(57)【要約】  本発明は、正極層５１と負極層５３を有する発電部Ｂを器体１１内に収容した空気電池形成体１０と、電解液Ｗ又水を貯留する貯液容器２０とを有し、その空気電池形成体１０と貯液容器２０との間に、この貯液容器２０内の電解液Ｗ又水を空気電池形成体１０に注入するための注液口１７を形成している注液式空気電池において、その注液口１７を撥水加工しているとともに、貯液容器２０内の電解液Ｗ又水を、注液口１７を通じて空気電池形成体１０の発電部Ｂに導入するための導液部Ｃ１を設けている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極層と負極層を有する発電部を器体内に収容した空気電池形成体と、電解液又は水を貯留する貯液容器とを有し、その空気電池形成体と貯液容器との間に、この貯液容器内の電解液又は水を空気電池形成体に注入するための注液口を形成している注液式空気電池において、
上記注液口の口縁を撥水加工しているとともに、
貯液容器内の電解液又は水を、注液口を通じて空気電池形成体の発電部に導入するための導液部を設けていることを特徴とする注液式空気電池。
【請求項２】
正極層と負極層の間にセパレータが配設されており、
導液部を、上記セパレータと一体にして形成している請求項１に記載の注液式空気電池。
【請求項３】
導液部が正極層又は負極層の上縁部から注液口まで延出形成されている請求項１又は２に記載の注液式空気電池。
【請求項４】
導液部の一部を注液口に接触させて配設している請求項１〜３のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
【請求項５】
注液口に開閉弁が配設されており、
導液部の一部を開閉弁に接触又は連結している請求項１〜３のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
【請求項６】
貯液容器内に向けて開く開閉弁が注液口に配設されており、
その開閉弁を開いたときに、導液部の一部が貯液容器内に突入するように連結されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
【請求項７】
セパレータ又は導液部若しくはそれら双方は、少なくともその一部に親水性の表面を含んでいる請求項１〜６のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
【請求項８】
セパレータ又は導液部若しくはそれら双方は、親水性を持つ繊維により形成している請求項１〜７のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
【請求項９】
セパレータ又は導液部若しくはそれら双方は、少なくとも負極層との対向面が親水性である請求項１〜８のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
【請求項１０】
セパレータ又は導液部若しくはそれら双方を、注液口の数及び幅に応じて厚み及び幅を傾斜させている請求項１〜９のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
【請求項１１】
セパレータ又は導液部若しくはそれら双方は、注液口から発電部に向け、空孔率を次第に大きくしている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
【請求項１２】
セパレータ又は導液部若しくはそれら双方に、電解液又は水を拡散導水するための導液溝を形成している請求項１〜１１のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用時に注液して活状態として使用する注液式空気電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術として、空気電池とした名称において特許文献１に開示された構成のものがある。
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る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００２−１５１１６７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、上記特許文献１に記載の単電池は、正極と負極の隙間が狭いために、電解液を迅速に給液することが難しい。【０００５】
そこで本発明は、起動時間の短縮を図るとともに放電ムラによる放電ロスを軽減し、電極の利用率を向上させられる注液式空気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】
【０００６】
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、正極層と負極層を有する発電部を器体内に収容した空気電池形成体と、電解液又は水を貯留する貯液容器とを有し、その空気電池形成体と貯液容器との間に、この貯液容器内の電解液又は水を空気電池形成体に注入するための注液口を形成したものである。
本発明においては、上記注液口の口縁を撥水加工しているとともに、貯液容器内の電解液又は水を、注液口を通じて空気電池形成体の発電部に導入するための導液部を、発電部から貯液容器側に突出させて形成している。【０００７】
この構成においては、貯液容器内の電解液又は水は、発電部から貯液容器側に突出させて形成されている導液部を介して空気電池形成体の発電部に導入されるので、起動時間の短縮とともに放電ムラによる放電ロスが軽減され、電極層の利用率が向上する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、貯液容器内の電解液又は水は、発電部から貯液容器側に突出させて形成されている導液部を介して空気電池形成体の発電部に導入しているので、起動時間の短縮を図るとともに放電ムラによる放電ロスを軽減し、電極の利用率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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ものであり、（Ａ）は、注液を開始する前の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、その側断面図である。
【図２】同上の注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始した後の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、その側断面図である。
【図３】（Ａ）は、第一の実施形態に係る注液式空気電池の内部を透視して示す斜視図、（Ｂ）は、導液部の取り付け構造の一例を示す斜視図である。
【図４】導液部の取り付け構造の他例を示す部分側面図である。
【図５】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ものであり、（Ａ）は、注液を開始する前の状態を示す正面図、（Ｂ）は、その側面図、（Ｃ）は、導液部材の正面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始する前の状態を示す側断面図、（Ｂ）は、注液を開始した後の状態を示す側断面図である。
【図７】（Ａ）は、上記図６に示す開閉弁への導液部の取り付け構造の一例を示す貯液容器とセパレータの斜視図、同図（Ｂ）は、上壁と並行に開閉する開閉弁への導液部の取り付け構造の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第四の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始する前の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、その側断面図、（Ｃ）は、注液を開始した後の状態を示す側断面図である。
【図９】図８に示す貯液容器に向けて開く開閉弁への導液部の取り付け構造の一例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第五の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始した後の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、その各側断面図である。
【図１１】本発明の第五の実施形態に係る注液式空気電池の内部を透視して示す斜視図である。
【図１２】本発明の第六の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始した後の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、注液を開始した後の状態を示す側断面図である。
【図１３】本発明の第七の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始した後の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、注液を開始した後の状態を示す側断面図、（Ｃ）は、セパレータの負極層との対向面を示す背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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ものであり、（Ａ）は、注液を開始する前の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、その側断面図である。また、図２は、上記の注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始した後の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、その側断面図である。
【００１１】
本発明の第一の実施形態に係る注液式空気電池Ａ１は、空気電池形成体１０、注液容器２０を有している。
空気電池形成体１０は、電解液Ｗを注入されることにより発電するものであり、器体１１に発電部Ｂを収容した構成のものである。
【００１２】
器体１１は、平面視方形にした底壁１２、側壁１３〜１６及び上壁１９を一体に形成した直方体形のものである。
貯液容器２０は、所要の容量にした横長の直方体形のものであり、上記上壁１９に隣接配置されている。
【００１３】
上記上壁１９の中央部分には、貯液容器２０の内部に貯留している電解液Ｗを空気電池形成体１０に注液するための注液口１７が開口形成されている。上壁１９は、貯液容器２０の底壁を兼ねている。
注液口１７は、これの口縁に四フッ化エチレン樹脂コーティングによる撥水加工が施されている。この撥水加工により注液時に上壁１９などを伝って電解液Ｗまたは水が流出することを防止し、電解液Ｗまたは水が導液片１８を伝って空気電池形成体１０の発電部Ｂに導入されやすくなる。
【００１４】
発電部Ｂは、撥水層５０、正極層５１、セパレータ５２及び負極層５３を順に積層させた構成のものである。
発電部Ｂと上壁１９との間には、余裕空間βが区画形成されているとともに、その余裕空間βに、貯液容器２０内の電解液Ｗ又水を、注液口１７を通じて空気電池形成体１０の発電部Ｂに導入するための導液部Ｃ１を設けている。
【００１５】
本実施形態において示す導液部Ｃ１は、上記セパレータ５２と一体にして、その上端部を正面視略台形に形成しているとともに、その中央部分に、注液口１７とほぼ同じ幅にし、かつ、所要の高さにした導液片１８を突出形成したものである。
【００１６】
導液片１８は、上記した注液口１７と対向させ、かつ、発電部Ｂの負極層５３及び正極層５１の上縁部５３ａ，５１ａよりも注液容器２０側に突出して形成されている。
すなわち、導液部Ｃ１は、正極層５１又は負極層５３の各上縁部５１ａ，５３ａから注液口１７まで延出形成されている。本実施形態においては、導液片１８を注液口１７に接触させている。
【００１７】
また、本実施形態においては、セパレータ５２の負極層５３との対向面５２ａを親水性のものとしている。すなわち、負極層５３の表面も親水性であるため、より導水作用を高めることができる。
なお、セパレータ５２の対向面５２ａは、少なくともその一部に親水性の表面を含んでいるものがよい。また、注液口１７から発電部Ｂに向かう方向の繊維に親水性を持つものを配置するとよい。
【００１８】
上記した図１，２に示す注液式空気電池Ａ１において、導液部の取り付け構造の例を図３（Ａ），（Ｂ）及び図４に示す。図３（Ａ）は、第一の実施形態に係る注液式空気電池の内部を透視して示す斜視図、（Ｂ）は、導液部の取り付け構造の一例を示す斜視図である。また、図４は、導液部の取り付け構造の他例を示す部分側面図である。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。
【００１９】
図３（Ａ），（Ｂ）に示す導液部Ｃ１は、これの導液片１８を上壁１９の裏面であって、注液口１７の口縁近傍に接着させたものである。これにより、貯留容器２０から発電部Ｂへ注入される電解液Ｗを発電部Ｂに良好に導くことができる。
【００２０】
図４に示す導液部Ｃ２は、上記の実施形態に示す導液部Ｃ１とは異なり、セパレータ５２とは別個の導液部材として形成している。以下、導液部材を「Ｃ２」として示す。
導液部材Ｃ２は、正面視略台形に形成した本体５４の上側中央部分に、注液口１７とほぼ同じ幅にした導液片１８を、また、その本体５４の下側に垂下片５４ｃをそれぞれ突出させて形成したものである。
【００２１】
導液片１８は、本体５４との境界５４ａにおいて、注液口１７に臨むように折り曲げられている。
また、垂下片５４ｃは、本体５４との境界５４ｂにおいて、正極５１と負極５３の間に挿入できるように折り曲げて形成されている。
このような導液部材Ｃ２を採用する場合には、上記したセパレータ５２は配設しなくともよい。また、そのような導液部材Ｃ２をセパレータと一体に形成してもよい。
【００２２】
次に、空気電池形成体１０に発電を行なわせるときの動作について説明する。
図１（Ａ）に示すように、発電を行なわせるまでは、電解液Ｗが貯液容器２０から空気電池形成体１０に注入されないように、注液口１７が開閉弁等で閉じられている。
発電を行なわせようとするときには、注液口１７を閉じている開閉弁を開いて、貯液容器２０から電解液Ｗが空気電池形成体１０に注液できるようにする。
【００２３】
開閉弁を開くことにより、貯液容器２０内の電解液Ｗが、セパレータ５２の導液片１８に吸液されて、正極層５１と負極層５３との上辺縁部５１ａ，５３ａ間に導かれる。
これにより、電解液Ｗは、発電部Ｂの全域に速やかに浸透拡散し、これにより、空気電池形成体１０における発電が開始されることになる。
【００２４】
上記の構成からなる注液式空気電池Ａ１によれば、次の効果を得ることができる。
・電解液Ｗの拡散を促進させ、かつ、電解液Ｗの均一な供給による放電ムラの改善を行なうことができ、これにより、起動時間の短縮を図るとともに放電ムラによる放電ロスを軽減し、正，負極層の利用率を向上させられる。
また、導液部をセパレータと一体に形成することにより、簡易な構成にすることができる。
【００２５】
次に、第二の実施形態に係る注液式空気電池について、図５を参照して説明する。図５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ものであり、（Ａ）は、注液を開始する前の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、その側断面図、（Ｃ）は、導液部材の正面図である。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。
【００２６】
第二の実施形態に係る注液式空気電池Ａ２は、上記した導液部Ｃ２とは構成が異なる導液部Ｃ３を採用している。
本実施形態において示す導液部Ｃ３は、セパレータ５２とは別個の導液部材として形成されている。以下、導液部材を「Ｃ３」として示す。
【００２７】
導液部材Ｃ３は、正面視略台形に形成されているとともに、その上側中央部分に、注液口１７とほぼ同じ幅にした導液片１８を突出させて形成したものである。
この導液部材Ｃ３は、導液片１８の上端から下辺縁Ｃ３´までの寸法を、導液片１８を注液口１７に当接させたときに、下辺縁Ｃ３´が発電部Ｂの正極層５１と負極層５３との上辺縁部５１ａ，５３ａ間に挿入されるように設定している。
このような導液部材Ｃ３を採用する場合には、上記セパレータは配設しなくともよい。
【００２８】
次に、第三の実施形態に係る注液式空気電池について、図６を参照して説明する。図６は、本発明の第三の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始する前の状態を示す側断面図、（Ｂ）は、注液を開始した後の状態を示す側断面図である。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。
【００２９】
本発明の第三の実施形態に係る注液式空気電池Ａ３は、注液口１７に開閉弁１９ａが配設されているとともに、その開閉弁１９ａにセパレータ５２に形成した導液部Ｃ１の導液片１８の上端を連結固定したものである。
開閉弁１９ａは、図示下向きに開くようになっている。
【００３０】
本実施形態において、空気電池形成体１０に発電を行なわせるときの動作について説明する。
図６（Ａ）に示すように、発電を行なわせるまでは、電解液Ｗが貯液容器２０から空気電池形成体１０に注入されないように、注液口１７が開閉弁１９ａで閉じられている。
図６（Ｂ）に示すように、発電を行なわせようとするときには、開閉弁１９ａを図示下側に開いて、貯液容器２０から電解液Ｗが空気電池形成体１０に注液できるようにする。
【００３１】
開閉弁１９ａを開くことにより、貯液容器２０内の電解液Ｗは、導液部Ｃ１及びセパレータ５２を通じて、正極層５１と負極層５３との上縁部５１ａ，５３ａ間に導かれる。
これにより、電解液Ｗは、発電部Ｂの全域に速やかに浸透拡散し、これにより、空気電池形成体１０における発電が開始されることになる。
【００３２】
図７（Ａ）は、上記図６に示す開閉弁への導液部の取り付け構造の一例を示す斜視図、同図（Ｂ）は、上壁と並行に開閉する開閉弁への導液部の取り付け構造の一例を示す斜視図である。
【００３３】
図７（Ａ）に示す導液部Ｃ１は、これの導液片１８を開閉片１９ａの裏面に接着等により固定したものである。また、同図（Ｂ）においても、上壁１９と並行に開閉する開閉弁１９ｂの裏面に接着等により導液片１８を固定したものである。
【００３４】
第四の実施形態に係る注液式空気電池について、図８を参照して説明する。図８は、本発明の第四の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始する前の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、その側断面図、（Ｃ）は、注液を開始した後の状態を示す側断面図である。
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。
【００３５】
第四の実施形態に係る注液式空気電池Ａ４は、上述した第三の実施形態に係る注液式空気電池Ａ３と同じく、注液口１７に開閉弁１９ｃが配設されているとともに、その開閉弁１９ｃにセパレータ５２に形成した導液部Ｃ１の導液片１８の上端を連結固定したものである。
【００３６】
本実施形態において示す開閉弁１９ｃは、図８（Ｃ）に示すように、貯液容器２０内に向けて開くようになっている。換言すると、開閉弁１９ｃが貯液容器２０内に向けて開いたときに、導液部Ｃ１の導液片１８の上端が、貯液容器２０内に突入するように構成されている。
【００３７】
これにより、電解液Ｗは導液部Ｃ１の導液片１８の上端に吸液され、正極層５１と負極層５３との上縁部５１ａ，５３ａ間に導かれる。次いで電解液Ｗは、発電部Ｂの全域に速やかに浸透拡散し、空気電池形成体１０における発電が開始されることになる。すなわち、いっそう迅速に電解液Ｗが正極層５１と負極層５３に給液されることになる。
【００３８】
図９は、図８に示す貯液容器に向けて開く開閉弁への導液部の取り付け構造の一例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。
【００３９】
図９に示す導液部Ｃ１は、導液片１８を開閉弁１９ｃの裏面に接着等によって固定したものである。これにより、開閉弁１９ｃを開くときにも、導液片１８を貯液容器２０内に確実に突入させられる。
【００４０】
第五の実施形態に係る注液式空気電池について、図１０を参照して説明する。
図１０は、本発明の第五の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始した後の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、その側断面図である。また、図１１は、本発明の第五の実施形態に係る注液式空気電池の内部を透視して示す斜視図である。
【００４１】
第五の実施形態に係る注液式空気電池Ａ５は、セパレータ５２に一体に形成した導液部の構成が異なっている。
図１０に示すように、本実施形態において示す導液部Ｃ４は、上記セパレータ５２と一体にして、その上端部を正面視略台形に形成しているとともに、その中央部分に、注液口１７とほぼ同じ幅にし、かつ、その注液口１７から貯液容器２０内に突入する高さにした導液片１８Ａを形成したものである。
【００４２】
また、導液片１８Ａは、これの上端に向けて正極層５１又は負極層５３との上縁部５１ａ，５３ａから、側面視において次第に厚みが増加するように形成されている。これにより、導液片１８Ａの上端が電解液Ｗと接する面積が向上するので導液効率を高めることができる。
なお、導液片１８Ａの断面形状は、上記のような長方形のものに限らず、円形のものであってもよい。
【００４３】
図１１に示す導液片１８Ａは、セパレータ５２の導液片１８Ａとなる部分を幅広の板として形成しておき、これを筒形になるように巻回したものである。これにより、導液片１８Ａを容易に形成することができる。
【００４４】
図１２は、本発明の第六の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始した後の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、注液を開始した後の状態を示す側断面図である。また、図１３は、本発明の第七の実施形態に係る注液式空気電池の概略構成を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始した後の状態を示す正断面図、（Ｂ）は、注液を開始した後の状態を示す側断面図、（Ｃ）は、セパレータの負極層との対向面を示す背面図である。
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。
【００４５】
第六の実施形態に係る注液式空気電池Ａ６は、セパレータ５２及びこれと一体に形成した導液部１８Ｂの構成が異なっている。
図１２に示すように、本実施形態において示す導液部Ｃ５は、上記した注液式空気電池Ａ５のものと正面視においては同等の輪郭形状になっているが、その導液部Ｃ５とともにセパレータ５２が、導液片１８Ｂの上端から下辺縁５２ｃに向けて、高い空孔率から低い空孔率となるように形成されている。これにより導液片１８Ｂの上端が電解液Ｗと接する面積がさらに向上するので導液効率を高めることができる。
【００４６】
次に、第七の実施形態に係る注液式空気電池Ａ７は、セパレータ５２の構成が異なっている。
図１３（Ｃ）に示すように、セパレータ５２の対向面５２ａには、これの上縁部５２ｂから下辺縁５２ｃにかけて導液溝３０が互いに所要の間隔と深さにして形成されている。このような導液溝３０により、導液片１８Ａの上端が電解液Ｗを導いた後に、下辺縁５２ｃにかけて電解液Ｗを導入しやすくなりさらに導液効率を高めることができる。
また、本実施形態においては、導液溝３０をセパレータ５２の対向面５２ａにのみ形成したものを例として示すが、導液部Ｃ１にも形成してもよい。
【００４７】
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。
・上述した各実施形態においては、貯液容器に電解液を貯留している例について説明したが、水であってもよいことは勿論である。
・上述した各実施形態においては、発電部Ｂと側壁１６との間に、余裕空間βが区画形成している例について説明しているが、必ずしも設ける必要はない。
【００４８】
・セパレータ又は導液部若しくはそれら双方を、親水性を持つ繊維により形成することができる。
・セパレータ又は導液部若しくはそれら双方を、注液口の数及び幅に応じて厚み及び幅を傾斜させるようにしてもよい。
【００４９】
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。
【符号の説明】
【００５０】
１０              空気電池形成体
１１              器体
１７              注液口
１９              開閉弁
２０              貯液容器
５１              正極層
５２              セパレータ
５３              負極層
Ａ１〜Ａ７        注液式空気電池
Ｂ                発電部
Ｃ１〜Ｃ５        導液部
Ｗ                電解液
【図１】
2013168580.tif 000003
【図２】
2013168580.tif 000004
【図３】
2013168580.tif 000005
【図４】
2013168580.tif 000006
【図５】
2013168580.tif 000007
【図６】
2013168580.tif 000008
【図７】
2013168580.tif 000009
【図８】
2013168580.tif 000010
【図９】
2013168580.tif 000011
【図１０】
2013168580.tif 000012
【図１１】
2013168580.tif 000013
【図１２】
2013168580.tif 000014
【図１３】
2013168580.tif 000015
【国際調査報告】
2013168580.tif 000016
2013168580.tif 000017