(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、フレーム部材とを備え、該正極及び該負極が、該正極、該負極及び該フレーム部材で囲まれた電解液収容部を介して対向する構造を有し、電解液及び電解液を調製するための溶媒の少なくとも一方の液体を該電解液収容部に供給することによって成立する電池と、
上記電解液収容部内の上記電解液を循環させる電解液循環部と、を含み、
上記電解液収容部に接続された電解液流入部と電解液排出部との間に配設され、該電解液収容部内での上記電解液の流れ方向を、該電解液流入部と該電解液排出部とを結ぶ該電解液の流れ方向と異なる方向へ変える流路形成構造部材を備えており、
上記電池が、上記電解液収容部の上部に上記正極及び上記負極が対向していない電極非対向部を有している
ことを特徴とする電池システム。
【請求項２】
上記流路形成構造部材が、上記電解液収容部内での上記電解液の流れの偏りを抑制する偏り抑制効果を有する流路形成構造部材であることを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
上記流路形成構造部材によって形成される流路の幅が、上記電解液収容部の電解液流路幅より狭く、
上記流路形成構造部材によって形成される流路の長さが、上記電解液流入部と上記電解液排出部とを結ぶ流路長さより長い
ことを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
上記流路形成構造部材が、複数の柱状部材から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
【請求項５】
上記流路形成構造部材が、少なくとも１つの板状部材から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の電池システム。
【請求項６】
上記流路形成構造部材が、上記電解液の流れが分岐する部分を上記電解液収容部内に形成していないことを特徴とする請求項５に記載の電池システム。
【請求項７】
上記流路形成構造部材が、上記フレーム部材と一体となっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の電池システム。
【請求項８】
上記電解液収容部の外形が板状形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の電池システム。
【請求項９】
上記電池が、組電池であり、
上記組電池の複数の電解液流入部及び複数の電解液排出部の少なくとも一方が、上記組電池の複数のフレーム部材内に亘るマニホールド構造を有している
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つの項に記載の電池システム。
【請求項１０】
上記電池が、空気電池であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池システムに関する。更に詳細には、本発明は、電池の出力向上を実現し得る電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気中の二酸化炭素の被毒を受けにくい空気電池を提供することを目的として、収納外装材に正極触媒と負極とを有する本体部と、電解液と、電解液のタンクと、電解液を循環させるポンプと、電解液の循環途中に酸素取り入れ部と、本体部とタンクとポンプと酸素取り入れ部とを連結する配管とを有し、酸素取り入れ部に酸素選択透過膜が載置されている空気電池が提案されている（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２０１２−８４２６１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に記載の空気電池にあっては、高出力化について特に検討されていない。そこで、本発明者らが、循環式電池において、高出力化について電極間距離の削減を主に検討したところ、電解液の流れがばらつくことにより、均一な発電を確保することが難しく、高出力化を図ることができないという新たな技術知見を得た。
【０００５】
本発明は、このような新たな技術知見に基づいてなされたものである。そして、本発明は、出力向上を実現し得る電池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】
【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、電池の電解液収容部に接続された電解液流入部と電解液排出部との間に、電解液収容部内での電解液の流れ方向を、電解液流入部と電解液排出部とを結ぶ電解液の流れ方向と異なる方向へ変える流路形成構造部材を配設することなどにより、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、本発明の電池システムは、正極と、負極と、フレーム部材とを備え、正極及び負極が、正極、負極及びフレーム部材で囲まれた電解液収容部を介して対向する構造を有し、電解液及び電解液を調製するための溶媒の少なくとも一方の液体を電解液収容部に供給することによって成立する電池と、電解液収容部内の電解液を循環させる電解液循環部とを含むものである。そして、電池システムは、電解液収容部に接続された電解液流入部と電解液排出部との間に配設され、電解液収容部内での電解液の流れ方向を、電解液流入部と電解液排出部とを結ぶ電解液の流れ方向と異なる方向へ変える流路形成構造部材を備えている。また、電池は、電解液収容部の上部に正極及び負極が対向していない電極非対向部を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、正極と、負極と、フレーム部材とを備え、正極及び負極が、正極、負極及びフレーム部材で囲まれた電解液収容部を介して対向する構造を有すると共に、電解液及び電解液を調製するための溶媒の少なくとも一方の液体を電解液収容部に供給することによって成立する電池と、電解液収容部内の電解液を循環させる電解液循環部と、を含み、電解液収容部に接続された電解液流入部と電解液排出部との間に配設され、電解液収容部内での電解液の流れ方向を、電解液流入部と電解液排出部とを結ぶ電解液の流れ方向と異なる方向へ変える流路形成構造部材を備え、さらに、電池が、電解液収容部の上部に正極及び負極が対向していない電極非対向部を有している構成とした。そのため、出力向上を実現し得る電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の形態に係る電池システムを模式的に示す構成図である。
【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の形態に係る電池システムにおいて液体の供給、回収又は循環を行う際の動作を模式的に示す説明図である。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｃ）は、第１〜第３の例に係る電池を模式的に示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、第４〜第６の例に係る電池を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、第２の形態に係る電池システムを模式的に示す構成図である。
【図６】図６は、第２の形態に係る電池システムにおいて液体の供給、回収又は循環を行う際の動作を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、第３の形態に係る電池システムを模式的に示す構成図である。
【図８】図８（Ａ）及び（Ｂ）は、第３の形態に係る電池システムにおいて液体の供給、回収又は循環を行う際の動作を模式的に示す説明図である。
【図９】図９は、第４の形態に係る電池システムを模式的に示す構成図である。
【図１０】図１０は、第４の形態に係る電池システムにおいて液体の供給、回収又は循環を行う際の動作を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一形態に係る電池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。
【００１１】
＜第１の形態＞
まず、第１の形態に係る電池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の形態に係る電池システムを模式的に示す構成概略図である。また、図２（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の形態に係る電池システムにおいて液体の供給、回収又は循環を行う際の動作を模式的に示す説明図である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、本形態の電池システム１は、カートリッジ型ユニットＡと、電池制御部Ｂと、電解液循環部Ｃとを含む。
【００１３】
そして、カートリッジ型ユニットＡは、貯留容器１０と複数のセルからなる組電池である電池２０とを一体又は別体で含み、貯留容器１０及び電池２０のいずれか一方又は双方が、貯留容器１０と電池２０とを接続する複数の液体流路３０、３２を備えている。なお、本形態においては、液体流路３０が電池２０の底部及び貯留容器１０の底部に接続されている。また、本形態においては、液体流路３２が電池２０の上部及び貯留容器１０の上部に接続されている。更に、本形態においては、液体流路３０，３２が貯留容器１０及び電池２０に内包される、換言すれば液体流路３０，３２がカートリッジ型ユニットＡの内部に形成されている。また、本形態においては、液体流路３２及び貯留容器１０が、それらの内部にフィルタ６１，６２を有している。
【００１４】
また、上記電池制御部Ｂは、カートリッジ型ユニットＡを装脱可能な装着部４０を備えている。なお、本形態においては、電池制御部Ｂは、電解液循環部Ｃの駆動部５０としてのモータ５１を備えている。
【００１５】
更に、上記電解液循環部Ｃは、液体流路３０，３２を介して、貯留容器１０と電池２０との間での液体の循環を行うものである。なお、本形態においては、電解液循環部Ｃは、モータ５１と、モータ５１により駆動されるロータ５２Ａ及びローラ５２Ｂと、液体流路３０と、貯留容器１０とから構成されるチューブポンプ５２と、液体流路３２とを備えている。そして、具体的には、ポンプヘッドとして機能する貯留容器１０とモータ５１の図示しない回転子に接続されたロータ５２Ａに取り付けられたローラ５２Ｂとの間に液体流路３０のチューブ部３０Ａを挟み込み、図２（Ａ）において矢印Ｘで示すように、ロータ５２Ａが左回りに回転することにより、液体流路３０を介して、貯留容器１０から電池２０への液体の供給が行われる。また、電池２０における電解液の液面が液体流路３２の上端に到達した場合には、液体流路３２を介して、電池２０から貯留容器１０への液体の回収が行われ、全体として電解液の循環が行われる。なお、本形態においては、駆動部５０としてのモータ５１が逆に駆動することにより、図２（Ｂ）において矢印Ｙで示すように、ロータ５２Ａが右回りに回転して、液体流路３０を介して、電池２０から貯留容器１０への液体の回収が行われ、液体流路３２を介して、貯留容器１０から電池２０への液体の供給が行われ、全体として電解液の循環が行われる構成とすることもできる。
【００１６】
ここで、各構成について更に詳細に説明する。
【００１７】
上記貯留容器１０としては、例えば、電解液及び電解液を調製するための溶媒のいずれか一方又は双方の液体を貯留するものを挙げることができる。
【００１８】
そして、上記電解液としては、例えば、電解質支持塩とこれを溶解する溶媒とを含むものを挙げることができる。なお、電解質支持塩としては、例えば、塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウムなどを挙げることができる。また、溶媒としては、例えば、水、有機溶媒などを挙げることができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、例えば、空気電池に適用される従来公知の電解液を適用することが好ましい。空気電池は、体積当たりのエネルギー密度が高く、高容量であり、補助電池として車両への搭載が好適であるが、電池の種類はこれに限定されるものではなく、例えば、アルカリ電池であってもよい。空気電池の中では、取り扱いが容易であるなどの観点から、塩化ナトリウム水溶液を電解液とする塩水電池が好適である。更に、液体が溶媒である場合には、図示しないが、電解液を調製するための支持塩を詳しくは後述する電解液収容部の内部に予め保持させておく構成としてもよく、また、図示しないが、支持塩を貯蔵する貯蔵容器を別に有する構成としてもよい。
【００１９】
また、上記電池２０は、電解液及び電解液を調製するための溶媒のいずれか一方又は双方の液体を電解液収容部に供給することによって成立し、詳しくは後述する所定の流路形成構造部材を有するものであれば、特に限定されるものではない。なお、電池は、例えば、１つの正極と１つの負極とが対向した構造を有するいわゆるシングルセル構造を有するものであってもよく、２つの正極の間に１つの負極が配置され、正極と負極とが対向した構造を有するいわゆるバイセル構造を有するものであってもよい。
【００２０】
ここで、電池について若干の例を図示して説明する。
【００２１】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、第１〜第３の例に係る電池を模式的に示す断面図である。具体的には、図３（Ａ）は、図１に示した電池のＺ−Ｚ線に沿った模式的な断面図である。図３（Ｂ）及び（Ｃ）は、図１に示したＺ−Ｚ線と同様の位置の線に沿った模式的な断面図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、電池（２０，２０Ａ，２０Ｂ）は、フレーム部材２１Ｃと、フレーム部材２１Ｃの紙面奥側及び紙面手前側に配置される正極２１Ａ及び負極２１Ｂとを備えている。なお、図中の破線Ｘで囲まれた部位は、正極２１Ａ及び負極２１Ｂ（電極）が対向している電極対向部を示す。そして、正極２１Ａ及び負極２１Ｂは、正極２１Ａ、負極２１Ｂ及びフレーム部材２１Ｃで囲まれた電解液収容部２１ａを介して対向する構造を有している。また、電解液収容部２１ａには、電解液流入部２１ｂ及び電解液排出部２２ｃが接続されている。
【００２２】
そして、図３（Ａ）に示すように、第１例の電池２０においては、電解液収容部２１ａに特に何も備えていない。つまり、本発明外の例である。一方、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、本発明の範囲に属する例である第２例及び第３例の電池２０Ａ，２０Ｂにおいては、電解液収容部２１ａにおいて、電解液流入部２１ｂと電解液排出部２１ｃとの間に配設され、電解液収容部２１ａ内での電解液の流れ方向を電解液流入部２１ｂと電解液排出部２１ｃとを結ぶ電解液の流れ方向と異なる方向へ変える流路形成構造部材２２を備えている。ここで、流路形成構造部材２２としては、特に限定されるものではないが、例えば、電解液収容部内２１ａ内での電解液の流れの偏りを抑制する偏り抑制効果を有する流路形成構造部材（以下「偏り抑制構造部材」ということがある。）を好適なものとして挙げることができる。また、偏り抑制構造部材の好適例としては、流路形成構造部材によって形成される流路の幅が、電解液収容部の電解液流路幅より狭く、かつ、流路形成構造部材によって形成される流路の長さが、電解液流入部と電解液排出部とを結ぶ流路長さよりも長い構造を有するものを挙げることができる。なお、「偏り抑制効果」とは、電極表面の任意の位置を通過する電解液の速度がほぼ一定となることを意味する。
【００２３】
上述のような構成を有するため、第２例及び第３例の電池２０Ａ，２０Ｂにおいては、セル内圧損が増加して流れの偏りが抑制されると共に、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れをより速くすることができる。その結果、反応により生成することがある酸化析出物を除去し易く、出力向上を図ることができるなどの利点がある。特に、高出力化するために電極間距離を削減することは、流れの偏りの抑制や酸化析出物を除去、後述する短絡防止などの観点から好ましい。一方、第１例の電池２０においては、流れの偏りを無くすことができず、点線矢印Ｓで示すように電解液の流れを速くすることができない。
【００２４】
また、第２例の電池２０Ａにおいては、流路形成構造部材２２が、複数の柱状部材から構成されている。このような構成によっても、流れの偏りが抑制されると共に、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れをより速くすることができる。その結果、酸化析出物を除去し易く、出力向上を図ることができるなどの利点がある。なお、複数の柱状部材には、電池の作製を容易とするという観点から、複数の柱状部材の全部が一部でつながっている場合を含む。
【００２５】
一方、第３例の電池２０Ｂにおいては、流路形成構造部材２２が、複数の板状部材から構成されている。このような構成によっても、流れの偏りが抑制されると共に、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れをより速くすることができる。その結果、酸化析出物を除去し易く、出力向上を図ることができるなどの利点がある。なお、図示しないが、流路形成構造部材が１つの板状部材から構成されている場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。また、板状部材から構成されている流路形成構造部材は形成し易いという利点もある。
【００２６】
また、本例においては、流路形成構造部材２２である複数の板状部材がフレーム部材２１Ｃと一体となっている。このような構成とすることにより、流路形成構造部材を容易に作製することができると共に、流れの偏りが抑制され、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れをより速くすることができる。その結果、酸化析出物を除去し易く、出力向上を図ることができるなどの利点がある。なお、図示しないが、流路形成構造部材である複数の板状部材がフレーム部材と別体となっている場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００２７】
更に、本例においては、流路形成構造部材２２が、電解液の流れが分岐する部分を電解液収容部２１ａ内に形成していない。このような構成とすることにより、セル内圧損がより増加して流れの偏りが抑制されると共に、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れを更に速くすることができる。その結果、酸化析出物をより除去し易く、より出力向上を図ることができるなどの利点がある。
【００２８】
また、本形態においては、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、電解液収容部２１ａの外形が板状形状であることが好適である。このような構成とすることにより、板状形状の厚み方向での流れの偏りが抑制され、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れを更に速くすることができる。なお、図示しないが、電解液収容部の外形が板状形状でない場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００２９】
更に、本形態においては、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すようなセルが複数積層されてなる組電池である電池２０，２０Ａ，２０Ｂにおいて、複数の電解液流入部２１ｂ及び複数の電解液排出部２１ｃのいずれか一方又は双方が、組電池の複数のフレーム部材２１Ｃ内に亘るマニホールド構造をそれぞれ有していることが好適である。このような構成とすることにより、組電池の作製が容易となり、更に耐漏液性を確保し易いという利点がある。
【００３０】
ここで、各構成について更に詳細に説明する。
【００３１】
上記正極２１Ａは、例えば、電池が空気電池である場合には、酸素の酸化還元触媒を含み、必要に応じて添加される触媒を担持する導電性の担体を含んでいるものを適用することができる。なお、図示しないが、電池が空気電池である場合には、正極は、通気空間側に電解液収容部に充填される電解液の漏液を抑制ないし防止する導電性撥水層などの液密通気層を有する。導電性撥水層は、電解液に対する液密性（例えば、水密性）と、酸素に対する通気性を備え、電解液が外部に漏出するのを抑制ないし防止する一方、正極への酸素供給を可能にする機能を有するものであって、例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂やポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂などの撥水性多孔質樹脂と黒鉛などの導電性材料からなるものを好適に用いることができる。
【００３２】
そして、触媒としては、例えば、二酸化マンガンや四酸化三コバルトなどの金属酸化物、炭素（Ｃ）、更には、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、これらの合金や酸化物などから選択することができる。
【００３３】
また、触媒の形状や大きさは、特に限定されるものではなく、従来公知の触媒と同様の形状及び大きさを採用することができる。ただし、触媒の形状は、粒状であることが好ましい。
【００３４】
更に、担体は、上記触媒を担持するための担体として、また、触媒と他の部材との間での電子の授受に関与する電子伝導パスとして機能する。担体としては、触媒成分を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、充分な電子伝導性を有しているものであればよく、主成分がカーボンであることが好ましい。担体としては、具体的には、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛などからなるカーボン粒子が挙げられる。
【００３５】
また、担体の大きさについても特に限定されるものではなく、従来公知の担体と同様の大きさを採用することができる。
【００３６】
なお、上記した触媒や、これを担持する担体の種類については、上記したものだけに限定されるものではなく、例えば、空気電池に適用される従来公知の材料を適宜使用することができることは言うまでもない。
【００３７】
また、上記負極２１Ｂは、例えば、標準電極電位が水素より卑な金属単体や、これら金属を含む合金が好適に用いられる。このような金属単体としては、例えば亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）などを挙げることができる。また、合金としてはこれらの金属元素に１種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものを挙げることができる。その中でも、マグネシウムやアルミニウムのような軽金属を適用したものが好ましく、マグネシウムを適用したものが特に好ましい。しかしながら、これらに限定されるものではなく、例えば、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。なお、比重が相対的に低い軽金属を適用した場合、詳しくは後述するが、電解液収容部の上部において酸化析出物を滞留させて、回収し易いため好ましい。また、マグネシウムを適用した場合、酸化析出物の生成量が多いので、詳しくは後述する除去部を設けることが特に有効である。
【００３８】
更に、上記フレーム部材２１Ｃは、例えば、樹脂のような電気絶縁性の材料からなるものを適用することが好ましい。また、正極２１Ａと負極２１Ｂとが対向するように、これらを離間して接合し、正極２１Ａと負極２１Ｂとの間に電解液収納部２１ａを形成するものであるため、液密性を有するものであることが好適である。
【００３９】
更にまた、上記流路形成構造部材２２は、フレーム部材と一体となって作製することが好ましいため、フレーム部材と同様の材料からなるものを適用することが好ましいが、特に限定されるものではない。また、正極と負極との間に配設されるため、短絡防止という観点から、電気絶縁性の材料からなるものを適用することが好ましい。
【００４０】
次に、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、第４〜第６の例に係る電池を模式的に示す断面図である。具体的には、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示したＺ−Ｚ線と同様の位置の線に沿った模式的な断面図である。なお、上記の例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（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、電池（２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ）は、フレーム部材２１Ｃと、フレーム部材２１Ｃの紙面奥側及び紙面手前側に配置される正極２１Ａ及び負極２１Ｂとを備えている。なお、図中の破線Ｘで囲まれた部位は、正極２１Ａ及び負極２１Ｂ（電極）が対向している電極対向部を示す。一方、図中の破線Ｙで囲まれた部位は、正極２１Ａ及び負極２１Ｂ（電極）が対向していない電極非対向部を示す。そして、正極２１Ａ及び負極２１Ｂは、正極２１Ａ、負極２１Ｂ及びフレーム部材２１Ｃで囲まれた電解液収容部２１ａを介して対向する構造を有している。また、電解液収容部２１ａには、電解液流入部２１ｂ及び電解液排出部２２ｃが接続されている。
【００４１】
そして、図４（Ａ）に示すように、第４例の電池２０Ｃにおいては、電解液収容部２１ａに特に何も備えていない。つまり、本発明外の例である。一方、図４（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、本発明の範囲に属する例である第５例及び第６例の電池２０Ｄ，２０Ｅにおいては、電解液収容部２１ａにおいて、電解液流入部２１ｂと電解液排出部２１ｃとの間に、所定の流路形成構造部材２２を備えている。
【００４２】
上述のような構成を有するため、第５例及び第６例の電池２０Ｄ，２０Ｅにおいては、流れの偏りが抑制されると共に、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れをより速くすることができる。その結果、酸化析出物を除去し易く、出力向上を図ることができるなどの利点がある。一方、第４例の電池２０Ｃにおいては、流れの偏りを無くすことができず、点線矢印Ｓで示すように電解液の流れを速くすることができない。
【００４３】
また、第５例の電池２０Ｄにおいては、流路形成構造部材２２が、複数の柱状部材から構成されている。このような構成によっても、流れの偏りが抑制されると共に、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れをより速くすることができる。その結果、酸化析出物を除去し易く、出力向上を図ることができるなどの利点がある。なお、複数の柱状部材には、電池の作製を容易とするという観点から、複数の柱状部材の全部が一部でつながっている場合を含む。
【００４４】
一方、第６例の電池２０Ｅにおいては、流路形成構造部材２２が、複数の板状部材から構成されている。このような構成によっても、流れの偏りが抑制されると共に、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れをより速くすることができる。その結果、酸化析出物を除去し易く、出力向上を図ることができるなどの利点がある。なお、図示しないが、流路形成構造部材が１つの板状部材から構成されている場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００４５】
また、本例においては、流路形成構造部材２２である複数の板状部材がフレーム部材２１Ｃと一体となっている。このような構成とすることにより、流路形成構造部材を容易に作製することができると共に、流れの偏りが抑制され、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れをより速くすることができる。その結果、酸化析出物を除去し易く、出力向上を図ることができるなどの利点がある。なお、図示しないが、流路形成構造部材である複数の板状部材がフレーム部材と別体となっている場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００４６】
更に、本例においては、流路形成構造部材２２が、電解液の流れが分岐する部分を電解液収容部２１ａ内に形成していない。このような構成とすることにより、流れの偏りが抑制されると共に、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れを更に速くすることができる。その結果、酸化析出物を除去し易く、出力向上を図ることができるなどの利点がある。
【００４７】
また、本形態においては、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、電解液収容部２１ａの外形が板状形状であることが好適である。このような構成とすることにより、板状形状の厚み方向での流れの偏りが抑制され、実線矢印Ｆで示すように電解液の流れを更に速くすることができる。なお、図示しないが、電解液収容部の外形が板状形状でない場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００４８】
更に、本形態においては、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すようなセルが複数積層されてなる組電池である電池２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅにおいて、複数の電解液流入部２１ｂ及び複数の電解液排出部２１ｃのいずれか一方又は双方が、組電池の複数のフレーム部材２１Ｃ内に亘るマニホールド構造をそれぞれ有していることが好適である。このような構成とすることにより、組電池の作製が容易となり、更に耐漏液性を確保し易いという利点がある。
【００４９】
また、本形態においては、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、電解液収容部の上部に上述した電極非対向部Ｙを有する。このような電極非対向部Ｙは、電解液収容部に生成し得る酸化析出物を除去する除去部として機能させることができる。つまり、酸化析出物は、放電時の発熱と水素の付着により上昇し易いので、上昇してきた酸化析出物は電解液収容部の上部に溜まることとなるが、その上部に電極非対向部を設けることにより、その影響を小さくし、電池の性能を安定させることができる。
【００５０】
そして、本形態の電池システムのように、駆動部を電池制御部に設けることによって、電池を含むカートリッジ型ユニットにおいて、例えば、モータなどの部品を設ける必要がなく、部品点数を低減できるため、小型化や軽量化、低コスト化を図ることができ、更に、耐久性向上の障害となる部位が簡単に交換可能な構造となったため、電池システム自体の耐久性向上を図ることができる。また、電池の底部に接続された液体流路を介して、電解液循環部により液体の自由な供給・回収が可能となり、起動・停止の制御が容易になるという利点もある。
【００５１】
なお、本形態においては、電池として複数のセルからなる組電池を適用した場合を一例に挙げて説明したが、電池として１つのセルからなる単電池を適用した場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００５２】
また、本形態においては、カートリッジ型ユニットに電解液循環部の駆動部としてのモータを設けない場合を一例に挙げて説明したが、カートリッジ型ユニットにモータを設け、他の部品を設けない場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、電解液循環部に適用される部品のうち、駆動部としてのモータは、相対的に体積や重量が大きく、コストも高いため、カートリッジ型ユニットから除去することは好適である。
【００５３】
更に、本形態においては、液体流路が電池の底部及び貯留容器の底部に接続されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが液体流路により接続されていれば、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路が電池の底部に接続されていることにより、電解液収容部に生成し得る酸化析出物を除去する除去部として機能させることができる。つまり、酸化析出物は、放電時の発熱と水素の付着により上昇し易いので、底部から液体を供給することにより、その除去が容易となる。また、液体供給の初期に発生する水素の除去にも有効である。その結果、出力向上を図ることができる。また、液体流路が貯留容器の底部に接続されていることにより、貯留容器から電池へ液体を供給する際に、貯留容器内の空気が入り込まないようにすることが可能となる。
【００５４】
また、本形態においては、液体流路が貯留容器及び電池に内包される、換言すれば液体流路がカートリッジ型ユニットの内部に形成されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが液体流路により接続されていれば、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路が貯留容器及び電池に内包される、換言すれば液体流路がカートリッジ型ユニットの内部に形成されている構成とすることにより、耐漏液性を確保し易いという利点がある。
【００５５】
更に、本形態においては、液体流路が電池の上部、換言すれば電解液収容部の上部及び貯留容器の上部に接続されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが複数の液体流路により接続されていれば、電解液を循環させることができる。なお、液体流路が電池の上部、換言すれば電解液収容部の上部に接続されていることにより、電解液収容部の上部に滞留することがある酸化析出物をオーバーフローにより回収することができる。また、電解液収容部における液面を特に制御することなく一定の高さ以下に維持することができる。一方、液体流路が貯留容器の上部に接続されていることにより、貯留容器の内圧が上がっても、空気を逃すことができるので、スムースな循環が可能となる。他方、液体流路３２に相当する側の液体流路が電池の底部に接続されている場合、例えば液体流路３２がフィルタ６１と同程度の長さである場合、沈殿する酸化析出物を効率良く除去することができる。
【００５６】
また、本形態においては、液体流路及び貯留容器が、それらの内部にフィルタを有している場合を一例に挙げて説明したが、液体流路及び貯留容器の内部にフィルタを有していない場合や液体流路及び貯留容器のいずれか一方の内部にフィルタを有している場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路及び貯留容器のいずれか一方又は双方の内部にフィルタを有していることにより、全部又は一部の酸化析出物を液体流路や貯留容器で除去することができる。また、相対的に体積の大きい貯留容器にフィルタを設けることにより、除去能力を向上させることもできる。
【００５７】
更に、本形態においては、電池を保管する際に、液体が貯留容器にのみ存在していることが好適である。このような構成とすることにより、電池の劣化を抑制しながら長期保存することができる。
【００５８】
＜第２の形態＞
次に、第２の形態に係る電池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５は、第２の形態に係る電池システムを模式的に示す構成概略図である。また、図６は、第２の形態に係る電池システムにおいて液体の供給、回収又は循環を行う際の動作を模式的に示す説明図である。
【００５９】
図５及び図６に示すように、本形態の電池システム１Ａは、カートリッジ型ユニットＡと、電池制御部Ｂと、電解液循環部Ｃとを含む。
【００６０】
そして、カートリッジ型ユニットＡは、貯留容器１０と複数のセルからなる組電池である電池２０とを一体又は別体で含み、貯留容器１０及び電池２０のいずれか一方又は双方が、貯留容器１０と電池２０とを接続する複数の液体流路３０，３２を備えている。なお、電池２０としては、上記詳述した各例のものやマニホールド構造等を有するものを適用することもできる。また、本形態においては、液体流路３０にポンプヘッド３１が接続されている。更に、本形態においては、液体流路３０が電池２０の底部及び貯留容器１０の底部に接続されている。また、本形態においては、液体流路３２が電池２０の上部及び貯留容器１０の上部に接続されている。更に、本形態においては、液体流路３０，３２が貯留容器１０及び電池２０に内包される、換言すれば液体流路３０，３２がカートリッジ型ユニットＡの内部に形成されている。また、本形態においては、液体流路３２及び貯留容器１０が、それらの内部にフィルタ６１，６２を有している。
【００６１】
また、上記電池制御部Ｂは、カートリッジ型ユニットＡを装脱可能な装着部４０を備えている。なお、本形態においては、電池制御部Ｂは、電解液循環部Ｃの駆動部５０としてのモータ５１を備えている。また、モータ５１は、歯車５３を有している。
【００６２】
更に、上記電解液循環部Ｃは、液体流路３０，３２を介して、貯留容器１０と電池２０との間での液体の循環を行うものである。なお、本形態においては、電解液循環部Ｃは、モータ５１と、モータ５１により駆動されるポンプヘッド３１と、液体流路３０，３２とから構成される。そして、具体的には、図６に示すように、カートリッジ型ユニットＡが装着部４０に装着された際に、ポンプヘッド３１が歯車５３を介してモータ５１により駆動される状態となり、ポンプヘッド３１が歯車５３を介してモータ５１により駆動されることにより、液体流路３０を介して、貯留容器１０から電池２０への液体の供給が行われる。また、電池２０における電解液の液面が液体流路３２の上端に到達した場合には、液体流路３２を介して、電池２０から貯留容器１０への液体の回収が行われ、全体として電解液の循環が行われる。なお、本形態においては、ポンプヘッド３１が歯車５３を介してモータ５１により駆動される状態となり、ポンプヘッド３１が歯車５３を介してモータ５１により逆に駆動されることにより、液体流路３０を介して、電池２０から貯留容器１０への液体の回収が行われ、液体流路３２を介して、貯留容器１０から電池２０への液体の供給が行われ、全体として電解液の循環が行われる構成とすることもできる。
【００６３】
そして、本形態の電池システムのように、駆動部を電池制御部に設けることによって、電池を含むカートリッジ型ユニットにおいて、例えば、モータなどの部品を設ける必要がなく、部品点数を低減できるため、小型化や軽量化、低コスト化を図ることができ、更に、耐久性向上の障害となる部位が簡単に交換可能な構造となったため、電池システム自体の耐久性向上を図ることができる。また、電池の底部に接続された液体流路を介して、電解液循環部により液体の自由な供給・回収が可能となり、起動・停止の制御が容易になるという利点もある。もちろん、電池システムにおいて、酸化析出物を効率的に除去しながら、電解液を循環させることができ、その結果、出力向上を図ることが可能であることは言うまでもない。
【００６４】
なお、本形態においては、電池として複数のセルからなる組電池を適用した場合を一例に挙げて説明したが、電池として１つのセルからなる単電池を適用した場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００６５】
また、本形態においては、カートリッジ型ユニットから電解液循環部の駆動部としてのモータを設けない場合を一例に挙げて説明したが、カートリッジ型ユニットにモータを設け、他の部品を設けない場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、電解液循環部に適用される部品のうち、駆動部としてのモータは、相対的に体積や重量が大きく、コストも高いため、カートリッジ型ユニットから除去することは好適である。
【００６６】
更に、本形態においては、液体流路が電池の底部及び貯留容器の底部に接続されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが液体流路により接続されていれば、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路が電池の底部に接続されていることにより、電解液収容部に生成し得る酸化析出物を除去する除去部として機能させることができる。つまり、酸化析出物は、放電時の発熱と水素の付着により上昇し易いので、底部から液体を供給することにより、その除去が容易となる。また、液体供給の初期に発生する水素の除去にも有効である。その結果、出力向上を図ることができる。また、液体流路が貯留容器の底部に接続されていることにより、貯留容器から電池へ液体を供給する際に、貯留容器内の空気が入り込まないようにすることが可能となる。
【００６７】
また、本形態においては、液体流路が貯留容器及び電池に内包される、換言すれば液体流路がカートリッジ型ユニットの内部に形成されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが液体流路により接続されていれば、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路が貯留容器及び電池に内包される、換言すれば液体流路がカートリッジ型ユニットの内部に形成されている構成とすることにより、耐漏液性を確保し易いという利点がある。
【００６８】
更に、本形態においては、液体流路が電池の上部、換言すれば電解液収容部の上部及び貯留容器の上部に接続されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが複数の液体流路により接続されていれば、電解液を循環させることができる。なお、液体流路が電池の上部、換言すれば電解液収容部の上部に接続されていることにより、電解液収容部の上部に滞留することがある酸化析出物をオーバーフローにより回収することができる。また、電解液収容部における液面を特に制御することなく一定の高さ以下に維持することができる。一方、液体流路が貯留容器の上部に接続されていることにより、貯留容器の内圧が上がっても、空気を逃すことができるので、スムースな循環が可能となる。他方、液体流路３２に相当する側の液体流路が電池の底部に接続されている場合、例えば液体流路３２が、フィルタ６１と同程度の長さである場合、沈殿する酸化析出物を効率良く除去することができる。
【００６９】
また、本形態においては、液体流路及び貯留容器が、それらの内部にフィルタを有している場合を一例に挙げて説明したが、液体流路及び貯留容器の内部にフィルタを有していない場合や液体流路及び貯留容器のいずれか一方の内部にフィルタを有している場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路及び貯留容器のいずれか一方又は双方の内部にフィルタを有していることにより、全部又は一部の酸化析出物を液体流路や貯留容器で除去することができる。また、相対的に体積の大きい貯留容器にフィルタを設けることにより、除去能力を向上させることもできる。
【００７０】
更に、本形態においては、電池を保管する際に、液体が貯留容器にのみ存在していることが好適である。このような構成とすることにより、電池の劣化を抑制しながら長期保存することができる。
【００７１】
＜第３の形態＞
次に、第３の形態に係る電池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７は、第３の形態に係る電池システムを模式的に示す構成概略図である。また、図８（Ａ）及び（Ｂ）は、第３の形態に係る電池システムにおいて液体の供給、回収又は循環を行う際の動作を模式的に示す説明図である。
【００７２】
図７及び図８に示すように、本形態の電池システム１Ｂは、カートリッジ型ユニットＡと、電池制御部Ｂと、電解液循環部Ｃとを含む。
【００７３】
そして、カートリッジ型ユニットＡは、貯留容器１０と複数のセルからなる組電池である電池２０とを一体又は別体で含み、貯留容器１０及び電池２０のいずれか一方又は双方が、貯留容器１０と電池２０とを接続する複数の液体流路３０、３２を備えている。なお、電池２０としては、上記詳述した各例のものやマニホールド構造等を有するものを適用することもできる。また、本形態においては、液体流路３０が電池２０の底部及び貯留容器１０の底部に接続されている。更に、本形態においては、液体流路３２が電池２０の上部及び貯留容器１０の上部に接続されている。また、本形態においては、液体流路３０，３２が貯留容器１０及び電池２０に内包される、換言すれば液体流路３０，３２がカートリッジ型ユニットＡの内部に形成されている。更に、本形態においては、液体流路３２及び貯留容器１０が、それらの内部にフィルタ６１，６２を有している。
【００７４】
また、上記電池制御部Ｂは、カートリッジ型ユニットＡを装脱可能な装着部４０を備えている。なお、本形態においては、電池制御部Ｂは、電解液循環部Ｃの駆動部５０としてのアクチュエータ５４Ａを備えている。また、アクチュエータ５４Ａは、板部材５４Ｂを有している。
【００７５】
更に、上記電解液循環部Ｃは、液体流路３０，３２を介して、貯留容器１０と電池２０との間での液体の循環を行うものである。なお、本形態においては、電解液循環部Ｃは、アクチュエータ５４Ａと、板部材５４Ｂと、液体流路３０，３２とから構成される。そして、具体的には、図８（Ａ）において矢印Ｘで示すように、アクチュエータ５４Ａが上方に伸長することにより、貯留容器１０が圧縮変形し、液体流路３０を介して、貯留容器１０から電池２０への液体の供給が行われる。なお、液体流路３０，３２は、電解液の流通を制御する図示しない弁を備え、アクチュエータを伸縮させるタイミングに合わせて２つの弁は交互に開閉される。また、電池２０における電解液の液面が液体流路３２の上端に到達した場合には、図８（Ｂ）において矢印Ｙで示すように、アクチュエータ５４Ａが下方に収縮することにより、貯留容器１０が膨張変形し、液体流路３２を介して、電池２０から貯留容器１０への液体の回収が行われる。このようにして全体として電解液の循環が行われる。なお、本形態においては、駆動部５０としてのアクチュエータ５４Ａを逆に駆動させる構成としてもよい。
【００７６】
そして、本形態の電池システムのように、駆動部を電池制御部に設けることによって、電池を含むカートリッジ型ユニットにおいて、例えば、アクチュエータなどの部品を設ける必要がなく、部品点数を低減できるため、小型化や軽量化、低コスト化を図ることができ、更に、耐久性向上の障害となる部位が簡単に交換可能な構造となったため、電池システム自体の耐久性向上を図ることができる。また、電池の底部に接続された液体流路を介して、電解液循環部により液体の自由な供給・回収が可能となり、起動・停止の制御が容易になるという利点もある。もちろん、電池システムにおいて、酸化析出物を効率的に除去しながら、電解液を循環させることができ、その結果、出力向上を図ることが可能であることは言うまでもない。
【００７７】
なお、本形態においては、電池として複数のセルからなる組電池を適用した場合を一例に挙げて説明したが、電池として１つのセルからなる単電池を適用した場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００７８】
また、本形態においては、カートリッジ型ユニットに電解液循環部の駆動部としてのアクチュエータを設けない場合を一例に挙げて説明したが、カートリッジ型ユニットにアクチュエータを設け、他の部品を設けない場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、電解液循環部に適用される部品のうち、駆動部としてのアクチュエータは、相対的にコストが高いため、カートリッジ型ユニットから除去することは好適である。
【００７９】
更に、本形態においては、液体流路が電池の底部及び貯留容器の底部に接続されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが液体流路により接続されていれば、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路が電池の底部に接続されていることにより、電解液収容部に生成し得る酸化析出物を除去する除去部として機能させることができる。つまり、酸化析出物は、放電時の発熱と水素の付着により上昇し易いので、底部から液体を供給することにより、その除去が容易となる。また、液体供給の初期に発生する水素の除去にも有効である。その結果、出力向上を図ることができる。また、液体流路が貯留容器の底部に接続されていることにより、貯留容器から電池へ液体を供給する際に、貯留容器内の空気が入り込まないようにすることが可能となる。
【００８０】
また、本形態においては、液体流路が貯留容器及び電池に内包される、換言すれば液体流路がカートリッジ型ユニットの内部に形成されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが液体流路により接続されていれば、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路が貯留容器及び電池に内包される、換言すれば液体流路がカートリッジ型ユニットの内部に形成されている構成とすることにより、耐漏液性を確保し易いという利点がある。
【００８１】
更に、本形態においては、液体流路が電池の上部、換言すれば電解液収容部の上部及び貯留容器の上部に接続されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが複数の液体流路により接続されていれば、電解液を循環させることができる。なお、液体流路が電池の上部、換言すれば電解液収容部の上部に接続されていることにより、電解液収容部の上部に滞留することがある酸化析出物をオーバーフローにより回収することができる。また、電解液収容部における液面を特に制御することなく一定の高さ以下に維持することができる。一方、液体流路が貯留容器の上部に接続されていることにより、貯留容器の内圧が上がっても、空気を逃すことができるので、スムースな循環が可能となる。他方、液体流路３２に相当する側の液体流路が電池の底部に接続されている場合、例えば液体流路３２がフィルタ６１と同程度の長さである場合、沈殿する酸化析出物を効率良く除去することができる。
【００８２】
また、本形態においては、液体流路及び貯留容器が、それらの内部にフィルタを有している場合を一例に挙げて説明したが、液体流路及び貯留容器の内部にフィルタを有していない場合や液体流路及び貯留容器のいずれか一方の内部にフィルタを有している場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路及び貯留容器のいずれか一方又は双方の内部にフィルタを有していることにより、全部又は一部の酸化析出物を液体流路や貯留容器で除去することができる。また、相対的に体積の大きい貯留容器にフィルタを設けることにより、除去能力を向上させることもできる。
【００８３】
更に、本形態においては、電池を保管する際に、液体が貯留容器にのみ存在していることが好適である。このような構成とすることにより、電池の劣化を抑制しながら長期保存することができる。
【００８４】
＜第４の形態＞
次に、第４の形態に係る電池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９は、第４の形態に係る電池システムを模式的に示す構成概略図である。また、図１０は、第４の形態に係る電池システムにおいて液体の供給、回収又は循環を行う際の動作を模式的に示す説明図である。
【００８５】
図９及び図１０に示すように、本形態の電池システム１Ｃは、カートリッジ型ユニットＡと、電池制御部Ｂと、電解液循環部Ｃとを含む。
【００８６】
そして、カートリッジ型ユニットＡは、貯留容器１０と複数のセルからなる組電池である電池２０とを一体又は別体で含み、貯留容器１０及び電池２０のいずれか一方又は双方が、貯留容器１０と電池２０とを接続する複数の液体流路３０，３２を備えている。なお、電池２０としては、上記詳述した各例のものやマニホールド構造等を有するものを適用することもできる。また、本形態においては、貯留容器１０が空気ポンプ挿入部１０Ａを有している。更に、本形態においては、液体流路３０が電池２０の底部及び貯留容器１０の底部に接続されている。また、本形態においては、液体流路３２が電池２０の上部及び貯留容器１０の上部に接続されている。更に、本形態においては、液体流路３０，３２が貯留容器１０及び電池２０に内包される、換言すれば液体流路３０，３２がカートリッジ型ユニットＡの内部に形成されている。また、本形態においては、液体流路３２及び貯留容器１０が、それらの内部にフィルタ６１，６２を有している。
【００８７】
また、上記電池制御部Ｂは、カートリッジ型ユニットＡを装脱可能な装着部４０を備えている。なお、本形態においては、電池制御部Ｂは、電解液循環部Ｃの駆動部５０としての空気ポンプ５５Ａを備えている。また、空気ポンプ５５Ａは、空気ポンプ挿入部１０ａに接続される接続部５５Ｂを有している。
【００８８】
更に、上記電解液循環部Ｃは、液体流路３０，３２を介して、貯留容器１０と電池２０との間での液体の循環を行うものである。なお、本形態においては、電解液循環部Ｃは、空気ポンプ５５Ａと、接続部５５Ｂと、液体流路３０，３２とから構成される。そして、具体的には、図１０に示すように、カートリッジ型ユニットＡが装着部４０に装着された際に、接続部５５Ｂが空気ポンプ挿入部１０ａに挿入され、空気ポンプ５５Ａが駆動され、貯留容器１０の内圧が空気ポンプ５５Ａにより高められることにより、液体流路３０を介して、貯留容器１０から電池２０への液体の供給が行われる。なお、液体流路３０，３２は、電解液の流通を制御する図示しない弁を備え、空気ポンプが駆動され、貯留容器の内圧が高められるタイミングに合わせて２つの弁は交互に開閉される。貯留容器１０から電池２０への液体の供給が行われる場合には、液体流路３０の弁が開状態であり、液体流路３２の弁が閉状態である。また、電池２０における電解液の液面が液体流路３２の上端に到達した場合には、空気ポンプ５５Ａが停止し、液体流路３０の弁が閉状態であり、液体流路３２の弁が開状態であるため、貯留容器１０の内圧が低くなり、液体流路３２を介して、電池２０から貯留容器１０への液体の回収が行われる。このようにして全体として電解液の循環が行われる。なお、本形態においては、駆動部５０としての空気ポンプ５５Ａを逆に駆動させる構成としてもよい。
【００８９】
そして、本形態の電池システムのように、駆動部を電池制御部に設けることによって、電池を含むカートリッジ型ユニットにおいて、例えば、空気ポンプなどの部品を設ける必要がなく、部品点数を低減できるため、小型化や軽量化、低コスト化を図ることができ、更に、耐久性向上の障害となる部位が簡単に交換可能な構造となったため、電池システム自体の耐久性向上を図ることができる。また、電池の底部に接続された液体流路を介して、液体供給部により液体の自由な供給・回収が可能となり、起動・停止の制御が容易になるという利点もある。もちろん、電池システムにおいて、酸化析出物を効率的に除去しながら、電解液を循環させることができ、その結果、出力向上を図ることが可能であることは言うまでもない。
【００９０】
なお、本形態においては、電池として複数のセルからなる組電池を適用した場合を一例に挙げて説明したが、電池として１つのセルからなる単電池を適用した場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００９１】
また、本形態においては、カートリッジ型ユニットに電解液循環部の駆動部としての空気ポンプを設けない場合を一例に挙げて説明したが、カートリッジ型ユニットに空気ポンプを設け、他の部品を設けない場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、電解液循環部に適用される部品のうち、駆動部としての空気ポンプは、相対的に体積や重量が大きく、相対的にコストが高いため、カートリッジ型ユニットから除去することは好適である。
【００９２】
更に、本形態においては、液体流路が電池の底部及び貯留容器の底部に接続されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが液体流路により接続されていれば、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路が電池の底部に接続されていることにより、電解液収容部に生成し得る酸化析出物を除去する除去部として機能させることができる。つまり、酸化析出物は、放電時の発熱と水素の付着により上昇し易いので、底部から液体を供給することにより、その除去が容易となる。また、液体供給の初期に発生する水素の除去にも有効である。その結果、出力向上を図ることができる。また、液体流路が貯留容器の底部に接続されていることにより、貯留容器から電池へ液体を供給する際に、貯留容器内の空気が入り込まないようにすることが可能となる。
【００９３】
また、本形態においては、液体流路が貯留容器及び電池に内包される、換言すれば液体流路がカートリッジ型ユニットの内部に形成されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが液体流路により接続されていれば、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路が貯留容器及び電池に内包される、換言すれば液体流路がカートリッジ型ユニットの内部に形成されている構成とすることにより、耐漏液性を確保し易いという利点がある。
【００９４】
更に、本形態においては、液体流路が電池の上部、換言すれば電解液収容部の上部及び貯留容器の上部に接続されている場合を一例に挙げて説明したが、電池と貯留容器とが複数の液体流路により接続されていれば、電解液を循環させることができる。なお、液体流路が電池の上部、換言すれば電解液収容部の上部に接続されていることにより、電解液収容部の上部に滞留することがある酸化析出物をオーバーフローにより回収することができる。また、電解液収容部における液面を特に制御することなく一定の高さ以下に維持することができる。一方、液体流路が貯留容器の上部に接続されていることにより、貯留容器の内圧が上がっても、空気を逃すことができるので、スムースな循環が可能となる。他方、液体流路３２に相当する側の液体流路が電池の底部に接続されている場合、例えば液体流路３２がフィルタ６１と同程度の長さである場合、沈殿する酸化析出物を効率良く除去することができる。
【００９５】
また、本形態においては、液体流路及び貯留容器が、それらの内部にフィルタを有している場合を一例に挙げて説明したが、液体流路及び貯留容器の内部にフィルタを有していない場合や液体流路及び貯留容器のいずれか一方の内部にフィルタを有している場合が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。なお、液体流路及び貯留容器のいずれか一方又は双方の内部にフィルタを有していることにより、全部又は一部の酸化析出物を液体流路や貯留容器で除去することができる。また、相対的に体積の大きい貯留容器にフィルタを設けることにより、除去能力を向上させることもできる。
【００９６】
更に、本形態においては、電池を保管する際に、液体が貯留容器にのみ存在していることが好適である。このような構成とすることにより、電池の劣化を抑制しながら長期保存することができる。
【００９７】
以上、本発明を若干の形態及び例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。
【００９８】
例えば、上述した各形態や例に記載した構成は、各形態や例に限定されるものではなく、各形態の構成を変更したり、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することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ａ〜１Ｃ  電池システム
１０  貯留容器
１０ａ  空気ポンプ挿入部
２０，２０Ａ〜２０Ｅ  電池
２１Ａ  正極
２１Ｂ  負極
２１Ｃ  フレーム部材
２１ａ  電解液収容部
２１ｂ  電解液流入部
２１ｃ  電解液排出部
２２  流路形成構造部材（偏り抑制構造部材）
３０，３２  液体流路
３０Ａ  チューブ部
３１  ポンプヘッド
４０  装着部
５０  駆動部
５１  モータ
５２  チューブポンプ
５２Ａ  ロータ
５２Ｂ  ローラ
５３  歯車
５４Ａ  アクチュエータ
５４Ｂ  板部材
５５Ａ  空気ポンプ
５５Ｂ  接続部
６１，６２  フィルタ
Ａ  カートリッジ型ユニット
Ｂ  電池制御部
Ｃ  電解液循環部
Ｘ  電極対向部
Ｙ  電極非対向部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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