JPS6014772A - 金属ハロゲン蓄電池装置およびその装置における熱交換器の閉塞防止方法 - 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】 本発明は一般的に亀気化学装［ｈ“に関し、とくに、金
属ハロゲン蓄電池装置の自動流出式熱交換器の装置およ
び方法に関する。

ここに述べる形式の電気化学装置または装＠には、塩化
亜鉛蓄電池装置のような、−組以上の金属ハロゲン蓄電
池装置が包含される。これらの金属ハロゲン蓄電池装置
は一般に、三つの基本的構成要素、即ち、電極積重ね部
分と、電解液循環副装置と、−蓄積副装置とから成る。

電極積重ね部分は一般に、充電／放亀蓄−池ザイクルを
通じて蓄電池端子に所望の動作電圧と動作電流とを得る
ために、種々の直列および並列の結合で一緒に電気的に
接続された複数のセルを包含する。各セルは、共に水性
メタルハライド電解液と接触する陽極と陰極とから成る
。電解液循環副装置は、金属ハロゲン電解液のイオン成
分が蓄電池サイクルにセル内で酸化または還元されるに
従いそれらを補充するために、槽からのメタルハライド
電解液を電極の積重ね内の各セルを経て循環させるよう
に作動する。閉鎖的な、独立した全極）・ロデン蓄電池
装置においては、苔積副装置が、蓄電池装置の充電中に
セルから遊離されるハロゲンのガスまたは液を、次に蓄
電池装置の放電中にセルに戻すために容れて置くのに用
いられる。塩化亜鉛蓄霜、池装置においては、セルの陽
極から塩素ガスが遊離され、塩素水和物の形で蓄積され
る。塩素水和物は、水を凍結させる過程に類似した、塩
素が氷の結晶内に包まれる過程の中で、蓄積副装置によ
って形成される固体である。

塩化亜鉛蓄電池装置の一般的な作動につ（・てしま、槽
から電極の積重ねの中の陽極即ち「塩素」電極の各に水
性塩化亜鉛電解液を循環させるために、電解液が作動す
る。これらの塩素電極は一般に多孔性の黒鉛で作られ、
電解液は塩素電極の細孔を通って、塩素電極とそれに対
向する陰極即ち「亜鉛」電極との間の空間に流れ込む。

次（・で電解液は対向電極間を、さもなければ、電極の
積重ねの中のセルの外に上り、電解液の檀または溜めに
戻る。

塩化亜鉛蓄電池装置の充電中には、亜鉛電極基板上に亜
鉛の金属元素が析出し、塩素電極で（を塩素のがスが遊
離または生成される。塩素ガスＶま適当な導管に収集さ
れ、次いで冷却した液と混合されて塩素水和物を形成す
る。ガス・ポンプをよ一般に、電極の積重ねから塩素ガ
スを引き出し、冷却した液（即ち、一般に塩化亜鉛電解
液また１言水のいずれか）にそれを混合するために用−
１られる。

次いで塩素水和物は、蓄電池装置り一放電されることに
なるまで蓄積容器内に置かれる。

塩化亜鉛蓄電池装置の放電中、蓄積容器を通して温液を
循環させるなどして蓄積温度を上昇させることによ−リ
、塩素水和物は分解される。それによって回収された塩
素ガスは電解液循環副装置を経由して電接の積重ねに戻
され、塩素ガスはそこで塩素電極に還元される。同時に
、亜鉛の金属元素は亜鉛電極基板から浴解され、蓄電池
の端子においては電力が利用可能である。

塩化亜鉛蓄−５池の充電／放電サイクルの過程を通じて
、電解液の濃度は、電極の積重ねのセル内の亀、極に発
生する電気化学反応の結果として変化する。充−６の当
初ＦＣは、水性爾；解液内の塩化亜鉛の濃度は一般に２
．０モルであろう。このサイクルの充電部分が進行する
につれて、電解液濃度は、電解液からの亜鉛と塩素との
イオンの減耗と共に徐々に減少する。蓄電池装置が完全
に充電されると、電解液濃度は一般に肌５　ｍｏｌａｒ
までに低減される。更にまた、蓄電池装置が放電される
際には、蓄電池装置が完全に、あるいは充分に放電され
ると、電解液濃度は徐々に上方に向かい、当初の２、Ｏ
ｍｏｌａｒの濃度に戻る。

塩化亜鉛蓄電池装置の構造と作動とについての更にその
他の論議を、一般的に■渡された次の諸特許、「固体ノ
・ロダン水和物を用いる電気エネルギの生成方法」と称
する米国特許第３，７１３．８８８号と、「蓄電池内に
ノ・ロゲン水和物を形成し蓄積する方法」と称する米国
特許第６，８０９，５７８号と、「通気される電極を具
備する蓄電池とそれを用いる方法」と称する米国特許第
３，９０９．２９８号と、「クシ形双極極板素子とその
蓄電池積重ね」と称する米国特許第４，１００．３３２
号とに見いだすことができる。上記の装置はまた、譲受
人がここに準備した、共にカリフォルニア（Ｃａｌｉ　
ｆｏｒｎ　ｉａ　）州、パワー・アルド−（Ｐａｌｏ　
Ａｌｔｏ　）のエレクトリック・パワー・リサーチ・イ
ンステイテユート（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒ
ｅ５ｅａｒｃｈ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ）のために作成さ
れた中間報告ＥＭ−１４１７ｒデイペロデメント・オプ
・ザ・ズインクークロライド・７々ツテリー・フォー・
ユーティリティ・アプリケーシヨンズ（Ｄｅｖｅｌｏｐ
ｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｚｉｎｃ−Ｃｈｌｏｒｉｄｅ
Ｂａｔｔｅｒｙ　ｆｏｒ　Ｕｔｉｌｉｔｙ　Ａｐｐｌｉ
ｃａｔｉｏｎｓ）　Ｊ　（１９８０年５月）および中間
報告ＥＭ−１０５１ｒデイベロゾメント・オプ・ザ・ズ
インクークロライド・バッテリー・フォー・ユーティリ
ティ・アプリケーションズ（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　
ｏｆ　ｔｈｅ　Ｚｉｎｃ−ＣｈｌｏｒｉｄｅＢａｔｔｅ
ｒｙ　ｆｏｒ　Ｕｔｉｌｉｔｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔｊ、
ｏｎｓ）　Ｊ　（１９７９年４月）のような公刊の報告
書にも記述されている。前述の引用参考資料のとくに教
えられる点を、参考までにここに記述する。

前述の報告書に詳細に論述されているように、全体的な
エネルギ効率を向上させるため、塩化カリウムおよび塩
化ナトリウムのような導電率を向上させる塩が一般に電
解液と塩化亜鉛蓄電池装置とに加えられる。２モルの濃
度の塩化亜鉛（蓄電池装置が充分に放電された場合）を
有する好適な電解液にあっては、エネルギ効率を更に向
上させるために、４モルの濃度の塩化カリウムおよび１
モルの濃度の塩化ナトリウムのような、漸増する濃度の
上記支持塩を用いることが望ましい。総合負荷調整モジ
ュールのような、既存の塩化亜鉛蓄電池装置を用いての
実験により、このような塩分を強められた（ν１ｊち４
ないし５モルの支持塩）電解液のために水和物分解熱交
換器がひどく詰まり且つ／またはついにふさがることが
明らかにされている。これによって熱交換器を通る爾；
層液の流れが止まり、それが今度は塩ｉヒ亜鉛の分解を
停止させ、そのため蓄電池は最早電気を生成しなくなる
。分解熱交換器は一般にコイル状のチタン管であり、水
和物を分解して塩素ガスを回収する目的で、蓄電池の電
極積重ね部分の槽または溜めの中の温かい電解液から塩
素水和物へ熱を移すために用いられる。既存の塩化亜鉛
蓄電池装置の場合、分解熱交換器は、一般に蓄−６池装
置の蓄積部分の底部にある電極積重ね部分の溜めと同一
ないしそれ以下の高さに見られあるいは置かれている。

ふさがった熱交換器の検討結果は、支持塩、とくに塩化
カリウム、が塩分を強められた電解液の酸液から析出し
て、集まりあるいは凝集する傾向を有していたことを示
している。詳細に言えは、分解熱交換器を通る市、層液
の流れが止まった時、そこを流過する電解液の大部分が
熱交換器内に残ったのである。その際、熱交換器内の停
滞電解液から支持塩が析出または晶出したが、これは明
らかに、電解液の温度が蓄積部分の内部温度（なるべく
約１０℃に保つことが望ましい）に近づいた時に生じた
過飽和状態の結果である。放電モードの間の蓄電池装置
の正常な作動中には、電解液が分解熱変換器を通って循
環していて上記の析出は発生しない。一般にろＯないし
４０　’Ｃの、極板部分の溜めからの温かい電解液は、
それが分解熱交換器を流過する間、流れる電解液内の支
持塩の析出をもたらす程充分には冷却されない。

従って、本発明の主目的は、分解熱交換器の詰まりある
いは閉そく無しに塩分の強い電、層液な用いる長期間の
作動が可能な改良蓄電池装置を提供することにある。

本発明の更に明らかな目的は、電解液−が最早そこを流
過しなくなった時に電解液を自動的に流出させ得る改良
分解熱交換器装置を提供することにある。

本発明のまたの目的は、いかなる電気制御にも依存する
こと無しに分解熱交換器の前述の自動流出する特徴を提
供することにある。

本発明の別の目的は、全体的な装置効率を左柱低下した
り装置の費用を左柱増加したすせずに、熱交換器を詰ま
らせまたはふさぐこと無く、塩分の強い電解液を使用で
きる改良蓄電池装置を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、分解熱交換器内の導電率を向
上させる塩の析出を排除しまたは最小にする方法を提供
することにある。

前述の目的を達成するため、本発明は、（電接の積重ね
部分または装置と、蓄積部分または装置と、電解液循環
および水加物形成副装置または装置とに加えて）電解液
がそこを通って循環されない時に電解液を熱交換器の外
に流出させるために霜、極の積重ね部分の溜めに収集さ
れた電解液よりも高い位置に置かれた分解熱交換器を特
徴とする改良蓄電池装置を提供するものである。この改
良蓄電池装置はまた、熱交換器から流出する電解液と入
れ替わりにガスを熱交換器に入らせて熱交換器の排液を
増進するため、−５解液ポンプの出口と、熱変換器の入
口との間ＶＣ位圓する積重ね部分のガス空間に連結され
た通気孔をそなえることもできる。

本発明のこれ以上の利点および特徴は、添付の図面を参
照の上、好適な実施例についての詳細な説明を睨むこと
によって明らかとなるものである。

第１Ａ図および第１Ｂ図について説明する。これらの図
は本発明による塩化亜鉛蓄電池装置１０の正面図を示す
。蓄−池装置１０の各種構成要素は、第２図の構成図に
詳細に示すように、相互に連結された二つの円筒状容器
１２．１４に収容される。上方の容器またはケース１２
は、参照数字１６で一般的に表示される塩素水和物蓄積
副装置を容れるために用いられる。下方の容器またはケ
ース１４は、蓄電池の積重ね１８と、参照数字２０で一
般的に表示される電解液循環副装置との両者を容れるた
めに用いられる。

円筒状容器１２．１４は蓄電池架構造体−２２によって
支えられる。容器１２．１４は、なるべくなら、これら
の容器内に在る電解液およびその他の化学的な存在に対
して化学的に耐性ないし不活性なポリ塩化ビニル（ＰＶ
Ｃ）を内部に接着させたガラス繊維強化プラスチック（
ＦＲＰ）で作ることが望ましい。容器１２．１４は４本
の流体交換管路または導管２４，２６．２８．３０によ
って相互連結され、これらの管路を流過する流体の方向
を適当な矢印で示す。さらにまた、蓄電池装置１０には
、４本の冷媒管路または導管３２．３４．３６゜３８が
設けられる。冷媒管路３２．３４は、容器１２内部の温
度を塩素水和物を形成するのに適当な程度にまで低減す
るため、蓄電池の充電中に冷却液を蓄積開裂圓１６に供
給するために用いられる。冷媒管路３６．３８は、塩化
亜鉛１：離液の温度を制御するため、電解液循環開裂（
至）２０の溜めまたは電解液槽４０に霜、離液を供給す
るために用いられる。

ここで第２図および第６図について説明する。

そして電解液循環副装置２０についてここに説明する。

電解液循環副装置２０は、溜め４０内の電解液面下で底
部容器１４の前端キャップ４２に取り付けられた卵形の
電解液ポンプ「Ｐｌ」をそなえる。電解液ポンプＰ１は
、電解液ポンプに磁気的に連結された一５動機４４によ
って駆動される。

電解液ポンプ４２は、なるべ（なら、インが一ツル・ラ
ンド（Ｉｎｇｅｒｓｏｌｌ−Ｒａｎｄ）により製造され
る遠心式のものが望ましい。電解液ポンプ４２は、溜め
４０からチタン防謹スクリーン・フィルタ４６を経て電
解液を引き出し、スリップ継手５８を経て独特の中心供
給式１；離液分配マニホルド５０内へ軸方向に知、離液
を排出するようにされている。

マニホルド５０は、蓄電池の積重ね１８を具備するサブ
モジュールのＵ５２．５４の中のユニット・セルの各に
一；層液を分配するために用いられる。マニホルド５０
は、サブモジュール５２゜５４内のユニット・セルに電
解液を均等に分配するのみならず、電解液循環開裂置丙
を流れる寄生電流の流れを制御し抑制するように作用す
る。寄生電流は、セルをつなぐ電解液の連結部の回路網
によって生成される導電路内を流れる電、流である。

とくに入口および出口の交差した分配管の配−と組み合
ワされたマニホルド５０の設置により、寄生電流の抑制
については、かなりの改善が達成されたが、それについ
て、以下に更に詳述する。

第４図について説明する。同図は、電解質循環装置２０
の一実施例の概略図を示し、とくにマニホルド５０を通
る電解液の流れを示す。また第５図についても説明す“
る。同図はザブモジュール５２．５４と関連する電解液
循環副装置の正面端面図を示す。また第６図および第７
図はマニホルド５０の二つの図を示す。マニホルド５０
け、一対の同心の管、即ち内管５８と外管６０とを具備
する中央部分５６を包含する。内管５８は電解液ボンニ
ア°Ｐ１とその第一端部６２で流体連通し、−線上にあ
る金網の電解液フィルタ６６を取り付けた反対側の開口
端部６４を包含する。フィルタ６６は孔のあいた外側防
謹ジャケット６８をそなえ、その末端でキャップまたは
シラグア０に終わる。電解液は内管５８を経てポンプ圧
送され、フィルタ６６を経て外管６０内に流出する。外
管６０には、流体を内側エンド・キャップ７００周りに
、次いで導ｔＴ６内へと導くための流体導管路７４を包
含するエンド・キャップ７２が取り付けられる。導管７
６は例えばエンド・プレート７８で封止され、電解液の
流体路を分岐する一対の管継手８０．８２をそなえる。

同様に、外管６０は、更に別の二また流体路を設けるた
めに、一対の管継手８４．８６を電解液ポンプＰ１に近
い端部にそなえる。かくして電解液はフィルタ６６を経
て外管６０内にポンプで送り出され、それから流体の半
分は、一般に電解液ポンプＰ１から遠方に、管７６を経
て送られ、他の半分は、外管６０を経て一般に電解液ポ
ンプＰ１に向けて送られる。管継手８０．８２および管
継手８４゜８６において、電解液の流れは、二つのサブ
モジュール５２．５４のそれぞれ左右の各半分の双方に
送られるように、再び４本の分配路に分割される。

第４図について詳細に説明する。ここで、交差した入口
分配管の配置について説明する。第４図においては、例
えば、管継手８２に連結された分配管Ｂ８がサブモジュ
ール５４の左半分９０に送液するが、この左半分は管継
手８２から物理的に右半分９２よりも遠方に在ることが
わかる。同様に、管継手８６は分配管９４を介してサブ
モジュール５４の右半分９２に連結される。従ってサブ
モジュール５４の左右の管路間の電気回路は非常に長く
なり、寄生電流の流れに対してかなりの抵抗が付与され
る。例えは、ユニット・セル送液管９６．９８間の寄生
電流は、分路を完結するためには、管８８と管継手８２
と管７６と外管６０と管継手８６と管９４とを通る全距
離を流れなければならない。この分路の長さはかなりな
ものであり、従って電気抵抗も高いか、交差する入口分
配。

管８８．９４を包含する前述の流体回路は電解液ポンプ
Ｐ１に極めてわずかな負担しか与えない。

従って電解液ボンデＰ１は、装置の全体的な効率の結果
的な改善を伴った低馬力のものであり得る。

第４図の実施例における電解液循環副装置２０の出口部
分も、寄生電流の流れに対する電気抵抗を増大させ、る
ため、交差する入口分配管８８゜９４に関して前述した
と同様にして、交差する出口分配管配置を用いている。

第４図に関連して、左半分９０および右半分９２のよう
な、各サブモジュールの左半分と右半分とが、交差連結
された中心送液入口部分と同様にしてそれぞれ入口管１
００および入口管１０２と交差連結されることがわかる
。あるいはまた、電解液循環固装＃２０の出口部分に、
第６図および第５図に示すようなカスケード円がい１０
４を用いることができる。

この別の出口構成においては、個々のユニット・セルの
各が、出口ポート１０６を通って排出管１０８を経由し
、そこからオリフィス１１０を経てカスケード円がい１
０４の上面に排出する。次いで電解液はこけらぶきの屋
根の上の雨水のように、溜め４０内に落下するにつれて
外方に広がりながら円がい１０４をあふれて流れ出し、
それによって放電サイクル中の電解液−による気状塩素
の吸収が増進される。

マニホルド５０と、入口の交差分配管配置と、出口の集
合管配置とは、幅を広げれば、先行技術による電解液の
分配の仕方を参照すれば良くわかる中心送液の原理また
は構成と称し得る、より一般的な原理または構成による
種々の面あるいは構成ブロックのようなものと考えられ
る。先行技術の塩化亜鉛蓄電池装置の場合、電解液は一
般に、はぼ連続的なマニホルドまたは分配管のような、
一端から他端までの電解液抵抗が比較的低い普通の管寄
せを介して、直列ユニット・セルから成るサブモジュー
ル内の各ユニット・セルに送られる。

この端末送液配列により、サブモジュール内のほとんど
全てのセル間の分路内に比較的大きな寄生電流が発生す
る。これと対照的に、第４図に示す電解液分配装置は、
電′Ｍ液の流れを半分に分割し、寄生電流に対して比較
的大きな抵抗を有する物理的に別個の管寄せ（例えばマ
ニホルド５０の管６０．７６、または入口分配管８８．
９４）を経て半分の流れの各を送る（−１：たは取り去
る）ことによって、直列ユニット・セルから成る単一サ
ブモジュール（例えばサブモジュール５４のような）に
電解液を送る。従って、普通に送液される先行技術によ
るサブモジュールの各半分と送油装置との間に存在する
大きな寄生電流と比較して、別々に（電解液を）送液さ
れるサブモジュールの各半分の間に存在する第４図の全
分路は劇的に減少される。さらに大づかみに言えば、中
心送液配列は、直列ユニット・セルの単一サブモジュー
ルヘノ電解液の流れが二つ（またはそれ以上）の概ね等
しい部分に分割され、次いで、比較的大きな電気抵抗を
有し且つ各複数の直列ユニット・セルに電解液を供給（
あるいはそこから電解液を収集）する電気的に絶縁され
た別個の二つの管寄せに分配するように分離され、セル
間の分路によってサブモジュールの別々に送液された部
分の間に生成される寄生電流が端末送液の電解液分配配
列に比べてかなり減少されるように〜じたいがなる電解
液分配機構をも包含するもの、と言うことができる。こ
こに開示した蓄弗、池装置１υの電解液循環副装置２０
は、前述の中心送液の原理を具体化し、中心送液配列を
用いることによって得られる寄生電流の有利な減少を最
大限にするように特別に設計されたものである。

前述の中心送液電解液分配配列の有効性を第８図につい
て例証する。第８図は、横座標に沿って示すセル数の関
数として、縦座標に沿って示した代表的な分路または寄
生電流値の図解である。例示の目的のために、電気的に
直列に接続された６０個のユニット・セルを有する蓄電
池を仮定しであるが、電気的に直列に接続された異なっ
た数量のユニット・セルを有する蓄電池においても同様
の有利な結果が得られることを３８１！解すべきである
。前に言及したように、蓄電池内の全てのセルが、共通
の供給および復帰マニホルドを経て、１台の電解液ポン
プによって用を足されている。この共通の電解液マニホ
ルドにより、餐電池端子を横切って電圧が存在し且つ蓄
電池の積重ねを包含する電析液循環副装置２０に電解液
が充満している時に電流が通る電気的に伝導性のある行
路が得られるっこの分路電流によって、充電中にセルを
流過する有効電流が低減され、蓄電池内のセルは放電中
に種々の率で自己放電するっ一般的に、これにより、蓄
電の積重ねの中心におけるセルの電極からの亜鉛の誠、
１−が早くなり、蓄電池の積取ね内のセルのクーロンの
効率に無視できない差を生ずる可能性がある。

電解液の抵抗率と、電解液循環副装置２００種種の部分
の大きさとを知って、種々の部分の有効電気抵抗を計算
することができる。更にまた、望むならば、参考として
ここに入れた［寄生電流の影響を最小とする方法］と称
″１−る１９８６年２月１日付発行の米国特許第４，３
７１．８２５号の教えるところに従って等価電気回路モ
デルを構成することができる。第８図は、そのよ５な電
気回路モデルから計尊さねた充電中の寄生電流値を比較
したグラフである。駆８図は、先行技術による端末送液
電解液分配−マニホル−をそなえる播′市、池装置に対
する寄生′電流分布を示ず曲線１１２と、中心送液電解
液分配マニホルド乞そなえる本発明による蓄電池装置に
対する寄生電流分布を示す曲線１１４とを包含する。曲
線１１２の全寄生電流の流れが曲線１１４に対するそれ
よりも大きいのみならず、中心送液マニホルドが用いら
れる場合に寄生電流分布がかなり一様になっていること
を曲線１１４が示す、ということを銘記することは重要
であるっ中心送液マニホルドのこの利点は有利であるが
、これは、そハが寄生電流の流れを最小にするために望
ましいだけでなく、それが、蓄電池の積重ね内のユニッ
ト・セルの各に対するほぼ一様なり−ロンの効率を得る
ために蓄電池の積重ねを横切る寄生電流の一様な分布を
有することもまた望ましいからである。

第９図について説明する。同図は、蓄電池の積重ね１８
の基本的な構成ブロックを形成する環化亜鉛蓄電池電極
組立て体２００の分解図を示す。

電極組立て体２００は一般に、一対の黒鉛の陽極もしく
は塩素電極２０２，２０４と、高密度の黒鉛の陰極もし
くは亜鉛′電極２０６と、プラスチック・フレーム部材
２０８，２１０とを具備する。

陽極２０２．２０４は、フレーム部材２０８内の溝２１
２．２１４をそれぞれスライドするようにされて、フレ
ーム部材は側縁の一方に沿うと共に頂部および底部の縁
に沿ってこれらの二つの電極を支えるっフレーム部材２
０８は、陽極２０２゜２０４を平行にそろえるように作
用し、これらの電極間に内側の空所を設ける。フレーム
部材２０８はまた、陽極２０２．２０４間にフレーム部
材２１０を入り込ませるように形成される。

フレーム部材２１０は、ユニット・セル・マニホルｒか
ら陽極２０２．２０４間の内側空所まで電解液を運ぶた
めのプラスチック供給管２１６をそなえる。フレーム部
材２０Ｂにはまた、陰極２０６の側縁を受け且つ陰極２
０６を陽極２０２と平行にそろえるようにされた溝２１
８が形成される。従って、フレーム部月２０８が、陽極
２０２゜２０４を互いに並行且つ隔離させ、また陰極２
０６を陽極２０２から隔離させることに役立つことが理
解されよ５つ陰極２０６と陽極２０２との間のすきまは
電極間ギャップといわれるもので、一般に約Ｉ　ＵＬ　
（４０ミル）ないし約６ｍｍ＜２５０ミル）の範囲にあ
り、なるべくなら、約３．３ｍｍ　（１２９ミル）が望
ましい。

フレーム部材２０８はまた、陽極２０２．２０４に沿っ
て電気機械的作動を改善するため、陽極の縁の周りにマ
スキングまたは遮へいを施すことによって、陽極２０２
．２０４のエツジ効果を制御することにも役立つ。一般
的に言えば、溝２１２゜２１４．２１８は、陰極の見掛
けの表面に比較して陽極の見掛けの表面が小さくなるよ
うに形成される。マスキング・エツジ効果の更に詳細な
論議については、一般に譲渡された「酸化体電極のエツ
ジ効果の制御方法」と称する米国特許第４，２４１，１
５０号に見いだすことができるが、これを参考までにこ
こに記述する。

また、陽極２０２．２０４間の内側空所にトラップされ
るおそれのあるなんらかの非溶解塩素ガスを抜くオリフ
ィス２２０をフレーム２０８がその頂部にそなえること
も銘記すべきである。更にまた、フレーム部材２０８に
は、対向した、垂直に延在する一対のスペーサ・リプ２
２２．２２４が形成される。リゾ２２２．２２４は、陽
極２０２゜２０４が外方に曲がるいかなる傾向をも抑制
し、陽極と陰極との間の所望の電極間ギャップが保たれ
ることを保証する。３．１ｍ（１２９ミル）種度に増大
したギャップによって蓄電池システムの電流密度をかな
り増大できることが見いだされているので、この電極間
ギャップの完全性は重要である。また、上記の増大した
ギャップによって陰極への亜鉛のより高い偵荷が可能で
あり、それはまた、等測量の電気エネルギを蓄積するた
めに必要な電極の数の減少によってかなりの費用の節約
を達成できることを意味する。電極組立て体２００の供
給管２１６は、フレーム部材２１０の上方に延在するニ
ップル部分２２６に形成されるソケットにプレスばめさ
れる。更にまた、供給管２１６の下端は、フレーム部材
２１０の上向きに延在するクリップ部分２２８と支持チ
ャネル部分２−３０との間にはめられる。また、フレー
ム部材２１０の支持チャネル部分２３０の下端が、フレ
ーム部材２０８の内側セパレータ部分２３２の下端に合
うように形作られることも銘記すべきである。下端のこ
の輪郭をそなえた形状は、フレーム部材２１０の頂部の
槍、ね水平に延在するフランジ部分２３４と組み合わさ
れて、フレーム部材２１０をフレーム部材２０８にロッ
クするように働く。

電極組立て体２００を作るために使用できる材料につい
ては、陽極２０２，２０４が、ユニオン・カーバイド・
コーポレーション（Ｕｎｉｏｎ　ＣａｒｂｉｄｅＣｏｒ
ｐ、　）のＰＧ−６０もしくはＴＳ−１６９７黒鉛、ま
たはエアコ・カーボン・カンパニー（Ａｉｒｃ。

Ｃａｒｂｏｎ　Ｃｏ、　）のＳ−１０２９もしくはＳ　
−１５１７黒鉛から作られることが好ましい。陰極２０
６については、この電極ン、ユニオン・カーバイＶ・コ
ーボレーシＥ　ン（Ｕｎｉｏｎ　０ａｒｂｉｃｌｅ　Ｃ
ｏｒｐ、　）のＦｆＯＬ級の黒鉛またはそれに代わるＡ
ＴＲもしくはＡＴＪ黒鉛のような等級のものから作るこ
とが望ましい。フレーム部材２０８．２１０および管２
１６については、これらの構成要素（以下に説明するそ
の他のプラスチック構成要素と同様に）を、それらが接
触することになる電極およびその他の化学的存在に対し
て化学的に耐性があり且つ不活性のなんらかの適切且つ
電気的に不導性の材料から作ることができる。フレーム
部材２０８，２１０をジェネラル・タイヤ・アンド・ラ
バー・コーポレーション（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｔｉｒｅ　
ａｎａ　Ｒｕｂｂｅｒ　Ｃｏｒｐ、）の［ポルタロｙ　
（ＢＯｌｔａｒＯｎ　）　Ｊ　（登録商標名）ポリ塩化
ビニルまたはビー・エフ・グッドリツチ−コーホＬ／　
−シヨｙ　（Ｂ、　Ｆ、Ｇｏｏｄｒｉｃｈ　Ｃｏｒｐ、
　）の［ゼオン（Ｇｅｏｎ）Ｊ（登録商標名）ポリ塩化
ビニルから、また管２１６をデュポン（ＤｕＰｏｎｔ　
）の「テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）」（登録商標名）（ポ
リテトラフルオロ・エチレン）から作ることが望ましい
が、ペンウォルト（Ｐｅｎｗａｌｔ　）の「カイナー（
Ｋｙｎａｒ　）　、１　（Ｗ録商標名）（ポリぶつ化ビ
ニル）または当初に確認された報告書［デイベロプメン
ト・オシ・ず・ズインク・クロライド・／々ツテリー・
フォー・ユーティリティ・アプリケーションズ（Ｄｅｖ
ｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｚｉｎｃ　０ｈｌｏ
ｒｉａ８　ＢａｔｔｅｒｙＦｏｒ　Ｕｔｉｌｉｔｙ　Ａ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　）　Ｊ　（１９７９年４月）
の第６３節に記述された他の適当な材料のいずれかのよ
うな、他の好適なプラスチック材料を使うこともできる
。

第１０図について説明する。同図は、塩イビ亜鉛蓄電池
の積重ねの「開」サブモジュール２３６の分解図を示す
。サブモジュール２３６は一般Ｋ、亜鉛成端コーム組立
て体２３８と、塩素成端コーム組立て体２４０と、１個
以上の双極中間コーム組立て体２４２とを具備する。サ
グモジュール２３６を１個のみの中間コーム組立て体と
共に示しであるが、更に多数の中間コーム組立て体を備
えることのみによってこのサブモジュールを拡張できる
ことは理解すべぎである。第１０図に示すように、サブ
モジュール２３６は、電気的に直列に接続された２個の
「ユニット」セルを包含する。

これらのユニット・セルの各は、電気的に並列に接続さ
れた多数の単一セル（即ち、陽極とそれに対向する陰極
）を具備する。

第１１図によって詳細にわかる中間コーム組立て体２４
２は、概ね平らな二つの対向面をそなえる電気的に導電
性の（即ち高密度の黒鉛から作られる）母線部材２４４
と、隣接ユニット・セル間にイオン・シールを施すため
、概ね母線部材の端部の周りに配設されたプラスチック
・フレーム２４６とを包含する。フレーム２４６は、な
るべくなら、母線部材２４４の端部の周りにポリ塩化ビ
ニル（ｐｖａ　）を射出成形することによって形成する
ことが望ましい。このｐｖａ封入封入量線部月２４４の
端部との間に機誠的なインタロックをイマ与するために
、縦方向に延在する一対の対向す２溝２４７を用いるこ
とができる。複数の陽極構岸体２４８がプレスばめまた
は締つばめ連結を介して母線部材２４４の一方の外面に
取り付けられ、それに間隔を置いた垂直の溝２４９が設
けられ、他方、複数の陰極２５０が同様にして母線部拐
の他方の面に取り付けられるっ陽極構造体２４８の各は
第９図の電極組立て体２００によって作られ、陽極２０
２，２０４とプラスチック・フレーム部材２０８，２１
０とを包含する。ユニット・セル電解液分配マニホルＰ
２５２が各フレーム２４６の頂部に超音波で溶接される
か、さもなければ他の方法で固定され、それにより、電
解液を供給管２１６に運ぶことができる。詳述すれば、
フレーム部＠２１０の頂部から延在するニップル２２６
がマニホルド２５２の底部トレー２５４の孔に挿入され
る。次いでこれらのニップル２２６は漏れ止め接続を得
るため、熱据えこみによって、マニホルド２５２の底部
トレー２５４に溶接される。

各ユニット・セルを個別にシールし得るために、第１０
図に示すようなプラスチック・トレー２５６が、溶接さ
れるか、または他の方法で、母線パー・フレーム２４６
に液密接続で固定される。ユニット・セルからの′電解
液を受け、この′電解液を槽または溜めに向けるように
された収集カップ２５８と排出蛇行チャネル・プレート
２６０とによって、ユニット・セルの各に供給された電
解液の帰路が設けられる。他のプラスチック・フレーム
部月または構成要素の場合と同様に、収集カップ２５８
と排出蛇行チャネル・プレート２６０とが液密接続でト
レー２５６に溶接され、または別の方法で（溶剤結合其
よる１よとして）固定される。

第１１図に示すように、ユニット・セル分配マニホルド
２５２はまた、溶接または溶剤結合によって底部トレー
２５４に固定された頂部カバー２６２をもそなえる。マ
ニホルＰ２５２の重要な特徴は、底部トレー２５４と頂
部カバー２６２との間のマニホルド全長に沿って延在す
るシラスチックの孔あきスクリーン２６４の装備である
。スクリーン２６４のせん孔は、フレーム部材のニップ
ル２２６の開口部の直径よりを適当に下回るように選ば
れ、従って供給管２１６を通る流体の流れをふさぎまた
は遮る可能性のあるいかなる粒子もスクリーン２６４に
よってろ過して摩り除かれるうスクリーン２６４は、な
るべくなら［カイナ−（Ｋｙｎａｒ　）　Ｊ　（登録商
標名）から作られることが望ましく、またなるべくなら
概ねＵ字形に曲げられることが望まれる。また、マニポ
ルＶ２５２には、さもなければマニホルド内にトラップ
される可能性のあるいかなるガスも逸出できるようにす
る適当なオリフィス２６５（第１２図に示す）も設けら
れるも銘記すべきである。ユニット・セルの外側端の近
（にオリフィス２６５を位置さぜることによっても、ユ
ニット・セルの最外側の電極の近くに充分な電解液の流
れが発生ずることが保証される。

卯、１０図には、前述のプラスチック構成要素２５２な
いし２６４を、塩素成端コーム組立て体２４０に関連し
て組み立てし）れた状態で示しである。塩素成端コーム
組立て体２４０は、母線バー２４４の一方の面に沿った
複数の陰極２５０が塩素成端コーム組立て体に同えられ
ていない点を除けば、中間コーム組立て体２４２と構造
が類似している。しかし、塩素成端コーム組立て体２４
０は、サブモジュール２３６への外部電気結線を容易に
するため、母線バー２４４に取り付けられた複数の電気
端子をそなえる。一般的に参照数字２３６で表示される
これらの電気端子は、亜鉛成端コーム組立て体２３８に
ついて例示されて穎る。

亜鉛成端コーム組立て体２３８は単に、両端と外側面と
をプラスチック・フレームに囲まれた母線バーと、その
内側面に取り伺けられた複数の陰極とを具備するのみで
ある。組み立てられた状態においては、中間コーム組立
て体２４２の陽極構造体２４８が並路成端コーム組立て
体２３８の陰極２５０と組み合わされ、中間コーム組立
′Ｃ体２４２の陰極２５０が塩素成端コーム組立て体２
４０の陽極構造体２４８と絹み合わされる。従って、中
間コーム組立て体２４２の陽極構造体２４８と亜鉛成端
コーム組立て体２３８の陰極２５０とがサブモジュール
２３６の一方のユニット・セルを形成し、中間コーム組
立て体２４２の陰極２５０と塩素成端コーム組立て体２
４０の陽極構造体２４８とがサブモジュール２３６の他
方のユニット・セルを形成する。

第１２図について説明する。同図は、第２図および第６
図の蓄電池の積重ね１８の「閉」サブモジュール５４の
切取り斜視図を示す。サブモジュール５４の構造は、幾
つかの面で第１０図のサブモジュール２３６と同様であ
る。これら二つのサブモジュール間の主な相違は、サブ
モジュール２３６がユニット・セルから塩素ガス（他の
任意のガスと同様に）を遊離させるため、一般にその頂
部を開けているのに対し、サブモジュール５４はユニッ
ト・セルからの流体の流れを制御するため、一般にその
頂部を閉じている、ということである。サブモジュール
５４は、電気的に直列に接続された２４組のユニット・
セルかう成ル。これらのユニット・セルを一般的に参照
数字３００で表示する。

さらにまた第１６図ないし第１６図について説明する。

これらの図はサブモジュール５４の亜鉛成端ユニット・
セル３００の幾つかの図を示し、そのプラスチックの頂
部３１０を詳細に示しである。この頂部は、ユニット・
セルのためのほぼ閉じられた仕切りを形成するために、
６側面を有するトレ一部分３１１に溶接されるか、また
は他の方法でシールできるように固定される。頂部３１
０は、ユニット・セル供給管３１３を経由して電解液分
配管８８に連結される供給ポート３１２をそなえる。電
解液の同様な連通を、供給管３２０を経由して電解液分
配管３１８に連結されるサブモジュール５２のユニット
・セル３１６の供給ポート３１４を示す第３図について
詳細に見ることができる。

ユニット・セル３００の頂部３１０はまた、出口管３２
６を経由してカスケード円がい３２４に連結される出口
ポート３２２をそなえる。第１４図について詳細にわか
るように、頂部がさらに、下向きに延在する蛇行仕切り
部分３３０と一体に形成される概ね水平方向に延在する
頂壁３２８をそなえる。蛇行仕切り部分３３０は、それ
に概ね液密シールして固定される底部カバー・プレート
３３４と結合して蛇行チャネル排出マニホルＰ３３２を
形成するために用いられる。排出マニホルｒの開口部３
３６によって、塩素ガスと電解液とは、第１６図に詳細
に示すように、ユニット・セル３００から流出する。

ユニット・セル３００の頂部３１０は更に、一般に頂部
カバー３４０と、それに液密な関係ン以て固定された底
部トレー３４２とから成るユニット・セル供給マニホル
ド３３８．−をそなえる。頂部カバー３４０は、頂部３
１０の頂壁３２８内のオリフィスを貫いて延在するよう
にされた上方の円筒状部分３４４をそなえる。供給ポー
ト３１２は、上を滑り且つ円筒状部分３４４に固定され
るようにされる。頂部カバーにはまた、底部トレー３４
２と相まってマニホルド３３８を辿る電解液の流れを導
く細長い、下方に延在する仕切り部分３４６゜３４８が
形成される。ユニット・セル３００への電解液の流れを
ろ過するためのスクリーン３５０が頂部カバー３４０と
底部トレーとの間に挿入される。底部トレー３４２には
、底部トレーに晦接されて塩素電極または陽極２０２，
２０４間の内側空所に電解液を流れさせる電極フレーム
２０８のニップル２２６が貫通する複数の孔３５２が形
成される。

第６図、第４図、および第９図ないし第１６図について
説明する。ここで、蓄電池装置１０の電極組立て体２０
０内に包含される個々の塩素電極の対の全ての間におけ
る電解液の分配の均一性について説明する。上記の図面
に示すように、蓄電池装＃１０の電解液循環副装置２０
は無数の大小のマニホルドと蛇行チャネルと各種サイズ
の分配管とから成り、それらの全てが、蓄電池の積重ね
１８内の各供給管２１６（第９図参照）によって示され
る流れ匠対する比較的高い流体抵抗に比較してかなり低
い流体抵抗を、そこを流過するように計画された電解液
の量に対して示すような大きさに作られる。前述の計画
によって、両サブモジュール５２．５４でなくても、全
てのユニット・セル・マニホルド２５２（第１１図参照
）内に、また各サブモジュールの全ての蛇行チャネル排
出マニホルド（第１２図および第１４図参照）内にほぼ
同等の流体圧力が存在する。従って、各供給管２１６に
わたっての種々の電解液の圧力がほぼ同じなため、また
蓄電池の積重ね１８内の全ての供給管２１６が同じ長さ
と内径のものであるため、各サブモジュール内の全ての
電極組立て体２００にほぼ等しい流量が得られる。

同様に、電解液循環副装置２０内の全てのマニホルドお
よび分配管の許容流量は、それらが遭遇する流量に比べ
て大きいので、任意の所与の供給管２１６に加わる種々
の流体圧力と、したがってそこから供給される電極組立
て体２００の電解液流量とは、蓄電池装置１０が充電ま
たは放電する時間を通じて一様なままである。

ここでとくに第１５図について説明する。同図は、ユニ
ット・セル３００が、頂壁３２８に液密に固定されたガ
ス逃し弁３５４をそなえていることも示している。逃し
弁３５４は、ユニット・セル３００内の電解液のレベル
に応じて、このユニット・セルの内部仕切りから選択的
にガスを抜くために用いられる。とくに逃し弁３５４は
、蓄電池装置１０が充電待機モードに在る際、ユニット
・セルの仕切り内に存在する可能性のあるいかなる水素
ガスも抜くために有利に用いられる。

逃し弁３５４は一般に、大凡円すい形の中空内部３５７
を有する円すい状のハウジング３５６と、浮揚性のフロ
ート部材３５８とから成る。ハウジング３５６にはガス
を抜くためのオリフィス３６０がその頂端に形成され、
逃し弁３５４には逃し弁をスナップばめ連結で頂壁３２
８に機械的にロックするための一対のタング部１３６２
．３６４（第１６図に詳細に示す）がその下端に構成さ
れる。７０ムト部材３５８はハウジング３５６の内面３
６６に概ね適合するように形作られ、従ってフロート部
材は、電解液によってフロート部材に加えられた圧力に
よってフロート部材が上方に動かされてハウジングとシ
ール契合する時に、ユニット・セルの仕切りからの流体
の流れをふさぐ。

フロート部材３５８にはまた、フロート部材の上方への
動きをハウジング３５６とのシール契合に導（ための、
上向きに延在するステム部分３６８が形成される。フロ
ート部材３５８はなるべく中空の内部を有することが望
ましいので、その中に多量の空気を捕そくするため、フ
ロート部材の円筒部分に底板３７０が接着される。また
、ユニット・セルの仕切りの頂壁３２８に、流体を逃し
弁３５４に連通させるためのオリフィス３７２が設けら
れるが、このオリフィスが、電解液レベルの低い時に排
出マニホルド３３２内にフロート部材が落ちることを防
ぐために、フロート部材３５８の直径よりも適当に小さ
く作られる、ということも銘記されるべきである。しか
しそれでもオリフィス３７２はまた、頂壁３２８上にフ
ロート部材３５８が載る点までフロート部材３５８が落
下した場合でも通気ができるように適切に形作られなけ
ればならない。

蓄電池装置の光重、中または放電中のように、電解液が
蓄電池装置１０を；ｊ＠って循環されている場合、ユニ
ット・セル３００の各の排出マニホル、ド３３２は電解
液で満たされるようになり、フロート部材３５８がオリ
フィス３６０をシールする点にまで上方にフロート部材
３５８を移動させる。

次に、蓄電池装置が待機モード、例えば充電また放電の
終了、に切り換えらＪすると、電解液ボンダＰ１は停止
され、電解液の循環は止む。このため、フロート部材３
５８の１方への動きによってオリフィス３６０を肖び開
（に充分な点まで、排出マニホルド３３２内の市１Ｗ液
レベルが下降する。オリフィス３６０の再開により、排
出マニホルド３３２内、またはプレート３３４と電極フ
レーム部材２０８の頂部との間のガス空間内に存在する
いかなるガスも、逃し弁３５４を経てユニット・セルの
仕切りから伎き出すことができる。この自動的な通気装
置は蓄電池装＠１０が充電された後に蓄電池装置１０が
待機モードに＃かれる場合とくに重要であるが、これは
、それによって、この時間中に亜鉛または塩素電極２０
６で発生したいかなる塩素ガスもユニット・セルの仕切
りから抜き出せるからである。また、逃し弁３５４が、
フロート部材３５８に対する大きさおよび密度の適切な
選定によって、電解液の循環が止んだ後に電解液の毛管
引力または表面張力によって浮揚性の７０一ト部材３５
８が持ち上げられてハウジング３５６とシール契合しな
いように設計されることも銘記されるべぎである。

第６図および第５図について説明する。こわらの図はま
た、下部容器１４内のサブモジュール５２．５４を支え
るために用いらねるプラスチックのそり４００を示す。

１１［述の各種の電解液分配ならびに収集構成要素を結
合してサブモジュール５２．５４が完全に組み立てらね
ると、次いでそり４００が細長いレール４０２に沿って
容器１４内に滑り込まされる。

第６図はまた、サブモジュール５２．５４に対して施さ
れた電気結線を示す。一つの電力端子がサブモジュール
５２．ｂ４の各端に接続されるようにした４本の電力端
子のセント４０４が備えらねている。こわらの電子端子
の各が、チタン・バー４０８に摩擦浴接されたチタン・
クランド銅棒４０６を具備する。チタン・バー４０８は
、サブモジュール５２．５４の各端に設けられた複数の
端子ボス）４１０ｖｃ１４ｙ、り付けられる。いったん
サブモジュール５２．５４に取り付けられると、を力端
子４０４は、次に、なるべくなら、容器１４の外側に延
在するプラスチック（液体注封用樹脂）外被に包むこと
が望ましい。次いで電力端子４υ４の自由端を、蓄電池
装置１０を充電する適当な直流電源または蓄電池装置を
放電させる適当な負荷に接続することができる。

第６図はまた、参照数字４１４を以て、仮想線で示す適
当な紫外線源を入するために用いられるガラス管４１２
を示す。ガラス管４１２は、紫外線源４１４の交換を容
易にするためＫｙ器１４の外側に延在するようにされる
。紫外線源は、容器１４内のがスを間に存在し得るなん
らかの水素ガスを塩素ガスと反応させて塩化水素を形成
するようにされる。

再び第２図について説明する。容器１２の蓄積副装置１
６ならびに容器１４の蓄電池積重ね１８および電解液循
環副装置２００間の相互作用につき、ここで簡単に説明
する。蓄電電装＃１０が充電モードにある場合、蓄電池
積重ね１８は塩素ガスの連続的な供給蓋を生成する。塩
素ガスは、導管２６を経由し、がス／水加物ポンゾ「Ｐ
２」によって、容器１４から容器１２へ引き出される。

次いでポンプＰ２は、塩素ガスを容器１２内の冷却され
た液体（なるべくなら水）と混合して塩素水和物を形成
する。蓄電池が放電モードにある場合、弁■１が開か１
て、溜め４ｏがらの温かい電解液を、導管２８．３０を
経由し、容器１２内に位置する水和物分解熱交換器ＨＸ
２を通してポンプ圧送さねるようにする。これによって
水和物が除徐に分解し、連続的な塩素ガスの供給蓋が遊
離する。弁「ｖ２」が開かれｆｃ場合、容器１２内に遊
離された塩素がスは、次いで導管２４を経由し、容器１
４に返送される。この塩素ガスの供給量は次いで電解ｇ
ｍ＊Ｍ装置２０内噴射され、そこでがスは、蓄電電植ｌ
ね１８に分配される電解液内で分解される。放電の終了
時には、塩素水和物の全てが分解され、塩素ガスは蓄電
池積重ねに戻され且つそこで消費される、 第１７図は、第１図および第２図に示された蓄積副装置
１６内の設備配置を示す切取り斜視図である。蓄積副装
置１６は短い円筒状のケースまたは容器１２内罠入れら
れ、なるべくなら、第１図に示すように積重ねの容器１
４の上方に取り付けらねることが望ましい。容器１２は
一体の半球形の端部６００を有し、他端部を、フランジ
６０４にボルト止めさねた半球形のカバー６０２で閉ざ
される。作動中は、容器１２が、第２図に液体レベル・
ラインによって詳しく示し次比較的小さいガス空間６０
５を残して、はとんど完全に液体（なるべくなら水）で
満だされる。

蓄積容器１２の内部または上に位置する構成要素には、
ガス／水和物ポンプＰ２と、フィルタ・パッケージＰ゛
と、圧力ｍＶオリフィス６２２と、水和物形成熟父換器
）３Ｘ１と５分解熱交換器）ＩＸ２とが包含される。こ
こで、これらの構成髪素の種種の特徴と作動特性とにつ
いて説明する。

駆動電動機６０８を取り付けたがス／水和物示ンプＰ２
が半球形カバー６０２のボス６１０に取り付けられる。

ポンプＰ２は、プラスチックのポンプ・カバー６１２を
貫いてポンプ軸に電動機電機子を磁気的に連結した「差
込み」形式の構造であり、従って蓄積容器１２の壁を貰
いて突出する電動機またはポンプの軸はない。ポンプＰ
２は、インガーソル会ランド（Ｉｎｇｅｒｓ’ｏｌ　Ｒ
ａｎｄ　）によって製造された外歯車または平歯車形式
のポンプであり、プラスチックの歯車およびハウジング
と、黒鉛のブシュとで作らねる。

ポンプＰ２は、円すいノズル６１４を経て、容器１２の
頂部のガス空間６υ５内に直接吐出する。ポンプＰ２の
吸込み部分６１６は、容器１２内に堅固に取り付けられ
た入口管継手または継手６１８内に直接差し込まへまた
は連結される。蓄電池積重ね１８から導管２６を経由し
て供給されるガスと、蓄積副装置１６からの液体とが継
＋６１８を経てポンプＰ２内に供給される。冷却された
液体（なるべくなら水）は、コイル状の二重管式熱交換
器ＨＸＩを経て、容器１２の液槽または水槽６２０から
引き出される。

水槽６２０内の水和物の結晶、あるいはまたスラリーが
熱又換器ＨＸ１とポンプＰ２とを経て引き出さねないよ
うに、リーフ形式の分離フィルタ・パッケージ「Ｆ」が
使用される。フィルタＣＦ）は二１壁シリンダとして形
成さね、水槽６２０内に沈めらねる。フィルタ（Ｆ）は
、剛性のリング状プラスチック・フレーム上の粗目のポ
リ塩化ビニル（ＰｖＣ）網で構成され、フィルタＣＦ）
のシリンダ壁間の空間にいかなる水和物も入らぬように
効果的に防止する［テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ　）Ｊ　（
商標名）フェルト生地のスリーブで被核すれる。

水は、所望の液体流量を許容し且つ、なるべくなら約０
．７７３４　ｋｇｆ／ｃＩｎ２（絶対値）　（１１ｐｓ
ｉａ）、の近似的１．ｃボンゾＰ２吸込み圧力で熱変換
器ＨＸＩ内の内圧を保持するような大きさのオリフィス
６２２を経て、フィルタＣＦ）のシリンダ壁間の空間か
ら熱変換器ＨＸ１に入る。

多数の添付図面に示すように、熱交換器ＨＸＩは単純な
二重管組立て体で、なるべく１．Ｃら、第１７図に示す
ようなコイル６２４を形成するように圧延された２本の
同心のチタン管から成ることが望ましい。ユニオン・カ
ーバイド・コーポレーション（Ｕｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉ
ｄｅ　Ｃｏｒｐ−ｏｒａｔ、ｉｏｎ　）から市販されて
いる［ハイＱフランクス（）（ｉｇｈ　−ｆｌｕｘ　）
　Ｊコーティングは、内側の管の外面に旨くたい積して
、熱を甚だしく低減させ、従って熱伝達係数を２ないし
１０倍に効果的に向上させる。この種のコーティングを
用いること−により、熱交換器ＨＸ１を、他の方法でな
し得るよりも一層コンパクトに作ることができる。

熱交換器ＨＸ１はなるべくなら［フレオン（Ｆｒｅｏｎ
　）　１２ｊ　（ｍ標名）が望ましく、耐圧封止ブシュ
を介してＭ　８ｔＭ器１２０半球形の端部６００を貫通
するように示した冷媒の供給および返送管路３２．３４
によって供給される。第２図および第１７図に示すよう
に、冷媒が熱交換器ＨＸ１７）コイル６２４の環状部分
を流過するのに対し、蓄積液体はコイル６２４の内側の
管を流過する。

蓄積容器１２自部にまとめられた設備は、なるべくなら
、容器の湾曲した内面に載るように合わせて作られた自
動定位支持フレームまたはそり（図示せず）の上に取り
付けられることが望ましい。この種の支持フレームによ
って、熱交換器ＨＸ１　、　ＨＸ２と、パッケージ・フ
ィルタ（Ｆ）と、圧力制御オリフィス６２２と、ポンプ
入口継手６１８とを蓄積容器１２の外側に組み立てるこ
とができそれによってそれらを完全な組立て体として内
部へ滑り込ませることができる。次いで、２本の冷媒管
路３２．３４のためのブシュおよび熱交換器ＨＸＺ　Ｋ
行＜　を路２８．３０のための２個のブシュのような、
蓄積容器１２の設備の各種付属品により、蓄積容器１２
の内部にまとめられた設備を蓄積容器１２に対して固定
状態に保つことができる（第２図および第１９図参照）
、、この種の支持フレームと取付は点の体系とを用いる
ことにより、蓄積容器１２の内部で組立て作業を完遂す
る必要がなくなる。

第１７図、第１９図、第２０図に示す各種形状の分解熱
交換器ＨＸ２は、一定の長さの管材料（なるべく外径１
２．７闘（１／２インチ）または１５．８７５朋（５／
８インチ）のチタン管羽料）を所望の形状または型に曲
げることによって形成される。やがて詳細に説明する理
由により、熱交換器ＨＸ２のために選定されるコイルの
型は、不使用時に熱交換器ＨＸ２から電解液が流出でき
るものでなげねばならない。第１９図および第２ｏ図は
、上記の適切な流出を確保するように設計さねた熱交換
器ＨＸ２の好適な二つのコイルの型を示ス。軽軟によれ
ば、例えば、第１７図に示す熱交換器ＨＸ２の概ね水平
なコイルの型にあってすら、熱交換器ＨＸ２からの電解
液の完全な流出が効果的に得られないことが示されてい
る。

当初述べたように、蓄積容器１２自体は、なるべくなう
、ポリ塩化ビニル（ｐｖｃ　）ライナを接着したガラス
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ　）から作らねることが
望ましい。蓄積容器１２内部の温度はなるべく、蓄電池
装置の屋内設置に際して一般に遭遇する環境温度より低
いと見られる約１０’０に保だねることが望ましい故、
断熱材は、装置全体のエネルギ効率を向上させるために
、なるべく蓄積容器の外面の大部分の周りに置かれるこ
とが望ましい。好適な実施例においては、数字６２８で
表示される５　８．１　龍（１’７２インチ）のウレタ
ン・フオーム層が容器１２の外側の約８０％を覆い、そ
のフオームは、損傷から防護するために、薄い３．１７
５　ｙｎ＊　（’／ｓインチ）のが−ｙス繊維Ｗａ化プ
ラスチック（ＦＲＰ　）の補強材で株うことができる。

本発明の蓄電池装置１０の場合、好適な電解・液は、全
体的１よ蓄電池装置効率を向上させるために約４モルの
濃度の塩化カリウムと約１モルの濃度の塩化ナトリウム
といった支持（即ち導電率を増す）塩を包含する（雀電
池装置１０が完全に放電した時に測定された）約２モル
の濃度の塩化亜鉛である。

蓄電池装置１０の止層な作動中は、積重ね容器１４内の
電解液の温度が、なるべくならば、約６０ないし４０℃
の間に保たれることが望ましい。

熱交換器Ｅ（Ｘ２を通って連続的に循環する溜め４０か
らの温かい電解液は一般に、それが熱又換器ＨＸ２を流
過する間には、１０℃より多くは冷却されず、従ってこ
の時には、電解液内の支持塩の析出は普通は発生しない
。しかし、熱交換器ＨＸＺ内の電解液が蓄積容器内に保
だねた内部温度付近まで冷却するに充分な期間だけ熱交
換器ＨＸ２が止めら矛また場合には、この熱交換器内に
塩分の強い電解液が残さねると、そ矛１よりも塩分の強
く１工い電解液が当初の塩化亜鉛蓄電池装置に残るので
、支持塩の析出とそわがもたらす分解熱交換器ＨＸ２の
閉そくとは大きな問題であろう。

上述の問題点を取り除くために先行技術に見られた塩化
亜鉛蓄電池装置は股引変更され、それによって今度は、
分解熱又換器ＨＸ２が、そこを電解液が流れる必要のな
い期間中に自動流出する。これを、なんらか多少の追加
費用、複雑さ、あるいは制御設備（制御用の弁および／
またはポンプ）を蓄電池装置に加えることなく行うため
、ここで蓄電池装置１０は、蓄積副装置１６の熱交換器
）１Ｘ２が蓄電池の積重ね１８と結合された溜め４０よ
り高い位置に置かねるように設計され、従って電解液は
、そこを通る必要がない時に熱交換器ＨＸ２から油め４
０に戻って流出する。これはなるべくなら、第１図、第
２図、および第２０図の最新の蓄電池装置の設計に示さ
れるように、積重ね容器１４の真上に蓄積容器１２を置
くことによって達成されることが望ましい。

第１８図は、蓄積６３０を溜め４０内の電解液レベルの
上方に引き上げるという自動流出熱交換器の概念の略図
である。第１８図を参照すれはわかるように電解数示ン
プＰ１が積重ね６３２に電解液を供給する。塩化亜鉛蓄
電池サイクルの放電モードの間、ポンプＰ１はまた、通
准、蓄笥；池サイクルの全ての他の時間中は閉止さねて
いる分解制御弁ｖ１を開くことにより、導管６３４を経
て熱交換器Ｈｘ２に電解液を供給する。熱交換器ＨＸ２
によって蓄積６３０内の液体に熱が供給される率が、蓄
積内の塩素水和物の分解によって塩素が遊離される率を
定める。この熱伝達率を調節するため、放電モード中に
制御弁■１を断続的に開き且つ閉じることができる。電
解液の流れが制御弁■１によってふさがねた場合、熱交
換器ＨＸＺ内の電解液は、導管６３６を経て溜め４０内
に流出する。熱変換器ＨＸ２が榴め４０よりも高く且つ
充分な傾斜を有し、その管材料が充分な内径のものであ
れば、とくに、塩化亜鉛蓄電、他装置に用いられる水性
電解液が淡水に極めて類似した軟度を具えているために
、電解液がそこから自然に流出する、ということは当業
者には理解されよう。しかし、熱交換器ＨＸ２に通常用
いられる比較的小さい直径の管材料のはるかに早い排出
を促進するため、ガスが熱交換器ＨＸ２に入りそこから
電解液が流出するにしたがってこれと入れ替わるように
、ポンプＰ１の出口と熱父換器原２０入口６４０との間
に通気装置６３８が付加されている。ガスは、第１８図
に示すように、積重ねの容器１４のガス空間６４２から
引き出されることが好ましい。基本的には、第１８図に
示すように位置する分解制御弁ｖ１を使用する蓄電池装
置においては、制御弁■１より下流側に通気孔６３８を
置かなければならない。

本発明の塩化亜鉛蓄電池装置の好適な実施例の通気装置
６３８、は導管６３４内の１−５８７ｍｍ（１Ｘ１６イ
ンチ）の直径の孔であって、積重ね容器１４内のがス空
間６４２に連結ｇｈている。更に大きい、または更に小
さいサイズの孔を通気孔６３８に用い得ることは当業者
に理解されよう。

例えば０．７９４闘（ｌ／３２インチ）の孔を用いるこ
ともできるが、電解液内に恐らく存在するであろう小さ
い微粒子ないし異物による閉そくの可能性がより少ない
と思わねるので、１．５８７　ＷＩＩＣ’／１６インチ
）の孔が好ましいと考えられる。７．９３７ｍｍ　（’
／１６インチ）の孔のようなかなり大きい孔を上回る１
　、５８．７　ｍｕ　（”／１６インチ）の孔のような
小さい孔の利点は、その液体体積容量が熱交換器を通る
電解液の流れに比べて微々たるものである、ということ
であり、従って通気孔６３８を経て溜め４０に戻るいか
なる電解液の流れも、蓄電池装置に対してごくわずかな
エネルギ損失しか与えない。さらに、上記の小さい孔に
対する通気孔６３８の気体体積容量は、熱交換器ＨＸＺ
内の電解液が導電率を増す塩のなんらかの重大な析出を
させるに充分なだけ冷却する前に熱又換器ＨＸ２からの
電解液のかなり急速な流出を保証するに充分なだけ大き
い。

第１８図、第１９図、および第２０図は、自動流出形式
の熱交換器ＨＸ２が、なるべくなら三つの部分、即ち、
入口部分６４０と、出口部分６４４と、入口および出口
画部分の間に配設された概ねら旋状の中心部分６４６と
で構成されることが望ましいことを示している。中心部
分６４６は、電解液を熱交換器ＨＸ２から流出させるべ
き時に、熱交換器ＨＸ２の中心部分になんらかの電解液
が残留することを防止するため、なるべくなら、入口部
分６４０から出口部分６４４へと、はぼ連続的に下方へ
傾斜することが望ましい。傾斜の角度は熱交換器ＨＸ２
内に霜一層液の残留することを防止し且つなんらかの重
大な析出をさせるに充分なだけ電解液が冷却する前°に
電解液の比較的急速な流出をさせるに充分である限り、
これを変化させることができる。熱交換器ＨＸ２の最適
な傾斜および形状は、それに利用可能な蓄積容器１２内
の余地と、それに用いられる管材料のサイズおよび長さ
と、熱変換器ならびに溜め４０および電解液ポンプＰ１
間を相互に連結する導管の長さと、通気孔６３８の孔ま
たはオリアイスのサイズとに依存する。これらの設計上
の細部の全てＫついての変更は、本発明の予測される範
囲に鵜するものである。

通気装置６３８は、第１８図に示すようにガス空間に連
続的に開放しているのではなく、制御弁の使用中、必要
に応じて交互に開き且つ閉じることもできる。導管６３
４の簡単な孔は、通気への制御弁によるアプローチに用
いるのに好適と思われるが、それは、この程の通気孔が
費用が安く、簡単で、しかも作動が本質的に自動的であ
るからである。

第１８図に見られるように、導管６３４０分解制御弁■
１と通気孔６３８との間に若干の電解液が残る可能性が
ある。導管６３４は蓄積容器１２の外側にあり、従って
はるかに高い環境温度下にあるので、その中での塩の析
出は問題にはならない。

第１８図に示す基本的な自動流出熱交換器装置の別の利
益は、それが、熱交換器ＨＸ２を流過する電解液の固有
の逢動翔を充分に利用して、熱交換器ＨＸ２における急
速な流出の促進を助ける、ということである。

第１図および第２図は、通気孔６３８およびその配管の
好適な実施例を示す、詳述すｔｌば、分解制御弁Ｖ１と
、第２図にオリフィス６４８として略図で示した通気孔
６３８とは蓄積容器１２および積１ね容器１４の両者の
外部に位置１−る。専管２４．２６．２Ｂ、３０、弁ｖ
ｉ　、ｖ２、通気孔６３８、ならびに第１図および第２
図に示すその他の設偏を外部に置くことによって、これ
らのものの故障対策と保守と修理とが容易になる。第１
９図および第２０図はおのおの、自動流出熱交換器）（
ｘ２の全体的な配置とコイルの型との好適な実施例を示
す。第１８図に関連して前述した自動流出熱交換器ＨＸ
２の配列の試躾は、この装置か、熱交換器ＨＸ２の塩の
析出と、そ１によってもたらされる閉そ１くの問題とを
防止する上に極めて効果的であることを示し、ている。

第２０図は、電気事業関係の負荷調整用のような大型の
市販設備用に設計さねた蓄積副装置の別の実施例を示す
。第２０図に示す蓄電池装置の作動の原理および構成の
技法は、基本的には、第１図の蓄電池装置について示さ
れたそれと同様である。積重ね容器１４の直径に合わせ
るだめの蓄積容器１２の直径の減少と共に、第２０図の
蓄積容器１２の直立の置き方によって、市販の負荷調整
蓄電池プラントのような大規模な用途に用いらする複合
蓄電池装置のかなりコンパクト化さねた積１ね配列が得
られる。かなり尚い単位体積当たりの蓄電池装置密度が
有利に得られる上記のコンパクトな積１ね配列の一つを
第２１図に示す。エネルギ容量の増大に備えて、第２０
図に示す個々の蓄電池装置の各は、１．８３ｆｆＬ（７
２インチ）（第２図の蓄電池の積重ねに示すような）か
ら２．６４ｍ（９２インチ）に増大さねた積重ね容器１
４内に、その蓄電池の積重ね１８を有する。同様に、６
組の熱交換器ＨＸＩ　、　ＨＸ２　、　Ｉ（Ｘ３が、増
大されたエネルギ容量に適応するために、サイズを増大
されている。

開示した本発明の好適な実施例が上述の目的を満たすた
め充分計算さねていることが理解されるとともに、本発
明が、固有の範囲または添付フレイムの正当な意味から
逸脱することなしに修正、変形、および変更をなし得る
ものであることが理解さねよう。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明による塩化亜鉛蓄電池装置のＩ実施例
の側面図、第１Ｂ図は第１Ａ図に示す蓄電池装置の正面
図、第２図は第１Ａ図および第１Ｂ図に示す蓄電電装（
崎の略図、第６図は第１図および第２図に示す蓄電池装
置の）積重ね副装置と電解液循環副装置との切取り斜視
図、第４図は第２図および第６図に示１゛電解液循環副
装置の略図、第５図はエンド・キャンプを収り外した第
６図に示す積重ね副装置と電解液循環副装置との正面図
、第６図は電解液循環副装置の電解液分配マニホルドの
部分平面図、第７図は第６図に示すマニホルドの線７−
７についての部分断面図、第８図は２種類の電解液循環
機構に関連する寄生電流値を比較したグラフ、第９図は
第２図および第３図に示す蓄電池の積重ねの基本的構成
ブロックを形成する電極組立て体の分解斜視図、第１０
図は塩化亜鉛蓄電池の積重ねの日用」サブモジュールの
部分分解図、第１１図は第１０図に示すサブモジュール
に使用さねるコーム組立て体の斜視図、第１２図は第２
図および第６図に示す塩化亜鉛蓄電池の積重ねの「閉」
サブモジュールの切取り斜視図、第１６図は第１２図に
示すサブモジュールの部分平面図、第１４図は第１６図
に示すサブモジュールの線１４−１４についての断面図
、第１５図は第１６図に示すサブモジュールの線１５−
１５についての断面図、第１６図は＃！１３図に示すサ
ブモジュールの、１ｊｌ１６−１６についての水平断面
図、第１７図は在来の分解熱交換器を使用する蓄積副装
置の切眠り斜視図、第１８図は塩化亜鉛蓄電池装置の自
動流出分解熱交換器の略図、第１９図は第１図および第
２図に示す蓄電池装置の蓄積副装置の切取り斜視図、第
２０図は本発明による塩化亜鉛蓄電池装置の別の実施例
、第２１図は第２０図に示す形式の複数の蓄電池装置の
高密度の配列である。 １０・・・金属ハロゲン蓄電池装置 １６・・・蓄積装置　２０２・・・陽　極１８・・・積
重ね装置　２０４・・・陽　極４０・・・溜め　２０６
・・・陰　極 ＨＸＩ・・・冷却熱交換器　６４０・・・入口部分ＨＸ
２・・・分解熱交換器　６４４・・・出口部分Ｐ１・・
・電解液ポツプ　６４６・・・中心部分代理人　浅　村
　皓 Ｆｉｇ−１４ Ｅす−１６ ｆ々−７９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）金属とハロゲンとを含有する水性電解液によって
   隔離される陽極および陰極と、電解液を収集する溜めと
   、溜めの上方の囲まれたガス空間とを有するハロゲン・
   ガスが形成される少なく共一つのセルを含有する市、気
   エネルギを生成する積重ね装置と、 前記セルからの前記ハロゲン・ガスを水と反応させてハ
   ロケゞン水和物を形成するための水和物形成装置と、 ハロゲン水和物を分解させるための熱交換器を有する水
   性材料の一部としてのハロケゞン水和物を蓄積するため
   の蓄積装置と、 積重ね装置からの電解液を熱交換器を経て断続的に循環
   させるためのポンプならびに積重ね装置および熱交換器
   間に延びる電解液導管を包含するポンプ装置とを具備し
   、榴め内に収集された電解液より高い位置に熱交換器が
   置かれていてポンプ装置が熱交換器を経て電解液を循環
   させない時に電解液が熱交換器の外に流出できるように
   した金属ハロゲン蓄電池装置。 （２、特許請求の範囲第１功に記載の金属ハロゲン蓄電
   池装置において、前記装置が塩化亜鉛蓄電池形式のもの
   であり、市、解散の導電率を増大させるために前記電解
   液が少なく共１種類の塩で塩分を高められるようにした
   金属ハロゲン蓄電池装置。 （３）特許請求の範囲第１項に記載の改良金属ハロゲン
   蓄電池装置において、積重ね装置のガス空間に連結され
   ポンプの出口と熱交換器の入口との間の導管内に位置す
   る通気孔を前記ポンプ装置がそなえ、ガスが熱交換器内
   に入って熱変換器から流出する電解液と入れ替わるよう
   にさせることにより熱交換器の排水能力を増進するよう
   にした金属ハロゲン蓄電池装置。 （４）　特許請求の範囲第１項に記載の金属ノ・ロゲン
   蓄電池装置において、前記熱交換器が管状構造をなし、
   入口部分と、出口部分と、電解液が熱交換器から流出す
   るさい熱交換器の中央部分にいかなる電解液の残留をも
   防止するためほぼ連続的に下方へ入口部分から出口部分
   に傾斜する入口および出口両部分間に配設された概ねら
   旋状の中央部分とをそなえるようにした金にノ・ロデン
   蓄電池装置。 （５）　電解液を循環させるポンプ装置と、水素水和物
   を蓄積する蓄積装置と、 電解液を収集する溜めと、溜めの上方の囲まれたガス空
   間と、金属およびノ・ロゲンを含有する水性電解液によ
   って隔離される陽極および陰極をそなえた少なく共一つ
   のセルとを含有する電気エネルギを生成する積重ね装置
   とを有する形式の金属ハロゲン蓄電池装置において、溜
   めの１．解散に存在する熱を蓄積装置に蓄積されたノ・
   ロゲン水和物に移すための熱交換器において、電解液が
   熱交換器を経て循環されない時に熱交換器内の電解液を
   そこから完全に流出させるため、溜めの中に収集された
   電解液よりも高い高さに前記熱交換器が位置しているこ
   とを特徴とする金属ノ・ロゲン蓄電池装置。 （６）特許請求の範囲第５項に記載の金属ノ・ロダン蓄
   電池装置において、電解液が熱交換器から流出するにつ
   れてガス空間からのガスを入れ替わらせ、それによって
   電解液が熱交換器から流出する速度を増大させろための
   、熱交換器入口と積重ね装置上方のガス空間との間に連
   結された通気装置を熱交換器が具備している金属ノ・ロ
   ケ９ン蓄電池装置。 （７）特許請求の範囲第６項に記載の熱交換器において
   、通気装置の液体体積容散が熱交換器を通る電解液の流
   れに比べて微々たるものであり、通気装置の気体体積容
   址が、電解液内の導−７率を増すなんらかの塩のなんら
   かの沈殿をさせるに充分なだけ熱交換器内の電解液が冷
   却する前に熱交換器からの電解液の完全な流出を保証す
   るに充分な大きさを有するようにした熱交換器。 （８）　熱交換器内の塩の沈殿を最小とするように金属
   ハロゲン蓄−１池装置内のハロゲン水和物を分解させる
   ために熱交換器を作動させる方法において、前記金属ハ
   ロゲン蓄電池装置が、水素水和物を分解するために前記
   熱交換器を包含する・・ロデン水類の導電率を向上させ
   る塩を含有する水性電解液によって隔離される陽極およ
   び陰極とを備えた少なく共一つのセルとを包含する電気
   エネルギを生成する積重ね副装置とから成り、前記方法
   が、ハロゲン水和物を分解すべき場合に電解液を溜めか
   ら熱交換器を経て溜めに戻るように循環させる段階と、
   熱交換器を通る電解液の循環が停止された場合に熱交換
   器から電解液を流出させる段階とを包含するようにした
   ことを特徴とする方法。