(57)【要約】【課題】  蓋体の締結によって導通状態となる一方、蓋体の締結を解除することによって非導通状態となり、電源のオン・オフを蓋体の締結によって切替することのできる空気マグネシウム電池の提供。【解決手段】  蓋体１８は、締結時において本体１７と接する下端部１８ｃと、本体１７の内部に挿入されるアノード体２１と、アノード体２１の端部に連結された金属製の電極板３１，６０とを有し、電極板３１，６０は、少なくとも下端部１８ｃに位置する第１端子３７，６３を有する。本体１７は、蓋体１８の締結時において蓋体１８の下端部１８ｃと当接する面に位置する第２端子３８，６８を有し、第１端子３７，６３と第２端子３８，６８とが接することによって電気的に導通される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦断方向を有し、本体と、前記本体に固定されたカソード体と、前記本体に着脱可能に取り付けられる蓋体とを含む空気マグネシウム電池において、
前記蓋体は、締結時において前記本体と接する下端部と、前記本体の内部に挿入されるアノード体と、前記アノード体の端部に連結された金属製の電極板とを有し、前記電極板は、少なくとも前記下端部に位置する第１端子を有し、
前記本体は、前記蓋体の締結時において前記蓋体の下端部と当接する面に位置する第２端子を有し、
前記第１端子と前記第２端子とが接することによって電気的に導通されることを特徴とする前記空気マグネシウム電池。
【請求項２】
前記電極板は、固定部材を介して前記蓋体の外面に固定された固定部と、前記固定部から前記外面の外方へ向かって延び、かつ、前記蓋体の外周面に沿って前記下端部へ向かって延びる垂下部と、前記垂下部から内方へ折曲して蓋体の下端部の一部を覆う前記第１端子とを有する請求項１に記載の空気マグネシウム電池。
【請求項３】
前記蓋体はその内周面に螺旋部を有し、前記本体は前記蓋体が嵌着される円筒部を有し、前記第２端子は、少なくとも前記円筒部の基端縁の一部の外方に位置する請求項１又は２に記載の空気マグネシウム電池。
【請求項４】
前記第２端子は、前記本体の内部に延びる内周壁に設けられた螺旋部の上端に位置する舌片状を有し、前記蓋体と前記本体との締結状態において前記第１端子が前記第２端子に接する請求項１又は２に記載の空気マグネシウム電池。
【請求項５】
前記電極板は、前記縦断方向において弾性を有する請求項１〜４のいずれかに記載の空気マグネシウム電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気や水等の燃料を使用して発電する燃料電池、特に、水を使用する空気マグネシウム電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水を使用して発電する空気マグネシウム電池は公知である。例えば、特許文献１には、筒状の本体と、本体内に充填される正極活物質と、正極活物質内に挿入される一対の電極板（正極板と負極板）とを有する空気マグネシウム電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１０９５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された空気マグネシウム電池では、本体内に充填された正極活物質に水を供給することによって、電極板間に電位差が生じて起電力が発生する。また、ねじ山が設けられた本体の開口端にキャップを着脱可能に螺合することによって、本体内への水の注入や正極物質の交換を容易に行うことができる。一方、かかる空気マグネシウム電池においては、電源のオン・オフの切り替えとなるスイッチを設けることができず、一旦導電状態になった場合には、完全に放電が完了するまで電気を発生し続けることになる。
【０００５】
本発明の目的は、従来の空気マグネシウム電池の改良にあって、蓋体の締結によって導通状態となる一方、蓋体の締結を解除することによって非導通状態となり、電源のオン・オフを蓋体の締結によって切替することのできる空気マグネシウム電池の提供に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、縦断方向を有し、本体と、前記本体に固定されたカソード体と、前記本体に着脱可能に取り付けられる蓋体とを含む空気マグネシウム電池に関する。
【０００７】
本発明に係る空気マグネシウム電池は、前記蓋体は、締結時において前記本体と接する下端部と、前記本体の内部に挿入されるアノード体と、前記アノード体の端部に連結された金属製の電極板とを有し、前記電極板は、少なくとも前記下端部に位置する第１端子を有し、前記本体は、前記蓋体の締結時において前記蓋体の下端部と当接する面に位置する第２端子を有し、前記第１端子と前記第２端子とが接することによって電気的に導通されることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る好ましい実施態様の一つとして、前記電極板は、固定部材を介して前記蓋体の外面に固定された固定部と、前記固定部から前記外面の外方へ向かって延び、かつ、前記蓋体の外周面に沿って前記下端部へ向かって延びる垂下部と、前記垂下部から内方へ折曲して蓋体の下端部の一部を覆う前記第１端子とを有する。
【０００９】
本発明に係る他の好ましい実施態様の一つとして、前記蓋体はその内周面に螺旋部を有し、前記本体は前記蓋体が嵌着される円筒部を有し、前記第２端子は、少なくとも前記円筒部の基端縁の一部の外方に位置する。
【００１０】
本発明に係るさらに他の好ましい実施態様の一つとして、前記第２端子は、前記本体の内部に延びる内周壁に設けられた螺旋部の上端に位置する舌片状を有し、前記蓋体と前記本体との締結状態において前記第１端子が前記第２端子に接する前記電極板は、前記縦断方向において弾性を有する。
【００１１】
本発明に係るさらに他の好ましい実施態様の一つとして、前記電極板は、前記縦断方向において弾性を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る空気マグネシウム電池によれば、蓋体を本体に完全に締結したときに、蓋体に取り付けられた電極板の下端部に位置する第１端子と本体に配置された第２端子とが接触して電気的に導通された状態となるので、蓋体の締結を該電池の電源スイッチとして利用することができる。したがって、該電池を電気供給装置として利用した場合等において、蓋体の締結を調整することによって速やかに電源のオン、オフを繰り返し、かつ、速やかに切り替えすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態における空気マグネシウム電池の斜視図。
【図２】空気マグネシウム電池の一部破断分解斜視図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面図。
【図４】（ａ）非導通状態における電池の一部拡大図、（ｂ）導通状態における電池の一部拡大図。
【図５】第２実施形態における空気マグネシウム電池の斜視図。
【図６】空気マグネシウム電池の分解斜視図。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１及び２を参照すると、本実施形態に係る空気マグネシウム電池１０は、縦断方向Ｙ及び横断方向Ｘと、それらに直交する厚さ方向Ｚとを有し、縦断方向Ｙにおいて互いに対向する第１及び第２面１１，１２と、厚さ方向Ｚにおいて互いに対向する第３及び第４面１３，１４と、横断方向Ｘにおいて互いに対向する第５面及び第６面１５，１６とを有する角状の本体１７と、本体１７に着脱可能に取り付けられる蓋体１８とを含む。第１面１１には、空気マグネシウム電池１０が電気化学反応を生じたときに発生する水素ガスを外部に排出するための透孔１９が形成される。
【００１５】
本体１７は、硬質のプラスチック材料から形成されており、第３面１３には矩形薄板状のカソード体（空気極）２０が位置しており、本体１７内には、棒状のアノード体２１が挿抜可能に挿入される。本体１７内には、所要量の反応液２３が注入可能であって、その内部には、本体１７内全体の許容容積の約６０〜８０％の容量の液体が注入されてなる注液域２４と、注液域２４の上方に位置するスペースＳとが形成される。本体１７の第１面１１の中央には円筒部１７ａが配置されており、円筒部１７ａの外周面全体には螺旋部２８が設けられる。
【００１６】
蓋体１８は、上面１８ａと、上面１８の外周縁から本体１７側へ延び、かつ、その内周面に螺旋部２９が設けられた中空の円筒部１８ｂと、本体１７の第１面１１と対向する下端部１８ｃとを有する。蓋体１８の上面１８ａの中央には開口が形成されており、該開口には、端部がアノード体２１に取り付けられた固定部材（螺子）３０が嵌着されてその頭部が露出している。固定部材３０と蓋体１８の上面１８ａとの間には、蓋体１８の上面１８ａから円筒部１８ｂに沿って垂下する金属薄板状の電極板３１の一方端がワッシャー３３を介して固定される。操作者が蓋体１８を摘持してアノード体２１を本体１７の円筒部１７ａに挿通させるようにして被着させて、一方方向に回転させることによって蓋体１８の螺旋部２９と本体１７の螺旋部２８とが係合されて、蓋体１８を本体１７に締め付けることができる。
【００１７】
電極板３１は、蓋体１８の外形に沿うように折曲された形態を呈しており、蓋体１８の上面１８ａの外周縁に沿って折曲された第１折曲部位３１ａと、蓋体１８の下端部に沿って折曲された第２折曲部位３１ｂとを有する。また、電極板３１は、先端が固定部材３０によって蓋体１８の上面１８ａに固定された固定部３５と、第１折曲部位３１ａと第２折曲部位３１ｂとの間において蓋体１８の外側面に沿って位置する垂下部３６と、蓋体１８の下端部１８ｂの一部を被覆するように内方へ折曲された第２折曲部位３１ｂを含み、かつ、内方へ延びる第１端子３７とを有する。本体１７の第１面１１の円筒部１７ａの基端の外周には、中央に穿設された開口を有する金属製かつ角薄板状の第２端子３８が配置される。カソード体２０の角部には、半田付け等によってリード線４０の一端が取り付けられ、第２端子３８の角部には半田付け等によってリード線４１の一端が取り付けられる。本体１７と蓋体１８との間には、反応液の漏れを防ぐためのＯ−リング３４が配置される。
【００１８】
かかる構成を有する空気マグネシウム電池１０において、使用開始時において、まず、蓋体１８を本体１７から取り外してその内部に反応液を注入した後、再び蓋体１８を本体１７の円筒部１７ａに螺着する。蓋体１８が円筒部１７ａに完全に締結された状態において、蓋体１８の下端部１８ｃに位置する第１端子３７は本体１７の第１面１１に位置する第２端子３８と電気的に接触して、空気マグネシウム電池１０は電気的に導通状態となる。かかる導通状態において、反応液２３が酸化触媒として作用してカソード体２０とアノード体２１との間にイオン化反応が生じ、イオン化したアノード体２１から発生した電子がカソード体２０で酸素と反応液２３中の水と反応して放電反応が生じ、カソード体２０とアノード体２１との間に電位差が生じて所定の起電力を発生する。かかる電気化学反応が発生することによって、本体１７内には水酸化マグネシウムと反応ガス（水素ガス）が生成される。反応液は、水の他に塩水等の電解液を用いることができる。蓋体１８を取り外すことによって、アノード体２１が本体１７内から抜き出されて電気化学反応が終わり起電力を生じなくなる。また、蓋体１８を取り外すことによって、発電効率が低下したときに新たな反応液２３を注入するために内部の液体を排出したりすることができる。
【００１９】
カソード体２０は、カーボン材等の導電性材料から形成された第１層（電極層）と、活性炭等の正極活物質から形成された第２層（活性層）とが積層された多層構造を有するものであることが望ましく、全体として通気不透液性であることが好ましい。また、カソード体２０は、より集電効率を向上させるために、第１及び第２層のほかに、導電性金属から形成された板状の第３層（集電層）が積層された３層構造を有するものであってもよい。アノード体２１は、イオン化傾向の比較的に大きな電極活物質、例えば、金属マグネシウム、アルミニウム、亜鉛等を用いることができる。
【００２０】
図４（ａ）を参照すると、蓋体１８を完全に締結していない状態において、電極板３１の第１端子３７は本体１７の円筒部１７ａの基端の外周に位置する第２端子３８と離間しており、互いに接触していない。このように、蓋体１８の締結を不完全な状態（断線状態）とすることによって、空気マグネシウム電池１０を導通状態から非導通状態に切り替えることができ、いわば、蓋体１８の締結の有無を電源スイッチとして利用することができる。すなわち、本発明と同様の空気マグネシウム電池１０においては、本体１７の内部に反応液を注入することによって直ちに放電反応が開始され、放電が終了するまで時間の経過とともに微弱になりながらも一定の起電力を発生し続ける。したがって、一旦放電反応が開始してしまえば、完全に蓋体１８を本体１７から取り外してアノード体２１を本体１７内から取り出さない限りは放電し続けるので、例えば、断続的に起電力を発生させなければならない場合には、電源をオフにする度ごとに蓋体１８を本体から取り外さなければならず、手間である。
【００２１】
本実施形態における空気マグネシウム電池１０においては、蓋体１８を完全に本体１７から分離してアノード体２０をその内部から完全に取り出さなくても、蓋体１８の締結を緩めることによって第１端子３７が第２端子３８から離間して非導通状態となるので、電源のオン・オフの切り替えを容易に行うことができる。したがって、例えば、リード線４０，４１を電球（光源）に接続して空気マグネシウム電池１０を携帯用ライトとして使用する場合等において、蓋体１８と円筒部１７ａとの締結を解除することによって第１端子３７と第２端子３８とが離間して非導通状態となり電源がオフとなり、再び、蓋体１８を締結して第１端子３７と第２端子３８とが接触することによって電源がオンとなる。
【００２２】
また、電極板３１は折曲された状態で固定部材３０を介して蓋体１８に取り付けられており、第１折曲部位３１ａは蓋体１８の上面の外周縁から離間して位置している。第１折曲部位３１ａが外周縁と当接せずにそれと離間することによって、電極板３１の垂下部３６は縦断方向Ｙにおいて弾性を有する。すなわち、第１端子３７が第２端子３８と摺接したときに垂下部３６は弾性変形して上方へ僅かに移動して衝撃が吸収されるので、第１及び第２端子３７，３８が複数摺接してもそれらが摩耗したり変形したりするおそれはない。なお、第２端子３８は、蓋体１８が本体１７に完全に締結された状態において第１端子３７と接するように配置されていればよく、少なくとも円筒部１７ａの基端縁の一部の外方に位置していればよい。
【００２３】
＜第２実施形態＞
図５を参照すると、本実施態様においては、蓋体１８は、円形の基端部５０と、基端部５０から延出する外周面に螺合部５１を有する円筒状の挿入部５２とを有する。蓋体１８の基端部５０には、その外面から突出する蓋体１８を回転させて本体１７に嵌着させるための摘持部５４が配置されており、摘持部５４の中央部に形成された開口には金属製の固定部材（螺子）５５が挿通されている。固定部材５５の一方端は挿入部５２内に挿入されたアノード体２１の端部に取り付けられている。第１電極板６０は、摘持部５４の中央部位に固定部材５５を介して固定された固定部６１と、固定部６１から摘持部５４の外周に沿って垂下し、かつ、基端部５０の外面に沿ってその外周縁まで延びる垂下部６２と、基端部５０の外周縁に沿って内方へ折曲された第１端子６３とを有する。
【００２４】
本体１７の第１面１１は他の各面に比して肉厚であって、かつ、その中央部に開口６４が設けられており、開口端から内方へ延出する内周壁には蓋体１８の挿入部５２の螺旋部５１と係合される螺旋部６５が形成される。第１面１１の開口６４の外周には金属製かつ薄板状の第２電極板６７が配置される。第２電極板６７の中央にはリード線４１が取り付けられており、一方側部の内周面には開口６４へ向かって延出し、かつ、螺旋部６５の上部（上段）に位置する舌片状の第２端子６８が設けられる。かかる態様を有する空気マグネシウム電池１０において、蓋体１８が本体１７から取り外された状態において、操作者は、摘持部５４を摘持して蓋体１８の挿入部５２を本体１７の開口６４に挿入し、摘持部５４を一方方向に回転させることによって挿入部５２の螺旋部５１と本体１７の内周壁に位置する螺旋部６５とが係合されて蓋体１８を本体１７に螺着させることができる。蓋体１８の挿入部５２の上端には外周に延びる凹部が形成されており、凹部にはＯ−リング３４が配置される。
【００２５】
図４を参照すると、蓋体１８が本体１７に完全に締結された状態において、第１端子６３は螺旋部６５の上端に延出した第２端子６８に接している。このように、蓋体１８が本体１７に完全に締結された状態において第１端子６３が第２電極板６７の第２端子６８に接することによって空気マグネシウム電池１０は電気的に導通状態となり所要の起電力を発生させることができる。かかる導通状態において蓋体１８の基端部５０と本体１７の第１面１１とはほぼ面一であるので、外見上すっきりとした印象を与えるとともに、第１実施形態のように蓋体１８全体が本体１７の外部に露出する場合に比して、空気マグネシウム電池１０をよりコンパクトな大きさにすることができる。また、第１実施形態と同様に、第１電極板６０は折り曲げられて蓋体１８に取り付けられているので、基端部５０の外周縁に沿って折曲された部位は弾性を有している。したがって、第１端子６３が第２端子６８に摺接するときに衝撃が吸収されるので、第１及び第２端子６３，６８が複数摺接しても摩耗したり変形したりするおそれはない。また、図示したように、蓋体１８が完全に締結された状態において第１端子６３と接するように第２端子６８が配置されていればよく、第２電極板６７は開口６４の外周全体を囲む大きさを有するものである必要はなく、外周全体を囲む場合に比して材料コストを抑えることができる。
【００２６】
空気マグネシウム電池１０を構成する各部材としては、前記の材料以外に、この種の物品に用いられる材料を制限なく用いることができる。また、各実施形態における各構成部材の各種寸法は、必要な起電力の大きさに合せて適宜変更することができる。また、空気マグネシウム電池１０は、船舶や大型タンカー等の動力電源装置として利用したり、また、携帯情報端末等の電気機器の電源供給装置としても利用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０  空気マグネシウム電池
１７  本体
１８  蓋体
１８ａ  上面
１８ｂ  外側面
１８ｃ  下端部
２０  カソード体
２１  アノード体
３０  固定部材
３１  電極板
３５  固定部
３６  垂下部
３７    第１端子
３８    第２端子
６０    第１電極板
６１    固定部
６２    垂下部
６３    第１端子
６５    内周壁の螺旋部
６８    第２端子
Ｙ      縦断方向
【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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【図７】
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