JPS6037681A - 電解液循環サブシステム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般的には電気化学装置に関し、更に訂細に
は、共通の電解液を持った多数単電池（ｍｕｌＮ＝ｃｅ
ｌ＋）の二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｂａｔｔｅｒ
ｙ　）にお【プる改良された電解液循環１ノブシステム
に関する。

〔従来技術及び従来技術の問題点〕

ここに参照される形式の電気化学的装置　Ｊ：　／＝は
システムは、塩化亜鉛電池装置のＪ、うな金属ハ■グン
電池装置の一つまたは多くを含ｌυ−（・いる。これら
の金属ハロゲン電池装置は、一般的には３秤類の基本的
部品で構成され、りなわち電極スタック区間、電解質循
環１ノブシステムおＪ、び貯藏１ノブ代表的には、充電
／放電の電池サイクルにおいて、電池端子に所望の動作
電肚おＪ：び電流を達成するために種々の直列および並
列の紺合仕に電気的に接続された複数個の単電池を含ん
でいる。各単電池は、１個の陽極電極と１個の陰極電極
とで構成され、両電極は金属ハロゲン化物電解液と接触
状態にある。電解液循環ザブシステムｔよ、金属および
ハロゲン電解液のイオン成分が電池り゛ビクル中に単電
池内で酸化または還元されるとぎに、それらのイオン成
分を補給するために、貯槽から電極スタック内の各単電
池に金属ハロゲン化物電解液を循環さＶるように動作づ
る。密閉された自己内臓形金属・ハロゲン電池装置にお
いては、貯蔵サブシステムは、電池装置の充電中に単電
池から放出されたハロゲンガスまたは液体を貯留して、
電池装置の放電中に単電池に戻すために使用される。

塩化亜鉛電池装置においては、塩素ガスは、単電池の陽
極から放出され、塩素水化物の形で貯蔵される。塩素水
化物は氷の結晶中に塩素が含まれているものであって、
水を凍結り−る工程に類似の工程で貯蔵サブシステムに
よって形成される固体である。

塩化亜鉛電池装置の一般動作に関し−Ｃは、電解液ポン
プは、塩化亜鉛電解液を貯槽から電極スタック内の陽極
または「塩素」電極の各々に循環さけるように動作する
。これらの塩素電極（よ、代表的には多孔質の黒鉛で作
られ、電解液は塩素電極の多孔を通って、塩素電極とそ
れに対向づる陰極または「亜鉛」電極との間の空間に流
入づる。電解液は、更にこの対向する電極の間、或は電
極スタック内の単電池の外に流れ−Ｃ１電解液貯槽ま）
ごは液溜めに戻る。

塩化亜鉛電池装置の充電中には、金属亜鉛が亜鉛電極基
板上にイ；Ｊ着し、ＪＭ素ガスｔよ、塩素電極に′ｌＩ
ｊ、１ｉＩＩまたは発生する。塩素ガスは、適当の導管
内に収集され、冷却された液体と混合される。塩素ガス
を電極スタックから引き出して、冷却された波体（すな
わら、一般的には塩化亜鉛電解液または水）と混合する
ために代表的にはガス・ポンプが使用される。氷化物塩
素は、電池装置が放電されるとさまで、貯蔵容器内に沈
着される。

塩化亜鉛電池＠置の放電中には、氷化物塩素は、貯蔵容
器を通って温暖液体を循環させることなどにより貯蔵温
度を上昇させることによって分解される。このようにし
て回復された塩素ガスは、電解液循環サブシステムによ
って電極スタックに戻され、塩素電極において還元され
る。同時に、金属亜鉛は、亜鉛電極基板から溶解され、
電池端子に動力が得られる。

塩化亜鉛電池の充電／放電リイクルの進行中において、
電解液の濃度は、電極スタックの単電池の電極に起る電
気化学反応の結果として変化Ｊる。

充電の開始時において、電解液内のＪＱ化亜鉛の濃度は
、代表的には２．０−しルであってよい。ザイクル工程
の充電部分として、電解液′ＩＡ度は、電解液から亜鉛
イオンど塩素イオンが消耗するとともに次第に減少り゛
るであろう。電池装置が、完全に充電されたとぎには、
電解液濃度は、代表的には０．５モルに低下す−る。次
に、電池が放電されるに従って、電解液濃度は次第に１
Ｈして、電池装置が完全に、また十分に放電されたとき
に最初の２．０モル濃度に戻る。

塩化亜鉛電池装置の構体および動作についての更に訂し
い説明は、下記の同様に譲渡された待ｒ１明細書に見出
づことができる。シモンズ氏の米国特許第３７１３８８
８号「固体のハロゲン水化物を使用して電気エネルギを
得る方法」。

シモンズ氏の米国特許第３８０９５７８号「電池内にハ
ロゲン水化物を形成おＪ：び貯蔵ＪるｌＪめの方法」。

カー氏他の米国性１１第３９０９２９８号「通気された
電極を右Ｊる電池とその使用方法」。

カー氏の米国特許第４１００３３２号「櫛形２４４！要
素とその電池スタック」。

それらの装置は、本発明ＪＢ受入にＪ、っＣ準備された
下記刊行物にもまた記載されている。［有用な応用のた
めの塩化亜鉛電池の開発Ｊ、１９８０年５月、中間報告
ＥＭ−１４１７゜［有用な応用のための塩化亜鉛電池の
開光Ｊ、１９７９年４月、中間報告ＥＭ−１０５１゜何
れも、カリフォルニア州、パロ・アル１−市、エレク１
−リック・パワー・す→ノ゛−ヂ・インスヂヂュ−１〜
のために準備された。上記引用文献の特殊な記載は、こ
の明細戒に参照される。

（発明が解ｖＪシようとづる問題点〕 本発明の従来技術のもつ問題点を解決して、電気化学装
置にお（）る電解液の循環タブシステムを提供するもの
である。

本発明の（Ｊ加的利点Ｊ３Ｊ、び特徴は、下記の図面を
参照づる好適実施例を読むことによって明らかになるで
あろう。

〔実施例〕

第’ＩＡＩ刈Ｊｊ　Ｊ：ひ第１０図を参照−Ｊると、イ
（発明による実施例の塩化亜鉛電池装置１ｏの側面図と
正面図を示Ｊ０この電池装置１ｏの種々の構成部品は、
２つの相Ｔｊ結合された円筒状の容器１２および１４に
Ｊ：つて収容されていて、その状況は第２図の概略図に
よって最もよく示されている。」二部の容器またはケー
ス１２は、全体的に参照数字１６によって示された塩素
水化物貯蔵ザブシステムを収容づるために使用される。

下部の容器またはケース１４は、電池スタック１８と、
参照数字２０で示された電解液循環サブシステムとの両
者を収容づるために使用される。

円筒状の容器１２および１４は、電池ＩＪｊ＋横体２桟
体Ｊ：つて支持される。容器１２　Ｊ３　Ｊ：び１４は
、りＴましくは、ガラスｍ維強化プラスチック（Ｆ　Ｒ
Ｐ　）で製造され、その内面にはこれらの容器内の電解
液Ｊ３よび他の化学物質に化学的に抵抗性または不活性
の内部ポリビニール・クロライド（ＰＶＣ）ライ太が接
合されている。容器１２および１４は、４本の流体交換
色・系または導鎗２４゜２６．２８および３０によって
連結され、これらの管系を通る流体流れの方向は、適当
な矢賀にＪ、って示されている。更に、電池装置１０は
、４木の冷奴管系または導管３２　、３４　、３６　Ｊ
３　Ｊ：び３８が設けられる。冷媒管系３２および３４
は、容器１２内の温度を塩素水化物を形成Ｊる適当なレ
ベルに低下させるために、電池装置の充電中に貯蔵ザブ
システム１６に冷媒を供給ヅるために使用される。冷媒
管系３６ｄ５よび３８は、塩化亜鉛電解液の温度を制御
づるために、電解液循環ザブシステム２０の液溜めまた
は電Ｍ液貯桁４０に冷媒を供給するために使用される。

次に、第２図および第３図を参照して、電Ｍ液循Ｇ　”
ｊアシステム２０を説明づる。電解液循環ザブシステム
２０は、卵形の電解液ポンプＰ１を含み、このポンプは
液溜め４０内の電解液レベルより下方の下部容器１４の
前部ρｉ；板４２に装架されている。電解液ポンプ１〕
１は、このポンプに磁気的に結合された電気モータ４４
によって駆動される。電解液ポンプ１〕１は、好ましく
は、インガソル・ランド社製の遠心形の−ｂのである。

電解液ポンプＰ１は、液溜め４０からチタニウム保護ス
クリーン・フィルタ４６を経て電解液を吸引して、スリ
ップ継手５８を経て電解液を独特な中心供給形の電解液
分配マニホルド５０の中に軸方向に１ノＬ出する。

このマニホルド５０）よ、電池スタック１８を４４する
１対のザブモジュール５２．５４内の単電池の各々に電
ＦＩ７液を分配り−るために使用される。マニホルド５
０は、電解液をリブモジュール５２゜５４内の単電池の
各々に均等に分配づるだりでなく、また電解液循環サブ
システム内に流れる奇生電流の流れを制御および抑制Ｊ
るように作用する。

奇生電流というのは、電解液ネツ１〜ワークによって作
られる導電通路内を流れる電流のことである。

マニホルド５０を設【ノたこと、特に流入ａ３よび流出
の交差分配管配置との相合せによって、寄生電流の抑制
に顕茗な改良が達成されたが、これについては以下に更
に詳細に説明Ｊる。

第４図を参照して、電Ｍ液楯環１ノプシステム２０の一
実施例の概略図を示し、特にマニホルド５０を通る電解
液の流れを例示づる。また第５しｌを参照して、ザブモ
ジュール５２４３　Ｊ：ひ５４ど関連する電解液循環ザ
ブシステムの前端図を例示し、第６図および第７図は、
マニホルド５０の２つの図を例示している。このマニホ
ルド５０は、１対の同心管、りなわら内側管５８ど外側
管６０とを右する中央部分５６を含む。内側管５８は、
その第１＠部６２において電解液ポンプ（〕１と流体連
油状態にあり、その間口した反対端部６４は、その線上
の金網電解液フィルタ６６が結合している。

フィルタ６６は、多孔のある保護外１ｌｌ１６８を含み
、その末端部はキレツブまたはプラグ７ｏで終っている
。電解液は、内側惰５８を通って送給され、フィルタ６
６を通って外側管６０に流入する。夕１側管６０は、端
部キャップ７２が結合され、この端部キャップは、流体
を内側の端部キャップ７゜の周囲を通って導管７６に導
くための流体導性・通路７４を含んでいる。３ｇ管７６
は、端板７８において封止され、電Ｗ？液流体通路を２
つに分岐り−るための１対の取付体８０　Ｊｊ　Ｊ、び
８２を含む。ｌ１ＪＪ様にして、外側管６０は、更に他
の２分岐流体通路を設けるために、電解液ポンプＰ１に
近い端部において１対の取付体８４　Ｊ５　、Ｊ：ひ８
６を含む。このようにして電解液は、フィルタ６６を通
って、外側管６０にポンプで圧送されるので、流体の半
分は管７６を通って電解液ポンプＰ１がら全体として遠
方に送られるが、他の半分は、外側管６０を通って全体
として電解液ポンプＰ１のｈに向って送られる。取付体
８０．８２および取イ」休８４゜８６において、電解液
の流れは、４つの分配通路に分割されて、２つのリーブ
−しジュール５２Ｊ３よび５４の左半部と右半部の両方
に個別に電解液を供給する。

第４図を特に参照して、交差した人口分配慎装置を説明
する。、第４図で分るＪ、うに、例えば、分配管８８は
取付体８２に結合され、１ノブモジコール５４の左半部
９０に供給し、この左半部【よ右手部９２よりも取付体
８２から物理的にｊ仝ｈにある。

同様にして、取（４休８６は分配管９４を紅でり１モジ
ユール５４の右手部９２に結合しＣいる。従って、ザブ
モジュール５４の左通路と右通路との間の電気回路通路
は、全く艮くなって、奇」二電流の流れに対して相当な
抵抗を早７る。例えば単電池供給性・９６おＪ：び９８
の間の寄生電流の流れ（ま、短絡回路を完成するために
は、管８８、取イ」体８２、管７６、外側管６０、取４
Ｊ体８６６３　Ｊ：び鎮９４を通らなければならない。

この短絡回路の長さは、相当に長いのでその電気抵抗は
＾い１〕れども、交差した入口分配管８８　Ｊ３Ｊ、び
９４を含む上記の流体回路は、電解液ポンプｌ）　１に
対して非常に小さい負荷を与えるにづぎない。従って、
電解液ポンプＰ１は、比較的低い１．ｌＶ力のものとす
ることができ、その結果、この電池装置の全体効率を改
良することができる。

第４図の実施例にお【プる電解液循環〃ブシステム２０
の出口部分もまた、交差した出口分配管装置を使用して
いて、これは交差した入口分配管８８おＪ：ひ９４に関
して上記したと同様に、寄生電流の流れに苅り−る電気
抵抗を増加するためである。第４図を参照して分るにう
に、各ザブモジュールの左手部と右手ｎｌ’　Ｎ例えば
９０ど９２は、交差結合した中央の供給入ｌ］部分と同
様の仕方でそれぞれ出口管１００と１０２に交差してい
る。電解液循環サブシステム２０の出口部分には、第３
図８３よび第５図に示１ように階段ν（の大器１０４を
使用することかできる。この選択的の出口装置において
は、各々の個々の単電池は、出口孔１０６を通り、杖出
管１０８を経て更に開口１１０を通って階段状天蓋１０
４の上面にυ１出りる。そして電解液は、小石のある屋
根を流れる山水のように天１Ｗ１０４の上に流出しで、
流下しながら外方に広がって液溜め４０に流れ、放電（
ノイクル中の電解液による気体塩素の吸収を改５１３η
る。

マニホルド５０と、入［Ｊの交差分配管ｇ　ｆ４と、出
口の交差収集管装置とは、中心供給原理また【よ配置と
称することのできる更に一般的２７原理Ｊｌこは配置の
異なる様相Ｊ゛たは建造ブロックどして概略的に見なり
ことができ、これについては１；Ｌ来技術の電Ｍ液分配
実情を参照して訂細説明づる。従来技術の塩化亜鉛電池
装置に−３いては、電解液は、直列に接続された多数の
単電池Ｃ４：６成されたりＪモジュール内の各単電池に
代表的には一つの共通ヘッダを経て、送給され、このＪ
ζう＜１連続的な木質的のマニホルドまたは分配路は、
ヘッダの一端から他端に至る比較的低い電解液抵抗を持
っている。この端部供給配置は、１）−ブモジュール内
の事実上どの電池間の短絡回路にも比較的太さい奇と１
電流を発生さμる。これに反し、第４図に示した電解液
分配装置は、電解液の流れを半分に分割して、奇生電流
の流れに対して比較的大ぎい抵抗を持つ物理的に別個の
へラグ（例えばマニホルド５０内の管６０および７６ま
た（よ入１」分配＠８８Ｊ３よび９４）を通って各半分
の流れを送給（ｊ：たは吸引）することによって、直列
接続された多数の単電池から成る単一のりブモジュール
（例えば、リーブモジュール５４４ｉど）に電解液を供
給する。

このように、先行技術の供給装置にお【ノる１ノブモジ
ユールの共通に電解液が供給される半部間に存在Ｊる大
きい奇生電流に比較Ｊれば、第４図に示されザブモジュ
ールの別々に電解波が供給される半部間に存在りるリベ
ての２．（ｊ絡回路は、劇的に減少している。従って、
ｔｐ、を略していえば、この中心供給配置は、以下のよ
うないづれの電解液分配計画も包含するということがで
きる。その計画においては、直列に接続された多数の単
電池から成る単一のザブモジュールに流れる電解液の流
れは、２つくまたはそれより多く）のばば等しい部分に
分割された後に、比較的に大ぎい電気抵抗を持つた２木
の別個の電気的に絶縁されたヘッダを通つ−（分配（Ｊ
、たは収集）するために分離され、各ヘッダは、複数個
の直列に接続された単電池に電解液を供給しくまたは単
電池から電解液を収集Ｌ）、ザブモジュールの別個に電
解液が供給される部分Ｊ７Ｕの単電池間短絡回路によっ
て生じる奇生電流は、端部供給の電解液分配配置に比、
較して著しく減少Ｊ−る。ここに開示された電池装置１
０の電解ｄ々循環４ノーブシステム２０は、前述の中心
供給原理を具体化して、中心イハ給配置を利用すること
にＪ、つ−Ｃ得られる寄生電流の有利な減少を最大にづ
るように特殊にみ々ｔ１されたものである。

上記の中心供給電解液分配配置の有効性は、第８図を参
照することによって例翻される。イ謁軸に沿って示され
た単電池番号の関数として、縦軸に治って示された代表
的な短絡電流または寄り一電流の値を示り゛図式表現で
ある。例示目的のために、直列に電気的接続された３０
個の単電池を持った電池を示したりれども、直列に電気
接続された異なる個数の単電池を持つ電池において−ｂ
ル１−の右利な結果が得られることは、］！！！解され
るべきである。上に述べたように、電池を構成する単電
池のり一ベては、共通の供給おＪ、び帰路の配管を経て
１個の電解液ポンプににって電解液が配給されている。

この共通の電解液分ｎ１１管は、電池の端子に電圧が存
在し、かつ電池スタックを含む電解液循環リーブシステ
ム２０が？Ｉｌｆ解液で満たされているときには、電流
が通る電気的導通り゛る通路を提供する。

この短絡電流は、充電１１４に単電池に流れる有効電流
を減少し、かつ種々の放゛市率で放電中に、電池内のそ
れらの単電池に自己放雷を生じさゼる。一般的に、この
ことは、電池スタックの中心にある単電池の電ｌ〜から
亜鉛の８速な消耗を来たし、その電池スタック内の複数
単電池の電気量効率に測定可能程度の差迫を生じること
ができる。

電解液の比抵抗と、電解液循環サブシステム２０の各部
分の用法とが分れば、（Φ々の部分のイｊ効な電気抵抗
を８１算ηることができる。従って、もし希望ならば等
価の電気回路モデルを構成することができる。それは、
例えば、「奇生電流の影響を減少する方法」なる１９８
”３年２ｊ］１日（＝Ｉ　ｔＪのチイ氏他の米国特許第
４３７１８２５号明細出に記載されているので、ここに
参考に引用する。

第８図は、そのような電気回路モデルからＣＩＲされた
充電中の寄生電流値を比較りるグラフである。

第８図の曲線１１２は、先行技術の端部供給電解液分配
マニホルドを持った電池装置に対づる寄生電流分布を示
し、曲線１１４は、中心供給の電解液分配マニホルドを
持った本発明による電ｉｔ！！装置に対する寄生電流分
布を示している。ここで江息すべぎことは、曲線１１２
の全体の奇生電流が曲線１１４に対する全奇生電流より
大きいといつだ【プでなく、曲線１１４はまた、中心供
給マニホルドが使用されたときには奇生電流分イｌｉ　
ｈＸ名しく更に均等であることを示している。中心供給
マニホルドのこの利点は、有利なものである。何となれ
ば、それは寄生電流の流れを最小にづることが望ましい
た【）でなく、電池スタック内の単電池の６各に対する
ＧＥＬぽ均等な電気但効率をｊヱ成Ｊるために電池スタ
ック全体に渡る寄生電流の均等分布を（ｑるために望ま
しいからである。

第９図を見ると、塩化亜鉛電池電極組立体２００の展開
図が示され、それは、電池スタック１８の基本的の建造
ブロックを形成している３、電１ｉ組立体２００１；１
、全体的に１対の多孔′ｔ１思鉛の陽極または温素電極
２０２おＪ：び２０４と、緻密質黒鉛の陰極または亜釦
電４！ｌｉ　２０６と、プラスデック枠部Ｕ　２０８　
Ｊ５よび２１０とを持っている。

陽極電極２０２８３　Ｊ：び２０４は、枠部材２０８の
中の溝２１２および２１４内をそれぞれ摺動づるように
され、枠部材は、これらの２つの電極をその側縁の一つ
とその上下の縁部とに沿って支持づ゛る。枠部材２０８
は、陽ｆＩＩｉ電極２０２おＪ：び２０４を平行に整列
させるように作用し、これらの電極の間に内部空間を形
成する。枠部材２０８はまた枠部材２１０を陽極電極２
０２および２０４の間に（ｉｌ’ｉ人して支持するＪ、
うに形成される。

枠部材２１０は、一つの単電池マニホルドから陽極電極
２０２おＪ、び２０４の間の内部空間に電解液を輸送Ｊ
るためのプラスチック供給管２１６を含む。枠部材２０
８（よ、また満２１８が形成され、この溝は陰極電極２
０６の側縁部を受容して、この陰極電極２０６を陽極ｆ
ｆｌ極２０２に平行に整列させるＪ、うにＪる。従って
、枠部材２０８は、陽極型＋４ｉ　２０２および２０４
をＵいに整列おＪ、ひ隔離するど同時に、また陰ｔｌｆ
Ａ電極２０６を陽極電極２０２に整列させ、かつそれか
ら隔離づるように作用づることが理解されるであろう、
、陰極電極２０６と陽極電極２０２との間の隔離は、電
極間の空隙として説明され、それは、一般的には約１嬬
（４０ミル）から約６ｍｍ＜２５０ミル）の範囲にあり
、好ましくは約３．３ｍ（１２９ミル）である。

この枠部Ｕ２０８はまた、陽極電極２０２　ａｙ　Ｊ、
び２０４の縁部に沿う電気化学的活性を修正りるために
、これらの縁部の周■１に完全被覆または遮蔽を設置ノ
ることににつで陽極型＋４！　２０２お五ひ２０４の縁
部効果を制御づるＪ、うに作用覆る。一般的にいえば、
溝２１２，２１４および２１８は、陽極電極の見掛表面
区域が阻４ｆｉ電極の見掛表面区域に比較して小さいに
うに形成されている。縁部遮蔽効果についての更に詳８
１Ｉｌｌな説明ｔよ、同様に副液されたカー氏他の米「
口ｊＪ　ｉ＋’ｌ第／１２／１１１５０号「酸化剤電極
の縁部効果をＱｒｌｌ　ｔｉｌｌ−Ｊる方法」の明細書
に開示されている。

枠部材２０８は、それがないと陽極電極２０２および２
０４　ｌＸｔの内部空間に滞留覆ることになる溶解しな
い塩化ガスを１ノ１出するために枠部材のＩＱ部に一つ
の開孔２２０を持っていることにまた注意されるべきで
ある。更に、枠部材２０８には、１対の向き合った垂直
に延びた間隔リブ２２２および２２４が形成されている
。リブ２２２および２２４は、陽ｔＩｉ電極２０２おＪ
：び２０４が外方に弯曲する傾向を抑制して、陽極陰極
間の所要電極間空隙を保持゛りる。この電極間の空隙が
完全であることは、重要である。何となれば、３．３ｍ
ｍ（１２９ミル）程疫に空隙が増加りると、電池装置に
対する電流密度（よ著しく増加り゛ることができるから
である。また、かＪ、うなＪ）つ加した空隙は、陰極電
極上の亜鉛充填量の増加を許容するので、従ってこれは
、電気的エネルギの等価吊を貯蔵りるために要づる電極
の個数の減少にＪ：つて実質的の価格節約が達成づるこ
とがでさることを息味りる。

電極組立体２００の電解液イハ給＠２１６１Ｊ、枠部材
２１０の上方に延びる突起部分２２６の中に形成された
ソクツ１〜の中に圧しＩＤ；めされている。

また、供給’ｌ；　２１６の下端部は、枠部＋４２１０
の上方に延びるクリップ部分２２８ど支１６２Ｍ　６１
１分２３０との間に保持される。また江パされるべさご
とは、枠部材２１０の支１）溝部分２３０の下端部は、
枠部材２０８の内部の陽極を隔離覆る部分２３２の下端
部と１Ｍ合する形状に形成されていることである。下端
部にお（）るこの輪＜−Ｂ形状（よ、イの頂部におりる
枠部材２１０のＩＪぼ水平に延びるフランジ部分２３４
と協力して枠部４４２１０を枠部材２０８に固定するよ
うに動作覆る。

電極組立体２００をｈ）成づるために使用される材料に
関しては、陽極電極２０２および２０４１よ、ユニオン
・カーバイド・コーポレイションのＰＧ−６０またはＴ
Ｓ−１６９７グラフアイＩ〜またはエアロ・カーボン・
社のＳ−１０２９またはＳ−１５１７グラフアイトで構
成されることが好ましい。陰極電極２０６については、
この？Ｈ極はユニオン・ノｊ−ハ不ドーコーポレイショ
ンのＥＣＬ等級グラフアイ１〜またはΔＴＲまたはＡＴ
Ｊなどの他の等級でイ育成することが好ましい。

枠部材２０８および２１０と？＆　２１６に関しては、
これらの部品（以下に説明づる他のプラスチック部品も
）は、それが触媒ヅる電＃Ｖ液およびその池の化学物質
に対し′Ｃ化学的に抵抗性または不活性の任意適当の電
気的に不導通性の材料で構成されることができる。枠部
材２０８おにび２１０は、ゼネラル・タイＡ７・アンド
・ラバー・コーホ１ノイシヨンのボルタロン（商標）ポ
リビニル・クロライドまたはビー・エフ・グツドリッヂ
・コーポレイションのゼオン（商標）ポリビニル・クロ
ライドで構成されるのが好ましく、また管２１６は、デ
ュポンのテフロン（商１）（ポリテ１〜ラフルＡ口・エ
チレン）で作られるのが好ましいけれども、他の適当な
グラスチック材料、例えばペンワル１〜・カイナ（商標
）（ポリごニリデン・フルＡライト）または報告を以前
に確認された１　９７９４ｔ　／１月の１利用応用のた
めの塩化亜鉛電池のｇｎ光ｊの第４節に記載された他の
適当材オ゛３１のいづれかを使用して−もよい。

第１０図を参照すると、塩化亜鉛電池スタックに使用す
る一つの「解体された」］ノブモジュール２３６の展開
図が示されている。この−リブモジコール２３６は、一
般的に、亜鉛端子の櫛形組立体２３８と、塩素端子の櫛
形組立体２４０と、１個または多くの２極性の中間櫛形
用立体２４２とを有する。ザブモジュール２３６は、た
だ１個の中間櫛形組立体２４２を持つように示されてい
るりれども、この（Ｊブモジュールは、更に多くの中Ｊ
７υ櫛形組立体を設けるだりで拡大されることが理解さ
れる。第１０図に示すように、４ノブモジユール２３６
は、電気的に直列に接続された２個の「中位」電池を含
ｌυでいる。これらの単電池の各々は、電気的に並列に
接続された多数の単一の単電池（すなわち、陽極電極と
、それに対向づる陰極電極）を持っている。

この中間櫛形組立体２４２は、第１１図に最もよく示さ
れており、２つのばぼ平１■な対向面を持つ導電性の母
線部材２４４（すなわち、緻密な黒鉛で構成）と、この
母線部材の縁部をほぼ包囲して位置し、ｌＩｌ！！接プ
る単電池間にイオン的封止を作るプラスデック枠２４６
どを右ηる。枠２４６は、好ましくは、ｍ線部材２４４
の縁部の周りにＰＶＣを射出成形することににって形成
される。

１対の対向する長手方向に延びる′７ｖＪ２４７は、こ
のＰＶＣの封包体ど、ＰＪ線部材２４４の縁部との間に
機械的固着を設【プるために使用されることができる。

複数個の陽極電ｔ１１ｉ描休２４８は、母線部０２４４
の一外８１１表面の開隔垂直溝２４９に圧し嵌めまたは
締まり嵌め結合ににって固着され、また、複数個の陰極
電極２５０は、同様の仕方で、母線部材の他の表面に固
着される。、陽極電極構体２４８の各々は、第９図の電
極組立体２００に従って構成され、陽極電極２０２およ
び２０４と、プラスチック枠部材２０８　Ｊ３よび２１
０を含む。

単電池電解液分配マニホルド２５２は、電解液が供給管
２１６に輸送されるにうに６枠２４６のＩＱ部に超音波
溶接または他の方法で固着される。訂到にいえば、枠部
材２１０の頂部から延びる突出部２２６は、マニホルド
２５２の武器２５４にある孔に挿入される。次に、これ
らの突出部２２６は、熱圧着によってマニホルド２５２
の武器２５４に溶接されて、漏洩しない結合を作る。

各単電池が別個に封止されるようにづるために、第１０
図に示ずようなプラスデック受板２５６が、母線枠体２
４６に流体封密結合に溶接または他の方法で固着される
。単電池の各々に供給された電解液の戻り通路は、単電
池から流れる電解液を集めてこの電解液を貯槽また番よ
液溜めに送るようにした収集カップ２５８と排出蛇行溝
板２６０とによって設けられる。他のプラスチック枠部
材または部品の場合のように、収集カップ２５８おＪ：
び排出蛇行溝板２６０は、受板２５６に対しＣ流体封密
結合状態に溶接または他の方法で固Ｃ（溶剤接合など）
される。

第１１図に例示づるように、１１１電池分配マニホルド
２５２はよた１負部カバー２６２をイ１し、それは溶接
または溶剤接合によって武器２５４に固着される。この
マニホルド２５２の１２￥ｊ：な特徴は、武器２５４と
頂部カバー２６２との間のマニホルドの全長に沿って延
びるプラスチック製の多孔スクリーン２６４を持ってい
ることである。このスクリーン２６４の多孔【よ、枠部
祠２１０の突出部２２６の開孔直径よりも適当に小さく
選定されているので、電解液供給管２１６を通る流体の
流れを塞にまたは妨害するいかなる粒子もこのスクリー
ン２６４によって渾し取られるであろう。スクリーン２
６４は、好ましくは、カイナ（商標）で構成され、り「
ましくは（よはＵ形に弯曲される。また、マニホルド２
５２は、もしそうでないとマニホルド内に溜まることに
なるガスを放出させるために、適当な開孔２６５（第１
２図に示す）を設けることができる。この開孔２６５を
単電池の外縁部付近に設けることは、また単電池の最も
外側の電極イ］近まで十分の電解液流が生じることを確
実にする。

第１０図においては、ｎｆｆ述のプラスデック部品２５
２乃至２６４は、塩素端子の櫛形組立体２４０に示した
組立状態に示されている。この塩素端子櫛形組立体２４
０　Ｇ；！、次の点以外（ま、中間櫛形組立体２４２と
構成が類似している。ηなわち、塩素端子櫛形組立体は
、ｆｆ１ＦＡ２４４の一表面に治って複数個の陰極電極
２５０を持ってい＜Ｌい１、しかし、ｆ￥Ａ素端子櫛形
組立（Ａ　２４０　＋よ、サブしジュール２３６への外
部電気接続を容易にηるために母ＦＡ　２４４に装架さ
れた複数個の電気端子を右づる。これらの電気端子は、
参照ｉ’Ｊ　＠　２６６で一般的に示され、亜鉛端子櫛
形組立体２３８について例示されている。亜鉛端子櫛形
組立体２３８は、単に１本の母線を有し、その縁部Ｊ３
よび外面は、プラスチック枠の中に包囲され、少数個の
１！３４１Ａ電極は、母線の内面に固着している。組立
てられた状態においては、中間櫛形組立体２４２のＰＡ
極電極描構体４８は、亜鉛端子櫛形組立体２３８の陰極
電極２５０と一つＪ３さに挿入され、中間櫛形組立体２
４２の陰極電極２５０は、塩素端子櫛形組立体２４０の
陽極電極横棒２４８と一つおきに挿入される。従って、
中間櫛形組立体２４２の陽極電極構体２４８と、亜鉛端
子櫛形組立体２３８の陰極型ＦＭ２５０とは、一つの単
電池を形成する。

また、中間櫛形組立体２４２の陰極電極２５０と、塩素
端子櫛形組立体２４０の陽極電極構体２４８とは、サブ
モジュール２３６のもう一つの単電池を形成Ｊる。

第１２図を参照りると、第２図および第３図の電池スタ
ック１８に対νる「組立てられた」サブモジュール切断
斜視図が示されている。このサブモジュール５４の構成
【ま、いくつかの点で第１０図のサブモジュール２３６
と類似している。これらの２つのサブモジュールの主要
な相違点は、サブモジュール２３６は、単電池からＩＭ
素ガス＜＋１意その他のガスも同様に〉を逃出させるた
めにその頂部を一般に開かれているが、４ノブモジユー
ル５４は単電池からの流体の流れを制御するために、そ
め「１部は一般に閉じられていることである。リブモジ
コール５４は、電気的に直列に１島続された２４個のｌ
ｌ！電池から成っている。これらの単電池は、符＠３０
０によって全体的に示されている。

第１３図乃至第１６図を更に参照すると、ザブモジュー
ル５４に対す゛る亜鉛端子単電池３００のいくつかの図
が示され、特にそのプラスデック頂部区間３１０を例示
している。この頂部区間は、３側面を持つ受箱区間３１
１に溶接また（ま他のｙノ法で封着され、単電池のため
の実質的にｒＩｊ鎖された区画を形成する。頂部区間３
１０は、電解液供給ＩＪｉ１口３１２を有し、この供給
開口は、ｉ１＋電池の供給管３１３を経て電解液分配管
８８に連結されている。類似の電解液連結は第３図につ
いてＪ、く見ることができ、それは供給管３２０を経く
電解液分配管３１８に連結されたリブモジトル５２の重
電ｉｉ！１３１６の供給間口３１４を丞している。

単電池３００の頂部区間３１０はまた、出口間口３２２
を右し、それは出口性３２６を経て階段状の天蓋３２４
に連結される。第１４図について最もよく分るように、
頂部区間は更にほぼ水平に延びる頂壁３２８を含み、こ
の頂壁には下方に延びる蛇行した仕切部分３３０が形成
される。この蛇行仕切部分３３０は、蛇行尚の１ノ１出
マニホルド３３２と、それにほぼ流体ｊｊ密に固着され
た底部カバー板３３４とに組合せて使用される。排出マ
ニホルドの開口３３６は、第１６図に最もよく見られる
ように、塩素ガスと電解液を単電池３００の外に流づこ
とができる。

単電池３００の頂部区間３１０は、更に単電池電解液供
給マニホルド３３８を有し、これは全体としてＩ〔１部
カバー３４０と、それに流体封密関係に固着された底１
１１１３４２とで構成される。頂部カバー３４０は、上
部の円筒部分３４４を有し、これは、頂部区間３１０の
頂壁３２８の開孔を通って延びている。供給開口３１２
は、円筒部分３４４に摺動固着づるようにされる。頂部
カバーにはまた細長い下方に延びた仕切部分３４６およ
び３４８が形成され、これらの仕切部分は、底Ｉ■３４
２と協力して電解液の流れをマニホルド３３８を通って
流す。頂部カバー３４０と底■１３４２との間に（よ、
単電池３００への電解液の流れを濾過するためにスクリ
ーン３５０が介在りる。

底１１１１３４２には、複数個の孔３５２が形成され、
この孔を通って電極枠２０８の突出部２２６が延びて武
器に溶接され、電解液の流れをＪ刀索電神；したは陽極
電極２０２および２０４の間の内部空間に流れるように
する。

第３図、第４図ｄ３よび第９図乃至第１６図をまとめて
参照すれば、電池装ｍ　１０の電極組立体２００に含ま
れる個々の塩素電極対のリベてにお（Ｊる電Ｗ？液分配
の均等性が、よ＜ｕ２明Δれる。十に述べた各図に示さ
れたにうに、電池装置１０の電解’ａＷ４環サブシステ
ム２０１．Ｊ　、数多くの大小のマニホルド、蛇行管お
よび種々の寸法の分配管から成り、それらのブベては、
電池スタック１８内の各供給管２１６（第９図参照）に
Ｊζつて与えられる比較的高い流体抵抗に比較して、そ
れらの分配管を通って流れるように設３１された電解液
ｉ６に対してむしろ低い流体抵抗を示すような寸肱に作
られている。このような設区Ｉのお蔭でずべての単電池
マニホルド２５２（第１１図参照）および各サブモジュ
ール（第１２図および第１４図参照）のすべての蛇行溝
ＩＪＩ出マニボルド内に【よば等しい水圧が存在する。

たとえ、リブモジュール５２と５４とが等しくないにし
てもほぼ等しい水圧が存在する。従って各供給Ｎ２１６
を通る差圧の電解液圧力は実質的に同一であり、また電
池スタック内のすべての供給管２１６は同一の長さと内
径を持っているので、各サブモジュール内のりべての電
極組立体２００は、実質的に等しい流量率を経験づる。

同様にして、電解液循環１ナブシステム２０内のすべて
のマニホルドおＪ：び分配管の流れ容量は、それらが経
験する流量率に比較して比較的に大きいので、任意所要
の供給管２１６を通る差圧の水圧、従ってその供給管が
雷ｍ液を供給する電極組立体２００に対する電解液の流
量率は、電池装置１０が充電中または放電中の１１，１
間にヌ１してほとんど均等に保持される。

次に第１５図を特に参照づるど、単電池３００は、ガス
逃出弁３５４を含め′Ｃ示され、このガス逃出弁は、単
電池の頂壁３２８に流体封密関係に固着される。この逃
出弁３５４は、単電池内の電解液レベルに応答して単電
池３００の内部１ス画から選択的にガスを放出するため
に使用される。特に、このｊπ出弁３５４は、電池装置
１０が充電前の状態にあるときに、単電池区画内に存在
づることのある任意水素ガスを放出ηるためにイｊ刊に
使用される。

逃出弁３５４は、はぼ円錐状の中空内部３５７を持った
円錐状ハウジング３５６と、ａ力のある浮き部材３５８
とで構成される。ハウジング３５６は、ガスを放出する
ためにその頂部に開口３６０が形成され、逃出弁３５４
は、その肛端部に１対の舌部材３６２おにび３６４（第
１６図に最もよく見える）が形成され、これらの舌部材
は、逃出弁を頂壁３２８にぴったり結合づる機械的ロッ
クをするためである。浮き部材３５８は、ハウジング３
５６の内部表面３６Ｇに【よぼ順応づる形状を持ってい
るので、浮き部材が、電解液によって浮き部材に加えら
れるｆｆ力にＪ：ってハウジングに封密係合状態に上方
に動かされたとぎに、単電池区画から流体の流れを■止
づるであろう。浮き部材３５８はまた、浮き部材がハウ
ジング３５６と封密係合状態に上方運動りることを案内
づるための上方に延びた棒部分３６８か形成されている
。

浮き部材３５８は好ましくは中空内部を持っているので
、底板３７０は、その中に成る６Ｎの空気を内蔵りるた
めに浮き部材の円筒部分に接合されている。また、単重
ＩＩ！！区画のＩＣＩＩ′ｉ￥３２８は、流体を逃出弁
３５４に連通ＪるＩこめに開口３７２を持っている【ノ
れども、この間Ｄ＋；Ｊ１電解液レベルがイ代いとぎに
、浮き部材がＪＪＦ出マニホルド３３２の中へ落下する
ことを防ｌにするために浮き部材の直径よりも適当に小
さく作られていることに注７１．　’ｌべきである。し
かし、この間（コ３７２は、浮き部材が頂壁３２８の上
に乗る貞まで落ちたときにも、通気できるような適当の
形状を持っていな【）れぽならない。

電池装置の充電中また【よ放電中のように、電解液が電
池装置を通って循環しているときには、！１１電池の各
々３００に対づる排出マニホルド３３２は、電Ｗ８！７
で満たされた状ｆルになるであろう。ぞして、浮き部材
３５８は、開口３６０をＪＫｌ、＋Ｉ−づる位置まで上
方に動かされるであろう。そして、電池装置が持は状態
に切換えられるとさ、例えば、充電または放電の終期に
Ｊ３いては、電解液ポンプＰ１は停止され、電解液の循
環は停止覆るであろう。これによって、１ノを出マニホ
ルド３３２内の電解液レベルは、浮き部材３５８の小降
連動ににつてｆｆ１１ロ３６０を再び開【ノることので
きる点まで−［・ｌｌ？づるであろう。開口３６０　ｈ
ＸＩ’ｌｉび開くと、ｕ１出マニボルド３３２内に存在
するいかなるガスも、電極枠部材２０８の板３３４どＩ
ｃ４部どの間のガス空間に存在づるガスも、逃出弁３５
４を経て１１電池区画から排気されるであろう。この自
動的の１）１気装置は、電池装置１０が充電された後に
、持■状態に置かれるどきに特に重要であって、それは
、充電中に亜鉛電極または陰極電極２０６において発生
した任意の水素ガスを単電池区画から排気できるように
ηるからである。にｋ、この逃出弁３５４は、浮き部材
３５８の寸法および密度を適当に選択づ゛ることにＪ：
つて、浮力のある浮き部材３５８を電解液循環が終った
後に電解液の毛管引力または表面張力によりハウジング
３５６と封止係合状態に持上げたままにならないＪ：う
にすることに注意づべきである。

次に第３図Ｊ３よび第５図を参照づると、これらの図面
はまた、下部容器１４内にザブモジュール５２および５
４を支持するために使用されたプラスデック受台４００
を例示している。サブモジュール５２および５４を、そ
れに結合された上記の種々の電ｗＩ液分配収集部材とと
もに完全に組立てた後に、この受台４００を長手のレー
ル４０２にγＯつで容器１４の中に滑り込ま「る。

第３図はまた、勺ブモジコール５２および５４に対して
なされた電気的接続を例示する。４個の動力端子４０４
の一相が説【ノられ、一つの動力端子が、ザブモジュー
ル５２および５４の各端部に結合される。これらの動力
端子の各々は、チタニウムで被覆された銅棒４０６であ
って、これはチタニウム横棒４０８に摩擦溶接される。

チタニウム横棒４０８は、ザブモジュール５２おＪ、び
５４の各端部に設【ノられた複数個の端子柱４１０にイ
リ着される。動力端子４０４は、リブモジュール５２お
よび５４に固着されたならば、好ましくは、容器１４の
外側に延びるプラスチック（液状法人樹脂）１ｊ包内に
封着される。イして、これらの動力端子４０４の自由端
部は電池装貿１ｏを充電づるために適当な直流電源に、
或【よ電池装置を放電づるために適当な負荷に連結され
ることができる。

第３図はまた、一本のガラス管４１２を例示し、このガ
ラス管は、符号４１４で想像線で丞された適当な紫外線
源を内蔵づるために使用される。ガラス管４１２は、容
器の外側に延びていて、紫外線源交換を容易にするＪ：
うにづる。この紫外線源は、容器１４内のガス空間に存
在づ−るがも知れない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。

第２図を再び参照して、容器１２の貯蔵ザブシステム１
６と、容器１４の電池スタック１８および電解液循環リ
ブシステム２０どの間の相２４作用を簡単に説明Ｊるて
あろう。電池装置１０が充電中の状態にあるときには、
電池スタック１８は、塩素ガスの連続的供給を生じるで
あろう。この＋＝累ガスは、導τ（２６を軽で、刀ス／
水化物ポンプＰ２によって容器１４から容器１２へ吸引
される。

そして、ポンプＰ２は、塩素カスを容器１２内の冷１．
ＩＩされた液体（好ましく（ま水）と混合して塩素水化
物を形成する。電池がｈｋ電電中状態にあるときには、
弁Ｖ１ｉよ開かれていて、液溜め４０からの温かい電解
液が導管２８おＪ、び３０を経−Ｃ′８器１器内２内る
氷化物分解だｉ交換器１−Ｉ　Ｘ　２を通ってポンプで
送られるＪ：うにりる。これににつて、水化物は徐々に
分解されて、塩素ガスの）１［続的供給が開始される。

弁Ｖ２が問い−Ｃいるときには、容器１２内に解放され
た塩素カスは、導管２４を経て容器１４に戻送される。

そして、この塩素ガスの供給は、電解液循環サブシステ
ム２０の中に射出され、イこでガスは電池スタック１８
に分配されつつある電解液に溶解づる。放電の終期にＪ
３いては、塩素水化物の１へては、分解され、塩素カス
は電池スタック１８に戻され、電池スタック１８内で；
自費される。

第１７図は、第１図８５よび第２図に示し・ｌごｔｒｉ
’藏ザブシステム１６内の装置配置を承り切断斜視図で
ある。貯蔵部１６は、短い円筒状のケースまたは容器１
２の中に収容され、りｒましくけ、第１図に示したよう
に電池スタック容ぽ；１４の上方に共架されている。容
器１２は、一体のドーム状９ｉ；部６００を持ち、他の
端部はドーム状カバー６０２で閉鎖され、この１・−ム
状カバーはフラノン６０４にボルトで結合される。動作
ｕ・１には、容Ｓ：；１２は、（，１：どｌυど全体が
液体（々ｆましくは水）′ｃ満たされ、第２図に液体レ
ベルＦＡ６０６　’Ｕ示したように比較的僅かなガス空
間６０５が残される。

貯蔵容器１２の内部または」］に（Ｉ／−Ｗ（する構成
−１１Ｈ品には、カス／氷化物ポンプ［〕２、フィルタ
包装体Ｆ１圧力制御Ａリフイス６２２、水化物生成熟交
換器Ｈｘ１および分解ガ）父換器ＨＸ　２を含む。

これらの部品の秤々の特徴おＪ、び動作特性は、以下に
説明づ−る。

ガス／氷化物ポンプＰ２と、ぞれに付ルツる電気駆動モ
ータ６０８は、ドーム状カバー６０２の突部６１０に装
架される。ポンプＰ２は、プラスチックのポンプ・カバ
ー６１２にＪ、ってポンプ１ｌｊｌ＋に磁気結合された
モータ電機子を持った「挿し込み」形構造のものである
から、［−９軸も、ポンプ軸も貯蔵容器１２の外８！か
う突出しない。ポンプＰ２は、インガソル・ランド社製
の外側歯車または平歯車形式であって、プラスチック歯
車おにびハウジングとグラフアイ！・・ブッシングを持
っている。

ポンプ［〕２は、ＩＪＪ　＆１１状ノスル６１４から直
接に容器１２の頂部のカス空間６０５に排出づる。ポン
プＰ２の吸引部分６１６は、容器１２内に強固に装架さ
れた入口取イ」体または結合体６１８に直接に挿入また
は結合づる。シ５管２６を通って来る電池スタック１８
のガスと、貯蔵容器１６からの液体は、結合部６１８を
経てポンプ［〕２に供給される。冷却された液体く好ま
しくは水）は、容器１２の液体または水貯槽６２０から
二」イル状のｔｌ・内・雀の熱交換器１−Ｉ　Ｘ　１を
経て吸引される。

水貯槽６２０内の泥状になった水化物ｔ、−晶体が熱交
換器１−ＩＸＩおよびポンプＰ２に引さ込まれ４丁いた
めに、分離板形のフィルタ包装体１−が使用される。フ
ィルタＦは、二重壁内１ｉ；ｉ　＃／ｓ　＋こ作られ、
水貯槽６２０内に浸漬される。フィルタｌ−は、丈夫な
環状のプラスチック粋に張った太い標１ｌｌＮＪ法のｐ
ｖｃｅ＋で構成され、テフロンのフェル１〜布のｆｌ）
体で被覆され、フィルタＦの円筒二重壁間の空間にいか
なる氷化物結晶の侵入りることもイ■効に防止している
。

水【よ、所要の液体流量率をム′［容重るＮ法のＡリフ
イス６２２を経てフィルタ「の円１ｎ二車壁１，１４１
の空所から熱交換器（」Ｘｌに入り、熱交換器［ＩＸ１
内の内圧力をポンプＰ２のほぼ吸引圧力（（れは好まし
くは約０．７７５１１／ｃｍ”’　（約１１ポンド／１
ｎ２）である）に保持づる。

熱交換器ト＋　Ｘ　１は、添付図面の多くに示したＪ：
うに、簡単な管・内・管の組立体Ｃあつ′Ｃ１それは好
ましくは、第１７図に承りようにコイル６２４を作るよ
うに巻回された２木の同心的のチタニウム管で構成され
る。ｔｔｒましくけ、内側の管の外面に、コーニオン・
カーバイド・コーポレイションが市販するハイフラック
ス被覆を４４着して、核沸騰を増進して熱伝ｊヱ係数を
２　（８乃至１０（８に有効に増加覆ることにＪ、って
冷媒沸ｌＩ≧に要づる加熱を劇的に減少づることがてぎ
る。このような被覆を使用りることによって、熱交換器
１−Ｉ　Ｘ　１を、そうでないどきに可能であるＪ、り
も更に小体積に覆ることができる。

熱交換器１−Ｉ　Ｘ　１に使用される冷媒は、好ましく
は、フレオン１２であって、冷媒供給および戻り管３２
および３４をｌ′Ｉて提（Ｊξされ、これらの管は圧力
封密ブッシングによって貯蔵容器１２のドーム状端部６
００を貫通して示されている。第２図と第１７図に示さ
れるように、冷媒（よ、熱交換器トＩＸ１のコイル６２
４の環状部分を通って流れ、また貯蔵液体は、コイル６
２４の内情を通って流れる。

貯蔵容器１２の内部に装着された装置は、りｆましくけ
、容器の弯曲した内面上に固定Ｊる形状の自己着座覆る
支持枠または受台（図示Ｕザ）の」−に装架される。こ
のような支持枠は、熱交換：（：（１−Ｉ　Ｘ　１およ
び１」Ｘ２、ＩＪ包フィルタ［、圧力制御オリフィス６
２２およびポンプ入１］結合部６１８を一つの完全な組
立体どして内部に滑り込Ｊｕることができるように、貯
蔵容器１２の外側（゛組立てることを可能にづる。この
Ｊ、うにし−（，１ｒ１゛藏容器１２内部に収容された
装置は、２つの冷媒？８３２．３４に対り−るブッシン
グＪ３よび熱交換器１−Ｉ　Ｘ　２　（第２　図ｉＪ３
　、Ｊ：　Ｕ第１９　図ｆｆｌ照）　ニｊｋル’ｉ’ｊ
ｉ２８．３０のための２つのブッシング４にどの、貯蔵
容器１２の装置の種々の取イ」りにＪ、って、貯蔵容器
１２に対して固着されることができる。／Ｊ）、Ｊ：う
な支持枠と、取（ｑけ点の装置を使用７ることにＪ：つ
て、貯蔵容器１２の内部では組立作業は一つも行なう必
要はない。

第１７図、第１９図および第２０図に示された分解熱交
換器の種々の形状は、成る長さの管（好ましくは１２．
７ｍｍまたは１５．９ｍｍ　（１／２　ｉｎまたは５／
８ｉｎ）昇任のブタニウム色・）を所望の形状またはバ
タンに屈曲りることによって形成される。次に訂細にμ
２明りる理由のために、熱交換器１−Ｉ　Ｘ　２のため
に選択されるコイル形状は、１史用していないとぎには
、熱交換ｚｒ　＋−＋　Ｘ　２から電解液をＪＪＩ出づ
ることができるようにづべきである。第１９図ＪＪ　Ｊ
：び第２０図は、／Ｊ）、Ｊ：う’Ｊ適当な排液を確実
に行なうように設置された熱交換器ＨＸ　２　ＩＦ］の
２種類の好ましいコイル・バタンを示している。

杼験の示ηどころによれば、例えば、第１７図に示した
熱交換５ｔ−ＩＸ２用のばは水平のコイル・バタンでは
、熱交換器ＨＸ２から電解液の完全な１ノ１出を効果的
に行なわないことが分゛つた。

前に述べたように、貯蔵容Ｚ、＋　１２自体は、好まし
くはＦＲＰ（ガラスｍ　ＨＩＥ強化プラスチック）で作
られ、それにＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）のライナが接
着される。貯蔵容器１２内の温度は、好ましくは、約１
０℃に保持され、この渇瓜は、電池装置の室内設置の場
合の代表的の周囲４瓜より低いので、全体装置の■ネル
ギ効率を改善りるために貯蔵容器の外部表面の大部分を
熱絶縁体て・包むことが好ましい。−好適例にａ３いて
番よ、符号６２８で示したウレタン・フオームの３８　
ｍｍ（１１／２　ｉｎ）の層で容器１２の外部のほぼ８
０％を被覆し、更に、ウレタン・フオームの土を損傷か
ら保護するために薄い３．２ｍｍ　（＋／８目１）のＦ
　ＲＩ）を巻きつりで被覆覆ることが−（・さる。

本発明の電池装置１０においては、好ましい電解液は、
塩化亜鉛の２モル濃１良（電池装置１０が完全に放電さ
れたどきに測定）であつＣ，塩化カリウムの約４モル濶
度ど塩化ツートリウムの約１エル淵庶との支持塩（づな
わち導電瓜改良の）を全体の電池装置の効率を増加りる
ために持っている。

電？ｌ！！装置１０の正常動作中にＪ３いて、スタック
容器１４内の電解液温度は、好ましく【、ｉ、約３０℃
と４０℃の間に維持された。熱交換器１１Ｘ２を通って
連続的に循環づる液溜めからの電解液【よ、熱交換器１
」Ｘ２を通過づる間に１０℃以上冷ｕＩされないので、
電解液中の支持塩の析出は、そのどきには正常には生じ
ない。しかし、熱交換器１−Ｉ　Ｘ　２が、貯蔵容器内
に維持される内部渇ｒ５ＬｆＪ近まで熱交換器内の電解
液が冷却づるｔ９王ど長い時間停止づ゛るときには、支
持塩の析出とその結果分解熱交換器ＨＸ２の閉塞が、も
しこの熱交換器内に高度に塩を含む電解液が残留りるこ
とかＹ［容されたならば、以前の塩化亜鉛電池装置にお
いて比較的少ない塩を含む電解液が残留づ−ることをＷ
１容されたときのにうに、一つの大ぎい問題となった。

かかる問題を除去するために、先行技術に示された塩化
亜鉛電池装置は、分解熱交換器１」ｘ２は、電解液の流
れがその中を通ることを必要としない時間の期間中に自
己ＩＪＩ液づるＪ、うに段甜し直されていた。電池装置
に対して何らの相当な追加費用、′＃雑性または制ｔｉ
ｌｌ装置（例えば制御弁および／ゴＳたはポンプ）をイ
」加Ｊることなくこれを行なうために、電池装置１０（
よ、いまは、貯蔵ザブシステム１６の熱交換器］］Ｘ２
を電池スタック１８に関連づるＦｅｊ、溜め４．０　、
Ｊ：りも高く配置し−Ｃ１電解液が熱交換器）」Ｘ２を
通って流れる必要のｔＪ−いときには電Ｍ液が熱交換器
がら液溜め４ｏへ戻って流れるように設８１されている
。このことは、好ましくは、第１図、第２図Ｊ３よび第
２０図の最近の電池装置設５１に示づように貯蔵容器１
２をスタック容器１４の十プ）に完全に位置さＵること
にょっｌ近成される。

第１８図は、貯蔵部６３０を液溜め４ｏ内の、（イ解液
レベルより上方に位置さμに自己ＪＪＩ液熱交換器概念
の略示図である。第１８図を参照しく分るように、電解
液ポンプＰ１は、スタック６３２に電Ｍ液をりｊ給−４
る。’ＩＦ、　ｔｉｔ・塩化物電池１ノイクルの放電状
態のとぎには、ポンプＪつ口よまた、電池リイクルのづ
べての他の時間中にｉｌｇ　７ｊｆに閉鎖されＣいる分
解制御弁ｖ１を聞くことによって電解液をＭｌ　’ａ　
６３４　ヲＭ　Ｔ　熱交１’ｊ！　？ｊＡ　ＨＸ　２１
Ｌ：　（Ｉ’ｓ　給Ｊ　’、、ｌ。夕ｊ）交換器１」ｘ
２によって貯蔵容器６３０内の液体にあたえられる熱の
率は、貯蔵容器内のｊｎｎ氷水化物分解によって塩素を
発生づる宰を決定する。制御弁ｖ１は、この熱移動率を
調節づるために放電状態の間、断続的に開閉される。電
解液の流れが、制御弁ｖ１によって１１１１止されたと
ぎには、熱交換器ＨＸ　２内の電解？Ｉ２【ま、導管６
３６を通って液溜め４０の中に１ノ１出ヅる。当業者に
Ｊす１解されるように、もし、熱交換器１−Ｉ　Ｘ　２
が′ｆＩ溜め４０よりも高位置にあって、十分な傾斜を
持ち、かつその管系が十分な内径があるならば、電解液
は自然にそこから流れるであろう。１−′ｆに塩化亜鉛
電池装置に使用される電解溶液は、純粋の水に非１；ｉ
に近い密度を持っているからである。しかし、だ）交換
器１」Ｘ２内に通′７：；使用される比較的小直径の管
系に更に速い排液を促かりために、ポンプＰ１の出ｌ」
と熱交換器１−Ｉ　Ｘ　２の入口６４０との間に一つの
通気装置６３８がイ１加されて、電解液が熱交換器１−
ＩＸ２から流出するときにガスが電Ｍ液と置換して熱交
換器に入るようにする。ガスは、スタック容器１４のカ
ス空間６４２から好＝１、しくは第１８図に示づように
引き込まれる。第１８図に示すように基本的に配置され
た分解制ｔｉ１１弁■１を使用した電池装置Ｇにおいて
は、通気孔６３８は、制御弁Ｖ　Ｉ　Ｊ：り下流に配置
されな（）ればならない。

本発明の塩化亜鉛電池装置のりＹ適実流（ｒＡｌＪＪ月
）る通気装置６３８は、導管６３４に設りられた１　、
　６ｍｍ　（１／　１Ｇｉｎ）直径の孔であって、スタ
ック容器１４内のガス空間６４２に連結されている。

この通気孔６３８として更に大きい或は小さい＼１法の
孔を使用づることができることは当業者は理解Ｊるであ
ろう。例えば０．８ｍｍ　（＋／３２ｉ＋＋）の孔を使
用することができるけれども、１．８ｍｍ（１／　ｌ０
ｉｎ）の孔は好ましいと思われる。伺どなれば、電解液
中に存在ＪるｉｉＩ　ｌ１ｉｎ性のある任ｍの小粒子ま
たシよ異物によって１男塞りることか少ないと思われる
からである。１　、６ｍｍ　（１／　＋（ｉｉｎ）　ｊ
’＋径のような小さい孔が、８　ｍｍ　（５／　１［１
ｉｎ）直径のＪ、うなかなり大きい孔より優れた利点番
、１、イの油体体積容量が熱交換器を通る電解液の流れ
に比較して微小であるので、通気孔６３８を通つＵ　’
ｒｌｋ　１ｉＹｉめ４０に戻される電解液流は、電池装
置に対して無祝し得るエネルギ損失を示すということで
ある。

それでも、かＪ：うな小ざい孔に対づる通気孔６３８の
ガスイホ積容量は、熱交換器１−Ｉ　Ｘ　２内の電解液
が導電性改良用の塩の顕椙な析出を生じるまで十分に冷
却づる以前に、熱交換器１」×２から電解液を十分速や
かに１ノ１出するに十分の大きさの容量である。

第１８図、第１９図および第２０図は、自己１ノ１液形
の熱交換器トＩＸ２は、好ましくは３つの部分で構成さ
れることを示している。すなわち、入１」部分６４０と
、出口部分６４４ど、入口部分と出口部分との間にある
はば螺り１状の中心部分６４６である。中心部分６４６
は、電解液をそこからＩＪＩ出さＵる必要のあるどき、
熱父換２ＨＩＩＸ２の中心部分に電Ｍ液が残留しないＪ
、うに覆るために入１」部分６４０から出口８１Ｓ分６
４４まで１Ｊ（ま連続的に下方に傾斜づることが好まし
い。この１（１斜の角度は、それが熱交換器１−Ｉ　Ｘ
　２内に電解液を残留させないため、および何らの頻署
な析出を生じるほど冷ＩＪｊ！７る以前に電解液を比較
的急速にυ［出することがてぎるに十分である限り（ま
変化させても差支えない。熱交換器１−Ｉ　Ｘ　２の最
適の傾斜おＪ、び形状は、貯蔵容器１２内にそれに対し
て１１〕られる余ＪＬ’１と、それに対して使用される
管系の寸法Ｊ３よび長さと、熱交換器と液溜め；Ｊ３　
Ｊ：び電Ｍ液ポンプトゝ１との間の導管間結合の長さと
、通気孔６３８川の孔またはＡリフイスの人ささどに仏
存し−Ｃいる。

これらの設胴詳細のづぺてにＪ３１ｊる変化は、本発明
の意図範囲にある。

通気装置６３８は、第１８図に示したＪ、うに刀ス空間
に対して連続的に開［」−りることに限らシ、或は制御
弁の使用によって必要のときに間開されるようにしても
Ｊ：い。導管６３４に設（〕ｌこ単４する孔は、通気の
ために制御弁ス・ｊ策を使用りるよりし好ましいと思わ
れる。何どなれば、このよう４１通気孔は、より安価で
あり、簡単で〜あり、かつ動４’＋が本来自動的である
からである。

第１８図に見られるように、分解制ｔｌＩｌ弁ｖ１ど通
気孔６３８との間の導管６３４内にいくらかの電ｗＩ液
が残るかもしれない。導性６３４　ｆＪ、貯蔵容器１２
の外側にあるから、比較的に高温の周囲温度に曝されて
いるので、その中のｊ温の析出は問題にはならない。

第１８図に示した基本的の自己排液熱交換器東向の他の
利点は、熱交換器１−Ｉ　Ｘ　２の急速排液を促がすこ
とを助（プるために熱交換器１−Ｉ　Ｘ　２を通って流
れつつある電解液の自然運動量を完全利用づることであ
る。

第１図および第２図は、通気孔６３８とその管系の好Ｊ
゛シい実施例を示ず。詳細には、分解制御３１１弁Ｖ１
おＪ：び通気孔６３８は、Ａリフイス６４８として第２
因に略示されているＪ：うに、貯蔵容器１２　Ｊ５　、
Ｊ：びスタック容器１４の両方の外部に配置される。導
管２４　、２６　、２８４３よび３０と、弁Ｖ　１　ａ
３Ｊ：びＶ２ど、通気孔６３８　Ａ３　Ｊ、び第１図お
よび第２図に示し／ｊ他の装置を外部に配置することは
、故障発見、保守Ｊ３よびこれらの部分の修理を容易に
する。第１９図Ｊ′３Ｊ、び第２０図は、それぞれ自己
排液、熱交換器ＨＸ　２に対する全体配置とコイル・パ
タンの好ましい実施例を示す。

第１８図について上に説明した自己排液熱交換器１−Ｉ
　Ｘ　２装ｍ（Ｄ試ａＣｔ、熱交４％、　？５　ＨＸ　
２内（１）　Ｊ２ｕ　４１ｉ　！、ｌｆを防止１ノ、ま
たそれによる閉塞問題を防止Ｊる１、Ｚめに非常に効果
的であることを示した。

第２０図は、貯蔵ザブシステムの他の実施例を示し、そ
れは、電気的ｍ設の負荷ｔ１ｉ均用途などの大型の商業
施設用に設計されたものである。

第２０図に示した電池装置の動イ１原理おＪ、びも°１
１成技術は、第１図の電池装置に対して示したしのと基
本的に同一である。第２０図にＪハＪる貯蔵容２：４１
２の直立姿勢は、スタック容器１４の白径に適合するよ
うに貯蔵容器の直径を減少したことと相俟って、商業上
の負荷平均用電池設備のＪ、うな大型用途に使用される
多重電池装置用の署しく容（Ｉ′１率のよい偵み重ね配
置な提供づる。一つのかＪ、・）１．１容積率のＪ：い
スタック配回は、単位体（＾当りの相当に高い電池装置
密度を右利にｌａｄ供し、第２１図に示されている。増
加しｌこ］−ネルギ容（ｎ　ｔ　４ＦＪるために、第２
０図に示された各個の電池上９７　Ｇ、ｉスタック容器
１４内の電池スタック１８を１８３　ｃｍ（７２ｉｎ＞
（第２図の電池スタックに示づＪ、うに）から２３４ｃ
ｍ（９２ｉｎ）に増加した。同様に、３個の熱交換器）
−ＩＸｌ、１−ＩＸ２、Ｊ５　Ａ：　Ｕ　ＨＸ　３　ｉ
ｈ　トの他の部品は、増加されたエネルギ８徂に適合覆
る寸法に増加される。

以上説明した本発明の好適実施例は、上述した諸口的に
満足づ−るようによく目動されているけれども、本発明
は添イ」シた請求の範囲の固有範囲または正当な意味か
ら離れることなく修正、変化および変更を行なうことが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば電気的に西列に接続された複数個の単電
池を右する電気化学装置にお９プる電Ｍ−液の循環を円
滑して、奇生電流の発生を減小させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、本発明にＪ、る塩化亜鉛電池装置の一実施
例の側面図である。 第１Ｂ図は、第１Δ図に承り電池装置の正面図である。 第２図は、第１Ａ図および第１Ｂ図に示した電池装置の
概略図である。 第３図は、第１図および第２図に示した電池装置に対す
るスタックおよび電解液循環リブシステムの切断斜視図
である。 第４図は、第２図および第３図に示した電解液循環サブ
システムの１取略図である。 第５図は、第３図に示したスタックＪ３Ｊ、び電解液循
環ザブシステムの端板を除去した正面図ぐある。 第６図は、電解液循環サブシステムの電解液循環分配マ
ニホルドの部分的平面図である。 第７図は、第６図に示したマニホルドのＦｉｌ　７−７
に沿う部分的断面図である。 第８図は、２つの電解液循環８１画に１３！Ｉ逆した奇
生電流値を比較する線図である。 第９図は、第２図および第３図に示した電池スタックの
基本的構成ブロックを形成づる電（仮組〜７体の展ｒ＋
’ｄ斜視図である。 第１０図は、塩化亜鉛電池スタックの１開かれた」サブ
モジュールの部分的展開図である。 第１１図は、第１０図に示したＩナブモジュール内に使
用された櫛形組立体の斜視（３）である。 第１２図は、第２図ａ３にび第３図に示された塩化亜鉛
電池スタックの「閉じられた」ザブモジュールの切断斜
視図である。 第１３図は、第１２図に示されｌ〔サブモジュールの部
分的上面図である。 第１４図は、第１３図に示されたザブモジュールの線１
７Ｉ−１４に沿う断面図である。 第１５図は、第１３図に示されＩ（−’ナブモジュール
のａ１５−１５に沿う断ｉ？ｉｉ図である。 第１６図は、第′１５図に示されＩ、：ザブモジュール
の線１６−１６に沿う水平断面図である。 第１７図（よ、通常の分解熱交換器を使用ηる貯蔵ザブ
システムの切断斜視図である。 第１８図は、塩化亜鉛電池装置用の自己ＪＪＩ液形熱分
解熱交換器の概略図である。 第１９図は、第１図および第２図に示した電池装置用の
貯蔵リブシステムの切［むｉ斜視図である。 第２０図は、本発明による塩化亜鉛電池装置の他の実施
例である。 第２１図は、第２０図に示した形式の電池の複数個の高
密度配列を示す斜視図である。 １０・・・塩化亜鉛電池装置、１２・・・土部円筒状容
器、１４・・・下部円筒状容器、１６・・・塩素水化物
貯蔵４ノブシステム、１８・・・電池スタック、２０・
・・電解液循環ザブシステム、２４，２６，２８．３０
・・・流体税管、３２．３４．３６．３８・・・冷（ｉ
！ｌ！導？１・、４０・・・電解液貯槽（液溜め）、１
つ１・・・電解液ポンプ、Ｐ２・・・ガス／氷化物ポン
プ、４４・・・電気モータ、４６・・・電解液フィルタ
、５０・・・電Ｍ液分配マニボルド、５２．５４・・・
電池スタック・１ノブｔジユール、５８・・・スリップ
継手の内１１１ｉ管、６０・・・スリップ継手の外側管
、６６・・・金相フィルタ、６８・・・保護外囲、７０
・・・キＡ７ツプ、７２・・・外側１１の〃１：部キャ
ップ、７４・・・電解液通路、７６・・・＞！９管、７
８・・・端板、８０，８２，８４．８６・・・分岐数イ
・Ｊ休、８８．９４・・・入口分配管、１ｃｉｏ、１０
２・・・出口分配管、９０・・・ザブモジュール左半部
、９２・・・ザブモジュール右半部、９６．９８・・・
単電池電解散供給管、１０４・・・階段状大館、１０６
・・・出口孔、１０８・・・＋ＪＩ出管、１１０・・・
開口、１１２・・・寄生電流分布曲線（先行技術）、１
１４・・・奇生電流分布曲線（本発明上首）、２００・
・・電池組ｑ体、２０２．２０４・・・陽極塩系電イ倶
（多孔？グ黒鉛）、２０６・・・陰極亜鉛電極（緻密黒
鉛）、２０８゜２１０・・・プラスデック枠部月、２１
２，２１４・・・プラスチック枠の病、２１６・・・電
解液供給管、２２０・・・塩素ガスｖ１出孔、２２２．
２２４・・・間隔リブ、２１６・・・電解液供給管を嵌
合リ−る孔のある突起部、２３０・・・電解液管支持溝
、２２８・・・クリップ、２３２・・・陽極隔離部分、
２３４・・・項部水平フランジ部分、２３６・・・電池
スタック・サブモジュール、２３８・・・亜鉛電極櫛形
組立体、２４０・・・塩素電極櫛形相立体、２４２・・
・２極性中間櫛形組立体、２４４・・・平坦対向面を１
．１ｆつｆ」線部材、２４６・・・プラスデック枠、２
４７・・・枠に母線を１１〜１着りる満、２４８・・・
陽極電極群、２４９・・・Ｉｎ線部材面上の垂直溝、２
５２・・・Ｉｌｌｌｌ電池電解液分配マニホルド５４・
・・分配マニホルドの武器、２５６・・・プラスチック
受板、２５８・・・電解液収集カップ、２６０・・・電
解液排出蛇行溝板、２６２・・・１０部カバー、２６４
・・・多孔スクリーン、２６５・・・ガス放出開孔、２
６６・・・外部電気接続端子、３００・・・単電池、３
１０・・・プラスブーツク油部区間、３１１・・受箱区
間、３１２・・・電解液供給し１．３１３・・・供玲仏
、３２２・・・電解液出口、３２４・・・階段状大器、
３２６・・・電解液出口色・、３２８・・・頂壁、３３
０・・・蛇行イ１切、３３２・・・ＩＪＩ出マニホルド
、３３４・・・桟板、３３６・・・排出マニホルド開口
、３３８・・・電解波供給マニホルド、３４０・・・頂
部カバー、３４２・・・底１１１１．３４４・・・上部
円筒部分、３４６．３４８・・・仕切部分、３５０・・
・濾過スクリーン、３５２・・・スクリーン孔。 代理人　浅　利　皓 バー＜Ｌｖ！’ｉｉｖ爾倍 耐−／９ 膿 ―　匂　− ボ 第１頁の続き ［株］発　明　者　カーチス　クルーノ＼−ウィットル
セイ ０発　明　者　ゲイリイ　リー　ヘン リフセン アメリカ合衆国ミシガン州バーミンガム、ウェスト　メ
ープル　ロード　４７９０ アメリカ合衆国ミシガン州トロイ、バレーピユー　ドラ
イブ２５４５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　電気的に直列に接続された複数個の単電池を有す
   る電気化学装置にＪ３　Ｉノる電解液循環サブシ　３゜
   ステムであって、 電解液をポンプ輸送づるための装置、 前記複数個の単電池にｆｆｆ解液を移送するためのマニ
   ホルド装置であって、前記マニホルド装置は、両端部に
   出口開口が形成されＩＣ外側管と前記外側管の長さのほ
   ぼ半分に沿って前記外側管内に同心的に配置された内側
   管とを持ち、前記内側管は、その第１端部において前記
   ポンプ装置と流体連通状態にあり、かつその第２端部に
   おいて前記外側管と流体連通状態にあり、前記内側管は
   また前記電解液の流れを前記内側管を経て前記外側管の
   前記出口開口の各々にほぼ均等に分流させるために前記
   第２端部に関連する装置をもつマニホルド装前記出口管
   からの電解液を前記複数単電池の１．Ｔぼ半分に個々に
   分配Ｊるために前記外側管の前記出口開口の各々と流体
   連通状態にある別々の導Ｖ（装置、 を右する電解液循環サブシステム。