JPH07508370A - 金属−空気電池式電力供給および空気管理システムとこれらにおいて用いる金属−空気電池 - Google Patents

金属−空気電池式電力供給および空気管理システムとこれらにおいて用いる金属−空気電池

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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】 金属−空気電池式電力供給および空気管理システムとこれらにおいて用いる金属 −空気電池 技術分野 本発明は電気化学的電池に関するものであり、特に、金属−空気電池に関する。
発明の背景 今日、パーソナルコンピュータ等のポータプルな電子機器における供給の増加に おいて、軽量で高出力の電力供給手段の必要性が高まってきている。この点、電 気化学的電池は種々の用途において電力供給手段として一般に使用されているが 、これらの電気化学的電池の電気エネルギー密度か低いためにポータプル電子機 器への実用性か満足されないことがしばしばであった。換言すれば、従来の電気 化学的電池でポータプル電子機器に所望の電力供給のできるものは極めて大重量 となる場合が多かった。
たたし、その例外として、金属−空気電池が挙げられる。すなわち、金属−空気 電池は比較的高いエネルギー密度を有しており、これは、金属−空気電池の陰極 が金属や金属組成物等の大重量の材料ではなく外界の空気における酸素をその電 気化学的反応の反応体として利用しているためである。その結果、比較的軽量な 電力供給手段が提供できる。
この金属−空気電池は空気浸透性の陰極と水性電解質で囲まれる金属製陽極とを 備えている。例えば、亜鉛−空気電池においては、陽極は亜鉛を含んでおり、動 作中に外界の空気からの酸素が陰極において水酸化物に変換され、さらに、亜鉛 が陽極において水酸化物により酸化されて、水と電子が放出されることにより電 気的エネルギーが供給される。
一般に、単一の放電サイクルにおいてのみ有用な電池を一次電池と呼び、また、 再充電可能であり、かつ、多数回の放電サイクルにおいて有用な電池を二次電池 と呼ぶ。そして、これら−次および二次の金属−空気電池が開発されてきている 。この場合、金属−空気電池への再充電は陽極および陰極の間に電圧をかけて上 記の電気化学的反応とは逆の反応を行うことにより行われる。つまり、酸素が空 気浸透性陰極を通して環境に放出されるのである。
なお、複数個の金属−空気電池を７１ソテリーバツクにして十分な電力出力を得 る場合もある。このような場合は、所望の電力出力を達成するために、一定流量 の継続的な空気流に空気陰極を暴露する必要かある。このような構成は米国特許 第４９１３９８３号明細書に示されており、ここでは、金属−空気電池の／く・ ツクに空気を供給するべくファンが使用されている。
しかしながら、金属−空気電池における問題として、外界の湿気が金属−空気電 池の機能低下を起こすという問題がある。つまり、金属−空気電池の平衡蒸気圧 が平衡相対湿度となっており、この値は約４５％であるのが一般である。したが って、外界の湿度がこの金属−空気電池における平衡相対湿度よりも高くなると 、金属−空気電池は陰極を介して空気から水分を吸収し、フラッディング（ｆ　 ｌ　ｏｏｄ　ｉ　ｎｇ）と呼ばれる状態になって機能低下する。一方、外界湿度 が金属−空気電池の平衡相対湿度よりも低い場合は、電池は空気陰極を介して電 解質から水蒸気を放出して乾燥による機能低下を起こす。
なお、たいていの環境において金属−空気電池は使用されているが、乾燥により 機能低下か起こりやすい。
また、金属−空気電池の動作中においては、電解質反応により熱が発生して電池 の温度か上昇する。この電解質反応により生じた熱は電池中に収容されている水 の気化率を高める。したがって、米国特許第３３９５０４７号明細書に開示され るように、金属−空気電池を冷却するために空気陰極上の空気の流速を高めるこ とも考えられる。しかしなから、空気陰極上の空気の流速を高めることは水の蒸 気化の速度を高めることになり、冷却処理により水の損失か引き起こされる。
また、米国特許第４９１３９８３号明細書における従来構成では、金属−空気電 池かハウジングの中に配されており、空気かハウジングの内側で電池の回りを循 環するものも示されている。つまり、ハウジング内の同−空気の循環か電池の冷 却と反応体の空気用に用いられている。この場合、空気はある程度まで電池を冷 却するが、ハウジング内の循環空気は電池により熱せられ、さらに、電池内およ び陰極上を反応空気として通過することになる。而して、このような冷却空気と 電池に流入する反応空気の混合により、電池内の水の蒸気化速度か高められるこ とになり、この場合も冷却処理によって水の損失が引き起こされる。
また、金属−空気電池の他の問題として、二酸化炭素！煙および硫化物等の空気 中の混入物が電池出力を減少することが挙げられる。例えば、二酸化炭素は電解 質内の金属水酸化物と反応する。つまり、二酸化炭素と金属水酸化物との反応に より金属炭酸塩化合物が形成され、上記の電気化学的反応を干渉する。而して、 冷却のために陰極上の空気の流速を高めれば、このような混入物への金属−空気 電池の暴露の割合が高まることになる。
なお、−次金属一空気７１！池におけるよりも二次金属−空気電池の場合の方が 、乾燥やフラッディングか同等により大きな問題として挙げられる。すなわち、 外界の湿気は電池使用の単一サイクルにおけるフラッドまたは乾燥においてはさ ほどの問題を与えないか、二次金属−空気電池における一連の放電および充電サ イクルによる蓄積的な水の増加または損失は大幅な機能低下につながる。
さらに、金属−空気電池における他の問題として電解質の漏れかあり、これによ り、電池の機能低下および周囲の腐食が起こる。上述したように、金属−空気電 池は空気陰極と陽極、さらに、陰極および陽極の間に電解質を含んでいる。さら に、典型的な金属−空気電池では、これらの構成要素がセルケースのフレーム間 に収容されている。また、これらのケースフレームはボルト、接着剤または溶接 により一体に接合されている。しがし、いずれの場合においても、セルケースは 一以上のシーム部を含んでおり、これを介して電解質が時に漏れる場合がある。
さらに、金属−空気電池のシーム部を液体について非透過性とすることもできる が、これには手間と費用がかかる。
さらに、電解質は陰極を通して、あるいは、その周囲から漏れることもある。な お、陰極の空気側を液体非透過性で気体透過性のフィルムにより被覆して電解質 漏れを制御することか知られているが、漏れ出た電解質はこのようなフィルムま たはブロック材の下で塊状物を形成したり、陰極への空気の流れを阻止したり、 あるいは、フィルム材の周囲から漏れたりする。
また、金属−空気電池におけるさらに他の問題として、金属−空気電池を空気管 理ハウジング内、特に、バッテリーパック内に配する時の問題がある。勿論、金 属−空気電池は空気管理装置内に配されて、その陰極上に比較的連続した好適な 化学量論量の空気を流す必要がある。
また、冷却用の空気も電池の近傍に流れていることが好ましい。なお、空気陰極 上の空気の通路は一般にセルケースの一体部分により形成される。また、多数個 電池のバッテリーパックを形成する場合は、これらの電池は、通常、機械的手段 、接着剤または溶接により一体化される。しかしながら、このような方法による 金属−空気電池ケース、バッテリーパックおよびこれらに付随する空気流通路の 形成は複雑であり、時間と費用がかさむ。
したがって、電力供給システム内における空気の流通制御を大幅に改善して、外 界の湿気や混入物の影響を最小限に止めることにより電力供給システムの使用寿 命を延ばすことのできる空気管理システムを伴う金属−空気電池式電力供給シス テムが必要とされている。また、漏れか生しに＜＜、かつ、比較的１１ｔ純構成 で安価な金属−空気電池式電力供給システムか必要とされている。
発明の概要 本発明の一態様によれば、改善された電力供給システム内における空気の流通制 御を実現する金属−空気電池式電力供給システムか提供される。本発明の電力供 給システムはハウジング内に配された金属−空気電池を含む。
また、金属−空気電池は空気陰極を含む。さらに、電力供給システムは空気管理 システムを含み、この空気管理システムはハウジングを通る空気の流れを発生し 、空気の流れの反応部分を電池の空気陰極に至る反応空気流入口に向け、さらに 、電池から空気の流れの反応部分を排出する。また、このような空気管理システ ムは空気の流れの冷却部分を空気陰極から隔絶した電池部位に至る冷却空気流入 口に向け、さらに、ハウジングから空気の流れの冷却部分を排出する。この反応 空気流入口および冷却空気流入口は互いに分離しており、また、空気の流れの排 出された反応部分および冷却部分から隔絶している。
さらに、空気管理システムは電池から所定レベルの電流を生じるに要する化学量 論量の約３倍ないし約１０倍の酸素を供給するに足る容量流速に反応空気の流れ を制限し、かつ、空気の流れにおける冷却部分が空気の流れにおける反応部分の 容量流速の約１０倍ないし約１０００倍の容量流速を有するに足る全容量流速を 供給する。而して、このように空気陰極上の反応空気の流速を制限し、冷却空気 の流れを反応空気の流れから隔絶し、さらに、冷却空気の流速を十分なレベルに 維持することによって、金属−空気電池の温度は空気陰極を過剰速度の空気流に さらすことなしに低レベルに維持することができる。さらに、このことにより、 電池からの水蒸気の損失を最小限に止めることができ、また、電池の混入物との 接触も減少することかできるので、電池の寿命を最大限に延ばすことか可能にな る。
好ましくは、電力供給システム内の空気の流れにおける反応部分の容量流速はオ リフィスを有する障壁により制限され、これを介して空気流における反応部分か 通過する。つまり、オリフィスの大きさは空気の流れにおける反応部分の容量流 速を許容可能に制限する程度である。
加えて、電池の無放電状態時における電池の乾燥やフラッディングを防止するた めに、電力供給システムが、このシステムの負荷への電力供給時に電池の空気陰 極を空気の流れの反応部分に選択的にさらし、また、このシステムの不使用時に は空気陰極を空気の流れの反応部分から選択的に隔絶するための装置を（＋ＩＮ えていることが好ましい。
また、本発明の他の実施態様によれば、改善された電力供給システム内の空気の 流れの制御を実現する金属−空気電池式電力供給システムが提供される。この電 ノコ供給システムはセルケース内に配された空気陰極を有する金属−空気電池を 含む。さらに、金属−空気電池はハウジング内に配されており、電力供給システ ムはハウジング内に空気の流れを発生するための装置を含んでいる。
また、この電力供給システムは空気陰極の近傍に陰極ブレナムを形成し、さらに 、金属−空気電池の一端部に沿って陰極プレナム流入口と陰極プレナム流出口と を形成している。さらに、この電力供給システムはまた、金属−空気電池の同一 端部近傍に、上記空気の流れにおける反応部分を陰極プレナム流入口を介して陰 極プレナムに導くための反応空気流入口プレナムを形成する。加えて、この電力 供給システムは反応空気流入口ブレナム近傍に反応空気流出口プレナムを形成し て、反応空気流入口ブレナムか反応空気流出口プレナムと金属−空気電池との間 に存するようにする。さらに、この電力供給システムは空気の流れにおける反応 部分を陰極ブレナムから陰極プレナム流出口および反応空気流入口プレナムを経 た後に反応空気流出口プレナムに導くための分離経路を定めており、これにより 、空気の流れにおける反応部分が、陰極ブレナムに流入した空気の流れの最初の 部分と混合することなく、陰極ブレナムから流出する。
而して、このようにハウジングおよび金属−空気電池内の反応空気の流れを制御 することによって、本発明の電力供給システムは最小量の反応空気を使用する。
すなわち、このような反応空気の流れが、陰極ブレナムに流入する空気流を陰極 ブレナムを出る使用済みの空気流と混合させることを防止することにより制御さ れる。したかって、空気陰極を過剰速度の空気流にさらすことがないので、本発 明の電力供給システムは金属−空気電池を乾燥させるおそれを減少することがで き、さらに、金属−空気電池を空気混入物に接触させるおそれを減少することか できる。したがって、改善された使用寿命の電力供給システムが提供できる。
好ましくは、本発明の電力供給システムの実施例は上記空気の流れにおける冷却 部分を電池の冷却のために陰極から隔絶した金属−空気電池のセルケースの部分 の近傍に導く。さらに好ましくは、本発明の金属〜空気電池式電力供給システム はハウジング内を流れる空気を受容するための空気取り込みプレナムを電池の近 傍に形成する。また、上記反応空気流入口プレナムが空気取り込みプレナムから 延出して取り込みプレナムがらの空気の流れおける反応部分を受容する。さらに 好ましくは、空気の流れにおける冷却部分が取り込みプレナムから陰極と隔絶す る電池部分近傍の経路に沿ってハウジングから流出することにより、空気の流れ における冷却部分が空気陰極と接触しないようになっている。このようにして電 池を冷却する空気流の冷却部分の陰極との接触を回避することにより、金属−空 気電池が乾燥するおそれを減少している。
さらに好ましくは、本発明の電力供給システムは空気の流れにおける反応部分を 受け入れるための反応空気プレナム流入口と空気流の反応部分を排出するための 反応空気プレナム流出口とを備えている。加えて、本発明の電力供給システムは 反応空気プレナム流入口と反応空気プレナム流出口の両方を閉じるための扉を備 えており、扉が−の位置に選択的に移動し、この位置において、反応空気プレナ ム流入口および反応空気プレナム流出口が開口し、また、扉が他の−の位置に移 動し、この位置において、反応空気プレナム流入口および反応空気プレナム流出 口か閉しることか好ましい。なお、反応空気ブレナム流入口と反応空気プレナム 流出口は互いに概ね位置合わせされているので、扉はこれらの開口部に適合する 一枚の板材を備えることができる。また、好ましくは、扉は空気の流れにおける 第１の部分を上記取り込みプレナムから反応空気流入口プレナム内に案内するた めの部材を備えている。なお、この案内手段はカバープレートから少なくとも部 分的に上記反応空気ブレナム流入口を介して反応空気流入口プレナムに延出する Ｕ字形部材とすることができる。
また、本発明の電力供給システムのさらに他の実施例はケースとこのケース内に 配された空気陰極とを備える金属−空気電池から成り、空気陰極が少なくとも部 分的にケースの一側部を介して暴露している。この電力供給システムは空気陰極 近傍に陰極ブレナムを形成し、陰極ブレナムは上記ケースの一端部近傍における 反応空気流入口からケースの他端部近傍における反応空気流出口に延出している 。加えて、本発明の電力供給システムはセルケースの上記−側部とは反対側の側 部近傍に冷却空気プレナムを形成し、冷却空気プレナムは上記反応空気プレナム と分離しており、さらに、ケースの上記一端部近傍における冷却空気流入口から ケースの上記他端部近傍における冷却空気流出口に延出している。
この実施例においては、電力供給システムはまたハウジングを備えており、ハウ ジングは金属−空気電池を内部に配置するセルコンパートメントと、セルケース の上記一端部近傍に空気取り込みプレナムを形成しており、この空気取り込みプ レナムか空気取り込み開口部を有して上記反応空気流入口と冷却空気流入口とを 囲んで反応空気および冷却空気流入口が上記反応空気および冷却空気流出口と隔 絶されており、さらに、ハウジングがセルケースの上記他端部近傍で空気取り込 みプレナムから分離した位置に空気排出プレナムを形成しており、空気排出プレ ナムが空気排出開口部を有して反応空気および冷却空気流出口を囲んでいる。さ らに、本発明の実施例は、上記の空気取り込み開口部から空気取り込みプレナム 内に流れ、上記陰極プレナム内を反応空気流入口から反応空気流出口へと流れる 反応空気の流れと上記冷却空気ブレナム内を冷却空気流出口から冷却空気流出口 へと流れる冷却空気の流れとに分離し、上記空気排出プレナムにおいて再び単一 の空気流に混合し、さらに、空気排出ブレナム内を流れて空気排出開口部からハ ウジングの外に流出する空気の流れを発生するための装置を備えている。
また、本発明のこの実施例は、さらに、上記空気取り込み開口部および空気排出 開口部を選択的に開口して空気陰極を上記空気の流れに塞露し、また、空気取り 込み開口部および空気排出開口部を閉じて空気陰極をハウジング外の空気から隔 絶するための装置を備えている。
好ましくは、本発明の電力供給システムは上記金属−空気電池を収容するコンパ ートメントを形成して、この電池をコンパートメント内に整合するものであり、 電池のコンパートメント内における収容時に、電池および電力供給システムが上 記陰極ブレナムと冷却空気プレナムとを形成する。また、コンパートメントは好 ましくは互いに離間するバーティンヨンにより形成されて、パーティション間に 、上記セルケースと空間に延出する第１および第２パネルか収容されるようにな っている。第１パネルは少なくとも上記陰極ブレナムの一部を形成し、また、第 ２パネルは第１パネルと離間して少なくとも上記冷却空気プレナムの一部を形成 する。さらに、第、１パネルから突出する複数の離間したリブがセルケースと空 気陰極を第１パネルから分離し、また、第２パネルから突出する複数の離間した リブがセルケースを第２パネルから分離する。
さらに、本発明の電力供給システムの他の実施例によれば、電力供給システムは 複数の金属−空気電池を保持するための複数の積重ね可能なトレイを備えている 。つまり、これらのトレイは互いに積み重ねられて、複数の金属−空気電池を収 容するための複数のコンパートメントのアレイを形成する。さらに、積重ね可能 なトレイは電池を形成したコンパートメント内に整合して、セルケースおよびト レイが各空気陰極近傍の各コンパートメント内に陰極ブレナムを、また、空気陰 極から隔絶する冷却空気プレナムを形成して、反応空気が空気陰極に導かれ、か つ、冷却空気が各空気陰極から隔絶した各セルケースの一部分に導かれるように している。
また、本発明の積重ね可能なトレイは、好ましくは、互いに離間するパーティシ ョンとパーティション間に延出するパネルとを備えている。この場合、セルケー スは近接するパーティション間に配されて、トレイのパネルが少なくとも各陰極 ブレナムの一部と少なくとも各冷却空気プレナムの一部とを形成する。さらに、 本発明の積重ね可能なトレイは、好ましくは、各々、上記パネルの第１面および 第２面の両方から突出する複数の離間したリブを備えており、パネルの第１面か ら突出するリブがパネルをセルケースと空気陰極とから分離し、また、パネルの 第２面から突出するリブがパネルをセルケースから分離する。
さらに、本発明の他の態様によれば、電解質の漏れについて改善した金属−空気 電池が提供される。この金属−空気電池は一定の外周端部を有する第１部月とこ の第１部材の外周端部に隣接する外周端部を有する第２部材とを備えるケースを 具備している。この場合、陽極が第１部材近傍のケース内に配され、また、はぼ 平板状の空気陰極かケース内に配されており、空気陰極は空気側面と電解質側面 とを有しており、さらに、陰極の空気側面は第２部材の近傍に位置している。な お、電解質溶液は陽極と空気陰極の電解質側面との間のケース内に配される。ま た、空気陰極の電解質側面はケース内に支持されており、第１の通気性かつ液体 非透過性の膜か第２部材と陰極の空気側面との間のケース内に配される。すなわ ち、第１膜は空気陰極の空気側面を被覆し、空気陰極の空気側面を越えて延出す る外周部を有している。さらに、第１膜の外周部はケースの第１および第２部材 における隣接外周端部に近接して延出している。なお、第１部材、第２部材およ び第１膜の外周部はケースにおける第１および第２部材の隣接外周端部に沿って 一体に溶接されてケースの周囲に単一かつ一体の液体非透過性シールを形成し、 陽極、空気陰極および電解質を液体非透過性封入体中に完全に封入する。
而して、本発明の電池の構造的簡潔性と、とりわけ、溶接による単一ステップに おいて容易に形成される液体非透過性シールとによって、本発明による電池は比 較的安価に製造することができる。加えて、電解質漏れは、通常、金属−空気電 池のセルケースにおけるシーム部に沿って生じるものであるから、本発明の金属 −空気電池におけるような単一で一体溶接したシール部はとりわけ有利である。
すなわち、このような新規のシール構造は電解質漏れを実質的に防止できる。さ らに、本発明の電池の周囲にはシール部か−か所しか存在しないために、電解質 の漏れを最小に止めることができる。
さらに、本発明の金属−空気電池は、好ましくは、空気陰極の空気側にグリッド 支持部を備えている。すなわち、セルケースの第２部材は膜被覆した陰極の少な くとも一部分に近接するグリッドを備えている。このグリッドは、好ましくは、 上記第１膜を空気にａｍするための開口部を有している。さらに、本発明の金属 −空気電池は、好ましくは、セルケースの第１部材から第２部材のグリッドに向 けてほぼ垂直に延出して第１膜を支持するための外周側壁を有する支持体を備え ている。さらに好ましくは、セルケースの第２部材かこの第２部材のグリッドか ら第２部材の外周端部に向けてほぼ垂直に延出する外周側壁を備え、また、第１ 膜の外周部が第２部材の外周側壁と上記支持手段の外周側壁との間に延出してい る。好ましくは、この空気陰極支持体は上記隣接外周端部に近接して延出してお り、また、第１膜はケースおよび空気陰極支持体の間に延出しており、さらに、 空気陰極支持体が上記シール部に沿って第１膜とケースとに溶接されている。
上記の第１部材、第２部材、第１膜および膜支持体は、好ましくは、各々、熱溶 着により一体結合するポリマー材料から成る。このような溶着性ポリマー材は比 較的容易に熱溶着して安価で軽量な金属−空気電池を提供する。
最も好ましくは、金属−空気電池における第１部材、第２部材、第１膜および膜 支持体はポリプロピレンあるいはその他のポリオレフィンから成り、これらの材 料は電解質による腐食に対する耐性に優れ、また、液体非透過性で通気性または 非通気性の材料を構成することができる。
また、本発明の金属−空気電池は、好ましくは、第２の液体非透過性かつ通気性 の膜で被覆したセルケールの第１膜において、液体非透過性封入体から気体を放 出するための開口部を備えている。而して、電池内の電解反応において生じる水 素等の気体を第２膜を介して放出できる。
したかって、本発明の目的は改善された金属−空気電池式電力供給システムを提 供することである。
また、本発明の他の目的は改善された二次金属−空気電池式電力供給システムを 提供することである。
さらに、本発明の他の目的は金属−空気電池における最長寿命を実現可能な金属 −空気電池式電力供給システムを提供することである。
さらに、本発明の他の目的は金属−空気電池におけるフラッディングや乾燥の問 題を最小限に留めることである。
さらに、本発明の他の目的は金属−空気電池式電力供給におけるエネルギー密度 を改善することである。
さらに、本発明の他の目的は金属−空気電池式電力供給のための改善された空気 管理システムを提供することである。
さらに、本発明の他の目的は改善された金属−空気電池を提供することである。
さらに、本発明の他の目的は耐リーク式金属−空気電池を提供することである。
さらに、本発明の他の目的は比較的製造容易であり、安価で、多数セル型バッテ リーパックへの組み込みが可能な金属−空気電池を提供することである。
さらに、本発明の他の目的は多数セル型バッテリーパックに複数の金属−空気電 池を配列するためのシステムを提供することである。
なお、本発明の他の目的、特徴および利点は以下の詳細な説明および請求の範囲 から容易となる。
図面の簡単な説明 第１図は本発明の金属−空気電池式電力供給システムの好ましい一実施例におい て使用する好ましい金属−空気電池式ハツチリーバツクの斜視図である。このバ ッテリーパックはパックの包みから部分的に引き出された状態で示されている。
第２図は本発明の金属−空気電池式電力供給システムの好ましい一実施例の斜視 図であり、この電力供給システムのファン側を示している。
第３Ａ図および第３Ｂ図は第２図の電力供給システムの分解図である。
第４Ａ図は第２図の電力供給システムの平面図であり、ハウジングの上部および −のバッテリーセルの上部被覆を破断して示している。
第４Ｂ図は第２図の電力供給システムの部分的平面図であり、スイッチか１オン 」位置にある状態を示している。
第４Ｃ図は第４Ｂ図に相当する部分的平面図であり、スイッチか「リチャージ」 位置にある状態を示している。
第４Ｄ図は第４Ｂ図に相当する部分的平面図であり、スイッチか「オフ」位置に ある状態を示している。
第５図は第２図の電力供給システムの斜視図であり、ハックパネルとハツチリー バツクを７１ウンングから取り除いた状態を示している。
第６図は第２図の電力供給システムのための電子システムのブロック図である。
第７図は電力供給システムがオンである時の第６図の電子システムにおけるマイ クロコントローラにより実行されるルーチンの論理フロー図である。
第８図は電力供給システムが再充電されている時の第６図の電子システムにおけ るマイクロコントローラにより実行されるルーチンの論理フロー図である。
第９図は本発明の金属−空気電池の好ましい一実施例の上部平面図である。
第１０図は第９図に示す電池の下部平面図である。
第１１図は熱溶接処理前の第９図に示す電池の正断面図である。
第１２図は熱溶接処理後の第９図に示す電池の正断面図である。
第１３図は第９図に示す電池の側断面図である。
第１４図は本発明の金属−空気電池式電力供給システムの他の好ましい実施例の 部分的斜視図であり、ノ）ウジングおよび電極コネクタボードの一部が除去され ている。
第１５図は第１４図の金属−空気電池式電力供給システムの部分平面図であり、 ハウジングの上部カバーが除去されている。
第１６図は第１４図の金属−空気電池式電力供給システムにおいて使用されるハ ツチリーバツクにおける単−金属−空気電池を示す部分側面図である。
第１７図は第１６図の金属−空気電池コンバートメントの内部を示す部分側面図 である。
第１８図は第１４図の金属−空気ＴＬ池式１カ供給システムの一端面図である。
第１９図は第１４図のバッテリーバックにおける二つの下部トレイの斜視図であ る。
詳細な説明 本発明の好ましい実施例に基づいて作成した金属−空気電池型ツノ供給システム １０を第２図ないし第４図に示す。また、電力供給システム１０において使用す る金属−空気電池ハツチリーバツクを第１図に示す。以下に詳述するように、電 力供給システム１０は上部フレーム１９、下部フレーム２２、フロントパネル２ ５および後方パネル２８を有する箱形のハウシング１６を備えている。
さらに、このハウジング１６内においては、隔壁３１．３４および３７か電力供 給システム１０に空気を導入するブレナムの配列構成を形成している。さらに、 ハウジングはハツチリーバツク１３の空気管理システムとして作用する。このハ ツチリーバツク１３は後方パネル２８と第１隔壁３１との間のハウジング１６内 に嵌入されている。
さらに、ハツチリーバツク１３はそれぞれ４個の電池から成る３基のスタック構 造を成す１２個の１ボルト金属−空気電池３８を備えている。これらの電池３８ は亜鉛−空気電池またはその他の種類の金属−空気電池である。ただし、電力供 給システム１０はあらゆる数の金属−空気電池に適用可能でとる。加えて、各金 属−空気電池は、空気陰極および各セルケースか備えられ、がっ、それぞれの金 属−空気電池が以下に述べるような空気管理システムと共同動作するべく形成配 列されている限りにおいて、従来の金属−空気電池コンポーネントにより作成す ることができる。
第１図および第４八図ないし第４Ｄ図に示すように、ハツチリーバツク１３にお ける各電池３８は金属製陽極（図示せず）と空気陰極４２とこれらに挟まれる電 解質とを収容するセルケース４０を備えている。また、各セルケース４０の側壁 ４４および上部カバー４６は各空気陰極４２上に陰極空気ブレナムを形成する。
また、各電池の一端部４８には、電池３８の陰極ブレナムにおける空気の流入お よび流出用の陰極ブレナム流入口オリフィス５０と陰極ブレナム流出口オリフィ ス５２とが形成されている。さらに、分割器５４が各上部カバー４６から対応す る空気陰極４２まで延出して各電池３８の陰極ブレナム内の空気流通路を形成し ている。この空気流通路を第４Ｂ図に示す。好ましくは、陰極ブレナム流入口お よび流出口５０および５２はバッテリーパック１３の前面５６に沿って延出する 。
また、ハツチリーバツク１３の各電池３８は凹形底部５８を備えており、それぞ れの電池か積み重ねられてその両端部４８および６０において接合される時に、 バッテリーパックの長さ方向に延出する冷却空気ブレナム６４を形成する。なお 、この冷却空気ブレナム６４は上記空気陰極ブレナム４２とは隔絶している。
また、好ましくは、各電池３８のセルケース４ｏは化学的腐食に耐性を有するポ リプロピレン等のプラスチック材料により形成されている。さらに、それぞれの 電池３８は当業者において周知の従来手段、好ましくは、接着あるいは溶着によ り接合する。
また、電極タブ（図示せず）か陰極ブレナム流入口および流出口５ｏおよび５２ を有するハツチリーバツク１３の前面５６と対向するバッテリーパック１３の後 面６６に沿って各電池３８から延出している。さらに、この電極タブはハツチリ ーバツク１３の後面６６に沿って延出する電極コネクタボード６８に接続してい る。この電極コネクタボード６８はそれぞれの電池３８に対して電流の受け渡し を行う。すなわち、金属製タブ（図示せず）か電極コネクタボート６８の一端部 から延出して電池３８を後述する態様でバッテリーバック用の電子回路に接続す る。
第１図および第３Ａ図に最良に示すように、好ましくは、ハツチリーバツク１３ は前面５６を除く全面をカードボート等の被覆材７２により包装されている。な お、旧市５６は好ましくはポリマー系発泡材により形成したガスケットパット７ ３により被覆されている。被覆材７２はハツチリーバツク１３の対向端部７６お よび７７において長方形状の開口部７４を（＋ｉｉえており、冷却空気ブレナム ６４内の冷却空気の流通を可能にしている。また、ガスケットパッド７３は各金 属−空気電池３８の陰極ブレナム流入口および流出口５０および５２に位置合わ せした開口部７８および７９を備えている。なお、バッテリーパック１３の一端 部７７における被覆材７２に相当する部分は第１図において示されていない。
次に、第２図ないし第５図に示すように、電力供給システム１０は上部フレーム １９および下部フレーム２２を（６１ｉえており、これらのフレームを取り付け ることにより箱形ハウジング１６が形成されている。好ましくは、ハウジング１ ６および電力供給システム１０の大部分の構成要素がポリプロピレンまたはアク リロニトリルブタジェンスチレン（ＡＢＳ）等の軽量で耐化学作用性を有するプ ラスチック材料で形成されている。さらに好ましくは、これらの構成要素は当業 者において周知の射出成型法により形成される。
第３Ａ図に示すように、上部フレーム１９は上部パネル１１２と前記パネルの両 端部から一体に延出するサイトパネル１１５および１１６を備えている。一方の サイドパネル１１５はアーム１２１により形成される空気取り込み開口部１１８ を備えており、アームは内側に延出してファン１２７の上部フレーム１２４を構 成する。また、上部フレーム１９の他方のサイドパネル１１６は冷却空気流出口 を形成する３本の水平スロット１３０を有している。
また、上部フレーム１９の上部パネル１１２は上部パネル１１２の内部表面から 延出する一体リブの配列構成を有する。まず、リブ１３２がサイドパネル１１５ と１１６の間で上部パネル１１２の前端部に沿って延出している。また、一対の 間隔の狭い平行リブ１３４が前方リブ１３２から離間して上部パネル１１２に沿 って延出し、上部パネルに狭い溝を形成している。さらに、Ｌ字形リブ１３６が 平行リブ１３４よりも前方リブ１３２からさらに内側に離間して設けられており 、このＬ字形リブは前方リブに平行にサイドパネル１１６からンヨートレグ１３ ８まで延出するロングレグ１３７を有している。一方、ショートレグ１３８はロ ングレグから前方リブ１３２に向けて垂直に延出している。他のリブ１４０はサ イドパネル１１５および１１６の間で上部パネル１１２の後方端部に沿って延出 している。さらに、３本の付加的なリブ１４２．１４３および１４４が互いに離 間して後方リブ１４０からＬ字形リブ１３６のロングレグ１３７にかけて上部パ ネル１１２上に延出している。このようなリブの配列構成は上部パネル１１２の 構造的支持を供与すると共に、バッテリーパック１３を包むパッド７２の間のシ ールを形成し、さらに、以下に述べるような空気管理システム１０の付加的構成 要素を支持する。
上部フレーム１９はまたＬ字形壁部１４７を備えており、壁部は一方のサイドパ ネル１１５からＬ字形リブ１３６のショートレグ１３８に向けて垂直に延出して いる。
第３Ｂ図および第５図に最良に示すように、下方フレーム２２は底部パネル１５ ０と底部パネルからこれと一体に延出する二つのサイドパネル１５２．１５３お よび前方フレーム１５５から成る３枚のパネルを備えている。
さらに、下方フレーム２２は底部パネル１５０の内部表面上に一体リブの配列構 成を備えている。このリブ配列構成は上部フレーム１９の内部表面上におけるリ ブの配列構成に極めて似ている。すなわち、このような配列構成は上部フレーム １９の上部パネル１１２における平行リブ１３４に相当するリブ（図示せず）を 備えている。
このリブは一方のサイドパネル１５３から他方のサイドパネル１５２に向けて延 出している。また、底部パネル１５０は上部フレーム１９のＬ字形リブ１３６に 相当するＬ字形リブ１５８を備えている。Ｌ字形リブ１５８はサイトパネル１５ ３からサイドパネル１５２に向けて底部パネル１５０に沿って延出し、かつ、前 方パネル１５５から離間している。加えて、底部フレーム２２はサイトパネル１ ５２と１５３との間で底部パネル１５０の後方端部に沿って延出する他のリブ１ ６０を有している。
さらに、３本の付加的なリブ１６４．１６５および１６６が互いに離間しなから リブ１５８と１６０との間で底部パネル１５０を横切って一体に延出している。
この底部パネル１５０上のリブの配列構成により底部パネルの構造的支持か付与 される。
さらに、アーム１７０か底部フレーム１９の一方のサイドパネル１５２から延出 してファン１２７を支持する下方フレーム１７２を形成している。加えて、Ｌ字 形壁部１８０が一方のサイトパネル１５２および底部パネル１５０からＬ字形リ ブ１５８に向けて延出している。
なお、上部および下部フレーム１９および２２はボルト１８２により一体に固定 され、ボルトは底部パネル１５０の穴１８３およびスタンドオフ１８５を介して 上部パネル１１２から一体に形成されているスレッドナツト１８７に延出してい る。また、上部および下部フレーム１９および２２はまたフック１９０により固 定されており、フックは上部フレームのサイドパネル１１５および１１６から延 出して下部フレームのサイトパネル１５２および１５３から延出している保持部 内に係合している。
また、ハウジング１６の後方パネル２８はハウジングの後方開口部上に嵌合して いる。この後方パネル２８は後方パネルの水平端部から内側に延出している一連 のタブ１９５を備えており、タブは上部および下部フレーム１９および２２の後 方端部を把持する。さらに、別のタブ１９８か後方パネル２８の一方の垂直端部 から外方に延出して、下部フレーム２２のサイトパネル１５２における所定の凹 所に嵌入する。而して、タブ１９５か上部および下部フレーム１９および２２の 後方端部内の溝に嵌入して、後方パネル２８を７１ウンングの後方端部にｌａっ てＩＩＩＪ　ｉＵに摺動させることによって取り外し可能としている。また、バ ット２００か後方パネル２８から内側に延出して後方パネルとバッテリーパック １３の後面との間にシールを形成する。なお、パッド２００は好ましくはポリマ ー系発泡材である。
上述したように、電力供給システム１０は隔壁３１．３４および３７を備えてお り、これらはハウジング１６およびバッテリーバック内の空気流通のための所定 のブレナム配列構成を形成する。なお、これらは第３Ａ図、第３Ｂ図および第４ 八図ないし第４Ｄ図に最良に示されている。すなわち、第１隔壁３１は底部パネ ル１５０および上部パネル１１２の間でハウジング１６のフロントパネル２５に 近接して垂直に延出している。具体的には、第１隔壁３１は垂直パネル２０５と この垂直パネルの三つの端部に沿って垂直パネルから前方に延びる３種類の細長 い側面２０８．２０９および２１０とを備えている。
なお、垂直パネル２０５の端部２１２には端面が設けられていない。さらに、第 １隔壁３１の上端面２０８は上部パネル１１２のＬ字形リブ１３６と上部パネル の平行リブ１３４との間に嵌合し、この第１隔壁の垂直端面２０９はサイドパネ ル１１６および１５３と係合し、さらに、第１隔壁の下端面２１０は底部パネル １５０のＬ字形リブ１５８と底部パネルのリブとの間にこれらと離間しかつ平行 に嵌合する。また、第１隔壁３１の開放端部２１２はＬ字形リブ１６８のンヨー トレグ１３８に係合し、Ｌ字形壁部１４７および１８０に離間している。さらに 、開放端部２１２はＬ字形壁部１４７および１８０と概ね位置合わせされている 。この結果、Ｌ字形壁部１４７および１８０と第１隔壁の開放端部２１２とによ り開口部２１５が形成される。
上述したように、バッテリーバック１３は後方パネル２８と第１隔壁３１との間 でハウジング１６内に嵌合する。したがって、第１隔壁３１はハツチリーバツク の前端部５６と金属−空気型７１！！３８の前端部４８に近接に沿って延出する 。さらに、ハツチリーバツクの対向面７６および７７はそれぞれのサイドパネル １１５、コ１６．１５２および１５３と離間して空気取り込みブレナム２１８と 冷却空気流出口プレナム２２１を形成する。第４Ａ図に最良に示すように、空気 取り込みプレナム２１８はハツチリーバツク１３の一面７６とファン１２７に近 接するサイトパネル１１５および１５２との間に位置する。一方、冷却空気流出 口プレナム２２１はバッテリーバック１３とサイトパネル１１６および１５３と の間に位置する。而して、バッテリーバック１３の後面６６は後方パネルバット ２００の近傍に固定されており、バッテリーバックの前面５６は第１隔壁３１の 垂直パネル２０５の近傍に固定される。さらに、ハツチリーバツクの上部は上部 パネル１１２のリブ１４２．１４３および１４４の近傍に固定しており、バッテ リーパンクの底部は底部パネル１５０のリブ１６４．１６５および１６６の近傍 に固定される。この結果、ガスケットパッド７３はバッテリーバック１３と第１ 隔壁３１との間に挟まれた状態になり、相当に気密なシールがバッテリーバック と第１隔壁との間に備えられる。
第５図に示すように、第１隔壁３１の垂直パネル２０５は複数の流入口および流 出口オリフィス２２４および２２６を備えており、これらはそれぞれ電池３８の 陰極ブレナム流入口および流出口と位置合わせされている。
さらに、第３Ｂ図に示すように、ダクト２２９が第１隔壁３１の流出口オリフィ ス２２６を定め、垂直パネル２０５から第１隔壁の端面２０８．２０９および２ １０を越えて延出している。なお、これらのダクト２２９は互いに離間してこれ らの間での空気の自由な流れを作ることを可能にしている。
第２隔壁３４は第１隔壁３１のダクト２２９を気密に収容する複数のオリフィス ２３０を有しており、第１隔壁の三つの端面２０８．２０９および２１０に気密 に嵌合して第１および第２隔壁の間に反応空気流入口ブレナム２３５を形成する 。また、第４Ａ図に示すように、第２隔壁３４もまたサイドパネル１１６および １５３からＬ字形リブ１３６のショートレグ１３８に延出している。
加えて、第２隔壁３４は垂直端部２３８を有しており、この端部は第１隔壁３１ の開放端部２１２とともに反応空気流入口ブレナム２３５への流入開口部２４１ を形成する。
第３隔壁３７もまた上部パネル１１２と底部パネル１５０との間に嵌合し、かつ 、側壁部１１６および１５３に係合する。この第３隔壁３７は第２隔壁３４から 離間しており、第２隔壁とフロントパネル２５との間に位置する。すなわち、第 ３隔壁３７はサイドパネル１１６および１５３から端部２４４まで延出しており 、端部２４４はＬ字形リブ１３６のショートレグ１３８に接触し、かつ、サイト パネル１１５および１５２から離間している。而して、第２および第３隔壁３４ および３７は反応空気流出口ブレナム２４７を定め、さらに、第２および第３隔 壁の垂直端部２３８および２４４は反応空気流出口ブレナム用の流出開口部２４ ８を定める。したがって、第１、第２および第３隔壁３１．３４および３７の垂 直端部２１２．２３８および２４４は互いに位置合わせされていることか好まし い。加えて、隔壁３１．３４および３７の各凹所２４９Ａ、２４９Ｂおよび２４ ９Ｃはファン１２７とハツチリーバツク１３とを空気管理システム１０の電子回 路に接続するための配線経路をそれぞれ形成する。
さらに、回路基板２５０かねじ２５３により第３隔壁３７の前面に取り付けられ る。この回路基板２５０の上端部２５５は平行リブ１３４と上部パネル１５０と の間の溝に嵌入される。以下に、この回路基板の構成要素を述へる。
第２図、第３Ａ図および第４Ａ図に最良に示すように、フロントパネル２５は／ Ｓつ／レグ１６の前端開口部の全面に嵌着して、上部フレーム１９の一方のサイ トノくネル１５２から上部フレームの他方のサイドパネル１５３まで延出してい る。フロントパネル２５は上部フレーム１９のファン面１５２の近傍に凹所２５ ６を有している。
凹所２５６は開口部２１５と概ね位置合わせした長方形状の開口部２５９と、長 方形開口部２５９の側近において上部フレーム１９の冷却空気流出面１５３に対 向するＬＥＤ表示パネル２６２を有している。また、フロントパネル２５におけ る長方形開口部２５９のＬＥＤパネル２６２の反対側の側近にはチャンネル２６ ５が設けられている。
スイッチ２６８が長方形開口部２５９内に嵌合しており、フロントパネルと平行 に開口部の中を３種類の位置に移動する。すなわち、（１）バッテリーバック１ ３の不使用時間中における閉したまたは「オフ」位置、（２）ハツチリーバツク の再充電時間中における中央または「再充電」位置、および（３）バッテリーバ ックによる電気的エネルギーの放出時における開放または「オン」位置である。
なお、前記スイッチ２６８は第４Ａ図および第４Ｂ図においてはオン位置にあり 、第４Ｃ図においては再充電位置にあり、さらに、第４Ｄ図においてはオフ位置 に示されている。
このスイッチ２６８は前方プレート２７１を備えており、このプレート２７１は フロントパネル２５において長方形開口部２５９上に嵌着して前後に摺動する。
スイッチ２６８はまｆニブレート２７４を備えており、プレート２７４は前方プ レート２７１から垂直に延出して、ハウジング１６内に取り付けた空気層２７５ に溶接されている。また、支持部材２７８が垂直プレート２７４から前方プレー ト２７１まで延出している。而して、空気層２７５は前方プレート２７１と共に フロントパネル２５に平行に前後移動する。
さらに、このスイッチの前方プレート２７１は前端部２８１および後端部２８２ を有するほぼ平板状の正面部２８０を備えている。この正面部２８０の下側は前 端部から内側に入り込んでおり、前端部はスイッチ２６８がオフ位置に移動する 時にＬＥＤパネル２６２上を摺動する。さらに、前方プレート２７１の外側部分 が後端部から内側に入り込んでフロントパネル２５のチャンネル２６５内を摺動 するプラグ２８４を形成する。すなわち、プラグ２８４はスイッチ２６８かオン の時にチャンネル２６５内に嵌合する。さらに、前方プレート２７１はスイッチ がオフ位置にある時に長方形開口部２５９を閉じる大きさに作られており、スイ ッチかオン位置にある時には、前端部２８１とＬＥＤ表示パネル２６２との間に 空気の流通のための隙間ができようにしである。さらに、再充電位置においては 、スイッチ２６８は上記オンおよびオフ位置の中間に位置するので前端部２８１ とＬＥＤ表示パネル２６２との間には僅かな隙間か残っており、間隙を空気が流 通できる。
空気層２７５はカバープレート２８７を備えており、二のプレート２８７はスイ ッチ２６８の垂直プレート２７４に溶接されている。さらに、空気層２７５はＵ 字形フローガイド２９０を備えており、このガイド部材２９０はカバープレート からこれと一体に上記の反応空気流入口プレナム２３５に延出している。さらに 、Ｕ字形フローガイド２９０は反応空気流入口ブレナム２３５内に摺動自在に係 合している。而して、Ｕ字形フローガイド２９０が反応空気流入口ブレナム２３ ５内を往復動する一方で、空気層２７５が開口部２１５上を往復動する。
この結果、フローガイド２９０の開口側は後方パネル２８に対向することになり 、空気を上記の空気取り込みプレナ４２１８から反応空気流入口ブレナム２３５ ｆ：導入する。なお、空気層２７５は、スイッチ２６８がオフ位置にあってバッ テリーパック１３の空気陰極４２への空気の流通が遮断される時に、上記カバー プレート２８７か反応空気流入口プレナム２３５の流入開口部２４１と反応空気 流出口プレナム２４７の流出開口部２４８を閉じる大きさに作られている。また 、このスイッチ２６８は、スイッチがオン位置にある時に、空気層２７５が空気 を反応空気流入口プレナムの流入開口部２４１がら反応空気流入口ブレナム２３ ５に導き、かつ、空気流入開口部２１５からハウジング１６の前部への空気の流 通を阻止するような大きさに形成されている。
また、ＬＥＤボード２９３がＬＥＤ表示パネル２６２の後部に取り付けられて、 ＬＥＤ信号装置がＬＥＤ表示パネルの穴を通って突出するようになっている。こ のしＥＤ表示によりハツチリーバツクの状態を知らせることかできる。例えば、 ＬＥＤ表示はバッテリーパックが放電または再充電状態であるかを示したり、当 業者において知られるハソテリー電池に残存する充電レベルを示すことかできる 。
また、コードドア２９６が上部ファンフレーム１６０に取り付けられ、さらに、 コードラップ２９８かコードドアに取り付けられてバッテリーパック１３および 電子システムを引出口およびチャージャージャックに接続する電線を保持する。
なお、電力供給システム１０を動作するための電子システムは当業者において構 成可能である。第６図はこのような空気管理システム１０およびバッテリーパッ ク１３と共に使用する電子システム３００の概略を示している。以下、電子シス テム３００の詳細な回路図を添付図面において説明する。
電子システム３００はマイクロコントローラ３０３を備えており、このコントロ ーラは電力供給システムにおいて中心的制御装置として機能する。マイクロコン トローラ３０３の好適例としてングネティクス（Ｓｉｇｎｅｔ　１ｃｓ）８７Ｃ ７５１／８ビツトマイクロコントローラか挙げられる。これは２４ピンＣＭ　Ｏ Ｓデバイスであり、プログラム記憶用の２　Ｋ　ｘ　８　ＲＯＭ、変数記憶用の ６４　Ｘ　８　ＲＡ〜１、パワータウンアイドルモート時にチップを起動するた めの１６ビツトカウンタータイマー、１９のインプット／アウトプットライン、 および、データログ用のデータ通信に使用するＩ”Ｃインターフェイスを含んで いる。さらに好ましくは、８７Ｃ７５１マイクロコントローラ３０３は４ｍＡの 有効電流を取り出す３゜５８ＭＨ２の水晶子を備える。さらに、水晶子は低い平 均電流を供給する。次に、マイクロコントローラ３０３のロジックを詳細に説明 する。
Ｅ　Ｐ　ＲＯＭチップ３０４はマイクロコントローラ３゜３のデータログを実行 し、上記マイクロコントローラ３０３のＩ２Ｃインターフェイスがこのデータロ グ装置３０４とデータ通信する。
監視タイマー３０６はマイクロコントローラ３０３のとを防止する。好適な監視 タイマー３０６としては、ＬＭＣ５５５ウォソチトッグタイマーが挙げられる。
つまり、マイクロコントローラ３０３か適正に動作していれば、マイクロコント ローラは定期的にチャージパルスを監視タイマー３０６に送り、マイクロコント ローラのリセットラインが不作動状態に保たれる。しがしながら、マイクロコン トローラ３０３が何らかの理由でハングアップされると、監視タイマー３０６が リセットラインを作動してマイクロコントローラのハングアップ状態を解除する 。その後、監視タイマー３０６はマイクロコントローラ３０３をリセット状態か ら解除する。このようにして、マイクロコントローラ３０３は正常動作に復帰し 、周期的にパルス信号を送ってマイクロコントローラのリセットラインを不作動 に保つ。
電力供給システムコ、０のスイッチ２６８はドア状態回路３０９、第１マイクロ スイツチ３１２および第２マイクロスイツチ３１５を動作する。上述したように 、スイッチ２６８は３種類の位置、すなわち、（１）空気電池の不使用時におけ る閉したまたは「オフ」位置、（２）空気電池か再充電状態にある時の中央また は「再充電」位置、および、（３）電力供給システムかパーソナルコンピュータ 等の負荷に電力供給している時における開放または「オン」位置を採ることかで きる。
この場合、スイッチ２６８かオフ位置にある時、ドア状態回路３０９、第１マイ クロスイツチ３１２および第２マイクロスイツチ３１５は係合しておらず、バッ テリーバック１３は電子システム３００の残余部分と分断状態にある。また、ス イッチ２６８が再充電位置にある時は、第１マイクロスイツチか係合状態になる 。この結果、空気ハツチリーバツク１３はチャージャー検出装置３１８およびチ ャージャー３２１にチャージャー入力回路３２４を介して接続される。このとき 、チャージャーか電子システム３００に以下に述へるような態様で接続されてい れば、マイクロコントローラ３０３はハツチリーバツク１３に対する充電を可能 にする。さらに、スイッチ２６８かオン位置にある時は、第１マイクロスイツチ ３１２および第２マイクロスイツチ３１５の両方か係合状態になる。而して、第 ２マイクロスイツチはバッテリーバック１３を１２ボルトのレギュレータ電力出 力回路３３０に接続する。１２ボルトレギユレ一タ電力出力回路３３０はハツチ リーバツク１３をファン１２７および所望の負荷３３３に接続し、バッテリーバ ックの出力を１２ボルトに維持する。
このドア状態回路３０９はツェナーダイオードクランプ回路であり、ドア状態を マイクロコントローラ３０３に呈示する。つまり、スイッチ２６８がオフあるい は再充電位置にある時、ドア状態回路には電力が供給されず、この回路の出力は Ｏボルトとなる。そして、この出力がマイクロコントローラ３０３に供給される と、コントローラはこの信号をロジックＯ状態として認識する。一方、スイッチ ２６８かオン位置にある時は、ドア状態回路３０９はハツチリーバツク１３によ り電力供給され、そのドア状態回路出力が所定の電圧レベル、好ましくは、１２ ボルトバツテリーに対して４．７ボルトになる。そして、この状態がロンツク１ 状態としてマイクロコントローラ３０３に供給される。而して、マイクロコント ローラ３０３はスイッチ２６８のオン位置と前記スイッチの再充電位置またはオ フ位置との違いを判断することができる。さらに、この情報により、マイクロコ ントローラ３０３はチャージャー入力回路３２４をオンまたはオフしてハソテリ ーチャージャ−３２１をイネーブルまたはディスエーブルにする。この結果、負 荷か存在しない場合にアラーム３３６か作動され、さらに、バッテリーバック１ ３の放電または充電状態か決定される。
なお、チャージャー３２１は空気管理システム１０の一部ではなく、前記システ ムに従来の電気的チャージャーシャックを介して接続している。また、金属−空 気電池用チャージャーは当業者に知られるものであるため、ここでは詳述しない 。
チャージャー検出装置３１８はツェナーダイオードクランプ回路を含んでおり、 チャージャー３２１の存在を呈示するへく用いられる。１２ボルト用ノ１ツテリ ーバ・ンク１３の場合、チャージャー検出装置３１８は４．７ボルトのツェナー ダイオードクランプ回路を備えていることか好ましい。而して、チャージャー検 出装置３１８の人力はチャージャー人力シャソクを介してチャージャー３２１に 接続する第」マイクロスイッチ３１２に送られる。一方、チャージャー入力回路 ３２４はＨＥ　Ｘ　Ｆ　Ｅ　Ｔ／’　Ｉ　ＲＦ　９５５１　トランジスタの如き トランジスタを備えており、トランジスタはマイクロコントローラ３０３により オン／オフ動作する。
二の結果、スイッチ２６８かオンまたは再充電位置にある時、第１マイクロスイ ツチか係合してチャージャ−３２１をチャージャー検出装置３１８とチャージャ ー入力回路３２４の両方に接続する。この場合、チャージャ−３２１か電子／ス テム３０３に接続していて十分に電力供給されていれば、チャージャー検出装置 ３１８はマイクロコントローラ３０３に信号を送ってチャージャーの存在を呈示 する。なお、１２ボルトバツテリーパツク１３の場合、この信号は４．７ボルト 信号である。これに対して、チャージャー３２１がチャージャージャックに接続 していないか、あるいは、十分に電力供給されていない場合は、チャージャー検 出袋ｒ１１３１８からＯ値信号かマイクロコントローラ３０３に送られ、コント ローラはこの信号によりチャージャーが存在していないと判断する。また、チャ ージャー３２１が存在し、かつ、スイッチ２６８か再充電位置にある時は、マイ クロコントローラ３０３はチャージャー入力回路３２４をオン状態にし、この回 路はハツチリーバツク１３をチャージャー入力回路を介してチャージャー３２１ に電気的に接続する。さらに、マイクロコントローラ３０３はスイッチ２６８か オン状態でないことを示すドア状態回路３０９からの人力に依存して動作する。
したかって、スイッチ２６８がオン位置にあっても、マイクロコントローラ３０ ３はドア状態回路３０９の入力を読み込んでチャージャー入力回路３２４をオン 状態にせず、また、必要であれば、バッテリーバック１３かオンである場合の充 電を回避するためにチャージャー入力回路をオフにする。
また、スイッチ２６８かオン位置にある時は、第２マイクロスイツチ３１５はハ ツチリーバツク１３を１２ボルトレキユレ一タ電力出力回路３３０に接続し、ハ ノテリーバツクからファン１２７および所望の負荷３３３への電気エネルギーの 放出を可能にする。この際、低電圧検出器３３９がバッテリーパックの電圧をモ ニターしてこの電圧か所定の閾値以下になるとマイクロコントローラ３０３にこ れを知らせる。１２ボルトバツテリーパソク１３の場合、この所定の閾値は約１ ０．８ボルトであることか好ましい。なお、空気電池が１０．８ボルト以下にな ると、低電圧検出器はロジックＯ信号をマイクロコントローラ３０３に送り、コ ントローラはこれを定期的に、好ましくは１秒毎に、サンプルする。このように して、低レベルの電圧か検出されると、マイクロコントローラ３０３は低電圧信 号をモニターし、さらに、低電圧信号か所定時間、好ましくは３０秒間、継続す ると、低電圧信号の日付および時間かログ処理されて低電圧検出の開始か記録さ れ、さらに、マイクロコントローラがアラーム３３６を作動してオペレータに低 電圧状態を知らせる。その後、アラームはチャージャー３２１への接続やバッテ リーの再充電により低電圧状態が解除されるまで鳴り続ける。
電流検知増幅器３４２はバッテリーパック１３を介する充電および放電電流を測 定する。この電流検知増幅器３４２はバッテリーパック１３を通過する電流によ り電圧降下を発生するための抵抗器を備えている。さらに、この電圧降下は増幅 され、所定の電圧バイアスレベルから差し引かれて所定の電圧バイアスレベルに 対して負の出力電圧を生成する。次いで、この負の出力電圧は積分器／比較器３ ４５に供給される。これにより、積分器はその出力か所定の比較器トリップレベ ルに到達するまで上方にランプする。そして、積分器出力が初期の電圧バイアス レベルから比較器のトリップレベルまでランプすると、この積分器／比較器３４ ５のマイクロコントローラ３０３に対する出力がロジック１信号からロジック０ 信号に変わる。而して、ロジックＯ信号はマイクロコントローラ３０３に積分器 を停止させ次の積分サイクルに待機させると共に、マイクロコントローラにデー タロガ−３０４マイクロコントローラの内部積分器カウントを所定ｎたけ増加ま たは減少する。この場合、マイクロコントローラ３０３は内部積分器カウントの 増加または減少を決定するためにドア状態を調べる。この時、スイッチ２６８が 再充填位置にあれば内部積分器カウントは増加され、スイッチかオン位置にあれ ばこのカウントは減少する。また、マイクロコントローラ３０３はこの積分器カ ウントが所定範囲に維持されるかを確かめる。この場合、積分器カウントか所定 の最大閾値を越えると、マイクロコントローラは上記チャージャー入力回路３２ ４をオフにしてバッテリーパック１３のオーバーチャーンを防止する。
また、マイクロコントローラ３０３はＬＥＤディスプレイ２９３に信号を送って 積分器カウントに基づくバッテリー内に残存する充電レベルを示すようにプログ ラムすることかできる。なお、このようなプログラムは当業者であれば作成可能 であるので、ここでは詳述しない。
ミノＪ供給システム１ｏにより負荷３３３に電力供給するには、スイッチ２６８ をオン位置にする必要がある。
その結果、ドア状態回路３０９、第１マイクロスイ・ソチ３１２および第２マイ クロスイツチ３１５か係合状態になる。すなわち、ドア状態回路３０９はバッテ リー内く・ツク１３と接続して信号をマイクロコントローラ３０３に送り、スイ ッチ２６８がオン位置にあり、再充填やオフ位置ではないことを知らせる。する と、マイクロコントローラ３０３は第７図において説明するようなロン・ツクル ーチンを開始する。
すなわち、第７図に示すように、ブロック１においてスイッチ２６８かオン位置 になると、マイクロコントローラ３０３はチャージャー３２１がオンであるかを 尋ねる。この時、チャージャーがオンであれば、マイクロコントローラ３０３は ブロック３て示すようにチャージャー入力回路３２４をオフにする。また、チャ ージャー３２１かオンではない場合は、マイクロコントローラ３０３はブロック ４に示すように監視タイマー３０６に周期的なパルスの送信を開始する。次いて 、プロ・ツク５で示すようにマイクロコントローラ３０３は負荷が存在している かを尋ねる。二の時、負荷か存在しなければ、ブロック６て示すように、マイク ロコントローラ３０３は可聴アラーム３３６を作動する。その後も、マイクロコ ントローラ３０３は監視タイマーにパルスを送って、負荷か接続されるまで負荷 の存在について質問を続ける。一方、負荷が存在する場合は、マイクロコントロ ーラ３０３はブロック７で示すようにバッテリーパック電圧が所定の１ｕ低閾値 を下回るかを尋ねる。この情報については、低電圧検出器３３９かマイクロコン トローラ３０３に提供する。而して、ハツチリーバツク電圧が所定の最低閾値を 下回る時、マイクロコントローラ３０３は可聴アラーム３３６を作動し、かつ、 バッテリーパック電圧が所定の最低閾値に等しくなるかこれを越えるまでそれに ついて質問を続ける。一方、バッテリーパック電圧が所定の最低閾値と等しいか これを越える時は、マイクロコント０−ラ３０３は監視タイマー３０６にパルス を送り続け、かつ、負荷の存在およびバッテリーパック電圧のモニターを続ける 。
また、スイッチ２６８かオン位置にある時は、第２マイクロスイツチ３１５が即 座にバッテリーパック１３を１２ボルトレギユレ一タ電力出力回路３３０に接続 し、さらに、この回路はバッテリーパックをファン１２７に接続する。この結果 、ハツチリーバツク１３に残存する電力はファン１２７を始動し、空気を空気管 理システム１０および空気陰極４２に送ってハツチリーバツク１３からさらに多 くの電流を発生する。また、１２ボルトレキユレ一タ電力出力回路３３０はハツ チリーバツク１３を負荷３３３にも接続する。このため、ハソテリーバノり１３ は負荷３３３に電ツノを供給する。
なお、ファン１２７により生じた空気はハウジング１６の空気取り込み開口部１ １８を介して空気取り込みプレナム２１８に流れる。その後、この空気流の第１ の部分は個々の電池３８の空気陰極４２」二に送られる。以下、この第１部分を 反応部分と称する。また、空気流の第２の部分はバッテリーバック１３の冷却空 気チャンネル６４を流れて上部ハウシングフレーム１９のサイドパネル１１６に おけるスロット１３０から外出する。以下、第２部分を冷却部分と称する。
」二連したように、冷却空気プレナム６４を流れる空気の冷却部分は電池３８の 空気陰極４２から隔絶されており、金属−空気電池を冷却するために作用する。
さらに、スイッチ２６８かオン位置にある時は、このスイッチの先端部分２８１ とＬＥＤ表示パネル２６２との間に間隙ができ、フロントパネル２５における長 方形開口部２５９を介して空気か流れる。加えて、スイッチ２６８と共に移動す る空気層２７５か開口部２１５を封鎖するように位置して、空気流の反応部分全 体か空気層により流入開口部２４１を介して反応空気流入口プレナム２３５に流 れ込む。なお、オン位置においては、空気層２７５は反応空気流出口ブレナムの 流出開口部２４８を封鎖しない。
したかって、スイッチ２６８かオン位置にある時は、ファン１．２７により生じ た空気流における反応部分は取り込みプレナム２１８から、流入開口部２４１を 介して反応空気流入口プレナム２３５に流れ込み、第１隔壁３１の流入口オリフ ィス２２４および金属−空気電池３８の流入口オリフィス５０を介して、分割器 ５４により定められる経路に沿ってこの電池の空気陰極４２上に至り、電池の流 出口オリフィス５２を介して電池部位から外出し、さらに、第１隔壁の流出口オ リフィス２２６を介して反応空気流出口ブレナム２４７に流れ込み、次いで、反 応空気流出口プレナムの流出開口部２４８を通過し、その後、フロントパネル２ ５における長方形開口部２５９を介してハウジング１６から外出する。この場合 、ダクト２２９が反応空気流入口ブレナム２３５に分離経路を与えて陰極ブレナ ムを外出する空気のために用いられる。加えて、空気取り込みプレナム２１８お よび反応空気流入口ブレナム２３５は冷却空気流入口および反応空気流入口を囲 んで排出される反応空気および冷却空気から隔絶する。このようにして、陰極お よび冷却ブレナムを出る空気が陰極および冷却空気ブレナムに入る空気と混合し ないようにしている。なお、当業者において理解されるように、空気陰極４２上 の空気の流れは個々の金属−空気電池３８における電界反応のための酸素を供給 し、これにより、バッテリーバック１３から電流が供給される。
また、第１隔壁３１の流出口オリフィス２２６はファン１２７により供給される 空気流の反応部分を空気陰極４２を介する電池からの水の蒸発を最小にしながら 各電池３８から所定レベルの電流を生ずるに足る容量流速に制限する大きさに形 成されている。なお、第１隔壁３１の流入口オリフィス２２４か、流出口オリフ ィス２２６の代わりに、空気流における反応部分の流速を制御することもできる 。ここで述べる１２ボルトバツテリーバツク１３の場合、各電池３８からの所定 のＭａレベルは各電池当たり約１ボルトの電圧において１．２５アンペアである ことか好ましい。加えて、１２ボルトの実施例の場合は、第１隔壁３１の流出口 オリフィス２２６の直径が約０．０８０インチであることが好ましい。さらに、 流出口オリフィス２２６は、好ましくは、空気流の反応部分を金属−空気電池３ ８から所定レベルの電流を生ずるに要する酸素の化学ｍ論皿の３ないし１０倍を 供給するに足る容量流速に制限する。さらに好ましくは、空気（Ａｔの反応部分 か酸素の化学量論皿の４ないし５倍を供給するに足る容量流速に制限される。す なわち、この約００８０インチ径の流出口オリフィス２２６を備える亜鉛−空気 電池を用いる１２ボルトの実施例においては、空気流の反応部分の流速か毎分約 ］リットルである。なお、当業者において理解されることであるか、より高いレ ベルの電♂ｔを望む場合は、空気の流速を増加する必要がある。
ファン１２７は、好ましくは、電、１１！３８の温度を外界空気よりも２０°Ｆ 以上高くならないように維持するに足る容量流速を有する空気流の冷却部分を提 供し得る空気の全体的な容量流速を生じる。すなわち、電池３８は好ましくは約 ９０’Ｆに維持される。また、空気流の冷却部分は、好ましくは、反応空気流の 流速の約１０ないし約１０００倍の容量流速を有する。
さらに、亜鉛−空気電池を用いる１２ボルト実施例においては、好適なファンと してＭＩＣＲＯＮＥＬ　ＵＳＦ−６２ＬＭ／ＭＭＯ１２ＤＮＧＫ型ファンが挙げ られる。このファンは１．１ワツトで動作し、１分当たり１４立法フイートの空 気を供給する。すなわち、ファンは比較的低電力で大量の空気を送出することか 可能である。好ましくは、ファン１２７はバッテリーバックにより生じる所定レ ベルの電流の約１０％の電流レベルで動作する。而して、バッテリーバックがら ファンへの電力供給か制限され、かつ、電力供給の全体的エネルギー密度か改善 される。
電力供給システム１０が不使用の時は、スイッチ２６８はオフ位置に移動してい る。このオフ位置においては、上記フロントパネル２５の長方形開口部２５９は スイッチの前方プレート２７１により閉じられ、反応空気流入口プレナム２３５ および反応空気流出口ブレナム２４７は空気層２７５のカバープレート２８７に より封じられる。特に、空気層２７５のカバープレート２８７は反応空気ブレナ ム２３５の流入開口部２４１と反応空気流出口プレナム２４７の流出開口部２４ ８とを閉じる。これにより、電池３８の空気陰極４２には酸素が供給されなくな り、バッテリーパックの不要な放電が防止され、かつ、不使用時における電池の 乾燥を防止することができる。
バッテリーパック１３は第１マイクロスイツチ３１２に接続する再充電ジャック にバッテリチャージャー３２１を接続することによって再充電される。この時、 スイッチ２６８は再充電位置にあり、第１マイクロスイツチ３１２と係合してい る。このように、スイッチ２６８が再充電位置にある時、マイクロコントローラ ３０３は第８図に概略的に示すようなロジックルーチンを開始する。
すなわち、マイクロコントローラ３０３はまずブロック２で示すようにチャージ ャーが存在しているかを質問する。この場合、チャージャー検出器回路３１８か らの入力かチャージャーの存在の有無を示す。この結果、チャージャーが存在し ない時は、マイクロコントローラ３０３はチャージャー３２１かチャージャージ ャックに接続されるまで上記の質問を続ける。また、チャージャーが存在する時 は、マイクロコントローラ３０３は積分器のカウントが所定の最大カウント値よ りも小さいかを尋ねる。上述したように、電流検知増幅器３４２および積分器／ 比較器３４５は空気バッテリーパック１３の充電レベルをモニターする。そして 、積分器カウントが所定の最大カウントよりも小さいと、マイクロコントローラ ３０３はブロック５に示すようにチャージャー入力回路３２４をオンにして空気 電池をチャージャーに接続する。
而して、バッテリーパック１３はスイッチ２６８がオフまたはオンに変わるまで 、あるいは、積分器カウントが所定の最大カウント値と等しくなるかこれを越え るまで再充電される。このようにして積分器カウントが最大カウント値と等しく なるかこれを越えると、マイクロコントローラ３０３はチャージャー入力回路３ ２４をオフにしてバッテリーパック１３を自動的にチャージャー３２１から分断 する。
また、本発明の他の態様によれば、実質的に漏れ防止した金属−空気電池か提供 される。このような金属−空気電池の好ましい実施例４００を第９図ないし第１ ３図に示す。すなわち、金属−空気電池４００は陽極４０３、陰極４０６および セルケース４１２内に配した電解質４０９を含む。以下に詳述するが、陽極４０ ３、陰極４０６および電解質４０９はセルケース４１２において液体非透過性の 封入体中に収容されている。
なお、好適な陽極としては、本明細書の参考文献でもある米国特許第４９５７８ ２６号明細書に開示されるような包装された亜鉛陽極か挙げられる。すなわち、 陽極４０３は、綿、レーヨン、変性ＣＭＣまたは湿潤性プラスチック繊維等の吸 収性、湿潤性かつ耐酸化性の織布または不織布から成るシート４１３により包装 されている。
また、好適な電解質としては、米国特許第４９５７８２６号明細書に開示される ようなＬ　ｉ　ＯＨ，Ｎａ０ＨＸＫＯＨ，ＣｓＯＨ等のＩ族の金属水酸化物を含 む水性塩基か挙げられる。さらに、陽極４０３は金属製電流コレクタスクリーン を備えており、スクリーンはこのスクリーンから延出して電池４００に正端子を 与えるリード線４１８を有する。
また、好適な陰極は多孔質のシート型陰極であり、米国特許第４３５４９５８号 明ｊＩ１１四重同第４５１８７０５号明細書、同第４６１５９５４号明細書およ び同第４４４４８５２号明細書に開示されるような通気性で液体非透過性の防湿 性層に直接付着する活性層を含む。なお、これらの文献は本明細書の参考文献で もある。陰極４０６の活性層は陰極における電解質面４２２を形成し、電解質４ ０９に面接する。なお、活性層としては、活性炭素から成る触媒化粒子やポリテ トラフルオロエチレン（テフロン）等の疎水性ポリマーから成る粒子か含まれる 。また、防湿性の層は陰極４０６における空気面４２３を形成し、カーボンブラ ック粒子およびテフロン粒子の混合体を含む。また、陰極４０６は延伸した金属 シートの電流コレクタを含み、コレクタはこのコレクタから延出して電池４００ の正端子に接続するためのリード線４２１を備えている。
また、セルケース４１２は大略平板状または方形状の第１部材４２４と大略方形 状の第２部材４２７とを含み、この部材は逆トレイの形状である。さらに、第１ 部材４２４は第２部材に熱溶接されて長方形状の箱形ケース４１２を構成する。
このセルケース４１２の第１部材４２４は平板状パネル４３３を囲む外周端部４ ３０を有している。また、第２部材の外周端部４３０は第１１図に示すように熱 溶接の前に僅かに起立される。第１部材４２４のパネル４３３は第１部材の長さ 方向に延びる複数のチャンネル４３６と複数のチャンネルに垂直で第１部材の幅 方向に延びるチャンネル４３７とを備えている。チャンネル４３６と４３７は金 属−空気電池の膨張の際に第１部材４２４をほぼ平板状に保つ。さらに、第１部 材４２４はポリプロピレン等のプラスチック材料で、電解質による腐食に耐え、 かつ、容易に熱溶接されるものであることが好ましい。
さらに、第１部材４２４のパネル４３３は中央孔４４１を備える複数の凹所４４ ０を有しており、凹所は通気性で液体非透過性の膜４４３により被覆されている 。この膜４４３は気体を動作時の金属−空気電池４００内に通過させるが、電解 質を漏らすことはない。すなわち、この膜は、Ｈｏｅｃｈｓｔ　Ｃｅｌａｎｅｓ ｅ社（ｃｈａｒｌｏｔｔｅ、Ｎｏｒｔｈ　Ｃａｒｏｌｉｎａ）販売のＣＥＬＧＡ ＲＤ微小多孔質膜、Ｐｏｒｅｘ社（Ｆａｉｒｂｕｒｎ、Ｇｅｏｒｇｉａ）販売の ウルトラファインポリエチレン４９２５、および、Ｆｌｕｏｒｏｇｌａｓ社製の 微小多孔質テフロンプラグ等の多孔質ポリプロピレン材であることが好ましい。
さらに、好ましいＣＥＬＣＡＲＤ微小多孔質膜トシテハ、ＣＥＬＧＡＲＤ２４０ ０および２５００が挙げられる。而して、これらの膜材はケース４１２における 第１部材４２４上に熱溶接あるいは型押することかできる。
また、セルケース４１２の第２部材４２７はほぼ平板状のグリッド４４６により 形成されており、周側壁４４９により囲まれている。周側壁４４９はグリッドか ら第１部材の外周端部４３０に連接する外周端部４５３まで延出している。この 第２部材４２７のグリッド４４６は陰極４０６の空気面４２３上に嵌合し、陰極 を空気に暴露するための複数の孔４５６を定める。第２部材４２７はまた陰極リ ード線４２１が突出する開口部４５９と陽極リード線４１８が突出する開口部４ ６０とを備えている。
ケース４１２もまた周辺支持部材４６３を備えており、この部材は第１および第 ２部材４２４および４２７の間で第２部材の外周側壁４４９の近傍に強固に延出 している。この包装陽極４０３はケース４１２における第１部材４２４と陰極４ ０６の電解質面４２２との間に嵌合している。
さらに別の通気性で液体非透過性の膜４７５が第２部材４２７のグリッド４４６ と陰極４０６の空気面４２３との間に嵌合して陰極の空気面を被覆している。膜 ４７５は陰極４０６の空気面４２３を越えてこの陰極の周辺から第１部材４２４ および第２部材４２７の外周端部４３０および４５３の近傍に延出する外周部４ ７８を備えている。さらに、この膜４７５の外周部４７８は第２部材４２７の周 辺側壁４４９と周辺支持部４６３との間に延出して強固に嵌合する。
膜４７５は、好ましくは、ＤｕＰｏｎｔ社（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｄｅｌａｗ ａｒｅ）販売のＴＹＶＥＫ微小多孔質ポリプロピレン膜である。
さらに好ましくは、第１部材４２４、第２部材４２７、膜４７５の外周部４７８ および周辺支持部４６３が第１および第２部材の連接外周端部４３０および４５ ３と一体に熱溶接されて単一かつ一体の液体非透過性かつ非通気性のシール４８ １をケース４１２の周囲に形成する。
第１１図は熱溶接前の電池４００を示し、第１２図は熱溶接後の電池４００を示 す。なお、熱溶接処理はＦｏｒｗａｒｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社（Ｍｉｎ ｎｅａｐｏ　Ｉ　ｉ　ｓ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）販売のホットプレート溶接機を 用いて行うことができる。而して、このようなシール４８１により、第１部材４ ２４、第２部材４２７、周辺支持部４６３および膜４７５は液体非透過性の封入 体を構成して、陽極４０３、陰極４０６および電解質４０９を完全に封入する。
電解質４０９は注射器を用いて第１部材４２４を介してセルケース４１２内に注 入される。なお、注射器により開けられる小孔は電解質の注入後に熱シールする 。
このような単一シール４８１のみによって、セルケース４１２は実質的に電解漏 れを防止されている。なお、万一、電解質が陰極４０６を介して漏れて陰極の空 気面４２３と陰極を被覆している膜４７５との間に溜まる場合は、第２部材４２ ７のグリッド４４６が第２部材グリッドにより定められる特定の穴４５６内に漏 れた電解質を単離する。したかって、漏れた電解質か陰極４０６を被覆する膜４ ７５の下で塊状物を形成したとしても、塊状物は局在化され、膜に被覆される空 気陰極上の空気の流れを深刻に損なうことはない。
本発明の他の好ましい実施例に基づく別の金属−空気電池式電力供給システム５ ００を第１４図ないし第１９図に示す。以下に詳述するように、この電力供給シ ステム５００は１２個の上述した金属−空気電池４００を収容するハツチリーバ ツク５０３とハウジング５０６内に配されたファン５０４を備える。また、ノ＼ ウシング５０６はハツチリーバツク５０３を収容する／＜ソテリ一部５０７とフ ァン５０４を収容するファン部５０８とを備える。
上述した電力供給システム１０と同様に、好ましい実施例５００は任意数の金属 −空気電池４００を備えることか可能である。加えて、金属−空気電池４００は 亜鉛−空気電池であってもよく、また、他の種の金属−空気電池であってもよい 。
さらに、ハツチリーバツク５０３およびノ１ウンング５０６の部分は互いに積み 重ねられてセルコンパートメント５１２を形成する４個のトレイ５１０　ａ、　 ５１０　ｂ。
５１０ｃおよび５１０ｄを含む。セルコンパートメント５１２は４個のコンパー トメントを３列に配した配列構成を有する。なお、４個の積み重ね可能なトレイ ５１０ａないし５１０ｄは底部トレイ５１０ａが以下に説明する周辺部５１３を 有する以外は同一である。さらに、トレイ５１０ａないし５１０ｄを第１９図に 最良に示す。
これらのトレイ５１０ａないし５１０ｄは各々はぼ平板かつ長方形状のパネル５ １５と互いに離間しかつ平行でパネルから垂直上方に延出する４個のパーティシ ョン５１８とを備えている。さらに、底部トレイ５１０ａのパネル５１５を除く 各パネル５１５の両側から複数のリブ５２１か突出している。また、リブ５２１ は底部トレイ上のパネル５１５の上面のみから延出している。これら複数のリブ ５２１は互いに離間してパーティション５１８に平行に延出している。さらに、 補足突部５２８および５２９がパーティション５１８の上方および下方の長手方 向端部から延出してこれらのトレイ５１０ａないし５１０ｄの相互の位置合わせ を行う。而して、パーティション５１８はハツチリーバツク５０３の流入口側５ １９からハツチリーバツクの流出口側５２０に延出する。
また、各トレイ５１０ａないし５１０ｄから上方に係止部材５３１か突出してバ ッテリーパック５０３の流入口側５１９に到達している。
第１５図および第１９図に最良に示すように、トレイ５１０ａないし５１０ｄの 各々のパネル５１５における漏斗型凹所５３２がバッテリーパック５０３の流入 口側５１９からバッテリーパックの内部に向けて延出している。この漏斗型凹所 ５３２はバッテリーパック５０３の内部に向けて外側に広がっている。また、は ぼ同一の漏斗型凹所５３５が各トレイ５１０ａないし５１０ｄのパネル５１５に おいてバッテリーパック５０３の流出口側５２０からこのバッテリーパックの内 部に向けて延出している。さらに、漏斗型凹所５３２および５３５の各々を横切 って粘着性テープ片等の粘着性隔壁５４３が延出している。各隔壁片５４３は各 トレイ５１０ａないし５１０ｄのパネル５１５の内部表面に粘着している。これ らの隔壁片５４３は各漏斗型凹所５３２および５３５の長さよりも狭い幅を有し ており、漏斗型凹所は隔壁片の幅を越えて延びて各トレイの隔壁片とパネル５１ ５の間に空気の流通路を形成している。
金属−空気電池４００はトレイ５１０ａないし５１０ｄにより形成されたコンパ ートメント５１２の内側に嵌合しており、空気陰極か露出する各セルケース４１ ２の一端側５４８が凹所５３２および５３５を有するパネル５１５の面に向けて 下方に面している。第１７図に最良に示すように、セルケース４１２の一端側５ ４８は各パネル５１５から上方に突出するリブ５２１の上部に載置されている。
この結果、セルケース４１２の一端側５４８と各パネル５１５との間に陰極プレ ナム５５０が形成される。さらに、シール材の帯５５２が陰極プレナムの周辺に 沿って延出して、各セルケース４１２と各トレイ５１０ａないし５１０ｄの間に 機密に嵌合する。また、シール材の名寄５５２は隔壁片５４３の各々に沿って延 出しているか、隔壁片とパネル５１５との間に形成された空気の流通路はこれに より閉鎖されない。これにより、反応空気の流れかバッテリーパック５０３の流 入口側５１９の近傍の空気流通路を介して陰極プレナム５５０に入り、バッテリ ーパックの流出口側５２０の近傍の空気流通路を介して陰極プレナムから外出す ることが可能になる。
各セルケース４１２の空気陰極の反対側の面５５４は近傍のパネル５１５から下 方に突出しているリブ５２１に接合している。これにより、各セルケース４１２ の反対側面５５４と近傍のパネル５１５との間に冷却空気プレナム５２５が形成 される。各セルケース４１２はトレイ５１０ａないし５１０ｄの近傍のパーティ ション５１８の間に嵌合しているため、セルケース４１２の周囲を経て陰極プレ ナム５５０から冷却空気プレナム５５５に空気が流れることはない。さらに、陰 極プレナム５５０と冷却空気プレナム５５５はバッテリーパック５０３の流入口 側５１９近傍のセルケース４１２の端部５５８からバッテリーパックの流出口側 ５２０近傍のセルケース４１２の対向端部５６０に延出している。また、係止部 材５３１が電池４００がバッテリーパック５１３の流入口側５１９を越えて飛び 出すことを防止している。
而して、バッテリーパック５０３の流入口側５１９近傍の漏斗型凹所５３２は各 陰極プレナム５５０の反応空気流入口５６３を形成している。同様に、バッテリ ーパンク５０３の流出口側５２０近傍の漏斗型凹所５３５は陰極プレナム５５０ の反応空気流出口５６５を形成している。また、空気陰極と対向する各セルケー ス４１２の面５５４とバッテリーパック５０３の流入口側５１９近傍の近接トレ イパネル５１５との間の空間が各冷却空気プレナム５５５用の冷却空気流入口５ ６８になる。さらに、空気陰極と対向する各セルケース４１２の面５５４とバッ テリーパック５０３の流出口側５２０近傍の近接トレイパネル５１５との間の空 間が各冷却空気プレナム５５５用の冷却空気流出口５７０を形成する。
さらに、底部トレイ５１０ａの周辺部５１３は外方に延出した後、バッテリーパ ック５０３の流入口側および流出口側５１９および５２０から上方に延びて、さ らに、ハウシング５０６のファン部５０８に対向するバッテリーパックの而５７ ３に近接して上方に延出している。４個のボルトジャケット５７６が底部トレイ ５１０ａの周辺部５１３から上方に延出して、ハウジング５０６の電池部を一体 固定するためのボルト（図示せず）を受ける。
第１４図および第１５図に示すように、電極コネクタボー）”５７７かバッテリ ーパック５０３の流出口側５２０近傍の底部トレイ５１０ａの周辺部５１３に沿 って配置されている。さらに、電極リード線４１８および４２１が電極コネクタ ボード５７７を介してこの電極供給システム５００の電子システムに接続されて いる。また、電極コネクタボード５７７は排出される反応空気および冷却空気を 通過させるために反応空気および冷却空気流出口５６５および５７０に位置合わ せした開口部５７８を備えている。
さらに、カバー５７９がバッテリーパック５０３に嵌合しており、底部トレイ５ １０ａの周辺部５１３に整合してハウジング５０６の箱形電池部５０７を構成し ている。カバー５７９はバッテリーパック５０３の電池４００と上部トレイ５１ ０ｄに整合する上部パネル５８２を備えている。また、リブ５２１と同一のリブ ５８３が上部パネル５８２から下方に突出して、上部パネルと近接のセルケース とを離間し、かつ、冷却空気プレナムの上方列を形成している。また、サイドパ ネル５８４が上部パネル５８２から外方かつ下方に延出してバッテリーパック５ ０３の流入口側５１９近傍に空気取り挿みブレナム５８７の部分とパンテリーパ ックの流出口側５２０近傍に排出ブレナム５９０の部分を形成する。取り込みブ レナム５８７は冷却および反応空気流入口５６３および５６８を囲んで反応およ び冷却空気流入口を、反応および冷却空気流出口５６５および５７０を介して陰 極および冷却空気プレナム５５０および５５５から排出される空気から隔絶する 。また、排出ブレナム５９０は反応および冷却空気流出口５６５および５７０を 囲んでこれらを隔絶する。さらに、一体ナット５９８が対応するスリーブ５７６ を介して延出するボルトを受けるためにカバー５７９から下方に延出している。
ハブ取付部５９９がバッテリーハウジング５０７の開口端部６０４においてバッ テリーバック５０３の底部ト１／イ５１０　ａから一体に延出している。このハ ブ取付部５９９は以下に説明するようなハウジング５０６のファン部５０８を取 り付けるために使用する。
このファンハウジング５０８は上側部分６００と下側部分６０３とを備えており 、これらの部分は接続してファン５０４と電子パッケージ６０６のための箱形コ ンパートメントを形成する。また、ファンハウジング５０８はスリーブ６０９を 形成しており、このスリーブはバッテリーハウジング５０７の開口端部６０４に 取り付けられこれを囲んでいる。さらに、一対のちょうねし６１２かファンハウ ジング５０８をバッテリーハウジング５０７に固定して全体のハウジング５０６ を構成している。
なお、ちょうねじ６１２はファンハウジング５０８の下側部分６０３に形成され る凹部６１５に嵌合している。
ちょうねじ６１２はハツチリーバツク５０３の底部トレイ５１０ａから延出する 取付部５９９内に嵌合するナツト６２１内に延出する軸６１８を備えている。な お、ファンおよびバッテリーハウジング５０７および５０８は、粘着剤、ボルト 等の、他の従来手段により固定することもできる。
また、ファンハウジング５０８の下側部分６０３は各ちょうねじ取付凹部６１５ に沿って案内部６２４を形成しており、この案内部はファンハウジング５０８と ちょうねし軸６１８を適当な位置に案内する。また、Ｏ−リングシール６２７が バッテリーハウジングとファンハウジング５０８のスリーブ部分６０９との間で バッテリーハウジング５０７の開口端部６０４の回りに設けられて、ファンおよ びバッテリーハウジング間の気密シールを形成している。
さらに、ファンハウジング５０８は概ね長方形状の空気取り込み開口部６３０と 概ね長方形状の空気排出開口部６３３を備えている。この空気取り込み開口部６ ３０は空気を受け取って上記の空気取り込みプレナム５８７に送り、また、排出 開口部６３３は上記の空気排出プレナム５９０から空気を排出する位置に設けら れている。
さらに、発泡体バットから成るダストフィルタスクリーン６３６か空気取り込み および空気排出開口部６３０および６３３に取り付けられて、この電力供給シス テム５００に入る空気から粒子状の混入物を除去する。
さらに、バッフルプレート６３９か空気取り込みおよび空気排出開口部６３０お よび６３３の後方のファンハウジング５０８内に取り付けられている。バッフル プレート６３９は空気取り込みおよび排出開口部６３０および６３３と概ね整合 する端部の各々において空気流入口および流出口６４２および６４３を備えてい る。このバッフルプレート６３９はまた流入口および流出口開口部６４２および ６４３の間に中央開口部６４４を備えている。また、ファン５０４はダクト６４ ６および６４７の間に取り付けられ、これらのダクトはバッフルプレート６３９ の流入口開口部６４２から空気取り込みプレナム５８７に至る流通路を形成する 。
さらに、手動スイッチ６５０が空気取り込みおよび排出開口部６３０および６３ ３の間に取り付けられて、上述の実施例１０のスイッチ機構と同様に、「オンＪ 位置、「オフ」位置および「再充電」位置の間を往復動する。
このスイッチ６５０は長方形状のドアスライド６５６と開口部６５３を介して接 続している。このドアスライドは空気取り込みおよび排出開口部６３０および６ ３３とバッフルプレート６３９との間に取り付けられている。
また、トアスライドル［目４６５６はバッフルプレートから延出するたな状部材 ６５９により支持されて、スイッチ６５０の手動操作に応してバッフルプレート ６３９を往復動する。さらに、ドアスライド部材６５６の各端部における長方形 状のブロック部材６５２および６５３か、ドアスライド部材か第２３ａ図、第２ ３ｂ図および第２３Ｃ図に示すような適当な位置にある時に、流入口および流出 口開口部６４２および６４３に嵌入する。
また、ドアスライド部材６５６の上部および下部からタブ６６６か延出して、フ ァンハウジング５０８の上部および下部から延出するカム６６９および６７０と 共に、ドアスライド部材６５６をその「オフ」位置に移動するべく動作する。す なわち、カム６６９および６７０から延出する突出部６７２は、タブ６６６およ び突出部６７２か第２３ａ図、第２３ｂ図および第２３ｃ図に示す位置に整合さ れる時に、ドアスライド部材６５６をバッフルプレート６３９に向けて押し出す 。さらに、第２２Ａ図、第２２Ｂ図、第２２Ｃ図、第２４Ａ図、第２４Ｂ図およ び第２４Ｃ図に示される「オン」よび「再充電」位置においては、タブ６６６お よび突出部６７２は整合しないために、ドアスライド部材６５６はバッフルプレ ー１−６３９内に押し出されない。
電子機器パノケーン６０６は第１図ないし第５図に示す電力供給システム１０に おいて使用される電子機器パッケージと同一とすることかできる。また、第２１ 図に示すように、この電力供給システム５００は、好ましくは、第１実施例１０ に基ついて説明したものと同様の充電レベル指示ディスプレイ６７８と充電レベ ル指示オン／オフスイッチ６８０を備える。加えて、この電力供給システム５０ ０は１１０ボルトＡＣ電圧で使用する再充電ンヤソク６８３を備える。また、こ の電力供給システム５００は上述の実施例で使用する１２ボルトＤＣ電力出力用 ンヤノク６８５と９個電池用ハツチリーバツクを使用する場合の９ポルｌ−Ｄ　 Ｃ電力出力用シャック６８４とを１；１ｕえている。上述したように、本発明は 金属−空気電池の数や特定の電圧小ノｊに制限されるものではない。
而して、本発明は任意数の金属−空気電池を組み込んで所望の電圧出力を生じる ことが可能である。
この電力供給システム５００を動作するためには、スイッチ６５０を「オン」位 置に移動して、空気取り込みおよび排出開口部６３０および６３３を開放した後 、ファン５０４をオンにする。さらに、このスイッチ６５０が「オン」位置にあ る時の第２２Δ図、第２２Ｂ図および第２２Ｃ図から分かるように、バッフルプ レート６３９の流入および流出開口部６４２および６４３はドアスライド部材６ ５６によりふさがれることはない。而して、スイッチ６５０を「オン」になると 、ファンは空気を取り込み開口部６３０を介して取り込みプレナム５８７内に引 き込む。その後、空気流は取り込みプレナム５８７を通過して反応空気流に分離 し、反応空気流は反応空気流入口５６３から陰極プレナム５５０、陰極上、さら に陰極プレナムを出た後、反応空気流出口５６５を経て排出プレナム５９０に至 る。また、空気流の冷却空気部分は冷却空気流入口５６８から冷却空気プレナム ５５５および冷却空気流出口５７０を通過した後、排出プレナム５９０に至り、 ここで、冷却空気流は反応空気流と混合する。この混合空気流はその後排出プレ ナム５９０から排出開口部６３３を経てハウジング５０６から外出する。
この際、バッテリーパック５０３の流入口面および流出口面５１９および５２０ は反応および冷却空気流の容量流速を制限する隔壁として作用する。反応空気流 出口５６５は、ファン１２７により供給される空気流の反応部分を、空気陰極を 介する電池からの水の蒸発を最小にしながら各電池４００から所定レベルの電流 を生ずるに足る容量流速に制限する大きさに形成されている。なお、反応空気流 入口５６３が、反応空気流出口の代わりに、空気流の反応部分の流速を制御する べく使用できることは当然理解される。また、１２ボルトバツテリーバツク５０ ３の場合、各電池４００の所定レベルの電流は、各電池当たりの電圧が約１ボル トで各電池当たりの電流スパイクが１．ＯＶで２．ＯＡアンペアである時に、約 １゜２５アンペアであるのか好ましい。加えて、１２ボルトの実施例の場合、反 応空気流出口５６５の直径は約０゜０６０インチであるのが好ましい。また、反 応空気流出口５６５は、好ましくは、空気流の第１部分を、電池４００から所定 レベルの電流を生ずるに要する酸素の化学量論量の３ないし１０倍量を供給する に足る容量流速に制限する。さらに好ましくは、空気流の反応部分が酸素の化学 量論量の４ないし５倍を供給するに足る容量流速に制限される。さらに、約０． ０８０インチ径の反応空気流出口５６５を備える亜鉛−空気電池を使用する１２ ボルト実施例の場合は、空気流の反応部分の流速は毎分約１リツトルである。な お、上述の電力供給システム１０と同様に、さらに高レベルの電流を要する場合 は、空気流速を高める必要がある。
また、ファン５０４は、好ましくは、空気流の冷却空気部分が電池４００の温度 を外界温度よりも約２０°Ｆ以上高くならないように維持するに足る容量流速を 有するに充分な全体の容量流速を提供する。さらに、電池４００は、好ましくは 、約９０°Ｆ以下に維持される。また、全体の空気の容量流速は、好ましくは、 空気流の冷却空気部分が反応空気流の容ｆｆｉ流速の約１０ないし約１０００倍 の容量流速を有するに足るように設定される。
また、１２ボルト実施例５００におけるファン５０４は、好ましくは、ＩＮＤＥ Ｋ社（Ｓａｎ　Ｊｏｓｅ、Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉａ）販売のモデルＭＤＡ１２０４ ２０Ｍである。このファンは６ＣＦＭを供給でき、１／４ワツトのミノｊで動作 する。
なお、電力供給システムの不使用時は、スイッチ６５０を「オフ」位置にして、 空気取り込みおよび排出開口部６３０および６３３を閉じて金属−空気電池４０ ０を外界空気から隔絶する。さらに、上述したように、第２３Ａ図、第２３Ｂ図 および第２３Ｃ図に示すようにスイッチ６５０か「オフ」位置にある時は、ドア スライド部材６５６がバッフルプレート６３９内の流入および流出開口部６４２ および６４３上に位置して電力供給システム５００を封しる。
さらに、本発明の実稚例５００は別の実施例１０において開示した電子機器パッ ケージを含んているので再充電か可能である。而して、「再充電」位置において は、ドアスライド部材６５６が、この部材のブロック部材６６２および６６３が バッフルプレート６３９の流入および流出開口部６４２および６４３から僅かに ずれて再充電中の電力供給システム５００に空気をある程度自由に流すような位 置に置かれる。
上記説明が本発明の好ましい実施例についてのみの記載であることは当然理解さ れる。したがって、以下に記載する請求の範囲に定める本発明の主旨並びに範囲 を逸脱することなく、種々の変形または変更が可能である。
ＦＩＧ　２ −ノＯ ｒ＼宅 い　い＼　鳳（℃ 補正書の翻訳文提出書 （特許法１８４条の７第１項） 平成６年　９月１３日

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. １．ハウジングと、 前記ハウジング内に配される金属−空気電池とから成り、前記金属−空気電池が 空気陰極を有しており、さらに、 前記ハウジングを流れる空気流を生ずる手段と、前記空気流の反応部分を反応空 気流入口を介して前記空気陰極に送り、かつ、前記空気流の反応部分を前記電池 から排出する手段と、 前記空気流の冷却空気部分を冷却空気流入口を介して前記陰極から隔絶した電池 の部分に送り、かつ、前記空気流の冷却部分を前記ハウジングから排出する手段 とから成り、前記反応空気流入口および冷却空気流入口が互いに分離し、かつ、 前記空気流の排出された反応および冷却部分から隔絶されており、さらに、前記 反応空気流を前記電池から所定レベルの電流を生ずるに要する化学量論量の酸素 の約３倍ないし約１０倍量を供給するに足る容量流速に制限する手段から成り、 前記空気流供給手段が、前記空気流の冷却部分が前記空気流の反応部分の容量流 速の約１０倍ないし約１０００倍の容量流速を有するように、充分な全体の容量 流速を与えることを特徴とする金属−空気電池式電力供給システム。
  2. ２．前記空気流の反応部分の容量流速を制限する手段が前記空気流の反応部分を 通過させるオリフィスを有する隔壁から成り、前記オリフィスが前記空気流の反 応部分の容量流速を制限する大きさに形成されていることを特徴とする請求項１ に記載の金属−空気電池式電力供給システム。
  3. ３．さらに、前記空気陰極を前記空気流の反応部分に選択的に露出し、また、前 記空気陰極を前記空気流の反応部分から隔絶する手段から成ることを特徴とする 請求項１に記載の金属−空気電池式電力供給システム。
  4. ４．ハウジングと、 前記ハウジングを通過する空気流を生ずる手段と、前記ハウジング内に配置され た金属−空気電池とから成り、前記電池がセルケース内に配置された空気陰極を 含み、さらに、 前記陰極近傍に陰極プレナムを形成する手段から成り、前記陰極プレナムが前記 電池の一端部に沿って陰極プレナム流入口と陰極プレナム流出口を有しており、 さらに、前記電池の一端部近傍に配されて、前記空気流の反応部分を前記陰極プ レナム流入口を介して前記陰極プレナム内に送り込むための反応空気流入口プレ ナムを形成する手段と、 前記反応空気流入口プレナム近傍に配されて反応空気流出口プレナムを形成する 手段とから成り、前記反応空気流入口プレナムが前記反応空気流出口プレナムと 前記電池との間に配置されており、さらに、前記陰極プレナム流出口から前記反 応空気流出口プレナムまで前記反応空気流入口プレナム中に延出して、前記空気 流の反応部分を、前記陰極プレナムから、前記陰極プレナム流出口を介して、前 記反応空気流入口プレナムを経て、前記反応空気流出口プレナムに送り込む分離 経路を定める手段から成り、これにより、前記空気流の反応部分が前記陰極プレ ナムに入り込む空気流の反応部分と混合することなく前記陰極プレナムから流出 することを特徴とする金属−空気電池式電力供給システム。
  5. ５．さらに、前記陰極から隔絶するセルケースの部分の近傍に前記空気流の冷却 部分を送って前記電池を冷却する手段から成ることを特徴とする請求項４に記載 の金属−空気電池式電力供給システム。
  6. ６．さらに、前記電池の近傍に配置されて前記空気流を受け取るための空気取り 込みプレナムを形成する手段から成り、前記反応空気流入口プレナムが前記空気 取り込みプレナムから延出して前記取り込みプレナムから前記空気流の反応部分 を受け取り、さらに、前記取り込みプレナムから空気流の冷却部分を、前記陰極 から隔絶する電池部分の近傍における経路に沿って、ハウジングから送り出す手 段とから成り、これにより、前記空気流の冷却部分が前記陰極と非接触になるこ とを特徴とする請求項４に記載の金属−空気電池式電力供給システム。
  7. ７．前記反応空気流入口プレナムを形成する手段が前記空気流の反応部分を受け 取るための反応空気流入口プレナムの流入開口部をも形成し、 前記反応空気流出口プレナムを形成する手段が前記空気流の反応部分を放出する ための反応空気流出口プレナムの流出開口部をも形成し、さらに、 前記反応空気流入口プレナムの流入開口部および前記反応空気流出口プレナムの 流出開口部の両方を閉じるための扉と、 前記扉を前記反応流入口プレナムの流入開口部と反応空気流出口プレナムの流出 開口部が開放する一の位置に選択的に移動し、また、前記扉を前記反応空気流出 口プレナムの流入開口部と反応空気流出口プレナムの流出開口部が閉じる他の位 置に移動するための手段とから成ることを特徴とする請求項４に記載の金属−空 気電池式電力供給システム。
  8. ８．前記反応空気流入口プレナムの流入開口部および前記反応空気流出口プレナ ムの流出開口部が互いに概ね位置合わせされていることを特徴とする請求項７に 記載の金属−空気電池式電力供給システム。
  9. ９．さらに、前記電池の近傍で前記空気流を受け取るための空気取り込みプレナ ムを形成する手段から成り、前記扉が前記開放位置にある時に、前記反応空気流 入口プレナムが前記空気取り込みプレナムから延出して前記取り込みプレナムか ら前記空気流の反応部分を受け取りさらに、 前記扉が前記空気流の反応部分を前記取り込みプレナムから前記反応空気流入口 プレナムに案内する手段を備えていることを特徴とする請求項７に記載の金属− 空気電池式電力供給システム。
  10. １０．前記扉が前記扉の前記閉鎖位置にある時に前記反応空気流入口プレナムの 流入開口部と前記反応空気流出口プレナムの流出開口部とを閉じるカバープレー トを備えており、さらに、前記案内手段が前記カバープレートから前記反応空気 流入口プレナムの流入開口部を介して少なくとも部分的に前記反応空気流入口プ レナムに延出しているＵ字形部材を含むことを特徴とする請求項９に記載の金属 −空気電池式電力供給システム。
  11. １１．さらに、前記取り込みプレナムから前記空気流の冷却部分を、前記陰極か ら隔絶する電池部分の近傍における経路に沿って、前記ハウジングから送り出す ための手段から成り、これにより、前記空気流の冷却部分が前記陰極と非接触に なることを特徴とする請求項１０に記載の金属−空気電池式電力供給システム。
  12. １２．ケースおよび前記ケース内に配された空気陰極組立体を備える金属−空気 電池から成り、前記空気陰極が少なくとも部分的に前記ケースの一面を介して反 応空気に露出しており、さらに、 前記空気陰極近傍に陰極プレナムを形成する手段から成り、前記陰極プレナムが 前記ケースの一端部近傍における反応空気流入口から前記ケースの他端部近傍に おける反応空気流出口まで延出しており、さらに、前記ケースの一面に対向する 前記ケースの面の近傍に冷却空気プレナムを形成する手段から成り、前記冷却空 気プレナムが前記陰極プレナムから分離して前記ケースの一端部近傍における冷 却空気流入口から前記ケースの他端部近傍における冷却空気流出口まで延出して おり、さらに、 ハウジングから成り、前記ハウジングが、前記金属−空気電池を内部に配するセ ルコンパートメントと、 前記ケースの一端部近傍に空気取り込みプレナムとを形成し、前記空気取り込み プレナムが空気取り込み開口部を有し、かつ、前記反応空気および冷却空気流入 口を囲んで、前記反応空気および冷却空気流入口を前記反応空気および冷却空気 流出口から隔絶しており、さらに、前記ケースの他端部近傍で前記空気取り込み プレナムから分離した位置に空気排出プレナムを形成し、前記空気排出プレナム が空気排出開口部を有し、かつ、前記反応空気および冷却空気流出口を囲んでお り、さらに、空気流を生ずる手段から成り、前記空気流が前記空気取り込み開口 部から前記空気取り込みプレナムを介して流れ、前記陰極プレナムを介して前記 反応空気流人口から前記反応空気流出口まで流れる反応空気流と前記冷却空気プ レナムを介して前記冷却空気流入口から前記冷却空気流出口まで流れる冷却空気 流とに分離し、前記空気排出プレナムにおいて単一の空気流に混合し、次いで、 前記空気排出プレナム内を流れた後、前記空気排出開口部を介して前記ハウジン グの外に流出し、さらに、前記空気取り込みおよび空気排出開口部を選択的に開 放して前記空気陰極を前記空気流に露出し、また、前記空気取り込みおよび空気 排出開口部を閉じて前記空気陰極をハウジング外部の空気から隔絶する手段から 成ることを特徴とする金属−空気電池式電力供給システム。
  13. １３．前記陰極プレナムを形成する手段および前記冷却空気プレナムを形成する 手段が、 前記電池を収容するためのコンパートメントを形成する手段と、 前記コンパートメント内に前記電池を整合する手段とから成り、これにより、前 記電池の前記コンパートメント内への収容時に、前記電池およびコンパートメン トを形成する手段は前記陰極プレナムおよび冷却プレナムを前記コンパートメン ト内に形成することを特徴とする請求項１２に記載の金属−空気電池式電力供給 システム。
  14. １４．前記コンパートメントを形成する手段が互いに離間するパーティションを 備えており、前記パーティション間に前記セルケースが収容され、第１パネルが 前記パーティション間から延出して前記陰極プレナムの少なくとも一部分を形成 し、また、第２パネルが前記パーティション間から前記第１パネルと離間して延 出して前記冷却空気プレナムの少なくとも一部分を形成し、さらに、前記整合手 段が、前記第１パネルから突出して前記セルケースおよび空気陰極を前記第１パ ネルから離間する複数の離間したリブと、前記第２パネルから突出して前記セル ケースを前記第２パネルから離間する複数の離間したリプとを備えていることを 特徴とする請求項１３に記載の金属−空気電池式電力供給システム。
  15. １５．前記第１パネルが前記ケースの一面に面する内部表面を有しており、前記 内部表面が前記反応空気流入口近傍における一の凹所と前記反応空気流出口近傍 における他の凹所とを有しており、前記陰極プレナムが一定の周辺部を有してお り、さらに、 前記内部表面に付着し、かつ、前記一の凹所上に前記内部表面に沿って延出する 第１隔壁片から成り、前記第１隔壁片が一定の幅を有しており、また、前記一の 凹所が前記第１隔壁片の幅を越えて延出して前記第１隔壁片と第１パネルとの問 に空気流通略を形成し、さらに、前記内部表面に付着し、かつ、前記他の凹所上 に前記内部表面に沿って延出する第２隔壁片から成り、前記第２隔壁片が一定の 幅を有しており、また、前記他の凹所が前記第２隔壁片の幅を越えて延出して前 記第２隔壁片と第１パネルとの間に空気流通路を形成し、さらに、前記陰極プレ ナムの周辺部に沿って延出し、かつ、前記ケースと前記コンパートメントを形成 する手段との間に気密に嵌合するシール材の帯から成り、前記帯が前記第１およ び第２隔壁片と第１パネルとの間の空気流通路をふさぐことなく前記第１および 第２隔壁片に沿って延出し、これにより、 反応空気が前記第１隔壁と第１パネルとの間の空気流通路を介して前記陰極プレ ナムに流入し、かつ、前記第２隔壁と第１パネルとの間の空気流通路を介して前 記陰極プレナムから流出することを特徴とする請求項１４に記載の金属−空気電 池式電力供給システム。
  16. １６．セルケース内に配置された空気陰極、電解質および陽極を備える金属−空 気電池と、 前記電池を収容するためのコンパートメントを形成する手段と、 前記電池の前記コンパートメント内への収容時に前記電池を前記コンパートメン ト内で整合する手段とから成り、前記セルケースおよび前記コンパートメントを 形成する手段が前記空気陰極の近傍における前記コンパートメント内に陰極プレ ナムを、また、前記空気陰極から隔絶する前記コンパートメント内に冷却空気プ レナムをそれぞれ形成し、これにより、 反応空気を前記空気陰極近傍に送り、また、冷却空気を前記空気陰極から隔絶し たセルケースの部分に送ることができることを特徴とする金属−空気電池式電力 供給システム。
  17. １７．前記コンパートメントを形成する手段が互いに離間するパーティションを 備えており、前記パーティション間に前記セルケースが収容され、第１パネルが 前記パーティション間から延出して前記陰極プレナムの少なくとも一部分を形成 し、また、第２パネルが前記パーティション間から前記第１パネルと離間して延 出して前記冷却空気プレナムの少なくとも一部分を形成し、さらに、前記整合手 段が、前記第１パネルから突出して前記セルケースおよび空気陰極を前記第１パ ネルから離間する複数の離間したリブと、前記第２パネルから突出して前記セル ケースを前記第２パネルから離間する複数の離間したリブとを備えていることを 特徴とする請求項１６に記載の金属−空気電池式電力供給システム。
  18. １８．前記陰極プレナムが反応空気流入口、反応空気流出口および一定の周辺部 を備えており、前記空気陰極が前記ケースの一面を介して少なくとも部分的に反 応空気に露出しており、 前記第１パネルが前記ケースの一面に面する内部表面を有しており、前記内部表 面が前記反応空気流入口近傍における一の凹所と前記反応空気流出口近傍におけ る他の凹所とを有しており、さらに、 前記内部表面に付着し、かつ、前記一の凹所を亙って前記内部表面に沿って延出 する第１隔壁片から成り、前記第１隔壁片が一定の幅を有しており、また、前記 一の凹所が前記第１隔壁片の幅を越えて延出して前記第１隔壁片と第１パネルと の間に空気流通路を形成し、さらに、前記内部表面に付着し、かつ、前記他の凹 所を亙って前記内部表面に沿って延出する第２隔壁片から成り、前記第２隔壁片 が一定の幅を有しており、また、前記他の凹所が前記第２隔壁片の幅を越えて延 出して前記第２隔壁片と第１パネルとの間に空気流通路を形成し、さらに、前記 陰極プレナムの周辺部に沿って延出し、かつ、前記ケースと前記コンパートメン トを形成する手段との間に気密に嵌合するシール材の帯から成り、前記帯が前記 第１および第２隔壁片と第１パネルとの間の空気流通路をふさぐことなく前記第 １および第２隔壁片に沿って延出し、これにより、 反応空気が前記第１隔壁と第１パネルとの間の空気流通路を介して前記陰極プレ ナムに流入し、かつ、前記第２隔壁と第１パネルとの問の空気流通路を介して前 記陰極プレナムから流出することを特徴とする請求項１７に記載の金属−空気電 池式電力供給システム。
  19. １９．各セルケース内に配されて露出する空気陰極をそれぞれに有する複数の金 属−空気電池と、前記電池を収容するコンパートメントのアレイを形成するため に互いに積み重ねられた複数のトレイと、前記コンパートメント内に前記電池を 整合する手段とから成り、前記セルケースおよび前記トレイが各空気陰極の近傍 における各コンパートメント内に陰極プレナムを形成し、また、各空気陰極から 隔絶した各コンパートメント内に冷却空気プレナムを形成し、これにより、反応 空気を前記空気陰極近傍に送り、また、冷却空気を前記空気陰極から隔絶した各 セルケースの部分に送ることができることを特徴とする金属−空気電池式電力供 給システム。
  20. ２０．前記トレイの各々が互いに離間するパーティションを備えており、前記パ ーティション間にパネルが延出しており、前記セルケースが近接する前記パーテ ィション間に収容されており、前記パネルが前記各陰極プレナムの少なくとも一 部分を形成し、また、前記各冷却空気プレナムの少なくとも一部分を形成し、前 記パネルが各々第１面と第２面とを有しており、さらに、前記整合手段が前記パ ネルの第１面および第２面の両方から突出する複数の離間したリブを備えており 、前記パネルの第１面から突出するリブが前記パネルの第１面を前記セルケース およびそれぞれの空気陰極から離間させ、また、前記パネルの第２面から突出す るリブが前記パネルの第２面を前記セルケースから離間させることを特徴とする 請求項１９に記載の金属−空気電池式電力供給システム。
  21. ２１．前記パーティションが各々前記トレイを互いに位置合わせするための手段 を備えていることを特徴とする請求項２０に記載の金属−空気電池式電力供給シ ステム。
  22. ２２．前記陰極プレナムが各々反応空気流入口、反応空気流出口および周辺部を 有しており、前記各空気陰極が前記各セルケースの一面を介して反応空気に少な くとも部分的に露出しており、前記パネルの第１面が前記セルケースの一面に面 しており、かつ、前記第１面が各反応空気流入口の近傍に一の凹所を、また、各 反応空気流出口の近傍に他の凹所を有しており、さらに、 前記パネルの第１面に付着し、かつ、前記一の凹所を亙って前記パネルの第１面 に沿って延出する複数の第１隔壁片から成り、前記第１隔壁片が一定の幅を有し ており、また、各一の凹所が前記第１隔壁片の幅を越えて延出して各第１隔壁片 と各第１パネルとの間に空気流通路を形成し、さらに、 前記パネルの第１面に付着し、かつ、前記他の凹所を亙って前記パネルの第１面 に沿って延出する複数の第２隔壁片から成り、前記第２隔壁片が一定の幅を有し ており、また、各他の凹所が前記第２隔壁片の幅を越えて延出して各第２隔壁片 と各第１パネルとの間に空気流通路を形成し、さらに、 各陰極プレナムの周辺部に沿って延出し、かつ、各ケースと前記トレイとの間に 気密に嵌合するシール材の帯から成り、前記帯が前記第１および第２隔壁片と第 １パネルとの間の各空気流通略をふさぐことなく前記第１および第２隔壁片に沿 って延出し、これにより、反応空気が前記第１隔壁片と第１パネルとの間の空気 流通路を介して各陰極プレナムに流入し、かつ、前記第２隔壁片と第１パネルと の間の空気流通路を介して各陰極プレナムから流出することを特徴とする請求項 ２１に記載の金属−空気電池式電力供給システム。
  23. ２３．一定の外周端部を有する第１部材と前記第１部材の外周端部と連接する一 定の外周端部を有する第２部材とを備えるケースと、 前記ケース内において前記第１部材近傍に配置された陽極と、 前記ケース内に配置された大略平板状の空気陰極とから成り、前記空気陰極が空 気側面および電解質側面を有しており、前記陰極の空気側面が前記第２部材近傍 に位置しており、さらに、 前記ケース内において前記陽極と前記空気陰極の電解質側面との間に配された電 解質溶液と、前記ケース内において前記第２部材と前記空気陰極の空気側面との 間に配された第１の通気性かつ液体非透過性膜とから成り、前記第１膜が前記空 気陰極の空気側面を被覆し、かつ、前記空気陰極の空気側面を越えて延出する外 周部を有しており、前記第１膜の外周部が連接する外周端部近傍に延出しており 、さらに、前記第１部材、第２部材および前記第１膜の外周部が前記第１および 第２部材の連接する外周端部に沿って一体に結合して前記ケースの周囲に単一か つ一体の液体非透過性シールを形成し、これにより、 前記陽極、空気陰極および電解質が液体非透過性の封入体に完全に封入できるこ とを特徴とする金属−空気電池。
  24. ２４．前記第１部材、第２部材および第１膜が各々ポリマー材料から成り、熱溶 接されることにより前記シールを形成することを特徴とする請求項２３に記載の 金属−空気電池。
  25. ２５．前記第１部材、第２部材および第１膜が各々ポリプロピレンから成ること を特徴とする請求項２４に記載の金属−空気電池。
  26. ２６．前記第１膜が前記液体非透過性封入体からガスを放出するための第２の液 体非透過性かつ通気性の膜によって被覆される開口部を有していることを特徴と する請求項２３に記載の金属−空気電池。
  27. ２７．前記第２部材が前記膜被覆した空気陰極の少なくとも一部分の近傍に位置 するグリッドを備えており、前記第２膜のグリッドが前記第１膜を空気に露出す るための開口部を有していることを特徴とする請求項２３に記載の金属−空気電 池。
  28. ２８．さらに、前記第１部材から前記第２部材のグリッドにほぼ垂直に延出して 前記第１膜を支持する周辺側壁部を備える支持部材から成ることを特徴とする請 求項２７に記載の金属−空気電池。
  29. ２９．前記第２部材がさらに、前記第２部材のグリッドから第２部材の周辺端部 にほぼ垂直に延出する周辺側壁部を備えており、前記第１膜の外周部が前記第２ 部材の周辺側壁部と前記支持部材の周辺側壁部との間に延出することを特徴とす る請求項２８に記載の金属−空気電池。
  30. ３０．さらに、前記第１部材から前記第２部材のグリッドにほぼ垂直に延出して 前記第１膜を支持するための周辺側壁部を備える支持手段から成ることを特徴と する請求項２３に記載の金属−空気電池。
  31. ３１．前記支持手段が前記連接外周端部の近傍に延出しており、前記第１膜が前 記ケースと前記支持手段との間に延出しており、さらに、前記支持手段が前記シ ールに沿って前記第１膜とケースとに結合していることを特徴とする請求項３０ に記載の金属−空気電池。
  32. ３２．前記第１部材、第２部材、第１膜および支持手段が各々ポリマー材料から 成り、熱溶接されることにより前記シールを形成することを特徴とする請求項３ １に記載の金属−空気電池。
  33. ３３．前記第１部材、第２部材、第１膜および支持手段が各々ポリプロピレンか ら成ることを特徴とする請求項３２に記載の金属−空気電池。
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