(57)【要約】  空気電池再生装置１０は、再利用可能な空気電池５０の放電が終了したときに、空気電池５０のスタック構造体５２のセル部５４内に存在するスラッジを除去するスラッジ除去手段１２を備える。  空気電池システムは、空気電池再生装置１０と、再利用可能な空気電池５０とを具備する。  空気電池の再生方法は、可能な空気電池１０の放電が終了したときに、空気電池５０のスタック構造体５２のセル部５４内に存在するスラッジを除去する空気電池の再生方法である。
2015145690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、該空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去するスラッジ除去手段を備えたことを特徴とする空気電池再生装置。
【請求項２】
上記スラッジ除去手段が、上記セル部の下部に設けられ且つ上記セル部を連結する液絡部に接続され、上記液絡部を介して上記スラッジを排出することを特徴とする請求項１に記載の空気電池再生装置。
【請求項３】
上記スラッジ除去手段が、フィルタ部とドレイン部とポンプ部とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気電池再生装置。
【請求項４】
再利用可能な空気電池の放電が終了したときであって、上記スラッジ除去手段が上記スラッジの除去を開始する前に、上記スラッジに液体を供給する液体供給手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の空気電池再生装置。
【請求項５】
上記フィルタ部が、着脱可能であることを特徴とする請求項３に記載の空気電池再生装置。
【請求項６】
上記スラッジ除去手段が上記スラッジを除去する際に、上記ポンプ部が上記スラッジを断続的に吸引することを特徴とする請求項３に記載の空気電池再生装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の空気電池再生装置と、再利用可能な空気電池とを具備したことを特徴とする空気電池システム。
【請求項８】
再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、該空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去することを特徴とする空気電池の再生方法。
【請求項９】
再利用可能な空気電池の放電が終了したときであって、上記スラッジの除去を開始する前に、上記スラッジに液体を供給することを特徴とする請求項８に記載の空気電池の再生方法。
【請求項１０】
上記スラッジを除去する際に、上記スラッジを断続的に吸引することを特徴とする請求項８又は９に記載の空気電池の再生方法。
【請求項１１】
上記スラッジを除去する際に、上記セル部の下部に設けられ且つ上記セル部を連結する液絡部に接続された液絡部を介して上記スラッジを排出することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つの項に記載の空気電池の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気電池再生装置、空気電池システム、及び空気電池の再生方法に関する。更に詳細には、本発明は、再利用可能な空気電池を再生する空気電池再生装置、空気電池再生装置と再利用可能な空気電池とを具備した空気電池システム、及び空気電池の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイセル構造を有する空気電池が提案されている（非特許文献１参照。）。
また、塩水型の空気電池においては、発電の際に大量のスラッジ（例えば、Ｍｇ（ＯＨ）２・ｎＨ２Ｏなどを挙げることができる。）がセル内に生成し、堆積することが知られている。
そして、例えば、負極交換型の空気電池を再利用する場合には、このようなスラッジを除去する必要があることが知られている。
【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）
【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、非特許文献１に記載のバイセル構造を有する空気電池であっても、電極間距離が短く、スラッジを除去する際にはセルを分解する必要があり、スラッジの除去は極めて困難であった。【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明は、複数のセルによって形成されるスタック構造体を殆ど分解することなく、大量のスラッジを除去することによって、再利用可能な空気電池を再生する空気電池再生装置、空気電池再生装置と再利用可能な空気電池とを具備した空気電池システム、及び空気電池の再生方法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】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去するスラッジ除去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。【０００７】
すなわち、本発明の空気電池再生装置は、再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去するスラッジ除去手段を備えたものである。【０００８】
また、本発明の空気電池システムは、上記本発明の空気電池再生装置と、再利用可能な空気電池とを具備したものである。【０００９】
更に、本発明の空気電池の再生方法は、再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去する空気電池の再生方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去するスラッジ除去手段を備えた構成とした。
そのため、複数のセルによって形成されるスタック構造体を殆ど分解することなく、大量のスラッジを除去することによって、再利用可能な空気電池を再生する空気電池再生装置、空気電池再生装置と再利用可能な空気電池とを具備した空気電池システム、及び空気電池の再生方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る空気電池再生装置又は空気電池システムを模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る空気電池再生装置又は空気電池システムを模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る空気電池再生装置、空気電池システム、及び空気電池の再生方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、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。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る空気電池再生装置又は空気電池システムを模式的に示す断面図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係る空気電池再生装置又は空気電池システムを模式的に示す斜視図である。つまり、図１及び図２は、再利用可能な空気電池に適用された空気電池再生装置、又は空気電池再生装置と再利用可能な空気電池とを具備した空気電池システムを示すものである。
【００１４】
図１及び図２に示すように、空気電池再生装置１０は、再利用可能な空気電池５０の放電が終了したときに、空気電池５０のスタック構造体５２のセル部５４内に存在するスラッジを除去するスラッジ除去手段１２を備える。また、再利用可能な空気電池５０は、複数のセル部５４から形成されるスタック構造体５２を備え、セル部５４は、１つの負極５４ａに対して２つの正極５４ｂを備えたバイセル構造と呼ばれる構造を有する。
なお、図中の５５は空気流路部を示し、Ｅは残存した電解液を示す。
また、図示しないが、空気電池は、発電の際にスラッジを生成してしまうものであれば、特に限定されるものではなく、従来公知の空気極（正極）、金属極（負極）、電解液などを有する空気電池を適用することができる。
代表的には、金属極（負極）として、マグネシウム極やマグネシウムを含むアルミニウム極を適用し、電解液として塩化ナトリウム水溶液を適用したものを挙げることができる。また、負極は交換可能なものであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００１５】
ここで、本発明において、「再利用可能な空気電池」とは、スラッジを除去し、必要に応じて電解液の供給や負極の交換をすれば、再び所定の出力を得ることができる空気電池を意味する。
【００１６】
また、本発明において、「空気電池の放電が終了したとき」とは、例えば、空気電池のセル部において、スラッジの堆積や電解液の枯渇、負極の消耗など原因によって、所定の出力が得られなくなったときを意味する。
【００１７】
このような構成とすると、複数のセルによって形成されるスタック構造体を殆ど分解することなく、大量のスラッジを除去することによって、再利用可能な空気電池を再生する空気電池再生装置や、空気電池再生装置と再利用可能な空気電池とを具備した空気電池システムとなる。
【００１８】
そして、再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、スタック構造体を殆ど分解することなく、空気電池のスタック構造体のセル部内に存在する大量のスラッジを除去することにより、空気電池を再生することができ、空気電池を再利用することができる。
【００１９】
また、本実施形態においては、スラッジ除去手段１２が、セル部５４の下部に設けられ且つセル部５４を連結する液絡部５６の末端に接続され、液絡部５６を介してスラッジを排出する。
このような構成とすると、スラッジの目詰まりを抑制ないし防止しつつ、スラッジ除去をすることが可能となる。
これは、通常、液絡部５６における液体流れ方向に対して垂直な断面のうち最も断面積が小さい部分（例えば、図中の５６ａで示す最狭部である。）の断面積が、スラッジ除去手段の他の接続位置として考えられるセル供給部８の注液口の断面積よりも大きいためである。
具体的には、注液口の幅は大きくても電極間距離と同等であり、例えば直径は数ｍｍ〜５ｍｍ程度である一方、液絡部におけ液体流れ方向に対して垂直な断面のうち最も断面積が小さい部分の断面積は、セル部の下部長さにより決定され、通常は、注液口の幅よりも長く確保される。
なお、本発明においては、このような構成を有することが好適であるが、必須ではない。
【００２０】
更に、本実施形態においては、スラッジ除去手段１２が、フィルタ部１２ａとドレイン部１２ｂとポンプ部１２ｃとを有する。
このような構成とすると、例えば、ポンプ部１２ｃの動作による吸引により、ポンプ部１２ｃとパイプ１２ｄで連結されたフィルタ部１２ａにおいてスラッジを除去でき、ドレイン部１２ｂにおいて液体を除去することができるため、簡易な構成で、スラッジを除去することができる。
なお、本発明においては、このような構成を有することが好適であるが、必須ではない。
【００２１】
また、本実施形態においては、再利用可能な空気電池５０の放電が終了したときであって、スラッジ除去手段１２がスラッジの除去を開始する前に、スラッジに液体を供給する液体供給手段１４を備える。更に、本実施形態においては、液体供給手段１４が、液体を液体タンク１４ａから取り込む管構造を有する液体取込部１４ｂと、液体を液体取込部１４ｂから分岐した管構造を有するセル供給部５８に給送するポンプ部１４ｃとを有する。
なお、ポンプ部１４ｃには従来公知のポンプを適用することができる。
また、液体取込部１４ｂには、１４ｄで示すフィルタ部が配設されている。これにより、ポンプ１４ｃへのスラッジの侵入を防止することができる。
更に、液体供給手段１４は、空気電池再生装置１０の一部でなく、空気電池５０の一部であってもよい。
また、液体タンク１４ａや液体取込部１４ｂ、ポンプ部１４ｃについても、空気電池再生装置１０の一部でなく、空気電池５０の一部であってもよい。
一方、セル供給部５８については、空気電池５０の一部でなく、空気電池再生装置１０の一部であってもよい。
このような構成とすると、スラッジに流動性を担保させた状態で除去することとなるので、効率良くスラッジを除去することができる。
なお、本発明においては、このような構成を有することが好適であるが、必須ではない。例えば、液体の供給は、セル供給部側からでなく、液絡部側から行ってもよい。このとき、図示しないが、液絡部側からの液体の供給は、液体供給手段の構成を変更することにより行うことができる。
【００２２】
そして、再利用可能な空気電池の放電が終了したときであって、スラッジの除去を開始する前に、スラッジに液体を供給することにより、スタック構造体を殆ど分解することなく、空気電池のスタック構造体のセル部内に存在する大量のスラッジを効率良く除去することができる。
【００２３】
更に、本実施形態においては、フィルタ部１２ａが、着脱可能である。
このような構成とすると、スラッジの除去を繰り返し行うと目詰まりを起こすことがあるフィルタ部を頻繁に交換でき、効率良くスラッジを除去することができる。もちろん、フィルタ部におけるフィルタ自体を交換できるようにしてもよい。
なお、本発明においては、このような構成を有することが好適であるが、必須ではない。
【００２４】
更に、本実施形態においては、スラッジ除去手段１２がスラッジを除去する際に、ポンプ部１２ｃが、スラッジを断続的に吸引する。
このような構成とすることにより、まず、ポンプ部１２ｃが、スラッジを除去するため吸引し、減圧することを繰り返すことによって、スラッジがフィルタ部で漉され、液体がドレイン部に溜まる。断続的に吸引を繰り返すことができるポンプとしては、例えば、ダイヤフラム型ドライ真空ポンプ（具体的には、アズワン社製ダイヤフラム型ドライ真空ポンプＤＡＰ−１５を挙げることができる。）を利用することができる。
なお、本発明においては、このような構成を有することが好適であるが、必須ではない。
【００２５】
そして、スラッジを除去する際に、スラッジを断続的に吸引して、除去することにより、スタック構造体を殆ど分解することなく、空気電池のスタック構造体のセル部内に存在する大量のスラッジを効率良く除去することができる。
【００２６】
以上、本発明を若干の実施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。
【００２７】
例えば、上述の実施形態においては、バイセル構造を有する空気電池に適用した場合を図示により説明したが、本発明は、フルセル構造を有する空気電池に対しても適用することができ、図示しないが、このような場合も本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  空気電池再生装置
１２  スラッジ除去手段
１２ａ  フィルタ部
１２ｂ  ドレイン部
１２ｃ  ポンプ部
１２ｄ  パイプ
１４  液体供給手段
１４ａ  液体タンク
１４ｂ  液体取込部
１４ｃ  ポンプ部
１４ｄ  フィルタ部
５０  空気電池
５２  スタック構造体
５４  セル部
５４ａ  負極（金属極）
５４ｂ  正極（空気極）
５５  空気流路部
５６  液絡部
５６ａ  最狭部
５８  セル供給部
Ｅ  電解液
【図１】
2015145690.tif 000003
【図２】
2015145690.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月1日(2014.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、該空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去するスラッジ除去手段を備え、
上記スラッジ除去手段が、フィルタ部とドレイン部とポンプ部とを有し、
上記スラッジ除去手段が上記スラッジを除去する際に、上記ポンプ部が上記スラッジを断続的に吸引する
ことを特徴とする空気電池再生装置。
【請求項２】
上記スラッジ除去手段が、上記セル部の下部に設けられ且つ上記セル部を連結する液絡部に接続され、上記液絡部を介して上記スラッジを排出することを特徴とする請求項１に記載の空気電池再生装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
再利用可能な空気電池の放電が終了したときであって、上記スラッジ除去手段が上記スラッジの除去を開始する前に、上記スラッジに液体を供給する液体供給手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気電池再生装置。
【請求項５】
上記フィルタ部が、着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載の空気電池再生装置。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
請求項１、２、４、５のいずれか１つの項に記載の空気電池再生装置と、再利用可能な空気電池とを具備したことを特徴とする空気電池システム。
【請求項８】
再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、該空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去する空気電池の再生方法であって、
上記スラッジを除去する際に、上記スラッジを断続的に吸引することを特徴とする空気電池の再生方法。
【請求項９】
再利用可能な空気電池の放電が終了したときであって、上記スラッジの除去を開始する前に、上記スラッジに液体を供給することを特徴とする請求項８に記載の空気電池の再生方法。
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
上記スラッジを除去する際に、上記セル部の下部に設けられ且つ上記セル部を連結する液絡部を介して上記スラッジを排出することを特徴とする請求項８又は９に記載の空気電池の再生方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
空気電池を再生する空気電池再生装置、空気電池再生装置と再利用可能な空気電池とを具備した空気電池システム、及び空気電池の再生方法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］
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去するスラッジ除去手段を備え、スラッジ除去手段が、フィルタ部とドレイン部とポンプ部とを有し、スラッジ除去手段がスラッジを除去する際に、ポンプ部がスラッジを断続的に吸引する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。
［０００７］
すなわち、本発明の空気電池再生装置は、再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去するスラッジ除去手段を備え、スラッジ除去手段が、フィルタ部とドレイン部とポンプ部とを有し、スラッジ除去手段がスラッジを除去する際に、ポンプ部がスラッジを断続的に吸引するものである。
［０００８］
また、本発明の空気電池システムは、上記本発明の空気電池再生装置と、再利用可能な空気電池とを具備したものである。
［０００９］
更に、本発明の空気電池の再生方法は、再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去する空気電池の再生方法であって、スラッジを除去する際に、スラッジを断続的に吸引する空気電池の再生方法である。
発明の効果
［００１０］
本発明によれば、再利用可能な空気電池の放電が終了したときに、空気電池のスタック構造体のセル部内に存在するスラッジを除去するスラッジ除去手段を備え、スラッジ除去手段が、フィルタ部とドレイン部とポンプ部とを有し、スラッジ除去手段がスラッジを除去する際に、ポンプ部がスラッジを断続的に吸引する構成とした。
そのため、複数のセルによって形成されるスタック構造体を殆ど分解することなく、大量のスラッジを除去することによって、再利用可能な空気電池を再生する空気電池再生装置、空気電池再生装置と再利用可能な空気電池とを具備した空気電池システム、及び空気電池の再生方法を提供することができる。
図面の簡単な説明
［００１１］
［図１］図１は、本発明の一実施形態に係る空気電池再生装置又は空気電池シス
【国際調査報告】
2015145690.tif 000005
2015145690.tif 000006
2015145690.tif 000007
2015145690.tif 000008