JP2014186884A - 空気電池ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】中空のニードルを用いる従来の空気電池は、短時間で多量の空気を導入することができないため、多量の空気導入が必要な大出力の電源に適用することが困難であった。
【解決手段】単セル１を複数配列し且つ単セル１同士の間に空気流路Ａｆを形成したセル集積体Ｓと、セル集積体Ｓを収容するケース本体２Ａに対して空気の導入部２Ｃ及び排出部２Ｄを有する分配ケース２と、分配ケース２に収容したセル集積体Ｓに対する空気の流通を遮断する封止フィルム３と、封止フィルム３による遮断を解除する封止解除手段１５を備えた空気電池ユニットＣ１。使用時に大量の空気を導入して、各単セル１に空気を均一に供給しつつ充分に冷却し得るものとし、大出力の電源に適用可能にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気電池ユニットに関し、とくに、使用する際に、それ以前に遮断していた空気の導入を開始するようにした構造を有する空気電池ユニットに関するものである。

従来の空気電池ユニットとしては、「再密閉可能なセプタムを使用した空気電池のための空気管理システム」の名称で、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載の空気電池は、ケース内に複数のセルを収容すると共に、ケースの開口をセプタムによってカバーした構成である。そして、この空気電池は、使用する際には、中空のニードルをセプタムに刺し入れ、ニードルの中空部を通してケース内に空気を供給することで発電（放電）を開始する。

特許第４２８７０６１号公報

しかしながら、上記したような従来の空気電池は、中空のニードルによって空気を導入する構成であるから、短時間で多量の空気を導入することができない。このため、従来の空気電池では、電気自動車の電源等に用いる数ｋＷクラス以上の大出力の空気電池のように、発電や冷却に多量の空気を必要とする空気電池に適用することが極めて困難であり、このような問題点を解決することが課題であった。

本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、使用時に多量の空気を導入して、各単セルに空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、大出力の電源に適用可能な空気電池ユニットを提供することを目的としている。

本発明に係る空気電池ユニットは、空気極、電解質及び金属負極を有する単セルを複数配列し且つ単セル同士の間に空気流路を形成したセル集積体と、セル集積体を収容するケース本体に対して空気の導入部及び排出部を有する分配ケースを備えている。また、空気電池ユニットは、分配ケースに収容したセル集積体に対する空気の流通を遮断する封止フィルムと、封止フィルムによる遮断を解除する封止解除手段を備えた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

上記の電池ユニットは、不使用時には、封止フィルムによりセル集積体に対する空気の流通を遮断して、発電（放電）しないようにしている。そして、使用時には、封止解除手段により封止フィルムを除去若しくは開裂させて、分配ケース内に空気を流通させると共に、単セル同士の間の空気流路に導入空気を均一に分配し、これにより各単セルの空気極に空気（酸素）を供給すると共に、セル集積体を冷却する。

本発明に係る空気電池ユニットは、上記構成を採用したことにより、使用時に大量の空気を導入して、各単セルに空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、大出力の電源に適用することが可能になる。

本発明の空気電池ユニットの第１実施形態において、使用前の状態を示す断面図（Ａ）、及び図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）である。 図１Ａ中のＢ−Ｂ線に基づく断面図（Ａ）、及び図１Ａ中のＡ−Ａ線に基づくセル集積体の断面図（Ｂ）である。 本発明の空気電池ユニットの第２実施形態において、使用前の状態を示す部分拡大図付きの断面図（Ａ）、図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）、及び図Ａに続いて使用時の状態を示す断面図（Ｃ）である。 本発明の空気電池ユニットの第３実施形態を説明する断面図（Ａ）、及び図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）である。 封止解除手段の解除前の状態を説明する側面図（Ａ）、スライドガイドを省略した斜視図（Ｂ）、開封部を示す斜視図（Ｃ）、平面図（Ｄ）及び側面図（Ｅ）である。 図５に続いて封止解除手段の解除後の状態を説明する側面図（Ａ）及びスライドガイドを省略した斜視図（Ｂ）である。 本発明の空気電池ユニットの第４実施形態を説明する断面図である。 本発明の空気電池ユニットの第５実施形態を説明する断面図（Ａ）、第６実施形態を説明する断面図（Ｂ）である。 図８に示すリリーフ弁の断面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。

＜第１実施形態＞
図１及び図２に示す空気電池ユニットＣ１は、単セル１を複数配列した構造を有するセル集積体Ｓと、セル集積体Ｓを収容する分配ケース２を備えている。また、空気電池ユニットＣ１は、分配ケース２に収容したセル集積体Ｓに対する空気の流通を遮断する封止フィルム３と、封止フィルム３による遮断を解除する封止解除手段１５を備えている。ここで、説明の都合上、図１及び図２中に示す矢印Ｐを空気流通方向とし、後記する実施形態も同様とする。

単セル１は、図２（Ｂ）に示すように、平板状の空気極１Ａと、同じく平板状の金属負極１Ｂとの間に、電解質（電解液）１Ｃを充填したものであって、複数枚の単セル１と、これらを保持するセルフレームＦによってセル集積体Ｓを構成している。セル集積体Ｓにおける各単セル１は、空気流通方向Ｐに直交する方向に所定間隔をおいて配列され、隣接する単セル１同士の間に空気極１Ａに対する空気流路Ａｆを形成している。これらの空気流路Ａｆには、隣接する単セル１同士を電気的に接続する集電体（図示略）を形成する。このようなセル集積体Ｓは、組電池やカートリッジと称することもある。

フレームＦは、各単セル１の上端部及び下端部、空気流通方向Ｐの前後端部、並びに隣接する単セル１同士の上端部間を液密的（水密的）に閉塞している。また、フレームＦは、上端部の中央に、各単セル１の電解質１Ｃへの注液口Ｈが設けてある。この注液口Ｈは、電解質１Ｃの充填後にキャップ４により水密的に閉塞してある。さらに、フレームＦは、その上端部において、空気流通方向Ｐの上流側及び下流側の少なくとも一方側に、単セル１の内部で発生した水素ガスを外部に排出する水素排出孔１Ｄを有している。

単セル１を構成する空気極１Ａは、詳細な図示を省略したが、正極部材と、最外層に配置した液密通気部材で構成してある。正極部材は、例えば、触媒成分、及び触媒成分を担持する導電性の触媒担体を含むものである。

正極用触媒成分としては、具体的には、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、 イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）等の金属及びこれらの合金、これらの金属の酸化物、複合酸化物、硫化物、ポルフィリン型有機金属、フタロシアニン型有機金属、ＷＣ、Ｍｏ２Ｃ、カーボンブラックや活性炭などの炭素など公知のものを使用することができる。

触媒担体は、上述した触媒成分を担持するための担体、及び触媒成分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。触媒担体としては、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、公知のカーボンを使用することができる。

液密通気部材は、電解質に対して液密性を有し、且つ酸素に対して通気性を有する部材である。この液密通気部材は、電解質が外部へ漏出するのを阻止し得るように、ポリオレフィンやフッ素樹脂などの撥水膜を用いており、一方、正極部材に酸素を供給し得るように多数の微細孔を有している。

単セル１を構成する金属負極１Ｂは、標準電極電位が水素より卑な金属単体又は合金から成る負極活物質を含むものである。標準電極電位が水素より卑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）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）などを挙げることができる。また、これらの元素を主成分とする合金として、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。

電解質１Ｃは、電解液の場合には、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の水溶液を適用することができるが、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用する従来公知の電解液を用いることができる。

分配ケース２は、セル集積体Ｓ及び後述する封止解除手段１５を収容する上方開口のケース本体２Ａと、ケース本体２Ａの上部を気密的に塞ぐ蓋体２Ｂを備えている。蓋体２Ｂは、空気流通方向Ｐの上流側に空気の導入部２Ｃを有すると共に、下流側に空気の排出部２Ｄを有している。これにより、分配ケース２は、セル集積体Ａを収容するケース本体２Ａに対して空気の導入部２Ｃ及び排出部２Ｄを有するものとなっている。

また、分配ケース２内において、セル集積体Ｓは、その底部をケース本体２Ａの底部に接触させて配置してあり、空気流通方向Ｐの上流側及び下流側に、導入部２Ｃ及び排出部２Ｄに夫々通じる上流側空間２Ｅ及び下流側空間２Ｆを形成している。これにより、隣接する単セル１同士の間の各空気流路Ａｆは、上流側空間２Ｅから下流側空間２Ｆに至る一方向（空気流通方向Ｐ）に連通している。

封止フィルム３は、二酸化炭素、酸素及び水の遮断性能が高く、且つ水素ガスの透過性を有する単層又は多層のフィルムを用いることができる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスルホンから成る群より選択される材料から成る公知のフィルムを使用することができ、その材料がとくに限定されるものではない。

また、この実施形態の封止フィルム３は、空気流路Ａｆを密閉する状態で、セル集積体Ｓの上流側及び下流側の端面に対して、夫々剥離可能に貼り付けてあり、これにより、分配ケース２に収容したセル集積体Ｓに対する空気の流通を遮断している。この際、封止フィルム３は、セル集積体ＳのフレームＦに形成した水素排出孔１Ｄの外側を閉塞しているが、水素ガスの透過性を有するので、水素ガスを排出することができる。

封止解除手段１５は、この実施形態では、分配ケース２内において、蓋体２Ｂとセル集積体Ｓとの間に配置してあり、セル集積体Ｓの上流側及び下流側の端面に貼り付けた夫々の封止フィルム３，３に対して、同一構成のものを備えている。

封止解除手段１５は、封止フィルム３の剥離開始端部である下端部に連結した一対の連結索５，５と、両連結索５，５の末端を固定した巻取り用軸６と、巻取り用軸６を回転駆動する駆動源７を備えている。さらに、封止解除手段１５は、巻取り用軸６及び同巻取り用軸６に巻取った封止フィルム３を収納するカバー部材８を備えている。

連結索５は、その材料がとくに限定されるものではないが、変形自在であると共に、封止フィルム３を剥離し得る充分な強度を有し、図１（Ｂ）に示すように、封止フィルム３の下端部両側に連結してある。巻取り用軸６は、図２（Ａ）に示すように、分配ケース２によって両端部が回転自在に保持してある。駆動源７は、例えばモータであって、分配ケース２の外側に配置され、巻取り用軸６を回転させる。

カバー部材８は、図１（Ａ）に示すように、巻取り用軸６を中心に配置した断面コ形状の部材であり、図１（Ｂ）に示すように、竪面に、連結索５及び封止フィルム２を通過させるスリット８Ａを有している。このカバー部材８は、スリット８Ａを有する竪面が、分配ケース２内の上流側空間２Ｅ及び下流側空間２Ｆの内面の一部を形成している。

また、空気電池ユニットＣ１は、上記構成に加えて、分配ケース２に空気を導入するための空気供給手段９、この空気供給手段９や封止解除手段１５の駆動源７を作動させるためのコントローラ、及び操作用のスイッチ類などを含むものである。空気供給手段９としては、ブロワや、コンプレッサ若しくは空気ポンプなどを用いることができる。さらに、分配ケース２の導入部２Ｃ及び排出部２Ｄには、当該空気電池ユニットが適用される装置やシステムの構成に応じて、適宜の配管類を接続することができる。

上記構成を備えた空気電池ユニットＣ１は、例えば、自動車の補助電源として車載される。この空気電池ユニットＣ１は、不使用時（保存時）においては、封止フィルム３によってセル集積体Ｓに対する空気の流通を遮断しているので、発電（放電）をしない状態を維持している。このとき、各単セル１の電解質１Ｃにおいて水素ガスが発生することがある。その水素ガスは、水素排出孔１Ｄから排出され、さらに、封止フィルム３を透過して外側へ排出される。したがって、当該空気電池ユニットＣ１は、セル集積体Ｓの内部に水素ガスが溜まるような心配がない。

次に、空気電池ユニットＣ１は、使用する際には、例えば運転席周辺に配置したスイッチ類を操作して、封止解除手段１５の駆動源７や空気供給手段９を作動させる。すると、空気電池ユニットＣ１は、駆動源７により巻取り用軸６が回転駆動され、この巻取り用軸６に連結索５を巻取ることで、セル集積体Ｓの端面に貼り付けた封止フィルム３を下端部から剥離させ、最終的には、封止フィルム３を全て巻取り用軸６に巻取ることとなる。

これにより、空気電池ユニットＣ１は、封止フィルム３による空気流通の遮断を解除すると共に、空気供給手段９による空気を導入部２Ｃから分配ケース２に導入する。導入された空気は、上流側空間２Ｅから各単セル１同士の間の空気流路Ａｆに均等に分配され、個々の空気極１Ｂに供給されると共に、各単セル１を冷却する。その後、空気は、下流側空間２Ｆから排出部２Ｄを経て外部に排出される。

このように、上記の空気電池ユニットＣ１は、セル集積体Ｓ、分配ケース２、封止フィルム３及び封止解除手段１５を採用したことから、使用時に大量の空気を導入して、各単セル１に空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、例えば、電気自動車の電源等に用いる数ｋＷクラス以上の大出力の電源に適用することが可能になる。また、空気電池ユニットＣ１は、起動の自動化が容易であり、自動車用の補助電源等に使用した場合に、走行中であっても速やかに起動させることができる。

さらに、空気電池ユニットＣ１は、使用前の保存期間に、セル集積体Ｓに対する空気や水を遮断する一方で、セル集積体Ｓが水素排出孔１Ｄを有すると共に、水素ガスの透過性を有する封止フィルム３を採用しているので、内部で発生した水素ガスを排出して、保存時の電池性能の劣化を防止することができる。

さらに、空気電池ユニットＣ１は、封止フィルム３が、セル集積体Ｓの端面に剥離可能に貼り付けてあると共に、連結索５、巻取り用軸６及び駆動源７から成る封止解除手段１５を採用したことにより、簡単な構成で起動の自動化を容易に実現することができる。

しかも、空気電池ユニットＣ１は、封止解除手段１５が、巻取り用軸６及びこれに巻取った封止フィルム３を収納するカバー部材８を備えているので、分配ケース２内において、剥離させた封止フィルム３が空気の流通の障害になることがなく、乱れの無い空気流が確保される。これにより、空気電池ユニットＣ１は、単セル１同士の間の各空気流路Ａｆに対して導入した空気が均等に分配され、各単セル１の発電出力のばらつきや、電流の偏りによる異常発熱、これらに起因する劣化などを防止することができる。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の空気電池ユニットの第２実施形態を説明する図である。なお、以下の各実施形態において、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す空気電池ユニットＣ２は、第１実施形態と同等の基本構成を備えたものであって、封止フィルム３が、空気流路Ａｆを密閉する状態でセル集積体Ｓの上流側及び下流側の端面に対して剥離可能に貼り付けてある。

そして、この実施形態の空気電池ユニットＣ２は、封止解除手段１５が、封止フィルム３を剥離開始端部から掻き剥がすための開封スキージ（Squeegee）１１と、この開封スキージ１１に連結した連結索５の末端を固定した巻取り用軸６と、巻取り用軸６を回転駆動する駆動源７を備えている。

開封スキージ１１は、図３（Ａ）中の拡大図に示すように、鈎状の断面形状を有する長尺部材であって、封止フィルム３の剥離開始端部である下端部に係止した状態になっている。この開封スキージ１１は、分配ケース２内において竪方向にわたって形成したスキージガイド１２により、両端部が昇降自在に保持されている。連結索５は、図３（Ｂ）に示す如く４本用いられ、いずれも一端を開封スキージ１１に連結し、他端を巻取り用軸６に固定している。

また、この実施形態の封止解除手段１５も、カバー部材８を備えている。このカバー部材８は、先の第１実施形態におけるスリット（８Ａ）に代えて、竪面に、各連結索５を夫々通す穴８Ｂを有している。さらに、カバー部材８は、第１実施形態に比べて後退した場所に配置されていて、竪面の前に、上流側空間２Ｅや下流側空間２Ｆに開放された収容空間１３を形成している。

上記構成を備えた空気電池ユニットＣ２は、使用時には、駆動源７を作動させると、各連結索５を巻取り用軸６に巻取るのに伴って、開封スキージ１１がスキージガイド１２に案内されつつ上昇する。これにより、空気電池ユニットＣ２は、開封スキージ１１によって封止フィルム３を下端部から掻き剥がすようにして、封止フィルム３による空気流通の遮断を解除する。

この際、剥がされた封止フィルム３は、図３（Ｃ）に示すように、寄せ集められて、最終的に収容空間１３に収容されるので、空気の流通の障害になることがない。なお、封止フィルム３は、折り目等を予め形成した構成にし、開封スキージ１１で剥離した際に規則的に折り畳まれるようにしておけば、収容性が向上して乱れのない良好な空気流を確保するうえで有効である。

上記の空気電池ユニットＣ２にあっても、第１実施形態と同様に、使用時に大量の空気を導入して、各単セル１に空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、大出力の電源に適用することが可能になる。

＜第３実施形態＞
図４〜図６は、本発明の空気電池ユニットの第３実施形態を説明する図である。図４に示す空気電池ユニットＣ３は、分配ケース２の空気の導入部２Ｃ及び排出部２Ｄに封止フィルム３及び封止解除手段１６を配置した構成である。このため、分配ケース２において、セル集積体Ｓは、ケース本体２Ａの底部と蓋体２Ｂとの間に配置してあり、空気流通方向Ｐの上流側及び下流側に、上流側空間２Ｅ及び下流側空間２Ｆを夫々形成している。

また、セル集積体Ｓは、その上端部に、第１実施形態のキャップ（４）に代えて、注液口Ｈを閉塞する封止層１４が設けてある。この封止層１４は、封止フィルム３と同様に、空気や水を遮断し且つ水素ガスの透過性を有しており、保存時において、単セル１に対する空気導入を遮断しつつ単セル１の内部で発生した水素ガスを排出する。

この実施形態では、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、分配ケース２の導入部２Ｃ及び排出部２Ｄが、ケース本体２Ａ側の固定管ＴＡと、固定管ＴＡに対して同軸状に配置した可動管ＴＢを備えている。封止フィルム３は、導入部２Ｃ及び排出部２Ｄの固定管ＴＡの出口を夫々閉塞することで、分配ケース２に収容したセル集積体Ｓに対する空気の流通を遮断している。

これに対して、封止解除手段１６は、固定管ＴＡに向けて可動管ＴＢを前進可能に保持する保持駆動機構２１と、可動管ＴＢに配置され且つ前進に伴って封止フィルム３を開裂させる開封部２２を備えている。

保持駆動機構２１は、固定管ＴＡの端部近傍に固定した固定板２３と、可動管ＴＢの端部近傍に固定した可動板２４と、可動板２４に固定され且つ固定板２３の外周面に摺動接触する円筒形のスライドガイド２５を備えている。図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）は、スライドガイド２５を省略した保持駆動機構２１を示している。

また、可動板２４には、固定管ＴＡ及び可動管ＴＢの軸線と平行に配置したスクリューシャフト２６と、減速機構２７を介してスクリューシャフト２６を回転駆動するモータ２８が二組設けてある。各スクリューシャフト２６は、その雄ねじ部２６Ａを、固定板２３に形成した雌ねじ部２３Ａに夫々螺合して貫通させている。

さらに、固定管ＴＡの端部には、開封ジョイント２９を介して、前記開封部２２が設けてある。開封ジョイント２９は、図５（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、固定管ＴＡの軸線上に配置した円筒形の部材であって、固定管ＴＡの内側への接合性を高めるために、先端部（下端部）を小径とするテーパ状を成している。

開封部２２は、図５（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、三角形の二枚の板材を断面十字状に組み合わせた形状の部材であって、頂部を固定管ＴＡ側（下側）に向けた状態にして、開封ジョイント２９の内側に固定してある。

上記構成を備えた空気電池ユニットＣ３は、使用時において、封止解除手段１６の保持駆動機構２１を作動させる。すなわち、保持駆動機構２１は、モータ２８を作動させると、減速機構２７を介してスクリューシャフト２６が回転し、この際、スクリューシャフト２６の雄ねじ部２６Ａと固定板２３の雌ねじ部２３Ａとが螺合しているので、可動板２４及び可動管ＴＢが一体的に前進する。また、可動板２４及び可動管ＴＢは、固定板２３及びスライドガイド２５により案内されつつ軸線に沿って前進する。

これにより、保持駆動機構２１は、可動管ＴＢに設けた開封部２２により封止フィルム３を開裂させて、封止フィルム３による空気導入の遮断を解除する。このとき、開封部２２は、図５（Ｄ）に示す如く断面十字形状を成しているので、空気の流通を妨げることがない。また、保持駆動機構２１は、封止フィルム３の開裂と共に、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、固定管ＴＡと可動管ＴＢとを連結して、空気の導入部２Ｃ及び排出部２Ｄとして機能させる。

上記の空気電池ユニットＣ３にあっても、先の各実施形態と同様に、使用時に大量の空気を導入して、各単セル１に空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、大出力の電源に適用することが可能になる。

上記の空気電池ユニットＣ３は、分配ケース２の導入部２Ｃ及び排出部２Ｄを固定管ＴＡ及び可動管ＴＢで構成し、夫々の固定管ＴＡを閉塞する封止フィルム３を採用すると共に、可動管ＴＢを前進させる保持駆動機構２１と、可動管ＴＢの前進に伴って封止フィルム３を開裂させる開封部２２を備えた封止解除手段１６を採用している。

このため、空気電池ユニットＣ３は、小さい面積の封止フィルム３により、分配ケース２に収容したセル集積体Ｓに対する空気の流通を遮断することができる。しかも、この空気電池ユニットＣ３は、封止フィルム３による空気流通の遮断を解除する機能と、固定管ＴＡ及び可動管ＴＢを連結して導入部２Ｃ及び排出部２Ｄとしての空気流通経路を確保する機能を両立させることができる。

＜第４実施形態＞
図７に示す空気電池ユニットＣ４は、図４に示す実施形態と同等の基本構成であるが、分配ケース２における空気の導入部２Ｃが、空気流通方向Ｐの上流側を向いた大口径のものになっている。

上記の空気電池ユニットＣ４にあっても、先の各実施形態と同様に、使用時に大量の空気を導入して、各単セル１に空気を均一に供給しつつ充分に冷却することができ、大出力の電源に適用することが可能になる。しかも、この空気電池ユニットＣ４は、大口径化した導入部２Ｃと、単セル１同士の間の空気流路Ａｆとが直線的に連続しているので、導入する空気量がより増大されると共に、導入した空気の流通性が高められる。これにより、各単セル１に対する均等な分配機能や冷却機能もより向上する。

＜第５及び６実施形態＞
図８は、本発明の空気電池ユニットの第５実施形態（Ａ）、及び第６実施形態（Ｂ）を説明する図である。
本発明の空気電池ユニットは、分配ケース２が、ケース本体２Ａの内部と外部とを連通させる水素排出管３１と、水素排出管３１の中間を開閉する排気弁３２を備えている構成を採用することができ、より好ましい実施形態として、図示した第５及び第６の実施形態が挙げられる。

すなわち、図示の空気電池ユニットＣ５，Ｃ６は、分配ケース２が、ケース本体２Ａの内部と導入部２Ｃ及び排出部２Ｄの少なくとも一方の出口部分とを連通させる水素排出管３１と、水素排出管３１の中間を開閉する排気弁３２を備えている。

図８（Ａ）に示す空気電池ユニットＣ５は、導入部２Ｃにおいて、封止フィルム３及び封止解除手段１６をバイパスするように、固定管ＴＡと可動管ＴＢとを連通させる水素排出管３１を備えている。これにより、水素排出管３１は、ケース本体２Ａの内部と導入部２Ｃの出口部分とを連通させている。

他方、図８（Ｂ）に示す空気電池ユニットＣ６は、排出部２Ｄにおいて、ケース本体２Ａの内部と可動管Ｔとを連通させる水素排出管３１を備えている。これにより、水素排出管３１は、ケース本体２Ａの内部と排出部２Ｄの出口部分とを連通させている。この際、水素排出管３１は、蓋体２Ｂにおいて、セル集積体Ｓの注液口Ｈの位置に合わせて接続してある。この注液口Ｈは、先の第３実施形態で説明したように、水素ガスの透過性を有する封止層１４で閉塞してある。

この実施形態の排気弁３２は、リリーフ弁であって、図９（Ａ）に示すように、軸線方向の両端に雄ねじ３３Ａ，３３Ａを形成した本体部３３を備えている。本体部３３は、その内部の軸線上に、ケース本体２Ａ側（図９中で下側）となる上流側流路３４Ａと、弁室３５と、下流側流路３４Ｂが順に形成してあり、上流側流路３４Ａと弁室３５との間に、テーパ状の弁座３６を有している。そして、弁室３５に、パッキング３７を設けた弁体３８と、この弁体３８を弁座３６に圧接させるスプリング３９が収容してある。この排気弁３２は、図９（Ｂ）に示すように、水素排出管３１の中間部に介装してある。

上記構成を備えた空気電池ユニットＣ５，Ｃ６は、先の各実施形態と同様の作用及び効果を有するうえに、保存中において、セル集積体Ｓの内部で発生した水素ガスを間歇的に排出することができる。

すなわち、空気電池ユニットＣ５，Ｃ６は、水素ガスの発生によりケース本体２Ａの内部の圧力が所定値以上になると、排気弁３２においてスプリング３９に抗して弁体３８が押圧され、弁体３８が弁座３６から離間（弁開放）して、水素ガスを外部に排出する。また、水素ガスの排出に伴ってケース本体２Ａの内部圧力が低下すると、排気弁３２においてスプリング３９により弁体３８が弁座に圧接（弁閉塞）され、ケース本体２Ａ内を密封する。

ここで、本発明の空気電池ユニットは、ケース本体２Ａの内部と外部とを連通させる水素排出管３１を採用すれば、保存中における水素ガスの排出が可能である。したがって、例えば図１〜図３に示す空気電池ユニットＣ１，Ｃ２のように、導入部２Ｃや排出部２Ｄに封止フィルム３及び封止解除手段１６を配置しない構成にも適用可能である。

ただし、上記実施形態の空気電池ユニットＣ５，Ｃ６のように、水素排出管３１を導入部２Ｃや排出部２Ｄの出口部分に接続した構成にすれば、水素ガスを単に外部に排出するのではなく、空気の流通経路内に水素ガスが排出されることになるので、水素ガスをより一層安全に排出し得るものとなる。

また、上記実施形態の空気電池ユニットＣ５，Ｃ６では、導入部２Ｃ及び排出部２Ｄにおいて、水素排出管３１の出口部分や出口部分よりの外側に燃焼触媒を設け、水素ガスを触媒燃焼させることも有効である。なお、排気弁３２としては、駆動源を用いて開閉駆動されるものでも良いが、上記実施形態の如きリリーフ弁を用いれば、駆動源が不要で非常に簡単な構成により、自動的に水素ガスを排出することができる。

本発明の空気電池ユニットは、その構成が上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各部位の形状、個数及び材料などの構成の細部を適宜変更することが可能である。

Ａｆ 空気流路
Ｃ１〜Ｃ６ 空気電池ユニット
Ｓ セル集積体
ＴＡ 固定管
ＴＢ 可動管
１ 単セル
１Ａ 空気極
１Ｂ 金属負極
１Ｃ 電解質
１Ｄ 水素排出孔
２ 分配ケース
２Ａ ケース本体
２Ｃ 導入部
２Ｄ 排出部
３ 封止フィルム
５ 連結索（封止解除手段）
６ 巻取り用軸（封止解除手段）
７ 駆動源（封止解除手段）
８ カバー部材（封止解除手段）
１１ 開封スキージ（封止解除手段）
１２ スキージガイド（封止解除手段）
１５，１６ 封止解除手段
２１ 保持駆動機構
２２ 開封部
２３ 固定板（保持駆動機構）
２４ 可動板（保持駆動機構）
２５ スライドガイド（保持駆動機構）
２６ スクリューシャフト（保持駆動機構）
２７ 減速機構（保持駆動機構）
２８ モータ（保持駆動機構）
３１ 水素排出管
３２ 排気弁

Claims (8)

1. 空気極、電解質及び金属負極を有する単セルを複数配列し且つ単セル同士の間に空気流路を形成したセル集積体と、
   セル集積体を収容するケース本体に対して空気の導入部及び排出部を有する分配ケースと、
   分配ケースに収容したセル集積体に対する空気の流通を遮断する封止フィルムと、
   封止フィルムによる遮断を解除する封止解除手段を備えたことを特徴とする空気電池ユニット。
2. セル集積体が、内部で発生した水素ガスを外部に排出する水素排出孔を有すると共に、封止フィルムが、水素ガスの透過性を有することを特徴とする請求項１に記載の空気電池ユニット。
3. 封止フィルムが、空気流路を密閉する状態でセル集積体の端面に対して剥離可能に貼り付けてあり、
   封止解除手段が、封止フィルムの剥離開始端部に連結した連結索と、連結索の末端を固定した巻取り用軸と、巻取り用軸を回転駆動する駆動源を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気電池ユニット。
4. 封止解除手段が、巻取り用軸及び同巻取り用軸に巻取った封止フィルムを収納するカバー部材を備えていることを特徴とする請求項３に記載の空気電池ユニット。
5. 封止フィルムが、空気流路を密閉する状態でセル集積体の端面に対して剥離可能に貼り付けてあり、
   封止解除手段が、封止フィルムを剥離開始端部から掻き剥がすための開封スキージと、この開封スキージに連結した連結索と、連結索の末端を固定した巻取り用軸と、巻取り用軸を回転駆動する駆動源を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気電池ユニット。
6. 分配ケースの導入部及び排出部が、ケース本体側の固定管と、固定管に対して同軸状に配置した可動管を備え、
   封止フィルムが、導入部及び排出部の固定管を夫々閉塞しており、
   封止解除手段が、固定管に向けて可動管を前進可能に保持する保持駆動機構と、可動管に配置され且つ前進に伴って封止フィルムを開裂させる開封部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気電池ユニット。
7. 分配ケースが、ケース本体内部と外部とを連通させる水素排出管と、水素排出管の中間を開閉する排気弁を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気電池ユニット。
8. 分配ケースが、ケース本体内部と、導入部及び排出部の少なくとも一方の出口部分とを連通させる水素排出管と、水素排出管の中間を開閉する排気弁を備えていることを特徴とする請求項６に記載の空気電池ユニット。

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