JPH03504656A - 自動車のバッテリ用の内部静液圧ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車のバッテリ用の内部静液圧ポンプ発明の分野 本発明は一般にバッテリに関し、より詳細には、電解質の循環から利点を得るバ フテリに関する。

発明の背景 鉛−酸バッテリのような二次バッテリは、サイクル運動すると層別する傾向があ る液状電解質を使用している。この層別は充電および再充電中に起るが、セルの 性能に影響し、バッテリの寿命を短かくする。更らに、°周囲の熱および内部に 発生する熱の効率的な分布は、電解質が実質的に淀んでいる場合には問題となる 。

電解質を穏やかに循環し、このようなバッテリの熱伝達効率を高めるための簡単 なコスト上効果的な技術はまだ利用されていない。

従来技術としては、二次パンテリ内の電解質を循環させるか、あるいは他の方法 で層別を防ぐのに使用される種々の装置の例がある。１９０９年３月２３日にＨ ，Ｆ、シラニルに付与された米国特許第９１６．３２０号は、円形バッテリ内の 中心電極をテーパにし、外方の円錐形電極をセパレータに対して傾斜させて、セ パレータの片側に集まるガスが上方に移動し、絶えず狭くなっている通路に溜っ て電解質を頂部のところのオリフィスを通して押し上げ、次いで下方に移動する 場合、外方電極の外側まで押し流すようにした技術を示している。この特許権者 によれば、これはバッテリの底部からより濃い電解質を引上げる。また、１９４ ９年１２月２８日に付与された米国特許第２．５８４，１１７号はこの問題を認 めており、電解質を曝気してその濃度を変え、それにより循環させるために空気 吸込み装置を使用することを提案している。１９８１年８月１１日にガトリソチ 等に付与された更らに他の米国特許第４．２８３，４６７号は電解質の密度を変 えるのにガスを利用した装置を開示している。１９８１年１２月２９日に付与さ れた米国特許第４．３０８．３２２号は、ガス収集フードおよび通路を備えたバ ッテリ内ポンプを述べており、このポンプは発生ガスを利用して電解質を泡とし て移送し、かくして循環を誘発している。　Ｄ、　Ｗ。

スタヒュラに付与された米国特許第４．６１９．８７５号には、層別を減少させ る他の設計が開示されており、この設計では、セパレータはその表面により濃い 電解質を捕獲するように機能する複数の横方向に延びる凹形リブを有している。

１８９４年１１月１３日にスクープに付与された米国特許第５２９、１９９号は 静液圧ヘッドを生じるのにバッテリの移動により液状電解質に起る乱流を利用す る機構をバッテリに使用することを述べている。ヘッドが住しると、この機構は 電解質の流れの中にヘッドを消散し、かくして層別を減少させ且つバッテリの熱 伝達効率を高めることができる。しかしながら、循環させるのに使用されるスク ープの特許の種々の機構は、製造費が高く、組付は難く、そしてしばしば移動部 品を必要とする。

主里■量！ 本発明は、液状電解質を循環させるのに車両に装着したときのようなパンテリの 移動を利用した移動部品のない静液圧ポンプを備えたバフテリポンプを提供する ０本発明の一実施例によれば、隔壁形態の静液圧ポンプはセル容器の側壁部をブ リッジ連結し、端壁部から間隔をへたてられている。隔壁は側壁部および端壁部 と協働してヘッドタンクを構成しており、このタンクは電解質の横方向に移動す る表面波からの流出分を受入れるための入口マウスと、電解質通路として作用す る幅狭のスロートとを有している。

スロートはセルの底部の上の部位から下方に延び、ポンプの外側の電解質の残部 と連通している。ポンプはバッテリを設置した車両の移動により引起される乱流 によりバンチリセル電解質に生じる表面波を利用する。電解質の表面波が横切る 隔壁は電解質の一部をマウス領域に捕獲する。この追加の電解質が静液圧ヘッド を生じて電解質をスロートを通して下方に、次いで電解質の土載の中へ外方に移 動させる。この移動は電解質内の流れを刺激して電解質の層別を減少させ且つ熱 伝達効率を高める。

ポンプの成るパラメータを適切に守ることによって、横方向に移動する表面波を 発生させる同じ外力により引起される電解質の上方サージの有害作用を、逆止弁 等の移動に転ることなしに、最小にすることができる。

確認された最も重要なパラメータはマウス領域の容積、およびスロートに対する マウス領域の平均水平横断面積の比である。好適な実施例では、スロートの水平 横断面積は、スロートの長さに沿って実施可能なほどに小さく保たれる。ヘッド タンクの容積を最大にしかつ前述の横断面比を少なくとも約２．５とすることに よって、上方サージの作用をポンプの所望の作動に影響しない値まで減少される 。

図面の簡単な説明 本発明の好適な例示的実施例を以下に説明するが、同じ数字は同じ要素を示して いる。

第１図は本発明の好適な実施例による１つの電極および一対の静液圧ポンプ要素 を示すパンテリのセルを垂直断面である。

第２図は第１図と同じセルを有するバッテリの頂面図である。

第３図はマントレストの配列を示す第１図のセルの底面の平面図である。

第４図は他のマントレストの配列を示す第１図と同様なセルの底面の平面図であ る。

第５図はポンプマウスを満たす電解質における波を示す電極のない第１図と同様 な断面図である。

第６ａ図および第６ｂ図は各々が速度および方向の変化により引起される波を捕 えるのに最も有利に配置されたセルの２つの配向を示している。

第７ａ図および第７ｂ図は一方が転向セル側壁部により構成され、他方が転向ポ ンプ板により構成されている本発明の静液圧ポンプのマウス間の対照を示してい る。

第８図は始動および停止動作をまねて行う時間にわたってセルを揺動させた場合 の頂部における電解質の比重を示すグラフである。

第９図は同一の型のセルが本発明の静液圧ポンプで改良された第６図と同様なグ ラフである。

第１０図は静液圧ポンプで改良したバッテリと比較した標準のバッテリの放電容 量を示す比較グラフである。

第１１図は一定時間にわたって標準セルと改良セルの温度変化を対比した比較グ ラフである。

第１２図は本発明によるテーパしたポンプをもつセルの側面図である。

′な　　　の゛　な− 波は、媒体中の任意の箇所において変位が時間の関数であり、任意の時点におい て変位がその箇所の位置の関数であるように、液体のような媒体中を伝播する乱 流である。波が媒体の成る領域を通ると、その領域における媒体の粒子は一時的 に変位されるが、いったん波が通過すると、それらの元の位置に実質的に戻る。

波が発生したら、波は、分子力等により、又は媒体の表面近くあるいはそのわず か上に位置する不動の物体から生じる抗力によって消散されるまで移動し続ける 。媒体の通常表面すなわち静止表面の上を短距離延びる幅狭の表面に当って伝播 された波はその表面を移動し、この波のエネルギの一部は表面に当って消散する 。

表面が垂直表面に極めて接近している場合には、波は垂直表面により反射され二 次波が幅狭の表面を横切って反対方向に伝播され、エネルギが減少した状態で波 として持続する。但し、垂直表面が持続波の高さの上かつ表面の下を波全体の運 動量を変えるのに実質的に十分な距離延びているものと仮定する。

前述の横方向に移動する表面波に密接に関連した他の現象は、表面波を引起す同 じ外力によって発生する電解質の上方サージである。収容液体がその速度を変え ると、この液体は初めに容器に作用する加速から遠去かる方向に壁部に衝突する 。この壁部は、液柱を壁部の側面上を直接上昇させ次いで降下させるように、液 体を差し向けるように作用する。

前述の表面波現象は、成るバフテリ中の電解質の望ましくない層別を上方サージ の対向現象を最小にする程度まで減小させるのに使用される。これを達成するの に、本発明は、移動性環境、例えば、ゴルフカート車、フォークリフトトラック 又は自動車に用いられるバッテリすなわちその電解質が速度の大きさ又は方向の 変換により速度の変化を受けると同時に上方サージの望ましくない作用を最小に するときにバッテリ内の遊離電解質に発生する波のエネルギを利用した０表面波 のエネルギーは、電解質の局部領域に下側の電解質の流れの中で消散する静液圧 ヘンドを誘発するように、本発明による静液圧ポンプによって使用される。電解 質の反作用上方サージは、後述の方法でポンプの成る寸法パラメータを適切に守 ることによって最小にされる。その結果生じた流れは電解質の層別を減じ、熱伝 達効率を高め、これにより諸利点が得られる。

第１図を参照して説明すると、正および負の一連の電極要素１２がバンチリセル １０内に位置決めされ、液状電解質１４中に浸漬されている。一連の電極１２の 両側には、一対の静液圧ポンプ２５が電極から横方向にずれて配置されている。

ポンプ２５は下記の如く構成されている。実質的に平らな隔壁（壁部）２４がセ ルケーシング１５の側壁部１６とほぼ平行に且つ間隔をへだてて延び、この隔壁 ２４は第２図でわかるように、その各端部が夫々両端壁部２０．２２に固定され ている。同様に、第２隔壁（壁部）２６が側壁部１８から平行に間隔をへだてら れており、この第２隔壁２６はその各端部が壁部２０．２２に固定されている。

各隔壁２４．２６は電解質１４の表面１４ａの上方および下方に延びており、上 方の距離を符号ｄで示す０表面１４ａはバッテリの運動量の変化により生じる外 力により乱されていない電解質の表面であり、この説明のためにこの表面１４ａ を電解質１４の静止表面と定める。

第１図でわかるように、壁部１６は隔壁２４から頂部分１６ａへ急速に遠去かる 方向に転向している。この転向によりポンプマウス（入口）２８と幅狭のスロー ト３０との間に段部を構成して壁部１６．２４間の空間を上方のヘンドタンク２ ５ａと下方の流路２５ｂとに分割している０段部は、第１図に示すように傾斜し ていてもよいし、或は実質的に水平、すなわち、ケーシング１５の壁部１６ａ、 ２４ａと直角でもよい０図示のように、第２図は複数のセル１０（バッテリを横 切る鎖線で示しである）を有するバッテリを示しており、これらのセルはその長 手方向の長さ延びたマウス２８．３４を有している０段構造により得られるよう なマウスからスロートまでの水平な横断面積の急変化を使用した場合の利点を、 以下により十分に説明する。

スロート３０は、セル１０の遠くの端部２４ａと底部２１との間に形成された開 口部（ポンプ出口）３２で終っている。同様に、隔壁２６および壁部１８の頂部 分１８ａはスロート３６に通じるマウス３４を形成しており、このマウスは遠く の端部２６ａの下に形成された開口部３８で終っている。しかしながら、図示の ように、遠くの端部２４ａ、２６ａは、電極１２から落下する残液を収容するよ うに機能するバッテリｌＯの底面から上方に平らな壁部として延びたマッドレス ト４４のわずか上方にある。標準バッテリでは、マントレストは壁部から壁部ま でバフテリを横切って延びている。第３図で最も良くわかるように、マッドレス ト４４は表面４６に沿って誘発される任意の電解質の流れが妨げられずに移動し 、それでも集められた残留マッドの実質的な変位を防ぐように互い違いになって いる。マントレスト４４の設計は第４図に別な配列で示すような所望の任意の配 列でもよいが、電解質の流れを電解質の再分布に最も効果的な方法で差し向ける ことができるようにマッドレストを配置するのが好ましい。

第５図を参照して説明すると、この図では、電解質１４はバッテリ容器１０の線 形加速、減速又は方向変換すなわち角加速度により乱されている。距離ｄを越え る波高を有する波４８が形成されており、波４８が隔壁２４に当って移動すると 、電解質の一部が限られた領域の中へ移動され、マウス２８によってこの領域に 捕獲され、次いでマウス２８は電解質でいっばいになる。このとき、マウス２８ により定められた局部領域内の電解質はその外側の電解質の静止表面に対する静 液圧ヘッドを有し、そして電解質をスロット３０に沿って降下させ、開口部３２ から押し出すことによってそれ自身平衡化し始める。流れは、静液圧ヘッドがも はや存在しなくなるまで、すなわち、局部領域内および外の電解質の液位が同じ になるまで継続する。

静液圧ヘッドにより行なわれる循環により、さほど濃くない電解質を底部の電解 質の中へ送って電解質の流れを起こす、このようにして、電解質充填マウス３４ の容積、この容積を与えるべく起る波の数、および電解質の全容量により、電解 質の再分布全体が影響される０例えば、代表的なグループ２４の始動点火バッテ リが６．５　Ｔｌ１１のマウス容積（すなわち、この容積は静止表面および取阻 んでいる板面および壁面より定められる）の上述の静液圧ポンプを備えており、 １日に５０の波が生ずると、全電解質容量は約２．５日ごとに再分布される０層 別がまだ起っていないバッテリでは、流れが電解質を層別しないようにする傾向 があり、そうでなければ、すでに起った層別がすばやく消散される。また、電解 質の流れの促進により内部熱の伝達を高める。これによりパンテリのエネルギ密 度とバッテリの寿命の両方を向上させる。何故ならば、一様な電解質分布がバッ テリの充電および放電を効率的に向上させ、高濃度の硫酸の局部領域により引起 される電極格子の腐蝕および活性物質の発散を低減するからである。

波かうね立って壁部１６のような静止物に当ると、二次波が発生し、この二次波 は反対方向に移動する。第１図ないし第３図に示す実施例は第２板すなわち板２ ６を有するので、二次波は距離ｄより上の高さを有し、マウス３４により定めら れる限られた領域内に静液圧ヘッドを誘発し、更らに開口部３８を経る電解質の 循環を刺激する。

マウス領域の容積をバンチリセルの適切な作動パラメータ（容積効率）および横 方向に移動する表面波の発生を干渉せずに可能な最も大きい程度まで最大にする のが望ましい。大きいマウス容積は電解質のより速い再循環をもたらし、また後 述のように電解質の上方サージを抑制する傾向がある。はぼ４．０６ｃｍ（１， ６インチ）の幅を有する代表的なセルでは、ポンプマウスは好適な実施例によれ ばセルと実質的に同じ幅、はぼ１．２７ｃｍ（０，５インチ）の高さおよびほぼ １．２７ｃｍ（０，５インチ）の深さすなわち隔壁２４から壁部１６まで測定し た距離を有する。代表的なセルでは、少なくとも１．０１６　ａｍ（０，４イン チ）、好ましくは１．２７ｃｍ（０，５インチ）またはそれ以上のマウス深さを 使用すべきであることが確認された。マウスの高さ、すなわち、高さｄは必ず、 はとんどの波が板を横切ることができるが、それでも取囲んでいる壁部とともに 適切に大きい静液圧ヘッドを誘発するのに十分な電解質を収容するのに必要な容 積を有するマウス領域を定めるような値を有していなければならない、かくして 、好適な実施例におけるマウス領域すなわち本質的に平行六面体の容積はその高 さｒｄＪ、セルの幅およびマウスの深さｒｓＪによって定められる。

本発明の好適な実施例によれば、スロート３０には、実質的に一定な水平横断面 領域が設けられている。スロート３０内の流路が出来るだけ狭くて一定容積量に 対する表面積を大きくするのが有利である。電解質の上方サージが起ると、比較 的大きい電解質の容量に対するスロート３０の内面領域が上方サージに作用する 増大摩擦抗力を生じる。かくして、好適な実施例では、スロートの深さ、すなわ ち、隔壁１６から壁部２４までの距離が０．２９ｃｍ（０，０９インチ）と０． ３２ｃｍ（０，１２５インチ）との間であるのが好ましい。

上方サージを最小にするのに重要であると確認された他の有意のパラメータは、 スロートの比較的小さな横断面積からマウスの大きな横断面積への変化である。

管路内を成る速度で流れている液体は、横断面積のより大きな管路の中に入ると きに流速が低下する。マウスの横断面積を最大にし且つスロートの横断面積を最 小にすることによって、上方サージが最小になる。マウスとスロート両方の水平 横断面積が実質的に一定である本発明の実施例では、最小の上方サージを得るの に少なくとも約２．５のマウス深さ対スロート深さの比が必要であることが確認 された。

横断面積が実質的に一定には保たれていないポンプ構造、例えば、隔壁部２４ｂ 、２６ｂが夫々、壁部１６．１８に向けて下方に傾斜している一定勾配を有する 第１２図に示す本発明の実施例では、マウス対スロートの深さ比は一般に大きく なければならない０例えば、第１２図におけるポンプの一定勾配の場合、隔壁２ ６ｂ、２６ｂの頂部から測定したマウスの深さは隔壁２４ｂ１２６ｂの底部から 測定したスロートの深さの少なくとも約３倍、最も好ましくは３〜２０倍大きく なければならない。

特定の代表的なバンチリセルについて上述した寸法は、電解質の所望の脱層別を 達成しかつ熱伝達効率を高めるのに非常に通しているが、ポンプ構造がマウス容 積を最大にし、スロート容積を最大にし、液体の上方サージを防ぐのに十分大き なマウス対スロート比を有するかぎり、他のマウスおよびスロートの寸法も他の バンチリセルに使用するのにより適切である。

特定の用途では、線形加速または減速に対向して車両の息角加速度によって電解 質の波が発生するときに静液圧ヘッドを誘発するように隔壁を位置決めするか或 はバッテリを配向させるのがより適切である。これを達成するために、リフトゲ ートは変化の方向と実質的に直角に配向されている。何故ならば、液状電解質の 運動量が電解質をその方向に移動させ続けるからである。異なる構造が第６ａ図 および第６ｂ図に示されており、第６ａ図は加速用に配向されたセルを表わし、 第６ｂ図は方向変換用に配向されたセルを表わしている。変更例として、車両方 向の変換による角加速、線形加速または減速により静液圧ヘッドを誘発するよう に車両自身内のバッテリの位置を所望に応じて変えることができる。

第１図に示すような好適な実施例は隔壁２４から遠去かる方向に転向している壁 部１６の頂部分１６ａを示しているが、隔壁２４がマウス２８を形成すべく転向 部分２４ａを有して壁部１６が平らであってもよいことを理解すべきである。第 ７ａ図および第７ｂ図は夫々、壁部１６および隔壁２４の転向を示している。

いずれの変形例でも、隔壁２４は密な公差で設計されたセルの側壁部に形成され た溝に挿入し得る別体の構成要素でもよいし、あるいは側壁部と一体に形成して もよい。

ポンプをセルの底部に成形するか、あるいはポンプを取りはずし可能な頂部から 延長させることによって、更らに他の変更例が達成し得る。このような他の変更 例は、静液圧ヘッドを限られた領域に発生させ、電解質の表面の下のポンプの開 口部により電解質を限られた領域の外側のセルの容積部に流入させ得るように、 ポンプが電解質中の波により電解質をセル内の限られた領域に捕獲する能力を呈 するかぎり、所望の用途およびバッテリの構成に可能である。

電解、質内の層別を解消するのに本発明によるポンプを組入れたバンチリセルの 効率をはっきり実証するために、まず第８図および第９図のグラフを参照する。

各場合において、同様なバッテリ試験セルを用いた。２つのゴルフカートバッテ リを利用した。一方のパンテリをいずれかの端部に静液圧ポンプを備えた第１図 ないし第３図および第５図に示す構造に変更した。ポンプは各々が隔壁として機 能する前壁部、一対の側壁部および後壁部を有するので、自己収容式である。ポ ンプをセルに設置すると、ポンプの側壁部および後壁部は夫々セルの側壁部およ び後壁部に容易に当接する。溜めマウスは静止電解質の液位のほぼ１．２７ｃｍ （０，５インチ）上に延びており、各ポンプの隔壁は、各バッテリを２０秒ごと に４５．７２ｃｍ（１８インチ）の経路にわたって前後移動させるように位置決 めされた。各バッテリは電解質に生じた波がポンプのマウスに向けて移動するよ うに配向された。各セルには、電解質中にほぼ１．２７　ｃｓ　（１／２インチ ）　〜１．９１ｃｍ　（３／４インチ）浸漬されたＴ型態電対を取付けた。ＦＤ Ｐコンピュータに接続されたドリンクデジトレンドモデル２２０データロガ−を 使用してデータを集めた。各セルのカバーは、試験中には閉じられるが、直径の 小さい比重計吸引ノズルの挿入用の開口部を設けた小さい出入ボートを有してい た。ノズルは比重を測定するために試料を採取すべくノズルを電解質の任意の深 さまで降下させることができるのに十分な長さのものである。各セルにおいて、 １５分、３０分、６０分および９０分の時点で始動および停止シミュレーション を開始する前にセルの頂部と底部の両方で比重を測定した。

第８図および第９図ではっきりわかるように、始動時に著しい層別が存在してい た。第８図のバンチリセルを試験したところ、層別の変化がほとんど起らなかっ た。しかしながら、第９図は、静液圧ポンプを組込んだバッテリセルにおける層 別が１５分以内に９倍だけ減少し、本質的に存在しなくなったことを示している 。

この状態は９０分の試験が終了するまで続いた。

第１０図は、各セルのアンペア時間放電容量をほぼ９０日の期間にわたってサイ クル数に対して測定した上述のセルの比較グラフを示す、成る期間の間、バッテ リは不動のままであった。本発明のポンプを組込んだセルが擬（以運動を受けた ときにより大きな放電容量を示したことはグラフから明らかである。また、バフ テリが不動のままであるとき、より乏しい動作を示す不動期間中、放電容量が組 込みポンプと実質的に同じになることは明らかである。

第１１図のグラフは放電中の時間の関数としての各セルの測定温度と、擬似始動 および停止サイクル運動とを比較している。先に述べたように、作動中、バッテ リ全体にわたって温度の平衡を確保するのが望ましい。バッテリ内の電解質の循 環は熱を生じる過剰充電の除去およびより一様な温度分布を与えることによるセ ル内のピーク温度の低下のような多くの方法で熱管理を助けるものと思われる。

良好な熱管理が行われな（なると、格子材料の腐蝕が促進され、その結果、バッ テリの有効寿命が短かくなる。第１１図のグラフから明らかなように、標準セル は改良セルのものより２．５倍の割合で上昇する温度の連続上昇を示した。試験 の終了時には、標準セルは２℃以上高い温度を示した。

本発明により製造された静液圧ポンプの実行可能性を更らに比較するために、高 さ１９．８１（７，８インチ）、長さ１６．５（Ｊ（６，５インチ）および幅４ ．０６３（１，６インチ）の代表的なセル寸法を有する模型セルをプレキシグラ スのような透明材料を使用して構成した。実際の状態を更らに再現するために、 構成されたバンチリセル要素がセルに設置された。

また透明材料製の２つのポンプを構成した。第１ポンプは長さに沿って実質的に 一定な約０．３１８ｃｍ　（０，１２５３）の深さを有するスロートまで直接段 になったほぼ１．２７ｃｍ（０，５インチ）のマウス深さを存する本発明により 製造されたポンプであった。ポンプＡの幅をセルの幅と実質的に同じにした。マ ウス対スロートの深さの比は４対１であった。

第２ポンプ（ポンプＢ）は、ポンプ深さを定めるポンプの壁部をほぼ１．２７ｃ ｍ（０，５インチ）のマウス深さからほぼ０．９５３ａｌ＋（０，３７５インチ ）のスロート深さまで下方に収束するように、すなわち、頂部から底部まで約２ ５％のテーパをなすように形成して作成したものである。マウス深さ対スロート 分離の比は約１．３対１であった。また、ポンプの幅をセルの幅と実質的に同じ にした。

初めに、ポンプＡを備えたバッテリセルを、自動車に装着されるセルが受ける運 動を再現するために調整可能なサイクルで前後に往復動するように設計された装 置に位置決めした。比重０．３２５の電解質的２５０−をセルに注入した。次い で、セル内の電解質を、比重１．１０の電解質数−を下側のより重い電解質の上 に注ぐことによってゆっくり層別した。次いで、セルをサイクル運動させ、周期 的に停止し、容器の頂部および底部の比重の測定を周期的に行った。はぼ１４５ 分後、頂部測定と底部測定との間の見分けられる差を検出することができなかっ た。これは明らかに層別が存在しないことを示している。

次に、ポンプＢについて同じ手順を行った。３０分後、頂部測定と底部測定との 間の著しい差が存在し続けた。これはポンプが電解質を脱層別するように働いて いなかったことを示している。

ポンプＡおよびポンプＢの各々に対する上方サージの作用を目視で測定するため に、可視染料を各ポンプのマウスのところで電解質に添加する工程を追加して上 記と同じ手順を行った。更らに、ポンプを使用せず、ポンプを装着する領域に染 料を添加せずにセルを観察した。各セルについてのサイクル作用をビデオに記録 した。ポンプＡが電解質全体にわたって染料を急速に拡散したことが認められた 。これとは対照的に、ポンプＢ内の染料は実質的に元の位置のままであり、しば しばポンプＢのマウスからセル電解質の主域内へ上方に押し入れられた。いずれ のポンプもないセル内の染料はポンプＢの染料と同様に反応し、すなわち、実質 的にそのままであった。

上記の例は先に述べた発見、すなわち、マウスおよびスロートの深さ、最大値の マウス容積およびスロート深さの最小値の適切な関係を守ることなしには、上方 サージの作用により、横方向に移動する表面波から静液圧ヘッドを生じる所望の 循環利点が本質的に無くなるということを確かめるものである。本発明により構 成されたポンプは、従来技術が教示したように逆止弁等の使用に顧ることなしに この所望の利点をもたらす。

上記説明が図示の本発明の好適な例示的実施例の説明であることはわかるであろ う。請求の範囲に表わすように、本発明の範囲内で設計および構造の変更を行う ことができる。

国際調査報告 国際調査報告 ＳＡ　　２９２４３

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．速度の変化を受けるような環境に使用するバッテリセルにおいて、 前記セルは、電解質で部分的に満たされた容積部を実質的に包囲する表面を有し ており、 前記セルは、マウス領域および中空スロートを定める構造を持つ静液圧ポンプを 有しており、該マウス領域は、停止状態のとき、前記電解質の表面よりも実質的 に上方に、また前記電解質がセルの速度の変化によって乱され、それによりポン プ内に静液圧ヘッドを生じているとき、横方向に移動している表面波の形態の電 解質を受け入れるように位置決めされており、スロートはマウスと連通し、その 端部に開口部を備えるえてセルの中へ延びており、それによりスロートは静液圧 ヘッドの消散用のチャンネルをなしており、 マウス領域およびスロートはセルの前記速度変化によりスロート内に起る電解質 の上方速度がマウス領域に入るときに実質的に低下するように寸法関係を有して いることを特徴とするバッテリセル。
2. ２．前記構造は、電解質の静止表面の上および下に所定距離延びている第１壁部 を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のセル。
3. ３．前記セルは前壁部、後壁部および一対の間隔をへだてた側壁部を備えており 、第１壁部は後壁部から間隔をへだてており、そして間隔をへだてた側壁部面の 距離に実質的にまたがっていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のセル 。
4. ４．前記構造はマウス領域を実質的に包囲し、更らに前記波から電解質を受入れ るためのマウス開口部を構造しており、前記構造は前記セルの側壁部および後壁 部と当接関係にあることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のセル。
5. ５．第１壁部は底面の上に間隔をへだてられて開口部手段を定めている第１の遠 くの端部を有することを特徴とする請求の範囲第３項に記載のセル。
6. ６．第１壁部および後壁部のうちの一方は、電解質の静止表面よりも上のその一 部が第１壁部および後壁部のうちの他方の一部から遠去かる方向にそれており、 それにより前記構造内にマウス領域を実質的に定めていることを特徴とする請求 の範囲第５項に記載のセル。
7. ７．第１壁部はセルの側壁部に一体に連結されており、また側壁部および後壁部 とともにマウス領域およびスロートを定めていることを特徴とする請求の範囲第 ４項に記載のセル。
8. ８．ケーシングと、該ケーシングを部分的に溝たす液状電解質と、核電解質に浸 漬された正および負の電極とを有するバッテリセルにおいて、 ケーシング内の上面に近接した電解質をケーシングの底壁部に近接した位置まで 下方に循環させる静液圧ポンプを備えており、該ポンプは セルの移動により上面に形成される電解質の横方向に移動する波の流出分を受け 入れるようにケーシング内の電解質の静止上面の上に位置決めされた入口マウス と、タンクの底壁部に近接して位置決めされた出口開口部と、電解質流出分を受 入れ、電解質の静止液位の上に電解質の静液圧ヘッドを形成するためのタンクと 、静液圧ヘッドが及ぼす圧力により電解質をタンクから出口まで下方に導びき、 セルの移動による電解質の上方の流れを抑制するための電解質が充填された無弁 通路とを有することを特徴とするバッテリセル。
9. ９．静液圧ポンプは電極から横方向にずれた位置でケーシングの側壁部に隣接し て配置されていることを特徴とする請求の範囲第８項に記載のバッテリセル。
10. １０．電極を介在させてケーシングの両側に配置された一対の静液圧ポンプを更 らに備えていることを特徴とする請求の範囲第３項の記載のバッテリセル。
11. １１．タンクは、一対の実質的に平行な側壁部および該側壁部とほぼ直角に配向 された底壁部を有するほぼ直線状の横断面形状を有し、ケーシングの側壁部に沿 って長さ方向に延びており、入口はタンクの開放上端部であり、通路はタンクの 底壁部の開口部を介してタンクと連通しており、通路は入口の幅よりも小さい実 質的に一様な幅を有することを特徴とする請求の範囲第８項に記載のバッテリセ ル。
12. １２．通路は一対の細長く、平らで且つ平行な内壁部および外壁部を有しており 、内壁部は出口を有しており、更らに内壁部と平行で、内壁部から内方に片寄っ ていて、電解質の流れを上記出口開口部から上方に導びくように位置決めされた マッドレスト壁部を備えたことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のバッテ リセル。
13. １３．タンクおよび通路は、入口から出口まで徐々に減少している横断面積を有 する連続室の夫々の上部分および下部分よりなることを特徴とする請求の範囲第 ８項に記載のバッテリセル。