特開 2023-62794 金属空気発電機及びそのユニット

(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】P2023062794

(43)【公開日】2023-05-09

(54)【発明の名称】金属空気発電機及びそのユニット

(51)【国際特許分類】

   H01M 12/06 20060101AFI20230427BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20230427BHJP

   H01M 50/253 20210101ALI20230427BHJP

【ＦＩ】

H01M12/06 A

H01M50/204 401Z

H01M50/253

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021172899

(22)【出願日】2021-10-22

(71)【出願人】

【識別番号】508346505

【氏名又は名称】日本協能電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002882

【氏名又は名称】弁理士法人白浜国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】石川 忠

【テーマコード（参考）】

5H032

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H032AA01

5H032CC01

5H032CC11

5H040AA12

5H040AS01

5H040AT04

5H040AY06

(57)【要約】

【課題】負極パネル集合体の交換を素早く行うことのできる金属空気発電機の提供。
【解決手段】発電槽４０は、カソード体６１を有する正極ハウジング６０と、正極ハウジング６０に挿入されるアノード体５１を有する負極パネル集合体５０とを含み、負極パネル集合体５０は、取手を有する中蓋７０と、中蓋７０に着脱可能に取り付けられた、アノード体５１を有する複数の負極パネル５３とを含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上下方向、幅方向及び前後方向を有し、ケース本体と前記ケース本体に収容された発電槽とを含む金属空気発電機において、
前記発電槽は、カソード体を有する正極ハウジングと、前記正極ハウジングに挿入されるアノード体を有する負極パネル集合体とを含み、
前記負極パネル集合体は、取手を有する中蓋と、前記中蓋に着脱可能に取り付けられた、前記アノード体を有する複数の負極パネルとを含むことを特徴とする金属空気発電機。

【請求項2】

前記ケース本体に開閉可能に取付けられた蓋体をさらに有し、前記蓋体と前記ケース本体とは、それぞれ、前記上下方向へ延びる凹部を有し、前記凹部が前記上下方向において連続して形成された誘導凹部を有する請求項１に記載の金属空気発電機。

【請求項3】

前記ケース本体の下方には引き出しが位置していて、前記引き出しは、前記取手が位置する前面部と、前記正極ハウジングの下方スペース内に収容されるスラブ受容部とを有する請求項１又は２に記載の金属空気発電機。

【請求項4】

前記ケース本体の後面の下方には、排水機構が位置し、前記排水機構は、排水口を被覆する排水キャップと、前記排水キャップが着脱可能に取り付けられるキャップ取付部とを含み、前記排水キャップを回転操作することによって前記排水口の開閉を行うことができる請求項３に記載の金属空気発電機。

【請求項5】

前記引き出しと前記排水機構とは、前記前後方向において対向して位置していて、前記引き出しの前記スラブ受容部は後方壁部を有し、前記排水キャップは底面の内面から延びるストッパーを有し、前記ストッパーの先端に位置する係止部が前記後方壁部に係脱可能に係止される請求項４に記載の金属空気発電機。

【請求項6】

前記請求項１－４に記載された発電機を複数含み、前記複数の発電機が前記上下方向及び前記幅方向において並べられていて、前記上下方向及び前記幅方向において並べられた前記発電機どうしが、連結部材を介して互いに分離可能に連結されている発電機ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気や水等の自然燃料を利用して発電する金属空気発電機及び複数の金属空気発電機から構成されたユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、空気や水等の自然燃料を利用して発電する金属空気発電機は、公知である。例えば、特許文献１には、ケース本体内に複数の発電セルが内部に配置された金属空気発電機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１８９３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示の金属空気発電機によれば、ケース本体内に、カソード体とアノード体を有する負極パネルとを備えた複数の発電セルを幅方向に並べて電気的に直列接続することで、比較的に高い起電力を出力することができる。

【0005】

しかし、使用後に、再度使用可能とするために、使用後の発電セルをそれぞれ新しい発電セルと個別に新しく交換することは手間であった。

【0006】

本発明は、従来の金属空気発電機の改良であって、負極パネル集合体の交換を素早く行うことのできる金属空気発電機の提供に関する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上下方向、幅方向及び前後方向を有し、ケース本体とケース本体に収容された発電槽とを含む金属空気発電地に関する。

【0008】

本発明に係る金属空気発電機は、、発電槽は、カソード体を有する正極ハウジングと、正極ハウジングに挿入されるアノード体を有する負極パネル集合体とを含み、負極パネル集合体は、取手を有する中蓋と、中蓋に着脱可能に取り付けられた、アノード体を有する複数の負極パネルとを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の実施の形態に係る金属空気発電機においては、負極パネル集合体において、アノード体を有する複数の負極パネルが取り付けられた中蓋に取手が設けられていることによって、負極パネル集合体の収納及び取り出し操作を素早く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

図面は、本発明の特定の実施の形態を示し、発明の不可欠な構成ばかりでなく、選択的及び好ましい実施の形態を含む。

【図1】本発明に係る金属空気発電機を正面から視た斜視図。

【図2】本発明に係る金属空気発電機を背面から視た斜視図。

【図3】金属空気発電機から負極パネル集合体を取り出した状態における斜視図。

【図4】金属空気発電機の分解斜視図。

【図5】図１のＶ－Ｖ線に沿う模式的断面図。

【図6】（ａ）負極パネルの斜視図。（ｂ）中蓋と負極パネルとが分離した状態を示す斜視図。

【図7】負極パネルの斜視図。

【図8】負極パネルの分解斜視図。

【図9】正極ハウジングの分解斜視図。

【図10】金属空気発電機の下方部分の縦断面図。

【図11】背面排水部の分解斜視拡大図。

【図12】（ａ）～（ｃ）背面排水部の排水の様子を示す図。

【図13】発電機ユニットを正面から視た斜視図。

【図14】発電機ユニットを背面から視た斜視図。

【図15】発電機ユニットが接続ボックスを介して蓄電装置に接続された様子を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

下記の各実施の形態は、図１～図１５に示す金属空気発電機１０に関し、発明の不可欠な構成ばかりではなく、選択的及び好ましい構成を含む。

【0012】

図１～図４を参照すると、可搬用の金属空気発電機（水電池、電源装置、発電装置。以下、単に発電機という）１０は、上下方向Ｙ、幅方向Ｘ及び前後方向Ｚを有する。発電機１０は、略円筒状であって、前面（正面）１０ａと、後面（背面）１０ｂと、上面１０ｃと、底面１０ｄと、幅方向Ｘにおいて互いに対向する第１及び第２側面（両側面）１０ｅ，１０ｆとを有し、ケース本体２０と、開閉可能に取り付けられた蓋体３０とを備える。ケース本体２０及び蓋体３０は、非導電性の材料、例えば、硬質プラスチック材料から形成することができる。

【0013】

ケース本体２０の内部空間には、発電槽４０が収容される。発電槽４０は、複数のプレート状のアノード体を備えた負極パネルを有する負極パネル集合体５０と、複数の小収容室（セル）を有する正極ハウジング６０とを有する。

【0014】

正極ハウジング６０では、前後面６０ａ，６０ｂ及び各セル６２を形成する内壁６０ｃのそれぞれに薄板状のカソード体（空気極）６１が配置されている。正極ハウジング６０の前後面部６０ａ，６０ｂ及び内壁６０ｃは、格子状のフレームを有し、カソード体６１は格子状のフレームに固定されている。発電槽４０において、複数のカソード体６１とアノード体５１とが前後方向Ｚに交互に配置される。カソード体６１に空気が供給されるとともに、内部空間に注入された反応液が酸化触媒として作用してカソード体６１とアノード体５１との間にイオン化反応が生じることによって、所定の起電力が発生する。反応液には、水のほかに、塩水などの各種反応液を好適に使用することができる。

【0015】

蓋体３０は、背面側に位置するヒンジ部を介してケース本体２０に開閉可能に取り付けられている。ケース本体２０の前面１０ａには、先端に係止爪（不図示）を有する係止部１２が位置し、係止部１２の係止爪を蓋体３０の係止受部（不図示）に係止させることによって、蓋体３０はケース本体２０に閉蓋される。

【0016】

閉蓋状態において、係止部１２を押圧して係止爪と係止受部との係止を解除することによって、蓋体３０を開蓋することができる。蓋体３０の上面には、カソード体６１とアノード体５１との電気化学反応によって発電機１０内に発生した反応ガスを外部に排出するための一対の排気口３２ａと、それを被覆する排気カバー３２とが配置されている。排気カバー３２は、下面に複数の支持突起を有し、該複数の支持突起を排気口３２ａの周辺に配置された複数の開口に挿入することで、蓋体３０の上面から着脱可能及び起立可能に配置される。また、排気口３２ａには、ＰＥＴシールからなる透水性シールと不織布シートとを貼り合せ形成された、通気透液性を有する逆止弁シート３２ｂが配置されている。

【0017】

蓋体３０の内部には、発電機１０の制御回路（図示せず）が設けられていて、その前面には、ＵＳＢデバイスに電流を供給するための複数のＵＳＢポートが幅方向Ｘに並んで配置されたＵＳＢ電源部３３ａが位置する。ＵＳＢポートの下方には、発電機１０の残電池容量を示す複数のＬＥＤランプ（インジケータ）３４が配置されている。発電機１０の使用者は、ＬＥＤランプ３４の点灯数によって残電池容量を確認することができ、発電槽４０及び／又はその構成部品の交換時期を容易に識別することができる。

【0018】

ＵＳＢ電源部３３ａとＬＥＤランプ３４とは、それらを保護するための周壁３３ｂに囲まれている。ＵＳＢ電源部３３ａが周壁３３ｂに囲まれた領域に配置されていることによって、仮に反応液が前面１０ａ側へ垂れ流れたとしても、直接ＵＳＢポートに反応液が入り込むのを抑制することができる。また、ＵＳＢ電源部３３ａの側方には、直列接続を並列接続として出力するためのポート３７が配置されている。

【0019】

蓋体３０は、上面１０ｃにおいて中央部分から後方へ延び、かつ、背面１０ｂにおいて上下方向Ｙへ延びる凹部３５を有する。凹部３５の前端には、内部空間Ｓに反応液を注入するための注入口と、それを封止するための注入口キャップ３６とが配置されている。ケース本体２０は、背面において上下方向Ｙへ延びる凹部２２を有する。蓋体３０の凹部３５とケース本体２０の凹部２２とはほぼ同じ幅寸法及び深さを有し、発電機１０の後面１０ｂにおいて凹部３５と凹部２２とが上下方向Ｙへ連続して延びて、誘導凹部１３を形成している。

【0020】

注入口が上面１０ｃに位置する場合、反応液が入った容器等から発電機１０内に注水する際に、前面１０ａ側に反応液が垂れてＵＳＢ電源部３３ａが濡れてしまい、ＵＳＢ電源部３３ａの金属の腐食化の原因となるおそれがある。本実施形態においては、注水口が蓋体３０の凹部３５に位置することから、反応液を注入するときに注水口から外れ出てしまった場合であっても、凹部３５が障壁となって前面１０ａに反応液が垂れ流れるのを防止することができる。また、蓋体３０の凹部３５に流れ出た反応液は、ケース本体２０の凹部２２によって下方へ誘導される。

【0021】

ケース本体の前面には、発電機の電源スイッチ１４が位置している。ケース本体２０の第１及び第２側面１０ｅ，１０ｆ側には、ベルト（ショルダーベルト）１５の取付金具を係止するためのフック２４が配置されている。フック２４の耐荷重は少なくとも１５ｋｇ以上、好ましくは３０ｋｇ以上であって、ケース本体２０に十分な量の反応液（例えば、１．５～５．０Ｌ）を注入して加重されたとしても、発電機１０を吊持した状態で安全に持ち運ぶことができる。

【0022】

また、ケース本体２０の第１及び第２側面１０ｅ，１０ｆのうちの第１側面１０ｅには、外部の空気をケース本体２０の内部に取り込むための吸気口２５Ａが設けられていて、第２側面１０ｆには、ケース本体２０内の空気を外部に排出するための排気口２５Ｂが設けられている。図示していないが、発電機１０は、その内部において、吸気口２５Ａから取り入れた酸素をカソード体６１に供給するための吸気ファンと、内部の空気を排気口２５Ｂから外部に排出するための排気ファンとを含む、制御回路によって制御された換気機構を備えている。

【0023】

ケース本体２０の第１及び第２側面１０ｅ，１０ｆ側には、外方へ突出する一対の上方連結部２６と、外方へ突出する一対の下方連結部２７とを有する。上下方連結部２６，２７は、上下方向Ｙに貫通する貫通孔を有する。上方連結部２６は複数の発電機１０からなる発電機ユニット１００を構成する際に連結部材１１０ａ，１１０ｂを取り付けるためのものであって、下方連結部２７には、キャスター２８が回転可能に取り付けられている。

【0024】

キャスター２８は、下方連結部２７の貫通孔に篏挿された挿入部分をボルト２８ａとナット２８ｂとを介して固定することによって、下方連結部２７に着脱可能に取り付けられている。ケース本体２０がキャスター２８を有することによって、発電機１０は自由自在に向きを変えながら移動することができる。キャスター２８は、ストッパー機能を有し、また、衝撃を吸収するためのダンパー機能を有するものであってもよい。

【0025】

発電機１０の第１側面１０ｅの上方（蓋体３０の側面の上方）には、Ｗｉｆｉルータ（図示せず）を設置するためのサイドスペース１９が設けられている。サイドスペース１９は、開閉可能に取り付けられたサイドカバー１９ａによって被覆されている。発電機１０は、デバイス端末に対する電源供給機能に加えて、モバイルＷｉｆｉルータとしての機能をも備えることによって、災害時等においてダメージを受けた電源供給システムの代替のみならず、ダメージを受けた通信システムに代替する通信ネットワークを提供することができる。

【0026】

発電機１０の第２側面１０ｆの上方（蓋体の側面の上方）には、発電機１０内の反応液の水位を視認するための窓８が位置している。窓８は、透明又は半透明であって、反応液の水位を視認することによって、反応液の注入時における注入量を容易に把握することができ、多量に注入して注入口から反応液が溢れ出るのを抑制することができる。

【0027】

図５を参照すると、発電機１０の内部において、発電槽４０の前面とケース本体２０の前面側部分との間には、前方内部空間Ｓ１が形成され、発電槽４０の後面とケース本体２０の後面部分との間には、後方内部空間Ｓ２が形成されている。すなわち、発電機１０の内部において、発電槽４０とケース本体２０とが離間して位置していることから、電気化学反応によって発生した反応ガスが内部において流動しやすくなり、内圧が上昇するのを抑制するとともに、発電による発熱によってケース本体２０が熱くなるのを抑制することができる。

【0028】

特に、ケース本体２０の前面１０ａにはＵＳＢ電源部３３ａが位置することから、発電槽４０がケース本体２０に接触又は近接している場合にはケース本体２０が熱くなり易くなるところ、前方内部空間Ｓ１を設けることで、かかる事態を抑制することができる。本実施形態において、ケース本体２０は、前方へ凸曲した形状となっていることから、前方内部空間Ｓ１が後方内部空間Ｓ２よりも大きく形成することができ、より前方内部空間Ｓ１によってケース本体２０の前方部分側が熱を帯びるのを効果的に抑制することができる。かかる効果を奏するために、発電槽４０の前面とケース本体２０の前面部分との離間寸法、すなわち、前方内部空間Ｓ１の前後方向Ｚにおける寸法Ｒは、発電機１０の前後方向Ｚの寸法が２０～４０ｃｍの場合、少なくとも５ｃｍ以上、好ましくは、５～１５ｃｍである。

【0029】

このように、ケース本体２０に前後方内部空間Ｓ１，Ｓ２を設けることのほかに、ケース本体２０が熱くなるのを抑制するために、前後面１０ａ、１０ｂに透孔を形成してもよいし、冷却ファンを配置してもよい。

【0030】

＜発電槽＞
既述のとおり、発電槽４０は、負極パネル集合体５０と、絶縁材料、例えば、硬質プラスチック材料から形成された正極ハウジング６０を有する。負極パネル集合体５０と正極ハウジング６０とは、中蓋７０を正極ハウジング６０の上面から上方へ突出する複数の螺旋凸部１９ｂに締結ナット１９ａを締結することで互いに固定される。

【0031】

図７，８を参照すると、負極パネル集合体５０は、中蓋７０と、それに着脱可能に取り付けられた複数の負極パネル５３とを有する。負極パネル５３は、基部５４と、基部から下方へ延出するアノード体５１とを有する。アノード体５１は、薄板状であって、イオン化傾向の比較的に大きな電極活物質、例えば、金属マグネシウム、アルミニウム、亜鉛等を用いることができる。

【0032】

負極パネル５３の基部５４は、上面側から下面側へ凹となり、かつ、幅方向Ｘへ延びる配置凹部５５と、下面からさらに下方へ延びる一対の固定部５６とを有する。固定部５６は、下方へ開口して上下方向Ｙに延びる挿通孔を有し、該挿通孔にはアノード体５１のうちの上方へ延びる突出部分５１ａが嵌挿されている。基部５４の配置凹部５５には、幅方向Ｘへ延びる、銅、銀等の優れた導電性を有する材料から形成された薄板帯状の負極端子板５７が配置されている。負極端子板５７には、一対の透孔５７ａが位置し、該透孔５７ａを貫通するねじ（締結手段）５８が固定部５６に嵌挿されたアノード体５１の突出部分にまで延びて、負極端子板５７とアノード体５１とが互いに締結している。

【0033】

負極端子板５７は、ねじ５８の幅方向Ｘの外側であって、上方へ屈曲した部分の先端に位置する負極端子１６をさらに有する。負極端子１６は透孔１６ａ，１６ｂを有し、基部５４の両端壁に形成された開口を通過して基部５４からさらに幅方向Ｘの外側へ延出している。負極端子１６の透孔１６ａには、基部５４から上方へ延びる突起５４ａが貫通される。

【0034】

図６（ａ），（ｂ）を参照すると、負極パネル集合体５０の中蓋７０は、中央部７１と、中央部７１の両側において上方へ起立した周壁フレームを有する両側部７２とを有する。両側部の周壁フレーム内には前後方向に並ぶ複数の透孔が位置していて、負極パネル５３の突起５４ａが透孔を貫通し、突起５４ａはプッシュナット７４を介して中蓋７０に固定されている。

【0035】

中蓋７０の中央部７１の上面には、幅方向Ｘへ延びる取手７５が位置している。取手７５は、薄板帯状を有し、絶縁かつ軟質の材料、例えば、シリコン、軟質ゴム、軟質合成樹脂等から形成されたものであって、中央に位置する二股状の把持部７５ａと鉤状の両端部７５ｂとを有する。取手７５は中蓋７０の上面に位置する一対のループ状の挿通部７６に挿通されていて、使用者が把持部７５ａを把持して上方へ引張っることによって両端部７５ｂが挿通部７６に係止され、把持部７５ａを湾曲状に変形させて引き上げることで、負極パネル集合体５０を容易に持ち運ぶことができる。また、中蓋７０の中央部７１の上面には、取手７５を把持するときに操作者の手が位置するための凹部７１ａが位置している。

【0036】

このように、１枚の中蓋に複数の負極パネル５３が固定されていることから、正極ハウジング６０に負極パネル集合体５０を配置する際に一度の挿入操作で行うことができ、さらに、使用後に正極ハウジング６０から負極パネル集合体５０を取り出す際に、片手で取り出し操作を行うことができる。したがって、負極パネル５３に取手７５が付けられている場合に比べて、挿入操作及び取り出し操作を容易に行うことができる。また、使用後に負極パネル集合体５０を新しいものと交換してもよいし、プッシュナット７４を取り外して、中蓋７０及び基部５４を再利用して、アノード体５１のみを交換してもよい。

【0037】

硬質合成樹脂製の中蓋７０の一方側部には、中蓋７０の上面から上方へ突出する押し当て部７７が位置する。押し当て部７７の底面には軟質合成樹脂製の接触部材（図示せず）が配置されていて、接触部材は負極パネル５３において外部に露出した負極端子１６の部分よりも僅かに大きな略円形状を有する。発電機１０の組立工程において、中蓋７０を正極ハウジング６０の上面から上方へ突出する複数の螺旋凸部１９ｂに締結ナット１９ａを締結する際に、押し当て部７７の底面に位置する接触部材が負極端子１６に押し当てられて負極端子１６が後記の接続端子に圧接される。押し当て部７７の弾性反撥性を利用して負極端子１６と接続端子とをより強く圧接させることができることから、負極パネル５３の負極端子１６の浮き上りを確実に防止することができる。

【0038】

負極パネル５３のアノード体５１は、オプションである被覆カバー１８によって全体的に被覆されている。被覆カバー１８は、網目（メッシュ）状であって、プラスチックフィルム、天然繊維、合成樹脂繊維等を使用した繊維不織布シート、フィルムと不織布との積層シート等から形成することができる。被覆カバー１８の網目は、注液域内の反応液をアノード体５１に供給することができるとともに、水酸化マグネシウム等の析出物が網目を通過して外部に露出せずに被覆カバー１８内に沈殿させることができる程度の大きさを有する。また、析出物が通過しやすいように、被覆カバー１８の下方部分の網目が上方部分の網目よりも大きくなっていてもよい。

【0039】

正極ハウジング６０は、前面部６０ａと、後面部６０ｂと、両側部と、前後面部間において前後方向Ｚに並ぶ内壁６０ｃと、それらによって隔離された複数の発電セル６２と、一方側部の上方に位置する連結板６３と、他方側部に位置するサイド壁部６４とを有する。サイド壁部６４は、幅方向Ｘの外側へ延びて、さらに上方へ屈曲した形状を有する。発電セル６２には、それぞれ、負極パネル５３が配置される。

【0040】

サイド壁部６４には、締結ナット１９ａを操作するための操作具（ソケットレンチ等）６９を収納するためのスペースが設けられている。具体的には、サイド壁部６４の底面には、前後方向へ延びる一対の支持突起が位置していて、操作具６５を支持突起間に挟圧した状態で配置することによって、ケース本体２０内に安定的に操作具６５を収納することができる。

【0041】

図９を参照すると、正極ハウジング６０の前後面部６０ａ，６０ｂ及び内壁６０ｃとには、格子状の複数の窓を有する窓枠６５が設けられていて、窓枠６５の内側または外側には、それを覆うように薄膜状のカソード体（空気極）６１が取り付けられている。

【0042】

複数の発電セル６２は、互いに分離可能な正極パネル６２ａによって形成されている。発電セル６２を形成する複数の正極パネル６２ａは、それらの取付孔を貫通する連結部６６によって互いに着脱可能に連結されている。また、窓枠６５は、正極パネル６２ａのフレーム状の面との間にカソード体５１を介在させた状態で、その取付孔６５ａに挿通されたピンを介して着脱可能に正極パネル６２ａに固定されている。また、正極ハウジング６０の下方には、各正極パネル６２ａを連通する下方スペース６７が位置している。下方スペース６７は、各正極パネル６２ａの窓枠６５の下方に位置する開口が互い連通して形成されている。

【0043】

カソード体６１は、電気伝導率の良好な金属、例えば、金、銀、銅合金や活性炭、塩化銀、ステンレス等を用いることができる。カソード体６１は、単層から形成することのほかに、起電力及び集電性能を向上させるために、例えば、カーボン材等の導電性材料から形成された第１層（電極層）と、第１層の一方面に取り付けられた活性炭等の正極活物質から形成された第２層（活性層）と、第１層の他方面に取り付けられた、導電性金属から形成された板状の第３層（集電層）とから構成された複数層から形成することもできる。また、空気を取り入れ易くするために、カソード体６１の第１層または／及び第３層はメッシュ状であってもよい。

【0044】

絶縁材料から形成された連結板６３には、複数の接続端子６３ａが前後方向Ｚへ並んで配置されている。接続端子６３ａは連結板６３を貫通した状態で配置されていて、各接続端子６３ａの上面に負極パネル５３の負極端子１６が接触されるとともに、接続端子６３ａの下面に負極パネル５３の位置する発電セル６２に隣接するカソード体６１の正極端子６１ａが接続されることによって、複数の発電セル６２は電気的に直列接続される。なお、本実施形態において、発電セル６２は電気的に直列接続されているが、並列接続されていてもよいし、直列接続と並列接続とが併用されていてもよい。

【0045】

＜析出物取出部＞
再び、図１，４及び図１０を参照すると、ケース本体２０の前面の電源スイッチ１４の下方には、ケース本体２０に開閉可能かつ着脱可能に取り付けられた前面カバー１５が位置する。前面カバー１５は、引き出し９０を被覆しており、引き出し９０は、取手９１ａを有する前面部９１と、前面部９１から後方へ延びるトレー状のスラブ受容部９２とを有する。前面カバー１５を開けることで、引き出し９０の前面部９１が露出する。前面カバー１５の外面形状は、ケース本体２０の外形に沿うものであって、引き出し９０の前面部９１が前面カバー１５に被覆されて外部に露出してないことから、発電機１０は正面視においてすっきりとした印象を与えることができる。

【0046】

引き出し９０は、ケース本体２０の下方開口２０ａからケース本体２０に挿入されている。下方開口２０ａは、正極ハウジング６０の下方スペース６７と連通されていて、引き出し９０のスラブ受容部９２は下方スペース６７内に位置している。スラブ受容部９２は、前後方向へ延びる凹状であって、各発電セル６２の電気化学反応によって発生した析出物が受容される。析出物がスラブ受容部９２に受容されることによって、発電槽の底に析出物が堆積するのを防止することができる。

【0047】

図１０を参照すると、引き出し９０の前面部９１及びスラブ受容部９２には、環状のパッキン９３が配置されている。また、拡大図を参照すると、析出取出部と排水構造とは前後方向Ｚにおいて対向して位置している。すなわち、引き出し９０と排水キャップ８１とは前後方向において対向して配置されており、スラブ受容部９２の後方壁部９５が後記の排水キャップ８１のストッパー８５の係止部８５ａに係止されている。このように、引き出し９０がストッパー８５の係止部８５ａに係止されていることで、引き出し90は排水キャップ８１が開蓋方向に回転されて排水が行われ、反応液が排出した後でなければ引き出すことができない。これによって、排水前に引き出し９０を開けてしまい、反応液がケース本体２０の前面から排出されるのを防止することができる。

【0048】

再び、図１～図４を参照すると、かかる構成を有する発電機１０を使用する場合には、まず、上面の注水口キャップ３６を取り外した状態において、注入口から反応液を注入する。注入された反応液は、注入口から内部空間Ｓに延びる通液チューブ４を介して発電槽４０内に移動する。所要量（例えば、約３．０Ｌ）の反応液が注入されることによって発電槽４０内には注液域が形成され、正極ハウジング６０に位置するカソード体６１と、各発電セル６２内に挿入された負極パネル５３のアノード体５１とが注液域内において前後方向Ｚに対向して位置する。

【0049】

反応液の注入後、電源スイッチをＯＮにすることによって、金属空気発電機の回路が閉じて、換気機構が作動してケース本体２０内に通気口から空気が取り込まれてカソード体６１に空気が供給されるとともに、注液域の反応液が酸化触媒として作用してカソード体６１とアノード体５１との間にイオン化反応が生じる。すなわち、イオン化したアノード体５１から発生した電子がカソード体６１で酸素と反応液中の水と反応して放電反応が生じ、カソード体６１とアノード体５１との間に電位差が生じて所定の起電力が発生する。発電槽４０内で発生した水素等の反応ガスは、排気チューブ５を介して蓋体３０の排気カバー３２に被覆された排気口から外部に放出される。

【0050】

発電槽４０によって発生した電力は制御回路（図示せず）によって制御され、ＤＣ－ＤＣコンバータを介して安定的に１０．０～１５．０Ｖ程度の電圧が供給される。また、制御回路によって換気機構が制御されて吸気ファンと排気ファンとが作動するとともに、３～８Ｖ程度に制御された電圧がＵＳＢポートに供給される。

【0051】

＜排水機構＞
図１０を参照すると、ケース本体２０の背面側の下方には、発電終了後に反応液を外部に排出するための排水機構８０が位置する。排水機構８０は、排水キャップ８１と、排水キャップ８１が回転可能に取り付けられるキャップ取付部８２とを備える。キャップ取付部８２は、後方へ突出する円筒状であって、ケース本体２０内の反応液を外部に排出するための排水口８３を有し、排水キャップ８１を取り外した状態において反応液は排水口８３から外部に排出される。キャップ取付部８２の外面には、周方向において離間して位置する複数の篏合凹部８４が位置する。

【0052】

排水キャップ８１は、中空のキャップ本体８１ａと、キャップ本体８１ａの中空の内部と連通する排水孔８１ｂと、「ＯＰＥＮ」と「ＣＬＯＳＥ」の文字と矢印の表示とが外面に配置された底面８１ｃとを有する。キャップ本体の内面には、周方向において離間する複数の篏合突起８１ｄが位置する。また、排水キャップ８１は、底面８１ｃの内面から延びる棒状のストッパー８５を有する。ストッパー８５の先端には、引き出し９０の後方壁部９５に係止される屈曲された係止部（フック）８５ａが位置する。

【0053】

キャップ取付部８２の篏合凹部８４は、前後方向に延びる第１溝８４ａと第１溝８４ａとつながって周方向へ延びる第２溝８４ｂとからなるＬ字状を有する。排水キャップ８１をキャップ取付部８２に被着した状態において、篏合突起を第１溝８４ａに篏挿してそのまま前方へ移動させ、排水キャップ８１を回転させて篏合突起８１ｄを第２溝８４ｂに篏挿させることによって、排水キャップ８１はキャップ取付部８２に回転可能に取り付けられる。

【0054】

図１２（ａ）を参照すると、排水キャップ８１の篏合突起８１ｄが篏合凹部８４の第２溝８４ｂに篏挿された状態では、排水キャップ８１の底面８１ｃがキャップ取付部８２の開口端に当接されており、排水口８３が完全に封止されていて、反応液が外部に漏れ出ることはない。

【0055】

図１２（ｂ）を参照すると、排水口８３が封止された状態から、排水キャップ８１を「ＯＰＥＮ」の方向へ回転させることで篏合突起８１ｄが第１溝８４ａと第２溝８４ｂとの交点８４ｃまで移動して、排水キャップ８１の蓋止状態が解除される。図１２（ｃ）を参照すると、図１２（ｂ）の状態からそのまま排水キャップ８１を後方へ引っ張ると、篏合突起８１ｄが第１溝８４ａに摺接しながら後方へスライドし、排水キャップ８１が後方へ移動してその底面８１ｃがキャップ取付部８２の開口端から離間する。

【0056】

排水キャップ８１の底面８１ｃがキャップ取付部８２の開口端から離間することによって、排水キャップ８１の排水孔８１ｂからケース本体２０内の反応液が外部に排出される。かかる排水機構８０によれば、排水キャップ８１の回転操作のみで排水を容易に行うことができることから排水作業を容易に行うことができる。また、排水時において、排水キャップ８１の排水孔８１ｂが下方に向くように設計されていることから、自重によって速やかな排水を行うことができる。

【0057】

また、排水キャップ８１を回転可能に取り付ける手段として、篏合凹部８４と篏合突起８１ｄとを複数（図示例では、３つ）設けることで、排水キャップ８１の回転操作を安定して行うことができ、また、発電中に排水キャップ８１が外部衝撃を受けても不意にキャップ取付部８２から外れてしまうのを抑制することができる。

【0058】

また、図１２（ａ）を参照すると、排水キャップ８１の閉蓋状態において、排水キャップ８１のストッパー８５の係止部８５ａが引き出し９０の後方壁部９５に係止されている。図１２（ｂ）及び（ｃ）に示すとおり、排水キャップ８１を開蓋方向へ回転させて前方へ移動させることで、係止が解除されて、引き出し９０を前方へ移動させることができる。

【0059】

＜発電機ユニット＞
図１３～図１５を参照すると、複数の発電機１０Ａ，１０Ｂを上下方向Ｙ又は幅方向Ｘに並べた状態で連結することで発電機ユニット１００を形成することができる。発電機ユニット１００では、上段に位置する発電機１０Ａの下方連結部２７の透孔と下段に位置する発電機１０Ｂの上方連結部２６の透孔とを貫通する連結部材１１０ａ，１１０ｂがナット１１１とボルト１１２を介して固定されている。上段の発電機１０Ａどうしでは下方連結部２７が互いに重ねられた状態で連結部材１１０ａが貫通されていて、下段の発電機１０Ｂどうしでは上方連結部２６が互いに重ねられた状態で連結部材１１０ａが貫通されている。

【0060】

このように、連結部材１１０ａによる連結部分では上下方連結部２６，２７が互いに重なり合っているのに対し、連結部材１１０ｂによる連結部分では上下方連結部２６，２７が互いに重なり合っていないことから、これらの連結部分１１０ａ，１１０ｂでは互いに上下方向Ｙの長さが異なるので、連結部材１１０ｂの内部にスペーサを設けてそれらの上下方向Ｙの長さが同じになるように調整されている。また、連結部材１１０ｂにスペーサを設けずに、予め連結部材１１０ｂを連結部材１１０ａよりも長く形成してもよい。

【0061】

発電機ユニット１００において、発電機１０Ａ，１０Ｂどうしの連結は、ナット１１１とナット１１１を介して固定された連結部材１１０ａ，１１０ｂによって行われることから、組立が容易であり、また、組み立てられた状態からすぐに個別の発電機１０Ａ，１０Ｂごとに分解することができる。また、専用の工具等は必要なく、操作者が手で簡単に操作することができ、組立及び分解の操作を容易に行うことができる。図示例の発電機ユニット１００では、上下方向Ｙ及び幅方向Ｘに２つずつ並べれた状態で構成されているが、２つ以上、例えば、２～１００個の発電機を上下方向Ｙ及び幅方向Ｘに並べて連結させてもよい。

【0062】

発電機ユニット１００では、上段の発電機１０Ａと下段の発電機１０Ｂとの間にスペースが形成されていることから、下段の発電機１０Ｂが上段の発電機１０Ａによる自重の影響を受けるおそれはない。また、図１４を参照すると、発電機ユニット１００の背面側において、上段の発電機１０Ａの誘導凹部１３と下段の発電機１０Ｂの誘導凹部１３とが上下方向Ｙにおいて連なった状態となっていることから、上段の発電機１０Ａの注水キャップ３６を外して反応液を注水する際に、注水口から外れた反応液を発電機ユニット１００の下方へ速やかに誘導することができる。また、図示していないが、発電機ユニット１００は、上段に位置する発電機１０Ａの注水口から注水された反応液が、下段に位置する発電機１０Ｂの発電槽４０に注入される構造を有していてもよい。

【0063】

図１５を参照すると、発電機ユニット１００は、接続ボックス２１０を介して蓄電装置２００に接続されている。具体的には、各発電機１０Ａ，１０Ｂのポート（出力端子）３７に連結された送電コード２０１を接続ボックス（接続ユニット）２１０に接続し、各発電機１０Ａ，１０Ｂの発電槽４０から発生した電力を集める。接続ボックス２１０で集められた大電量の電力が蓄電装置２００に蓄電される。このように、発電ユニット１００は、災害時等に蓄電装置２００に電力を供給する電力供給システムとしても機能しうる。

【0064】

以上に記載した本発明に関する開示は、少なくとも下記事項に要約することができる。

【0065】

上下方向、幅方向及び前後方向を有し、ケース本体とケース本体に収容された発電槽とを含む金属空気発電地において、発電槽は、カソード体を有する正極ハウジングと、正極ハウジングに挿入されるアノード体を有する負極パネル集合体とを含み、負極パネル集合体は、取手を有する中蓋と、中蓋に着脱可能に取り付けられた、アノード体を有する複数の負極パネルとを含むことを特徴とする金属空気発電機。

【0066】

上記段落００６５に開示した本発明は、少なくとも下記の実施の形態を含むことができる。該実施の形態は、分離して又は互いに組み合わせて採択することができる。
（１）ケース本体に開閉可能に取付けられた蓋体をさらに有し、蓋体とケース本体とは、それぞれ、上下方向へ延びる凹部を有し、凹部が上下方向において連続して形成された誘導凹部を有する。
（２）ケース本体の下方には引き出しが位置していて、引き出しは、取手が位置する前面部と、正極ハウジングの下方スペース内に収容されるスラブ受容部とを有する。
（３）ケース本体の後面の下方には、排水機構が位置し、排水機構は、排水口を被覆する排水キャップと、排水キャップが着脱可能に取り付けられるキャップ取付部とを含み、排水キャップを回転操作することによって排水口の開閉を行うことができる。
（４）引き出しと排水機構とは、前後方向において対向して位置していて、引き出しのスラブ受容部は後方壁部を有し、排水キャップは底面の内面から延びるストッパーを有し、ストッパーの先端に位置する係止部が後方壁部に係脱可能に係止される。
（５）複数の発電機が上下方向及び前記幅方向において並べられていて、上下方向及び幅方向において並べられた発電機どうしが、連結部材を介して互いに分離可能に連結されている発電機ユニット。

【0067】

発電機１０を構成する各構成部材には、この発明の明細書に記載されている材料のほかに、この種の分野において通常用いられている、各種の公知の材料を制限なく用いることができる。

【符号の説明】

【0068】

１０ 金属空気発電機
１０Ａ，１０Ｂ 金属空気発電機
１３ 誘導凹部
２０ ケース本体
２２ 凹部
３０ 蓋体
３５ 凹部
５０ 負極パネル集合体
５１ アノード体
５３ 負極パネル
６０ 正極ハウジング
６１ カソード体
６７ 下方スペース
７０ 中蓋
８０ 排水機構
８１ 排水キャップ
８２ キャップ取付部
８３ 排水口
８５ ストッパー
８５ａ 係止部
９０ 引き出し
９１ 前面部
９１ａ 取手
９２ スラブ受容部
９５ 後方壁部
１００ 発電機ユニット
１１０ａ，１１０ｂ 連結部材
Ｘ 幅方向
Ｙ 上下方向
Ｚ 前後方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】