(57)【要約】【課題】容器内に電解液を入れた後でも発電を停止させることができる金属空気電池及びその多段構造を提供する。【解決手段】ホルダ１５をトレイ６に載置した状態で、リンク機構により電解液よりも上方へ移動させることができるため、金属負極１４や空気正極１３が容器１内の電解液２から離れて発電が停止する。ホルダ１５はトレイ６の上に載置された状態だけなので、別のホルダ１５への交換も容易である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属負極と空気正極とを電解液を保持した容器に組み合わせ、金属負極と空気正極との間に電解液を存在させて起電力を得る金属空気電池であって、
金属負極を下に空気正極を上にした状態で両極をそれぞれ水平状態で絶縁性を有するホルダに固定し、該ホルダをトレイに載置した状態で金属負極は電解液中に浸漬し且つ空気正極は下面のみ電解液に接する状態で容器に組み合わせる共に、
リンク機構によりホルダをトレイごと電解液よりも上方へ移動自在にしたことを特徴とする金属空気電池。
【請求項２】
金属負極がマグネシウムに少なくともカルシウムを混ぜたマグネシウム合金で形成されていることを特徴とする請求項１記載の金属空気電池。
【請求項３】
金属負極に不溶性溶解物を落下させる開口が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の金属空気電池。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属空気電池を二段以上の上下多段に配置し、リンク機構を連動させて、各金属空気電池のホルダを同時にトレイごと電解液よりも上方へ移動自在にしたことを特徴とする金属空気電池の多段構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属空気電池及びその多段構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より金属負極と空気正極を組み合わせた金属空気電池が知られている。金属負極はマグネシウム等の金属板で、容器に保持された電解液内に垂直状態で浸漬される。空気正極は電解液を保持する容器の側面の一部を構成し、金属負極と同様に垂直状態で設置される。具体的には容器の側面に形成した開口に空気正極を嵌め込んで周囲を封止する。
【０００３】
このように垂直に設置された空気正極の内面は電解液に接し外面は大気に接する。空気正極を通して酸素を電解液内に取り込むことができる。金属負極は電子を放出して金属イオンとなり電解液中に溶出する。空気正極ではその電子を受け取り起電力が発生する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３４１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような関連技術にあっては、金属負極及び空気正極が容器に組み込まれているため、容器内に電解液を入れると発電が連続して起こり途中で止めることができない。従って本来発電が必要でない場合にも電解液を抜かない限り発電が継続して、金属空気電池の消耗が進む。
【０００６】
本発明は、このような関連技術に着目してなされたものであり、容器内に電解液を入れた後でも発電を停止させることができる金属空気電池及びその多段構造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】
【０００７】
本発明の第１の特徴によれば、金属負極と空気正極とを電解液を保持した容器に組み合わせ、金属負極と空気正極との間に電解液を存在させて起電力を得る金属空気電池であって、金属負極を下に空気正極を上にした状態で両極をそれぞれ水平状態で絶縁性を有するホルダに固定し、該ホルダをトレイに載置した状態で金属負極は電解液中に浸漬し空気正極は下面のみ電解液に接する状態で容器に組み合わせる共に、リンク機構によりホルダをトレイごと電解液よりも上方へ移動自在である。
【０００８】
本発明の第２の特徴によれば、金属負極がマグネシウムに少なくともカルシウムを混ぜたマグネシウム合金で形成される。
【０００９】
本発明の第３の特徴によれば、金属負極に不溶性溶解物を落下させる開口が形成される。
【００１０】
本発明の第４の特徴によれば、金属空気電池を二段以上の上下多段に配置し、リンク機構を連動させて、各金属空気電池のホルダを同時にトレイごと電解液よりも上方へ移動自在である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の特徴によれば、金属負極及び空気正極を水平状態でホルダに固定し、そのホルダをトレイに載置した状態で、リンク機構により電解液よりも上方へ移動させることができるため、金属負極や空気正極が容器内の電解液から離れて発電が停止する。ホルダはトレイの上に載置された状態だけなので、別のホルダへの交換も容易である。
【００１２】
本発明の第２の特徴によれば、金属負極を主としてマグネシウムで形成するため安価である。またカルシウムの合金化により金属負極の表面に不動態被膜が形成されるのを抑制することができる。
【００１３】
本発明の第３の特徴によれば、金属負極に開口が形成されているため、金属負極の上面から発生する不溶性溶解物を開口を通して落下させることができる。不溶性溶解物を金属負極から排除することができるため、金属負極の機能を維持することができると共に不溶性溶解物の回収が容易である。
【００１４】
本発明の第４の特徴によれば、複数の金属空気電池の発電を同時に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】金属空気電池の多段構造を示す概略図。
【図２】トレイを上方へ移動させた状態を示す図１相当の断面図。
【図３】ホルダを載置したトレイを示す断面図。
【図４】図３中矢示ＳＡ−ＳＡ線に沿う断面図。
【図５】ホルダとトレイを示す断面図。
【図６】トレイを示す斜視図。
【図７】ホルダと金属負極と空気正極を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜図７は本発明の好適な実施形態を示す図である。以下図１中のＡ方向を前方、Ｂ方向を後方として説明する。
【００１７】
３つの容器１が上下に配置されている。各容器１には電解液２が満たされている。電解液２は塩化ナトリウム水溶液等が好適である。濃度は海水程度から飽和まで使用可能であるが５〜１５重量％が好適である。ｐＨは７〜１１に調整されている。
【００１８】
容器１には左右両側にそれぞれストレートリンク３の前端が支点αに軸支され、容器１の近くに配置された図示せぬ左右両側フレームにそれぞれＬ型リンク４の前端が支点βに軸支されている。一番上のＬ型リンク４だけ前端にハンドル５が一体形成されている。ストレートリンク３及びＬ型リンク４はそれぞれ固定された支点α、βを中心に回動自在である。
【００１９】
ストレートリンク３の後端と、Ｌ型リンク４の後端はトレイ６の側面に形成されたピン７、８に軸支されている。ストレートリンク３の支点α、Ｌ型リンク４の支点β、ピン７、ピン８は仮想リンク辺α−βをリンク要素に含む平行リンク機構の回動軸である。
【００２０】
トレイ６は前方以外の三方に側面を有する構造で、底面は周囲にフランジ９のみを有する開放構造である。トレイ６は容器１の内面に形成された凸部１１に乗った状態で、容器１内における正規レベル位置に水平配置される。
【００２１】
上下３つのＬ型リンク４はその途中部分が上下に延びる垂直リンク１２に軸支され、それぞれ連動するようになっている。すなわち、Ｌ型リンク４の支点β、他のＬ型リンク４の支点β、Ｌ型リンクおよび他のＬ型リンクにおいて垂直リンク１２に軸支される支点は第２の平行リンク機構を構成し、ハンドル５によるＬ型リンク４の支点βのまわりのトルクを他のすべてのＬ型リンクに伝達する。
【００２２】
空気正極１３は金属負極１４と一緒に樹脂製のホルダ１５に保持される。空気正極１３はホルダ１５の上部に固定され、金属負極１４はホルダ１５の底面に溶着された樹脂製の網体１６の上に載置されている。
【００２３】
金属負極１４はマグネシウム合金で、マグネシウム金属にアルミニウムやカルシウム等の成分が合金化されている。金属負極１４には斜め角度を有するスリット状の開口１０が複数形成されている。
【００２４】
空気正極１３及び金属負極１４を保持したホルダ１５は、トレイ６の底部に位置するフランジ９上に載置された状態でトレイ６内に収納される。トレイ６に載置された状態で、金属負極１４は電解液２内に浸漬され、空気正極１３は下面のみが電解液２に接した状態となる。空気正極１３の上面は空気に接し、上面から酸素を取り込むことができる。
【００２５】
従って電解液２中の金属負極１４の表面からはマグネシウムイオンが溶出して電子を電解液２中に放出し、その電子を空気正極１３から取り込んだ酸素で受け取ることができるため起電力が発生する。
【００２６】
電解液２のｐＨは７〜１１に調整され、７以上のアルカリであることにより金属負極１４から水素が発生しずらく、１１以下であることにより金属負極１４の表面に不動態被膜が発生しづらい。またカルシウムの合金化によっても金属負極１４の表面に不動態被膜が形成されるのを抑制することができる。
【００２７】
溶出したマグネシウムイオンは不溶性溶解物（水酸化マグネシウム）となって容器１の底部に沈殿する。金属負極１４の上面側からも不溶性溶解物が発生するが、その不溶性溶解物はスリット状の開口１０を通って落下する。このように金属負極１４を水平に設置したとしても、不溶性溶解物が金属負極１４の上部に堆積することはない。そのため不溶性溶解物を金属負極１４から排除することができ、金属負極１４の機能を維持することができると共に、不溶性溶解物の回収が容易となる。
【００２８】
トレイ６を電解液２に入れた状態では発電が連続して起こるが、発電が必要ない場合は、一番上のＬ型リンク４のハンドル５を操作して、平行リンク機構によりＬ型リンク４及びストレートリンク３を回転させ、水平状態を維持したままトレイ６をホルダ１５ごと電解液２よりも上方へ移動させることができる。そのため、金属負極１４や空気正極１３が電解液２から離れて発電が停止する。垂直リンク１２に上下３つのＬ型リンク４は第２の平行リンク機構により連動するため、３つのトレイ６を同時に水平状態を維持したまま上方へ移動させることができる。
【００２９】
金属負極１４や空気正極１３を固定したホルダ１５はトレイ６の上に載置された状態だけなので、別の新しいホルダ１５に交換する場合はトレイ６の前方より前方へスライドさせて取り出すことができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  容器
２  電解液
３  ストレートリンク
４  Ｌ型リンク
６  トレイ
１０  開口
１２  垂直リンク
１３  空気正極
１４  金属負極
１５  ホルダ
【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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