JPS60253153A - 電気化学的発電装置とその運転方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、−次電池、二次電池および燃料電池のような
電気化学的発電装置に関するものであり、更に詳しく言
えば、そのような発電装置の改良と、発電装置の電極と
他の部分を回転させて十分に大きい遠心力を得ること、
およびめられる各種の発′ｗＬ装置Ｗｔｍ能を実行する
ためにその遠心力を利用することを含むそのような発電
装置の運転方法に関するものである。

〔従来技術〕

周知の鉛蓄電池のような従来の電池は、電池のケースに
対して静止している電極と電解液を有する。そのような
電池はある種の用途には適しているが、電池により発生
される全エネルギーを電池の全重量で除したものとして
定義されるエネルギー密度が多くの用途、とくに電気自
動車用の電源としては適当ではない。

非常に高いエネルギー密度（従来のものの２〜１０倍の
オーダ）を発生できる電池には亜鉛−空気電池およびア
ルミニウムー空気電池のような空気−金属電池が含壕れ
る。しかし、商用としての潜在的な能力が限定されるそ
れらの電池にはいくつかの問題がある。それらの問題に
は、空気を空気電極を通して循環させるために外部空気
ポンプを必要とすることが含まれる。また、それらの電
池では、充電中に樹枝状結晶が生ずるのを阻止するため
に電極を通して電解液を循環させること、および放電中
に結晶化反応生成物を循環させることも必要とする。そ
のためにはまたある種の外部ポンプ、すなわち、空気ボ
ンダと電解液ポンプを必要とするが、それによって電池
の重量が増大し、したがってエネルギー密度が低くなる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電解液を循環させることにより再充電中の樹枝状結晶の
成長が減少するが、その問題が解消されたわけでは決し
てなく、かえって、再充電中に金属が不均一に電着され
るという問題が起るう金属の電着が不均一に行われると
充放電サイクルの数が減少する傾向があり、したがって
電池の有効寿命が短くなる。不均一な電着に加えて、電
着された金属はしばしば海綿状となって電池のエネルギ
ー出力を減少させる。電極の表面を震動させ、拭きまた
はこするための機械的な装置と、中心軸を中心として回
転させられる１個またはそれ以上の円形電極との少なく
とも一方を使用している従来の電池もそれらの問題を完
全には解決していない。

また、放電中に金属電極が消費されるにつれて電極の間
隔が広くなり、そのために電池の効率と出力が低下する
。放電サイクル全体を通じてその間隔を一様にすること
が望ましいう従来の金属−空気型電池における別の問題
は、電解液がガス電極の孔に一杯つまること、および反
応生成物がそれらの孔をつまらせることである。それら
の孔に電解液が一杯になったり、それらの孔がつまった
りするとガスがそれらの孔を通って反応領域まで流れる
のが阻止されることになる。また、負極転移（ａｎｏａ
ｉｏ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　）と、電池の放電中の酸素気
泡の発生によりひき起される機械的な侵食作用とが組合
わされた結果として、空気電極が比較的短時間で破壊さ
れることがあることも見出されている。したがって、再
充電中は電解液がそれらの電極に接触しないようＫする
ことが望ましい。従来の電池において付加機構を必要と
している電池におけるその他の機能には電池の休止期間
中は１′解液な排出すること、長い休止期間中は電極を
水その他の中和液体く浸すこと、電池の動作中は酸素気
泡と水素気泡を電解液から消散させる、すなわち除去す
ることが含まれる。反応生成物を電解液から分離および
除去することは更に別の問題である。それな行うために
、従来は別に反応生成物除去手段を必要としていた。

〔問題を解決するための手段〕

以上述べた諸問題と、その他の問題の多くは解決でき、
電極と電解液に遠心力を加えること罠より、比較的小型
で、簡単であり、制御と維持が容易で、実用的であり、
かつ信頼度の高い発電装置を得られることが見出されて
いる。その遠心力は、（勾電解液を循環させること、（
ｂ］空気電池筐たけその他のガス電池に約しては、空気
その他のガスな循環させること、（Ｃ）樹枝状結晶の成
長を阻止すること、（ｄ）再充電中に一様で密な金属電
着を行うこと、（θ）電解液から反応生成物を除去する
こと、（ｆ）電極の間隔を制御すること、（ｇ）ガス電
極の孔を電解液で充満させたり、つまらせるのを阻止す
ること、を含めて各種の機能を実行するために利用でき
る。

とくに、本発明は、少なくとも１つの表面を有する負極
と、少なくとも１つの表面を有する正極とを有し、それ
らの電極は、それぞれの表面が、所定の間隔をおいてほ
ぼ平行に隔てられた平面内に配置される電気化学的発電
装蓋を提供するものである。電極の表面の間のスペース
には電解液が満たされる。電極と交わらない軸を中心と
して電極を回転させるための手段が設けられる。その軸
を中心として電解液貯蔵手段をなるべく回転させ、電解
液の回転に少なくとも部分的に応答して動作して電解液
を電極の間に循ｍｇせるための手段が設けられる。電極
の回転により遠心力が電極の表面に加えられる。その遠
心力は電極の表面全体にわたってなるべくほぼ一様にす
る。その遠心力により、再充電中の電極表面における樹
枝状結晶の成長が禁止され、金属には一様かつ密な電着
が行われる。遠心力により結晶化反応生成物の電解液か
らの分離も行われる◎電極の一方がガス電極の場合には
、回転と遠心力とに少なくとも部分的に応答して、空気
のようなガスをガス電極の表面を通して循環させる。電
極の間隔を制御し、発電装置のその他の機能を行わせる
ために遠心力を利用することもできる〇 〔実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１．２図は本発明の第１の実施例である再充電可能な
亜鉛−空気電池型の発電装置を示す断面図である。この
装置は円筒形の容器１を有し、それのカバーの中央部に
電動機３が設けられている。

その電動機は軸４を矢印４゛で示す向きに回転させる。

その軸４の下端部は、容器ｌの底に形成されている軸受
１０５により支持される。遠心円筒８の下側部分が適当
な固定手段９により軸４にとりつけられる。砂時計形の
延長部１１０が円筒８の頂部から突き出て、ブロワブレ
ード１０の先端部に固定される。そのブロワブレードは
軸４に固定される。

１１１５部ｕｏののど部から複数のブロワブレード１５
が突き出す。

円ｆＩＩ８は絶縁壁２９により複数のセルに分割される
。第１．２図に示す本発明の実施例においては、８個の
セルが設けられている。各セルは酸素電極すなわち空気
電極１４を有する。その空気［極１４はたとえばプラス
チックによ）接合された活性炭素粒子で形成できる。各
電極１４の中には集電格子１１４が埋め込まれる。その
集電格子はたとえばニッケル被覆鋼で構成できる。各セ
ルは充電電極すなわち充電格子１７と亜鉛負電極１９も
有する。その充電電極２７はニッケル被覆鋼で構成でき
る。各負極のうしろの遠心円筒８０手前には集電素子１
９’が設り。

られる。この集電素子は、ニッケル被覆鋼のような非溶
解性の材料の薄板または格子で形成される。

容器ｌの底の部分２に適当な電解液、たとえば水酸化カ
リウム、が通常貯蔵される。電動機３により軸４を介し
て運転される遠心ポンプ５が電解液をバイブロを通じて
電極の間のスペースへ送る。

バイブロは静止しているから、円筒８が回転することに
よシはぼ等量の電解液が各セルへ供給される。円筒８の
底を頂部より少し広くシ、電極１９と２７を円筒の壁に
ほぼ平行となるように傾けることにより、円筒８０回転
により発生される遠心力の結果として、容器ｌが装置さ
れる角度とは無関係に、電解液は頂部から底までスペー
ス７の中を流れる。このようにして「人工的な重力」が
発生され、その人工的な重力により、向きを制御できな
いような用途にこの電池を使用できることになる。

セルのスペース７の中を流れる電解液は、各セルのため
に設けられているパイプ２６−！たは２８を通って円筒
８を出ることができる。使用されるパイプ２６または２
８は、各セルに設けられて電磁気的に動作させられる弁
３１により制御される。電池が充電される時に弁３１が
動作させられてパイプ２６のぜんを開き、それらのパイ
プを通じて電解液を円筒８から出すように、弁３１のた
めの電気的制御入力端子が電池の充電器に接続される（
それらの接続は図示していない）。このように動作させ
る理由については後で説明する。

バッフルすなわち板１７　、１８が空気取り入れ領域１
１７と空気排出領域を電池の残シの部分と、板相互とか
ら分離する。ブロワｌＯが空気を開口部１１を通じて領
域１１７の中に吸いこみ、そこから、軸４を囲んでいる
二酸化炭素吸収器１２へ吸いこむ。二酸化炭素吸収器１
２を通った空気は開口部１３を通って出て、ブロワ１０
　、１５の作用により空気電極１４と、円筒８の頂部に
設けられている開口部１１９を通って吸いこまれ、排出
領域１１８を通って出口すなわちポート１６から出る。

この電池のセルはリード３０により互いに直列に接続さ
れる。それらのリードは１つのセルの正極１４を次のセ
ルの負の集電素子１９′に接続する。リード３０は各セ
ルの正極１４と充電電極２７も相互に接続する。電極か
らの絶縁されている負リード２０と正リード２１が軸４
の適当な穴を通って引きこまれ、軸４の頂部におけるそ
れぞれのスリップリング２２゜２３にとりつけられる。

それらのスリップリングは適当なブラシ接点とリード１
２４　、１２５を介して負端子２４と正端子２５Ｖｃそ
れぞれ接続される。

次に動作を説明する。放電中は弁３１が動作させられて
パイプ２６をふさぎ、電解液がバイブ詔だけを通って円
筒８を出て、その電解液が１′極１４と１９の間のスペ
ース７を完全に充すことができるようにする。放電中は
軸４が前記のようＫして電動機３［より回転させられて
雷′解液と空気を循環させる。円筒８は、なるべくｌｏ
ｇ（すなわち、重力の１０倍）以下ではなく、なるべ（
３（１〜５０ｇの範囲の遠心力を生ずるような回転速度
で回転させられる。

そのような大きさの遠心力により空気電極１４の空気面
に接触しなくなくなり、それによりその電極の孔に電解
液が充されなくし、かつ空気電極と電解液中に生じた反
応生成物を円筒８の壁へ向って外方へ押し出すことＫよ
り、空気電極の孔の中に電解液が光されたり、それらの
孔がつまったりすることがないようにして、減極反応領
域への酸素の供給が維持されるようにする。遠心力は、
放電反応の結果として形成された気泡を追い出して、そ
れらの気泡が電極附近を漂うのを阻止する。

放電中に亜鉛電極が消費されても電極間の間隔をほば一
様に保ちたい場合には、多孔質グラスチック製の分離板
を領域７に設けることができ、亜鉛電極が消費されるに
つれて電極の間のスペースが一定に保たれるよ５Ｋ、空
気電極１４を遠心力の作用で亜鉛電極へ向って動かすこ
とができるよう圧するために、本発明の第２の実施例に
関連して後で詳しく説明するようにして空気電極１４な
装置できる。

この電池が充電されると、充電、電流が弁３１を動作さ
せる。したがって、ノくイブ２６は貫通させられる。電
解液に遠心力が加えられることと、パイプ２６な通って
電解液があふれたことＫより電極間スペース７の中の電
解液の量が減少したことが結びついて、充電中は電解液
が電極１９と２７の間のスペースにのみ出ていって、充
電中は電解液は空気電極１４には接触しないようＫなる
。それＫより、再充電中は正極として機能する空気型＆
に対する機械的な作用の結果として起ることがある空気
１Ｎ極の潜在的な破壊が阻止される。再充電中は、軸４
の回転により電解液と空気が前記したよう圧して流され
、亜鉛電極の領域において亜鉛を再び電着するために必
要な反応生成物が集中される。

円筒８の回転の大きな機能と、本発明の著しい利点は、
亜鉛電極の回転と、そのような回転の結果として電極に
加えられる遠心力が樹枝状結晶の成長を効果的に禁止し
、その結果として従来の場合よりもはるかに一様で密な
市極雪、着が再充電中に得られること罠なる。とくに、
従来の亜鉛−空気電池およびそれに類似の充電回部な金
属−空気電池における困難な問題は、再充電中に再充電
される亜鉛！極の表面に樹枝状結晶が形成され、その樹
枝状結晶が電極間隙を橋絡するほど十分に大きくなって
短絡を生ずることがある。短絡が起らなくても、亜鉛の
付着が軟かく、かつ海綿状罠なって、亜鉛電極の厚さが
不均一になる。そのために、何回か再充電を行った徒で
は電池からの出力が減少し、最終的には電池は使用でき
なくなる。

電動機３、したがって遠心円筒８の回転速度を、亜鉛電
極の電着表面にほげ一様に加えられる遠心力が少なくと
も１００ｇで、１０００　ｇまで罠なるように高くする
ことにより樹枝状結晶の形成がほぼ解消され、電極表面
への亜鉛の再電着が十分に密、かつ一様に行われること
Ｋなることが本発明において見出されている。典型的な
発電装置では円筒８を８０Ｏｒｐｍで回転させることＫ
より達成される１００ｇの遠心力では、付着された亜鉛
の見かけの密度が約７００であることが見出されている
。その密度は針状の樹枝状結晶またはこけ状の付着が生
ずることができないような密度である。その結果として
極めて多（の再充電サイクルをくり返えした後でもこの
電池を使用でき、したがって電池の有用な寿命が大幅に
延びるととＫなる。また、有用な寿命中の電池の性能も
向上することになる。

再充電サイクル中は電動機３のための電力は電池を充電
するための電源と同じ電源から供給される。　１０００
　ｇの大きさの遠心力を発生する回転速度で円筒８が回
転している場合でも、最初の静止状態から始動させられ
た後は回転系の回転を持続させるために必要な電力は極
めて少なく、主として摩擦作用を打ち消すための電力を
必要とするだけである。別の電力消費要因は、セルを流
れる電解液を電極の回転速度まで加速することである。

極めて少Ｉの付加電解液でもｔｉｔ極の表面にお（・て
必要な電解液の流れを生じさせるのに十分であるように
、遠心力は電極間に薄い板状の電解−Ｐ２ｊ、を一様に
形成することを可能にする。

放電中は、小型始動用電池のような外部電源、またはば
ね始動機のような機械的装ｆ！ＲＫより始動させられる
。電池の回転系が所定の速度に達し、電池が出力を発生
しはじめると、電動機の始動電源または始動機を電動機
から切り離して、発電装置の出力で電動機を動作させる
ことができる。発電装置の出力は始動用のｔ１１池を充
電させるために使用することもできる。通常、電動機は
発電装置の出力のうちの極めて少量を消費するだけであ
る。

たとえ１子、２０　ｋｗを発生する亜鉛−空気電池の電
動機３は動作のためＫｏ、３ｋｗを必要とするだけであ
る。第１．２図に示すような種類の電池は２００〜４０
０Ｗｈ／ｋｇの密度の電力を発生できる。この電力密度
によりこの種の電池は電気自動車その他の用途のための
実用的な電源になった。

第３図は第１図に示す電池の別の実施例を示すものであ
る。この実施例においては、パイプ２６０貫通と閉鎖の
制御を簡単にするために１円筒８が再充電中の方が放電
中よりも高速で回転させられるということから利点が得
られる。とくに、弁３１の代りに、第３図忙示す実施例
の電池はせん３２１な用いる。このせんはパイプ２６を
ふさぐために通常はばね１３２により偏倚させられる。

しかし、ｌ（１０ｇ以上の遠心力を発生するのに十分な
速度で円筒８が回転させられている時にせん３２’に加
えられる遠心力は、ばね］３２により加えられて（・る
力よりも十分圧大きく、そのためにバイブ２６は自動的
に開かれる。したがって、充電と放電で異なる経路を通
って流れる電解液の流れを、電磁弁な用いる必要なしに
自動的に制御できる。

第４〜ｌ］図はアルミニウムー空気電池の態様である本
発明の発電装置の別の実施例を示すものである。この発
電装ｆＩｔはカバー４１を有するハウジング４０の中に
納められている。そのハウジングの中にはセルに流す液
体の貯蔵器な除く全ての部品が納められる。円筒４２が
ハウジング４ｏの内部で直流電動機４３により回転させ
られる。円筒４２０回転は、電解液を循環させるためと
、遠心力を発生させるために用（・られる。その遠心力
は電極間間隙の制御と、結晶化反応生成物の電解液から
の除去と、集電素子への電気的接触の実行と、静止期間
中の電解液の排出と洗浄とを行う。

更に詳しく言えば、円筒４２が適当な手段によりとりつ
けられている軸１４３を電動機４３が回転させる。制御
器９２のスイッチ１０３ヲ閉じること罠より電動機４３
は始動させられる。スイッチ１０３が閉じられると、制
御器９２は電池＋０４からの電流を電動機４３へ与えて
発電装置の運転を開始させる。円筒４２０回転速度は適
半な検出器１９２により検出される。その検出器は、円
筒４２が適切な回転速度に違した時にそれを制御器９２
に指示し、制御器９２とともに１電動機４３に与えられ
る電流を制御して、発電装置の運転中は電動機４３の回
転速度をほぼ一定に保つ。適切な運転速度は希望の遠心
力の関数であって、発電装置の容ｆＮｃ応じて変化する
が、典型的な発電装置では約８（１０ｒｐｍである。発
生される遠心力は少なくとも１０ｇでなければならず、
なるべ（１ｏｏ　ｇ、とする。円筒４２が適切な回転速
度で回転している時は、遠心スイッチ（図示せず）によ
り電流が電磁弁５６へ与えられてその弁な開き、電解液
貯蔵器円筒４５から電解液をその弁５６を通って分配円
筒室４７へ流れることができるようＫする。

この分配円筒室４７から電解液が回転系の遠心力の作用
により’１ｉ４８を通って電気化学的セル４４の中へ流
れる。セル４４がどのようＫして動作するかにつ（・て
は後で詳しく説明する。電解液が流れるとこの発電装置
は出力の発生を開始する。その出所が７５ｉ要のレベル
に達すると、制御器９２は電動機４３の電源を電池１０
４から発電装置自体からの出力に切り換える。その出力
は線１０４を介して制御器９２へ与えられる。電池１０
４を再充電するために制御器９２はＡＩ！２０４を通じ
てとり出される電力の一部を利用する。

次に第５〜１１図を参照する。それらの図から、セル４
４は３個のセルのスタックで配置され、各セルはわずか
Ｋくさび形の扇状部分で構成される。

扇形のために１スタツク内の各セルはわずかに異なる幅
を有する。セル４４の各スタックは絶縁支持ビーム６４
に固定され、スペーサ９５（第６図］により次のスタッ
クから分離および絶縁される。スタックの下端部は絶縁
され、蝶番６５により円筒４２の底に連結される。支持
ビーム６４は支持環６６に連結される。その支持環は４
本の半径方向棒６７に留められる。蝶番６５により、セ
ルスタックを支持ビーム６４内のねじ９６の制御の下に
希望の角度で傾けることができる。スタックを傾ける理
由については後で説明する。

セル４４はほぼ長方形であって、稜部壁と側壁を有する
。各セルは通常の種類の空気正極７５を有する。この空
気正極はフレーム７４にとりつけられる。

たとえばニッケル被覆鋼の網で作られた集電子が、絶縁
多孔質分離器８１とともに正極に固定される。

それらの要素は絶縁ホルダ８３により支持される。

このホルダはセル４４の両伸でスライドビン８４にとり
つけられる。それらのスライドビン８４はセルの壁に設
けられているスロット８５の中を動く。第７．８図から
れかるように１円筒４２が回転して℃・ない時は、正極
アセンブリがスライドビン洞をスロット８５の中の発電
装置の中心に最も近い位置へ動かして、消費された負極
７６を取り出し、新しい負極７６を挿入するために通す
スペースを設ける。セルが回転している時は、遠心力に
より正極アセンブリが発電装置の中心から最も遠い位置
へ動かし、かつ正極７５と、それの集電子が分離器８１
の厚さだけ負極７６から構成される装置へ動かされろ。

負極７６はアルミニウム、亜鉛またはその他の適当な金
属で作られる通常の構造のものである。負極７６の集電
子はたとえばニッケルめっき鋼の板７７であって、何枚
かの切り抜きばね片７７１を有する。ばね片７７１は、
円筒４２が回転していない時は、負極の集電子７７と負
極７６の間のスペースの中に通常延びる（第６．７図）
。第７図かられかるように１これＫより負極７６の挿入
と取り出しを容易にできる。

円筒４２が回転している時は、正極アセンブリが負極７
６をばね片７７’に対して押しつけて、負極７６と、そ
れの集電子７７を最低の接触抵抗値で電気的に良く接触
させる。

したがって、円筒４２が回転させられていない時に、各
セル４４のカバー４１に設けられている燃料補給スロッ
トを通して新しい負極燃料板７６を集電子７７１の前方
の開口部の中に挿入することにより、発電装置を機械的
に容易に再充電される、すなわち、燃料補給できる。燃
料補給スロット８８はばね蝶番付の蓋８８’を有する。

その蓋は通常は自動的に閉じられる。したがって燃料補
給を容易に行うことができ、しかも円筒４２が回転して
いる時に発生される遠心力によって負極との電気的接触
が良く行われ、電極間の間隔を最小に制御できる発電装
置が得られる。各セル４４の底部のシート状要素７９は
ゴムで作られる。加えられた遠心力により空気電極７５
と、それに関連するフレーム７４が負極７６へ向って動
かされると、フレーム７４の底のビン７８がシート７９
の縁部な押して（第９図）、セルの底に寸法が制御され
た開口部を作る。これによりセル内の電解液のレベルを
制御する自動装置ｂ１形成される。

電池の放電中は電解液は管４８を通って各セルの正極７
５と負極７６の間のスペースに入る。その電解液は各セ
ルの底に設けられている多孔質スペーサ８１と、シート
７９に形成されている穴とを取って流れる。セル４４か
ら流れてきた電解液は遠心力により回転している円筒４
２の壁４９にたたきつけられ、それから遠心力によりそ
の傾いている壁４９に沿って昇り、結晶化器７１を通っ
て、円筒４２の頂部の環状容器５０に、入る。各セルか
らの電解液の薄い流れを隣接するセルを通って壁４９ま
で導くためにノくイブをビン７Ｂの端部に設けることが
できる。結晶化器７１は円筒４２の周囲に位置させられ
るいくつかの外すことができるセグメントを備えている
。結晶化器７１は底にフェルト７２が貼りつけられたプ
ラスチック格子でなるべく構成する。電解液が格子すな
わち結晶化器７】とフェルト７２を部分的に流れて、反
応生成物がそこに捕えられる。フェルト７２を通った電
解液は通路９】を通って環状容器５０に入る。

より大きい粒子は格子７］１ｃたたきつけられる。

容器５０からは静止状態の広口ダクト５２により電解液
が取り出され７＋。そのダクトの端部は容器５０の内部
で電解液が動く向きＫはば接する。ダクト５２の深さと
角度を容器５０の中でｙ４整できるようにするための要
素１０１が設けられる。電解液はダクト６２と電磁弁５
８を通ってダクト５３ＶＣ入り、そこから中心円筒５４
に入る。ｔＭｉは中心円筒５４から遠心力の作用により
短いパイプ１５４と電磁弁５７を通って貯蔵器４５へ流
される。円筒すなわち貯蔵器４５゜４７　、５４は同軸
円筒である。電磁弁５７　、５８は制御器９２．１９３
またはその他の手段を介して与えられる電池すなわち発
電装置自体の出力電圧により動作させられる。

放電中は金属負電極７６は徐々に消費されるから、しだ
いに薄くなる。そうすると、電極間の間隔が通常広くな
る。しかし、正極アセンブリに加えられる遠心力がその
アセンブリを分離器に対して負極へ向けて動かし、電極
間の間隔を分離器の厚さであるほぼ一定の値に保つ。正
極アセンブリが負極へ向って動くＫつれてビン７８がシ
ート７９にあけられる穴を大きくしてセル４４がら流れ
出る電解液の量を増すことＫより、正極が電解液の中に
一層深く浸されることを阻止することにより、空気電極
７５の孔の中に！層液が充されるのを阻止する。

セル祠の中の電解液に加えられる遠心力のためＫ、その
電解液の表面が回転ｅＶＣ対して成す角度は、回転速度
と、回転軸からのセルの距離とに応じて変化する。セル
と電極との傾斜角は、セルと電極が電解液の表面にほげ
平行となるように調整すべきである。この調整は、セル
スタック中の各セルの傾斜角の最初の選択と、選択され
た回転速度に対する各スタックの幼斜角をねじ９６を用
いて調整することとＫより、ある程度行われる。

空気電極のための空気は、発電装置の底に設けられてい
る空気取入れ口９７を通じて供給される。

空気はフィルタシート７０を通されて塵、はこりなどを
除去され、かつガス精製器６９を通されて二酸化炭素を
除去される。それから空気は電動機４３と円筒４００間
のスペースの中に導かれて電動機を冷却する。そのスペ
ースの中には複数の翼が設けられる。それらの翼は円筒
４２により回転させられて、空気を発電装置の中に吸い
こむ。内壁１４２と、円筒４２と、貯蔵タンク４５との
間のスペースにおいては空気は翼６８により下方へ再び
動かされ、貯蔵容器とセルの下側を′通って円筒４２の
外壁へ向って送られる。空気をセル伺へ導いて空気電極
の表面上に流すために、各セルの空気電、極のフレーム
７４の下側に翼６８’が設けられる。回転する円筒４２
により発生された遠心力の作用な少なくとも一部受けて
動く空気流は、セル祠の中を通り、出口８９と燃料補給
スロット８８す通って発電装置を出る。

負極７６はセル祠の底の棒８０を介して並列に接続され
る。それらの棒は空気電極７５のフレームのためのレー
ルとしても機能する。セルからの電気出力は絶縁された
主導体１９９　、２ＬｌＯを介してとり出される。それ
らの主導体は円筒４７　、５４の下側の空洞部を通って
絶縁軸１４５の内部に引きこまれる。

その絶縁軸は電動機軸１４３の頂部にとりつけられる。

正のすべり板１４７と負のスリップリング１４９がその
絶縁軸１４５　ＶＣ固定され、主導体１９９　、２００
がすべり板１４７とスリップリング１４９にそれぞれ溶
接される。カバー４１から絶縁されているすべりブラシ
が電流を出力端子１５１　、１５３へ導（。

したがって、放電中は本発明の発電装置は円筒４２０回
転により生じた遠心力を用いて、電解液の循環、空気の
循環、電解液からの反応生成物の除去、金属負電極が消
費されるにつれて電極間間隔を＋ｈ　ｉｔ一様に保つこ
とを含む各種の機能を実行する。円筒４２０回転により
発生される遠心力は、休止期間中圧電極表面から電解液
を排出させ、かつ長い休止期間中は水または中和液体で
電極を洗うためＫも利用できる。

休止期間中は、電磁弁５６への供給電力を断つことＫよ
りその電磁弁を閉じて電解液の供給を断ち、かつ円筒４
２の回転を継続することによりセル４４と、それらのセ
ルの中の電極から電解液を排出させることができる。電
解液を確実に排出させるためＫは、電解液排出中、およ
び放電中は、円ｆ＠４２を高速、たとえば１０００　ｒ
ｐｍ、で回転させるのが好ましく・。電極間のスペース
から電解液が排出されているとこの発電装置は出力を生
じないから、電解液排出動作中は電動機４３のための市
、力は電池１０４がら供給される。電解液排出中は電磁
弁５７への供給電流を断つため圧制御器１０５が設けら
れる。その制御器は、たとえば、！層液排出中に円筒４
２の上昇させられた回転速Ｉｔｓ：応じて動作させられ
る遠心力スイッチで構成できる。電解液排出中は遠心力
は前記したようにしてｔｊｌｌｔ液を結晶化器゛７１と
、バイブ９１と、電解液貯蔵容器５０と、ダクト５２と
、電磁弁５８と、円筒５４と、電磁弁５７とを通って電
解液貯蔵容器４５へ流す。また、セル８０のうちの少な
くとも１本を中空にし、電解液排出中の上昇させられた
回転速度に応じて開く機械的な弁（第３図に示す弁３２
’に類似する）をそのレベルの端部に設けることにより
、セル４４からの電解液排出を容易にできる。全ての電
解液が電解液貯蔵容器４５へ戻されると、発電装置は短
い休止期間中運転を停止される。

しかし、セル４４の中と電極の上に電解液が残っている
と、セルが放電されない時に電極表面が腐食される。こ
れを避けるために１発電装置を長期間休止させる場合に
は、セルと電極表面を洗って、残っている電解液（洗浄
液体で薄められている）を除去せねばならない。電極７
５と７６を洗浄するために用いられる液体は発電装置の
外部に貯蔵される。洗浄液体はバイブ５９と６０を通じ
て中心円筒５４の中に流しこまれる。その洗浄液体の中
に結晶化の種が混合するのを可能圧するためにチャンバ
８７が設けられる。注入管６２を通じて加えることがで
きる結晶化種はたとえば微粉砕されたＡユ（ＯＨ）ｓで
ある。その結晶化種は、結晶成長の基を与え、それＫよ
り結晶化器における反応生成物の沈殿を容易にすること
Ｋよりム１の結晶化を促進する。

この発電装置の運転中は電解液からある量の水が蒸発す
るから、洗浄作業中にその蒸発した水の量に等しい景の
水を補給して、電解液の濃度を希望のレベルに保つこと
が望ましい。その水補給は、洗浄作業中に弁５７を最初
に開いて洗浄液体をチャンバ５４から電解液貯蔵容器４
５へ流させることにより行われる。電解層貯蔵容器４５
内の電解液の液位が希望のレベルにあることを液位制御
器９３が示して、失われた全ての水が補給されたことを
指示すると、制御器１９３は弁５７を閉じてそれ以上洗
浄液体が電解液貯蔵容器４５に供給されるのを阻止する
。

電磁弁５７が閉じられてチャンバ５４からの洗浄液体が
電解液貯蔵容器４５に入るのを阻止すると、洗浄液体は
円ｔ＠４７へ直接供給され、そこから遠心力の作用の下
に管４８を通ってセル４４へ流れる。セル４４の中で電
極７５と７６を洗浄した後で、洗浄液体は遠心力により
壁４９へ投げつけられ、それから先に説明したようＫし
てその壁４９に沿って環状容器５゜まで昇り、その環状
容器からダクト５２す通って電磁弁５８へ送られる。洗
浄作業中はその弁は最初は開かれて、洗浄液体をダクト
５３を通ってチャンバ５４へ戻す。

洗浄作業中は電動機４３は電池１０４から電力な受けて
回転を続ける。セル４４の中を流れる電解液が洗浄液体
により薄められるにつれて、発電装置からの出力は減少
を続ける。そして、電磁弁５７に供給されている電流が
この弁を開いた状態に保つのに十分ではなくなる点に発
電装置からの出力が低下するまで、弁５７は開き続けて
洗浄液体をチャンバ４７を通して流して電極の洗浄を続
けさせる。それから電磁弁５８が開いて洗浄液体をダク
）６１を通して外部洗浄液体貯蔵器へ流す。発電装置が
再び所定出力を発生するようＫなった時に電磁弁５８は
閉じられて、洗浄液体をダクト５３へ戻す。

洗浄作業が終り、２回目の排出作業が開始された時も電
池１０４からは、先に説明したように、電動機４３に電
流が供給されている。薄められて残っている電解液を含
めて全ての洗浄液体が発電装置から排出されるまで、電
磁弁５６　、５７は閉じられて電解液または洗浄液体が
セル４４に供給されるのを阻止し、かつ円筒４２は回転
させられろ。

第１２図はピン７８とゴムシート７９を無くした本発明
の小さな変形例を示すものである。ビン７８とゴムシー
ト７９の代りＫ、分離器８１を、電解液の流れに対して
妥当な高い抵抗値を有する薄（・多孔質ウェブで構成す
る。支持バイブ９９はスロットをあけられたパイプであ
って、そのパイプＩ／Ｃ９４８が電解液を供給する。バ
イブ９９の中を流れる電解液は分離器８１の中に入る。

この分離器８１は電解液の流れを制御する。第１２図に
示す夾施例により、セルは発電装置の中心に近い方のセ
ルの底ではなくて頂部に対して傾けられて、電極の間に
電解液が流れるのを容易圧する。

この発電装置を最初に使用する時、または発電装置を休
止状態にする時Ｋ、電解液を電解液貯蔵容器４５に入れ
るために補充バイブロ３が用いられる。

この目的のためにバイブロ３より細いパイプをバイブロ
３の中に挿入できる。バイブロ３は、電解液の動きＫつ
れて空気が出入りできるようにするための均圧手段とし
ても機能する。洗浄作業中その他の場合罠失われる電解
液の非水部分は、バイブロ３またはその他の手段によっ
て定期的に補充できる。

反応生成物を捕えた結晶化器７］は定期的に交換できる
。反応生成物は再生して、リサイクルするのが望ましい
。

施例の縦断面図、第２図は第１図の２−２線に沿う横断
面図、第３図は第１図に示す実施例の変更例を示す要部
の拡大断面図、第４図は本発明の第２の実施例の縦断面
図、第５図は第４図の５−５線に沿う横断面図、第６図
は第４図に示す実施例の３個の平行に接続されているセ
ルの一部切り欠き斜視図、第７図はセルの燃料補給を示
す、第４図に示されている実施例の２個のセルの縦断面
図、第８図は発言装置が運転中である、第４図に示す実
施例の１個のセルの拡大縦断面図、第９図は第８図の９
−９線から見たセルの底面図、第１０図は第９図の１０
−１０線に沿う第８図に示すセルの一部の正面図、第１
１図は第１０図の１１−１１線に沿う第８図に示すセル
の上部断面図、第１２図は第４図に示す本発明の実施例
の構造が変更されたセルの拡大縦断面図である。

３．４３・・・電動機、５・・・遠心ポンプ、８．４２
・・・遠心円筒、　１０　、１５・・・ブロワブレード
、１４　、７５・・・空気電極、１９・・・亜鉛負極、
Ｉ！Ｊ’　、　＋１９・・・集電素子、２７・・・充ｔ
Ｗ極、３］　、　５７　、５８・・・電磁弁、４５・・
・電解液貯蔵容器、７１・・・結晶化器、７２・・・フ
ェルト、７６・・・負極、８１・・・分離器、９２　、
１０５　、３９３・・・制御器、１】４・・・集電格子
。

出願人代理人　猪　股　清 睡０ Ｆｉｇ、／１ 旦１３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１少なくとも１つの表面を有する負極と、少なくと
   も１つの表面を有する正極と、電解液とを有し、前記負
   極と前記正極はそれぞれの表面がほぼ平行な平面内に含
   まれ、かつ所定の距離をおいて互いに隔てられるようＫ
   して配置され、前記電解液はそれらの電極の間のスペー
   ス内圧入れられて構成された電気化学的発電装置の運転
   方法において、前記電極と前記電解液に十分に大きい遠
   心力を加えるのに十分な高い速度で前記電極と前記電解
   液を、それらの電極と交わらない軸を中心として回転さ
   せると共に、前記両電極の間で前記電解液を循環させる
   ために前記遠心力を利用することを特徴とする電気化学
   的発電装置の運転方法。 （２、特許請求の範囲第１項記載の方法であって、前記
   電極の一方は空気電極であり、その空気電極を通って空
   気を流すために前記遠心力を利用することを特徴とする
   運転方法。 （３）特許請求の範囲第２項記載の方法であって、前記
   発電装置は再充、電可能な発電装置であり、前記発電装
   置の充電中は前記電極と前記電解液を回転させる速度を
   高くする、したがって前記遠心力を大きくし、充電中に
   電解液が空気電極に接触しないように電解液の流路を変
   えるためにその大きくされた遠心力な利用することを特
   徴とする運転方法。 （４）特許請求の範囲第１〜３項σ）いずれかに記載の
   方法であって、前記電極の一方は再充電中に樹枝状結晶
   が成長するような金属電極であり、その樹枝状結晶の成
   長な制御するために前記遠心力を利用することを特徴と
   する運転方法。 （５）少なくとも１つの表面を有する負極と、少な（と
   も１つの表面を有する正極と、それらの電極の表面の間
   を流れる電解液とを備え、前記正極と前記負極はそれぞ
   れの表面がほぼ平行な平面内に含まれ、かつ所定の距離
   をおいて互いに隔てられるようにして配置される電気化
   学的発電装置において、少なくとも１つの前記表面に嫌
   ぼ垂直な方向の十分に大きい遠心力をその表面に加えさ
   せるため罠前記電極（１４、１９、７５’。 ７６）を軸（４、１４３）を中心として回転させるため
   の回転手段（５、−８，４２，４３）を設けたことを特
   徴とする電気化学的発電装置。 （６）特許請求の範囲第５項記載の発電装置であって、
   前記回転手段（５，８，４３，４２）は前記電解液を回
   転させるためにも機能し、前記電極の間のスペース（７
   ）を部分的に含む所定の経路を通って前記電解液を循環
   させるために、前記電解液の回転と少なくとも一部分は
   一緒に動作する手段（５，５６）が含まれていることを
   特徴とする発電装置。 （７）特許請求の範囲第６項記載の発電装置であって、
   前記発電装置は充電および放電が可能であるように構成
   され、前記電解液の回転に少なくとも部分的に応答して
   、充電時と放電時とで前記電解液が異なる経路を通流す
   るよう圧制御する制御手段を持っていることを特徴とす
   る発電装置。 （８）特許請求の範囲第７項記載の発電装置であって、
   回転させるための前記手段（３，８）は放電中よりは充
   電中の方がより速く回転させ４．ようにされ、前記制御
   手段は常閉弁（３２’）を含み、この弁は、前記発電装
   置の充電中に前記回転手段の高（された回転速度に応答
   して開かれて、前記電解液の流路を変更することを特徴
   とする発電装置。 （９）特許請求の範囲第６〜８項のいずれかに記載の発
   電装置であって、所定の経路は電解液に作用する遠心力
   の方向に対しである角度を成す少なくとも１つのＩＩ（
   ８，４２）Ｋより定められ、それにより前記遠心力は電
   解液をその壁に沿って所定の向きに流させることを特徴
   とする発電装置。 （１０特許請求の範囲第５〜９項のいずれかに記載の発
   電装置であって、前記電極の一方はガス電極（１４）で
   あり、選択されたガスをそのガス電極（１４）な通し℃
   循環させるために、電極（１４，１９）を回転させるた
   めの回転手段（３，８）に少なくとも部分的に応答して
   動作させられる応答手段（］Ｏ）が設けられていること
   を特徴とする発電装＃ｆｉ （１１）特許請求の範囲第１０項記載の発電装置であっ
   て、ガスを循環させるための前記手段は、ガスを前記ガ
   ス電極（１４、７５）を通して循環させるために、前記
   回転させるための手段（３，４３３により回転させられ
   るように装置されるブレード手段（１０，６８）を含ん
   でいることを特徴とする発電装置。 ０乃特許請求の範囲第１１項記載の発電装置であって、
   ガスを循環させるための手段は前記発電装置内に空気を
   引きこむための手段（０７，９７）と、前記発電装置か
   ら空気を排出するための手段（皇ｓ、　１１８　、６８
   ’　）とを含んでいることを特徴とする発電装置。 （１場特許請求の範囲第１０〜１２項のいずれかに記載
   の発電装置であって、前記回転させるための手段は電動
   機（４３）を含み、ガスを循環させるための前記手段（
   ６８）は前記電動機を冷却するためにガスをその電動機
   を通して循環させることを特徴とする発電装置。 ０４特許請求の範囲第１０〜１３項のいずれかに記載の
   発電装置であって、電解液が前記ガス電Ｖｊ（１４、７
   ５）の孔からあふれるのを阻止するために、前記回転さ
   せるための手段（３，４３）は十分に大きい遠心力を前
   記電解液と、ガスおよび電極に加えさせるように構成さ
   れていることを特徴とする発電装置。 （１１特許請求の範囲第５〜１４項のいずれかに記載の
   発電装置であって、前記発電装置は充電および放電させ
   られる種類のものであり、電極は、少なくとも１００　
   ｇの遠心力を少なくとも１つの前記電極（１９）の表面
   に加えさせるのに十分な高い速度で充電中に回転させら
   れることを特徴とする発電装置。 （ＩＩ　Ｉｆ？許請求の範囲第１５項記載の発電装置で
   あって、少なくとも１つの前記電極の表面に加えられる
   遠心力は、充電中に金属が比較的密で一様な層で電着さ
   れるようＫ、十分く大きいことを特徴とする発電装置。 （１７１特許請求の範囲第５〜１６項のいずれかに記載
   の発電装置であって、前記発電装置は充電および放電さ
   せられる種類のものであり、前記電極の一方は金属電極
   （１９）であり、その金属電極は、付着された電極金属
   の樹枝状結晶の成長を阻止するように５充電中に十分に
   大きい遠心力が前記電極に加えられるようＫするために
   回転させられることを特徴とする発電装置。 （１１％許請求の範囲第５〜１７項のいずれかに記載の
   発電装置であって、前記回転させるための手段は遠心力
   を前記電解液に加え、その遠心力は遠心力沈降作用によ
   り結晶化反応生成物を分離させることを特徴とする発電
   装置。 （樽特許請求の範囲第１８項記載の発電装置であって、
   分離された前記反応生成物を捕えるための手段（７］）
   を備えていることを特徴とする発電装置。 （２１１１特許請求の範囲第５〜１９項の（・ずれかに
   記載の発電装置であって、少なくとも１つの前記電極（
   ７５）は、前記遠心力に応じて、その電、極の表面の平
   面にほぼ垂直な方向に動かされるようにされ、それ罠よ
   り電極（７５、７６）の間の間隔を制御することを特徴
   とする発電装置。 （２、特許請求の範囲第四項記載の発電装置であって、
   前記電極（７５，７６）の間のスペース内に位置させら
   れる所定幅の分離器（８］）を備え、前記遠心力は可動
   電極（７５）を他の１ｒ極（７６］へ向って、および前
   記分離器（８１）に対して動かすようにされ、それＫよ
   りそれらの電極の間にほぼ一様な間隔を維持できること
   を特徴とする発電装置。 （２）特許請求の範囲第５〜２１項のいずれかに記載の
   発電装置であって、負極（７６）は金属電極であり、そ
   の金属電極は発電装置の放電中に消費され、前記電極が
   回転中に動作して前記負極（７６）を所定位置に保持し
   、かつ前記電極（７５，７６）が回転していない時に動
   作して新しい負極を挿入できるようにすることを特徴と
   する発電装置。 （２４ＩＴＩ許請求の範囲第５〜２２項のいずれかに記
   載の発電装置であって、少なくとも１つの集電素子（７
   ７）を備え、この素子は、前記回転させるための手段（
   ４２，４３）に少なくとも部分的に応答して動作し、前
   記電極の一方（７６）から電荷を集めるためにその電極
   に良く電気的に接触することを特徴とする発電装置〇 （２、特許請求の範囲第５〜２３項のいずれかに記載の
   発電装置であって、前記電極に加えられる遠心力は電極
   の表面上でほぼ一様であることを特徴とする発電装置。 −）特許請求の範囲第５〜２３項のいずれかに記載の発
   電装置であって、前記回転させるための手段によシ前記
   電極が回転させられる速度を検出するための検出手段（
   １９２）と、この検出手段（１９ｚ）に応答して前記速
   度をほぼ一定に維持する手段（９２）とを備えているこ
   とを特徴とする発電装置。 一特許請求の範囲第５〜２５項のいずれかに記載の発電
   装置であって、前記負極（１９）は亜鉛電極であり、前
   記正極は空気電極であることを特徴とする発電装置。 （２７）４？許請求の範囲第５〜２５項のいずれかに記
   載の発電装置であって、前記負極（７６）はアルミニウ
   ム電極であり、前記正極（７５）は空気電極であること
   を特徴とする発電装置。 （４）特許請求の範囲第５〜２７項のいずれかに記載の
   発電装置であって、前記電解液を循環させるための前記
   手段（５６）は、前記回転させるための手段（８，１４
   ，４２，４３）に少なくとも部分的に応答して洗浄液体
   を前記電極の間に流させるための手段（４５）内に部分
   的に含まれ、前記電解液または前記洗浄液体のいずれを
   流すかを選択するための手段（５６，５７）が設けられ
   ていることを特徴とする発電装置。 一特許請求の範囲第２８項記載の発電装置であって、前
   記洗浄液体は水であり、前記電解液を針鼠する貯鼠タン
   ク（４５〕と、前記電極の間を水が流れている時に、そ
   の水の一部をその貯蔵タンク（４５）へ向けて、前記電
   解液から失われた水を補給するための手段（５７）とが
   含まれていることを特徴とする発電装置。 （均特許請求の範囲第５〜２９項のいずれかに記載の発
   電装置であって、前記発電装置の動作を停止させる前に
   動作して、前記電極への電解液の流れを終らせ、かつ電
   極を前記回転させるための手段（４３，４２）の動作を
   継続させることにより、前記遠心力に前記電解液を前記
   電極から排出させるように作用させるための手段（５６
   ）を備えていることを特徴とする発電装置。 ←１）特許請求の範囲第５〜３０項のいずれかに記載の
   発電装置であって、前記遠心力は重力の少なくとも１０
   倍であることを特徴とする発電装置。 （ロ）少なくとも１つの表面を有する負極と、少なくと
   も１つの表面を有する正極と、電解液を貯蔵するための
   貯蔵手段と、 前記電極を回転させるための回転手段と、を備え、前記
   電極は、それぞれの表面がほぼ平行な平面内にあり、か
   つ互いに所定の距離だけ隔てられて装置される電気化学
   的発ｍ、＠ｆＲにおいて、 前記電解液を貯蔵するための前記貯蔵手段（４５）は前
   記電極に交わらない軸を中心として配置され、前記回転
   手段（４２，４３）に少なくとも部分的に応答して前記
   電解液を前記貯蔵手段（４５）から前記電極（４２，４
   ３）の間を通って前記貯蔵手段へ戻すように循環させる
   手段（５７）が設けられていることを特徴とする発電装
   置。 （３３）特許請求の範囲第３２項記載の発電装置であっ
   て、前記電極の一方は空気電極（７５）であり、前記回
   転手段（４２，４３）に少なくとも部分的に応答して動
   作し、選択されたガスを前記ガス電極を通って循環させ
   るための手段（６８）か設けられていることを特徴とす
   る発電装置。 （榊特許請求の範囲第３２項または３３項記載の発電装
   置であって、前記回転させるための手段（４２゜４３）
   は遠心力を前記電極に加え、その遠心力は少なくとも１
   つの前記電極の前記表面上でほぼ一様であることを特徴
   とする発電装置。