特開 2022-45761 金属空気電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022045761

(43)【公開日】2022-03-22

(54)【発明の名称】金属空気電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 12/06 20060101AFI20220314BHJP

【ＦＩ】

H01M12/06 A

H01M12/06 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020151521

(22)【出願日】2020-09-09

(71)【出願人】

【識別番号】520349469

【氏名又は名称】Ａｑｕａ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｅｒｇｙ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 俊哉

【テーマコード（参考）】

5H032

【Ｆターム（参考）】

5H032AA02

5H032AS02

5H032AS11

5H032CC01

5H032CC02

5H032CC11

5H032CC12

5H032CC27

5H032HH05

(57)【要約】      （修正有）

【課題】照明器具として使用でき、また、発電した電力を外部に給電することもできる金属空気電池の提供。
【解決手段】電解液が充填される複数のチャンバーに仕切られており、上部が開口され、開口された上部に中蓋が着脱可能に被せられる内側ケースと、外側ケース１と、それぞれのチャンバー内に挿入可能に中蓋に吊り下げられたマグネシウム電極からなる複数の負極と、負極に臨むようにチャンバーの壁面に設けられた導電性材料からなる正極と、中蓋に設けられ、チャンバーで発電された電力を直列に接続する配線金具と、上蓋２の一方の側面に向かって配置されるＵＳＢスロットと、上蓋の他方の側面に向かって配置されるＬＥＤランプ４と、ＵＳＢスロットとＬＥＤランプへの給電を切り換える切換えスイッチと、配線金具からの電力を蓄えるコンデンサと、給電が前記ＵＳＢスロットに切り換えられると点灯する表示ランプと、からなる電気回路と、が備えられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電解液が充填される複数のチャンバーに仕切られており、上部が開口され、開口された上部に中蓋が着脱可能に被せられる内側ケースと、
前記内側ケースを上部から挿入して収容する外側ケースと、
前記外側ケースの上部に着脱可能に被せられる上蓋と、
前記外側ケースと前記上蓋の前後側に架け渡され、前記上蓋を前記外側ケースに着脱可能に取り付ける係止部材と、
前記それぞれのチャンバー内に挿入可能に前記中蓋に吊り下げられたマグネシウム電極からなる複数の負極と、
前記それぞれの負極に臨むように前記チャンバーの壁面に設けられた導電性材料からなる正極と、
前記中蓋に設けられ、前記それぞれのチャンバーで発電された電力を直列に接続する配線金具と、
前記上蓋の一方の側面に向かって配置されるＵＳＢスロットと、前記上蓋の他方の側面に向かって配置されるＬＥＤランプと、前記ＵＳＢスロットと前記ＬＥＤランプへの給電を切り換える切換えスイッチと、前記配線金具からの電力を蓄えるコンデンサと、給電が前記ＵＳＢスロットに切り換えられると点灯する表示ランプと、からなる電気回路と、
が備えられることを特徴とする金属空気電池。

【請求項2】

前記複数の負極のそれぞれは上部にネジが取り付けられ、前記ネジが前記中蓋を貫通した状態でナットを螺合されて、前記中蓋に対して負極が着脱可能に吊り下げられることを特徴とする請求項１に記載の金属空気電池。

【請求項3】

前記正極は、前記チャンバーの壁面を厚さ方向に貫通して設けられ、前記内側ケースと前記外側ケースとの間には、前記外側ケースの両側面に形成されたスリットを介して外部と連通する空間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の金属空気電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属空気電池に関し、より詳しくは、照明器具として使用でき、発電した電力を外部に給電することができる金属空気電池に関する。

【背景技術】

【0002】

本出願人は、特許文献１で小型の金属空気電池を提案した。金属空気電池は、食塩水を電解液とし、負極にはマグネシウム金属板を使用し、正極には多孔質のカーボン膜を使用して、空気中の酸素を取り込んで発電する。電池切れで電池の購入に出かける必要がないので、例えば長時間の停電時や緊急時に、照明器具として使える金属空気電池が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実用新案登録第３２２６３１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、照明器具として使用でき、また、発電した電力を外部に給電することもできる金属空気電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明による金属空気電池は、電解液が充填される複数のチャンバーに仕切られており、上部が開口され、開口された上部に中蓋が着脱可能に被せられる内側ケースと、前記内側ケースを上部から挿入して収容する外側ケースと、前記外側ケースの上部に着脱可能に被せられる上蓋と、前記外側ケースと前記上蓋の前後側に架け渡され、前記上蓋を前記外側ケースに着脱可能に取り付ける係止部材と、前記それぞれのチャンバー内に挿入可能に前記中蓋に吊り下げられたマグネシウム電極からなる複数の負極と、前記それぞれの負極に臨むように前記チャンバーの壁面に設けられた導電性材料からなる正極と、前記中蓋に設けられ、前記それぞれのチャンバーで発電された電力を直列に接続する配線金具と、前記上蓋の一方の側面に向かって配置されるＵＳＢスロットと、前記上蓋の他方の側面に向かって配置されるＬＥＤランプと、前記ＵＳＢスロットと前記ＬＥＤランプへの給電を切り換える切換えスイッチと、前記配線金具からの電力を蓄えるコンデンサと、給電が前記ＵＳＢスロットに切り換えられると点灯する表示ランプと、からなる電気回路と、が備えられることを特徴とする。

【0006】

前記複数の負極のそれぞれは上部にネジが取り付けられ、前記ネジが前記中蓋を貫通した状態でナットを螺合されて、前記中蓋に対して負極が着脱可能に吊り下げられることを特徴とする。

【0007】

前記正極は、前記チャンバーの壁面を厚さ方向に貫通して設けられ、前記内側ケースと前記外側ケースとの間には、前記外側ケースの両側面に形成されたスリットを介して外部と連通する空間が設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ＬＥＤランプを設けたので照明機器として使用できる。また、ＵＳＢスロットを設けたので、スマートフォンを接続すれば充電ができる。

【0009】

複数の負極が、ネジで中蓋に取り付けられるので、中蓋を持ち上げると、マグネシウム電極を内側ケースから取り出せて、内側ケースの上部が開口するので、内側ケースへの塩水の供給が容易にできる。

【0010】

正極は、チャンバーの壁面を厚さ方向に貫通して、内側ケースと外側ケースとの間に露出させたので、外側ケースの側面に形成されたスリットから外部の空気が供給され、正極に酸素を取り込める。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明による金属空気電池の外観図（正面側）である。

【図2】本発明による金属空気電池の外観図（背面側）である。

【図3】係止部材を外し、上蓋を取り外した場合を示す図である。

【図4】内側ケースとマグネシウム電極を示す図である。

【図5】図４のＡ－Ａ断面図である。

【図6】マグネシウム電極を中蓋から取り外す図である。

【図7】中蓋の配線図である。

【図8】中蓋の平面図である。

【図9】上蓋の底面図である。

【図10】上蓋内の配線図である。

【図11】操作手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

【0013】

図１は、本発明による金属空気電池１００の外観図（正面側）である。金属空気電池１００は、外側ケース１と上蓋２からなる。外側ケース１と上蓋２は正面側の係止部材３ａと、背面側の係止部材３ｂ（図２に示す）で着脱可能に連結される。連結する場合は、環状のリングをフックに掛けて、レバーを下側に倒すことによる。レバーを上側に倒せば、環状のリングをフックから外せる。上蓋２の上面に持ち手５が設けられ、持ち運びできる。上蓋２の正面側に照明装置としてのＬＥＤランプ４が設けられる。外側ケース１の左側面には、左側面上部スリット３５ａと、左側面下部スリット３５ｂが設けられる。これに限定されるものではないが、重量は約６７５ｇ、高さが約１９ｃｍ、幅が約５ｃｍ、奥行が約１３ｃｍである。

【0014】

図２は、本発明による金属空気電池１００の外観図（背面側）である。上蓋２の背面側には、上からＵＳＢスロット７と、切換えスイッチ６と、表示ランプ８が設けられる。外側ケース１の右側面には、右側面上部スリット３５ｃと、右側面下部スリット３５ｄが設けられる。ＵＳＢスロット７には５Ｖが給電される。

【0015】

図３は、係止部材３ａ、３ｂを外し、上蓋２を取り外した場合を示す図である。上蓋２を取り外すと、外側ケース１の上部には中蓋１０が見える。

【0016】

図４は、内側ケース９とマグネシウム電極を示す図である。外側ケース１には、内側ケース９が挿入され、内側ケース９の上部が中蓋１０で塞がれる構造としている。中蓋１０には、マグネシウム電極１７が吊り下げられる。マグネシウム電極１７は負極で、第１負極１７ａと、第２負極１７ｂと、第３負極１７ｃの３本からなる。内側ケース９は、それぞれ１００ｍｌ容量の第１チャンバー１１と、第２チャンバー１２と、第３チャンバー１３と、を備える。第１チャンバー１１の両側に第１右正極１４ａと、第１左正極１４ｂが取り付けられる。同様に、第２チャンバー１２の両側に第２右正極１４ｃと、第２左正極１４ｄが取り付けられる。同様に、第３チャンバー１３の両側に第３右正極１４ｅと、第３左正極１４ｆが取り付けられる。図４に示すように、例として第１左正極１４ｂ、第２左正極１４ｄ、第３左正極１４ｆは、中蓋１０が取り付けられた状態で、それぞれ第１左正極端子１８ｂと、第２左正極端子１８ｄと、第３左正極端子１８ｆに接触する。図示していないが、第１右正極１４ａ、第２右正極１４ｃ、第３右正極１４ｅは、中蓋１０のそれぞれ第１右正極端子１８ａと、第２右正極端子１８ｃと、第３右正極端子１８ｅに接触する。

【0017】

図５は、図４のＡ－Ａ断面図である。チャンバー１３の両側に第３左正極１４ｆと、第３右正極１４ｅが設けられ、これら正極は、外側ケース１と内側ケース９の間の空間に露出している。外側ケース１には、図１、図２に示すように、左側面上部スリット３５ａと、左側面下部スリット３５ｂと、右側面上部スリット３５ｃと、右側面下部スリット３５ｄと、が設けられており、外側ケース１と内側ケース９の間の空間は外部と連通している。正極は多孔質のカーボン膜で、これにより、正極は空気中の酸素を取り込める。金属空気電池の正極と負極の反応式を下記に示す。この反応式から水酸化マグネシウムが生成される。
［負極］ Ｍｇ ⇒Ｍｇ^２＋ ＋２ｅ^－
［正極］ （１／２）Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－ ⇒２ＯＨ^－
［全体］ Ｍｇ＋（１／２）Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ ⇒Ｍｇ（ＯＨ）_２

【0018】

図６は、マグネシウム電極１７を中蓋１０から取り外す図である。マグネシウム電極１７は、第１負極１７ａと、第２負極１７ｂと、第３負極１７ｃと、からなり、ネジ２０で中蓋１０に取り付けられる。各負極には、ネジ２０に螺合するナット２１がある。よって、負極の交換のため、マグネシウム電極１７は、中蓋１０から取り外すことができる。

【0019】

図７は、中蓋１０の配線図である。中蓋１０には、第１チャンバー１１、第２チャンバー１２、第３チャンバー１３で発電された電力を直列に接続する配線金具２２が設けられる。中蓋１０からは正極端子２３と負極端子２４が上蓋２に向かって突出している。

【0020】

図８は、中蓋１０の平面図である。直列に接続する配線金具２２が設けられる。ネジ２０で示す部分が負極で、その両側に向かい合わせで正極が配置される。第１右正極端子１８ａと第１左正極端子１８ｂが第１負極１７ａを挟み、第２右正極端子１８ｃと第２左正極端子ｄが第２負極１７ｂを挟み、第３右正極端子１８ｅと第３左正極端子１８ｆが第３負極１７ｃを挟む。中蓋１０には、突起２８が設けられ、上蓋２の誤挿入を防止する。

【0021】

図９は、上蓋２の底面図である。中蓋１０の正極端子２３と負極端子２４が、上蓋２の正極端子２５と、負極端子２６に接続される。上蓋２には、誤挿入防止突起２７が設けられる。通常は、誤挿入防止突起２７が中蓋１０の突起２８にぶつかることなく嵌め込まれる。これに対して、図９で上蓋２を前と後を逆にして中蓋１０に嵌め込むなら、誤挿入防止突起２７が中蓋１０の突起２８にぶつかり嵌め込むことができない。

【0022】

図１０は、上蓋２内の配線図である。電気回路２９は、ＵＳＢスロット３０、切換えスイッチ３１、緑の表示ランプ３２、コンデンサ３３、ＬＥＤランプ３４の各電気部品を接続する。上蓋２には窓２ａが設けられ、電気回路２９は底板２ｂの上に搭載される。

【0023】

図１１は、操作手順を示すフローチャートである。金属空気電池１００で発電を行なうには、次のように行なう。［Ｓ１］：係止部材３を外し、上蓋２を外側ケース１から外す。［Ｓ２］：塩水を作る。（ａ）１００ｍｌずつ、３チャンバー分を作る。（ｂ）塩は、１チャンバー１４ｇ程度である。［Ｓ３］：塩水をチャンバーに投入する。（ａ）１００ｍｌ×３の３００ｍｌがチャンバーに投入される。（ｂ）上蓋２を閉じる。［Ｓ４］：切換えスイッチ３２を押すと、ＬＥＤランプが点灯する。再度押下すると、緑の表示ランプが点灯し、ＵＳＢスロットに給電中であることを示す。切り換えは、交互に行なわれる。ＬＥＤランプは、８０ｈ（時間）使用できる。ＵＳＢ給電は２４ｈ（時間）使用できる。

【産業上の利用可能性】

【0024】

本発明によれば、照明器具として使用でき、また発電した電力を外部に供給することもできる金属空気電池として好適である。

【符号の説明】

【0025】

１ 外側ケース
２ 上蓋
２ａ 窓
２ｂ 底板
３ 係止部材
３ａ 正面側の係止部材
３ｂ 背面側の係止部材
４ ＬＥＤランプ
５ 持ち手
６ 切換えスイッチ
７ ＵＳＢスロット
８ 表示ランプ
９ 内側ケース
１０ 中蓋
１１ 第１チャンバー
１２ 第２チャンバー
１３ 第３チャンバー
１４ 正極
１４ａ 第１右正極
１４ｂ 第１左正極
１４ｃ 第２右正極
１４ｄ 第２左正極
１４ｅ 第３右正極
１４ｆ 第３左正極
１７ マグネシウム電極
１７ａ 第１負極
１７ｂ 第２負極
１７ｃ 第３負極
１８ 正極端子
１８ａ 第１右正極端子
１８ｂ 第１左正極端子
１８ｃ 第２右正極端子
１８ｄ 第２左正極端子
１８ｅ 第３右正極端子
１８ｆ 第３左正極端子
１９ マグネシウム電極
２０ ネジ
２１ ナット
２２ 配線金具
２３、２５ 正極端子
２４、２６ 負極端子
２７ 誤挿入防止突起
２８ 突起
２９ 電気回路
３０ ＵＳＢスロット
３１ 切換えスイッチ
３２ 表示ランプ
３３ コンデンサ
３４ ＬＥＤランプ
３５ スリット
３５ａ 左側面上部スリット
３５ｂ 左側面下部スリット
３５ｃ 右側面上部スリット
３５ｄ 右側面下部スリット
１００ 金属空気電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】