JPWO2013080968A1 - 注液式空気電池と注液式空気電池モジュール - Google Patents
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Abstract
本発明は、電解液を注入されることにより発電する空気電池形成体10と、この空気電池形成体10に送給する電解液Wを貯留するための貯留タンク30とを有する注液式空気電池において、上記空気電池形成体10の内方に貯留タンク30を配置している。
Description
本発明は、空気電池形成体と、この空気電池形成体に送給する電解液を貯留するための貯留タンクとを有する注液式空気電池と注液式空気電池モジュールに関する。
この種の注液式空気電池に関連する空気電池として特許文献1に、また、技術分野が相違するものの、注液式電池とした名称において特許文献2にそれぞれ開示されたものがある。
特許文献1に開示された空気電池は、複数の単電池を結束した集合電池と、電解液を収納した電解液収納容器と、電解液を溜めその中に集合電池を浸漬して発電を行う電池槽とを備えたものであり、その電池槽は、集合電池を保持する蓋部材と共に用いられて集合電池を収納するケースを兼ねる共に、電解液を注水する際に、前記電解液収納容器を受け入れる受容部が設けられたものである。
特許文献1に開示された空気電池は、複数の単電池を結束した集合電池と、電解液を収納した電解液収納容器と、電解液を溜めその中に集合電池を浸漬して発電を行う電池槽とを備えたものであり、その電池槽は、集合電池を保持する蓋部材と共に用いられて集合電池を収納するケースを兼ねる共に、電解液を注水する際に、前記電解液収納容器を受け入れる受容部が設けられたものである。
また、特許文献2に開示された注液式電池は、有底円筒形の外装ケース内に、電解液を含む柱状のアンプル(貯留タンクに相当)と、このアンプルを囲む、発電部を含む一対の積層体および一対のスペーサとを具備し、前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように配置したものである。
しかしながら、上記した特許文献1に開示された空気電池のような大型のものは、電解液収納容器を単電池の端部に配置しているために、集電距離や電解液の流路長が長くなることで集電ロスやガスの圧損による放電効率低下が発生する。
また、注液の際、単電池の遠端部等に電解液を浸透させるために時間を要するとともに、浸透ムラで放電が不均一になるなどの未解決の課題がある。
また、注液の際、単電池の遠端部等に電解液を浸透させるために時間を要するとともに、浸透ムラで放電が不均一になるなどの未解決の課題がある。
そこで本発明は、電解液の流路長や集電距離を短くし、注液時の電解液の拡散・浸透を容易に短時間で行なうことができる注液式空気電池と注液式空気電池モジュールの提供を目的としている。
上記課題を解決するための本発明に係る注液式空気電池は、電解液を注入されることにより発電する空気電池形成体と、この空気電池形成体に送給する電解液を貯留するための貯留タンクとを有する空気電池システムにおいて、上記空気電池形成体の内方に貯留タンクを配置していることを特徴としている。
この構成においては、空気電池形成体の内方に貯留タンクを配置しているので、電解液の流路長や集電距離を短くし、注液時の電解液の拡散・浸透を容易に短時間で行なえる。
上記課題を解決するための本発明に係る注液式空気電池モジュールは、上記の空気電池形成体毎に貯留タンクを配設したものである。
上記課題を解決するための本発明に係る注液式空気電池モジュールは、上記の空気電池形成体毎に貯留タンクを配設したものである。
本発明によれば、電解液の流路長や集電距離を短くし、注液時の電解液の拡散・浸透を容易に短時間で行なうことができる。
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図1(A)は、本発明の第一の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示す断面図、(B)は、その下面図である。
本発明の第一の実施形態に係る注液式空気電池A1の主たる構成は、複数の空気電池形成体10と、これらの空気電池形成体10の内方に単一の貯留タンク30を配置した点にある。換言すると、後記する電解液Wの平均流路長が短くなる位置に貯留タンク30を配設している。
本実施形態においては、それぞれ互いに同形同大の平面視円形に形成した四つの空気電池形成体10を、互いに所要の間隙Sを保持し、かつ、軸心Oを中心とした同軸にして積層させているとともに、その軸心Oに一致して上記貯留タンク30を配設している。
上記した各空気電池形成体10は、貯留タンク30内の電解液Wを注入されることにより発電する機能を有するものであり、これの中心にはタンク嵌合孔11が形成されている。
この空気電池形成体10は、セパレータ12の両面(図示上下面)に正極13と負極14を配設するとともに、その正極13の外面に液密通気膜(以下、「撥水膜」という。)15を積層し、かつ、下記の構成からなるケース16に収容されている。
この空気電池形成体10は、セパレータ12の両面(図示上下面)に正極13と負極14を配設するとともに、その正極13の外面に液密通気膜(以下、「撥水膜」という。)15を積層し、かつ、下記の構成からなるケース16に収容されている。
ケース16は、空気電池形成体10とほぼ同じ外径にした平面視円形の底壁17の周囲に空気電池形成体10とほぼ同じ高さ寸法にした周壁18を囲繞形成したものであり、これの中心にはタンク嵌合孔19が形成されている。
このケース16の底壁17の下面17aには、そのケース16の外径寸法よりもやや小さいスペーサ20が配設されている。
このケース16の底壁17の下面17aには、そのケース16の外径寸法よりもやや小さいスペーサ20が配設されている。
貯留タンク30は、各空気電池形成体10に送給する電解液Wを貯留するためのものであり、上記四つの空気電池形成体10の積層高さ寸法よりもやや高い高さ寸法H1にした円柱形の中空体である。
すなわち、本実施形態においては、四つの空気電池形成体10に単一の貯留タンク30を配設している。
この貯留タンク30は、各空気電池形成体10の負極14の内端面に対向する位置に、電解液Wを送給するための送液孔(図示しない)が所定の角度間隔で形成されている。
この貯留タンク30は、各空気電池形成体10の負極14の内端面に対向する位置に、電解液Wを送給するための送液孔(図示しない)が所定の角度間隔で形成されている。
上記の構成からなる注液式空気電池A1では、貯留タンク30の送液孔(図示しない)から空気電池形成体10に電解液Wが送給されることにより、空気電池として機能を発揮して発電を開始する。
また、上記空気電池形成体10の内方に貯留タンク30を配置しているので、換言すると、電解液Wの平均流路長が短くなる位置に貯留タンク30を配設することにより、空気電池形成体10の外縁部10aまでの距離を小さくすることができ、電解液Wをより早く外縁部10aまで浸透させられ、放電までの時間を短縮することができる。
特に空気電池形成体10を平面視円形にしているので、上記図示しない送液孔から空気電池形成体10の外縁部10aまでの距離が一定になる。換言すると、軸心Oから空気電池形成体10の外縁部10aまでの電解液の流路長L1を一定にしている。
従って、方形にした場合等に比較して電解液の浸透ムラを小さくできるとともに、発電性能の均一化を図ることができる。これにより、放電ムラや放電ムラによる劣化を抑止することができる。
なお、本実施形態においては、空気の送給を空気電池形成体10の外縁部から行なっているが、これに限るものではない。
なお、本実施形態においては、空気の送給を空気電池形成体10の外縁部から行なっているが、これに限るものではない。
図2は、本発明の第二の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示す断面図、(B)は、その下面図、図3は、貯留タンクの概略構造を示す斜視図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
本発明の第二の実施形態に係る注液式空気電池A2は、空気電池形成体10と、この空気電池形成体10の内方に貯留タンク40を配置した点においては上記した構成と同等のものであり、四つの空気電池形成体10を互いに所要の間隔を保持し、かつ、互いに同軸にして積層させているとともに、軸心Oに一致して貯留タンク40を配設している。
貯留タンク40は、四つの空気電池形成体10の積層高さ寸法よりもやや高い高さ寸法H1にした円筒形のものであり、これの内部に電解液Wを貯留するとともに、中心に空気を流通させるための空気流路41を形成している。
すなわち、各空気電池形成体10の負極14の内端面に対向する位置に、電解液Wを送給するための送液孔(図示しない)が所定の角度間隔で形成されているとともに、上下隣り合う二つの空気電池形成体10,10の間隙Sに対向する位置に、複数の送気孔42が互いに所要の角度間隔にして形成されている。
ケース16の底壁17の下面17aには、タンク嵌合孔19、従ってまた、軸心Oを中心とした放射状に複数の誘導部材21が配設されている。当該誘導部材21により、空気流路41を通じて送給された空気を空気電池形成体10の外縁部10aまで誘導している。
貯留タンク10の外周壁面、換言すると、ケース16と空気電池形成体10の各タンク嵌合孔19には、上下隣り合う二つの空気電池形成体10,10の負極14と正極13とを導通接続するための集電材22が配設されており、これにより、上下隣り合う二つの空気電池形成体10,10どうしを直列接続している。
このように、貯留タンク10に送気孔、送液孔及び集電材22を集中させて配設することにより、注液式空気電池をコンパクトな構成とすることができ、且つ、低コストに製造することができる。
このように、貯留タンク10に送気孔、送液孔及び集電材22を集中させて配設することにより、注液式空気電池をコンパクトな構成とすることができ、且つ、低コストに製造することができる。
図4は、第三の実施形態に係る注液式空気電池を示すものであり、(A)はその部分断面図、(B)は、貯留タンクの構造を示す斜視図である。なお、図4〜6においては、二つの空気電池形成体のみを示している。
第三の実施形態に係る注液式空気電池A3は、貯留タンク50の構成が相違している。
貯留タンク50は、空気電池形成体10に送給する電解液Wを貯留するための円柱形にした中空体であり、複数の空気電池形成体10,10の積層高さ寸法よりもやや高い高さ寸法H2に形成されている。
図4においては、二つの空気電池形成体10,10を例示している。
貯留タンク50は、空気電池形成体10に送給する電解液Wを貯留するための円柱形にした中空体であり、複数の空気電池形成体10,10の積層高さ寸法よりもやや高い高さ寸法H2に形成されている。
図4においては、二つの空気電池形成体10,10を例示している。
この貯留タンク50の周壁51には、各空気電池形成体10,10の陰極14の内端面に対向する高さ位置毎に、電解液Wを送給するための複数の送液孔52が所定の角度間隔で突設されている。
また、各空気電池形成体10,10の間隙Sに臨む高さ位置毎に、空気を送給するための複数の送気孔57が所定の角度間隔で形成されている。
また、各空気電池形成体10,10の間隙Sに臨む高さ位置毎に、空気を送給するための複数の送気孔57が所定の角度間隔で形成されている。
上記の周壁51には、軸心Oと平行にして「+」と「−」の導電膜(導電パターン)53,54、各高さ位置にある複数の送液孔52を共通に導通する導電膜55、及び各高さ位置にある複数の送気孔57を共通に導通する導電膜56が印刷形成され、これにより、各空気電池形成体10を並列接続している。
図5は、第四の実施形態に係る注液式空気電池を示すものであり、(A)はその部分断面図、(B)は、貯留タンクの構造を示す斜視図である。なお、上記図4において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
第四の実施形態に係る注液式空気電池A4は、貯留タンク60の構成が相違している。
図5(A),(B)に示す貯留タンク60は、空気電池形成体10に送給する電解液Wを貯留するための円筒形のものであり、これの中心に空気を流通させるための空気流路61が形成されており、複数の空気電池形成体10,10の積層高さ寸法よりもやや高い高さ寸法H2に形成されている。
図5においては、二つの空気電池形成体10,10を例示している。
図5(A),(B)に示す貯留タンク60は、空気電池形成体10に送給する電解液Wを貯留するための円筒形のものであり、これの中心に空気を流通させるための空気流路61が形成されており、複数の空気電池形成体10,10の積層高さ寸法よりもやや高い高さ寸法H2に形成されている。
図5においては、二つの空気電池形成体10,10を例示している。
この貯留タンク60の周壁61には、各空気電池形成体10,10の陰極14の内端面に対向する高さ位置毎に、電解液Wを送給するための複数の送液孔62が所定の角度間隔で突設されている。
また、各空気電池形成体10,10の間隙Sに臨む高さ位置毎に、空気を送給するための複数の送気孔63が所定の角度間隔で形成されている。
また、各空気電池形成体10,10の間隙Sに臨む高さ位置毎に、空気を送給するための複数の送気孔63が所定の角度間隔で形成されている。
上記の周壁61には、軸心Oと平行にして「+」と「−」の導電膜(導電パターン)64,65、各高さ位置にある複数の送液孔62を共通に導通する導電膜66、及び各高さ位置にある複数の送気孔63を共通に導通する導電膜67が印刷形成され、これにより、各空気電池形成体10を並列接続している。
図6は、第五の実施形態に係る注液式空気電池を示すものであり、(A)はその部分断面図、(B)は、貯留タンクの構造を示す斜視図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
第五の実施形態に係る注液式空気電池A5は、貯留タンク70A,70Bを空気電池形成体10,10毎に設けた空気電池モジュール80,80を積層したものである。なお、貯留タンク70A,70Bは、互いに同等の構成になっているので、以下には、貯留タンク70Aについて説明し、貯留タンク70Bについての説明を省略する。
貯留タンク70Aは、空気電池形成体10の高さ寸法よりもやや高い高さ寸法にした円筒形のものであり、これの内部に電解液Wを貯留するとともに、中心に空気を流通させるための空気流路71を形成したものである。
また、上壁72には、空気を送給するための複数の送気溝73が所定の角度間隔で放射状に凹設されている。
この送気溝73は、貯留タンク70A,70Bどうしを連結したときに、貯留タンク70Aの上側に隣接する貯留タンク70Bの下壁によって区画されて送気孔73となる。
なお、上壁72、従ってまた、送気孔73は、貯留タンク70Aと貯留タンク70Bとを連結したときに、空気電池形成体10,10の間隙Sに臨むようになっている。
この送気溝73は、貯留タンク70A,70Bどうしを連結したときに、貯留タンク70Aの上側に隣接する貯留タンク70Bの下壁によって区画されて送気孔73となる。
なお、上壁72、従ってまた、送気孔73は、貯留タンク70Aと貯留タンク70Bとを連結したときに、空気電池形成体10,10の間隙Sに臨むようになっている。
貯留タンク70Aの周壁71には、空気電池形成体10の陰極14の内端面に対向する高さ位置に、電解液Wを送給するための複数の送液孔75が所定の角度間隔で突設されている。
また、複数の送気孔73と同じ高さ位置には、他の空気電池形成体10の正極14と、自らの負極13と導通させる幅にしたリング形の導電膜74が形成されているとともに、複数の送液孔75と同じ高さ位置には、他の空気電池形成体10の負極14と、自らの正極13と導通させる幅にしたリング形の導電膜76が形成されている。
そして、注液式空気電池形成体モジュール80,80どうしを各貯留タンク70A,70Bを連結することにより、導電膜74,76どうしが接続されて、注液式空気電池形成体モジュール80,80どうしが直列接続される。
なお、注液式空気電池形成体モジュール80,80どうしの位置決めは、互いの当接壁面に位置決め用ピンや凹部等の位置決め部を形成しておき、これらを嵌合させることにより行なう。
なお、注液式空気電池形成体モジュール80,80どうしの位置決めは、互いの当接壁面に位置決め用ピンや凹部等の位置決め部を形成しておき、これらを嵌合させることにより行なう。
図7は、スペーサの変形例を示すものであり、(A)は空気電池形成体の部分断面図、(B)は、その下面図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
同図に示すスペーサ90は、ケース16の底壁17の下面17aに一体にし、かつ、互いに所要の間隔をおいて突設した複数のリブであり、空気を各リブ90間に流通させられるようにしている。
図8(A)〜(C)は、空気電池形成体の輪郭形状の他例を示す平面図である。
同図(A)に示す空気電池形成体10Aは平面視八角形、同図(B)に示す空気電池形成体10Bは平面視六角形、同図(C)に示す空気電池形成体10Cは、平面視四角形にしたものである。
すなわち、上記した平面視円形のものに限るものではなく、公知の多角形にすることができる他、楕円形等にすることができる。
図8(A)〜(C)は、空気電池形成体の輪郭形状の他例を示す平面図である。
同図(A)に示す空気電池形成体10Aは平面視八角形、同図(B)に示す空気電池形成体10Bは平面視六角形、同図(C)に示す空気電池形成体10Cは、平面視四角形にしたものである。
すなわち、上記した平面視円形のものに限るものではなく、公知の多角形にすることができる他、楕円形等にすることができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・上述した実施形態においては、四つの空気電池形成体を互いに積層した構成のものを例示するが、その枚数に限るものではなく、適宜増減できることは勿論である。
・上述した実施形態においては、四つの空気電池形成体を互いに積層した構成のものを例示するが、その枚数に限るものではなく、適宜増減できることは勿論である。
・以上詳細に説明したが、いずれにしても、上記各実施形態において説明した各構成は、それら各実施形態にのみ適用することに限らず、一の実施形態において説明した構成を、他の実施形態に準用若しくは適用し、さらには、それを任意に組み合わせることができるものである。
10,10A〜10C 空気電池形成体
30 貯留タンク
41 空気流路
57 送気孔
80 注液式空気電池モジュール
W 電解液
30 貯留タンク
41 空気流路
57 送気孔
80 注液式空気電池モジュール
W 電解液
Claims (7)
- 電解液を注入されることにより発電する空気電池形成体と、この空気電池形成体に送給する電解液を貯留するための貯留タンクとを有する注液式空気電池において、
上記空気電池形成体の内方に貯留タンクを配置していることを特徴とする注液式空気電池。 - 電解液の平均流路長が短くなる位置に貯留タンクを配設している請求項1に記載の注液式空気電池。
- 平面視円形にした空気電池形成体の軸心に貯留タンクを配設している請求項2に記載の注液式空気電池。
- 貯留タンクに空気を流通させるための空気流路とともに、その空気流路を空気電池形成体に送給するための送気孔を構成している請求項1〜3のいずれか1項に記載の注液式空気電池。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気電池形成体を互いに同軸的に積層させていることを特徴とする記載の注液式空気電池。
- 積層された空気電池形成体を電気的に接続する集電材を貯留タンクに設けた請求項5に記載の注液式空気電池。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の空気電池形成体毎に貯留タンクを配設した注液式空気電池モジュール。
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