、中心部が前記仕切りに対向するように前記第１収容空間及び前記第２収容空間に亘って設置され、前記第１収容空間及び前記第２収容空間に対向し、前記第１吸入口及び前記第２吸入口に吸入された空気をそれぞれ移動させ、前記第１収容空間電池部に設けられた前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットと、前記第２収容空間電池部に備えられた前記第３電池ユニット及び前記第４電池ユニットとを別々に分離冷却する冷却ファンユニット
とを含む
空気亜鉛電池パック。
前記第１収容空間電池部の前記第１電池ユニットは、前記ケースの前記第１収容空間に収容され、前記第１吸入口に隣接して配置され、電気を生成し、
前記第１収容空間電池部の前記第２電池ユニットは、前記ケースの前記第１収容空間に収容され、前記第１電池ユニットに隣接して配置され且つ前記排出口側に設けられる前記過熱防止空気排出部に対向して配置され、電気を生成し、
前記過熱防止空気排出部は、前記第２電池ユニットが前記第１電池ユニットを通過した空気で冷却されるように前記仕切りに近接して前記排出口に空気流路を切り替える
請求項１又は２に記載の空気亜鉛電池パック。
前記第２収容空間電池部の前記第３電池ユニットは、前記ケースの前記第２収容空間に収容され、前記第２吸入口に隣接して配置されて電気を生成し、
前記第２収容空間電池部の前記第４電池ユニットは、前記ケースの前記第２収容空間に収容され、前記第３電池ユニットに隣接して配置され且つ前記排出口側に設けられる前記過熱防止空気排出部に対向して、電気を生成し、
前記過熱防止空気排出部は、前記第４電池ユニットが前記第３電池ユニットを通過した空気で冷却されるように前記仕切りに近接して前記排出口に空気流路を切り替える
請求項１又は２に記載の空気亜鉛電池パック。
前記第１電池ユニット、前記第２電池ユニット、前記第３電池ユニット及び前記第４電池ユニットは、それぞれ、前記複数の電池セルが積層され電気的に直列に接続され、
前記複数の電池セルは、空気移動孔を有するようにスペーサを介して離間して配置され、前記空気移動孔が複数層の領域を有するように複数層に積層される
請求項１又は２に記載の空気亜鉛電池パック。
前記冷却ファンユニットは、
前記設置溝部に挿入装着され、通気孔が形成されたフレーム部材と、
前記フレーム部材に設けられ、前記通気孔の中心側に連結された複数の連結ブラケットと、
複数の送風翼と、
連結ブラケットにそれぞれ支持され、通気孔に前記複数の送風翼が回転可能に設けられたファン駆動部材
とを含み、
前記仕切りの中心部と前記ファン駆動部材の中心部とが一致して前記複数の送風翼が前記第１収容空間及び前記第２収容空間に対向する
請求項２に記載の空気亜鉛電池パック。
前記過熱防止空気排出部は、
前記冷却ファンユニットに排出空気をガイドするように前記冷却ファンユニットの周面を包囲し、且つ、前記第１収容空間に設けられた前記第２電池ユニットと、前記第２収容空間に設けられた第４電池ユニットとに隣接して設けられた複数の遮断部材と、
前記ケースに設けられ、前記遮断部材を通過して前記第２電池ユニット及び前記第４電池ユニットの一側面を前記遮断部材から離間させて冷却空気排出空間部を形成する間隔保持部と
を含み、
前記第２電池ユニット及び前記第４電池ユニットを通過した空気は前記冷却空気排出空間部を経て前記排出口から排出される
請求項２又は６に記載の空気亜鉛電池パック。
前記過熱防止空気排出部は、
前記第２電池ユニット及び前記第４電池ユニットに対向する前記仕切りの両面の一部が、前記冷却ファンユニット側に向かうにつれて前記仕切りの厚み方向に徐々に深くなるようにカーブして凹み形成された一対の冷却空気ガイド溝部
を含む
請求項２又は６に記載の空気亜鉛電池パック。