JPH0578153B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般的には電気化学装置に関し、更
に詳細には金属・ハロゲン電池スタツク内の閉鎖
された単電池の空洞部にガス逃し弁を備えた電気
化学装置に関する。

〔従来技術及び従来技術の問題点〕

ここに参照される形式の電気化学的装置または
システムは、塩化亜鉛電池装置のような金属ハロ
ゲン電池装置の一つまたは多くを含んでいる。こ
れらの金属ハロゲン電池装置は、一般的には３種
類の基本的部品で構成され、すなわち電極スタツ
ク区間、電解質循環サブシステムおよび貯蔵サブ
システムで構成されている。電極スタツク区間
は、代表的には、充電／放電の電池サイクルにお
いて、電池端子に所望の動作電圧および電流を達
成するために種々の直列および並列の組合せに電
気的に接続された複数個の単電池を含んでいる。
各単電池は、１個の陽極電極と１個の陰極電極と
で構成され、両電極は金属ハロゲン化物電解液と
接触状態にある。電解液循環サブシステムは、金
属およびハロゲン電解液のイオン成分が電池サイ
クル中に単電池内で酸化または還元されるとき
に、それらのイオン成分を補給するために、貯槽
から電極スタツク内の各単電池に金属ハロゲン化
物電解液を循環させるように動作する。密閉され
た自己内臓形金属・ハロゲン電池装置において
は、貯蔵サブシステムは、電池装置の充電中に単
電池から放出されたハロゲンガスまたは液体を貯
留して、電池装置の放電中に単電池に戻すために
使用される。塩化亜鉛電池装置においては、塩素
ガスは、単電池の陽極から放出され、塩素水化物
の形で貯蔵される。塩素水化物の氷の結晶中に塩
素が含まれているものであつて、水を凍結する工
程に類似の工程で貯蔵サブシステムによつて形成
される固体である。

塩化亜鉛電池装置の一般動作に関しては、電解
液ポンプは、塩化亜鉛電解液を貯槽から電極スタ
ツク内の陽極または「塩素」電極の各々に循環さ
せるように動作する。これらの塩素電極は、代表
的には多孔質の黒鉛で作られ、電解液は塩素電極
の多孔を通つて、塩素電極とそれに対向する陰極
または「亜鉛」電極との間の空間に流入する。電
解液は、更にこの対向する電極の間、或は電極ス
タツク内の単電池の外に流れて、電解液貯槽また
はは液溜めに戻る。

塩化亜鉛電池装置の充電中には、金属亜鉛が亜
鉛電極基板上に付着し、塩素ガスは塩素電極に遊
離または発生する。塩素ガスは、適当の導管内に
収集され、冷却された液体と混合される。塩素ガ
スを電極スタツクから引き出して、冷却された液
体（すなわち、一般的には塩化亜鉛電解液または
水）と混合するために代表的にはガス・ポンプが
使用される。水化物塩素は、電池装置が放電され
るときまで、貯蔵容器内に沈着される。

塩化亜鉛電池装置の放電中には、水化物塩素
は、貯蔵容器を通つて温暖液体を循環させること
などにより貯蔵温度を上昇させることによつて分
解される。このようにして回復された塩素ガス
は、電解液循環サブシステムによつて電極スタツ
クに戻され、塩素電極において還元される。同時
に、金属亜鉛は、亜鉛電極基板から溶解され、電
池端子に動力が得られる。

塩化亜鉛電池の充電／放電サイクルの進行中に
おいて、電解液の濃度は、電極スタクツクの単電
池の電極に起る電気化学反応の結果として変化す
る。充電の開始時において、電解液内の塩化亜鉛
の濃度は、代表的には2.0モルであつてよい。サ
イクル工程の充電部分として、電解液濃度は、電
解液から亜鉛イオンと塩素イオンが消耗するとと
もに次第に減少するであろう。電池装置が、完全
に充填されたときには、電解液濃度は、代表的に
は0.5モルに低下する。次に、電池が放電される
に従つて、電解濃度は次第に上昇して、電池装置
が完全に、また十分に放電されたときに最初の
2.0モル濃度に戻る。

塩化亜鉛電池装置の構体および動作についての
更に詳しい説明は、下記の同様に譲渡された特許
明細書に見出すことができる。シモンズ氏の米国
特許第3713888号「固体のハロゲン水化物を使用
して電気エネルギを得る方法」。

シモンズ氏の米国特許第3809578号「電池内に
ハロゲン水化物を形成および貯蔵するための方
法」。カー氏他の米国特許第3909298号「通気され
た電極を有する電池とその使用方法」。カー氏の
米国特許第4100332号「櫛形２極要素とその電池
スタツク」。

それらの装置は、本発明譲受人によつて準備さ
れた下記刊行物にもまた記載されている。「有用
な応用のための塩化亜鉛電池の開発」、1980年５
月、中間報告EM−1417。「有用な応用のための
塩化亜鉛電池の開発」、1979年４月、中間報告
EM−1051。何れも、カリフオルニア州、パロ・
アルト市、エレクトリツク・パワー・リサーチ・
インスチチユートのために準備された。上記引用
文献の特殊な記載は、この明細書に参照される。

塩化亜鉛電池装置の動作中、亜鉛電極基板から
若干の水素が発生することは避けられない。何と
なれば、塩化亜鉛水溶液中の金属亜鉛の平衡電位
は、水の分解によつて水素ガスが形成されなけれ
ばならないような電位であるからである。純粋な
亜鉛金属から水素ガスの放出は、水素に対する高
い過電圧のために非常に低いけれども、この放出
率は、亜鉛の形態学や亜鉛析出物中の不純物の存
在などを含むいくつかの事由に支配される。しか
し、水素放出の率は、電池装置の充電中に塩素電
極において発生する塩素ガスの放出に比較して代
表的に非常に小である。水素の放出は電気量効率
不良を示すという事実のために水素放出の率を少
なくすることは、塩化亜鉛電池装置において重要
なことであるけれども、電池スタツク内の水素ガ
スの量は、その発生後に塩素ガスと反応すること
によつて減少させることができる。

塩化亜鉛電池装置においては、塩素ガスと水素
ガスとの制御された化学反応は、ほぼ紫外線範囲
内の光線放射の波長を持つ１種または２種の光線
をあたえることによつて達成される。従つて、塩
化亜鉛電池装置の充電中は、複数の単電池によつ
て発生した塩素ガスおよび水素ガスは、紫外光線
発生源に照射され、これらのガスは塩化水素を形
成する。更に、塩化亜鉛電池装置の放電中には、
複数の単電池の上方のスタツク区域のガス空間内
に存在することのある塩素ガスとは任意水素ガス
とも、またこの紫外光線発生源に照射される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

先行技術の塩化亜鉛電池スタツク設計において
は、電池の単位電池は、受皿内に収容されるか、
或は塩素ガスを水素ガスを単電池から排出させる
ことができるように単電池の頂部を開放するよう
に装置されている。しかし、本発明によれば、電
池の単電池は、実質的に閉鎖さた単電池区画内に
配置され、この区画は、単電池区画への電解液の
流出入と、単電池区画からのガス排出との両方を
制御するための頂部区間を含む。かような閉鎖さ
れた単電池区画を有することによつて、待機状態
において単電池区画内の単電池上方のガス空間に
或る量のガスを捕捉することが可能である。電池
装置か充電された後に待機状態にある単電池区画
内の亜鉛電極に水素ガスが発生し続けているの
で、或る長い時間の間には或る量の水素ガスが単
電池区画内に蓄積することができる。そして、電
池装置の放電が開始されると、単電池区画内の蓄
積水素ガスは、区画から排出されて、或る望まし
い水準を超えた塩素ガスの量に対する一定の割合
で紫外線発生源に曝される。

従つて、複数の単電池からガスを選択的に排出
することのできる改良された電池スタツクを有す
る電気化学装置を提供することが本発明の主要目
的である。

何らの電気的制御にたよることなく、予め決め
られた時間をおいて、単電池からのガスを自動的
に排出することができる改良された電池スタツク
を備えた電気化学装置を提供することが本発明の
更に特殊の目的である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明は、ガス
が発生する少なくとも１個の単電池からなり、こ
の単電池に電解液を流通させる電気化学装置であ
つて、この電気化学装置に、単電池を概ね囲み、
少なくとも電解液の流れの部分を収容する単電池
容器装置を設け、単電池容器装置内の電解液のレ
ベルに応じて単電池容器装置の内部のガスを選択
的に排出するように単電池容器装置の頂部に逃し
弁装置を設け、この逃し弁装置は単電池容器装置
内の電解液のレベルに応答する自作動弁部材を有
し、この自作動弁部材は電解液のレベルが予め定
められたレベルよりも下がつたときにだけガスを
排出してなることを特徴としている。

自作動弁部材はフロート部材であり、このフロ
ート部材の上部は逃に弁装置の開口部に通じてお
り、フロート部材の下部は単電池容器装置内のガ
スが通る排出マニホルドと選択的に連通してい
る。

本発明の付加的利点および特徴は、以下の図面
を参照する、その好適実施例の詳細説明を読むこ
とにより明瞭となるであろう。

〔実施例〕

第１Ａ図および第１Ｂ図を参照すると、本発明
による実施例の塩化亜鉛電池装置１０の側面図と
正面図を示す。この電池装置１０の種々の構成部
品は、２つの相互結合された円筒状の容器１２お
よび１４によつて収容されていて、その状況は第
２図の概略図によつて最もよく示されている。上
部の容器またはケース１２は、全体的に参照数字
１６によつて示された塩素水化物貯蔵サブシステ
ムを収容するために使用される。下部の容器また
はケース１４は、電池スタツク１８と、参照数字
２０で示された電解液循環サブシステムとの両者
を収容するために使用される。

円筒状の容器１２および１４は、電池棚枠体２
２によつて支持される。容器１２および１４は、
好ましくは、ガラス繊維強化プラスチツク
（FRP）で製造され、その内面にはこれらの容器
内の電解液および他の化学物質に化学的に抵抗性
または不活性の内部ポリビニール・クロライド
（PVC）ライナが接合されている。容器１２およ
び１４は、４本の流体交換管系または導管２４，
２６，２８および３０によつて連結され、これら
の管系を通る流体流れの方向は、適当な矢符によ
つて示されている。更に、電池装置１０は、４本
の冷媒管系または導管３２，３４，３６および３
８が設けられる。冷媒管系３２および３４は、容
器１２内の温度を塩素水化物を形成する適当なレ
ベルに低下させるために、電池装置の充電中に貯
蔵サブシステム１６に冷媒を供給するために使用
される。冷媒管系３６および３８は、塩化亜鉛電
解液の温度を制御するために、電解液循環サブシ
ステム２０の液溜めまたは電解液貯槽４０に冷媒
を供給するために使用される。

次に、第２図および第３図を参照して、電解液
循環サブシステム２０を説明する。電解液循環サ
ブシステム２０は、卵形の電解液ポンプＰ１を含
み、このポンプは液溜め４０内の電解液レベルよ
り下方の容器１４の前部端板４２に装架されてい
る。電解液ポンプＰ１は、このポンプに磁気的に
結合された電気モータ４４によつて駆動される。
電解液ポンプＰ１は、好ましくは、イソガソル・
ランド社製の遠心形のものである。電解液ポンプ
Ｐ１は、液溜め４０からチタニウム保護スクリー
ン・フイルタ４６を経て電解液を吸引して、スリ
ツプ継手５８を経て電解液を独特な中心供給形の
電解液分配マニホルド５０の中に軸方向に排出す
る。

このマニホルド５０は、電池スタツク１８を有
する１対のサブモジユール５２，５４内の単電池
の各々に電解液を分配するために使用される。マ
ニホルド５０は、電解液をサブモジユール５２，
５４内の単電池の各々に均等に分配するだけでな
く、また電解液循環サブシステム内に流れる寄生
電流の流れを制御および抑制するように作用す
る。寄生電流というのは、電解液ネツトワークに
よつて作られる導電通路内を流れる電流のことで
ある。マニホルド５０を設けたこと、特に流入お
よび流出の交差分配管配置との組合せによつて、
寄生電流の抑制に顕著な改良が達成されたが、こ
れについては以下に更に詳細に説明する。

第４図を参照して、電解液循環サブシステム２
０の一実施例の概略図を示し、特にマニホルド５
０を通る電解液の流れを例示する。また第５図を
参照して、サブモジユール５２および５４と関連
する電解液循環サブシステムの前端図を例示し、
第６図および第７図は、マニホルド５０の２つの
図を例示している。このマニホルド５０は、１対
の同心管、すなわち内側管５８と外側管６０とを
有する中央部分５６を含む。内側管５８は、その
第１端部６２において電解液ポンプＰ１と流体連
通状態にあり、その開口した反射端部６４は、そ
の線上の金網電解液フイルタ６６が結合してい
る。フイルタ６６は、多孔のある保護外囲６８を
含み、その末端部はキヤツプまたはプラグ７０で
終つている。電解液は、内側管５８を通つて送給
され、フイルタ６６を通つて外側管６０に流入す
る。外側管６０は、端部キヤツプ７２が結合さ
れ、この端部キヤツプは、液体を内側の端部キヤ
ツプ７０の周囲を通つて導管７６に導くための流
体導管通路７４を含んでいる。導管７６は、端板
７８において封止され、電解液流体通路を２つに
分岐するための１対の取付体８０および８２を含
む。同様にして、外側管６０は、更に他の２分岐
流体通路を設けるために、電解液ポンプＰ１に近
い端部において１対の取付体８４および８６を含
む。このようにして電解液は、フイルタ６６を通
つて、外側管６０にポンプで圧送されるので、流
体の半分は管７６を通つて電解液ポンプＰ１から
全体として遠方に送られるが、他の半分は、外側
管６０を通つて全体として電解液ポンプＰ１の方
に向つて送られる。取付体８０，８２および取付
体８４，８６において、電解液の流れは、４つの
分配通路に分割されて、２つのサブモジユール５
２および５４の左半部と右半部の両方に個別に電
解液を供給する。

第４図を特に参照して、交差した入口分配管装
置を説明する。第４図で分るように、例えば、分
配管８８は取付体８２に結合され、サブモジユー
ル５４の左半分９０に供給し、この左半部と右半
部９２よりも取付体８２から物理的に遠方にあ
る。同様にして、取付体８６は分配管９４を経て
サブモジユール５４の右半部９２に結合してい
る。従つて、サブモジユール５４の左通路と右通
路との間の電気回路通路は、全く長くなつて、寄
生電流の流れに対して相当な抵抗を呈する。例え
ば単電池供給管９６および９８の間の寄生電流の
流れは、短絡回路を完成するためには、管８８、
取付体８２、管７６、外側管６０、取付体８６お
よび管９４を通らなければならない。この短絡回
路の長さは、相当に長いのでその電気抵抗は高い
けれども、交差した入口分配管８８および９４を
含む上記の流体回路は、電解液ポンプＰ１に対し
て非常に小さい負荷を与えるにすぎない。従つ
て、電解液ポンプＰ１は、比較的低い馬力のもの
とすることができ、その結果、この電池装置の全
体効率を改良することができる。

第４図の実施例における電解液循環サブシステ
ム２０の出口部分もまた、交差した出口分配管装
置を使用していて、これは交差した入口分配管８
８および９４に関して上記したと同様に、寄生電
流の流れに対する電気抵抗を増加するためであ
る。第４図を参照して分るように、各サブモジユ
ールの左半部と右半部、例えば９０と９２は、交
差結合した中央の供給入口部分と同様の仕方でそ
れぞれ出口管１００と１０２に交差している。電
解液循環サブシステム２０の出口部分には、第３
図および第５図に示すように階段状の天蓋１０４
を使用することができる。この選択的の出口装置
においては、各々の個々の単電池は、出口孔１０
６を通り、排出管１０８を経て更に開口１１０を
通つて階段状天蓋１０４の上面に排出する。そし
て電解液は、小石のある屋根を流れる雨水のよう
に天蓋１０４の上に流出しても、流下しながら外
方に広がつて液溜め４０に流れ、放電サイクル中
の電解液による気体塩素の吸収を改善する。

マニホルド５０と、入口と交差分配管装置と、
出口の交差収集管装置とは、中心供給原理または
配置と称することのできる更に一般的な原理また
は配置の異なる様相または建造ブロツクとして概
略的に見なすことができ、これについては従来技
術の電解液分配実情を参照して詳細説明する。従
来技術の塩化亜鉛電池装置においては、電解液
は、直列に接続された多数の単電池で構成された
サブモジユール内の各単電池に代表的には一つの
共通ヘツダを経て、送給され、このような連続的
な本質的のマニホルドまたた分配管は、ヘツダの
一端から他端に至る比較的低い電解液抵抗を持つ
ている。この端部供給装置は、サブモジスール内
の事実上どの電池間の短絡回路にも比較的大きい
寄生電流を発生させる。これに反し、第４図に示
した電解液分配装置は、電解液の流れを半分に分
割して、寄生電流の流れに対して比較的大きい抵
抗を持つ物理的に別個のヘツダ（例えばマニホル
ド５０内の管６０および７６または入口分配管８
８および９４）を通つて各半分の流れを送給（ま
たは吸引）することによつて、直列接続された多
数の単電池から成る単一のサブモジユール（例え
ば、サブモジユール５４など）に電解液を供給す
る。このように、先行技術の供給装置におけるサ
ブモジユールの共通に電解液が供給される半部間
に存在する大きい寄生電流に比較すれば、第４図
に示されるサブモジユールの別々に電解液が供給
される半部間に存在するすべての短絡回路は、劇
的に減少している。従つて、概略していえば、こ
の中心供給装置は、以下のようないづれの電解液
分配計画も包含するということができる。その計
画においては、直列に接続された多数の単電池か
ら成る単一のモジユールに流れる電解液の流れ
は、２つ（またはそれより多く）のほぼ等しい部
分に分解された後に、比較的に大きい電気抵抗を
持つた２本の別個の電気的に絶縁されたヘツダを
通つて分配（または収集）するために分離され、
各ヘツダは、複数個の直列に接続された単電池に
電解液を供給し（または単電池から電解液を収集
し）、サブモジユールの別個に電解液が供給され
る部分間の単電池間短絡回路によつて生じる寄生
電流は、端部供給の電解液分配配置に比較して著
しく減少する。ここに開示された電池装置１０の
電解液循環サブシステム２０は、前述の中心供給
原理を具体化して、中心供給配置を理用すること
によつて得られる寄生電流の有利な減少を最大に
するように特殊に設計されたものである。

上記の中心供給電解液分配配置の有効性は、第
８図を参照することによつて例証される。横軸に
沿つて示された単電池番号の関数として、縦軸に
沿つて示された代表的な短絡電流または寄生電流
の値を示す図式表現である。例示目的のために、
直列に電気的接続された30個の単電池を持つた電
池を示したけれども、直列に電気接続された異な
る個数の単電池を持つ電池においても同一の有利
な結果が得られることは、理解されるべきであ
る。上に述べたように、電池を構成する単電池の
すべては、共通の供給および帰路の配管を経て１
個の電解液ポンプによつて電解液が配給されてい
る。この共通の電解液分解管は、電池の端子に電
圧が存在し、かつ電池スタツクを含む電解液循環
サブシステム２０が電解液で満たされているとき
には、電流が通る電気的導通する通路を提供す
る。この短絡電流は、充電時に単電池に流れる有
効電流を減少し、かつ種々の放電率で放電中に、
電池内のそれらの単電池に自己放電を生じさせ
る。一般的に、このことは、電池スタツクの中心
にある単電池の電極から亜鉛の急速な消耗を来た
し、その電池スタツク内の複数単電池の電気量効
率に測定可能程度の差違を生じることができる。

電解液の比抵抗と、電解液循環サブシステム２
０の各部分の寸法とが分れば、種々の部分の有効
な電気抵抗を計算することができる。従つて、も
し希望ならば等価の電気回路モデルを構成するこ
とができる。それは、例えば、「寄生電流の影響
を減少する方法」なる1983年２月１日付けのチイ
氏他の米国特許第4371825号明細書に記載されて
いるので、ここに参考に引用する。第８図は、そ
のような電気回路モデルから計算された充電中の
寄生電流値を比較するフラグである。第８図の曲
線１１２は、先行技術の端部供給電解液分配マニ
ホルドを持つた電池装置に対する寄生電流分布を
示し、曲線１１４は、中心供給の電解液分配マニ
ホルドを持つた本発明による電池装置に対する寄
生電流分布を示している。ここで注意すべきこと
は、曲線１１２の全体の寄生電流が曲線１１４に
対する全寄生電流より大きいというだけでなく、
曲線１１４はまた、中心供給マニホルドが使用さ
れたときには寄生電流分布が著しく更に均等であ
ることを示している。中心供給マニホルドのこの
利点は、有利なものである。何となれば、それは
寄生電流の流れを最小にすることが望ましいだけ
でなく、電池スタツク内の単電池の各各に対する
ほぼ均等な電気量効率を達成するために電池スタ
ツク全体に渡る寄生電流の均等分布を得るために
望ましいからである。

第９図を見ると、塩化亜鉛電池電極組立体２０
０の展開図が示され、それは、電池スタツク１８
の基本的の建造ブロツクを形成している。電極組
立体２００は、全体的に１対の多孔質黒鉛の陽極
または塩素電極２０２および２０４と、緻密質黒
鉛の陰極または亜鉛電極２０６と、プラスチツク
枠部材２０８および２１０とを持つている。陽極
電極２０２および２０４は、枠部材２０８の中の
溝２１２および２１４内をそれぞれ摺動するよう
にされ、枠部材２０８は、これらの２つの電極２
０２および２０４をその側縁の一つとその上下の
縁部とに沿つて支持する。枠部材２０８は、陽極
電極２０２および２０４を平行に整列されるよう
に作用し、これらの電極２０２および２０４の間
に内部空間を形成する。枠部材２０８はまた枠部
材２１０を陽極電極２０２および２０４の間に挿
入して支持するように形成される。

枠部材２１０は、一つの単電池マニホルドから
陽極電極２０２および２０４の間の内部空間に電
解液を輸送するためのプラスチツク供給管２１６
を含む。枠部材２０８は、また溝２１８が形成さ
れ、この溝２１８は陰極電極２０６の側縁部を受
容して、この陰極電極２０６を陽極電極２０２に
平行に整列させるようにする。従つて、枠部材２
０８は、陽極電極２０２および２０４を互いに整
列および隔離すると同時に、また陰極電極２０６
を陽極電極２０２に整列させ、かつそれから隔離
するように作用することが理解されるであろう。
陰極電極２０６と陽極電極２０２との間の隔離
は、電極間の空隙として説明され、それは、一般
的には約１mm（40ミル）から約６mm（250ミル）
の範囲にあり、好ましくは約3.3mm（129ミル）で
ある。

この枠部材２０８はまた、陽極電極２０２およ
び２０４の縁部に沿う電気化学的活性を修正する
ために、これらの縁部の周囲に完全被覆または遮
蔽を設けることによつて陽極電極２０２および２
０４の縁部効果を制御するように作用する。一般
的にいえば、溝２１２，２１４および２１８は、
陽極電極の見掛表面区域が陰極電極の見掛表面区
域に比較して小さいように形成されている。縁部
遮蔽効果についての更に詳細な説明は、同様に譲
渡されたカー氏他の米国特許第4241150号「酸化
剤電極の縁部効果を制御する方法」の明細書に開
示されている。

枠部材２０８は、それがないと陽極電極２０２
および２０４間の内部空間に滞留することになる
溶解しない塩化ガスを排出するために枠部材の頂
部に一つの開孔２２０を持つていることにまた注
意されるべきである。更に、枠部材２０８には、
１対の向き合つた垂直に延びた間隔リブ２２２お
よび２２４が形成されている。リブ２２２および
２２４は、陽極電極２０２および２０４が外方に
弯曲する傾向を抑制して、陽極陰極間の所要電極
間空隙を保持する。この電極間の空隙が完全であ
ることは、重要である。何となれば、3.3mm（129
ミル）程度に空隙が増加すると、電池装置に対す
る電流密度は著しく増加することができるからで
ある。また、かような増加した空隙は、陰極電極
上の亜鉛充填量の増加を許容するので、従つてこ
れは、電気的エネルギの等価量を貯蔵するために
要する電極の個数の減少によつて実質的に価格節
約が達成することができることを意味する。

電極組立体２００の電解液供給管２１６は、枠
部材２１０の上方に延びる突起部分２２６の中に
形成されたソケツトの中に圧し嵌めされている。
また、供給管２１６の下端部は、枠部材２１０の
上方に延びるクリツプ部分２２８と支持溝部分２
３０との間に保持される。また注意されるべきこ
とは、枠部材２１０の支持溝部分２３０の下端部
は、枠部材２０８の内部の陽極を隔離する部分２
３２の下端部と嵌合する形状に形成されているこ
とである。下端部におけるこの輪郭形状は、その
頂部における枠部材２１０のほぼ水平に延びるフ
ランジ部分２３４と協力して枠部材２１０を枠部
材２０８に固定するように動作する。

電極組立体２００を構成するために使用される
材料に関しては、陽極電極２０２および２０４
は、ユニオン・カーバイド・コーポレイシヨンの
PG−60またはTS−1697グラフアイトまたはエア
コ・カーボン・社のＳ−1029またはＳ−1517グラ
フアイトで構成されることが好ましい。陰極電極
２０６については、この電極はユニオン・カーバ
イド・コーポレイシヨンのECL等級のグラフア
イトまたはATRまたはATJなどの他の等級で構
成することが好ましい。枠部材２０８および２１
０と管２１６に関しては、これらの部品（以下に
説明する他のプラスチツク部品も）は、それが電
解液およびその他の化学物質に対して化学的に抵
抗性または不活性の任意適当の電気的に不導通性
の材料で構成されることができる。枠部材２０８
および２１０は、ゼネラル・タイヤ・アンド・ラ
バー・コーポレイシヨンのボルタロン（商標）ポ
リビニル・クロライドまたはビー・エフ・グツド
リツチ・コーポルイシヨンのゼオン（商標）ポリ
ビニル・クロライドで構成されるのが好ましく、
また管２１６は、デユポンのテフロン（商標）
（ポリテトラフルオロ・エチレン）で作られるの
が好ましいけれども、他の適当なプラスチツク材
料、例えばペンワルト・カイナ（商標）（ポリビ
ニリデン・フルオライド）または報告を以前に確
認された1979年４月の「利用応用のための塩化亜
鉛電池の開発」の第４節に記載された他の適当材
料のいづれかを使用してもよい。

第１０図を参照すると、塩化亜鉛電池スタツク
に使用する一つの「解体された」サブモジユール
２３６の展開図が示されている。このサブモジユ
ール２３６は、一般的に、亜鉛端子の櫛形組立体
２３３と、塩素端子の櫛形組立体２４０と、１個
または多くの２極性の中間櫛形組立体２４２とを
有する。サブモジユール２３６は、ただ１個の中
間櫛形組立体２４２を持つように示されているけ
れども、このサブモジユールは、更に多くの中間
櫛形組立体を設けるだけで拡大されることが理解
される。第１０図に示すように、サブモジユール
２３６は、電気的に直列に接続された２個の「単
位」電池を含んでいる。これらの単電池の各々
は、電気的に並列に接続された多数の単一の単電
池（すなわち、陽極電極と、それに対向する陰極
電極）を持つている。

この中間櫛形組立体２４２は、第１１図に最も
よく示されており、２つのほぼ平坦な対向面を持
つ導電性のバス部材２４４（すなわち、緻密な黒
鉛で構成）と、このバス部材の縁部をほぼ包囲し
て位置し、隣接する単電池間にイオン的封止を作
るプラスチツク枠２４６とを有する。枠２４６
は、好ましくは、バス部材２４４の縁部の周りに
PVCを射出成形することによつて形成される。
１対の対向する長手方向に延びる溝２４７は、こ
のPVCの封包体と、バス部材２４４の縁部との
間に機械的固着を設けるために使用されることが
できる。複数個の陽極電極枠体２４８は、バス部
材２４４の一外部表面の間隔垂直溝２４９に圧し
嵌めまたは締まり嵌め結合によつて固着され、ま
た、複数個の陰極電極２５０は、同様の仕方で、
バス部材の他の表面に固着される。陽極電極枠体
２４８の各々は、第９図の電極組立体２００に従
つて構成され、陽極電極２０２および２０４と、
プラスチツク枠部材２０８およびまた、陰極電極
２５０を第９図に示す陰極電極２０６に対応する
ものである。単電池電解液分配マニホルド２５２
は、電解液が供給管２１６に輸送されるように各
枠２４６の頂部に超音波溶接または他の方法で固
着される。詳細にいえば、枠部材２１０の頂部か
ら延びる突出部２２６は、マニホルド２５２の底
皿２５４にある孔に挿入される。次に、これらの
突出部２２６は、熱圧着によつてマニホルド２５
２の底皿２５４に溶接されて、漏洩しない結合を
作る。

各単電池が別個に封止されるようにするため
に、第１０鵜に示すようなプラスチツク受板２５
６が、バス部材２４６に流体封密結合に溶接また
は他の方法で固着される単電池の各々に供給され
た電解液の戻り通路は、単電池から流れる電解液
を集めてこの電解液を貯槽または液溜めに送るよ
うにした収集カツプ２５８と排出蛇行溝板２６０
とによつて設けられる。他のプラスチツク枠部材
または部品の場合のように、収集カツプ２５８お
よび排出蛇行溝板２６０は、受板２５６に対して
液体封密結合状態に溶接または他の方法で固着
（溶剤接合など）される。

第１１図に例示するように、単電池分配マニホ
ルド２５２はまた頂部カバー２６２を有し、それ
は溶接または溶剤接合によつて底皿２５４に固着
される。このマニホルド２５２の重要な特徴は、
底皿２５４と頂部カバー２６２との間にマニホル
ドの全長に沿つて延びるプラスチツク製の多孔ス
クリーン２６４を持つていることである。このス
クリーン２６４の多孔は、枠部材２１０の突出部
２２６の開孔直径よりも適当に小さく選定されて
いるので、電解液供給管２１６を通る流体の流れ
を塞止または妨害するいかなる粒子もこのスクリ
ーン２６４によつて濾し取られるのであろう。ス
クリーン２６４は、好ましくは、カイナ（商標）
で構成され、好ましくはほぼＵ形に弯曲される。
また、マニホルド２５６は、もしそうでないとマ
ニホルド内に溜まることになるガスを放出させる
ために、適当な開孔２６５（第１２図に示す）を
設けることができる。この開孔２６５を単電池の
外縁部付近に設けることは、また単電池の最も外
側の電極付近まで十分の電解液流を生じることを
確実にする。

第１０図においては、前述のプラスチツク部品
２５２乃至２６４は、塩素端子の櫛形組立体２４
０に示した組立状態に示されている。この塩素端
子櫛形組立体２４０は、次の点以外は、中間櫛形
組立体２４２と構成が類似している。すなわち、
塩素端子櫛形組立体は、バス２４４の一表面に沿
つて複数個の陰極電極２５０を持つていない。し
かし、塩素端子櫛形組立体２４０は、サブモジユ
ール２３６への外部電気接続を容易にするために
母線２４４に装架された複数個の電極端子を有す
る。これらの電気端子は、参照符号２６６で一般
的に示され、亜鉛端子櫛形組立体２３８について
例示されている。亜鉛端子櫛形組立体２３８は、
単に１本の母線を有し、その縁部および外面は、
プラスチツク枠の中に包囲され、複数個の陰極電
極は、母線の内面に固着している。組立てられた
状態においては、中間櫛形組立体２４２の陰極電
極枠体２４８は、亜鉛端子櫛形組立体２３８の陰
極電極２５０と一つおきに挿入され、中間櫛形組
立体２４２の陰極電極２５０は、塩素端子櫛形組
立体２４０の陽極電極枠体２４８と一つおきに挿
入される。従つて、中間櫛形組立体２４２の陽極
電極枠体２４８と、亜鉛端子櫛形組立体２３８の
陰極電極２５０とは、一つの単電池を形成する。
また、中間櫛形組立体２４２の陰極電極２５０
と、塩素端子櫛形組立体２４０の陽極電極枠体２
４８とは、サブモジユール２３６のもう一つの単
電池を形成する。

第１２図を参照すると、第２図および第３図の
電池スタツク１８に対する「組立てられた」サブ
モジユール切断斜視図が示されている。このサブ
モジユール５４の構成は、いくつかの点で第１０
図のサブモジユール２３６と類似している。これ
ら２つのサブモジユールの主要な相違点は、サブ
モジユール２３６は、単電池から塩素ガス（任意
その他のガスも同様に）を逃出させるためにその
頂部を一般に開かれているが、サブモジユール５
４は単電池からの流体の流れを制御するために、
その頂部は一般に閉じられていることである。サ
ブモジユール５４は、電気的に直列に接続された
24個の単電池から成つている。これらの単電池
は、符号３００によつて全体的に示されている。

第１３図乃至第１６図を更に参照すると、サブ
モジユール５４に対する亜鉛端子単電池３００の
いくつかの図が示され、特にそのプラスチツク頂
部区間３１０を例示している。この頂部区間は、
３側面を持つ受箱区間３１１に溶接または他の方
法で封着され、単電池のための実質的に閉鎖され
た区切られた空洞部を形成する。頂部区間３１０
は、電解液供給開口３１２を有し、この供給開口
は、単電池の供給管３１３を経て電解液分配管８
８に連結されている。類似の電解液連結は、第３
図についてよく見ることができ、それは供給管３
２０を経て電解液分配管３１８に連結されたサブ
モジユール５２の単電池３１６の供給開口３１４
を示している。

単電池３００の頂部区間３１０はまた、出口開
口３２２を有し、それは出口管３２６を経て階段
状の天蓋３２４に連結される。第１４図について
最もよく分るように、頂部区間は更にほぼ水平に
延びる頂壁３２８を含み、この頂壁には下方に延
びる蛇行した仕切部分３３０が形成される。この
蛇行仕切部分３３０は、蛇行溝の排出マニホルド
３３２と、それにほぼ流体封密に固着された底部
カバー板３３４とに組合せて使用される。排出マ
ニホルドの開口３３６は、第１６図に最もよく見
られるように、塩素ガスと電解液を単電池３００
の外に流すことができる。

単電池３００の頂部区間３１０は、更に単電池
電解液供給マニホルド３３８を有し、これは全体
として頂部カバー３４０と、それに流体封密関係
に固着された底皿３４２とで構成される。頂部３
４０は、上部の円筒部分３４４を有し、これは、
頂部区間３１０の頂壁３２８の開孔を通つて延び
ている。供給開口３１２は、円筒部分３４４に摺
動固着するようにされる。頂部カバーにはまた細
長い下方に延びた仕切部分３４６および３４８が
形成され、これらの仕切部分は、定皿３４２と協
力して電解液の流れをマニホルド３３８を通つて
流す。頂部カバー３４０と底皿３４２との間に
は、単電池３００への電解液の流れを濾過するた
めにスクリーン３５０が介在する。底皿３４２に
は、複数個の孔３５２が形成され、この孔を通つ
て電極枠２０８の突出部２２６が延びて底皿に溶
接され、電解液の流れを塩素電極または陽極電極
２０２および２０４の間の内部空間に流れるよう
にする。

第３図、第４図および第９図乃至第１６図をま
とめて参照すれば、電池装置１０の電極組立体２
００に含まれる個々の塩素電極対のすべてにおけ
る電解液分配の均等性が、よく説明される。上に
述べた各図に示されたように、電池装置１０の電
解液循環サブシステム２０は、数多くの大小のマ
ニホルド、蛇行管および種々の寸法の分配管から
成り、それらのすべては、電池スタツク１８内の
各供給管２１６（第９図参照）によつて与えられ
る比較的高い流体抵抗に比較して、それらの分配
管を通つて流れるように設計された電解液量に対
してむしろ低い液体抵抗を示すような寸法に作ら
れている。このような設計のお蔭ですべての単電
池マニホルド２５２（第１１図参照）および各サ
ブモジユール（第１２図および第１４図参照）の
すべての蛇行溝排出マニホルド内にほぼ等しい水
圧が存在する。たとえ、サブモジユール５２と５
４とが等しくないにしてもほぼ等しい水圧が存在
する。従つて各供給管２１６を通る差圧の電解液
圧力は実質的に同一であり、また電池スタツク内
のすべての供給管２１６は同一の長さと内径を持
つているので、各サブモジユール内のすべての電
極組立体２００は、実質的に等しい流量率を経験
する。

同様にして、電解液循環サブシステム２０内の
すべてのマニホルドおよび分配管の流れ容量は、
それらが経験する流量率に比較して比較的に大き
いので、任意所要の供給管２１６を通る差圧の水
圧、従つてその供給管が電解液を供給する電極組
立体２００に対する電解液の流量率は、電池装置
１０が充電中または充電中の時間に対してほとん
ど均等に保持される。

次に第１５図を特に参照すると、単電池３００
は、ガス逃出弁３５４を含めて示され、このガス
逃出弁は、単電池の頂壁３２８に流体密封関係に
固着される。この逃出弁３５４は、単電池内の電
解液レベルに応答して単電池３００の空洞部から
選択的にガスを放出するために使用される。特
に、この逃出弁３５４は、電池装置１０が充電前
の状態にあるときに、単電池の空洞部内に存在す
ることのある任意水素ガスを放出するために有利
に使用される。

逃出弁３５４は、ほぼ円錐状の中空内部３５７
を持つた円錐状ハウジング３５６と、浮力のある
浮き部材３５８とで構成される。ハウジング３５
６は、ガスを放出するためにその頂部に開口３６
０が形成され、逃出弁３５４は、その底端部に１
対の舌部材３６２および３６４（第１６図に最も
よく見える）が形成され、これらの舌部材は、逃
出弁を頂壁３２８にぴつたり結合する機械的ロツ
クをするためである。浮き部材３５８は、ハウジ
ング３５６の内部表面３６６にほぼ順応する形状
を持つているので浮き部材が、電解液によつて浮
き部材に加えられる圧力によつてハウジングに封
密係合状態に上方に動かされたときに、単電池の
空洞部から流体の流れを阻止するであろう。浮き
部材３５８はまた、浮き部材がハウジング３５６
と封密係合状態に上方運動することを案内するた
めの上方に延びた棒部分３６８が形成されてい
る。浮き部材３５８は好ましくは中空内部を持つ
ているので、底板３７０は、その中に或る量の空
気を内蔵するために浮き部材の円筒部分に接合さ
れている。また、単電池の空洞部の頂壁３２８
は、流体を逃出弁３５４に連通するために開口３
７２を持つているけれども、この開口は、電解液
レベルが低いときに、浮き部材が排出マニホルド
３３２の中へ落下することを防止するために浮き
部材の直径よりも適当に小さく作られていること
に注意すべきである。しかし、この開口３７２
は、浮き部材が頂壁３２８の上に乗る点まで落ち
たときにも、通気できるような適当の形状を持つ
ていなければならない。

電池装置の充電中または放電中のように、電解
液が電池装置を通つて循環しているときには、単
電池の各々300に対する排出マニホルド３３２は、
電解液で満たされた状態になるであろう。そし
て、浮き部材３５８は、開口３６０は封止する位
置まで上方に動かされるであろう。そして、電池
装置が待機状態に切変えられるとき、例えば、充
電または放電の終期においては、電解液ポンプＰ
１は停止され、電解液の循環は停止するであろ
う。これによつて、排出マニホルド３３２内の電
解液レベルは、浮き部材３５８の下降運動によつ
て開口３６０を再び開けることのできる点まで下
降するであろう。開口３６０が再び開くと、排出
マニホルド３３２内に存在するかいかなるガス
も、電極枠部材２０８の板３３４と頂部との間の
ガス空間に存在するガスも、逃出弁３５４を経て
単電池の空洞部から排気されるであろう。この自
動的の排気装置は電池装置１０が充電された後
に、待機状態に置かれるときに特に重要であつ
て、それは、充電中に亜鉛電極または陰極電極２
０６において発生した任意の水素ガスを単電池の
空洞部から排気できるようにするからである。ま
た、この逃出弁３５４は、浮き部材３５８の寸法
および密度を適当に選択することによつて、浮力
のある浮き部材３５８を電解液循環が終つた後に
電解液の毛管引力または表面張力によりハウジン
グ３５６と封止係合状態に持上げたままにならな
いようにすることに注意すべきである。

次に第３図および第５図を参照すると、これら
の図面はまた、下部容器１４内にサブモジユール
５２および５４を支持するために使用されたプラ
スチツク受台４００を例示している。サブモジユ
ール５２および５４を、それに結合された上記の
種々の電解液分配収集部材とともに完全に組立て
た後に、この受台４００を長手のレール４０２に
沿つて容器１４の中に滑り込ませる。

第３図はまた、サブモジユール５２および５４
に対してなされた電気的接続を例示する。４個の
動力端子４０４の一組が設けられ、一つの動力端
子か、サブモジユール５２および５４の各端部に
結合される。これらの動力端子の各々は、チタニ
ウムで被覆された銅棒４０６であつて、これはチ
タニウム横棒４０８に摩擦溶接される。チタニウ
ム横棒４０８は、サブモジユール５２および５４
の各端部に設けられた複数個の端子柱４１０に付
着される。動力端子４０４は、サブモジユール５
２および５４に固着されたならば、好ましくは、
容器１４の外側に延びるプラスチツク（液状注入
樹脂）封包内に封着される。そして、これらの動
力端子４０４の自由端部は、電池装置１０を充電
するために適当な直流電源に、或は電池装置を放
電するために適当な負荷に連結されることができ
る。

第３図はまた、一本のガラス管４１２を例示
し、このガラス管は、符号４１４で想像線で示さ
れた適当な紫外線源を内蔵するために使用され
る。ガラス管４１２は、容器の外側に延びてい
て、紫外線源交換を容易にするようにする。この
紫外線源は、容器１４内のガス空間に存在するか
も知れない水素ガスを塩素ガスと反応させて塩化
水素を形成するようにされる。

第２図を再び参照して、容器１２の貯蔵サブシ
ステム１６と、容器１４の電池スタツク１８およ
び電解液循環サブシステム２０との間の相互作用
を簡単に説明するであろう。電池装置１０が充電
中の状態にあるときには、電子スタツク１８は、
塩素ガスの連続的供給を生じるであろう。この塩
素ガスは、導管２６を経て、ガス／水化物ポンプ
Ｐ２によつて容器１４から容器１２へ吸引され
る。そして、ポンプＰ２は、塩素ガスを容器１２
内の冷却された液体（好ましくは水）と混合して
塩素水化物を形成する。電池が放電中の状態にあ
るときには、弁Ｖ１は開かれていて、液溜め４０
からの温かい電解液が導管２８および３０を経て
容器１２内にある水化物分解熱交換器HX２を通
つてポンプで送られるようにする。これによつ
て、水化物は徐々に分解されて、塩素ガスの連続
的供給が開始される。弁Ｖ２が開いているときに
は、容器１２内に解放された塩素ガスは、導管２
４を経て容器１４に戻送される。そして、この塩
素ガスの供給は、電解液循環サブシステム２０の
中に射出され、そこでガスは電池スタツク１８に
分配されつつある電解液に溶解する。放電の終期
においては、塩素水化物のすべては、分解され、
塩素ガスは電池スタツク１８に戻され、電子スタ
ツク１８内で消費される。

第１７図は、第１図および第２図に示した貯蔵
サブシステム１６内の装置配置を示す切断斜視図
である。貯蔵部１６は、短い円筒状のケースまた
は容器１２の中に収容され、好ましくは、第１図
に示したように電池スタツク容器１４の上方に装
架されている。容器１２は、一体のドーム状端部
６００を持ち、他の端部は、ドーム状カバー６０
２で閉鎖され、このドーム状カバーはフランジ６
０４にボルトで結合される。動作時には、容器１
２は、ほとんど全体が液体（好ましくは水）で満
たされ、第２図に液体レベル線６０６て示したよ
うに比較的僅かなガス空間６０５が残される。

貯蔵容器１２の内部または上に位置する構成部
品には、ガス／水化物ポンプＰ２、フイルタ包装
体Ｆ、圧力制御オリフイス６２２、水化物生成熱
交換器HX１および分解熱交換器HX２を含む。
これらの部品の種々の特徴および動作特性は、以
下に説明する。

ガス／水化物ポンプＰ２と、それに付着する電
気駆動モータ６０８は、ドーム状カバー６０２の
突部６１０に装架される。ポンプＰ２は、プラス
チツクのポンプ・カバー６１２によつてポンプ軸
に磁気結合されたモータ電機子を持つた「挿し込
み」形構造のものであるから、モータ軸も、ポン
プ軸も貯蔵容器１２の外壁から突出しない。ポン
プＰ２は、インガソル・ランド社製の外側歯車ま
たは平歯車形式であつて、プラスチツク歯車およ
びハウジングとグラフアイト・ブツシングを持つ
ている。

ポンプＰ２は、円錐状ノズル６１４から直接に
容器１２の頂部のガス空間６０５に排出する。ポ
ンプＰ２の吸引部分６１６は、容器１２内に強固
に装架された入口取付体または結合体６１８に直
接に挿入または結合する。導管２６を通つて来る
電池スタツク１８のガスと、貯蔵容器１６からの
液体は、結合部６１８を経てポンプＰ２に供給さ
れる。冷却された液体（好ましくは水）は、容器
１２の液体または水貯槽６２０からコイル状の
管・内・管の熱交換器HX１を経て吸引される。

水貯槽６２０内の泥状になつた水化物結晶体が
熱交換器HX１およびポンプＰ２に引き込まれな
いために、分離板形のフイルタ包装体Ｆが使用さ
れる。フイルタＦは、二重壁円筒状に作られ、水
貯槽６２０内に浸漬される。フイルタＦは、丈夫
な環状のプラスチツク枠に張つた太い標準寸法の
PVC網で構成され、テフロンのフエルト布の筒
体で被覆され、フイルタＦの円筒二重壁間の空間
にいかなる水化物結晶の侵入することも有効に防
止している。

水は、所要の液体流量率を許容する寸法のオリ
フイス６２２を経てフイルタＦの円筒二重壁間の
空所から熱交換器HX１に入り、熱交換器HX１
内の内圧力をポンプＰ２のほぼ吸引圧力（それは
好ましくは約0.775Kg／cm²（約11ポンド／in²）で
ある）に保持する。

熱交換器HX１は、添付図面の多くに示したよ
うに、簡単な管・内・管の組立体であつて、それ
は好ましくは、第１７図に示すようにコイル６２
４を作るように巻回された２本の同心的のチタニ
ウム管で構成される。好ましくは、内側の管の外
面に、ユニオン・カーバイド・コーポレイシヨン
が市販するハイフラツクス被覆を付着して、核沸
騰を増進して熱伝達係数を２倍乃至10倍に有効に
増加することによつて冷媒沸騰に要する加熱を劇
的に減少することができる。このような被覆を使
用することによつて、熱交換器HX１を、そうで
ないときに可能であるよりも更に小体積にするこ
とができる。

熱交換器HX１に使用される冷媒は、好ましく
は、フレオン１２であつて、冷媒供給および戻り
管３２および３４を経て提供され、これらの管は
圧力密封ブツシングによつて貯蔵容器１２のドー
ム状端部６００を貫通して示されている。第２図
と第１７図に示されるように、冷媒は、熱交換器
HX１のコイル６２４の環状部分を通つて流れ、
また貯蔵液体は、コイル６２４の内管を通つて流
れる。

貯蔵容器１２の内部に装着された装置は、好ま
しくは、容器の弯曲した内面上に固定する形状の
自己着座する支持枠または受台（図示せず）の上
に装架される。このような支持枠は、熱交換器
HX１およびHX２、封包フイルタＦ、圧力制御
オリフイス６２２およびポンプ入口結合部６１８
を一つの完全な組立体として内部に滑り込ませる
ことができるように、貯蔵容器１２の外側で組立
てることを可能にする。このようにして、貯蔵容
器１２内部に収容された装置は、２つの冷媒管３
２，３４に対するブツシングおよび熱交換器HX
２（第２図および第１９図参照）に至る管２８，
３０のための２つのブツシングなどの、貯蔵容器
１２の装置の種々の取付けによつて、貯蔵容器１
２に対して固着されることができる。かような支
持枠と、取付け点の装置を使用することによつ
て、貯蔵容器１２の内部では組立作業は一つも行
なう必要はない。

第１７図、第１９図および第２０図に示された
分解熱交換器の種々の形状は、或る長さの管（好
ましくは12.7mmまたは15.9mm（１／2inまたは５／
8in）外径のチタニウム管）を所望の形状または
パタンに屈曲することによつて形成される。次に
詳細に説明する理由のために、熱交換器HX２の
ために選択されるコイル形状は、使用していない
ときには、熱交換器HX２から電解液を排出する
ことができるようにすべきである。第１９図およ
び第２０図は、かような適当な廃液を確実に行な
うように設計された熱交換器HX２用の２種類の
好ましいコイル・パタンを示している。経験の示
すところによれば、例えば、第１７図に示した熱
交換器HX２用のほぼ水平のコイル・パタンで
は、熱交換器HX２から電解液の完全な排出を効
果的に行なわないことが分つた。

前に述べたように、貯蔵容器１２自体は、好ま
しくはFRP（ガラス繊維強化プラスチツク）で作
られ、それにPVC（ポリ塩化ビニール）のライナ
が接着される。貯蔵容器１２内の温度は、好まし
くは、約10℃に保持され、この温度は、電池装置
の室内設置の場合の代表的の周囲温度より低いの
で、全体装置のエネルギ効率を改善するために貯
蔵容器の外部表面の大部分を熱絶縁体で包むこと
が好ましい。一好適例においては、符号６２８で
示したウレタン・フオームの38mm（11／2in）の
層で容器１２の外部のほぼ80％を被覆し、更に、
ウレタン・フオームの上を損傷から保護するため
に薄い3.2mm（１／8in）のFRPを巻きつけて被覆
することができる。

本発明の電池装置１０においては、好ましい電
解液は、塩化亜鉛の２モル濃度（電池装置１０が
完全に放電されたときに測定）であつて、塩化カ
リウムの約４モル濃度と塩化ナトリウムの約１モ
ル濃度との支持塩（すなわち導電度改良の）を全
体の電池装置の効率を増加するために持つてい
る。

電池装置１０の正常動作中において、スタツク
容器１４内の電解液温度は、好ましくは、約30℃
と40℃の間に維持された。熱交換器HX２を通つ
て連続的に循環する液溜めからの電解液は、熱交
換器HX２を通過する間に10℃以上冷却されない
ので、電解液中の支持塩の析出は、そのときには
正常には生じない。しかし、熱交換器HX２が、
貯蔵容器内に維持される内部温度付近まで熱交換
器内の電解液が冷却するほど長い時間停止すると
きには、支持塩の析出とその結果分解熱交換器
HX２の閉塞が、もしこの熱交換器内に高度に塩
を含む電解液が残留することが許容されたなら
ば、以前の塩化亜鉛電池装置において比較的少な
い塩を含む電解液が残留することを許容されたと
きなように、一つの大きい問題となつた。

かかる問題を除去するために、先行技術に示さ
れた塩化亜鉛電池装置は、分割熱交換器HX２
は、電解液の流れがその中を通ることを必要とし
ない時間の期間中に自己排液するように設計し直
されていた。電池装置に対して何らの相当な追加
費用、複雑性または制御装置（例えば制御弁およ
び／またはポンプ）を付加することなくこれを行
なうために、電池装置１０は、いまは、貯蔵サブ
システム１６の熱交換器HX2を電池スタツク１
８に関連する液溜め４０よりも高く配置して、電
解液が熱交換器HX２を通つて流れる必要のない
ときには電解液が熱交換器から液溜め４０へ戻つ
て流れるように設計されている。このことは、好
ましくは、第１図、第２図および第２０図の最近
の電池装置設計に示すように貯蔵容器１２をスタ
ツク容器１４の上方に完全に位置させることによ
つて達成される。

第１８図は、貯蔵部６３０を液溜め４０内の電
解液レベルより上方に位置させた自己排液熱交換
器概念の略示図である。第１８図を参照して分る
ように、電解液ポンプＰ１は、スタツク６３２に
電解液を供給する。亜鉛・塩化物電池サイクルの
放電状態のときには、ポンプＰ１はまた、電池サ
イクルのすべての他の時間中に正常に閉鎖されて
いる分解制御弁Ｖ１を開くことによつて電解液を
導管６３４を経て熱交換器HX２に供給する。熱
交換器HX２によつて貯蔵容器６３０内の液体に
あたえられる熱の率は、貯蔵容器内の塩素水化物
の分解によつて塩素を発生する率を決定する。制
御弁Ｖ１は、この熱移動率を調節するために放電
状態の間、断続的に開閉される。電解液の流れ
が、制御弁Ｖ１によつて阻止されたときには、熱
交換器XH２内の電解液は、導管６３６を通つて
液溜め４０の中に排出する。当業者に理解される
ように、もし、熱交換器HX２が液溜め４０より
も高位置にあつて、十分な傾斜を持ち、かつその
管系が十分な内径があるならば、電解液は自然に
そこから流れるであろう。特に塩化亜鉛電池装置
に使用される電解溶液は、純粋の水に非常に近い
密度を持つているからである。しかし、熱交換器
HX２内に通常使用される比較的小直径の管系に
更に速い排液を促がすために、ポンプＰ１の出口
と熱交換器HX２の入口６４０との間に一つの通
気装置６３８が付加されて、電解液が熱交換器
HX２から流出するときにガスが電解液と置換し
て熱交換器に入るようにする。ガスは、スタツク
容器１４のガス空間６４２から好ましくは第１８
図に示すように引き込まれる。第１８図に示すよ
うに基本的に配置された分解制御弁Ｖ１を使用し
た電池装置においては、通気孔６３８は、制御弁
Ｖ１より下流に配置されなければならない。

本発明の塩化亜鉛電池装置の好適実施例におけ
る通気装置６３８は、導管６３４に設けられた
1.6mm（１／6in）直径の孔であつて、スタツク容
器１４内のガス空間６４２に連結されている。こ
の通気孔６３８として更に大きい或は小さい寸法
の孔を使用することができることは当業者は理解
するであろう。例えば0.8mm（１／32in）の孔を
使用することができるけれども、1.6mm（１／
16in）の孔は好ましいと思われる。何となれば、
電解液中に存在する可能性のある任意の小粒子ま
たは異物によつて閉塞することが少ないと思われ
るからである。1.6mm（１／16in）直径のような
小さい孔が、８mm（５／16in）直径のようなかな
り大きい孔より優れた利点は、その液体体積容量
が熱交換器を通る電解液の流れに比較して微小で
あるので、通気孔６３８を通つて液溜め４０に戻
される電解液流は、電池装置に対して無視し得る
エネルギ損失を示すということである。それで
も、かような小さい孔に対する通気孔６３８のガ
ス体積容量は、熱交換器HX２内の電解液が導電
性改良用の塩の顕著な析出を生じるまで十分に冷
却する以前に、熱交換器HX２から電解液を十分
速やかに排出するに十分の大きさの容量である。

第１８図、第１９図および第２０図は、自己排
液形の熱交換器HX２は、好ましくは３つの部分
で構成されることを示している。すなわち、入口
部分６４０と、出口部分６４４と、入口部分と出
口部分との間にあるほぼ螺旋状の中心部分６４６
である。中心部分６４６は、電解液をそこから排
出させる必要のあるとき、熱交換器HX２の中心
部分に電解液が残留しないようにするために入口
部分６４０から出口部分６４４までほぼ連続的に
下方に傾斜することが好ましい。この傾斜の角度
は、それが熱交換器HX２内に電解液を残留させ
ないため、および何らの顕著な析出を生じるほど
冷却する以前に電解液を比較的急速に排出するこ
とができるに十分である限りは変化させても差支
えない。熱交換器HX２の最適の傾斜および形状
は、貯蔵容器１２内にそれに対して得られる余積
と、それに対して使用される管系の寸法および長
さと、熱交換器と液溜めおよび電解液ポンプＰ１
との間の導管間結合の長さと、通気孔６３８用の
孔またはオリフイスの大きさとに依存している。
これらの設計詳細のすべてにおける変化は、本発
明の意図範囲にある。

通気装置６３８は、第１８図に示したようにガ
ス空間に対して連続的に開口することに限らず、
或は制御弁の使用によつて必要のときに開閉され
るようにしてもよい。導管６３４に設けた単なる
孔は、通気のために制御弁対策を使用するようも
好ましいと思われる。何となれば、このような通
気孔は、より安価であり、簡単であり、かつ動作
が本来自動的であるからである。

第１８図に見られるように、分解制御弁Ｖ１と
通気孔６３８との間に導管６３４内にいくらかの
電解液が残るかも知れない。導管６３４は、貯蔵
容器１２の外側にあるから、比較的に高温の周囲
温度に曝されているので、その中の塩の析出は問
題にはならない。

第１８図に示した基本的の自己排液熱交換器装
置の他の利点は、熱交換器HX2の急速排液を促
がすことを助けるために熱交換器HX２を通つて
流れつつある電解液の自然運動量を完全利用する
ことである。

第１図および第２図は、通気孔６３８とその管
系の好ましい実施例を示す。詳細には、分解制御
弁Ｖ１および通気孔６３８は、オリフイス６４８
として第２図に略示されているように、貯蔵容器
１２およびスタツク容器１４の両方の外部に配置
される。導管２４，２６，２８および３０と、弁
Ｖ１およびＶ２と、通気孔６３８および第１図お
よび第２図に示した他の装置を外部に配置するこ
とは、故障発見、保守およびこれらの部分の修理
を容易にする。第１９図および第２０図は、それ
ぞれ自己排液、熱交換器HX２に対する全体配置
とコイル・パタンの好ましい実施例を示す。

第１８図について上に説明した自己排液熱交換
器HX２装置の試験は、熱変換器HX２内の塩析
出を防止し、またそれによる閉塞問題を防止する
ために非常に効果的であることを示した。

第２０図は、貯蔵サブシステムの他の実施例を
示し、それは、電気的施設の負荷平均用途などの
大型の商業施設用に設計されたものである。

第２０図に示した電池装置の動作原理および構
成技術は、第１図の電池装置に対して示したもの
と基本的に同一である。第２０図における貯蔵容
器１２の直立姿勢は、スタツク容器１４の直径に
適合するように貯蔵容器の直径を減少したことと
相俟つて、産業上の負荷平均用電池設備のような
大型用途に使用される多重電池装置用の著しく容
積率のよい積み重ね配置を提供する。一つのかよ
うな容積率のよいスタツク配置は、単位体積当り
の相当に高い電池装置密度を有利に提供し、第２
１図に示されている。増加したエネルギ容量を得
るために、第２０図に示された各個の電池装置は
スタツク容器１４内の電池スタツク１８を183cm
（72in）（第２図の電池スタツクに示すように）か
ら234cm（92in）に増加した。同様に、３個の熱
交換器HX１、HX２、およびHX３などの他の
部品は、増加されたエネルギ容量に適合する寸法
に増加される。

以上説明した本発明の好適実施例は、上述した
諸目的に満足するようによく計画されているけれ
ども、本発明は添付した請求の範囲の固有範囲ま
たは正当な意味から離れることなく修正、変化お
よび変更を行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ガスが発生する少なくとも１
個の単電池と、該単電池に連通状態にある電気化
学装置において、単電池から発生したガスを選択
して排出することができ、電気化学装置内を流れ
る電解液の酸化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、本発明による塩化亜鉛電池装置の
一実施例の側面図である。第１Ｂ図は、第１Ａ図
に示す電池装置の正面図である。第２図は、第１
Ａ図および第１Ｂ図に示した電池装置の概略図で
ある。第３図は、第１図および第２図に示した電
池装置に対するスタツクおよび電解液循環サブシ
ステムの切断斜視図である。第４図は、第２図お
よび第３図に示した電解液循環サブシステムの概
略図である。第５図は、第３図に示したスタツク
および電解液循環サブシステムの端板を除去した
正面図である。第６図は、電解液循環サブシステ
ムの電解液循環分配マニホルドの部分的平面図で
ある。第７図は、第６図に示したマニホルドの線
７−７に沿う部分的断面図である。第８図は、２
つの電解液循環計画に関連した寄生電流値を比較
する線図である。第９図は、第２図および第３図
に示した電池スタツクの基本的構成ブロツクを形
成する電極組立体の展開斜視図である。第１０図
は、塩化亜鉛電池スタツクの「開かれた」サブモ
ジユールの部分的展開図である。第１１図は、第
１０図に示したサブモジユール内に使用された篩
形組立体の斜視図である。第１２図は、第２図お
よび第３図に示された塩化亜鉛電池スタツクの
「閉じられた」サブモジユールの切断斜視図であ
る。第１３図は、第１２図に示されたサブモジユ
ールの部分的上面図である。第１４図は、第１３
図に示されたサブモジユールの線１４−１４に沿
う断面図である。第１５図は、第１３図に示され
たサブモジユールの線１５−１５に沿う断面図で
ある。第１６図は、第１５図に示されたサブモジ
ユールの線１６−１６に沿う水平断面図である。
第１７図は、通常の分解熱交換器を使用する貯蔵
サブシステムの切断斜視図である。第１８図は、
塩化亜鉛電池装置用の自己排液形熱分解熱交換器
の概略図である。第１９図は、第１図および第２
図に示した電池装置用の貯蔵サブシステムの切断
斜視図である。第２０図は、本発明による塩化亜
鉛電池装置の他の実施例である。第２１図は、第
２０図に示した形式の電池の複数個の高密度配列
を示す斜視図である。 １０……塩化亜鉛電池装置、１２……上部円筒
状容器、１４……下部円筒状容器、１６……塩素
水化物貯蔵サブシステム、１８……電池スタツ
ク、２０……電解液循環サブシステム、２４，２
６，２８，３０……流体導管、３２，３４，３
６，３８……冷媒導管、４０……電解液貯槽（液
溜め）、Ｐ１……電解液ポンプ、Ｐ２……ガス／
水化物ポンプ、４４……電気モータ、４６……電
解液フイルタ、５０……電解液分配マニホルド、
５２，５４……電池スタツク・サブモジユール、
５８……スリツプ継手の内側管、６０……スリツ
プ継手の外側管、６６……金網フイルタ、６８…
…保護外囲、７０……キヤツプ、７２……外側管
の端部キヤツプ、７４……電解液通路、７６……
導管、７８……端板、８０，８２，８４，８６…
…分岐取付体、８８，９４……入口分配管、１０
０，１０２……出口分配管、９０……サブモジユ
ール左半部、９２……サブモジユール右半部、９
６，９８……単電池電解供給管、１０４……階段
状天蓋、１０６……出口孔、１０８……排出管、
１１０……開口、１１２……寄生電流分布曲線
（先行技術）、１１４……寄生電流分布曲線（本発
明装置）、２００……電池組立体、２０２，２０
４……陽極塩素電極（多孔質黒鉛）、２０６……
陰極亜鉛電極（緻密黒鉛）、２０８，２１０……
プラスチツク枠部材、２１２，２１４……プラス
チツク枠の溝、２１６……電解液供給管、２２０
……塩素ガス排出孔、２２２，２２４……間隔リ
ブ、２１６……電解液供給管を嵌合する孔のある
突起部、２３０……電解液管支持溝、２２８……
クリツプ、２３２……陽極隔離部分、２３４……
頂部水平フランジ部分、２３６……電池スタツ
ク・サブモジユール、２３８……亜鉛電極篩形組
立体、２４０……塩素電極篩形組立体、２４２…
…２極性中間篩形組立体、２４４……平坦対向面
を持つバス部材、２４６……プラスチツク枠、２
４７……枠にバスを固着する溝、２４８……陽極
電極群、２４９……バス部材面上の垂直溝、２５
２……単電池電解液分配マニホルド、２５４……
分配マニホルドの底皿、２５６……プラスチツク
受板、２５８……電解液収集カツプ、２６０……
電解液排出蛇行溝板、２６２……頂部カバー、２
６４……多孔スクリーン、２６５……ガス放出開
孔、２６６……外部電気接続端子、３００……単
電池、３１０……プラスチツク頂部区間、３１１
……受箱区間、３１２……電解液供給口、３１３
……供給管、３２２……電解液出口、３２４……
階段状天蓋、３２６……電解液出口管、３２８…
…頂壁、３３０……蛇行仕切、３３２……排出マ
ニホルド、３３４……底板、３３６……排出マニ
ホルド開口、３３８……電解液供給マニホルド、
３４０……頂部カバー、３４２……底皿、３４４
……上部円筒部分、３４６，３４８……仕切部
分、３５０……濾過スクリーン、３５２……スク
リーン孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスが発生する少なくとも１個の単電池から
   なり、前記単電池に電解液を流通させる電気化学
   装置において、 前記単電池を概ね囲み、少なくとも電解液の流
   れの部分を収容する単電池容器装置を設け、 前記単電池容器装置内の電解液のレベルに応じ
   て前記単電池容器装置の内部のガスを選択的に排
   出するように前記単電池容器装置の頂部に逃し弁
   装置を設け、この逃し弁装置は前記単電池容器装
   置内の電解液のレベルに応答する自作動弁部材を
   有し、この自作動弁部材は電解液のレベルが予め
   定められたレベルよりも下がつたときにだけガス
   を排出してなる電気化学装置。 ２ 請求項１に記載の電気化学装置において、前
   記自作動弁部材はフロート部材であり、このフロ
   ート部材の上部は前記逃し弁装置の開口部に通じ
   ている。 ３ 請求項２に記載の前記化学装置において、前
   記フロート部材の下部は前記単電池容器装置内の
   ガスが通る排出マニホルドと選択的に連通する。