(57)【要約】【課題】電池内部で電解液を調製する又は電解液を液体供給流路で調製して電池内部に供給する注液型電池において、溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形などを抑制する注液システムを提供する。【解決手段】注液システムは、電解液を調製するための支持塩と、電極構造体とを有し、電解液を調製するための溶媒が供給され、内部で電解液が調製されることによって成立する注液型電池に適用される。注液システムは、溶媒の供給開始から電解液の調製終了までの間、又は溶媒の供給開始直前から電解液の調製終了までの間、注液型電池の温度制御を実行する温度制御手段を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を調製するための支持塩と、電極構造体とを有し、該電解液を調製するための溶媒が供給され、内部で該電解液が調製されることによって成立する注液型電池に適用され、
上記溶媒の供給開始から上記電解液の調製終了までの間、又は上記溶媒の供給開始直前から上記電解液の調製終了までの間、上記注液型電池の温度制御を実行する温度制御手段を備える
ことを特徴とする注液システム。
【請求項２】
上記温度制御手段が、上記注液型電池ないしその周囲に空気を供給する空冷型温度制御手段及び上記注液型電池ないしその周囲に液体を循環供給する液冷型温度制御手段の少なくとも一方を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の注液システム。
【請求項３】
上記注液型電池が、空気電池を備える注液型電池であり、かつ、上記温度制御手段が、上記空気電池の発電時に空気を供給する空気供給系を利用する空冷型温度制御手段を有するか、又は、上記注液型電池が、充放電することが可能であると共に車両の駆動用電動機を作動させることが可能である車載された主電池の充電に使用することが可能である注液型補助電池であり、かつ、上記温度制御手段が、上記主電池の発電時に液体を循環供給する液体循環供給系を利用する液冷型温度制御手段を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の注液システム。
【請求項４】
電極構造体を有し、電解液を調製するための溶媒と該電解液を調製するための支持塩とが混合されて液体供給流路内で該電解液が調製され、該電解液が供給されることによって成立する注液型電池に適用され、
上記溶媒と上記支持塩との混合開始から上記電解液の調製終了までの間、又は上記溶媒と上記支持塩との混合開始直前から上記電解液の調製終了までの間、該溶媒と該支持塩との混合物ないし該電解液が流通する液体供給流路の温度制御を実行する温度制御手段を備える
ことを特徴とする注液システム。
【請求項５】
上記温度制御手段が、上記注液型電池への上記液体供給流路ないしその周囲に空気を供給する空冷型温度制御手段及び上記注液型電池への上記液体供給流路ないしその周囲に液体を循環供給する液冷型温度制御手段の少なくとも一方を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の注液システム。
【請求項６】
上記温度制御手段が、上記注液型電池への上記液体供給流路ないしその周囲と上記電解液を調製するための溶媒を貯留する貯留容器ないしその周囲及び上記注液型電池ないしその周囲の少なくとも一方との間で液体を循環供給する液冷型温度制御手段を有する
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の注液システム。
【請求項７】
上記温度制御手段が、車載型温度制御手段及び充電設備配置型温度制御手段の少なくとも一方であり、
上記注液型電池が、車載型注液型電池及び充電設備配置型注液型電池の少なくとも一方である
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の注液システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注液システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、「電池の温度を制御するシステム」としては、リチウムイオン二次電池や固体高分子形燃料電池スタックにおける温調システムが提案されている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２５４８５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においては、リチウムイオン二次電池や固体高分子形燃料電池スタックの稼働中における温度調節について記載されているのみである。
【０００５】
本発明者らは、電池内部で電解液を調製する又は電解液を液体供給流路で調製して電池内部に供給する注液型電池の一例としての空気電池について検討した。その検討において、例えば、溶媒が水であり、支持塩が水酸化カリウムや水酸化ナトリウムである電解液を使用する場合、溶媒に支持塩を溶解させる際に溶解熱が発生する。この溶解熱による影響で、例えば溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形などが生じるおそれがある。よって、この溶解熱の影響を抑制するという解決すべき新たな課題を発見した。
【０００６】
本発明は、このような新たな課題を解決するためになされたものである。そして、本発明は、電池内部で電解液を調製する又は電解液を液体供給流路で調製して電池内部に供給する注液型電池における溶解熱による影響を抑制する注液システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。そして、その結果、所定の注液型電池に適用され、注液等の際に、注液型電池や注液型電池への液体供給流路の温度制御を実行する温度制御手段を備えた構成とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の注液システムは、電解液を調製するための支持塩と、電極構造体とを有し、電解液を調製するための溶媒が供給され、内部で電解液が調製されることによって成立する注液型電池に適用されるものである。そして、本発明の注液システムは、溶媒の供給開始から電解液の調製終了までの間、又は溶媒の供給開始直前から電解液の調製終了までの間、注液型電池の温度制御を実行する温度制御手段を備える。
【０００９】
また、本発明の他の注液システムは、電極構造体を有し、電解液を調製するための溶媒と電解液を調製するための支持塩とが混合されて液体供給流路内で電解液が調製され、電解液が供給されることによって成立する注液型電池に適用されるものである。そして、本発明の他の注液システムは、溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了までの間、又は溶媒と支持塩との混合開始直前から電解液の調製終了までの間、溶媒と支持塩との混合物ないし電解液が流通する液体供給流路の温度制御を実行する温度制御手段を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、下記（１）又は（２）に記載の構成とした。
【００１１】
（１）：電解液を調製するための支持塩と、電極構造体とを有し、電解液を調製するための溶媒が供給され、内部で電解液が調製されることによって成立する注液型電池に適用され、溶媒の供給開始から電解液の調製終了までの間、又は溶媒の供給開始直前から電解液の調製終了までの間、注液型電池の温度制御を実行する温度制御手段を備える。
【００１２】
（２）：電極構造体を有し、電解液を調製するための溶媒と電解液を調製するための支持塩とが混合されて液体供給流路内で電解液が調製され、電解液が供給されることによって成立する注液型電池に適用され、溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了までの間、又は溶媒と支持塩との混合開始直前から電解液の調製終了までの間、溶媒と支持塩との混合物ないし電解液が流通する液体供給流路の温度制御を実行する温度制御手段を備える。
【００１３】
そのため、電池内部で電解液を調製する又は電解液を液体供給流路で調製して電池内部に供給する注液型電池において、支持塩が溶解する際の溶解熱による影響を抑制でき、例えば溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形などを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１の形態に係る注液システムの構成概略図である。
【図２】図２は、第２の形態に係る注液システムの構成概略図である。
【図３】図３は、第３の形態に係る注液システムの構成概略図である。
【図４】図４は、第４の形態に係る注液システムの構成概略図である。
【図５】図５は、注液型電池における処理フローの一例を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一形態に係る注液システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の形態で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１６】
＜第１の形態＞
まず、第１の形態に係る注液システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、第１の形態に係る注液システムの構成概略図である。図１に示すように、注液システム１は、電解液を調製するための溶媒Ｓを貯留する貯留容器１０Ａ，１０Ｂが、弁２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと液体急速供給手段の一例であるポンプ２２とが配設され、液体供給流れ方向の下流側端部に接続機構２３を有する液体供給流路２０により接続された注液型電池３０Ａ，３０Ｂに適用される。そして、本形態における注液型電池３０Ａ，３０Ｂは、図示しない電解液を調製するための固体状態の支持塩と、電極構造体とを有し、電解液を調製するための溶媒Ｓが供給され、内部で電解液が調製されることによって成立する空気電池を備えるものである。また、注液システム１は、注液型電池３０Ａ，３０Ｂの温度制御を実行する温度制御手段２を備えている。
【００１７】
注液システムにおいては、貯留容器から注液型電池へ溶媒を供給するために弁を開状態とする際、具体的には、溶媒の供給開始から電解液の調製終了までの間、又は溶媒の供給開始直前から電解液の調製終了までの間、溶解熱による影響を抑制するために温度制御手段が、注液型電池の温度制御を実行する。これにより、支持塩が溶解する際の溶解熱による溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形などが抑制された注液型電池が成立し、発電できる状態となる。
【００１８】
ここで、「溶媒の供給開始から電解液の調製終了までの間」とは、溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了の判断基準であって溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形に関連する混合系温度が電池の適正作動温度範囲内となるまでの間を意味する。したがって、発電当初から適正作動温度とすることも可能であり、活性を上げることにより高い発電性能を確保できるという副次的な効果を得ることもできる。
【００１９】
また、「溶媒の供給開始直前から電解液の調製終了までの間」とは、溶媒と支持塩との混合開始時における溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形の原因となる混合系温度の上昇を予め十分に抑制できる時点から電解液の調製終了の判断基準であって溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形に関連する混合系温度が電池の適正作動温度範囲内となるまでの間を意味する。
【００２０】
なお、「溶媒と支持塩との混合開始時における溶媒の蒸発や電池構成部材の熱劣化の原因となる混合系温度の上昇を予め十分に抑制できる時点」は、溶媒の種類、支持塩の種類、溶媒及び支持塩の組み合わせ、調製される電解液の濃度、溶媒の供給速度、注液型電池の構造や構成部品仕様などによっても異なり、予備試験などによって測定して決定しておくことができる。また、その時点において、温度制御手段が作動できない場合には、注液型電池への溶媒供給を中止する判断時点とすることもできる。このときは、注液システムは、操作者に対して温度制御手段が作動しないことを意味する表示を出す構成としてもよい。
【００２１】
そして、図１に示すように、本形態における温度制御手段２は、注液型電池３０Ａ，３０Ｂないしその周囲、すなわち注液型電池３０Ａ，３０Ｂの内部や外側に空気（矢印Ａで示す。）を供給する空冷型温度制御手段の一例であるブロア４及び注液型電池３０Ａ，３０Ｂないしその周囲、すなわち注液型電池３０Ａ，３０Ｂの内部や外側に液体（矢印Ｂで示す。）を循環供給する液冷型温度制御手段６を有するものであることが好ましい。空冷型温度制御手段及び液冷型温度制御手段の双方を有することにより、それぞれに方式に有利な構成で温度制御を実行することができる。よって空冷型温度制御手段の一例であるブロア４、液冷型温度制御手段６を作動させることにより、溶解熱による温度上昇を抑制することが可能となる。例えば、空冷型温度制御手段の一例であるブロアは、空気流れ方向に対して注液型電池の上流側に配置して、空気を押し出す方向で流せばよい。
【００２２】
また、本形態における空冷型温度制御手段４は、空気電池の発電時に空気を供給する空気供給系を利用するものであることが好ましい（図示せず。）。空気電池は、発電時に正極に空気を供給する空気供給系を有するため、注液時に空気供給系に空気を供給することにより、電池筐体に空気を供給する場合と比較して電池内部の溶媒と支持塩との混合系ないし電解液の温度をより直接的に制御することができる。また、空気電池の発電時に必要な空気供給量を注液時に供給することによって、空気供給系の異常の有無を事前に確認することもできる。
【００２３】
更に、本形態における液冷型温度制御手段６は、例えば、注液型電池が、充放電することが可能であると共に車両の駆動用電動機（図示せず。）を作動させることが可能である車載された主電池（図示せず。）の充電に使用することが可能である注液型補助電池である場合、主電池の発電時に液体を循環供給する液体循環供給系を利用するものであることが好ましい。注液型補助電池の液体循環供給系と主電池の液体供給循環系とを共用のものとすることにより、別の液体循環供給系を設ける必要がないという利点がある。また、この構成は、小型化やモジュール化が図られている車載用としては特に好ましい。なお、主電池としては、高いエネルギー密度と優れたサイクル特性を示すという観点から、リチウムイオン二次電池を適用することが好ましい。
【００２４】
なお、図示しないが、本形態においては、特記しない限り、温度制御手段が、車載型温度制御手段及び充電設備配置型温度制御手段の一方又は双方であってもよく、注液型電池が、車載型注液型電池及び充電設備配置型注液型電池の一方又は双方であってもよい。温度制御手段が車載型温度制御手段であり、かつ、注液型電池が車載型注液型電池である場合には、注液型電池の起動を車両上で実施することができる。一方、これ以外の場合には、注液型電池の起動を充電設備内で実施することができる。例えば、温度制御手段が充電設備配置型温度制御手段であり、かつ、注液型電池が充電設備配置型注液型電池である場合には、注液システムの一部を車載する必要がない。例えば、充電ステーションなどの充電設備への送電設備がない場合（太陽光などの自然エネルギーによる発電部と蓄電部とからなる充電設備の場合）や送電が困難である場合（自然災害などで送電に障害が発生した場合）に、充電設備における充電装置内部に、本発明の注液システムが組み込まれることにより、充電装置によって所望の注液型電池の起動を実施することができる。
【００２５】
また、図示しないが、本形態においては、液体の供給が、例えば自由落下などにより可能であれば、液体急速供給手段を有さない構成としてもよい。液体供給急速手段を有することにより、貯留容器の配置の自由度を高めることができ、また、例えば液体の粘度が高い場合であっても液体を注液型電池に早急に供給することができる。
【００２６】
更に、図示しないが、本形態においては、注液型電池に備えられる空気電池がカートリッジ型である構成であってもよい。カートリッジ型である場合には、カートリッジ型空気電池の内部に液体循環供給系を設けることは難しいため、空気電池の周囲であるカートリッジ型空気電池を収容するボックス側に液体循環供給系を設ける構成とすることができる。なお、複数の注液型電池を液体供給流路と接続できる接続機構は、注液型電池に対応する分岐流路を有するものであるが、更に分配構造を有していてもよく、注液型電池がカートリッジ型である場合には、接続部位に漏液防止用のシール構造を有していてもよい。
【００２７】
また、図示しないが、本形態においては、空冷型温度制御手段及び液冷型温度制御手段のいずれか一方を有する構成としてもよい。
【００２８】
更に、図示しないが、本形態においては、例えば、空冷型温度制御手段は、圧損や車載する場合の配置を考慮すると、空冷型温度制御手段の一例であるブロアを空気流れ方向に対して注液型電池の下流側に配置して、空気を引っ張る方向で流すことが好ましい。
【００２９】
また、図示しないが、本形態においては、例えば、電池筐体に空気を供給する構成としてもよい。
【００３０】
＜第２の形態＞
次に、第２の形態に係る注液システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、上記の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。図２は、第２の形態に係る注液システムの構成概略図である。図２に示すように、注液システム１Ａは、電解液を調製するための溶媒Ｓを貯留する貯留容器１０Ａ及び電解液を調製するための支持塩ＳＥを貯蔵する貯蔵容器１１Ａが、弁２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと熱交換器２４と液体急速供給手段の一例であるポンプ２２とが配設され、液体供給流れ方向の下流側端部に接続機構２３を有する液体供給流路２０により接続された注液型電池３０Ａ，３０Ｂに適用される。そして、本形態における注液型電池３０Ａ，３０Ｂは、図示しない電極構造体を有し、電解液を調製するための溶媒Ｓと電解液を調製するための支持塩ＳＥとが混合されて液体供給流路２０内で電解液が調製され、電解液が供給されることによって成立する空気電池を備えるものである。また、注液システム１Ａは、溶媒Ｓと支持塩ＳＥとの混合物ないし電解液が流通する液体供給流路２０の熱交換器２４の温度制御を実行する空冷型温度制御手段の一例であるブロア４を備えている。
【００３１】
注液システムにおいては、液体供給流路から注液型電池へ溶媒と支持塩との混合物ないし電解液を供給するために弁を開状態とする際、具体的には、溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了までの間、又は溶媒と支持塩との混合開始直前から電解液の調製終了までの間、空冷型温度制御手段の一例であるブロアが、溶媒と支持塩との混合物ないし電解液が流通する液体供給流路に設けられた熱交換器に空気を供給することによって温度制御を実行する。すなわち空冷型温度制御手段の一例であるブロアを作動させることにより、溶解熱による温度上昇を抑制することが可能となる。これにより、支持塩が溶解する際に発生する溶解熱による溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形が抑制された注液型電池が成立し、発電できる状態となる。なお、本形態においては、貯蔵容器に貯蔵される支持塩は固体状態であるものに限定されず、使用時と比較して高濃度の電解液である場合もあり、このような場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００３２】
ここで、「溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了までの間」とは、溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了の判断基準であって溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形に関連する混合系温度が電池の適正作動温度範囲内となるまでの間を意味する。したがって、発電当初から適正作動温度とすることも可能であり、高い発電性能を確保できるという副次的な効果を得ることもできる。
【００３３】
また、「溶媒と支持塩との混合開始直前から電解液の調製終了までの間」とは、溶媒と支持塩との混合開始時における溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形の原因となる混合系温度の上昇を予め十分に抑制できる時点から電解液の調製終了の判断基準であって溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形に関連する混合系温度が電池の適正作動温度範囲内となるまでの間を意味する。なお、「溶媒と支持塩との混合開始時における溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形の原因となる混合系温度の上昇を予め十分に抑制できる時点」は、溶媒の種類、支持塩の種類、溶媒及び支持塩の組み合わせ、調製される電解液の濃度、溶媒の供給速度、注液型電池の構造や構成部品仕様などによっても異なり、予備試験などによって測定して決定しておくことができる。また、その時点において、温度制御手段が作動できない場合には、注液型電池の電解液供給を中止する判断時点とすることもできる。このときは、注液システムは、操作者に対して温度制御手段が作動しないことを意味する表示を出す構成としてもよい。
【００３４】
なお、図示しないが、本形態においては、特記しない限り、温度制御手段が、車載型温度制御手段及び充電設備配置型温度制御手段の一方又は双方であってもよく、注液型電池が、車載型注液型電池及び充電設備配置型注液型電池の一方又は双方であってもよい。温度制御手段が車載型温度制御手段であり、かつ、注液型電池が車載型注液型電池である場合には、注液型電池の起動を車両上で実施することができる。一方、これ以外の場合には、注液型電池の起動を充電設備内で実施することができる。例えば、温度制御手段が充電設備配置型温度制御手段であり、かつ、注液型電池が充電設備配置型注液型電池である場合には、注液システムの一部を車載する必要がない。例えば、充電ステーションなどの充電設備への送電設備がない場合（太陽光などの自然エネルギーによる発電部と蓄電部とからなる充電設備の場合）や送電が困難である場合（自然災害などで送電に障害が発生した場合）に、充電設備における充電装置内部に、本発明の注液システムが組み込まれることにより、充電装置によって所望の注液型電池の起動を実施することができる。
【００３５】
また、図示しないが、本形態においては、電解液の供給が、例えば自由落下などにより可能であれば、液体急速供給手段を有さない構成としてもよい。液体供給急速手段を有することにより、貯留容器の配置の自由度を高めることができ、また、例えば電解液の粘度が高い場合であっても電解液を注液型電池に早急に供給することができる。
【００３６】
更に、図示しないが、本形態においては、液冷型温度制御手段を更に有する構成としてもよい。
【００３７】
また、図示しないが、本形態においては、例えば、空冷型温度制御手段は、圧損や車載する場合の配置を考慮すると、空冷型温度制御手段の一例であるブロアを空気流れ方向に対して注液型電池の下流側に配置して、空気を引っ張る方向で流すことが好ましい。
【００３８】
更に、図示しないが、本形態においては、例えば、液体供給流路の下流側端部に設けられた接続機構の内部や外側に空気を供給できる構成としてもよく、液体を循環供給できる構成としてもよい。なお、複数の注液型電池を液体供給流路と接続できる接続機構は、注液型電池に対応する分岐流路を有し、更に分配構造を有していてもよく、注液型電池がカートリッジ型である場合には、接続部位に漏液防止用のシール構造を有していてもよい。
【００３９】
また、図示しないが、本形態において、液体供給流路に熱交換器を設ける場合、液体供給流路に２つの三方弁などを配置して設けられた液体供給迂回流路に熱交換器を設けてもよい。これにより、支持塩が溶解する際に発生する溶解熱を確実に熱交換することができる。
【００４０】
＜第３の形態＞
次に、第３の形態に係る注液システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、上記の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。図３は、第３の形態に係る注液システムの構成概略図である。図３に示すように、注液システム１Ｂは、電解液を調製するための溶媒Ｓを貯留する貯留容器１０Ａ及び電解液を調製するための支持塩ＳＥを貯蔵する貯蔵容器１１Ａが、弁２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと熱交換器２４と液体急速供給手段の一例であるポンプ２２とが配設され、液体供給流れ方向の下流側端部に接続機構２３を有する液体供給流路２０により接続された注液型電池３０Ａ，３０Ｂに適用される。そして、本形態における注液型電池３０Ａ，３０Ｂは、図示しない電極構造体を有し、電解液を調製するための溶媒Ｓと電解液を調製するための支持塩ＳＥとが混合されて液体供給流路２０内で電解液が調製され、電解液が供給されることによって成立する空気電池を備えるものである。また、注液システム１Ｂは、溶媒Ｓと支持塩ＳＥとの混合物ないし電解液が流通する液体供給流路２０の熱交換器２４の温度制御を実行する液体を循環供給する液冷型温度制御手段６を備えている。
【００４１】
注液システムにおいては、液体供給流路から注液型電池へ溶媒と支持塩との混合物ないし電解液を供給するために弁を開状態とする際、具体的には、溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了までの間、又は溶媒と支持塩との混合開始直前から電解液の調製終了までの間、液冷型温度制御手段が、溶媒と支持塩との混合物ないし電解液が流通する液体供給流路に設けられた熱交換器に液体を循環供給することによって温度制御を実行する。すなわち液冷型温度制御手段を作動させることにより、溶解熱による温度上昇を抑制することが可能となる。これにより、支持塩が溶解する際に発生する溶解熱による溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形が抑制された注液型電池が成立し、発電できる状態となる。なお、本形態においては、貯蔵容器に貯蔵される支持塩は固体状態であるものに限定されず、使用時と比較して高濃度の電解液である場合もあり、このような場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００４２】
ここで、「溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了までの間」とは、溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了の判断基準であって溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形に関連する混合系温度が電池の適正作動温度範囲内となるまでの間を意味する。したがって、発電当初から適正作動温度とすることも可能であり、高い発電性能を確保できるという副次的な効果を得ることもできる。
【００４３】
また、「溶媒と支持塩との混合開始直前から電解液の調製終了までの間」とは、溶媒と支持塩との混合開始時における溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形の原因となる混合系温度の上昇を予め十分に抑制できる時点から電解液の調製終了の判断基準であって溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形に関連する混合系温度が電池の適正作動温度範囲内となるまでの間を意味する。なお、「溶媒と支持塩との混合開始時における溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形の原因となる混合系温度の上昇を予め十分に抑制できる時点」は、溶媒の種類、支持塩の種類、溶媒及び支持塩の組み合わせ、調製される電解液の濃度、溶媒の供給速度、注液型電池の構造や構成部品仕様などによっても異なり、予備試験などによって測定して決定しておくことができる。また、その時点において、温度制御手段が作動できない場合には、注液型電池の電解液供給を中止する判断時点とすることもできる。このときは、注液システムは、操作者に対して温度制御手段が作動しないことを意味する表示を出す構成としてもよい。
【００４４】
なお、図示しないが、本形態においては、特記しない限り、温度制御手段が、車載型温度制御手段及び充電設備配置型温度制御手段の一方又は双方であってもよく、注液型電池が、車載型注液型電池及び充電設備配置型注液型電池の一方又は双方であってもよい。温度制御手段が車載型温度制御手段であり、かつ、注液型電池が車載型注液型電池である場合には、注液型電池の起動を車両上で実施することができる。一方、これ以外の場合には、注液型電池の起動を充電設備内で実施することができる。例えば、温度制御手段が充電設備配置型温度制御手段であり、かつ、注液型電池が充電設備配置型注液型電池である場合には、注液システムの一部を車載する必要がない。例えば、充電ステーションなどの充電設備への送電設備がない場合（太陽光などの自然エネルギーによる発電部と蓄電部とからなる充電設備の場合）や送電が困難である場合（自然災害などで送電に障害が発生した場合）に、充電設備における充電装置内部に、本発明の注液システムが組み込まれることにより、充電装置によって所望の注液型電池の起動を実施することができる。
【００４５】
また、図示しないが、本形態においては、電解液の供給が、例えば自由落下などにより可能であれば、液体急速供給手段を有さない構成としてもよい。液体供給急速手段を有することにより、貯留容器の配置の自由度を高めることができ、また、例えば電解液の粘度が高い場合であっても電解液を注液型電池に早急に供給することができる。
【００４６】
更に、図示しないが、本形態においては、空冷型温度制御手段を更に有する構成としてもよい。
【００４７】
また、図示しないが、本形態においては、例えば、空冷型温度制御手段は、圧損や車載する場合の配置を考慮すると、空冷型温度制御手段の一例であるブロアを空気流れ方向に対して注液型電池の下流側に配置して、空気を引っ張る方向で流すことが好ましい。
【００４８】
更に、図示しないが、本形態においては、例えば、液体供給流路の下流側端部に設けられた接続機構の内部や外側に空気を供給できる構成としてもよく、液体を循環供給できる構成としてもよい。なお、複数の注液型電池を液体供給流路と接続できる接続機構は、注液型電池に対応する分岐流路を有するものであるが、更に分配構造を有していてもよく、注液型電池がカートリッジ型である場合には、接続部位に漏液防止用のシール構造を有していてもよい。
【００４９】
また、図示しないが、本形態において、液体供給流路に熱交換器を設ける場合、液体供給流路に２つの三方弁などを配置して設けられた液体供給迂回流路に熱交換器を設けてもよい。これにより、支持塩が溶解する際に発生する溶解熱を確実に熱交換することができる。
【００５０】
＜第４の形態＞
次に、第４の形態に係る注液システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、上記の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。図４は、第４の形態に係る注液システムの構成概略図である。図４に示すように、注液システム１Ｃは、電解液を調製するための溶媒Ｓを貯留する貯留容器１０Ａ及び電解液を調製するための支持塩ＳＥを貯蔵する貯蔵容器１１Ａが、弁２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと熱交換器２４と液体急速供給手段の一例であるポンプ２２とが配設され、液体供給流れ方向の下流側端部に接続機構２３を有する液体供給流路２０により接続された注液型電池３０Ａ，３０Ｂに適用される。そして、本形態における注液型電池３０Ａ，３０Ｂは、図示しない電極構造体を有し、電解液を調製するための溶媒Ｓと電解液を調製するための支持塩ＳＥとが混合されて液体供給流路２０内で電解液が調製され、電解液が供給されることによって成立する空気電池を備えるものである。また、注液システム１Ｃは、溶媒Ｓと支持塩ＳＥとの混合物ないし電解液が流通する液体供給流路２０の熱交換器２４の温度制御を実行する液体を循環供給する液冷型温度制御手段６を備えている。そして、液冷型温度制御手段６は、液体供給流路２０の熱交換器２４と、電解液を調製するための溶媒Ｓを貯留する貯留容器１０Ａとの間で液体を循環供給するものである。
【００５１】
注液システムにおいては、液体供給流路から注液型電池へ溶媒と支持塩との混合物ないし電解液を供給するために弁を開状態とする際、具体的には、溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了までの間、又は溶媒と支持塩との混合開始直前から電解液の調製終了までの間、液冷型温度制御手段が、溶媒と支持塩との混合物ないし電解液が流通する液体供給流路に設けられた熱交換器に液体を循環供給することによって温度制御を実行する。これにより、支持塩が溶解する際に発生する溶解熱による溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形が抑制された注液型電池が成立し、発電できる状態となる。すなわち液冷型温度制御手段を作動させることにより、溶解熱による温度上昇を抑制することが可能となる。また、これにより、支持塩が溶解する際の溶解熱を、溶媒を貯留する貯留容器に循環させることができる。貯留容器においては、例えば、低温環境下で溶媒が凍結したり粘度が高くなって供給が滞ることを抑制できる。更に、図示しないが、注液型電池ないしその周囲すなわち電池内部や外側との間で液体を循環供給する構成とすることも好ましい。これにより、例えば、低温環境下で活性が低くなることを抑制でき、高い発電性能を確保できるという副次的な効果を得ることもできる。なお、本形態においては、貯蔵容器に貯蔵される支持塩は固体状態であるものに限定されず、使用時と比較して高濃度の電解液である場合もあり、このような場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００５２】
ここで、「溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了までの間」とは、溶媒と支持塩との混合開始から電解液の調製終了の判断基準であって溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形に関連する混合系温度が電池の適正作動温度範囲内となるまでの間を意味する。したがって、発電当初から適正作動温度とすることも可能であり、高い発電性能を確保できるという副次的な効果を得ることもできる。
【００５３】
また、「溶媒と支持塩との混合開始直前から電解液の調製終了までの間」とは、溶媒と支持塩との混合開始時における溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形の原因となる混合系温度の上昇を予め十分に抑制できる時点から電解液の調製終了の判断基準であって溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形に関連する混合系温度が電池の適正作動温度範囲内となるまでの間を意味する。なお、「溶媒と支持塩との混合開始時における溶媒の蒸発や電池の内部構成部材の熱劣化、電池筐体の変形の原因となる混合系温度の上昇を予め十分に抑制できる時点」は、溶媒の種類、支持塩の種類、溶媒及び支持塩の組み合わせ、調製される電解液の濃度、溶媒の供給速度、注液型電池の構造や構成部品仕様などによっても異なり、予備試験などによって測定して決定しておくことができる。また、その時点において、温度制御手段が作動できない場合には、注液型電池の電解液供給を中止する判断時点とすることもできる。このときは、注液システムは、操作者に対して温度制御手段が作動しないことを意味する表示を出す構成としてもよい。
【００５４】
なお、図示しないが、本形態においては、特記しない限り、温度制御手段が、車載型温度制御手段及び充電設備配置型温度制御手段の一方又は双方であってもよく、注液型電池が、車載型注液型電池及び充電設備配置型注液型電池の一方又は双方であってもよい。温度制御手段が車載型温度制御手段であり、かつ、注液型電池が車載型注液型電池である場合には、注液型電池の起動を車両上で実施することができる。一方、これ以外の場合には、注液型電池の起動を充電設備内で実施することができる。例えば、温度制御手段が充電設備配置型温度制御手段であり、かつ、注液型電池が充電設備配置型注液型電池である場合には、注液システムの一部を車載する必要がない。例えば、充電ステーションなどの充電設備への送電設備がない場合（太陽光などの自然エネルギーによる発電部と蓄電部とからなる充電設備の場合）や送電が困難である場合（自然災害などで送電に障害が発生した場合）に、充電設備における充電装置内部に、本発明の注液システムが組み込まれることにより、充電装置によって所望の注液型電池の起動を実施することができる。
【００５５】
また、図示しないが、本形態においては、電解液の供給が、例えば自由落下などにより可能であれば、液体急速供給手段を有さない構成としてもよい。液体供給急速手段を有することにより、貯留容器の配置の自由度を高めることができ、また、例えば電解液の粘度が高い場合であっても電解液を注液型電池に早急に供給することができる。
【００５６】
更に、図示しないが、本形態においては、空冷型温度制御手段を更に有する構成としてもよい。
【００５７】
また、図示しないが、本形態においては、例えば、空冷型温度制御手段は、圧損や車載する場合の配置を考慮すると、空冷型温度制御手段の一例であるブロアを空気流れ方向に対して注液型電池の下流側に配置して、空気を引っ張る方向で流すことが好ましい。
【００５８】
更に、図示しないが、本形態においては、例えば、液体供給流路の下流側端部に設けられた接続機構の内部や外側に空気を供給できる構成としてもよく、液体を循環供給できる構成としてもよい。なお、複数の注液型電池を液体供給流路と接続できる接続機構は、注液型電池に対応する分岐流路を有し、更に分配構造を有していてもよく、注液型電池がカートリッジ型である場合には、接続部位に漏液防止用のシール構造を有していてもよい。
【００５９】
また、図示しないが、本形態において、液体供給流路に熱交換器を設ける場合、液体供給流路に２つの三方弁などを配置して設けられた液体供給迂回流路に熱交換器を設けてもよい。これにより、支持塩が溶解する際に発生する溶解熱を確実に熱交換することができる。
【００６０】
ここで、注液型電池における処理フローについて図面を用いて説明する。図５は、注液型電池における処理フローの一例を説明するフロー図である。
【００６１】
図５に示すように、操作者（車両の場合は運転手である。）から注液型電池の発電（放電）開始の指示が出た場合、フローを開始する。
【００６２】
ステップ１（図中では「Ｓ１」と記載する。以下同様。）においては、事前チェックにより動作内容の実施可否を判断する。ここでは、例えば、カートリッジ型注液型電池の搭載有無、電解液の貯留有無、温度制御手段の動作などのチェックを行う。また、作動させる電池が１つであるか複数であるかについても、操作者やシステムが判断する。一例として、温度制御手段の動作に異常がある場合にはＮＧと判断する。Ｓ１においてＯＫと判断された場合には、Ｓ２に進む。一方、Ｓ１においてＮＧと判断された場合には、フローを終了する。
【００６３】
Ｓ２においては、温度制御手段により温度制御を実行（温調を開始）して、Ｓ３に進む。
【００６４】
Ｓ３においては、注液型電池への溶媒又は電解液の供給を開始（注液を開始）して、Ｓ４に進む。
【００６５】
Ｓ４においては、電池作動の事前チェックを行う。一例として、何らかの原因で例えば注液型電池の開放端電圧が所定の電圧を示さないような場合にはＮＧと判断する。Ｓ４においてＯＫと判断された場合には、Ｓ５に進む。一方、Ｓ４においてＮＧと判断された場合には、フローを終了する。
【００６６】
Ｓ５においては、注液型電池での発電（放電）を開始して、Ｓ６に進む。
【００６７】
Ｓ６においては、注液型電池での発電（放電）を終了して、フローを終了する。本発明においては、通常、Ｓ２、Ｓ３の順序のフローとなるが、Ｓ２とＳ３とは同時としてもよい。
【００６８】
以上、本発明を若干の形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【００６９】
すなわち、上述した各形態の注液システムに記載した構成は、各形態毎に限定されるものではなく、例えば、各形態の構成を上述した各形態以外の組み合わせにしたり、構成の細部を変更したりすることができる。
【００７０】
また、上記形態においては、注液型電池として空気電池を例に挙げて説明したがこれに限定されるものではなく、従来公知の他の注液型電池を適用することもできる。
【００７１】
更に、上記形態においては、主電池としてリチウムイオン二次電池を例示したが、これに限定されるものではなく、従来公知の他のアルカリ二次電池や金属空気二次電池などを適用することもできる。
【符号の説明】
【００７２】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  注液システム
２  温度制御手段
４  空冷型温度制御手段（ポンプ）
６  水冷型温度制御手段
１０Ａ，１０Ｂ  貯留容器
１１Ａ  貯蔵容器
２０  液体供給流路
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ  弁
２２  ポンプ
２３  接続機構
２４  熱交換器
３０Ａ，３０Ｂ  注液型電池
Ａ  空気
Ｂ  液体
Ｓ  溶媒
ＳＥ  支持塩
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014216081.tif 000006
【図５】
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