JPS6134229B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海水中に浸漬されて電池を満たす海水
が電解質として作用するようにした型式の長寿命
電池または海水電池に関する。

海水を電解質として用いる型式の長寿命電池は
普通複数の離隔した平行な塩化銀電池板とマグネ
シウム電池板とを交互に積重ねた関係に配置した
ものを用いて構成される。この種の電池は例え
ば、1971年12月28日付のバトラーの米国特許第
3630782号、1967年２月28日付のブラント等の米
国特許第3306775号、1969年３月４日付のジヨー
ンズ等の米国特許第3431148号および1969年６月
24日付のジヨーンズ等の米国特許第3451855号に
記載されている。これらの特許に示されている型
式の電池は多くの適用例において有用であること
が判明しているが、その構成に銀を使用すること
からそれらは高価になりがちである。

かかる電池のコストはその中の塩化銀板の代り
に塩化鉛板を用いることにより銀の材料費を不要
とすることによつてかなり低減せしめうる。かか
る塩化鉛板を有する海水電池は例えば1969年９月
23日付のクランスノウ等の米国特許第3468710
号、1976年３月９日付のホーナ等の米国特許第
3943004号および1976年１月28日付に出願された
米国特許第653270号に記載されている。

しかしながら海水電池において正極電極として
塩化鉛板を使用すると電池内で発生する化学反応
により大量の固体廃棄沈澱物が生成され、これが
電池を詰まらせてその有効寿命を短縮させるの
で、若干の欠点があつた。塩化鉛マグネシウム型
の電池では、海水が電池内に流入すると、電極で
の電気化学反応の結果として電位が発生する。即
ち 陰極では PbCl₂＋Mg→MgCl₂＋Pb 陽極では Mg＋2H₂O→Mg（OH）₂＋H₂ 後者の反応により生成される水酸化マグネシウ
ムMg（OH）₂は電池内に累積する沈澱物を形成す
る。この沈澱物が海水吸込開口を介して電池外へ
移動することを許されなければ、電池が詰まつて
しまいその使用寿命が早目に終ることになる。し
かし電池の使用寿命は沈澱物が電池から逃げうる
ようにより大きな口を設ける場合にも同様に短縮
する。かかる口は必然的に電池内への海水流の増
大を招来し、従つて電池のセル間での海水電解質
の連通を招来し、セル間での不要なイオン移動お
よび電池の早目の故障を惹起する。水酸化マグネ
シウム沈澱物の累積はまた通常用いられる塩化
銀・マグネシウム型海水電池においても見られる
が、塩化鉛電池では沈澱物の累積に固有の問題は
かなり増大する。塩化銀電池に比して、塩化鉛電
池は多数の積重ね状セルを用いて同じ電圧を発生
する。というのは塩化鉛電池の積重ね状セルの
各々は約１ボルトを発生するに対し塩化銀電池の
同様なセルは約１1/2ボルトを発生するからであ
る。故に、塩化銀電池に比した場合、塩化鉛電池
は互いに積重ねられるセルの個数が多くなり、電
池はより厚くなり、従つて沈澱物はもし水吸込開
口から放出させるとすればより大きな距離を移動
しなければならない。一方、水酸化マグネシウム
沈澱物の放出を許すべく水吸込開口の大きさまた
は個数を無差別に増大させるのは効率的でない。
というのは電池内へ進入する水量およびセル間の
水流を制御することが必要となるからである。故
に、塩化鉛電池の効率および使用寿命を最大なら
しめるには、水吸込開口の大きさを制限しながら
なお且つ電池から海水吸込開口を介する沈澱固体
材料の放出を容易ならしめるための手段を設ける
ことが必要となる。

本発明は塩化鉛板を有するとともに電池内に形
成される沈澱物の除去を容易ならしめながらなお
且つ水吸込開口の最小の大きさに維持することに
より電池のセル間での不当な漏電流を防止する改
良手段を有する改良海水電池を提供するものであ
る。その結果、充分に長い寿命を有しながらなお
且つ塩化銀電池の実質的な材料費を要しない海水
電池が得られるものである。

該塩化鉛電池は水吸込開口を与えるともに内部
に該水吸込開口と連通してセル内に形成される
Mg（OH）₂沈澱物を収容する作用をなす空洞また
は室を有する改良された底部口カバーを具備す
る。空洞の床は電池の後部から水吸込開口へ向け
て下方および前方に傾斜して、水吸込開口を介す
る沈澱物の排出を容易ならしめる滑りを与える。
沈澱物Mg（OH）₂を収容するための空洞は該沈澱
物が集まるための容器を与えることにより、沈澱
物は電池の効率的作動を制限することがなく、ま
た電池壁の開口へ通じる床の傾斜は電池内での沈
澱物の集積およびその結果生じる詰まりを防止す
るに充分な量の水酸化マグネシウム沈澱物の移動
を容易ならしめる。

底部カバーのこの特定の構成は電池の効率を最
大ならしめるという効果を有するものである。と
いうのはそれは電池板間の空間の詰まりを防止す
るとともに比較的小さな水吸込開口の使用を容易
ならしめ電池セル間の電池内の水流を最小に保持
することにより漏電流を減少せしめ且つ電池板の
不必要に急速な劣化を防止することができるから
である。従つて底部カバーは必要期間にわたつて
所要量のを発生し且つ充分にコンパクトで妥当に
軽量なユニツトを構成しうる塩化鉛海水電池の構
成を容易ならしめるものである。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明
しよう。

第１図および第２図において塩化鉛海水電池１
０は全体的に鉛直関係に保持された複数の平行積
重ね状電極組立体１２を含む全体的に矩形の構体
と、布テープ１５の層により包まれ１つの重ね体
としての電極組立体１２を収容するための室を面
成するエポキシ材料１４の層から成るケースと、
前記電極組立体の上端を密封する頂部カバー１６
と、前記電極組立体の下端を密封する底部カバー
１８と、前記電極組立体にそれぞれ電気的に接続
された正および負の端子ワイヤ２０，２２とから
成るものとして示されている。作動に当つて、電
池１０を海水中に落下させると、海水が底部カバ
ー１８の水吸込開口２４を通じて電池内に流入し
その内部で電解質として作用する。電極組立体１
２の内部に電解質が存在することにより当業者周
知の電気化学反応が生じ正と負の端子ワイヤ２０
および２２間に電位が発生する。セルの作動時
に、電池内で発生する電気化学反応により水素ガ
スが発生し頂部カバー１６の出口２６を通じて放
出される。

電極組立体１２は第５図および第６図に最も良
く示されており、そこではマグネシウム板負極２
８と塩化鉛板正極３０とがリベツト３２で接続さ
れて示されている。例えばポリエチレンフタレー
ト樹脂（マイラー）から成る絶縁材料３４のシー
トがマグネシウム板２８と塩化鉛板３０との間に
配置されて両板間に電気的絶縁を与える。塩化鉛
板は1976年１月28日に出願された米国特許第
4021597号に記載のごとくにして構成される。塩
化鉛板３０はある厚さの塩化鉛で被覆された全体
的に平板上の中央ニツケルスクリーン３６を含
み、該ニツケルスクリーン３６は塩化鉛被覆の１
つの縁から突出することによりマグネシウム板２
８と塩化鉛板３０との間の電気的接続がリベツト
３２によつて与えられる。

第２図および第７図に示されるように電極組立
体１２は塩化鉛正板３０が隣り合う電極組立体１
２の対向マグネシウム負極２８に対面しそれから
離隔されることにより１つのセルを形成するよう
に平行離隔し全体的に鉛直方向の配向をもつて積
重ねられ、正極３０と負極２８は海水電解質を収
容するための空間を両者間に画成する。正極３０
と負極２８は薄いビニール製の分離点３８によつ
て離隔関係に支持されている。積重ね状電極組立
体１２によりこのように形成される各電気化学セ
ルは当業者周知のごとくにして電位を発生する。
なお電極組立体１２はリベツト３２を収容するよ
うに交互に積重ねられる。端子ワイヤ２０に隣接
する積重ね組立体の端においてはその端部塩化鉛
電極３０がリベツト３２により導電性金属板４０
に接合され、端子ワイヤ２２に隣接する積重ね組
立体の反対端においてはマグネシウム板２８がリ
ベツト３２により導電性金属板４２に接合され、
正の端子ワイヤ２０は導電性金属板４０にはんだ
付けされ、負の端子ワイヤ２２は金属板４２には
んだ付けされている。

頂部カバー１６はマグネシウム板２８の上縁に
当接して受容されてマグネシウム板２８の上縁２
８ａのまわりおよび電極組立体１２の画成するセ
ル間での電解質の流れを防止する。これらのセル
の各々からのガス放出を容易ならしめるために、
頂部カバー１６はその下面（第２図）に電極板間
の各空間と連通し且つ電極板に対して垂直に延び
る幅狭の中央チヤンネル４４を含み、そのチヤン
ネル４４はガス出口２６にて開口しガス出口２６
とは反対側の端で閉鎖されている。従つてチヤン
ネル４４は電池の各セルと連通して電池からの水
素ガスの放出を許す。

底部口カバー１８はマグネシウム板２８の下縁
２８ｂに対して流体密関係に受容され（第２図）
電極組立体に対して密封関係に維持され、エポキ
シ層１４は積重ね状電極板を包囲して底部カバー
の上面の周との密封を形成している。底部口カバ
ー１８は全体的に平板な上面１９と平板な平行底
面２１と複数の平板な側板２３ａ，２３ｂ，２３
ｃ，２３ｄとを有する矩形本体から成つている。
電極板２８，３０により画成される平面に平行な
前側壁２３ａは底部口カバーを積重ね状電極板に
当接して受容せしめた時にそれが水吸込口または
開口２４を画成するように矩形開口を含む。底部
口カバー１８はまたその上面１９に吸込口２４と
流体連通して電池内への水の流入および電池から
の廃物の移動を容易ならしめるべく作用する室ま
たは空洞５０をも含む。第２図に示したように底
部口カバー１８を積重ね状電極組立体の底に対し
て密着させると、空洞５０は水吸込口２４から最
も遠い積重ね状電極板の下方に位置せしめられて
これらの電極板間の空間と流体連通し、電池セ
ル、特に水吸込口２４から離れて位置するセルが
発生する沈澱物を収容する容器となるべく作用す
るので、その沈澱物がセル内に累積して該セルの
機能を妨げることはない。空洞５０と水吸込口２
４との間の連通は両者間に延びるチヤンネル５２
により与えられる。空洞５０は床５６と、該床５
６と板２８の下縁２８ｂとの間に延びる一対の鉛
直側壁５８，６０と、後壁２３ｃの中央部分から
成り導電性板４０と全体的に同一平面をなす鉛直
後壁６２とにより画成されている。床５６は全体
的に平板状であつて後壁６２から水吸込口２４へ
向けて下方へ傾斜している。本発明の好ましい実
施例では、床は底部カバーの平板上面１９に対し
て平行な平面に関して４゜ないし８゜の角度で下
方へ傾斜する。あるいは、傾斜は２゜ないし20゜
でもよい。鉛直側壁５８は後壁６２と電極組立体
１２とに対して全体的に垂直として示されている
が側壁６０は該側壁６０が後壁６２と対向側壁５
８との双方に関して鋭角をなすように且つ室５０
が平面図で見た場合に三角台形をなすと見えるよ
うに側壁５８に関して散開している。

空洞５０と水吸込口２４との間に延びるチヤン
ネル５２は一対の鉛直な平行側壁６４，６６によ
り画成され、該側壁は電極組立体に対して垂直に
延びており且つ水吸込口２４の幅にほぼ等しい距
離だけ離隔されている。チヤンネル５２の床６８
は水吸込口に向けて下方および前方へ傾斜し且つ
空洞５０の床５６とほぼ同一平面をなしている
（第２図）。

図面および底部口カバーについて上記説明は好
ましい一実施例のみを説明するものであつて空洞
５０およびチヤンネル５２の他の形状も同様に実
施しうる。例えば、鉛直側壁５８，６０のいずれ
も互いから離れる方向へ外方に散開せしめてもよ
い。更に、空洞５０の形状はそれが水吸込口２４
と直接連通してチヤンネル５２を不要とするごと
くに改変してもよい。更にまた、空洞５０は底部
口カバー１８の全幅の約半分の幅を後壁６２に隣
接して有するものとして示されているが、この寸
法比率を変化せしめてもよい。同様に、空洞５０
の床５６およびチヤンネルの床の傾斜も変化せし
めてもよい。

電池１０の作動時に該電池を海水中に浸漬させ
Mg（OH）₂沈澱物が形成されて空洞５０内に沈下
すると、出口をガス状水素の流れる結果若干量の
水が吸込口２４を通じて電池内に流入しつづけ
る。チヤンネル５２および空洞５０を通るこの水
流とその結果生じる乱流は、空洞５０、チヤンネ
ル５２の形状および床５６，６８の傾斜とあいま
つて、沈澱物の水吸込口２４への連続的移動を容
易ならしめる。沈澱物Mg（OH）₂の充分な量が電
池から放出されるので電池が詰まることはない。
他方、室５０およびチヤンネル５２の形状は１つ
のセルから他のセルへの水の流れを充分に制限し
て電極組立体が早まつて消耗するのを防止するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の塩化鉛海水電池の好ましい実
施例の斜視図、第２図は第１図の２−２線に沿つ
て見た海水電池の断面立面図、第３図は第２図の
３−３線に沿つて見た海水電池の底部口カバーの
断面平面図、第４図は第３図に示した底部口カバ
ーの斜視図、第５図は第２図に示した電池極板の
分解斜視図、第６図は第２図および第７図に示さ
れる電極組立体の１つの断面平面図、第７図は第
２図の７−７線に沿つて見た海水電池の断面平面
図である。 １０……電池、１２……電極組立体、１４，１
５……ケーシング、１６……頂部カバー、１８…
…底部口カバー、１９……その上面、２３ａ……
側壁、２４……水吸込開口、２８，３０……電極
板、３４……離隔手段、５０……沈澱物収容空
洞、５２……チヤンネル、５６……床。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 室を有するケーシングを設け、塩化鉛で形成
   された正極板を含む複数の積重ね状平行電極板と
   これらの電極板間に所定の電解質収容空間を維持
   するために前記電極板間に配置された離隔手段と
   を含む電極組立体を前記室内に配置し、前記電極
   組立体の一方の端部に隣接した位置に底部口カバ
   ーを配置し、この底部口カバーは、複数の側部
   と、前記電極組立体の前記一方の端部に隣接した
   位置に配置された上面と、前記側部の一方に設け
   られた比較的小さい水吸込開口と、前記上面から
   内部に延長しておりかつ前記電解質収容空間のう
   ちの少なくとも１つに連通していて前記少なくと
   も１つの電解質収容空間から沈澱物を収容する沈
   澱物収容空洞を有する本体からなつている長寿命
   電池において、 前記沈澱物収容空洞５０は前記水吸込開口２４
   の方へと下方に傾斜した床５６を有しておりかつ
   流れ制限手段５２によつて前記水吸込開口２４に
   連結されており、電池１０を電解質内に浸漬する
   と、電解質が前記水吸込開口２４を通つて前記沈
   澱物収容空洞５０に流入し、前記床５６との組合
   せで生ずる乱流によつて、前記水吸込開口２４を
   通じての沈澱物の放出が助長されるようになされ
   ていることを特徴とする長寿命電池。 ２ 前記床５６が、２゜と20゜との間の角度をも
   つて下方に傾斜していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の長寿命電池。 ３ 前記流れ制限手段が、前記沈澱物収容空洞５
   ０と前記水吸込開口２４との間に流体連通を与え
   るチヤンネル５２よりなる特許請求の範囲第１項
   記載の長寿命電池。 ４ 前記チヤンネル５２が前記水吸込開口２４の
   方へと下方に傾斜した床６８を有している特許請
   求の範囲第３項記載の長寿命電池。 ５ 前記空洞５０が前記床５６、後壁６２および
   ２つの側壁５８，６０によつて形成され、前記側
   壁５８，６０のうちの少なくとも１つが後壁６２
   に対して鋭角をなしていることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の長寿命電池。 ６ 前記チヤンネル５２の床６８が前記空洞５０
   の床５６と実質的に同一平面内にあることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の長寿命電池。