(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気極を有するとともに前記空気極と対向する金属極を収容する電池ケースがラミネート材で形成された空気電池を収容する外装体を備え、
前記外装体は、樹脂または金属で形成され、前記空気電池を交換自在に収容すると共に、収容された前記空気電池の空気極及び金属極のそれぞれと導通する外部端子部を有し、
前記空気極は、前記電池ケースの外面に取り付けられ、前記空気極の基材を構成する金属メッシュの一部が電池ケース外に露出し、
前記外装体は、前記金属メッシュの露出部分と押圧接触、或いは弾性接触する接触部を有し、前記接触部を介して前記空気極と前記外部端子部とが導通することを特徴とするカートリッジ式空気電池。
【請求項２】
前記外装体は、前記空気電池を挟持することを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ式空気電池。
【請求項３】
前記外装体は、複数の前記空気電池を収容し、
両端に収容される前記空気電池は、前記金属極よりも前記空気極を前記外装体の内側にして配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のカートリッジ式空気電池。
【請求項４】
前記外装体は、隣接する前記空気電池を仕切る仕切り部を有し、
前記仕切り部は、隣接する前記空気電池間に渡って連続する開口部を有することを特徴とする請求項３に記載のカートリッジ式空気電池。
【請求項５】
前記外装体は、前記開口部を外部に連通させる連通孔を有することを特徴とする請求項４に記載のカートリッジ式空気電池。
【請求項６】
前記空気電池を収容する前記外装体の側面に、前記外装体を装填する方向に対し平行方向に連続する補強リブを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のカートリッジ式空気電池。
【請求項７】
前記外装体に取っ手を設けていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のカートリッジ式空気電池。
【請求項８】
前記外装体の内部には、前記空気電池に係合する係合部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のカートリッジ式空気電池。
【請求項９】
空気極を有するとともに前記空気極と対向する金属極を収容する電池ケースがラミネート材で形成された空気電池を交換自在に収容し、樹脂または金属で形成されるカートリッジ式空気電池を複数個装填自在なフレームを備え、
前記フレームには、装填された各カートリッジ式空気電池の前記空気電池に注液する液体が供給される一次タンクと、前記一次タンクからの液体を蓄える二次タンクとが配置され、
前記カートリッジ式空気電池が前記フレームに装填されると、前記二次タンクから前記カートリッジ式空気電池内の空気電池に前記液体を注液する注液機構を有していることを特徴とするカートリッジ式空気電池システム。
【請求項１０】
装填された各カートリッジ式空気電池を直列接続、又は／及び並列接続していることを特徴とする請求項９に記載のカートリッジ式空気電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再利用可能なカートリッジ式空気電池、及びカートリッジ式空気電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解液や水を注液して使用する注液式空気電池を備えた空気電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、複数の空気電池カートリッジを着脱自在に備えることが記載されている。この空気電池カートリッジは、注液式空気電池をこれらの間に空気流路を区画するようにして配列するとともに、これらの一端部にバスバーに連結接続するための接続部を設けた構成であることが記載されている。
この種の空気電池には、一般に金属缶や樹脂製容器が使用されている。この種の空気電池を特許文献１の図２などに記載されるように空気流路を空けて互いに接続することは構造が複雑化し、また、材料コストなどの低減に不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２２３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の構成では、空気電池カートリッジを交換する方法、或いは、空気電池カートリッジの空気電池内の電解液を入れ替える方法によって、新たな電池として使用可能になる。
しかしながら、空気電池カートリッジを交換する方法は、廃棄量の低減、及び使用コストの低減に不利である。一方、電解液の入れ替えを行う方法は、廃液の必要が生じ、また、電池反応により生成された反応生成物を除去する洗浄が必要になる。
【０００５】
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、部品を再利用可能にし、且つ、廃棄や洗浄の手間を低減可能なカートリッジ式空気電池、及びカートリッジ式空気電池システム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】
上述した課題を解決するため、本発明は、空気極を有するとともに前記空気極と対向する金属極を収容する電池ケースがラミネート材で形成された空気電池を収容する外装体を備え、前記外装体は、樹脂または金属で形成され、前記空気電池を交換自在に収容することを特徴とすると共に、収容された前記空気電池の空気極及び金属極のそれぞれと導通する外部端子部を有し、前記空気極は、前記電池ケースの外面に取り付けられ、前記空気極の基材を構成する金属メッシュの一部が電池ケース外に露出し、前記外装体は、前記金属メッシュの露出部分と押圧接触、或いは弾性接触する接触部を有し、前記接触部を介して前記空気極と前記外部端子部とが導通することを特徴とするカートリッジ式空気電池を提供する。
【０００７】
上記構成において、前記外装体は、前記空気電池を挟持するようにしても良い。また、上記構成において、前記外装体は、収容された前記空気電池の空気極及び金属極のそれぞれと導通する外部端子部を有するようにしても良い。
【０００９】
また、上記構成において、前記外装体は、複数の前記空気電池を収容し、両端に収容される前記空気電池は、前記金属極よりも前記空気極を前記外装体の内側にして配置されるようにしても良い。
また、上記構成において、前記外装体は、隣接する前記空気電池を仕切る仕切り部を有し、前記仕切り部は、隣接する前記空気電池間に渡って連続する開口部を有するようにしても良い。
【００１０】
また、上記構成において、前記外装体は、前記開口部を外部に連通させる連通孔を有するようにしても良い。
また、上記構成において、前記外装体の側面に、前記外装体を装填する方向に対し平行方向に連続する補強リブを有するようにしても良い。
【００１１】
また、上記構成において、前記外装体に取っ手を設けるようにしても良い。
また、上記構成において、前記外装体の内部には、前記空気電池に係合する係合部が設けられるようにしても良い。
【００１２】
また、本発明は、空気極を有するとともに前記空気極と対向する金属極を収容する電池ケースがラミネート材で形成された空気電池を交換自在に収容し、樹脂または金属で形成されるカートリッジ式空気電池を複数個装填自在なフレームを備え、前記フレームには、装填された各カートリッジ式空気電池の前記空気電池に注液する液体が供給される一次タンクと、前記一次タンクからの液体を蓄える二次タンクとが配置され、前記カートリッジ式空気電池が前記フレームに装填されると、前記二次タンクから前記カートリッジ式空気電池内の空気電池に前記液体を注液する注液機構を有していることを特徴とするカートリッジ式空気電池システムを提供する。
【００１３】
また、上記構成において、装填された各カートリッジ式空気電池を直列接続、又は／及び並列接続するようにしても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、空気極を有するとともに空気極と対向する金属極を収容する電池ケースがラミネート材で形成された空気電池を収容する外装体を備え、外装体は、樹脂または金属で形成され、空気電池を交換自在に収容するので、電池使用後は空気電池を交換して外装体を再利用可能になり、且つ、空気電池の洗浄や廃棄の手間を低減可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係るカートリッジ式空気電池システムの斜視図である。
【図２】注液機構の一例を周辺構成と共に模式的に示した図であり、（Ａ）はカートリッジ式空気電池を装填する前の状態、（Ｂ）はカートリッジ式空気電池を装填した後の状態をそれぞれ示した図である。
【図３】空気電池を前面から見た図である。
【図４】空気電池の側断面図である。
【図５】カートリッジ式空気電池の斜視図である。
【図６】カートリッジ式空気電池の右側面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】カートリッジ式空気電池の一端を締結する前の図である。
【図９】変形例に係るカートリッジ式空気電池システムの斜視図である。
【図１０】変形例に係るカートリッジ式空気電池システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は実施形態に係るカートリッジ式空気電池システム（以下、空気電池システムと言う）の斜視図である。なお、以下に述べる上下などの各方向は、空気電池システムを図示のように設置したときの各方向に対応する。
本実施形態に係る空気電池システム１は、組電池とも称するものであり、空気電池１０（後述する図３など）を外装体５０（後述する図５など）に２個収容して構成されるカートリッジ式空気電池２を１０個有し、空気電池１０に注液する液体（本実施形態では塩化ナトリウム水溶液からなる電解液である。但し、空気電池１０内に予め電解質、例えば塩などを入れておく場合は水でも良い）が供給される一次タンク３と、一次タンク３から開口孔３１を介して液体を蓄える二次タンク４と、空気電池１０からの電力を所定電力に変換して出力するためのＤＣ／ＤＣコンバータ５と、これら部品２〜５を支持するフレーム６とを備えている。なお、図示しないがＤＣ／ＤＣコンバータ５は空気電池１０からの入力端子、負荷への出力端子をそれぞれ備えている。
【００１７】
一次タンク３は、最上部に配置され、上方が開口する箱形状に形成される。このため、所定量の電解液を一次タンク３に容易に入れることができる。前記一次タンク３の底部には複数個の開口孔３１が形成され、これら開口孔３１を介して電解液が二次タンク４に注液される。詳細には、前記開口孔３１は二次タンク４の上方に形成されており、図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ５に隣接する二次タンク４の上方に形成された開口孔３１から一つおきに合計５つ形成されている。
なお、一次タンク３の底部には、二次タンク４に一気に電解液が流入するのを防止するため、及び、ゴミなどにより開口孔３１が塞がれるのを防止するために、フィルターなどを設けることが好ましい。
【００１８】
二次タンク４は、一次タンク３の下方であって、カートリッジ式空気電池２の上方に配置される。二次タンク４は、カートリッジ式空気電池２の数と同数だけ設けられ、各カートリッジ式空気電池２に注液する電解液を個別に蓄える小型タンクに形成されている。
各二次タンク４は、不図示の配管を介して互いに接続され、二次タンク４に一次タンク３内の電解液が供給される。詳細には、まず、前記一次タンク３に形成された開口孔３１を介して、その下方にある二次タンク４に所定量の電解液が注液され、次いで、前記電解液の余剰電解液が隣接する二次タンクに注液され、全ての二次タンク４に規定量の電解液が注入された後、最下流の二次タンク４に形成された余剰液を排出するドレン管７から余剰液が排出される。即ち、全ての二次タンク４の電解液量は同一量に規定されている。
なお、本実施形態では開口孔３１を５つ形成した例を示したが、前記開口孔３１の数は適宜変更可能であり、１つでも二次タンク４と同数でも良い。また、電解液量を規制する手段として、各二次タンク４にフロートバルブ機構を設けても良い。
また、前記一次タンクの開口孔３１に向かって多少の傾斜を設ける（例えば漏斗状）ことが好ましい。また、本実施形態では一次タンク３、及び二次タンク４の両者を用いた例を示したが、二次タンク４のみを用いて注液を行っても良い。
【００１９】
二次タンク４は、以下に例示する注液機構８を備えることによって、二次タンク４下方にカートリッジ式空気電池２が装填されると、二次タンク４内の電解液をカートリッジ式空気電池２内の空気電池１０に供給する。
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は注液機構８の一例を周辺構成と共に模式的に示した図である。なお、図２（Ａ）はカートリッジ式空気電池２の装填前の状態を示した図であり、図２（Ｂ）は装填後の状態を示した図である。説明の便宜上、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、電解液に符号Ｅを付して示している。
また、符号４Ａは二次タンク４の底部を示し、符号５１はカートリッジ式空気電池２の上板部（＝外装体５０の上板部）を示し、符号２５Ｈは、空気電池１０の上板部２５に設けられた孔部を示している。また、符号１３は空気電池１０の空気極（正極）を示し、符号１５は空気電池１０の金属極（負極）を示している。
【００２０】
二次タンク４の底部４Ａには、上下に貫通する貫通孔４Ｂが形成されている。また、底部４Ａには、この貫通孔４Ｂを閉塞自在に上下に移動自在な可動弁（以下、タンク側可動弁と言う）８Ａと、このタンク側可動弁８Ａを、底部４Ａに対して下方に付勢して貫通孔４Ｂを塞ぐ付勢部材（以下、タンク側付勢部材と言う）８Ｂとが配置されている。このため、図２（Ａ）の状態では貫通孔４Ｂが閉じており、二次タンク４内に電解液Ｅが貯留された状態となる。
また、カートリッジ式空気電池２の上板部５１には、空気電池１０の孔部２５Ｈに挿通される挿通部８Ｃが設けられる。この挿通部８Ｃには、上下に貫通する貫通孔８Ｄが形成され、その上端にキャップ８Ｆが装着される。キャップ８Ｆは、上下方向に通気可能に通気孔８Ｇが形成されるとともに、上方に突出する突出部８Ｅを一体に備える。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、タンク側可動弁８Ａの下端は二次タンク４の下方に露出し、キャップ８Ｆの突出部８Ｅはカートリッジ式空気電池２の上方に露出する。
ここで、空気電池システム１のフレーム６（図１）には、カートリッジ式空気電池２を装填位置に向けて案内するガイド部材Ｇ（後述する図６）が設けられている。これによって、カートリッジ式空気電池２は二次タンク４の下方に向けて移動すると、二次タンク４の下方で上方に移動し、カートリッジ式空気電池２が有するキャップ８Ｆの突出部８Ｅが、二次タンク４のタンク側可動弁８Ａを上方に押し上げる位置（装填位置）へと案内される。
【００２２】
この場合、図２（Ｂ）に示すように、タンク側可動弁８Ａが上方に押し上げられるため、二次タンク４の底部４Ａに設けられた貫通孔４Ｂが開口し、二次タンク４内の電解液Ｅが矢印で示すように、貫通孔４Ｂから下方に落下する。貫通孔４Ｂから落下した電解水は、キャップ８Ｆの通気孔８Ｇ、挿通部８Ｃの貫通孔８Ｄを順に通って空気電池１０内に流れ落ちる。
このようにして、カートリッジ式空気電池２を装填するだけで、二次タンク４内の電解液Ｅを空気電池１０内に供給することができる。なお、図２（Ｂ）中、符号ＵＬは電解液の液面を示している。但し、注液機構８は、上記構造に限定されず、同機能を実現可能な範囲で他の機構を広く適用可能である。
なお、二次タンク４の底部４Ａとキャップ８Ｆとの密閉性を保つため、例えば、キャップ８Ｆの上面にゴムパッキング等を施すことにより、両者の隙間から電解液Ｅの外部への漏れを確実に防止することが好ましい。
【００２３】
図３は空気電池１０を前面（空気極１３側）から見た図であり、図４は側断面図である。なお、図３、及び図４に示す上下方向は、空気電池システム１設置時の上下方向と一致するが、左右前後方向は空気電池１０単体での方向であり、空気電池システム１設置時の状況によって各方向は変わることもある。
この空気電池１０は、折り曲げ自在な１枚のラミネート材を２つ折りして重ね、その両側縁を接合し、折り曲げ加工して形成された中空箱形状の電池ケース１１を備えている。この電池ケース１１の前壁部２２に空気極１３が装着され、この空気極１３と対向するように内部に金属極１５が収容されている。
【００２４】
詳述すると、この電池ケース１１は、薄型の直方体形状に形成され、電池ケース１１の底面を構成する底板部２１と、前面を構成する前壁部２２と、後面を構成する後壁部２３と、左右側面を構成する左右の側壁部（左壁部、右壁部）２４と、上面を構成する上板部２５とを一体に有している。前壁部２２、及び後壁部２３は、上下方向よりも左右方向が長い同一形状の面（横長面）であって、互いに平行に配置され、電池ケース１１の中で最も大きい面を構成している。
【００２５】
空気極１３は、空気極１３の基材となる矩形状の銅メッシュ（金属メッシュ、金網とも称する）１３Ａに、カーボンとテフロン（登録商標）を混合した素材を、ローラープレス機などを用い所定厚さのシート状とした後、所定時間、所定温度で乾燥、焼成させ、前記銅メッシュと略同等の大きさに裁断したシートを両面から圧迫（プレス）し狭持したものであり、通気性と非透水性（非透液性に相当）とを有している。この空気極１３は、前壁部２２に設けられた開口部２２Ｋ（図４）を覆うように前壁部２２の外部に露出する面（外面）に、熱融着や接着剤により取り付けられる。
すなわち、前記シート状とした素材は、外部の空気は電池ケース１１の内部に通気可能であり、電池ケース１１内部の電解液は外部に透過不能な非透水性を有するものである。なお、空気極１３は、上記の構成に限らず、公知の構成を広く適用可能である。
【００２６】
また、銅メッシュ１３Ａの一部はシート状とした素材の外に露出し、この外部に露出する部分は、空気極１３の端子１３Ｔとして用いられる。
底板部２１は、図４に示すように、側面視で下方凸のＶ字形状に形成される。金属極１５の下端は、底板部２１の傾斜に案内されて下方凸の部分２１Ｔに嵌り、金属極１５の下端が位置決めされる。
前壁部２２、及び後壁部２３の上端は折り曲げられて上板部２５を形成する。上板部２５は、前壁部２２、及び後壁部２３側から金属極１５の上部を挟持するように交互に金属極１５の手前で或いは金属極１５を超えて下方に折り曲げられた折り曲げ部２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄを有し、これら折り曲げ部２５Ａ〜２５Ｄによって金属極１５の上部を支持する。
なお、折り曲げ部２５Ａ、２５Ｃが前壁部２２側を折り曲げた部分であり、折り曲げ部２５Ｂ、２５Ｄが後壁部２３側を折り曲げた部分である。金属極１５の両側には、同一幅の隙間ＳＦ、ＳＲが設けられ、これら隙間ＳＦ、ＳＲに対応する空間内に電解液が満たされる。
【００２７】
上記電池ケース１１を形成するラミネート材は、熱融着性樹脂（例えば、ポリエチレン（ＰＥ））により少なくとも内面がラミネート加工された紙、つまり、ラミネート紙が用いられる。このため、内面側が非透液性に形成され、電解液が外部に染み出す（漏れる）ことがなく、また、金属缶や樹脂製容器を使用する場合に比して、軽量かつ安価である。なお、前記紙の表裏両面をラミネート加工しても良い。
また、熱融着性樹脂を用いるため、熱融着により接合して液密な箱形状に形成することができる。さらに、電池ケース１１の紙の比率を５０％超とし、紙ゴミとして廃棄可能である。
【００２８】
金属極１５は、前壁部２２と後壁部２３との間であって、各壁部２２、２３から離間した位置にて空気極１３と平行に配置され、電池使用状態では各極板は鉛直方向に配置される。
この金属極１５には、マグネシウム合金が用いられ、電解液には、水系の電解液、例えば、塩化ナトリウム水溶液が使用される。なお、金属極１５に、亜鉛、鉄、アルミニウムなどの金属またはその合金を用いることが可能である。金属極１５に亜鉛を用いた場合は、電解液に水酸化カリウム水溶液を用いるようにすれば良く、金属極１５に鉄を用いた場合は、電解液にアルカリ系水溶液を用いるようにすれば良い。また、金属極１５にアルミニウムを用いた場合は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを含む電解液を用いるようにすれば良い。
【００２９】
図５はカートリッジ式空気電池２の斜視図であり、図６はカートリッジ式空気電池２の右側面図である。また、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。なお、図５〜図７の上下方向は、空気電池システム１設置時の上下方向と一致するが、左右前後方向は空気電池システム１設置時の状況によって各方向は変わることもある。また、カートリッジ式空気電池２は左右中心を基準にして左右対称構造に形成されている。
カートリッジ式空気電池２は、２個の空気電池１０と、２個の空気電池１０を収容する外装体５０とによって構成される。
外装体５０は、樹脂、又は金属で形成されて電池ケース１１よりも高剛性に形成された部材であり、２個の空気電池１０を収容自在な中空箱形状に形成されている。この外装体５０は、大別すると、各空気電池１０が左右に間隔を空けて載置される板状の底板部５２と、２個の空気電池１０間を仕切る仕切り部５３と、空気電池１０の上方を覆う上板部５１と、仕切り部５３の前面に取り付けられた取っ手５４とを一体に備えるとともに、左右に着脱自在な一対の側板５５を備えている。
【００３０】
仕切り部５３は、外装体５０の上下及び前後に渡って連続する略矩形の壁に形成されるとともに、左右に貫通する単一の開口部５３Ａ（図７、後述する図８）を有している。この開口部５３Ａは、空気電池１０の空気極１３のシート状とした素材と略同じ大きさの矩形断面に形成されている。
２つの空気電池１０を外装体５０に配置する際には、各空気電池１０の空気極１３が仕切り部５３を介して互いに対向するように配置され、これら空気極１３の間に上記開口部５３Ａが介在する。このため、各空気極１３に開口部５３Ａ内の空気を供給することができる。また、仕切り部５３には、開口部５３Ａから前方、及び後方に各々延びる楕円形状の貫通孔５３Ｂが上下に間隔を空けて設けられている。これら貫通孔５３Ｂにより開口部５３Ａが外部に連通し、開口部５３Ａと外部との間が通気可能になる。これにより、各空気極１３への空気の供給を十分に行うことができる。
また、仕切り部５３には、開口部５３Ａから上方、及び下方に各々延びる楕円形状の貫通孔５３Ｃが左右に間隔を空けて設けられている。これら貫通孔５３Ｃにより開口部５３Ａが外部に連通し、開口部５３Ａと外部との間が通気可能になる。これにより、各空気極１３への空気の供給を十分に行うことができる。
なお、本実施形態では楕円形状の貫通孔５３Ｂ、５３Ｃを上下、左右に間隔を空けて３個設けたが、貫通孔の形状や貫通孔の個数は限定されるものではなく、外装体５０の剛性を保てる程度に適宜変更可能である。
【００３１】
また、取っ手５４は、前方に開口する貫通孔５３Ｂの上下にて仕切り部５３に連結され、貫通孔５３Ｂの通気を妨げない。この取っ手５４により、ユーザーなどが容易にカートリッジ式空気電池２を前後方向に移動させることができ、上記フレーム６への出し入れが容易になる。なお、前記取っ手５４の固定は、例えば前記取っ手の上下に形成した貫通孔５４Ａにねじ等を装通し仕切り部５３に連結することが可能である。
また、上板部５１には、上方、及び前後に貫通孔５１Ｃ、５１Ｄ（図５）が設けられ、これら貫通孔５１Ｃ、５１Ｄにより外装体５０内を通気可能にする。例えば、内部の空気電池１０から電池反応によるガス（以下、反応ガスと言う）が排出された際に、この反応ガスを、空気電池１０の孔部２５Ｈ（図２）に挿通される挿通部８Ｃ、及びキャップ８Ｆの隙間や通気孔８Ｇ、電池ケース１１の上部の隙間などを介して外部に排出したり、上記貫通孔５１Ｃ、５１Ｄから排出したりすることができる。また、電池反応によって暖められた内部空気を、上記貫通孔５１Ｃ、５１Ｄを通じて外に排出し、空気電池１０の温度上昇を抑え易くなる。
【００３２】
図８はカートリッジ式空気電池２の一端を締結する前の図である。
仕切り部５３の開口部５３Ａの周囲には、空気電池１０の前壁部２２が当接する矩形枠状の当接面５３Ｄが形成されるとともに、空気電池１０の左右の側壁部（左壁部、右壁部）２４に係合する複数（本構成では２個）の係合部５３Ｋが設けられる。
空気電池１０は上記当接面５３Ｄに当接した状態で保持されることによって、空気電池１０の前壁部２２の変形、例えば膨らみを抑えることができる（図７参照）。これによって、空気電池１０の位置ずれを規制することができる。
また、空気電池１０が上記係合部５３Ｋに係合することによって、空気電池１０の前方向への移動を規制できる。なお、図示されないが、仕切り部５３には、空気電池１０の図８中、後方向の端部が係合する複数（２個）の係合部５３Ｋも設けられており、空気電池１０の後方向への移動も規制できるように形成されている。
【００３３】
さらに、当接面５３Ｄには、空気電池１０の空気極１３の端子１３Ｔ（銅メッシュ１３Ａの露出部分）に対応する領域に、板状の導通部材（接触部）６１が設けられている。この導通部材６１は、外装体５０の後面に露出する外部端子部６２に電気的に接続され、空気極１３の端子１３Ｔと押圧接触する。これにより、空気極１３と外部端子部６２とを導通させるために溶接するなどの特別な作業が不要になり、導通を容易に行うことができる。
なお、外装体５０の背面には、金属極１５と接続される外部端子部６３も設けられている。この外部端子部６３は、不図示の配線を介して金属極１５と電気的に接続されている。これら外部端子部６２、６３は、フレーム６に設けられた不図示のコネクタなどを介して接続され、これによって、フレーム６に装填されたカートリッジ式空気電池２が直列接続、又は／及び、並列接続される。
【００３４】
図７に示すように、空気電池１０は、挿通部８Ｃに空気電池１０の上部を挿通し、空気電池を当接面５３Ｄに当接した後、側板５５を施す。
なお、側板５５は、空気電池１０の後壁部２３を覆う板状部品に形成され、仕切り部５３に複数の締結部材６５（図６）によって固定される。なお、図８中、符号６６は締結部材６５が締結される雌ねじ部である。
この側板５５を取り外すことにより、内部の空気電池１０を外部に露出させることができ、空気電池１０を容易に交換することができる。
【００３５】
この側板５５の内面には、上下に間隔を空けて固定部５５Ｋ（図７参照）が上下に間隔を空けて設けられており、これら固定部５５Ｋにより、空気電池１０の後壁部２３を仕切り部５３に向けて押さえるとともに後壁部２３の左右への位置ずれを防止する。
これにより、空気電池１０は側板５５と仕切り部５３の当接面５３Ｄとの間に挟持される。この結果、空気電池１０内の反応ガスなどの影響による後壁部２３、及び前壁部２２の膨らみを抑えることができ、極板１３、１５間の離間距離の変動を抑えることができる。離間距離の変動を抑えることで、適正な離間距離を保つことができ、空気電池１０の放電性能のばらつきを抑制することができる。
【００３６】
また、この側板５５には、左右外側に張り出して前後方向に延びる複数（本構成では２本）の補強リブ５５Ｍがそれぞれ設けられている。これら補強リブ５５Ｍにより、側板５５が補強され、側板５５の変形を抑えることができる。しかも、これら補強リブ５５Ｍは空気電池１０を装填する方向に対し平行方向（図５の空気電池１０の前後方向）に連続するリブに形成されているため、空気電池１０が電池ケース１１内の反応ガスなどにより膨張しようとした際に、相対的に変形しやすい長手方向に沿う変形を効果的に抑えることができる。
【００３７】
図６に示すように、これら補強リブ５５Ｍのうち、上側の補強リブ５５Ｍの下面５５Ｌは、カートリッジ式空気電池２の後面側から前面側に行くに従って、順次低くなり前面側で再び順次高くなる面に形成されており、フレーム６に設けられたガイド部材Ｇ（本構成では、前後一対のガイドローラー）上を摺動する。
つまり、同図に示すように、カートリッジ式空気電池２をフレーム６に装填していくと、まず、補強リブ５５Ｍの後面側の面５５Ｌ１が、ガイド部材Ｇ（図６中、一点鎖線で示す前後一対のガイドローラー）上を摺動し、さらにカートリッジ式空気電池２を装填していくと、補強リブ５５Ｍの最下面５５Ｌ２が、ガイド部材Ｇ（図６中、二点鎖線で示す前後一対のガイドローラー）上を摺動するので、カートリッジ式空気電池２が上方に持ち上げられる。
【００３８】
これによって、図２（Ｂ）に示したように、カートリッジ式空気電池２により、二次タンク４のタンク側可動弁８Ａを上方に押し上げることができる。
このように、補強リブ５５Ｍが外装体５０を装填する方向に対し平行方向に連続するリブに形成されることで、補強リブ５５Ｍがフレーム６に案内される案内部材を兼用することができる。このため、専用の案内部材を設ける場合と比べて部品点数の低減、及び構造の簡易化を図ることができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電池ケース１１がラミネート材で形成された空気電池１０を収容する外装体５０を備え、この外装体５０は、樹脂または金属で形成され、空気電池１０を交換自在に収容するので、電池使用後は空気電池１０のみを交換して外装体５０を再利用できる。また、空気電池１０のみを交換するので、空気電池１０の洗浄や廃棄の手間をほぼ不要にできる。また、廃棄は空気電池１０だけで良く、この空気電池１０はラミネート材で形成されるため、廃棄量や廃棄コストの低減に有利であり、使用コストの低減を図り易くなる。
【００４０】
しかも、外装体５０は空気電池１０を挟持するので、空気電池１０内の反応ガスなどの影響による空気電池１０の変形を抑えることができ、空気極１３と金属極１５間の離間距離を適正に保ち易くなる。
また、外装体５０は、収容された空気電池１０の空気極１３及び金属極１５のそれぞれと導通する外部端子部６２、６３（図８）を有するので、外装体５０内の空気電池１０との接続を容易に行うことができる。
【００４１】
また、空気極１３は、電池ケース１１の外面に取り付けられ、空気極１３の基材を構成する銅メッシュ（金属メッシュ）１３Ａの一部が電池ケース１１外に露出し（図３参照）、外装体５０は、銅メッシュ１３Ａの露出部分（端子１３Ｔ）と押圧接触する導通部材（接触部）６１（図８参照）を有し、この導通部材６１を介して空気極１３と外部端子部６２とが導通するので、空気極１３と外部端子部６２とを導通させる特別な作業が不要になり、導通を容易に行うことができる。また、空気極１３側に接続専用の部品が不要であり、接続構造を簡易化できる。
なお、銅メッシュ１３Ａの露出部分（端子１３Ｔ）と押圧接触する導通部材（接触部）６１を設ける場合を説明したが、これに限らない。例えば、銅メッシュ１３Ａの露出部分（端子１３Ｔ）とばね接触（弾性接触）する導通部材（接触部）を設けるようにしても良い。
【００４２】
また、外装体５０は、２個の空気電池１０を収容し、これらの空気電池１０は金属極１５よりも空気極１３を外装体５０の内側にして配置されるので（図７参照）、金属極１５よりも強度が低い空気極１３に外部から物理的にアクセスし難くすることができる。
なお、外装体５０に３個以上の空気電池１０を収容可能に構成しても良い。この場合も、両端に収容される空気電池１０は金属極１５よりも空気極１３を外装体５０の内側にして配置されるようにすることが好ましい。
【００４３】
また、外装体５０は、隣接する空気電池１０間に配置される仕切り部５３を有し、仕切り部５３は、隣接する前記空気電池１０間に渡って連続する開口部５３Ａ（図７、図８）を有するので、隣接する空気電池１０を離間させるとともにその間に空気を介在させることができ、空気極１３への空気供給をし易くなる。
また、外装体５０は、開口部５３を外部に連通させる貫通孔（連通孔）５３Ｂ（図７、図８）を有するので、空気極１３への空気供給をよりし易くなる。
【００４４】
また、外装体５０の側面を構成する側板５５に、外装体５０を装填する方向に対し平行方向に連続する補強リブ５５Ｍ（図５、図６）を設けているので、空気電池１０の反応により堆積される反応生成物によって空気電池１０が変形、膨張するのを効果的に抑えることができる。
また、外装体５０に取っ手５４（図５）を設けているので、カートリッジ式空気電池２の移動が容易であり、フレーム６への出し入れなどを容易に行うことができる。
【００４５】
また、外装体５０の内部には、空気電池１０に係合する係合部５３Ｋ（図８）、５５Ｋ（図７）が設けられているので、空気電池１０の移動を規制することができる。
また、空気電池システム１は、カートリッジ式空気電池２を複数個装填自在なフレーム６（図１）を備え、装填された各カートリッジ式空気電池２を直列接続、又は／及び並列接続するので、再利用性と廃棄性とに優れた比較的大容量の空気電池システム１を得ることができる。
【００４６】
また、フレーム６には、空気電池１０に注液する液体（電解液、又は水）が供給される一次タンク３（図１）と、一次タンク３からの液体を蓄える二次タンク４（図２）とが配置され、カートリッジ式空気電池２がフレーム６に装填されると、二次タンク４からカートリッジ式空気電池２内の空気電池１０に上記液体を注液する注液機構８（図２）を有するので、各カートリッジ式空気電池２内の空気電池１０への注液を容易に行うことができる。
【００４７】
以上、本発明を実施するための形態について述べたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、空気電池システム１の各部材のレイアウトや各部の形状は適宜に変更しても良い。図１では、フレーム６を、複数のカートリッジ式空気電池２、及び二次タンク４をそれぞれ同じ高さで二列（横二列）に配置するフレームに形成し、二次タンク４の上方を覆うように大型の一次タンク３を配置する構成を示している。この構成に限らず、図９に示すように、一次タンク３を２つに分割し、各一次タンク３を、各列の二次タンク４の上方にそれぞれ配置するようにしても良い。
【００４８】
また、図１０に示すように、フレーム６を、最下段に、複数のカートリッジ式空気電池２を一列に配置し、各カートリッジ式空気電池２の上に二次タンク４を一列に配置し、その上段に、複数のカートリッジ式空気電池２を一列に配置し、各カートリッジ式空気電池２の上に二次タンク４を一列に配置し、最上段に、一次タンク３を配置する構成にしても良い。図１０の構成によれば、相対的に小さい設置面積でも、大容量の空気電池システム１を構成することができる。
言い換えると、図１及び図９の構成は、高さが限られるスペース内に大容量の空気電池システム１を構成するのに好適であり、図１０は床面積が限られるスペース内に大容量の空気電池システム１を構成するのに好適である。また、これらの空気電池システム１を横並び、或いは、上下に並べて配置することによって、より大容量の空気電池システムを構成するようにしても良い。
【００４９】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５（図１）は省略しても良いし、或いは、ＤＣ／ＡＣコンバータに代えても良い。前記コンバータは、使用する負荷によって適宜変更できることは言うまでも無い。
また、上述の各態様において、取っ手５４（図５）を取り外し自在にしたり、折りたたみ自在に構成しても良い。この構成によれば、取っ手５４による張り出し量を抑え、電源として使用しているときのカートリッジ式空気電池２を小型化でき、空気電池システム１についても小型化し易くなる。
また、上述の実施形態では、外装体５０に、空気極１３と押圧接触、又はばね接触（弾性接触）する導通部材（接触部）６１を設ける場合を説明したが、金属極１５と押圧接触、又はばね接触（弾性接触）する導通部材（接触部）を設けるようにしても良い。この導通部材を介して金属極１５と外部端子部６３とを導通させることにより、金属極１５と外部端子部６２とを導通させる作業が不要になり、導通を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  カートリッジ式空気電池システム
２  カートリッジ式空気電池
３  一次タンク
４  二次タンク
５  ＤＣ／ＤＣコンバータ
６  フレーム
８  注液機構
１０  空気電池
１１  電池ケース
１３  空気極
１３Ａ  銅メッシュ（金属メッシュ）
１３Ｔ  空気極の端子
１５  金属極
５０  外装体
５３  仕切り部
５３Ａ  開口部
５３Ｂ  貫通孔（連通孔）
５３Ｋ、５５Ｋ  係合部
５４  取っ手
５５  側板（外装体の側面）
６１  導通部材（接触部）
６２、６３  外部端子部
【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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