WO2020149311A1 - 発電器 - Google Patents

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WO2020149311A1
WO2020149311A1 PCT/JP2020/001098 JP2020001098W WO2020149311A1 WO 2020149311 A1 WO2020149311 A1 WO 2020149311A1 JP 2020001098 W JP2020001098 W JP 2020001098W WO 2020149311 A1 WO2020149311 A1 WO 2020149311A1
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electrolytic solution
metal
solution tank
electrode
metal electrode
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PCT/JP2020/001098
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French (fr)
Inventor
石渡 武彦
Original Assignee
一般社団法人Yamatoda
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/04Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
    • H01M12/06Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode

Definitions

  • the present invention relates to a generator that contains an electrolytic solution to generate electricity.
  • Patent Document 1 there is a problem that the power generation is reduced as the magnesium electrode and the electrolytic solution are deteriorated, and the power supply time is limited.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a generator that can be repeatedly used.
  • the present invention is provided with an electrolytic solution tank provided in the main body for receiving the input of an electrolytic solution, and an air electrode provided on the inner surface side of the electrolytic solution tank, the inner surface of which is in contact with the electrolytic solution and the outer surface of which is in contact with the outside air, A metal electrode disposed inside the electrolytic solution tank to be immersed in the electrolytic solution, a metal holder for holding the metal electrode at one end side in the longitudinal direction, and a detachably mounted upper part of the electrolytic solution tank.
  • a head unit the main body has a metal holder fitting opening that allows insertion of the metal electrode and fits with the metal holder, and the metal holder is the metal electrode and A generator having an energizing terminal for energizing and transmitting the generated electricity to the outside, and the head unit or the main body being provided with an energizing section connected to the energizing terminal for allowing energization.
  • the front view of a generator The front view of the electric power generator in the state which removed each part.
  • the right side view of the electric power generator in the state where each part was removed.
  • Explanatory drawing of the replacement negative electrode unit and the main body seen in a plan view.
  • FIG. 1 is a front view of the power generator 1
  • FIG. 2 is a front view of the power generator 1 with each part removed
  • FIG. 3 is a right side view of the power generator 1 with each part removed.
  • FIG. 4(A) is a plan view of the main body 3 from which the head unit 2 and the replacement negative electrode unit 6 are removed
  • FIG. 4(B) is a plan view of the replacement negative electrode unit 6.
  • 4] is a plan view showing a state in which the head unit 2 is removed and the replacement negative electrode unit 6 is set on the main body 3.
  • the power generator 1 has a main body 3 having a substantially cylindrical diameter, a head unit 2 detachably connected to one end of the main body 3, and a bottom lid 8 detachably connected to the other end of the main body 3. ..
  • the head unit 2 has a substantially cylindrical shape with a short axial length, and its outer peripheral size is formed to be the same as the outer peripheral size of the main body 3.
  • a directional light 11 is provided on the front surface, and a USB connection port 18 (see FIG. 3) and a connection port cap 19 are provided on the back surface.
  • a reduced disk-shaped mounting protrusion 21 is provided on the side of the main body 3 of the head unit 2.
  • the positive electrode contact 21a is provided on the front surface and the positive electrode contact 21b is also provided on the rear surface of the outer periphery of the mounting convex portion 21.
  • fixing grooves 27 are formed at four locations on the outer circumference of the mounting projection 21.
  • the fixing groove 27 is a concave portion formed on the outer circumference, and has an insertion opening 27b opened to the main body 3 side and a locking groove 27a having a length in one direction of the outer circumference.
  • a locking projection 28 is formed on the main body 3 side of the locking groove 27a.
  • a rubber ring 22 is continuously provided on the outer periphery of the mounting projection 21.
  • the fixing grooves 27 correspond to the three locking projections 31c provided in the opening of the main body 3 shown in FIG. 4(A), and are located at three apexes of a substantially equilateral triangle with respect to the center. It is provided in.
  • the locking projection 31c provided in the opening of the main body 3 is inserted from the insertion port 27b, and when the head unit 2 is rotated in the circumferential direction, the locking projection 31c becomes the locking groove 27a. Move relative to. As a result, the locking projection 31c engages with the locking projection 28, the head unit 2 is fixed to the main body 3, and the head unit 2 and the head unit 2 are not easily disengaged from each other.
  • the main body 3 is provided with a light emitting section 3A on the head unit 2 side and a power generating section 3C occupying most of the rest.
  • the outer circumference of the light emitting portion 3A is formed by a semitransparent cylindrical light diffuser 30.
  • string attaching portions 4 capable of tying a string or the like are provided at two opposing positions (right and left in the illustrated example).
  • the support part 5b of the handle 5 is rotatably supported below the string attachment part 4.
  • the insertion convex portion 5a (see FIG. 2) is rotatably mounted in the shaft support hole 39 (see FIG. 6 described later) of the light emitting portion 3A, and the support portion 5b serves as a rotation axis.
  • the handle 5 has a linear portion 5c that descends straight from the left and right support portions 5b, and a handle portion 5d that is convex toward the front side of the main body 3 in an arc shape in plan view from the lower end of the linear portion 5c. ing.
  • the handle 5 can be changed between a stored state (a stationary use state) along the shape of the main body 3 and a carrying state in which the handle portion 5d is rotated so as to be upward.
  • the outer periphery of the power generation unit 3C is formed by an opaque, cylindrical casing 35.
  • the housing 35 is provided with a number of holes 36.
  • the holes 36 are arranged in a honeycomb shape, and are formed in about 80% of the front surface and about 80% of the back surface. Both the front and back sides are formed in a design in which the left and right lateral rows 3 to 4 gradually decrease in diameter toward the ends.
  • the replacement negative electrode unit 6 is housed inside the main body 3.
  • the replacement negative electrode unit 6 has a substantially cylindrical mounting operation portion 60 (metal holder) having a short axial length, and two arc-tube-shaped metal electrodes 70 formed of magnesium.
  • the mounting operation part 60 is provided with a gas releasing projection 62 at the center of the upper surface and a ring-shaped flange 63 in a plan view on the outer periphery of the upper surface. As shown in FIG. 4B, the flange 63 is provided with three recesses 63a. The recess 63a is formed so as to engage with the locking projection 31c of the main body 3 when the replacement negative electrode unit 6 is housed in the main body 3.
  • Negative electrode current-carrying terminals 67, 67 are arranged in front and back between the gas discharge convex portion 62 on the upper surface and the flange 63.
  • the two metal poles 70 are arranged so that the inner sides of the arcuate tubular shape are opposed to each other and are along a circle in a plan view.
  • the lengths of the two metal electrodes 70 are formed such that, when the replacement negative electrode unit 6 is mounted on the main body 3, the end portion on the side opposite to the mounting operation portion 60 approaches or abuts on the bottom in the main body 3. ing.
  • each of the metal electrodes 70 is provided with a guide groove 71 (see FIG. 7) inside.
  • the guide groove 71 is formed in a straight line vertically inside the metal pole 70 from above to below the arc-shaped metal pole 70.
  • the outermost end portion 45b of the spacing member 45 (spacing member) abuts on a part of the guide groove 71, and on another part of the guide groove 71, the posture maintaining projection 48 (derivative). ), the slope 48a (particularly the steep slope 48c) abuts. This is realized by arranging the outermost part of the spacing member 45 and the slope of the posture maintaining projection 48 in a straight line in the vertical direction (straight line in the depth direction of the electrolytic solution tank 3B).
  • the distance between the outermost portions of the two spacing members 45 is the same as the appropriate spacing between the guide grooves 71 of the two metal poles 70, and is outside the slope of the posture maintaining projection 48.
  • the distance between the end portions is equal to or longer than the appropriate distance between the guide grooves 71 of the two metal electrodes 70. Therefore, the metal electrode 70 is stably fixed so that the distance from each part to the air electrode 43 is constant. As a result, the metal electrode 70 and the air electrode 43 are parallel to each other, and it is possible to maintain a state in which the distance (distance) between the metal electrode 70 and the air electrode 43 is equal at any part.
  • the bottom lid 8 is composed of a sealing rubber 8A and an exterior bottom lid 8B.
  • FIG. 5 is a front view of the main body 3 with the internal parts disassembled
  • FIG. 6 is a left side view of the main body 3 with the internal parts disassembled.
  • an electrolytic solution tank 3B having a vertically long, substantially cylindrical shape and open at both upper and lower ends is housed.
  • a positive electrode contact 31a is provided at a position where the positive electrode contact 21a (see FIG. 2) abuts when the head unit 2 (see FIG. 2) is mounted.
  • a negative electrode contact (not shown) having the same shape as the positive electrode contact 31a is provided at a position where the positive electrode contact 21b abuts on the back surface when the head unit 2 (see FIG. 2) is mounted.
  • An air electrode mounting frame 46a is provided for the front and back of the electrolytic solution tank 3B.
  • the air electrode mounting frame 46a is a substantially rectangular frame that is vertically long and hollow when viewed from the front, and has an arc shape when viewed from above.
  • the outer frame of the air electrode unit 41 is bonded to the air electrode mounting frame 46a with an adhesive without any gap. Since the inside of the air electrode mounting frame 46a is hollow, when the electrolytic solution (salt water or salt and water) is stored in the electrolytic solution tank 3B, the electrolytic solution comes into contact with the inner surface of the air electrode 43 of the air electrode unit 41. Becomes
  • the air electrode mounting frame 46a is provided with a vertically long reinforcing body 46b at the center in the width direction.
  • the reinforcing body 46b is rod-shaped and is arranged at a position where it does not normally contact the air electrode unit 41.
  • the air electrode mounting frame 46a and the reinforcing member 46b constitute an air electrode mounting portion 46 that adheres and fixes the outer peripheral portion of the air electrode 43 and contacts the inner surface of the air electrode 43 with the electrolytic solution.
  • the air electrode unit 41 is formed by a frame body 42 and an air electrode 43 which is a carbon material.
  • the air electrode 43 has a quadrangular shape in a front view and an arc tube shape in a plan view, and the frame body 42 has an outer frame 42a having an arc tube shape similar to the air electrode 43, and the air electrode 43 is fixed to the inside.
  • the arm part 42b which does is provided. Thereby, the air electrode 43 is firmly fixed, and the outside air comes into contact with the outer surface of the air electrode 43, and the inner electrolyte solution comes into contact with the inner surface of the air electrode 43.
  • FIG. 7 is a right side view (longitudinal sectional view taken along the line AA in FIG. 1) of the power generator 1 in a central longitudinal direction.
  • a vertically long hollow hollow gas vent 15 is provided at the center position of the head unit 2.
  • the degassing portion 15 has a substantially cylindrical shape, and the gas passage 14 is provided in the vertical direction, which is the axial direction.
  • a ring-shaped contact protrusion 16 is formed on the outer periphery of the bottom surface of the gas vent 15 so as to contact the gas vent 25 so as not to leak gas.
  • a cover 13 that closes the gas passage 14 is provided above the gas vent portion 15.
  • the cover 13 is in a closed state in which the lower projection part partially enters the gas passage 14 of the gas venting portion 15 so as to prevent gas leakage or liquid leakage, and a state in which the cover 13 comes out of the gas passage 14 and can leak gas. You can switch to the released state. As a result, the cover 13 is plugged during movement so that neither gas leak nor liquid leak occurs, and when the generator 1 is placed on the ground or the like, the cover 13 is removed and opened to allow gas leak. Good power can be obtained as a state.
  • the mounting projection 21 of the head unit 2 has a cylindrical gas vent portion 25 whose axial direction is the vertical direction, and a gas passage 24 (exhaust passage) is provided inside the gas vent portion 25. ..
  • the upper surface of the gas venting portion 25 has a top plate shape with a small hole formed in the center, and an O-ring 24a surrounding the periphery of the hole is provided.
  • the contact convex portion 16 of the head unit 2 is brought into contact with the O-ring 24a, so that gas can be transported without causing gas leakage or liquid leakage.
  • Positive contact points 21a and 21b are provided on the peripheral surface of the mounting protrusion 21.
  • the positive electrode contacts 21a, 21b abut the positive electrode contacts 31a, 31b on the inner surface of the upper portion of the electrolytic solution tank 3B to allow energization.
  • a circuit (not shown) is provided inside the mounting convex portion 21, two positive electrode contacts 21 and 21b and two negative electrode contacts 31a and 31b are connected in series, and the electric power connected in series is a directional light. 11, the light emitter 34, and the USB connection port 18.
  • the negative electrode contact 23 (current-carrying part) is provided at two locations on the bottom of the mounting convex portion 21 in front and back.
  • the negative electrode contact 23 has a structure in which the contact protrusion 67 of the replacement negative electrode unit 6 is inserted and abutted to be electrically connected.
  • the replacement negative electrode unit 6 has a cylindrical gas vent portion 65 formed in the upper center thereof with the axial direction being the vertical direction.
  • a small hole 64 (ventilation path) is formed on the upper surface 62 of the gas vent portion 65, and an O-ring 61 is provided around the hole. As a result, the lower end of the gas vent portion 25 comes into contact with the O-ring 61, so that gas leakage or liquid leakage can be prevented.
  • a flange 63 is provided on the upper surface of the replacement negative electrode unit 6, and a negative electrode support member 66 is provided below the flange 63.
  • a contact protrusion 67 is fixed to the negative electrode support member 66. The contact protrusion 67 extends not only upward but also downward, and a metal electrode 70 is screwed to the lower portion 67 by a screw 68.
  • the electrolytic solution tank 3B is provided with a small-diameter portion 33 having the smallest diameter above and a head unit coupling opening 31 (metal holder fitting opening) further above.
  • the head unit coupling opening 31 has an inner diameter slightly larger than the outer peripheral size of the mounting protrusion 21 of the head unit 2.
  • a ring-shaped packing 32 made of a rubber material is provided near the outer periphery of the bottom surface of the head unit coupling opening 31 and above the small diameter portion 33. The lower surface of the head unit 2 contacts the packing 32 without any gap. This can prevent the electrolytic solution in the electrolytic solution tank 3B from leaking out.
  • the opening inside the small diameter portion 33 also functions as an electrolytic solution tank opening that connects to the electrolytic solution storage spaces 47a and 47b.
  • the sealing rubber 8A has a substantially disc shape, and has a protruding portion 86 that is convex to a certain height according to the shape of the bottom of the inner surface of the electrolytic solution tank 3B on one surface on the power generation portion 3C side and a convex portion near the outer circumference. Is provided with a locking projection 85 that fits into a locking groove 58 provided at the bottom of the electrolytic solution tank 3B.
  • the sealing rubber 8A is attached to the bottom of the electrolytic solution tank 3B and can be sealed so that the electrolytic solution in the electrolytic solution tank 3B does not leak from there.
  • the outer bottom cover 8B has a disk-shaped bottom portion 83 and a mounting convex ring 81 that is convex on the outer periphery of the bottom portion 83 toward the power generation unit 3C by a certain height.
  • the mounting convex ring 81 is provided with an engaging protrusion 81a protruding inward at the end thereof.
  • the outer bottom cover 8B is fixed to the electrolytic solution tank 3B by engaging the engaging projections 81a with the engaging grooves 56 provided on the outer periphery of the bottom of the electrolytic solution tank 3B.
  • the rubber ring 22 provided on the outer periphery of the mounting projection 21 seals between the head unit coupling opening 31 and the mounting projection 21. Since the positive electrode contacts 31a and 31b are provided in the closed space between the rubber ring 22 and the packing 32, the electrolytic solution in the electrolytic solution tank 3B and the external moisture can reach the positive electrode contacts 31a and 31b. And the positive contacts 31a and 31b can be prevented from being oxidized by moisture.
  • a plurality of light emitters 34 are arranged at appropriate intervals on the outer circumference of the head unit coupling opening 31.
  • the light-emitting body 34 can be configured by, for example, LED lighting, and emits light toward the light diffuser 30 on the outside. Thereby, the light from the light-emitting body 34 inside the ring-shaped light diffuser 30 can be diffused by the light diffuser 30 to illuminate the surroundings. Therefore, by using this light, the power generator 1 can be used like a lantern or a lamp.
  • the power generation unit 3C is provided with hollow electrolytic solution storage spaces 47a and 47b inside.
  • the electrolytic solution storage space head unit 2 has a substantially columnar shape and is almost completely separated by a vertically long plate-like partition 47 (separation wall) in a central portion in a side view. Therefore, two electrolytic solution storage spaces 47a and 47b that are substantially semi-cylindrical spaces are formed.
  • substantially triangular plate-like posture maintaining protrusions 48 projecting in a direction orthogonal to the plane of the partition 47 are provided in front and rear.
  • the posture maintaining protrusion 48 is formed in an inclined shape in which the projecting width becomes narrower as it goes upward, and has an upper gentle slope 48a and a lower steep slope 48b.
  • the metal electrode 70 can be sufficiently widened by the gentle slope 48a, and the error in the interval between the metal electrode 70 and the air electrode 43 can be suppressed to be small even if the position of the end of the metal 70 is slightly moved up and down by the steep slope 48b. Has become. It is formed symmetrically about the partition 47. Therefore, when the replacement negative electrode unit 6 is set from above, the guide groove (not shown) at the lower end of the metal electrode 70 comes into contact with the spacing member 47 to be positioned, and the position of the metal electrode 70 is deformed with the lapse of use time. Can be prevented.
  • a spacing member 45 that adjusts the spacing between the metal electrodes 70 is provided similarly to the spacing member 47.
  • the spacing member 45 has a substantially triangular plate shape, and is formed in a wing shape that spreads outward from the center as it goes downward from the upper portion.
  • the inclined portion 45a which spreads outward as it goes downward, abuts and pushes the metal electrode 70 of the replacement negative electrode unit 6 that is inserted downward from above into the recess 71 and spreads the gap between the two metal electrodes 70 at a constant distance. Stabilize to.
  • the outermost ends of the spacing members 45 are formed to be curved, so that the contact area with the metal pole 70 inserted downward is reduced to suppress the generation of frictional force as much as possible. Moreover, the metal electrode 70 being inserted is prevented from being scraped off.
  • the tip (lower end) of the metal electrode 70 abuts the inclined surface of the spacing member 47 and is inserted while scraping the steep slope. Can be prevented. As a result, the steep slope is scraped off so that it is not easy to insert the next metal electrode 70 for replacement.
  • 70 is considered to cut the inclined surface of the spacing member 47, A ring-shaped bottom frame 56 in a plan view is provided in the lower portion of the power generation unit 3C, and a lower fixing portion 49 that fixes the bottom portion of the partition 47 so as not to move is provided inside thereof.
  • the replacement negative electrode unit 6 of the power generator 1 can be taken out from the inside by removing the head unit 2. Therefore, when the metal electrode 70 of the replacement negative electrode unit 6 is thawed to a state where power cannot be generated (or a state in which power generation is weakened), the replacement negative electrode unit 6 can be taken out and replaced with a new one.
  • the electrolytic solution storage spaces 47a and 47b can be rinsed with molten metal such as magnesium from one side to the other side with running water, with the head unit 2 and the bottom cover 8 removed. Can be conveniently reused.
  • the locking projection 31c fits into the locking groove 27a, so that the head unit 2 can be mounted easily and reliably.
  • the posture maintaining projection 48 regulates the position of the end of the metal electrode 70, it is possible to easily create and maintain the state in which the metal electrode 70 is substantially parallel to the air electrode 43. As a result, stable power generation can be obtained.
  • the replacement negative electrode unit 6 is provided with the contact protrusions 67 and the head unit 2 is provided with the negative electrode contact 23, the replacement negative electrode unit 6 and the head unit 2 are easily connected to each other so that the current can be supplied. can do.
  • the electrolytic solution storage spaces 47a and 47b are separated into two by the spacing member 45, and the positive electrode contacts 31 and 31b are in contact with the positive electrode contacts 21a and 21b to conduct electricity, so that two electrolytic cells are provided.
  • the generator 1 can also be used as a battery that supplies electric power.
  • the power generator of the present invention corresponds to the power generator 1 of the embodiment, Similarly,
  • the upper unit corresponds to the head unit 2,
  • the main body corresponds to the main body 3
  • the electrolytic solution tank corresponds to the electrolytic solution tank 3B
  • the bottom lid corresponds to the bottom lid 8
  • the current-carrying part corresponds to the negative contact 23
  • the exhaust passage corresponds to the gas passage 24,
  • the metal holder fitting opening corresponds to the head unit coupling opening 31,
  • the electrolytic solution tank opening corresponds to the opening of the small diameter portion 33
  • the air electrode corresponds to the air electrode 43
  • the isolation wall corresponds to the partition 47
  • the metal holder corresponds to the mounting operation unit 60,
  • the opening corresponds to the hole 64
  • the energizing terminal corresponds to the energizing terminal 67 for the negative electrode
  • the metal electrode corresponds to the metal electrode 70
  • the present invention is not limited to this correspondence, and various embodiments can be obtained.
  • This invention can be used in appropriate industries such as providing a simple generator for use in areas after a disaster.

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Abstract

金属極および電解液を容易に交換することができ、繰り返し利用することができる発電器を提供することを目的とする。 本体3内に設けられて電解液の投入を受け入れる電解液槽3Bと、前記電解液槽3Bの内面側に設けられて内面が前記電解液に接触し外面が外気と接触する空気極43と、前記電解液槽3Bの内側に配置されて前記電解液に浸漬させる金属70と、前記金属極70を長手方向の一端側で保持する装着操作部60と、前記電解液槽の上部に着脱可能に取り付けられた頭部ユニット2とを備え、前記本体3は、前記金属極70の挿通を許容して前記装着操作部60と嵌合する開口部を有し、前記装着操作部60は、前記金属極70と通電して発電した電気を外部へ伝達許容する負極用通電端子67を備え、前記頭部ユニット2または前記本体3に、前記通電端子に接続されて通電を許容する負極接点23が設けられている発電器1。

Description

発電器
 この発明は、電解液を入れて発電するような発電器に関する。
 従来、負極活物質としてマグネシウムなどの金属を利用し、正極活物質として酸素を利用して、これらを塩水に浸すことで発電することが知られている。
 このような発電を行うものとして、例えば、電解液注入後であっても連続する反応を中断できる機構を備えたものが提案されている。(特許文献1参照)
 しかし、上記特許文献1では、マグネシウム極や電解液の劣化が進むに伴って発電力が落ち、電力供給できる時間に限りがあるという問題があった。
特開2015-210910号公報
 この発明は、上述の問題に鑑みて、繰り返し利用することができる発電器を提供することを目的とする。
 本発明は、本体内に設けられて電解液の投入を受け入れる電解液槽と、前記電解液槽の内面側に設けられて内面が前記電解液に接触し外面が外気と接触する空気極と、前記電解液槽の内側に配置されて前記電解液に浸漬させる金属極と、前記金属極を長手方向の一端側で保持する金属保持体と、前記電解液槽の上部に着脱可能に取り付けられた頭部ユニットとを備え、前記本体は、前記金属極の挿通を許容して前記金属保持体と嵌合する金属保持体嵌合開口部を有し、前記金属保持体は、前記前記金属極と通電して発電した電気を外部へ伝達許容する通電端子を備え、前記頭部ユニットまたは前記本体に、前記通電端子に接続されて通電を許容する通電部が設けられている発電器である。
 本発明により、劣化した金属極および電解液を容易に取り出し、新しいものに取り換えることで繰り返し発電することが可能である。
発電器の正面図。 各部を取り外した状態の発電器の正面図。 各部を取り外した状態の発電器の右側面図。 平面視した交換用負極ユニットと本体の説明図。 内部部品を分解した状態の本体の正面図。 内部部品を分解した状態の本体の左側面図。 発電器の中央縦断右側面図。
 以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
 図1は、発電器1の正面図であり、図2は、各部を取り外した状態の発電器1の正面図であり、図3は、各部を取り外した状態の発電器1の右側面図であり、図4(A)は頭部ユニット2と交換用負極ユニット6を外した本体3の平面図であり、図4(B)は交換用負極ユニット6の平面図であり、図4(C)は頭部ユニット2を外して本体3に交換用負極ユニット6をセットした状態の平面図である。
 発電器1は、略円筒径の本体3と、本体3の一端に着脱可能に接続される頭部ユニット2と、本体3の他端に着脱可能に接続される底蓋8を有している。
 図2に示すように、頭部ユニット2は、軸長さの短い略円柱形状であり、外周サイズが本体3の外周サイズと同一に形成されている。頭部ユニット2の円筒状の周面には、正面に指向性ライト11が設けられ、背面にUSB接続口18(図3参照)および接続口キャップ19が設けられている。
 頭部ユニット2の本体3側には、縮径した略円盤状の装着凸部21が設けられている。装着凸部21の外周には、正面に正極接点21aが設けられ、背面にも正極接点21bが設けられている。また、装着凸部21の外周には、4か所に固定溝27が形成されている。この固定溝27は、外周に形成された凹部であり、本体3側に開放された挿入口27bと、外周方向の一方向へ長さのある係止溝27aとを有している。係止溝27aより本体3側には、係止用凸部28が形成されている。また、装着凸部21の外周には、ゴムリング22が一周連続して設けられている。
 固定溝27は、図4(A)に示す本体3の開口内に設けられている3つの係止突起31cに対応して、中心に対して略正三角形の頂点に位置するように3か所に設けられている。この固定溝27により、本体3の開口内に設けられている係止突起31cが挿入口27bから挿入され、頭部ユニット2が周方向へ回転されると係止突起31cが係止溝27aにまで相対移動する。これによって、係止突起31cが係止用凸部28と係合し、頭部ユニット2が本体3に対して固定され、互いが簡単には外れない状態となる。
 本体3は、頭部ユニット2側にある発光部3Aと、それ以外の大部分を占める発電部3Cとを備えている。
 発光部3Aは、半透明で円筒形の光拡散体30によって外周が形成されている。発光部3Aの周面には、紐等を結ぶことができる紐装着部4が対向する2ヶ所(図示の例では左右)に設けられている。
 また、発光部3Aは、紐装着部4の下方位置に取っ手5の支持部5bが回転可能に軸支されている。この支持部5bは、挿入凸部5a(図2参照)が発光部3Aの軸支孔39(後述する図6参照)に回転可能に装着されて、回転の軸となる。取っ手5は、左右の支持部5bから下方へ一直線に下がる直線部5cと、この直線部5cの下端から平面視円弧状に本体3の正面側に凸となっている持ち手部5dを有している。これにより、取っ手5は、本体3の形状に沿って邪魔にならない収納状態(据え置き使用状態)と、持ち手部5dが上方になるように回動させた携行状態とに変化することができる。
 発電部3Cは、不透明で円筒形の筐体35によって外周が形成されている。筐体35には、多数の孔36が設けられている。この穴36は、ハチの巣状に配置されており、正面の8割程度、および背面の8割程度に形成されている。正面および背面のいずれも、左右の側方の3~4列は端へ向かって徐々に孔径が小さくなるデザインに形成されている。
 また、本体3の内部には、交換用負極ユニット6が収納される。交換用負極ユニット6は、軸長さの短い略円柱形状の装着操作部60(金属保持体)と、マグネシウムにより形成された円弧筒状の2つの金属極70とを有している。
 装着操作部60は、上面中央に気体放出用凸部62が設けられ、上面外周に平面視リング状のフランジ63が形成されている。フランジ63には、図4(B)に示すように3か所の凹部63aが設けられている。この凹部63aは、本体3内に交換用負極ユニット6を収納した際に、本体3の係止突起31cと係合するように形成されている。
 上面の気体放出用凸部62とフランジ63の間には、負極用通電端子67,67(図3参照)が前後に配置されている。
 2つの金属極70は、円弧筒状の内側を対向させて、平面視すると円に沿うように配置されている。2つの金属極70の長さは、本体3に交換用負極ユニット6を装着した際に、装着操作部60と反対側の端部が本体3内の底に近接若しくは当接する長さに形成されている。
 また、金属極70は、いずれも内側に誘導溝71(図7参照)が設けられている。この誘導溝71は、円弧柱形状の金属極70の上方から下方まで、金属極70の内側に縦一直線に形成されている。この誘導溝71は、間隔保持部材45(間隔保持体)の最も外側の端部45bが誘導溝71の一部に当接し、また誘導溝71の別の一部に、姿勢維持突起48(誘導体)の斜面48a(特に急斜面48c)が当接する。これは、間隔保持部材45の最も外側の部位と姿勢維持突起48の斜面が縦一直線(電解液槽3Bの深さ方向に一直線)に配置されていることにより実現される。すなわち、2つの間隔保持部材45(間隔保持体)の最も外側の部位同士の間隔は、2つの金属極70の誘導溝71同士の適切な間隔と同一であり、姿勢維持突起48の斜面の外側端部同士の間隔は、2つの金属極70の誘導溝71同士の適切な間隔と同一かそれよりも長く構成されている。したがって、この金属極70は、各部位について空気極43との距離が一定となるように安定して固定されている。これにより、金属極70と空気極43は互いに平行となり、どの部位であっても金属極70と空気極43の間の間隔(距離)が等距離である状態を維持することができる。 
 底蓋8は、封止ゴム8Aと外装底蓋8Bとで構成されている。
 図5は、内部部品を分解した状態の本体3の正面図であり、図6は、内部部品を分解した状態の本体3の左側面図である。
 本体3の内部には、縦長の略円筒形で上下両端が開口している電解液槽3Bが収納されている。この電解液槽3Bは、頭部ユニット2(図2参照)を装着した際に正極接点21a(図2参照)が当接する位置に正極接点31aが設けられている。同様に、頭部ユニット2(図2参照)を装着した際に背面に正極接点21bが当接する位置に正極接点31aと同一形状の負極接点(図示省略)が設けられている。
 電解液槽3Bの正面および背面には、空気極装着枠46aが対象に設けられている。この空気極装着枠46aは、正面視すると縦長で中空の略長方形の枠で、平面視すると円弧状の形状をしている。この空気極装着枠46aに、空気極ユニット41の外枠が接着剤により隙間なく接着される。空気極装着枠46aの内側が空洞であるから、電解液槽3Bに電解液(塩水もしくは塩と水など)を貯留すると、その電解液が空気極ユニット41の空気極43の内面に接触する構成となる。
 なお、空気極装着枠46aには幅方向中央に上下へ長い補強体46bが設けられている。この補強体46bは棒状であり、空気極ユニット41には通常接触しない位置に配置されている。この空気極装着枠46aと補強体46bにより、空気極43の外周部を接着して固定すると共に電解液に空気極43の内面を接触させる空気極装着部46が構成されている。
 空気極ユニット41は、枠体42とカーボン素材である空気極43により形成されている。空気極43は正面視が四角形で平面視が円弧状の円弧筒形状をしており、枠体42は、外枠42aが空気極43と同様の円弧筒形状で、内側に空気極43を固定するアーム部42bが設けられている。これにより、空気極43をしっかり固定しつつ、外気が空気極43の外面に接触し、内側の電解液が空気極43の内面に接触するように構成されている。
 図7は、発電器1の中央縦断右側面図(図1におけるA-A矢視断面図)である。 
 頭部ユニット2の中心位置には、上下に長く内部中空のガス抜き部15が設けられている。このガス抜き部15は略円筒形であり、軸方向である上下方向にガス通路14が設けられている。また、ガス抜き部15の底面の外周には、ガス抜き部25とガス漏れがしないように当接するリング状の当接凸部16が形成されている。ガス抜き部15の上部には、ガス通路14を塞ぐカバー13が設けられている。このカバー13は、下方の突起部分がガス抜き部15のガス通路14に一部入り込んでガス漏れや液漏れが生じないようにする閉鎖状態と、ガス通路14から抜け出てガス漏れ可能な状態にする解放状態とに切り替えることができる。これにより、移動中はカバー13で栓をしてガス漏れも液漏れも生じない状態とし、発電器1を地面等に載置した場合にはカバー13を取って開放し、ガス漏れが可能な状態として良好な電力を得ることができる。
 頭部ユニット2の装着凸部21部分には、軸方向が上下方向である円筒形のガス抜き部25を有し、ガス抜き部25の内部にガス通路24(排気路)が設けられている。ガス抜き部25の上面は、中央に小さな孔が形成された天板状であり、その孔の周囲を囲むOリング24aが設けられている。このOリング24aに頭部ユニット2の当接凸部16が当接することでガス漏れや液漏れを発生させることなくガスを搬送可能にしている。
 装着凸部21の周面には、正極接点21a,21bが設けられている。この正極接点21a,21bは、電解液槽3Bの上方部位の内面にある正極接点31a,31bに当接し、通電を許容する。装着凸部21の内部には図示省略する回路が設けられており、2つの正極接点21,21bおよび2つの負極接点31a,31bが直列接続されており、この直列接続された電力が指向性ライト11、発光体34、およびUSB接続口18に供給される。
 装着凸部21の底部には、負極接点23(通電部)が2ヶ所に前後対象に設けられている。この負極接点23は、交換用負極ユニット6の接点突起67が挿入されて当接し電気的に接続される構成となっている。
 交換用負極ユニット6は、中央上部に軸方向が上下方向となる円筒径のガス抜き部65が形成されている。このガス抜き部65の上面62には小さな孔64(通気路)が形成され、その周囲にOリング61が設けられている。これにより、ガス抜き部25の下端がOリング61に接触し、ガス漏れや液漏れを防止することができる。
 交換用負極ユニット6の上面にはフランジ63が設けられており、このフランジ63よりも下方に負極支持部材66が設けられている。この負極支持部材66には、接点突起67が固定されている。この接点突起67は上方だけでなく下方にも伸びており、この下方の部分67に金属極70がネジ68によってねじ止めされている。
 電解液槽3Bは、径が最も小さくなっている小径部33が上方に設けられており、そのさらに上方に頭部ユニット結合開口部31(金属保持体嵌合開口部)が設けられている。頭部ユニット結合開口部31は、内径が頭部ユニット2の装着凸部21の外周サイズよりわずかに大きく構成されている。頭部ユニット結合開口部31の底面の外周付近で小径部33の上方位置には、ゴム材料によりリング状に形成されたパッキン32が設けられている。このパッキン32に頭部ユニット2の下面が隙間なく当接する。これにより電解液槽3B内の電解液が外へ漏れ出ることを防止できる。なお、小径部33の内側の開口は、電解液貯留空間47a,47bへつながる電解液槽開口部としても機能する。
 封止ゴム8Aは、略円盤形状をしており、発電部3C側の片面に、電解液槽3Bの内面底の形状に合わせて一定高さだけ凸となる突出部86と、外周付近で凸となって電解液槽3Bの底部に設けられた係止溝58に嵌合する係止凸部85とを備えている。これにより、封止ゴム8Aは、電解液槽3Bの底に装着され、電解液槽3B内の電解液がそこから漏れないように封止できる。
 外装底蓋8Bは、円盤状の底部83と、底部83の外周で発電部3C側へ一定高さだけ凸となった装着凸リング81とを有している。装着凸リング81は、端部に内側へ突出する係合突起81aが設けられている。この係合突起81aが電解液槽3Bの底部外周に設けられた係合溝56に係合することで、外装底蓋8Bが電解液槽3Bに対して固定される。
 また、頭部ユニット結合開口部31と装着凸部21の間は、装着凸部21の外周に設けられたゴムリング22によって密閉される。そして、正極接点31a,31bは、ゴムリング22とパッキン32の間の密閉空間内に設けられているため、電解液槽3B内の電解液や外部の水分が正極接点31a,31bに到達することを防止でき、正極接点31a,31bを水分による酸化から防止できる。
 頭部ユニット結合開口部31の外周には、適宜の間隔で複数の発光体34が配置されている。この発光体34は、例えばLED照明により構成することができ、外側にある光拡散体30へ向かって光を照射する。これにより、リング状の光拡散体30の内側にある発光体34からの光を光拡散体30によって拡散し、周囲を照らすことができる。したがって、この光を用いて発電器1をランタンやランプのように利用することができる。
 また、発電部3Cは、内部に中空の電解液貯留空間47a,47bが設けられている。この電解液貯留空間頭部ユニット2は、略円柱形の形状であり、側面視中央部分で上下に長い板状の仕切り47(隔離壁)によってほぼ完全に分離されている。したがって、略半円柱形状の空間となる2つの電解液貯留空間47a,47bが構成される。また、仕切り47の下方には、仕切り47の平面と直交する方向へ突出する略三角形の板状の姿勢維持突起48が前後に対象に設けられている。この姿勢維持突起48は、上方へ行くほど突出幅が狭くなる傾斜形状に形成され、上方側の緩斜面48aと下方側の急斜面48bを有している。これにより、緩斜面48aにて金属極70を十分に広げ、急斜面48bによって金属70の端部の位置が多少上下しても金属極70と空気極43との間隔の誤差が小さく抑えられる構成となっている。仕切り47を中心として左右対称に形成されている。したがって、上から交換用負極ユニット6がセットされると、金属極70の下端の誘導溝(図示省略)が間隔保持部材47に当接して位置決めされ、使用時間の経過とともに金属極70が位置変形することを防止できる。
 また、仕切り47の上方にも、間隔保持部材47と同様に金属極70間の間隔を調節する間隔保持部材45が設けられている。この間隔保持部材45は、略三角形の板状であり、上方部位から下方へ行くに従って中心から外側へ広がる羽状に形成されている。この下方へ行くほど外側へ広がる傾斜部45aは、上方から下方へ挿入される交換用負極ユニット6の金属極70を、凹部71に当接して押し広げ、2つの金属極70の間隔を一定距離に安定させる。また、間隔保持部材45の最も外側にある端部は、湾曲して形成されているこれにより、下方へ挿入されている金属極70との接触面積を小さくして摩擦力の発生をできるだけ抑制し、かつ、挿入されていく金属極70に端部が削り取られることを防止している。
 この間隔保持部材45によって2つの金属極70の間の距離が一定に保たれるため、金属極70の先端(下端)が間隔保持部材47の傾斜面に当接して当該急斜面を削りながら挿入されるといったことを防止できる。これにより、急斜面が削れてしまい次の金属極70を交換用に挿入することが容易ではなくなるとった問題に対して、金属極70の間の間隔を間隔保持部材47で保つことで、金属極70が間隔保持部材47の傾斜面を切削すると考えられ,
 発電部3Cの下部には、平面視リング状の底枠56が設けられており、その内側に仕切り47の底部が移動しないように固定する下方固定部49が設けられている。
 以上の構成により、繰り返し利用することができる発電器1を提供することができる。 
 すなわち、発電器1の交換用負極ユニット6は、頭部ユニット2を取り外すことで内部から取り出すことができる。したがって、交換用負極ユニット6の金属極70が解けて発電できない状態(若しくは発電力が弱くなった状態)になれば、交換用負極ユニット6を取り出して新しいものと交換することができる。
 しかも、底蓋8を取り外せるため、電解液貯留空間47a,47bを、頭部ユニット2と底蓋8を取り外した状態で、溶けたマグネシウム等の金属を一方から流水で他方へ洗い流すことができ、便利に使いまわしできる。
 また、頭部ユニット2を装着する際、係止突起31cが係止溝27aにはまり込むため、容易かつ確実に装着することができる。
 また、姿勢維持突起48が金属極70の端部の位置を規制するため、金属極70が空気極43に対して略平行である状態を容易に作り出して維持することができる。これにより、安定した発電力を得ることができる。
 また、交換用負極ユニット6に接点突起67が設けられ、頭部ユニット2に負極接点23が設けられているため、交換用負極ユニット6と頭部ユニット2を容易に接続して通電可能状態とすることができる。
 また、電解液貯留空間47a,47bが間隔保持部材45によって2つに分離され、かつ、正極接点31,31bが、正極接点21a,21bと接触して通電する構成であるため、2つの電解槽で直列接続してスーマートフォンの充電等に十分な電力を発電することができる。
 また、発電器1は、電力を供給する電池としても利用することができる。
 なお、この発明の発電器は、実施形態の発電器1に対応し、
以下同様に、
上部ユニットは、頭部ユニット2に対応し、
本体は、本体3に対応し、
電解液槽は、電解液槽3Bに対応し、
底蓋は、底蓋8に対応し、
通電部は、負極接点23に対応し、
排気路は、ガス通路24に対応し、
金属保持体嵌合開口部は、頭部ユニット結合開口部31に対応し、
電解液槽開口部は、小径部33の開口に対応し、
空気極は、空気極43に対応し、
隔離壁は、仕切り47に対応し、
金属保持体は、装着操作部60に対応し、
開口部は、孔64に対応し、
通電端子は、負極用通電端子67に対応し、
金属極は、金属極70に対応するが、
この発明は、この対応に限らず、様々な実施形態を得ることができる。
 この発明は、災害後の地域での使用等にあせて簡易な発電器を提供するような適宜の産業で利用することができる。
1…発電器
2…頭部ユニット
3…本体
3B…電解液槽
8…底蓋
23…負極接点
24…ガス通路
31…頭部ユニット結合開口部
33…小径部
43…空気極
47…仕切り
60…装着操作部
64…孔
67…負極用通電端子
70…金属極

Claims (7)

  1.  本体内に設けられて電解液の投入を受け入れる電解液槽と、
    前記電解液槽の内面側に設けられて内面が前記電解液に接触し外面が外気と接触する空気極と、
    前記電解液槽の内側に配置されて前記電解液に浸漬させる金属極と、
    前記金属極を長手方向の一端側で保持する金属保持体と、
    前記電解液槽の上部に着脱可能に取り付けられた頭部ユニットとを備え、
    前記本体は、前記金属極の挿通を許容して前記金属保持体と嵌合する金属保持体嵌合開口部を有し、
    前記金属保持体は、前記金属極と通電して発電した電気を外部へ伝達許容する通電端子を備え、
    前記頭部ユニットまたは前記本体に、前記通電端子に接続されて通電を許容する通電部が設けられている
    発電器。
  2.  前記電解液槽は、前記電解液槽を2以上に分割する隔離壁を有し、
    2以上の前記電解液槽は、金属保持体嵌合開口部と連通する電解液槽開口部を有し、
    前記金属極は、2以上の前記電解液槽に満たされた前記電解液すべてに同時に浸漬するよう、前記電解液槽と同じ数設けられている
    請求項1記載の発電器。
  3.  電解液を投入した2以上の前記電解液槽は、それぞれ、前記空気極を正極、前記金属極を負極として機能させ、
    前記正極および前記負極は、前記本体および前記頭部ユニットに設けられた回路に接続され、
    前記回路は直列回路を構成する
    請求項2記載の発電器。
  4.  前記金属極は、前記隔離壁と対向する面に誘導溝を有し、
    前記電解液槽は、前記誘導溝に当接する誘導体を内部に有し、
    前記誘導体は、前記電解液槽の前記金属保持体嵌合開口部側から反対側に向かって、徐々に外側へ向かって突出する傾斜部を有し、
    前記金属極は、前記金属極が前記電解液槽内へ挿入されて前記金属保持体が前記電解液槽に装着された状態で前記誘導溝が前記傾斜部に当接する構成である
    請求項2または3記載の発電器
  5.  前記傾斜部に当接する前記誘導溝の位置は、前記金属極における前記金属保持体とは反対側の端部もしくは端部近傍であり、
    前記電解液槽は、内部における前記金属保持体嵌合開口部側に、前記電解液槽の前記金属保持体嵌合開口部側から反対側に向かって徐々に外側へ向かって突出する傾斜部を有する間隔保持体が設けられ、
    前記間隔保持体は、前記金属保持体が前記電解液槽に装着された状態のときに、前記傾斜部の最も外側の端部が前記金属極の前記誘導溝に当接して前記金属極の間隔を規制する構成であり、
    前記間隔保持体の前記端部と前記誘導体の前記傾斜部は、前記誘導溝の長さ方向に一直線に並ぶ位置に配置されている
    請求項4記載の発電器
  6.  前記電解液槽の底部に着脱可能に取り付けられた底蓋を備え、
    前記底蓋が取り外されると前記電解液槽が開放される構成である
    請求項1ないし5記載の発電器
  7.  前記金属保持体は、前記金属保持体の内部を前記本体の長手方向に貫通し、両端に開口部を有する通気路を有し、
    前記開口部の一端は前記電解液槽に連通し、他端は前記頭部ユニットに備えられた排気路に連通する
    請求項1ないし6記載の発電器
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