(57)【要約】【課題】一対の正極板とその間に配置される負極板とを備えた空気電池セルにおいて、負極板を容易に交換することができる空気電池セルを提供する。【解決手段】一対の正極板１，１の間に電解質の収容空間２を形成した正極構造体３と、電解質の収容空間２に配置される負極板４と、負極板４の端部に装着する負極保持体５とを備えており、正極構造体３が、電解質の収容空間２に負極板４を挿入するための取付口７を有し、負極保持体５が、正極構造体３の取付口７に対して着脱可能である空気電池セルＣ１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の正極板の間に電解質の収容空間を形成した正極構造体と、
電解質の収容空間に配置される負極板と、
負極板の端部に装着する負極保持体とを備え、
正極構造体が、電解質の収容空間に負極板を挿入するための取付口を有し、
負極保持体が、正極構造体の取付口に対して着脱可能であることを特徴とする空気電池セル。
【請求項２】
負極保持体は、互いに回動自在に連結されて負極板の端部を挟持する一対の挟持部材と、両挟持部材の間に介装して負極板の挟持状態を維持する弾性体とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気電池セル。
【請求項３】
負極板が、負極保持体の挟持部材と係合する係合部を有していることを特徴とする請求項２に記載の空気電池セル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気電池セルを複数備えた組電池であって、
各空気電池セルを所定間隔で配列させて収容する筐体を備え、
筐体が、各空気電池セルの負極保持体側に開口部を有し、
隣接する空気電池の負極保持体同士の間、及び配列端部の空気電池の負極保持体と開口部の縁部との間に、接続部材を装着したことを特徴とする組電池。
【請求項５】
接続部材が、弾性部材から成ることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
【請求項６】
接続部材が、負極保持体若しくは開口部の縁部に係合する係合溝を有していることを特徴とする請求項４又は５に記載の組電池。
【請求項７】
接続部材が、筐体内部側を先端とするくさび形を成していることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項８】
隣接する空気電池セル同士の間、及び配列端部の空気電池と筐体の内壁との間が、空気流路であることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素を正極活物質として利用する空気電池セルと、この空気電池セルを複数備えた組電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の空気電池セルとしては、例えば非特許文献１に記載されたものがある。非特許文献１に記載の空気電池セルは、相対向する一対の正極をフレームにより保持すると共に、両正極の間に、一方側に開放された収容空間を形成し、その収容空間に負極を配置すると共に、正極と負極との間に電解液を充填した構造である。この負極は、収容空間の開放部分に固定される蓋に装着してある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】大阪工業技術試験所季報３７［３］（１９８６）ｐ．３４−３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記したような従来の空気電池セルでは、収容空間の開放部分に固定される蓋に負極を装着した構造であったため、その負極を交換するには蓋部分を分解しなくてはならず、負極を容易に交換することが困難であるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、一対の正極板とその間に配置される負極板とを備えた空気電池セルにおいて、負極板を容易に交換することができる空気電池セルを提供することを目的とし、また、その空気電池セルを複数備えた組電池を提供することを目的としている。  
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係わる空気電池セルは、一対の正極板の間に電解質の収容空間を形成した正極構造体と、電解質の収容空間に配置される負極板と、負極板の端部に装着する負極保持体とを備えている。そして、空気電池セルは、正極構造体が、電解質の収容空間に負極板を挿入するための取付口を有し、負極保持体が、正極構造体の取付口に対して着脱可能であることを特徴としている。
【０００７】
本発明に係わる組電池は、上記の空気電池セルを複数備えたものであって、各空気電池セルを所定間隔で配列させて収容する筐体を備えている。そして、組電池は、筐体が、各空気電池セルの負極保持体側に開口部を有し、隣接する空気電池の負極保持体同士の間、及び配列端部の空気電池の負極保持体と開口部の縁部との間に、接続部材を装着したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係わる空気電池セル及び組電池は、負極板の端部に負極保持体を装着した状態にし、正極構造体の取付口から電解質の収容空間に負極板を挿入する。このとき、負極板は、負極保持体の部分で取り扱うことができる。この空気電池セル及び組電池は、正極構造体の取付口に対して負極保持体が着脱可能であるから、負極保持体の操作により負極板の取り付け及び取り外しが自在であり、負極板を容易に交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係わる空気電池セルの第１実施形態を説明する側部断面図（Ａ）、及び正面側の断面図（Ｂ）である。
【図２】負極板を取り外す過程を説明する各々断面図（Ａ）〜（Ｃ）である。
【図３】本発明に係わる空気電池セルの第２実施形態及び組電池の一実施形態を説明する断面図である。
【図４】図３に示す空気電池セルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〈第１実施形態〉
図１に示す空気電池セルＣ１は、概略として、一対の正極板１，１の間に電解質の収容空間２を形成した正極構造体３と、電解質の収容空間２に配置される負極板４と、負極板４の端部に装着する負極保持体５とを備えている。空気電池セルＣ１は、その姿勢がとくに限定されないが、この実施形態では、負極保持体５を上側にして竪の状態で使用するものとしている。また、正極板１、電解液及び負極板４には、空気電池を構成する周知の材料が適用される。
【００１１】
正極構造体３は、二枚の矩形の正極板１，１と、両正極板１，１の周囲を保持するフレーム６とを備えており、図示例では、上端部に、電解質の収容空間２に負極板４を挿入するためのスリット状の取付口７を有している。また、正極構造体３の上端部において、フレーム６と各正極板１との間には、シール部材８が設けてある。このシール部材８は、各正極板１と負極板４との間を電気的に絶縁すると共に、正極板１と負極保持体５との間も密閉し得るように、各正極板１における内側面の上端部分をも被覆する形状である。
【００１２】
電解液の収容空間２には、図示しない電解液を充填する。電解液はゲル状であっても良い。この空気電池セルＣ１は、予め収容空間２に電解液を充填したものでも良いし、起動時に収容空間２に電解液を充填する注液式としても良い。なお、予め収容空間２に電解液を充填する場合には、各正極板１の表面に剥離可能に設けるフィルムなどの空気を遮断する手段を設けることができる。
【００１３】
負極板４は、正極板１と同様の矩形状を成し、収容空間２の内部に配置した際に、各正極板１との間に所定の隙間を形成する厚さである。また、負極板４は、上端部の両面側に、負極保持体５の挟持部材（後記する）と係合する溝状の係合部４Ａ，４Ａが上辺と平行に形成してある。なお、フレーム６の内側底部には、負極板４の下端部を嵌合する保持溝６Ａが形成してある。
【００１４】
負極保持体５は、互いに回動自在に連結されて負極板の端部を挟持する一対の挟持部材９，９と、両挟持部材９，９の間に介装して負極板４の挟持状態を維持する弾性体１０とを備えている。負極保持体５は、正極構造体３の取付口７の全長にわたる長さを有すると共に、下端部分が取付口７の幅に対応した厚さを有している。
【００１５】
両挟持部材９，９は、中間部が屈曲した板状部材であって、中間部の上側を把持片９Ａとし、中間部の下側を挟持片９Ｂとしている。そして、両挟持部材９，９は、屈曲方向が外側になる向きにして対称的に配置され、中間部同士を軸部１１で回動可能に連結すると共に、把持片９Ａ同士の間に弾性体１０が介装される。
【００１６】
また、各挟持部材９は、挟持片９Ｂの下端部に、負極板４の係合部４Ａに係脱自在な凸部９Ｃを有している。さらに、負極保持体５の軸部１１の両端部には、枠状の取手１２の下端部が連結してある。弾性体１０は、負極板４の挟持状態を維持できるものであればとくに限定されないが、例えばねじりコイルばねである。なお、正極板１や負極板４には、図示しない外部端子などが設けられる。
【００１７】
上記構成を備えた空気電池セルＣ１は、図２（Ａ）に示すように、負極板４の端部に負極保持体５を装着した状態にして、正極構造体３の取付口７から電解質の収容空間２に負極板４を挿入する。このとき、負極板４は、負極保持体５や取手１２の部分で容易に取り扱うことができる。
【００１８】
そして、空気電池セルＣ１は、負極板４の下端部をフレーム６の保持溝６Ａに嵌合すると共に、負極保持体５の下側の両挟持片９Ｂ，９Ｂを取付口７の内側に嵌合する。これにより、空気電池セルＣ１は、負極板４が、両正極板１，１との間に所定の隙間を形成した状態で確実に位置決めされる。また、負極保持体５は、取付口７に取り付けると、両正極板１，１と両挟持片６Ａとの間にシール部材８の一部が介在した状態となって、負極保持体５の取り付け状態を維持すると共に、取付口７を水密的に閉塞する。
【００１９】
次に、空気電池セルＣ１は、負極板４を取り外す場合には、負極保持体５若しくは取手１２を引き上げて、正極構造体１の取付口７から負極保持体４を離脱させるだけで、負極板４を容易に取り出すことができる。
【００２０】
また、空気電池セルＣは、負極板４を取り出した後、図２（Ｂ）に示すように、負極保持体５の両把持部９Ａ，９Ａを互いに接近する方向に押圧することで、両挟持部材９，９が回動して負極板４の係合部４Ａ，４Ａから凸部９Ｃ，９Ｃが離脱し、図２（Ｃ）に示すように、負極板４と負極保持体５及び取手１２とが完全に分離される。なお、負極板４に負極保持体５を装着するには、図２（Ａ）〜（Ｃ）の工程を逆に行う。
【００２１】
このように、上記の空気電池セルＣ１は、正極構造体３の取付口７に対して負極保持体５が着脱可能であるから、負極保持体５の操作により負極板４の取り付け及び取り外しが自在であり、負極板４を容易に交換することができる。また、空気電池セルＣ１は、負極保持体５により負極板４を取り扱うことができるので、例えば強アルカリ性の電解液を用いた場合でも、電解液に触れることなく安全に負極板４の取り付け及び取り外しを行うことが可能である。さらに、負極保持体５は、繰り返し使用することができる。
【００２２】
さらに、空気電池セルＣ１は、一対の挟持部材９，９と、弾性体１０とを備えた負極保持体５を採用したことにより、負極板４を交換する際の取り扱いが非常に容易であると共に、簡単な構造で負極板４の充分な保持力を得ることができる。
【００２３】
さらに、空気電池セルＣ１は、負極板４に負極保持体５の挟持部材９と係合する係合部４Ａを設けているので、簡単な構造でありながら、負極板４に対する負極保持体５の充分な装着強度を得ることができる。このため、空気電池セルＣ１は、正極構造体３から負極板４を引き出した際に、負極保持体５から負極板４が脱落することもなく、負極板４の取り付け及び取り外しの作業を安定して行うことができる。
【００２４】
〈第２実施形態〉
図３及び図４は、本発明に係わる空気電池セル及び組電池の実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２５】
図示の空気電池セルＣ２は、第１実施形態のものと同等の基本構成を備えており、負極保持体５の両挟持部材９，９が、各把持片９Ａの上端部に、互いに外向きとなる水平突片９Ｄを有している点で第１実施形態と相違している。
【００２６】
図３に示す組電池Ａは、複数（図示例では３個）の空気電池セルＣ２を所定間隔で配列させて収容する筐体２１を備えている。図示の筐体２１は、各空気電池セルＣ２の負極保持体５側すなわち上側に、各空気電池セルＣ２の配列領域に相当する面積の開口部２１Ａを有している。
【００２７】
また、筐体２１は、内部底面において、各空気電池セルＣ２に対応する位置に、一対の突片２１Ｂ，２１Ｂにより凹部２１Ｃを形成し、その凹部２１Ｃに空気電池セルＣ２の下端部を嵌合して、同下端部を位置決めするようになっている。
【００２８】
そして、組電池Ａは、隣接する空気電池Ｃ２の負極保持体５同士の間、及び配列端部の空気電池Ｃ２の負極保持体５と開口部２１Ａの縁部との間に、接続部材２２を装着した構造になっている。この実施形態では、隣接する空気電池Ｃ２同士において、各負極保持体５の水平突片９Ｄ，９Ｄ同士の間に、接続部材２２が装着してある。また、配列端部の空気電池Ｃ２における負極保持体５の水平突片９Ｄと開口部２１Ａの縁部との間にも、接続部材２２が装着してある。
【００２９】
接続部材２２は、合成ゴム等の弾性部材から成るものであって、その両側に、負極保持体５若しくは開口部２１Ａの縁部に係合する係合溝２２Ａ，２２Ａを有すると共に、筐体内部側を先端とするくさび形を成している。
【００３０】
これにより、組電池Ａは、各空気電池セルＣ２の負極保持体５と接続部材２２とによって、筐体２１の開口部２１Ａが閉じられた状態となり、その内部においては、隣接する空気電池セルＣ２同士の間、及び配列端部の空気電池Ｃ２と筐体２１の内壁との間が、各正極板１に対する空気流路Ｆになっている。なお、図示を省略したが、筐体２１には、空気の導入部及び排出部を設けることができる。
【００３１】
上記の組電池Ａは、接続部材２２を取り外すことにより、先の第１実施形態で説明したように、各空気電池セルＣ２の負極板４の取り付け及び取り外しが自在であり、負極板４の交換を容易に行うことができる。しかも、組電池Ａは、空気電池セルＣ２の取り付け及び取り外しも極めて容易であり、空気電池セルＣ２の交換に容易に対処し得る。
【００３２】
また、組電池Ａは、接続部材２２の採用により、筐体２１の内部を実質的に密閉空間にすることができ、さらには、隣接する空気電池セルＣ２同士の間、及び配列端部の空気電池Ｃ２と筐体２１の内壁との間に空気流路Ｆを設けることにより、各空気電池セルＣ２の正極板１に空気（酸素）を効率良く供給することができる。
【００３３】
さらに、組電池Ａは、弾性部材から成る接続部材２２を採用することにより、筐体２１
の密閉性をより高めることができると共に、接続部材２２の取り付け及び取り外しが容易になる。
【００３４】
さらに、組電池Ａは、負極保持体５若しくは開口部２１Ａの縁部に係合する係合溝２２Ａを有する接続部材２２を採用することにより、接続部材２２の装着状態をより安定させることができ、筐体２１の密閉性のさらなる向上に貢献し得る。
【００３５】
さらに、組電池Ａは、筐体内部側を先端とするくさび形を成す接続部材２２を採用することにより、負極保持体５同士の間や、負極保持体５と開口部２１Ａの縁部との間への装着性がより向上し、組み立て作業の簡略化などにも貢献することができる。
【００３６】
本発明に係わる空気電池セル及び組電池は、その具体的な構成が上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更することができ、各構成部材の形状、大きさ、数及び材質、並びに組電池を構成する空気電池セルの数などを様々に選択することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ  組電池
Ｃ１，Ｃ２  空気電池セル
Ｆ  空気流路
１  正極板
２  収容空間
３  正極構造体
４  負極板
４Ａ  係合部
５  負極保持体
７  取付口
９  挟持部材
１０  弾性体
２１  筐体
２１Ａ  開口部
２２  接続部材
２２Ａ  係合溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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