(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部を有し、前記両端部の間に全長と軸方向を画定する円筒形のハウジング（１２，１１２）と、
前記ハウジングの内表面に隣接する軸方向に延びた酸素電極（１８，１１８）と、
前記酸素電極と前記ハウジングの内表面の間に形成される複数の延伸するプレナム（２０，１２０）と、
周囲環境と各プレナムとの間に少なくとも部分的に連絡経路を形成する複数の隔離通路（２５，２０４，２０６）と、
オンのときに前記隔離通路を通して空気を前記プレナム内へ強制的に流すよう作動可能な空気流動装置（３７，１３７）と、
を備え、
前記隔離通路が密閉されず且つ前記空気流動装置が空気を前記隔離通路に強制的に流していないとき、前記隔離通路を通る空気の流れを制限するように、前記隔離通路が寸法付けられており、
前記複数の隔離通路が複数の第１の隔離通路（２０６）であり、
前記空気電池が複数の第２の隔離通路（２５，２０４）を更に備え、前記第２の隔離通路の各々が周囲環境と少なくとも１つの前記プレナム（２０，１２０）との間の連絡経路を形成し、
前記プレナムが前記第１の隔離通路と前記第２の隔離通路の間に連通するように配置されている、
空気電池（１０，１００）の電池構造。
【請求項２】
前記酸素電極（１８，１１８）に取巻かれるアノード（１６）と、
前記アノードを前記酸素電極内に保持するために前記酸素電極の第１の端部を覆う保持体（２２，２００）と、
を更に備え、
前記隔離通路が前記保持体と前記ハウジングの内表面の間に形成される、請求項１に記載の電池構造。
【請求項３】
前記保持体（２００）が前記空気流動装置（１３７）と前記酸素電極（１１８）の間に配置される、請求項２に記載の電池構造。
【請求項４】
前記第１および第２の隔離通路（２５，２０４，２０６）が、全体として少なくとも１００対１の隔離率を提供し、前記隔離率は、電池の酸素電極が周囲空気に完全に露出されているときの電池による水の損失または獲得を、電池の酸素電極が１以上の限られた開口部以外は周囲空気から隔離されているときの電池による水の損失または獲得と比較した比率である、請求項１に記載の電池構造。
【請求項５】
前記プレナム（１２０）が、前記酸素電極（１１８）の延伸する凹部によって形成される、請求項１に記載の電池構造。
【請求項６】
前記プレナム（２０）が、前記ハウジング（１２）の延伸する凹部によって形成される請求項１に記載の電池構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【０００２】
【０００３】
技術分野
本発明は、反応ガスが能動的な空気流動装置によって供給されるタイプの空気電池に関し、さらに詳細には円筒形周囲酸素電極を有する円筒形空気電池に関する。
【０００４】
発明の背景
概略的に説明すると、亜鉛−空気電池などの空気電池は、水性電解質により金属亜鉛アノードから隔てられた１つ以上の酸素電極を用いる。電池の作動中、周囲空気からの酸素が１つ以上のカソードで変換されて水酸化物イオンを生成する。それから金属亜鉛アノードが水酸化物イオンによって酸化される。水および電子がこの電気化学的反応で放出され、電力を供給する。
【０００５】
当初、空気電池は、低いレベルの電力しか必要としない補聴器などの装置に限定して商用として使用されていた。これらの電池においては、外部の相対湿度と電池内の水蒸気圧力の一般的な差による浸水または乾燥を生ずることなく電池がある程度の時間作動できるように酸素電極に空気を入れる空気開口を小さくしている。しかしながら、このような電池の出力はカムコーダ、携帯電話、またはラップトップコンピュータなどの装置を操作するには低過ぎた。さらに典型的な「ボタン電池」の空気開口部を広げることは、浸水または乾燥による早期の故障を招くので実用的ではなかった。
【０００６】
カムコーダ、携帯電話、またはラップトップコンピュータなどの装置を操作できるように空気電池の出力を増大させるため、一つ以上の空気電池の酸素電極に反応空気流を供給し、出力を必要としないときは電池を周囲空気および湿気から隔離するために、エアマネージャが開発された。従来の電気化学的電池と比較すると、エアマネージャを有する空気電池は、比較的軽量で比較的高い出力および長い寿命を提供する。これらの利点は、一つには、空気電池が、電気化学的な作用の反応物質として、金属または金属成分のような重い材料ではなく、周囲空気からの酸素を利用するという事実に起因する。エアマネージャの例は、アメリカ特許第４，９１３，９８３号、第５，３５６，７２９号および第５，６９１，０７４号に示されている。
【０００７】
標準の“Ｄ”または“ＡＡ”の円筒形アルカリ電池の形状に適合する空気電池を設計するための試みがなされている。エアマネージャを持たない円筒形バッテリは、アメリカ特許第３，６９７，３２６号に示されている。これらの設計が成功していないのは、恐らく、従来の標準寸法の円筒形電池によって一般的に動かされる装置に対して、電池に浸水または乾燥を生じさせるような大きな空気開口を設けずに十分に高い出力を供給することができないためと思われる。
【０００８】
従って、本技術分野では、電気装置のバッテリ室に個別にまたはグループで挿入され、電気装置を動かすのに十分なレベルの出力を供給できる標準寸法の円筒形空気電池が必要である。このような電池はまた、装置に挿入され長期の不使用の期間中放置されたときに浸水または乾燥のないものでなければならない。
【０００９】
発明の概要
本発明は、高いレベルの出力を供給でき、電気装置に挿入して浸水または乾燥なしに長期の不使用期間中放置しておくことのできる、円筒形空気電池を提供することを目指したものである。
【００１０】
この目的は、円筒形のハウジングと、ハウジングの内表面に隣接して軸方向に延びるほぼ円筒形の酸素電極と、酸素電極とハウジングの内表面の間に形成される複数の細長いプレナムと、周囲環境と各プレナムの間に配置された隔離通路と、オンになっているときに隔離通路を通って少なくとも一つのプレナムに強制的に空気を流すよう操作可能な空気流動装置とを有する円筒形空気電池によって、本発明により達成される。隔離通路は、封止されずに、空気流動装置が空気を隔離通路を通って強制的に流さないとき電池を周囲環境から保護するように作動できる。
【００１１】
本発明の一つの実施態様において、軸状のプレナムは、好ましくは導電性で炭素を含有する材料である電極材料の形状によって形成される。この実施態様ではハウジングまたはケースは平滑な円筒形である。別の実施態様では、ハウジングは多数の軸状プレナムを形成し、電極材料の外表面は平滑な円筒形である。いずれの実施態様においても、ハウジングは導電性であってよく、電極の炭素材料は電極の集電を行なうためハウジングと接触してよい。
【００１２】
隔離通路がハウジングの端部を封止する端部部品内に形成されることが好ましい。空気流動装置はミニチュアファン、マイクロマシンファンまたはダイアフラムエアポンプなどの空気を流動させるのに適した任意の装置であってよい。本発明の別の実施態様においては、隔離通路がハウジングの一端部だけに設けられ、空気がその端部から一組の軸状プレナムに沿って電池に沿った一方向に流れ、他の組の軸状プレナムに沿って反対の方向に戻るように、空気の通路が形成されてもよい。また、空気は同じ隔離通路を通ってプレナムに強制的に供給され排出されてもよい。
【００１３】
本発明の実施態様による電池は、個別に用いられるか、バッテリパックとして組み合わされるか、電池が直列または並列に接続される従来の電気装置のバッテリ室にグループで取り付けられる。標準の“Ｄ”寸法の各電池は、電池が供給できる動力の１０パーセント以下を消費するマイクロマシンのブロワを使用して毎分７５ｃｃ以上の空気を移動させ、少なくとも約１．２５ワットの電力を発生することができる。標準の“ＡＡ”寸法の各電池は、電池が供給できる動力の１０パーセント以下を消費するマイクロマシンのファンを使用して毎分３０ｃｃ以上の空気を移動させ、少なくとも約０．５ワットの電力を発生することができる。本発明の実施態様によって、標準の“Ｄ”寸法で、電池が供給できる動力の１０パーセント以下を消費するマイクロマシンのブロワを使用して毎分１５０ｃｃ以上の空気を移動させ、２．５ワット以上の電力を発生し、標準の“ＡＡ”寸法で、電池が供給できる動力の１０パーセント以下を消費するマイクロマシンのファンを使用して毎分６０ｃｃ以上の空気を移動させ、１．０ワット以上の電力を発生する電池を製作することが可能である。
【００１４】
本発明のその他の目的、特長および利点は、本発明の好ましい実施態様についての以下の詳細な説明を、図面および添付する請求項とともに検討することによって明らかとなる。
【００１５】
詳細な説明
次に、図面をより詳細に参照すると、これらの図面ではいくつかの図を通して同様の数字が同様の部材を示しており、図１は本発明の実施態様による円筒形空気電池１０を示す。電池１０は、標準の“Ｄ”又は“ＡＡ”寸法などの任意の所望の寸法にその構成部材を適合させて製作可能である。
【００１６】
図１ないし図５に示されるように、電池１０は他の種類の電池、例えばアルカリ電池用に開発されたものと同様な容器を形成するために導電性金属から深絞りしたケースまたはハウジング１２内に作られる。円筒形のハウジング１２の成形時に、互いに離間した軸方向に延びる複数の凹部５０がハウジングの円筒形壁１３に形成される。凹部５０は電池１０の先端から下がった位置から始まり、円筒形壁の残りの全長に延びることが好ましい。突起１４が電池の底に形成されてカソード端子として働く。
【００１７】
中空の円筒形の酸素電極（カソード）１８は、カソードの最上部がほぼ凹部５０の始まりの少し上となるように電池１０の全長の中間部に取り付けられる。カソードは穴あけ（ドリルアウト）された炭素を含有する棒体か、押し出し成形された円筒で作られる。カソードの成分は、酸素還元を促進するための触媒材料と、機械的強度を与えるためにテフロン（登録商標）またはポリアミド系の重合体またはその他の適切な重合体結合剤などの結合剤とともに処理したカーボンブラック、活性炭又はグラファイト系炭素のような導電性炭素を使用することが好ましい。カソードの外面は、液体の進入は防止するが酸素の炭素触媒混合物へのアクセスを可能にするため微細孔テフロン（登録商標）などの疎水性材料で被覆することができる。
【００１８】
セパレータ（図示されない水和性の微細孔ポリプロピレンシート）が中空のカソードの内面を被覆し、その内部を既知の方法で好ましくは水酸化カリウムのような電解質溶液でゲル化した亜鉛粉末のアノード材料で充填する。１対の非導電性の板（図示せず）が、アノード材料をカソードの中心内に保持する。図４に示すように、カソード１８はハウジング１２内に取り付けられ、ハウジング１２の凹部５０の間の領域に複数のカソードプレナム２０を形成する。プレナム２０はカソード１８の長さに沿って軸方向に延び、カソードの外側円筒形表面の回りに離間して配置される。
【００１９】
導電性のハウジングは、ハウジング自体がカソード集電体となるよう、凹部５０でカソード材料と電気的に接触していることが好ましい。それに加えて、ハウジングの対向する側に位置する二つの凹部においてハウジング１２とカソード１８の間に、銅箔の細長片５２を置くこともできる。集電を補助するため、細長片５２をカソード端子１４に接続することも可能で、それによってプレナム２０は２つのグループに分割され、以下に説明する仕方で分離された空気の流路を形成し得る。必要に応じて、凹部におけるハウジング材料をカソード材料から離して置き、銅箔の細長片５２だけをカソードの集電体として残し、空気はそれぞれのグループ内でプレナムの間を流通することができるが、好ましくは２つのグループ間は流通しないようにすることもできる。この代替の構成は、高い出力を得るため空気に触れるカソードの面積を増加させる。
【００２０】
電池１０の先端には、従来の方法で電池１０の開放端を閉じる封止キャップ２０２が取り付けられる。キャップには、ケース１２よりも直径が僅かに小さい中央突起２０５が形成される。突起２０５はカソード１８とアノード材料１６を正しい位置に保持するため下方に延びている。アノード集電体のスパイク１７が、開口部２０３にてキャップ２０２を貫通し、既知の方法でアノード材料の中心に沿って軸方向下側に延びている。スパイク１７の上端はアノード端子を提供する。
【００２１】
キャップ２０２は、軸方向に延びる複数の周囲隔離通路２０６を形成しており、これらの通路２０６は、電池の最上部内にキャップ２０２が別な方法で封止されているときには、封止されないままでいる。当然のことながら、通路２０６はキャップ材料で完全に取り囲まれた開口であってもよく、または、電池の内部を他の通り道に沿って外部環境に、例えばハウジング１２の側壁内の開口などに連通してもよい。
【００２２】
図２および５は電池ハウジング１２の底部内に取り付けられる保持体２２を示す。保持体２２はカソード１８およびアノード１６をキャップ２０２に対して保持する。保持体は非導電性の材料から形成され、中空の中心コア２３とカソード１８の下でプレナム２０内へ延びるように配置される複数の突起２４を有する。突起は、図５Ａに示されるように、突起２４とハウジング１２の材料との間に残される隔離通路２５を除いて、プレナム２０を完全に封止するように注意深く形作られる。ハウジングの底にある対応する開口部２６は、空気が各隔離通路２５に入るのを可能にする。
【００２３】
保持体２２の中空のコア２３内に、空気流動装置３７が装着される。空気流動装置は、例えばブロワやダイアフラム空気ポンプなどのいくつかのタイプの一つであってよい。図１ないし５の実施態様において、空気流動装置３７はプログラムされたプロセッサおよびメモリを含む制御回路が搭載されたプリント基板（ＰＣＢ）４２を備えている。制御回路は、例えば電気的負荷センサを含み、電池に加わる負荷の需要に基いて断続的に空気流動装置を作動してもよい。このような作動は、１９９７年９月２４日に提出された同時係属中の出願番号第０８／９３６，２０６号に記載されている（ＷＯ９９１６１４５Ａ）。
【００２４】
空気流動装置はまた、ＰＣＢ４２の上側に取り付けられたコイル４４と、コイル４４の中央開口内に収納されるように形作られた磁石４６とで構成される電磁発振器を含む。磁石４６はダイアフラム４８が取り付けられるグリッド４７に取り付けられており、ダイアフラム４８はアドバンスト・エラストマー・システムズから入手できるサントプレン(Santoprene)（登録商標）熱可塑性ゴムのような熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を含む種々の弾性的な材料から作られるものであってよい。グリッド４７およびダイアフラム４８はそれぞれ円形の中心部分を有し、ハウジング１２の断面を埋めるためハウジング１２のプレナム２０へと半径方向に延びるタブ４９および５１をそれぞれ形成する。ダイアフラム４８の周囲、即ち少なくともタブ４９は、グリッド５１に取り付けられていない。このようにしてダイアフラム４８は、隔離通路２５とカソードのプレナム２０の間に位置付けられ、適切に変化する電流がコイル４４に供給されると磁石４６とともに往復運動する。図２に見られるように、磁石が下側に動くと、ダイアフラムの周囲が板５１から離れ、空気が通路２５から、グリッド４７の開口部、ダイアフラム４８の周囲を通ってダイアフラムの上側に形成された空間内へと通過するのを可能にする。磁石が上側に動くと、グリッド５１はダイアフラム全体を上側に動かし、ダイアフラムの上側の空気を圧縮してプレナム２０内へと強制的に送入する。このようにしてダイアフラムは空気を上方にカソードプレナム２０内へと送り込むよう作動する。ダイアフラム４８はまた圧電発振器またはマイクロ継電器によって駆動することもできる。
【００２５】
図１ないし図５の実施態様の作動において、端子１４および１７間に印加される負荷に応じて、ＰＣＢ４２上の制御回路は、電池自体から電力を供給されて、変化する電流をコイル４４に供給する。続いてコイルは、磁石４６とそれに取り付けられたダイアフラムに往復運動を生じさせ、空気を電池の外側から開口部２６を経て上側に向かって隔離通路２５を通ってカソードプレナム２０に送り込み、ここで新鮮な空気は上述した電気化学的な反応を促進するために酸素を提供する。その後空気は隔離通路２０６を通って電池から出る。空気流動装置３７が作動していないとき、隔離通路２５および２０６は、電池内へのそして電池からの空気の流れを制限することにより電池の構成部材を浸水または乾燥から保護する。
【００２６】
代替案として、上述したようにプレナム２０を箔の細長片５２によって２つのグループに分割する場合は、隔離通路２０６を省略してもよい。ダイアフラムによって送入される空気を１つのグループのプレナム２０だけに導くようにダクト（図示せず）を設置し、プレナムの２つのグループを結合するように別のダクト（図示せず）をカソード１８の先端に設けてもよい。この代替案の配置によれば、空気はプレナム２０の第１グループを上方向に流れ、プレナム２０の第２のグループに移り、プレナムの第２のグループを下方向に流れてプレナムの第２のグループに関連付けられた通路２５に至り、電池から外にでる。
【００２７】
電力が電池１０から引き出されている間、アノード１６およびカソード１８を接続する回路は、アノードのスパイク１７から、印加される負荷、カソード端子１４、導電性ハウジング１２を通って、そして凹部５０でのカソード材料１８に延びる。非導電性フィルム（図示せず）をハウジング１２の円筒形の壁部分を覆うために使用してもよい。
【００２８】
電池１００における本発明の第２の実施態様を図６ないし１４に示す。同じ参照番号を有する構成部材は、前の実施態様に関して上述したものと同じ構造および機能を有する。電池１００は、ほぼ平滑な円筒形壁１１３を持つ円筒形のケースまたはハウジング１１２内に作られる。ハウジング１１２の底部にカソード端子とするための突起１１４が形成され、複数の空気開口部１０９がハウジングの底部を通って形成され、外側の空気が電池１００内に入るのを可能にする。図１３に示すように、プラスチックフィルムのような非導電性の層１１０が、円筒形壁１１３に取り付けられる。
【００２９】
図７ないし１０を参照すると、中空のカソード１１８がハウジング１１２内に取り付けられ、ハウジングの内表面と接触する。上述したカソード１８の平滑な外表面とは対照的に、カソード１１８には、細長い凸部１５０の間に境界が定められた外周面軸方向溝１２０が形成または押し出し成形されている。凸部１５０は、カソードの集電のため導電性ハウジング１１２と接触し、従って、カソードのプレナムはハウジング１１２によって閉ざされた溝１２０によって形成される。カソード１１８の下側端は凸部１５０のない領域で、カソードの延長部１５１を形成する。カソード１１８の好ましい成分は上述した通りである。
【００３０】
カソード１１８は図１４に示すように、カップ状の保持体２００に接着される。図９ないし１１に詳細が示される保持体２００は、カソード延長部１５１を収納する上側凹部２１１を形成する。複数の隔離通路２０４が保持体２００の外周部に、複数の凸部１５２を離すことによって形成される。隔離通路２０４は軸方向の溝１２０と一直線にされる。また、下側凹部２１４が以下に記載する空気流動装置１３７を収納するために保持体２００に形成される。下側凹部は通路２０４のそれぞれの下側端と連絡している。
【００３１】
前述した第１の実施態様と同様に、アノード材料１６がカソード１１８の中空部分を埋める。集電体スパイク１７を保持し、隔離通路２０６を形成するキャップ２０２が、前述した方法でハウジング１１２の先端に取り付けられる。アノード材料１６はキャップ保持体２００とキャップ２０２の間に保持される。
【００３２】
図６および１４に断面で示す空気流動装置１３７は、リソグラフィを使用して平らな形状を形成し、続いてエッチングまたは蒸気溶着によって構造体に形成された、炭化珪素のような非金属材料をマイクロ加工した一種のマイクロマシンである。複雑な三次元装置を作り出すため多数の層が使用される。ロータリーマイクロマシン装置の記載は、第２８回ＡＩＡＡ流体力学会議／第４回せん断流制御会議（飛行術および宇宙航空術アメリカ学会、ＡＩＡＡ９７−１７７３号、１９９７年６月２９日−７月２日）(28th AIAA Fluid Dynamics Conference /4th AIAA Shear Flow Control Conference (American Institute of Aeronautics and Astronautics, No. AIAA 97-1773, June 29-July 2, 1997))におけるエプスタイン，エー．エイチ．（Ｅｐｓｔｅｉｎ，Ａ．Ｈ．）等による「マイクロ熱エンジン、ガスタービンおよびロケットエンジン−ＭＩＴマイクロエンジンプロジェクト(“Micro-Heat Engines, Gas Turbines, and Rocket Engines − The MIT Microengine Project”)」に見出すことができる。マイクロモータの記載はハウエ（Ｈｏｗｅ）等のアメリカ特許第４，９４３，７５０号に見出すことができる。図６および図１４における空気流動装置の図式表示は大いに誇張してある。
【００３３】
このマイクロ加工技術を使用して、ブロワハウジング１３８がモータ１４０とモータの駆動軸に搭載されたかご形ブロワ１４２とを取り囲んで作成される。モータ１４０はアメリカ特許第４，９４３，７５０号に示されるタイプのものでもよく、それは参照としてその全体がここに取り込まれる。モータは作動のため約３０ミリワットを電池から消費する。ブロワは超音速の周速で空気軸受上を回転する。ブロワ１４２の直径は、例えば４ミリメートルないし２０ミリメートルである。ハウジング１３８の厚さは例えば数百ミクロンである。入口開口１４５は、ハウジング１１２の内部と空気開口部１０９に隣接する下部で連絡している。一つ以上の出口開口１４６は、ブロワが隔離通路２０４を通ってカソードプレナム１２０内に空気を強制的に流すのを可能にする。各プレナム１２０と一直線にした出口１４６があることが好ましい。プレナム１２０を通った後、空気は隔離通路２０６を通って電池から逃げてもよい。
【００３４】
モータ／ブロワ１４０、１４２は非常に高い回転数、例えば毎分２００万回以上で作動する。このように高い回転数においても、聴覚的騒音は低いレベルであり、電池により電力が供給される装置を使用しても人々は騒音に悩まされることがなく、または騒音に全く気付かない。
【００３５】
半導体製造技術を利用してブロワを作成するときに、制御回路はブロワハウジング１３８の構造と一体化される。この集積回路は、上述したＰＣＢ４２の回路と類似の機能を実施するようプログラムされてもよい。特に、空気流動装置１３７はエネルギー節約のためパルス方式で作動させてもよい。このように空気流動装置１３７は、ブロワ、モータおよび制御電子装置を、非常に僅かなスペースしか占めず、電力の消費を少なくし、且つ半導体の大量生産技術を利用して安価に製造することができる一つの装置に一体化する。
【００３６】
上記のように、標準の“Ｄ”寸法の各電池は、電池が供給できる動力の１０パーセント以下を消費するマイクロマシンのブロワを使用して毎分７５ｃｃ以上の空気を移動させ、少なくとも約１．２５ワットの電力を発生することができる。標準の“ＡＡ”寸法の各電池は、電池が供給できる動力の１０パーセント以下を消費するマイクロマシンのファンを使用して毎分３０ｃｃ以上の空気を移動させ、少なくとも約０．５ワットの電力を発生することができる。本発明の実施態様によって、標準の“Ｄ”寸法で、電池が供給できる動力の１０パーセント以下を消費するマイクロマシンのブロワを使用して毎分１５０ｃｃ以上の空気を移動させ、２．５ワット以上の電力を発生し、標準の“ＡＡ”寸法で、電池が供給できる動力の１０パーセント以下を消費するマイクロマシンのファンを使用して毎分６０ｃｃ以上の空気を移動させ、１．０ワット以上の電力を発生する電池を製作することが可能である。
【００３７】
上述した隔離通路を詳細に参照すると、これらの隔離通路は、空気流動装置が作動されている間、十分な出力電流、一般に少なくとも５０ミリアンペア、好ましくは少なくとも１３０ミリアンペアが空気電池から得られるように、十分な量の空気の流れを通過させられるように構成され配置されることが好ましい。それに加えて隔離通路は、空気流動装置によって空気が隔離通路を通して強制的に送られていない間、空気電池が負荷に供給することができる電流が、出力電流の約５０倍以上小さくなるように、空気流および拡散を制限するように構成されることが好ましい。さらに隔離通路は５０対１以上の「隔離率」を提供するように構成されることが好ましい。
【００３８】
「隔離率」は、電池の酸素電極が周囲空気に完全に露出されているときの電池による水の損失または獲得を、電池の酸素電極が１以上の限られた開口部以外は周囲空気から隔離されているときの電池による水の損失または獲得と比較した比率である。例えば、ＫＯＨの約３５％水溶液の電解質溶液、約５０％の内部相対湿度、約１０％の相対湿度を有する周囲空気、および、ファンによる強制循環のない同一の空気電池を仮定すると、周囲空気に完全に露出された酸素電極を有する電池からの水損失は、先に記載したタイプの１以上の隔離通路を除いて周囲空気から隔離された酸素電極を有する電池からの水分損失よりも１００倍より大きいはずである。この例においては、隔離率は、１００対１より大きいはずである。
【００３９】
より明確に言えば、各隔離通路は通過する流れの方向にほぼ垂直な幅と、通過する流れの方向にほぼ平行な長さを有することが好ましい。長さおよび幅は、空気流動装置が隔離通路を通って強制的に空気を流さないとき、隔離通路を通る空気流および拡散がほぼ阻止されるように選定する。長さは幅より大きく、長さは幅の２倍より大きいことがより好ましい。できるだけ大きな長さと幅の比率を使用することが好ましい。空気電池の性質によって、この比率は２００対１以上とすることができる。しかし、長さと幅の好ましい比は約１０対１である。
【００４０】
隔離通路は、周囲環境と酸素電極の間の空気が通過しなければならない経路の一部分にだけ形成することもできる。各隔離通路は、バッテリハウジングまたは電池ケースの厚さを貫いて形成してもよいが、それらは上述したようにチューブの形状であることが好ましい。いずれの場合も、隔離通路は円筒形とすることができ、ある用途では各々約０．３ないし２．５インチ（０．８〜６．４センチメートル）以上の長さ、好ましくは約０．８８ないし１．０インチ（２．２４〜２．５センチメートル）の長さを持つことができ、内径は約０．０３ないし０．３インチ（０．０８〜０．８センチメートル）、好ましくは約０．０９ないし０．１９インチ（０．２３〜０．４８センチメートル）であってよい。従ってこのような用途において、各隔離通路の総開放面積は通過する流れの方向と直角に測定して０．０００７ないし０．５平方インチ（０．００４５〜３．２平方センチメートル）である。小形円筒電池などの別の用途において、各隔離通路はそれぞれ約０．１ないし０．３インチ（０．３〜０．８センチメートル）以上の長さ、好ましくは約０．１ないし０．２インチ（０．３〜０．５センチメートル）の長さを持つことができ、約０．０１ないし０．０５インチ（０．０３〜０．１３センチメートル）、好ましくは約０．０１５インチ（０．０３８センチメートル）の内径を持つことができる。特定の用途に対する好ましい寸法は、隔離通路およびカソードプレナムの幾何学形状、利用される特定の空気流動装置、および電池を所望のレベルで作動させるのに必要な空気量に関係する。
【００４１】
隔離通路は円筒形である必要はなく、所望の隔離を与える任意の断面形状が適する。隔離通路は、各隔離通路の少なくとも一部分が所望の隔離機能を持って作動する限り、全長に沿って均一である必要はない。さらに隔離通路は全長に沿って直線でも曲がっていてもよい。
【００４２】
その他の例示的な隔離通路およびシステムは、アメリカ特許第５，６９１，０７４号、アメリカ特許出願第０８／５５６，６１３号（ＵＳ  ５，９１９，５８２、ＥＰ  ８６００３２  Ａ）に開示されており、これらの文書の全開示がここに参照として取り込まれる。
【００４３】
別のタイプの空気流動装置が上述した本発明の実施態様に使用できることを当業者は理解するだろう。例えば、種々のロータリーファン、圧電空気ポンプ、蠕動空気ポンプ、自動閉じ込み室空気ポンプ、およびその他の空気流動装置が使用できる。空気流動装置は上記に一覧表を示した「関連する出願」に示されており、その全体が参照としてここに取り込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の実施態様による円筒形空気電池の側平面図である。
【図２】  図２は、図１の２−２線に沿った側断面図である。
【図３】  図３は、図１および図２の電池の構成部材の分解絵画図である。
【図４】  図４は、図１の４−４線に沿った半径方向断面図である。
【図５】  図５Ａは、ダイアフラムおよびグリッドを取り除いた、図１の５−５線に沿った半径方向断面図である。
図５Ｂは、グリッドが決まった位置にある、図１の５−５線に沿った半径方向断面図である。
図５Ｃは、グリッドおよびダイアフラムが正しい位置にある、図１の５−５線に沿った半径断面図である。
【図６】  図６は、本発明による空気電池の別の実施態様の図解的分解図である。
【図７】  図７は、図８の７−７線に沿った、図６に示す電池の酸素電極の軸方向断面図である。
【図８】  図８は、図７の８−８線に沿った、酸素電極の半径断面図である。
【図９】  図９は、図６に示す電池の底部密封カップの平面図である。
【図１０】  図１０は、図９の１０−１０線に沿った軸方向断面図である。
【図１１】  図１１は、図９の１１−１１線に沿った軸方向断面図である。
【図１２】  図１２は、図６の１２−１２線に沿った、電池キャップの軸方向断面図である。
【図１３】  図１３は、図６に示す電池ハウジングの底面の平面図である。
【図１４】  図１４は、図６の電池の軸方向断面図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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