JPH0724777Y2 - 電気化学装置 - Google Patents
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- JPH0724777Y2 JPH0724777Y2 JP1992038206U JP3820692U JPH0724777Y2 JP H0724777 Y2 JPH0724777 Y2 JP H0724777Y2 JP 1992038206 U JP1992038206 U JP 1992038206U JP 3820692 U JP3820692 U JP 3820692U JP H0724777 Y2 JPH0724777 Y2 JP H0724777Y2
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は電気化学電池に関し、よ
り詳細には車輛用バッテリシステムにおいて有用となり
得る、改良された電池構造に関する。
り詳細には車輛用バッテリシステムにおいて有用となり
得る、改良された電池構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車及びバッテリ業界にとっ
て、軽量バッテリ材料及び原価効率の良いバッテリ構造
を用いることは主要な関心事となってきた。特に、最近
は分流防止システムに関心が集まっている。米国特許第
4,３４6,１５０号には、セパレータと電極を交互に含む
プラスチックシートから構成された電池の積重ね体を特
徴とする低原価軽量分流防止バッテリが教示されてい
る。
て、軽量バッテリ材料及び原価効率の良いバッテリ構造
を用いることは主要な関心事となってきた。特に、最近
は分流防止システムに関心が集まっている。米国特許第
4,３４6,１５０号には、セパレータと電極を交互に含む
プラスチックシートから構成された電池の積重ね体を特
徴とする低原価軽量分流防止バッテリが教示されてい
る。
【０００３】本考案は上記の米国特許に記載されたマニ
ホルド保護式構造の改良である。本考案は、電池を作動
させるための補助電力要求を最適化するトンネル保護式
電気化学装置、すなわち電池に電解液を水圧圧送し且つ
分流を電気的に防止するのに最小量のエネルギで済む電
池を提供するものである。マニホルド型分流防止電池の
場合、水圧圧送電力はマニホルドの直径の増加につれて
減少する傾向にある。しかしながら、分流を防止するの
に必要な電力はマニホルドの直径の二乗に比例して増加
する。かくして、マニホルドに対する保護電力と圧送電
力とは逆比例の関係がある。
ホルド保護式構造の改良である。本考案は、電池を作動
させるための補助電力要求を最適化するトンネル保護式
電気化学装置、すなわち電池に電解液を水圧圧送し且つ
分流を電気的に防止するのに最小量のエネルギで済む電
池を提供するものである。マニホルド型分流防止電池の
場合、水圧圧送電力はマニホルドの直径の増加につれて
減少する傾向にある。しかしながら、分流を防止するの
に必要な電力はマニホルドの直径の二乗に比例して増加
する。かくして、マニホルドに対する保護電力と圧送電
力とは逆比例の関係がある。
【０００４】トンネル保護電力システムによって、保護
電力はマニホルド保護電力よりも小さくなる。マニホル
ドの直径が大きくなると（マニホルドと電池間の接続体
が幾何的に固定している場合）、トンネルを通る保護電
力は漸近的に最大値に近づく。トンネル保護電力はマニ
ホルドの直径値の大きな領域において本質的にマニホル
ドとは無関係となる。かくして、圧送電力とトンネル保
護電力との和はマニホルドの場合よりも所要電力が低く
なり且つその最小値はマニホルドシステムよりも低い値
となる。
電力はマニホルド保護電力よりも小さくなる。マニホル
ドの直径が大きくなると（マニホルドと電池間の接続体
が幾何的に固定している場合）、トンネルを通る保護電
力は漸近的に最大値に近づく。トンネル保護電力はマニ
ホルドの直径値の大きな領域において本質的にマニホル
ドとは無関係となる。かくして、圧送電力とトンネル保
護電力との和はマニホルドの場合よりも所要電力が低く
なり且つその最小値はマニホルドシステムよりも低い値
となる。
【０００５】本考案は、マニホルド、トンネル及びチャ
ンネルがシステムの作動中の補助電力消費量を最小とす
るように配設されている、トンネル保護式電気化学装置
の設計を最適化するものである。本考案はまた、所要保
護電力と所要水圧圧送電力とを分離することに関するも
のである。本考案は数多くの種類の電気化学電池の製
造、構成及び組立てに有用であり、且つ本考案は特定の
システムに限定されるものでないと了解すべきである。
ンネルがシステムの作動中の補助電力消費量を最小とす
るように配設されている、トンネル保護式電気化学装置
の設計を最適化するものである。本考案はまた、所要保
護電力と所要水圧圧送電力とを分離することに関するも
のである。本考案は数多くの種類の電気化学電池の製
造、構成及び組立てに有用であり、且つ本考案は特定の
システムに限定されるものでないと了解すべきである。
【０００６】本考案は前記米国特許 (Metal Halogen Ba
tteries and Method of OperatingSame) においてなさ
れた教示に従って構成された循環亜鉛−臭素バッテリで
使用するのに非常に興味深いものである。上記バッテリ
システムは非常に興味深い。何となれば、斯かるシステ
ムはコストが安く、試薬の入手が容易であり、電池電圧
が高く、更に可逆性が高いからである。我々の知る限り
において、本明細書に提示され且つ記載される種々の新
規性は電気化学システムの設計並びに構造の技術の範囲
内において全く新しいものである。熟練した従業者はこ
こで展開される独特の創意並びに概念の特別な恩恵を得
ることとなろう。
tteries and Method of OperatingSame) においてなさ
れた教示に従って構成された循環亜鉛−臭素バッテリで
使用するのに非常に興味深いものである。上記バッテリ
システムは非常に興味深い。何となれば、斯かるシステ
ムはコストが安く、試薬の入手が容易であり、電池電圧
が高く、更に可逆性が高いからである。我々の知る限り
において、本明細書に提示され且つ記載される種々の新
規性は電気化学システムの設計並びに構造の技術の範囲
内において全く新しいものである。熟練した従業者はこ
こで展開される独特の創意並びに概念の特別な恩恵を得
ることとなろう。
【０００７】本考案は、各々が隣接した電極の間に配設
された一体的なセパレータとスペーサとを含む電池の積
重ね体を含む電気化学的構造に関する。これらの電池は
少なくとも部分的に電気的直列接続され、且つ少なくと
も部分的に並列接続されている。少なくとも１つのマニ
ホルドがこれらの電池と液連通している。この電気化学
装置に保護流を与えるために該マニホルドと該電池との
間に少なくとも１つのトンネルが設けられている。それ
ぞれのチャンネルは各電池をマニホルドとトンネルとに
連通せしめている。これらのチャンネルはマニホルドよ
りも高い水圧降下と電気抵抗を有するように設計されて
いる。斯かる設計は長くかつ細い寸法を有するチャンネ
ルをセパレータもしくは電極に物理的に配設することに
よって達成される。このようにチャンネルを細長く設計
することによって電池の水圧圧送電力消費及び電気保護
電力消費が最適化される。
された一体的なセパレータとスペーサとを含む電池の積
重ね体を含む電気化学的構造に関する。これらの電池は
少なくとも部分的に電気的直列接続され、且つ少なくと
も部分的に並列接続されている。少なくとも１つのマニ
ホルドがこれらの電池と液連通している。この電気化学
装置に保護流を与えるために該マニホルドと該電池との
間に少なくとも１つのトンネルが設けられている。それ
ぞれのチャンネルは各電池をマニホルドとトンネルとに
連通せしめている。これらのチャンネルはマニホルドよ
りも高い水圧降下と電気抵抗を有するように設計されて
いる。斯かる設計は長くかつ細い寸法を有するチャンネ
ルをセパレータもしくは電極に物理的に配設することに
よって達成される。このようにチャンネルを細長く設計
することによって電池の水圧圧送電力消費及び電気保護
電力消費が最適化される。
【０００８】トンネル保護式システムを一層よく理解す
るためには、米国特許第4,２７7,３１７号を参照すべき
である。
るためには、米国特許第4,２７7,３１７号を参照すべき
である。
【０００９】
【考案の目的】本考案の目的は改良された電気化学装置
を提供することにある。本考案の別の目的は分流防止電
気化学装置の補助電力要求を最適化することにある。本
考案の更に別の目的は、水圧圧送電力などの補助電力要
求と電気保護電力とを効果的に分離する電気化学装置用
構造を提供することにある。
を提供することにある。本考案の別の目的は分流防止電
気化学装置の補助電力要求を最適化することにある。本
考案の更に別の目的は、水圧圧送電力などの補助電力要
求と電気保護電力とを効果的に分離する電気化学装置用
構造を提供することにある。
【００１０】前記並びにその他の本考案の目的は、添付
図を参照しつつ詳述される以下の記載により一層よく理
解されかつ一層明白となるであろう。複数の直列電池を
有し、且つ２つ又はそれ以上の斯かる電池にとって共通
の電解液である電解液を有しかつ共有の電解液を含む多
重電池式電気化学装置の場合、該電池の回りの電解液を
通して電導バイパス径路が形成される結果として分流損
失が生ずる。本考案は、斯かるシステムにおける分流の
最小化と斯かる目的を達成するための装置を意図するも
のである。
図を参照しつつ詳述される以下の記載により一層よく理
解されかつ一層明白となるであろう。複数の直列電池を
有し、且つ２つ又はそれ以上の斯かる電池にとって共通
の電解液である電解液を有しかつ共有の電解液を含む多
重電池式電気化学装置の場合、該電池の回りの電解液を
通して電導バイパス径路が形成される結果として分流損
失が生ずる。本考案は、斯かるシステムにおける分流の
最小化と斯かる目的を達成するための装置を意図するも
のである。
【００１１】
【用語の定義】本明細書に用いられているように、「電
気化学装置」という用語は、水光分解電池装置、光化学
電池装置、液体太陽電気装置などの光電気化学装置を含
み、且つバッテリ、燃料電池装置、クロロアルカリ電池
装置、金属−空気装置、海水電池、電解槽、電気化学合
成装置、電解採取装置、などの他の電気化学装置、並び
にバイポーラ多重電池装置、モノポーラ多重電池装置及
び複数の電解液（例えば、陰極液及び陽極液）あるいは
液体金属を有する装置などの陰極、陽極及び共通の電解
液を用いる他の装置を含むものとする。
気化学装置」という用語は、水光分解電池装置、光化学
電池装置、液体太陽電気装置などの光電気化学装置を含
み、且つバッテリ、燃料電池装置、クロロアルカリ電池
装置、金属−空気装置、海水電池、電解槽、電気化学合
成装置、電解採取装置、などの他の電気化学装置、並び
にバイポーラ多重電池装置、モノポーラ多重電池装置及
び複数の電解液（例えば、陰極液及び陽極液）あるいは
液体金属を有する装置などの陰極、陽極及び共通の電解
液を用いる他の装置を含むものとする。
【００１２】本明細書に用いられているように、「分流
の最小化」という表現は分流の減少すなわち分流の排除
を意味するのに用いられる。
の最小化」という表現は分流の減少すなわち分流の排除
を意味するのに用いられる。
【００１３】
【考案の構成】本考案は、概ね、必要補助電力要求を最
小にする、バッテリなどの装置に対する改良された電気
化学構造を特徴とする。図１は、マニホルド保護式構造
ではなくトンネル保護式構造を用いた電気化学システム
を設計することの利点をグラフで示したものである。
小にする、バッテリなどの装置に対する改良された電気
化学構造を特徴とする。図１は、マニホルド保護式構造
ではなくトンネル保護式構造を用いた電気化学システム
を設計することの利点をグラフで示したものである。
【００１４】マニホルド保護式システムの場合、保護電
力はマニホルドの直径の二乗に比例して増加する。圧送
電力は直径に対するより高い電力に比例し且つ直径が増
加するにつれて減少する。かくして、マニホルドに対す
る保護電力と圧送電力は比例関係と逆比例関係を有す
る。一方での減少は他方での増加をきたし、電力の総計
は最小になる。図１のグラフにおいて、曲線＃１は圧送
電力とマニホルド保護電力との和を表わす。圧送電力曲
線は５番の曲線であり、マニホルド電力曲線は３番の曲
線である。
力はマニホルドの直径の二乗に比例して増加する。圧送
電力は直径に対するより高い電力に比例し且つ直径が増
加するにつれて減少する。かくして、マニホルドに対す
る保護電力と圧送電力は比例関係と逆比例関係を有す
る。一方での減少は他方での増加をきたし、電力の総計
は最小になる。図１のグラフにおいて、曲線＃１は圧送
電力とマニホルド保護電力との和を表わす。圧送電力曲
線は５番の曲線であり、マニホルド電力曲線は３番の曲
線である。
【００１５】トンネル保護電力システムを用いると、保
護電力はマニホルド保護電力より小さくなる。マニホル
ドの直径が増加するにつれて（マニホルドと電池の接続
体が幾何的に固定している場合）、トンネルを通ると保
護電力は漸近的に最大値に近づく。トンネル保護電力は
マニホルドの直径値が大きい領域ではマニホルド直径に
は本質的に無関係となる。かくして、圧送電力とトンネ
ル保護電力の和はマニホルドの場合よりも小さくなり、
マニホルドシステムよりも最小値が小さくなる、これは
図１に曲線＃２として示されている。トンネル保護電力
は＃４である。従って、マニホルド直径の大きい領域で
は、圧送電力とトンネル保護電力とは分離され、且つ互
いにある程度無関係になる。前記のように、マニホルド
保護式構造の代りにトンネル保護式構造を用いて電気化
学システムを設計する場合は柔軟性の高い設計が可能で
ある。
護電力はマニホルド保護電力より小さくなる。マニホル
ドの直径が増加するにつれて（マニホルドと電池の接続
体が幾何的に固定している場合）、トンネルを通ると保
護電力は漸近的に最大値に近づく。トンネル保護電力は
マニホルドの直径値が大きい領域ではマニホルド直径に
は本質的に無関係となる。かくして、圧送電力とトンネ
ル保護電力の和はマニホルドの場合よりも小さくなり、
マニホルドシステムよりも最小値が小さくなる、これは
図１に曲線＃２として示されている。トンネル保護電力
は＃４である。従って、マニホルド直径の大きい領域で
は、圧送電力とトンネル保護電力とは分離され、且つ互
いにある程度無関係になる。前記のように、マニホルド
保護式構造の代りにトンネル保護式構造を用いて電気化
学システムを設計する場合は柔軟性の高い設計が可能で
ある。
【００１６】トンネル保護式については、米国特許第4,
３４6,１５０号に示すバッテリと類似の低プロフィルバ
ッテリを得るために最適のパラメータが求められてい
る。所要保護電力はほぼ抵抗の関数であるため、電解液
マニホルドと電池とを連通している電解液チャンネルの
幾何の関数となる。他の設計要素と調和して細長いチャ
ンネルを有する設計が好ましい。設計をする際、バッテ
リシステム全体の圧力降下を最小に抑え、且つ分流防止
電力を最小に抑えると同時に電池に対する電解液の流れ
を均一にするための流通電解液用水圧径路を考慮に入れ
る必要がある。トンネル保護式装置を更に良く理解する
ためには米国特許第4,２７7,３１７号を参照すべきであ
る。
３４6,１５０号に示すバッテリと類似の低プロフィルバ
ッテリを得るために最適のパラメータが求められてい
る。所要保護電力はほぼ抵抗の関数であるため、電解液
マニホルドと電池とを連通している電解液チャンネルの
幾何の関数となる。他の設計要素と調和して細長いチャ
ンネルを有する設計が好ましい。設計をする際、バッテ
リシステム全体の圧力降下を最小に抑え、且つ分流防止
電力を最小に抑えると同時に電池に対する電解液の流れ
を均一にするための流通電解液用水圧径路を考慮に入れ
る必要がある。トンネル保護式装置を更に良く理解する
ためには米国特許第4,２７7,３１７号を参照すべきであ
る。
【００１７】前に教示されたように、分流防止の１つの
方法は、２つの電池間のマニホルドセグメントにわたる
電圧降下が電池電圧Ｖc に等しくなるように、共通の電
解マニホルドに適当な電流を通すことである。斯かる条
件に必要な保護電流Ｋo は次式で表わされる Ｋo ＝Ｖc ／Ｒm ＝Ｖol＋ＩＲe ／Ｒm
（１） ただし、 Ｒm ＝マニホルドセグメントの抵抗Ｐl／Ａ Ｐ ＝電解液の比抵抗 ｌ ＝マニホルドセグメントの長さ Ａ ＝マニホルドの断面積 Ｖc ＝Ｖo ＋ＩＲe ＝電池の電圧 Ｖo ＝単一の電池の開放回路電圧 Ｉ ＝電池積重ね体電流；充電時の電流＋放電時の電流
− Ｒe ＝電池抵抗と分極との和 斯かる条件が達成されると、電池とマニホルドとの間に
は電位勾配が生じない。電流Ｋo は電池が直列に数多く
配列していても無関係である。
方法は、２つの電池間のマニホルドセグメントにわたる
電圧降下が電池電圧Ｖc に等しくなるように、共通の電
解マニホルドに適当な電流を通すことである。斯かる条
件に必要な保護電流Ｋo は次式で表わされる Ｋo ＝Ｖc ／Ｒm ＝Ｖol＋ＩＲe ／Ｒm
（１） ただし、 Ｒm ＝マニホルドセグメントの抵抗Ｐl／Ａ Ｐ ＝電解液の比抵抗 ｌ ＝マニホルドセグメントの長さ Ａ ＝マニホルドの断面積 Ｖc ＝Ｖo ＋ＩＲe ＝電池の電圧 Ｖo ＝単一の電池の開放回路電圧 Ｉ ＝電池積重ね体電流；充電時の電流＋放電時の電流
− Ｒe ＝電池抵抗と分極との和 斯かる条件が達成されると、電池とマニホルドとの間に
は電位勾配が生じない。電流Ｋo は電池が直列に数多く
配列していても無関係である。
【００１８】別の方法はマニホルドと電池とを連通せし
めるチャンネル間に接続体（トンネル）を設けて、第１
チャンネル／トンネルノードから最終チャンネル／トン
ネルノードに至る共通電解液ネットワークに適当な電流
ｔo を流すことである。トンネルの寸法、従ってトンネ
ルの抵抗は、チャンネルと２つの電池とを連通している
トンネルにわたる電圧降下が電池電圧Ｖc ＝Ｖo ＋ＩＲ
e に等しくなるような勾配を有する。
めるチャンネル間に接続体（トンネル）を設けて、第１
チャンネル／トンネルノードから最終チャンネル／トン
ネルノードに至る共通電解液ネットワークに適当な電流
ｔo を流すことである。トンネルの寸法、従ってトンネ
ルの抵抗は、チャンネルと２つの電池とを連通している
トンネルにわたる電圧降下が電池電圧Ｖc ＝Ｖo ＋ＩＲ
e に等しくなるような勾配を有する。
【００１９】斯かる条件を達成するためのトンネル保護
電流ｔo は次式の通りである。 ｔo ＝Ｖo+ＩRe／Ｒm (λ′N/2 -1)2／λ′N +1 ＋
ｔn ／２ （２） 及び λ′＝Ｃ／２＋（Ｃ／２)2 −１ （３） 及び Ｃ＝２＋Ｒm ／Ｒc （４） ただし、 Ｎ＝直列電池の数 Ｒc ＝トンネルとマニホルドとの間のチャンネルの抵抗 ｔn ／２＝トンネル中央部における電流 これらの条件が達成されると、電池とチャンネル／トン
ネル点の間には電位勾配がなく、また電池から共通電解
液への電流が流れない。中心トンネルが大きな抵抗を有
する時のマニホルド法とトンネル法による保護電流Ｋo
とｔo 〔式（１）と式（２）〕の差は主に (λ′N/2 -
1)2／（λ′N +1）のように括弧で表わした表現とな
る。この式は１より小さい値を有する。
電流ｔo は次式の通りである。 ｔo ＝Ｖo+ＩRe／Ｒm (λ′N/2 -1)2／λ′N +1 ＋
ｔn ／２ （２） 及び λ′＝Ｃ／２＋（Ｃ／２)2 −１ （３） 及び Ｃ＝２＋Ｒm ／Ｒc （４） ただし、 Ｎ＝直列電池の数 Ｒc ＝トンネルとマニホルドとの間のチャンネルの抵抗 ｔn ／２＝トンネル中央部における電流 これらの条件が達成されると、電池とチャンネル／トン
ネル点の間には電位勾配がなく、また電池から共通電解
液への電流が流れない。中心トンネルが大きな抵抗を有
する時のマニホルド法とトンネル法による保護電流Ｋo
とｔo 〔式（１）と式（２）〕の差は主に (λ′N/2 -
1)2／（λ′N +1）のように括弧で表わした表現とな
る。この式は１より小さい値を有する。
【００２０】電流ｔo は括弧の項が小さいと小さくな
る。任意の直列電池の個数Ｎに対して、括弧の項はＮの
値が小さいと小さくなる。所定のＲm に対して、λ′は
Ｒm が小さくなると、すなわちマニホルドの断面積〔式
（３）と式（４）〕が大きくなると小さくなる。所定の
即ち固定されたＲm については、Ｒm 値の減少を伴なう
ｔo の値の変化は少なくなり、ｔo は一定になる。
る。任意の直列電池の個数Ｎに対して、括弧の項はＮの
値が小さいと小さくなる。所定のＲm に対して、λ′は
Ｒm が小さくなると、すなわちマニホルドの断面積〔式
（３）と式（４）〕が大きくなると小さくなる。所定の
即ち固定されたＲm については、Ｒm 値の減少を伴なう
ｔo の値の変化は少なくなり、ｔo は一定になる。
【００２１】ｔo の値は低Ｒm におけるＲc の値によっ
て制御される。Ｒc が大きい場合は、マニホルド断面積
（直径）はトンネル保護電流に影響を与えることなく大
きな値になり得る。直列に配列された電池に電解液を均
一に供給しかつこれら電池から電解液を均一に除去する
には電池の積重ね体における圧力降下が殆ど電池内にあ
ることが要求される。マニホルド中の圧力降下が支配的
な主圧力降下であってはならない。このためには、マニ
ホルド断面積は与えられた数の直列電池に対して比較的
大きくし、且つ電池の数が大きくなるにつれて大きくな
る必要がある。
て制御される。Ｒc が大きい場合は、マニホルド断面積
（直径）はトンネル保護電流に影響を与えることなく大
きな値になり得る。直列に配列された電池に電解液を均
一に供給しかつこれら電池から電解液を均一に除去する
には電池の積重ね体における圧力降下が殆ど電池内にあ
ることが要求される。マニホルド中の圧力降下が支配的
な主圧力降下であってはならない。このためには、マニ
ホルド断面積は与えられた数の直列電池に対して比較的
大きくし、且つ電池の数が大きくなるにつれて大きくな
る必要がある。
【００２２】マニホルド保護式構造が用いられる場合、
保護電流Ｋo とマニホルド面積との間には相互作用があ
り、且つ直接的な関係がみられる（電流はマニホルドの
直径の二乗に比例して増加する）。トンネル保護式構造
の場合、チャンネルの抵抗が比較的大きいと、マニホル
ド面積と保護電流の間には直接的な関係がみられない。
保護電流値はマニホルド面積には本質的に無関係とな
る。水圧回路と保護電流電解回路との相互作用は無くな
る。
保護電流Ｋo とマニホルド面積との間には相互作用があ
り、且つ直接的な関係がみられる（電流はマニホルドの
直径の二乗に比例して増加する）。トンネル保護式構造
の場合、チャンネルの抵抗が比較的大きいと、マニホル
ド面積と保護電流の間には直接的な関係がみられない。
保護電流値はマニホルド面積には本質的に無関係とな
る。水圧回路と保護電流電解回路との相互作用は無くな
る。
【００２３】トンネル保護式構造を組込んだシステムは
低電力使用のためには小さなＲm ／Ｒc 比と比較的大き
なＲc とを有するように設計する必要がある。ある種の
亜鉛−臭素バッテリ構造の場合、小断面積を有する長い
チャンネルを必要とする。斯かる構造の場合、プラスチ
ック材料を金型の断面の細い部分を通過させる注入モー
ルド成形工具の設計も考慮しなければならない。
低電力使用のためには小さなＲm ／Ｒc 比と比較的大き
なＲc とを有するように設計する必要がある。ある種の
亜鉛−臭素バッテリ構造の場合、小断面積を有する長い
チャンネルを必要とする。斯かる構造の場合、プラスチ
ック材料を金型の断面の細い部分を通過させる注入モー
ルド成形工具の設計も考慮しなければならない。
【００２４】Ｎ個の電池の電解液ネットワークの場合、
（Ｎ−１）個のマニホルドセグメントとトンネルがあ
る。保護電流を流す電圧はどちらの場合も（Ｎ−１）
（Ｖo ＋＋ＩＲe ）である。かくして、マニホルド保護
式構造の場合の必要最小保護電力は （Ｎ−１）（Ｖo ＋ＩＲe ）Ｋo となり、トンネル保護式構造の場合は （Ｎ−１）（Ｖo ＋ＩＲe ）ｔo となる。全保護電力はこれらの値にマニホルドの数を乗
じたものとなる。
（Ｎ−１）個のマニホルドセグメントとトンネルがあ
る。保護電流を流す電圧はどちらの場合も（Ｎ−１）
（Ｖo ＋＋ＩＲe ）である。かくして、マニホルド保護
式構造の場合の必要最小保護電力は （Ｎ−１）（Ｖo ＋ＩＲe ）Ｋo となり、トンネル保護式構造の場合は （Ｎ−１）（Ｖo ＋ＩＲe ）ｔo となる。全保護電力はこれらの値にマニホルドの数を乗
じたものとなる。
【００２５】以上のことをまとめると、最適のトンネル
保護式構造を得るには、それぞれのチャンネル内の水圧
降下と電気抵抗（電解液による）をマニホルドの場合よ
りも高くすべきであるということになる。
保護式構造を得るには、それぞれのチャンネル内の水圧
降下と電気抵抗（電解液による）をマニホルドの場合よ
りも高くすべきであるということになる。
【００２６】
【実施例】図２について説明する。図２には、バッテリ
積重ね体１０のセクションの部分分解図が示されてい
る。積重ね体１０は、夫々米国特許第4,３４6,１５０号
に記載されているようなセパレータ１１とバイポーラ電
極１２のシートを交互に含んでいる。
積重ね体１０のセクションの部分分解図が示されてい
る。積重ね体１０は、夫々米国特許第4,３４6,１５０号
に記載されているようなセパレータ１１とバイポーラ電
極１２のシートを交互に含んでいる。
【００２７】本考案の積重ね体１０は、米国特許第4,３
４6,１５０号に示すマニホルド保護式構造ではなく、ト
ンネル保護式構造を目的に設計されている。バッテリ積
重ね体１０の作動用成形及びアセンブリなどの他の教示
は本明細書に参照文献として含まれる。セパレータ１１
及び電極１２は図３及び図４にそれぞれ、より詳細に図
示されている。
４6,１５０号に示すマニホルド保護式構造ではなく、ト
ンネル保護式構造を目的に設計されている。バッテリ積
重ね体１０の作動用成形及びアセンブリなどの他の教示
は本明細書に参照文献として含まれる。セパレータ１１
及び電極１２は図３及び図４にそれぞれ、より詳細に図
示されている。
【００２８】セパレータ１１の内部にはマニホルド穴１
４に連通しているチャンネル１３が形成されている。積
重ね体が組立てられると、マニホルド穴１４はマニホル
ドセクションとなる。チャンネル１３はセパレータ１１
の前面と背面の頂部と底部にモルド成形されるか、又は
成形されるか、あるいは機械加工されるかして、バイポ
ーラ構造と調和している。
４に連通しているチャンネル１３が形成されている。積
重ね体が組立てられると、マニホルド穴１４はマニホル
ドセクションとなる。チャンネル１３はセパレータ１１
の前面と背面の頂部と底部にモルド成形されるか、又は
成形されるか、あるいは機械加工されるかして、バイポ
ーラ構造と調和している。
【００２９】しかしながら、必要に応じて、チャンネル
１３は電極１２に成形するか、又はモルド成形するか、
あるいは機械加工しても良い。しかし、これを行なうに
は、電極１２とセパレータ１１は中心アンダカットに対
して成形法を変える必要がある。斯かる成形法の変化は
電極１２の電導性中心部１５への適切な電解液の流通を
維持するためである。
１３は電極１２に成形するか、又はモルド成形するか、
あるいは機械加工しても良い。しかし、これを行なうに
は、電極１２とセパレータ１１は中心アンダカットに対
して成形法を変える必要がある。斯かる成形法の変化は
電極１２の電導性中心部１５への適切な電解液の流通を
維持するためである。
【００３０】図６には、図２及び図３のセパレータ１１
が更に詳細に図示されている。チャンネル１３はセパレ
ータ１１の前面と背面の両面の頂部にモールド成形され
た状態で図示されている。底部は頂部に類似しているた
め、簡潔を期すべく図示されていない。チャンネル１３
は前記のようにマニホルド穴１４に連通している。この
チャンネルは中心部１６の巾を横断するように配設され
ている介在導管アンダカット１７によって電解液をマニ
ホルドからセパレータ１１の中心部１６に送る。
が更に詳細に図示されている。チャンネル１３はセパレ
ータ１１の前面と背面の両面の頂部にモールド成形され
た状態で図示されている。底部は頂部に類似しているた
め、簡潔を期すべく図示されていない。チャンネル１３
は前記のようにマニホルド穴１４に連通している。この
チャンネルは中心部１６の巾を横断するように配設され
ている介在導管アンダカット１７によって電解液をマニ
ホルドからセパレータ１１の中心部１６に送る。
【００３１】保護流は、マニホルドの如く成形される
か、又はモールド成形されるか、あるいは機械加工され
た穴１８であるトンネルを経由して適用される。積重ね
体１０が完全に組立てられると、穴１８はマニホルド穴
１４がマニホルドセクションとなるように電池を通るト
ンネルとなる。トンネルとマニホルドとはこれらのトン
ネル及びマニホルドと積重ね体１０の電池（中心部）と
の間を液連通せしめているチャンネルを横断するように
配設されている。
か、又はモールド成形されるか、あるいは機械加工され
た穴１８であるトンネルを経由して適用される。積重ね
体１０が完全に組立てられると、穴１８はマニホルド穴
１４がマニホルドセクションとなるように電池を通るト
ンネルとなる。トンネルとマニホルドとはこれらのトン
ネル及びマニホルドと積重ね体１０の電池（中心部）と
の間を液連通せしめているチャンネルを横断するように
配設されている。
【００３２】図５及び図７は、図６に示すセパレータ１
１の他の実施態様を示す。簡潔を期するために、図５の
図６のエレメントと類似のエレメントにはプライム符号
を付け、更に図６にはダブルプライム符号を付けてい
る。これら３つの実施態様は実質的に類似の方法で作動
し且つ機能することが理解されよう。セパレータ１１″
は二重になっているため長さが大きいチャンネル１３″
を有する。セパレータ１１″はマニホルド（穴１４′）
と電池（中心部１６′）の途中に配設されたチャンネル
１８′とを有す。
１の他の実施態様を示す。簡潔を期するために、図５の
図６のエレメントと類似のエレメントにはプライム符号
を付け、更に図６にはダブルプライム符号を付けてい
る。これら３つの実施態様は実質的に類似の方法で作動
し且つ機能することが理解されよう。セパレータ１１″
は二重になっているため長さが大きいチャンネル１３″
を有する。セパレータ１１″はマニホルド（穴１４′）
と電池（中心部１６′）の途中に配設されたチャンネル
１８′とを有す。
【００３３】セパレータ１１、１１′及び１１″は全
て、本考案の基礎的原理を教示している。すなわち、そ
の教示とは、最適設計を得るには、水圧降下と電気抵抗
とがマニホルドより大きくなる細長いチャンネルを必要
とするということにある。斯かる目的のために、マニホ
ルド穴１４、１４′及び１４″がそれぞれチャンネル１
３、１３′及び１３″の巾よりもかなり大きくなること
が注目されよう。マニホルド、トンネル、穴及びチャン
ネルは公知の数多くの方法によってプラスチック素材を
成形、モールド成形あるいは機械加工して作ることがで
きる。
て、本考案の基礎的原理を教示している。すなわち、そ
の教示とは、最適設計を得るには、水圧降下と電気抵抗
とがマニホルドより大きくなる細長いチャンネルを必要
とするということにある。斯かる目的のために、マニホ
ルド穴１４、１４′及び１４″がそれぞれチャンネル１
３、１３′及び１３″の巾よりもかなり大きくなること
が注目されよう。マニホルド、トンネル、穴及びチャン
ネルは公知の数多くの方法によってプラスチック素材を
成形、モールド成形あるいは機械加工して作ることがで
きる。
【図１】マニホルドの寸法に対する電気化学装置の所要
補助電力量のグラフを示す図、
補助電力量のグラフを示す図、
【図２】本考案に係る電気化学装置における電池の構造
の部分斜視分解図、
の部分斜視分解図、
【図３】図２に示す構造のセパレータエレメントを示す
平面図、
平面図、
【図４】図２に示す構造の電極エレメントを示す平面
図、
図、
【図５】図２に示すエレメントの実施態様を示す部分分
解平面図、
解平面図、
【図６】図２に示すエレメントの他の実施態様を示す部
分分解平面図、
分分解平面図、
【図７】図２に示すエレメントの他の実施態様を示す部
分分解平面図である。
分分解平面図である。
１３ チャンネル １４ マニホルド １８ トンネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 リチャード ジェイ ビローズ アメリカ合衆国 ニュージャージー州 ウ エストフィールド カールトン ロード 634
Claims (9)
- 【請求項１】 水圧圧送及び分流に対する保護に必要な
補助電力の改善をした電気化学装置において、 (a) 少なくとも部分的に直列で電気的に接続され、且つ
少なくとも部分的に並列で液接続されている複数の電
池、 (b) 上記電池を液連通している少なくとも１つの共通マ
ニホルド、 (c) 上記各電池を上記マニホルドによって連結するため
の長く細いチャンネルであって、そこの水圧降下及び電
気抵抗が増大させられ、 (d) 上記チャンネルを連結する少なくとも１つのトンネ
ル、及び (e) 電流を上記トンネルに流すための上記トンネルに配
置した電極、 を有し、水圧圧送及び分流に対する保護のための補助電
力を改善したことを特徴とする電気化学装置。 - 【請求項２】 前記電池に電解液を供給するための少な
くとも１つのマニホルドと前記電池から上記電解液を取
り出すための少なくとも１つのマニホルドがあることを
特徴とする、請求項１記載の電気化学装置。 - 【請求項３】 前記チャンネルがそれぞれ各電池のセパ
レータに配設されていることを特徴とする、請求項１記
載の電気化学装置。 - 【請求項４】 前記マニホルドが前記チャンネルを横断
するように配設されていることを特徴とする、請求項３
記載の電気化学装置。 - 【請求項５】 前記トンネルが前記チャンネルを横断す
るように配設されていることを特徴とする、請求項３記
載の電気化学装置。 - 【請求項６】 前記チャンネルが前記セパレータに隣接
するように配設されていることを特徴とする、請求項３
記載の電気化学装置。 - 【請求項７】 前記セパレータがその両側面に配設され
たチャンネルを有することを特徴とする、請求項３記載
の電気化学装置。 - 【請求項８】 前記チャンネルが前記セパレータに重ね
られていることを特徴とする、請求項３記載の電気化学
装置。 - 【請求項９】 前記チャンネルがそれぞれ各電池の電極
上に配設されていることを特徴とする、請求項３記載の
電気化学装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US44353682A | 1982-11-22 | 1982-11-22 | |
| US443536 | 1982-11-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0587817U JPH0587817U (ja) | 1993-11-26 |
| JPH0724777Y2 true JPH0724777Y2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=23761177
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58133548A Pending JPS5996671A (ja) | 1982-11-22 | 1983-07-21 | 改良電気化学装置 |
| JP1992038206U Expired - Lifetime JPH0724777Y2 (ja) | 1982-11-22 | 1992-06-05 | 電気化学装置 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58133548A Pending JPS5996671A (ja) | 1982-11-22 | 1983-07-21 | 改良電気化学装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0109727B1 (ja) |
| JP (2) | JPS5996671A (ja) |
| AT (1) | ATE72613T1 (ja) |
| AU (1) | AU565324B2 (ja) |
| CA (1) | CA1190594A (ja) |
| DE (1) | DE3382511D1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH041657Y2 (ja) * | 1984-12-10 | 1992-01-21 | ||
| GB8432704D0 (en) * | 1984-12-28 | 1985-02-06 | Ici Plc | Current leakage in electrolytic cell |
| US20030235739A1 (en) * | 2002-06-24 | 2003-12-25 | Haltiner Karl J. | Solid-oxide fuel cell assembly having optimal number of cells |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1284802A (en) * | 1969-03-01 | 1972-08-09 | Toyota Chuo Kenkyusho Kk | Electrolyte circulating battery |
| US3717505A (en) * | 1970-06-25 | 1973-02-20 | Gulf Oil Corp | Electrochemical cell stack |
| FR2300426A1 (fr) * | 1975-02-06 | 1976-09-03 | Alsthom Cgee | Pile a combustible du type a alimentations croisees et de structure filtre-presse cylindrique |
| US4312735A (en) * | 1979-11-26 | 1982-01-26 | Exxon Research & Engineering Co. | Shunt current elimination |
| US4277317A (en) * | 1979-11-26 | 1981-07-07 | Exxon Research & Engineering Co. | Shunt current elimination and device employing tunneled protective current |
| JPS575274A (en) * | 1980-06-13 | 1982-01-12 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Metal-halogen battery |
| JPS57115774A (en) * | 1981-01-08 | 1982-07-19 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Diaphragm supporter of layer-built cell |
| JPS57115773A (en) * | 1981-01-08 | 1982-07-19 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Abnormal electrodeposition protector of layer-built cell |
| JPS5842179A (ja) * | 1981-09-08 | 1983-03-11 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| EP0093213B1 (en) * | 1982-05-04 | 1987-09-09 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Electrolytes circulation type cell stack secondary battery |
-
1983
- 1983-06-02 CA CA000429526A patent/CA1190594A/en not_active Expired
- 1983-07-05 DE DE8383303904T patent/DE3382511D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1983-07-05 EP EP83303904A patent/EP0109727B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-07-05 AT AT83303904T patent/ATE72613T1/de not_active IP Right Cessation
- 1983-07-19 AU AU16996/83A patent/AU565324B2/en not_active Ceased
- 1983-07-21 JP JP58133548A patent/JPS5996671A/ja active Pending
-
1992
- 1992-06-05 JP JP1992038206U patent/JPH0724777Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE72613T1 (de) | 1992-02-15 |
| JPS5996671A (ja) | 1984-06-04 |
| AU1699683A (en) | 1984-05-31 |
| CA1190594A (en) | 1985-07-16 |
| EP0109727B1 (en) | 1992-02-12 |
| AU565324B2 (en) | 1987-09-10 |
| JPH0587817U (ja) | 1993-11-26 |
| DE3382511D1 (de) | 1992-03-26 |
| EP0109727A3 (en) | 1985-01-09 |
| EP0109727A2 (en) | 1984-05-30 |
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