(57)【要約】【課題】複数の空気電池を積層させたときにも、正極の変形や破損を防止して発電性能の低下とともに、部品界面の接触抵抗の増加を防ぐことができるようにする。【解決手段】本発明は、電解液層αの両側に負極と正極とを配設した発電部４０を枠体３０内に収容し、かつ、組電池として互いに積み重ねて用いられる空気電池において、互いに積み重ねたときに生じる応力が正極に作用することを抑制する応力抑制機構Ｃを設けたことを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液層の両側に負極と正極とを配設した発電部を枠体内に収容し、かつ、組電池として互いに積み重ねて用いられる空気電池において、
互いに積み重ねたときに生じる応力が正極に作用することを抑制する応力抑制機構を設けたことを特徴とする空気電池。
【請求項２】
正極を枠体に支持するための正極支持板が設けられており、
上記正極支持板に応力抑制機構を配設している請求項１に記載の空気電池。
【請求項３】
正極支持板が、正極を配設した底板の外縁に側板を立設しているとともに、その側板の開口縁に、互いに当接する枠体間に挟入される鍔部を形成したものであり、
その鍔部に応力抑制機構を設けている請求項１又は２に記載の空気電池。
【請求項４】
正極支持板が、正極を配設した底板の外縁に側板を立設しているとともに、その側板の開口縁に、互いに当接する枠体間に挟入される鍔部を形成したものであり、
その側板に応力抑制機構を設けた請求項１又は２に記載の空気電池。
【請求項５】
正極が正極導電層と正極触媒層とを有しており、
正極支持板が、正極を配設した底板の外縁に側板を立設しているとともに、その側板の開口縁に、互いに当接する枠体間に挟入される鍔部を形成したものであり、
上記正極触媒層とその底板との間に応力抑制機構を設けた請求項１又は２に記載の空気電池。
【請求項６】
正極が正極導電層と正極触媒層とを有しており、
正極支持板が、正極を配設した底板の外縁に側板を立設しているとともに、その側板の開口縁に、互いに当接する枠体間に挟入される鍔部を形成したものであり、
上記正極触媒層を抑えるための抑え板を応力抑制機構として配置している請求項１に記載の空気電池。
【請求項７】
空気電池が、負極を配設した負極アッセンブリと、正極を配設した正極アッセンブリとを結合している請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気電池。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気電池を積み重ねたことを特徴とする組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液層の両側に負極と正極とを配設した発電部を枠体内に収容し、かつ、組電池として互いに積み重ねて用いられる空気電池とこれを用いた組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術として、「折り畳み可能な空気電池」とした名称において特許文献１に開示されたものがある。
特許文献１に開示された折り畳み可能な空気電池は、一対の金属フレームと、この金属フレームの右側及び左側の各下側に接着されるゴム枠と、上記金属フレームの外側に接着される隔離板と、上記金属フレームの外側に接着される陽極と、上記金属フレームの内側に挿入される、平板のような金属燃料電極とを有するセルを備えたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５２４２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されているものは、水を使用しない状態での大きさおよび重量を低減することができると考えられるものの、高い電流値を得るための大きな反応面を有するものではない。
車両に搭載しようとする空気電池は、従来使用されていた空気電池に比べて高い電流値を必要とするため、大きな反応面が必要であるとともに、複数の空気電池を積層させた構造のものとなる。
【０００５】
複数の空気電池を積層させた場合、正極の触媒層はカーボン粉末を主体とした多孔性シートであるため、積層時における変形や破損が起こり、発電性能が低下する一方、積層時における変形破損を避けるために荷重を低下させると、部品界面の接触抵抗が増加するという課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、複数の空気電池を積層させたときにも、正極の変形や破損を防止して発電性能の低下とともに、部品界面の接触抵抗の増加を防ぐことができる空気電池とこれを用いた組電池の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、電解液層の両側に負極と正極とを配設した発電部を枠体内に収容し、かつ、組電池として互いに積み重ねて用いられる空気電池において、互いに積み重ねたときに生じる応力が正極に作用することを抑制する応力抑制機構を設けたことを特徴としている。
【０００８】
この構成においては、空気電池を互いに積み重ねたとき、それら空気電池を積み重ねたときに生じる応力が正極に作用することを応力抑制機構によって抑制している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の空気電池を積み重ねたときにも、正極の変形や破損を防止して発電性能の低下とともに部品界面の接触抵抗の増加をそれぞれ防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る空気電池を用いた組電池の平面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＩ‐Ｉ線に沿う断面図である。
【図２】（Ａ）は、その組電池を分解して示す分解断面図、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る空気電池の一部をなす正極アッセンブリの変形状態を示す断面図である。
【図３】第一の他例に係る正極アッセンブリの断面図である。
【図４】第二の他例に係る正極アッセンブリの断面図である。
【図５】第三の他例に係る正極アッセンブリの断面図である。
【図６】第四の他例に係る正極アッセンブリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、本発明の一実施形態に係る空気電池を用いた組電池の平面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＩ‐Ｉ線に沿う断面図、図２（Ａ）は、その組電池を分解して示す分解断面図、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る空気電池の一部をなす正極アッセンブリの変形状態を示す断面図である。
【００１２】
本発明の一実施形態に係る組電池Ａは、二つの空気電池Ｂ１，Ｂ１を上下二段に積み重ねたものである。
第一の実施形態に係る空気電池Ｂ１は、負極アッセンブリ１０と正極アッセンブリ２０とを互いに連結してなるものであり、枠体３０、発電部４０及び整流部材５０を有している。
【００１３】
負極アッセンブリ１０は、分割枠１１と、この分割枠１１内に配設された負極支持板１２と、この負極支持板１２上に載置された整流部材５０を有している。
負極支持板１２は、一定の厚みにした平面視方形の基板１２ａの外縁部に鍔部１２ｂを連成突設しているとともに、その基板１２ａの中央部分に負極１３を固着したものである。
【００１４】
分割枠１１は、絶縁性を有する合成樹脂製のものであり、所要の厚みにしかつ平面視において正方枠形に形成されている。
負極支持板１２は、これの外縁部を分割枠１１に埋設することにより固定されている。
【００１５】
整流部材５０は、負極支持板１２の鍔部１２ｂの内側壁１２ｃで区画される大きさの基板５１上に、空気を整流するための複数の整流片５２…を所要の間隔にして配列したものである。
なお、整流片５２…の上端面５２ａは、分割枠１１の一端面１１ａと面一となるように形成されている。
【００１６】
正極アッセンブリ２０は、分割枠２１と、この分割枠２１内に配設された正極支持板２２と、この正極支持板２２上に載置された正極１４とを有するものである。
分割枠２１は、絶縁性を有する合成樹脂製のものであり、所要の厚みにしかつ平面視において正方枠形に形成されている。
この分割枠２１の一端面２１ａの内周縁側には、一定幅の円環状に凹陥させた支持板嵌合部２１ｂが形成されている。
【００１７】
正極支持板２２は、正極１４を配設した底板２２ａの外縁に側板２２ｂ〜２２ｅを立設しているとともに、それら側板２２ｂ〜２２ｅの開口縁に、互いに当接する他の空気電池Ｂ１の分割枠１１との間に挟入される鍔部２２ｆを形成したものであり、その鍔部３２ｆに一例に係る応力抑制機構Ｃを配設している。
【００１８】
なお、鍔部２２ｆの厚みと支持板嵌合部２１ｂの深さとは互いに一致させており、また、分割枠２１の内壁間の寸法Ｗ１は、側板２２ｂ，２２ｄの寸法Ｗ２よりも大きくすることにより、それらの間に間隙を持たせている。
正極１４は、正極導電層１４ａと正極触媒層１４ｂとからなる。
本実施形態においては、正極１４，負極１３及び下記の電解液層αにより、発電部４０を構成している。
【００１９】
本実施形態において示す応力抑制機構Ｃは、鍔部２２ｆを弾性変形可能な蛇腹構造にしたものである。
すなわち、空気電池Ｂ１どうしを互いに積み重ねたときに枠体３０，３０（分割枠１１，２１）間に生じる応力を、鍔部２２ｆが弾性変形することにより正極１４に作用することを抑制している。本実施形態においては、分割枠１１，２１により枠体３０を構成している。
なお、鍔部２２ｆは、弾性変形可能な上記蛇腹構造にしたものの他、弾性変形する板厚にしたものであってもよい。
このような鍔部２２ｆを応力抑制機構Ｃとすることにより、簡易な構成にすることができる。
【００２０】
各空気電池Ｂ１は、上記した負極アッセンブリ１０と正極アッセンブリ２０とを互いに連結すると、分割枠１１，２１どうしが、鍔部２２ｆを挟入した状態で当接するとともに、分割枠１１と分割枠２１との間、換言すると、負極支持板１２と正極支持板２２との間に電解液を溜めるための電解液層α（図１参照）が区画形成される。
【００２１】
また、下側の空気電池Ｂ１に上側の空気電池Ｂ１を積み重ねると、下側の空気電池Ｂ１の整流部材５０の整流片５２が、上側の空気電池Ｂ１の正極支持板３２に当接するとともに、それら空気電池Ｂ１，Ｂ１の枠体１１，２１どうしが当接する。これにより、整流部材５０と正極支持板３２とがしっかりと密着して、これらの接触抵抗を低減することができる。
【００２２】
さらに、それら空気電池Ｂ１，Ｂ１の枠体１１，２１どうしが当接したとき、それらの当接面が不均一に形成されているときにも、当該不均一に形成されていることに起因する応力は、図２（Ｂ）に（ア）で示すように、応力抑制機構Ｃが弾性変形することによって吸収され、正極１４に作用することがない。
これにより、複数の空気電池Ｂ１を積層させたときにも、正極１４の変形や破損を防止して発電性能の低下とともに、部品界面の接触抵抗の増加を防ぐことができる。
【００２３】
次に、図３〜６を参照して、第一〜第四の他例に係る正極アッセンブリについて説明する。図３〜６は、第一〜第四の他例に係る正極アッセンブリの断面図である。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。
【００２４】
第一の他例に係る正極アッセンブリ２０Ａは、図３に示すように、正極支持板２２Ａの２２ｂ´〜２２ｅ´を蛇腹構造にした応力抑制機構Ｃ１を配設したものである。
すなわち、応力抑制機構Ｃ１は側板２２ｂ´〜２２ｅ´により構成されている。
なお、図３には、側板２２ｃ´，２２ｅ´については図示していない。
【００２５】
この応力抑制機構Ｃ１によれば、互いに積み重ねた空気電池Ｂ１，Ｂ１の枠体１１，１２どうしが当接したとき、それらの当接面が不均一に形成されているときにも、当該不均一に形成されていることに起因する応力は、応力抑制機構Ｃ１をなす側板２２ｂ´〜２２ｅ´が弾性変形することによって吸収され、正極１４に作用することがない。
【００２６】
第二の他例に係る正極アッセンブリ２０Ｂは、図４に示すように、底板２２ａ上の正極導電層１４ａの外周端面と側板２２ｂ〜２２ｅとの間であって、かつ、上記正極触媒層１４ｂの外周縁部下面に、応力抑制機構Ｃ２をなすシール機能を有する弾性材６０を密着させて配設したものである。
【００２７】
この応力抑制機構Ｃ２によれば、空気電池Ｂ１，Ｂ１の枠体１１，２１どうしが当接したとき、それらの当接面が不均一に形成されているときにも、当該不均一に形成されていることに起因する応力は、弾性材６０が弾性変形することによって吸収され、正極１４に作用することがない。
【００２８】
第三の他例に係る正極アッセンブリ２０Ｃは、図５に示すように、上記正極触媒層１４ｂを抑えるための抑え板７０からなる応力抑制機構Ｃ３を設けたものである。
本例に示す分割枠２１Ａは、絶縁性を有する合成樹脂製のものであり、所要の厚みにしかつ平面視において正方枠形に形成されている。
【００２９】
この分割枠２１Ａの一端面２１ａの内周縁側には、一定幅の円環状にしかつ抑え板７０の厚みを考慮した深さに凹陥させた支持板嵌合部２１ｂ´が形成されている。
抑え板７０は、これの外面が側板２２ｂ〜２２ｅの内面に当接する大きさにした平面視正方枠形のものである。
「抑え板７０の厚みを考慮した深さ」とは、抑え板７０の一面７０ａが、分割枠２１Ａの一端面２１ａと面一になる深さである。
なお、本例に示す正極１４Ａは、正極触媒層１４ｂ´の厚みを鍔部２２ｆの一面２２ｆ´とほぼ面一となるように形成したものである。
【００３０】
この応力抑制機構Ｃ３によれば、空気電池Ｂ１，Ｂ１の枠体１１，２１どうしが当接したとき、それらの当接面が不均一に形成されているときにも、当該不均一に形成されていることに起因する応力は、抑え板７０も分担することになって、正極１４に作用することがない。
【００３１】
第四の他例に係る正極アッセンブリ２０Ｄは、図６に示すように、分割枠２１Ｂ内に正極支持板２３を配設しているとともに、その正極支持板２３上に正極１４を載置したものである。
分割枠２１Ｂは、絶縁性を有する合成樹脂製のものであり、所要の厚みにしかつ平面視において正方枠形に形成されている。
【００３２】
正極支持板２３は、正極１４を中央部分に配設するとともに、その正極１４の周囲に応力抑制機構Ｃ４を配設している。
この正極支持板２３は、これの外周縁部を分割枠２１Ｂの中間部分に埋設することにより固定されてい縷々。
【００３３】
本例に示す応力抑制機構Ｃ４は、正極１４を囲繞する所要の幅領域を弾性変形可能な蛇腹構造にした弾性材８０であり、空気電池Ｂ１どうしを互いに積み重ねたときに生じる応力により弾性材８０が変形し、これにより正極１４に応力が作用することを抑制している。
【００３４】
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、応力抑制機構Ｃ１〜Ｃ４をそれぞれ単独で正極アッセンブリに配設したものを例として示しているが、それらを任意に組み合わせて用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０              負極アッセンブリ
１３              負極（発電部）
１４              正極（発電部）
１４ａ            正極導電層
１４ｂ            正極触媒層
２０              正極アッセンブリ
２２，２３        正極支持板
２２ａ            底板
２２ｂ〜２２ｅ    側板
２２ｆ            鍔部
３０              枠体
４０              発電部
７０              抑え板
Ａ                組電池
Ｂ１              空気電池
Ｃ，Ｃ１〜Ｃ４    応力抑制機構
α                電解液層（発電部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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