JPH0517664B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水又は海水によつて活性化可能であ
つて、特にAgO正極及びAl負極を具備し、酸化
銀−アルミニウム放電反応を行う電池に関する。
この種の電池は、特に水中車両の推進に使用され
る。

［従来の技術］ このような電池は概して、水酸化ナトリウムを
ベースとした電解液を分配するための電解液分配
回路のための入口及び出口を有しており、AgO
正極及びアルミニウム負極を具備し、酸化銀−ア
ルミニウム放電反応を行う電気化学ブロツクから
成り、前記電解液分配回路は、海水用の入口と、
電解液を送り込むポンプと、溶液状の電解液のタ
ンクとから成り、前記タンクは温度調節弁の第一
入口に直接に連結してある第一出口と、熱交換器
を介して前記温度調節弁への第二入口に連結して
ある第二出口とを包含し、前記温度調節弁の出口
は前記電気化学ブロツクの入口に連結してある。

第１図に、海水１００中に沈めた乗物の殻体１
に配置してある従来の技術の活性化可能電池を図
式的に示す。この電池は、本出願の対象となる形
態をとらない活性化部品と、AgO正極及びAl負
極を具備し、酸化銀−アルミニウム放電反応を行
う電気化学ブロツク２と、電解液１０を分配する
ための電解液分配回路とを包含しており、前記電
解液は開口Ａを通つてブロツク２に入り、開口Ｂ
を通つてブロツク２から出る。

分配回路は、タンク３と、弁５を介して海水入
口４に連結してあるポンプ６とから成る。

電気化学ブロツク２は、電解液１０が放電中に
加熱されるので不可欠である熱交換器７で包囲し
てある。熱い電解液１０が、海水によつて冷却さ
れるように、電気化学ブロツク２と殻体１との間
を流れる。開口Ｃを通つて熱交換器７を出る冷却
された電解液１１は、温度調節弁１２を介して電
気化学ブロツク２の入口Ａに再度送り込まれる。
第１図には、熱い電解液１０のための温度調節弁
１２の入口Ｄ，D′と、熱交換器７から出てくる
冷却された電解液１１のための入口Ｃ，C′とが示
してある。温度調節弁１２には温度調節カプセル
２０と可動性ロツド２１とが備えてあつて、可動
性ロツド２１は温度の関数として動き且つボデイ
ー２６中に受容されるピストン２４と協働する。
ピストン２４は、電解液の温度を調節するため
に、入口Ｄ，D′，Ｃ及びC′をより最大又はより最
小範囲まで閉じるのに好適である。

この電池のタンク３の容積は5.3リツトルであ
り、タンク３中の電解液NaOHの濃度は8N、電
解液の流量は1.33m³／時間である。

電池が活性化される時には、弁は開いて固形水
酸化ナトリウムを包含する電解液タンクに海水を
流入させ、電解液分配回路が活性化される。

放電の間に、アルミン酸塩が電解液中に形成
し、その濃度は電池が放電し得る係続時間に限界
を課する。アルミン酸塩の濃度は電池によつて供
給される電気容量に直接比例する。

この容量が限定されることを回避する一つの方
法は、電池の容積を増大することであろうが、し
かしこれは、その結果嵩が増しすぎてほとんど適
用不可能である。

本発明の目的は、単純な方法でアルミン酸塩を
除去する問題を解決し、かつ電池容積の増大を回
避することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、海水によつて活性化可能であり、か
つ、水酸化ナトリウムをベースとした電解液を分
配するための電解液分配回路のための入口及び出
口を有しており、AgO正極及びAl負極を具備し、
酸化銀−アルミニウム放電反応を行う電気化学ブ
ロツクを含む電池であつて、前記電解液分配回路
が、海水取り入れ口、 海への排出口 電解液汲み上げ用ポンプ、 溶液状電解液用タンク を含んでおり、 前記タンクは温度調節弁の第一入口と直接的に
結合した第一出口と、熱交換器を経由して前記温
度調節弁の第二入口と結合する第二出口とを持
ち、前記温度調節弁の出口は前記電気化学ブロツ
クの前記入口と結合しており、また、前記タンク
には、相互に連通できる第一タンク及び第二タン
クにタンクを分割する仕切り壁を備えてあり、前
記電解液分配回路が、更に、所定時間の放電の後
に前記第一タンクを空にするために、前記電気化
学ブロツクからの排出電解液を前記海への排出口
へ導き得る弁を含む手段と、追加の海水及び前記
第二タンク中に含まれる電解液をベースにした電
解液で第一タンクを直ちに充填するための弁を含
む手段とを包含する電池を提供する。

本発明の目的を達成するためには、溶液を分割
することが肝要である。二分された電解液の第一
部分は、アルミン酸塩の濃度が非常に高くなつた
とき空にされ、次いで電解液の第二部分は、該第
一部分に代つて電気化学ブロツクに導入される。

そのために、本発明では先行技術の電池と同様
の全容積を維持するために、前記のようにタンク
を隔壁で分割した。

二分された電解液の第一部分は、適切な濃度で
使用しなければならない。第二のタンクの容積が
限られているので、電解液の第二部分は電気化学
ブロツクで使用される濃度よりも高い濃度で保存
しなければならない。アセンブリーを第二の部分
で満すとき濃度が調節される。

好適には、前記第一タンク及び第二タンクは、
電池が活性化される時に同時に海水で充填され、
活性化される前は前記第一タンクは粉末状の水酸
化ナトリウムを包含し、且つ前記第二タンクは粒
状の水酸化ナトリウムを包含する。

実施例 次に本発明の実施例を添付図面を参照して説明
する。

第２図に示す本発明による電池では、第１図の
ものに類似の部品には、同じ参照番号を付してあ
る。

従つて、第２図の電池は、電解入口Ａ及び電解
液出口Ｂと、熱交換器７と、温度調節弁１２とを
包含する。

しかし第１図のタンク３は、ほぼ同じ容積では
あるが例えばプラスチツク材料ででき得る壁３５
によつて分割されたタンクと置き換えてある。こ
の壁は、電池が活性化される前は粉末状水酸化ナ
トリウムを包含する第一タンク３１と、やはり電
池が活性化される前は好適には粒状の水酸化ナト
リウムを包含する第二タンク３２とを規定する。

電解液分配回路は、第二タンク３２の中へと開
くパイプ４７を有するポンプ６と、海水入口４、
海水出口９、パイプ４３を介してポンプ６及び壁
３５を通るパイプ３６を介して電気化学ブロツク
２から出口Ｂと連通できる弁４２と、パイプ４４
を介してポンプ６、壁３５を通るパイプ３７を介
して第一タンク３１及びフイルタ４５を備えてあ
つて水酸化ナトリウム粒体が通過するのを防止し
てあるパイプ４６を介して第二タンク３２と連通
できる弁４１と、特に電気化学ブロツク２の端子
間に生じる電圧によつて制御される。二つの弁４
１及び４２のための制御装置（不図示）とから成
る。

第３図は、第２図に示した電池がいかに作動す
るかを示す図である。数秒間即ち４から６秒（第
４Ａ図及び第４Ｂ図参照）かかつて電池が活性化
されるが、弁４２が海水入口４をパイプ４３を介
してポンプ６と連通させる。第二タンク３２がパ
イプ４７を介して充填される。同時に弁４１がポ
ンプをパイプ４４を介してパイプ３７と連通さ
せ、それによつて第一タンク３１を充填すること
ができる。両方のタンクを完全に充填するために
は、第二タンク３２中の水の一部をフイルタ４
５、次いで弁４１を通してパイプ３７に入れる。
一旦充填が完了して電気化学ブロツク２が完全に
一杯になると、パイプ３６が電解液を弁４２を通
して海水出口９へと戻す。

第一タンク３１中の粉末状水酸化ナトリウムは
直ちに溶解し、一方第二タンク３２中の粒状水酸
化ナトリウムは溶解するのに数分間を要する。

電気化学ブロツク２の端子間に電圧が生じた時
には（第５Ａ図及び第５Ｂ図参照）、弁４２が出
口９への排水を中断し、且つ弁４１が第一タンク
３１及び第二タンク３２の間の関係を断つ。

放電が続く間は高電力が要求されて、アルミン
酸塩の濃度は増大する。この濃度が非常に高くな
ると、電気化学ブロツクの端子間に電圧降下が検
知される。即ち濃度が許容可能な最大値に近付い
ているのである。この時に制御装置は、第６Ａ図
及び第６Ｂ図に示した、第一タンク３１を完全に
空にし、且つ海水及び第二タンク３２中にある電
解液でアセンブリを充填する段階を開始する。

弁４２では（第６Ａ図参照）、パイプ３６が出
口９と連通しており、入口４を通して海水を入れ
る。弁４１では、海水がパイプ３７を通つて第一
タンク３１に入る。

空になつてから数秒後、第二タンク３２中の濃
縮電解液が第一タンク３１の中へ入り（第７Ａ図
及び第７Ｂ図）参照、次いでシステムは第８Ａ図
及び第８Ｂ図に示した情況になる。タンク及び電
気化学ブロツク両方が適当な濃度の新しい電解液
で充填され且つ電気化学ブロツク２がさらに数分
間要求されるレベルで放電を続けることができ
る。

第一段階の放電で使用した電解液のタンク３１
の容積は３リツトル、タンク３２の容積は2.3リ
ツトルであり、従つて合計容積が5.3リツトルで
あつて、やはり5.3リツトルである第１図に示し
た従来技術の電池の容積とほぼ同等である。

タンク３１中の電解液の最初の濃度は約8Nで
あり、タンク３２中の電解液の最初の濃度は約
17Nであり、電解液の流量は1.33m³／時間、放電
の合計時間は８分間、放出された電力は約20キロ
ワツト、及び熱交換器は電池の中へ入る電解液の
温度が約81℃に維持されるのに適している必要が
ある。

タンク３１中の電解液のアルミン酸塩の濃度は
臨界値を決して超過しないで、この実施例では３
モル／リツトルである。異なる作動条件下（電流
強度、操作温度、……）では、この臨界値は2.5
〜4.5モル／リツトルの範囲にある。

第９図は、第１図に示し従来技術の電池（曲線
Ｅ）及び本発明による電池（曲線Ｆ）の時間ｔ
（分）の関数としての供給された電圧Ｖの変化を
表す図である。

電解液の合計容積が5.3リツトルである従来の
技術の電池（第１図）は６分間の全放電時間の後
に電圧が降下していることが分かる。

電解液の合計容積が同様に5.3リツトルである
本発明による電池（第２図）においては、アルミ
ン酸塩の濃度が増大し最初の３〜４分間後になる
と供給される電圧が降下するが（Ｇ点）、しかし
これに起因してタンク３１が空にされ、次いで上
記のように再度充填され、その結果電池は時間に
して約８分間作動を継続する。

当然のこと、本発明は上記実施例に限定されな
い。最高の実施状況はタンク３１を完全に空にし
て電解液からほぼ全部のアルミン酸塩を除去する
ことであるが、しかし部分的にしか空にできず
に、第二放電段階では電解液が部分的にしか再生
されないこともある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術の活性化可能電池の部分断
面図。第２図は、本発明による電池の部分断面
図。第３図は、第２図の装置の操作を示す図。第
４Ａ−４Ｂ図、第５Ａ−５Ｂ図、第６Ａ−６Ｂ
図、第７Ａ−７Ｂ図、及び第８Ａ−８Ｂ図は、
夫々異なる操作段階での第２図の装置の二つの弁
の状態を示す図。第９図は、従来技術の電池及び
第２図の電池の放電曲線を示す図。 符号の説明、１……乗物の殻体、２……電気化
学ブロツク、４……海水入口、６……ポンプ、７
……熱交換器、９……海水出口、１０，１１……
電解液、１２……温度調節弁、３１……第一タン
ク、３２……第二タンク、３５……壁、４１，４
２……弁、４５……フイルタ、１００……海水。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 海水によつて活性化可能であり、かつ、水酸
   化ナトリウムをベースとした電解液を分配するた
   めの電解液分配回路のための入口及び出口を有し
   ており、AgO正極及びAl負極を具備し、酸化銀
   −アルミニウム放電反応を行う電気化学ブロツク
   を含む電池であつて、前記電解液分配回路が、 海水取り入れ口、 海への排出口 電解液汲み上げ用ポンプ、 溶液状電解液用タンク を含んでおり、 前記タンクは温度調節弁の第一入口と直接的に
   結合した第一出口と、熱交換器を経由して前記温
   度調節弁の第二入口と結合する第二出口とを持
   ち、前記温度調節弁の出口は前記電気化学ブロツ
   クの前記入口と結合しており、また、前記タンク
   には、相互に連通できる第一タンク及び第二タン
   クにタンクを分割する仕切り壁を備えてあり、前
   記電解液分配回路が更に、所定時間の放電の後に
   前記第一タンクを空にするために、前記電気化学
   ブロツクからの排出電解液を前記海への排出口へ
   導き得る弁を含む手段と、追加の海水及び前記第
   二タンク中に含まれる電解液をベースにした電解
   液で第一タンクを直ちに充填するための弁を含む
   手段とを包含する電池。 ２ 前記第一タンク及び前記第二タンクが、電池
   が活性化される際に同時に海水で充填される特許
   請求の範囲第１項記載の活性化可能電池。 ３ 活性化される前には、前記第一タンクは粉末
   状の水酸化ナトリウムを包含しており、一方前記
   第二タンクは粒状の水酸化ナトリウムを包含して
   いる特許請求の範囲第１項記載の活性化可能電
   池。 ４ 前記第二タンク中の電解液が、第一タンク中
   の電解液よりも最初は高い濃度である特許請求の
   範囲第１項記載の活性化可能電池。