JP2008010230A - Air battery system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は空気電池を用いた電源システムに関するものである。 The present invention relates to a power supply system using an air battery.
空気中の酸素を正極物質に、負極に金属活物質を用いる空気電池は広範な産業分野で用いられている。 Air batteries using oxygen in the air as a positive electrode material and a metal active material as a negative electrode are used in a wide range of industrial fields.
空気電池は一般に正極物質の酸素を取り入れるために複数個の空気孔が電池に備えられており、未使用時にはシールで封がされており、使用時にシールを剥がし空気孔を空けた状態で用いる。しかし、空気孔は使用装置がオフの状態でも開口したままであり、装置のオン・オフに係わらず酸素が供給され、また、電解質中の水分が蒸発することで電池寿命が短くなる課題があった。 In general, an air battery is provided with a plurality of air holes in order to take in oxygen of the positive electrode material, and is sealed with a seal when not in use, and is used in a state where the seal is removed and the air holes are opened when in use. However, the air holes remain open even when the device used is off, oxygen is supplied regardless of whether the device is on or off, and the battery life is shortened due to evaporation of moisture in the electrolyte. It was.
さらに負荷に応じて空気孔の数(開口面積)を変化させる必要があるが、重負荷の装置に用いる場合、軽負荷時でも開口面積を重負荷用に合わす必要があり、軽負荷時には必要以上に開口しているため電池寿命を早める要因となっていた。 Furthermore, it is necessary to change the number of air holes (opening area) according to the load. However, when used in heavy load devices, it is necessary to adjust the opening area for heavy loads even at light loads. The opening of the battery has been a factor in shortening the battery life.
これらの課題に対し、特許文献1では機械スイッチでオフ時に空気孔をふさぐ提案が行われている。また、特許文献2ではシールテープに部分剥離できるような切り線を施し、用途により空気孔の数を変化させることが提案されている。
しかし、特許文献1の構成では装置の使用中における電力負荷の増加減少などの変動には対応できない。また、特許文献2の構成では負荷に応じていちいちシールテープを張り替えることは実用上困難であり、装置を使用中の負荷変動に対応することは困難である。また装置を使用しないオフ時にも空気孔は開口したままであり、電池寿命を早めてしまうという課題があった。
However, the configuration of
本発明は係る問題に対処してなされたもので、装置の使用中における電力負荷が少ない軽負荷放電用および電力負荷が大きい重負荷放電用のいずれにも対応でき、しかも電池寿命の長い空気電池システムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in response to such a problem, and can be used for both light load discharge with a small power load and heavy load discharge with a large power load during use of the apparatus, and has a long battery life. The purpose is to provide a system.
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の空気電池システムを提供する。 In order to solve the above technical problem, the present invention provides an air battery system having the following configuration.
本発明の第1態様によれば、正極作用物質として空気中の酸素を用い、空気取り入れ口として複数個の空気孔を有する空気電池本体と、前記空気孔を開閉可能な蓋と、前記空気電池本体に接続した負荷の電力負荷を検出する負荷検出部と、前記蓋を開閉駆動する駆動部と、前記負荷検出部の出力により前記駆動部を制御する制御部を備えることを特徴とする空気電池システムが例示できる。 According to the first aspect of the present invention, the air battery main body having a plurality of air holes as the air intake port using oxygen in the air as the positive electrode active substance, the lid capable of opening and closing the air holes, and the air battery An air battery comprising: a load detection unit that detects a power load of a load connected to a main body; a drive unit that opens and closes the lid; and a control unit that controls the drive unit based on an output of the load detection unit. A system can be exemplified.
本発明の第2態様によれば、前記負荷検出部が前記空気電池本体の電力負荷を検出し、検出した前記電力負荷の値に応じて前記駆動部により前記蓋を開閉駆動し、前記蓋により前記空気孔を開閉することにより、前記空気電池本体への空気の取り入れ量を調節することを特徴とする第1態様の空気電池システムを提供する。 According to the second aspect of the present invention, the load detection unit detects a power load of the air battery main body, and opens and closes the lid by the drive unit according to the detected value of the power load. The air battery system according to the first aspect is characterized in that the amount of air taken into the air battery body is adjusted by opening and closing the air hole.
本発明の第3態様によれば、前記電力負荷が大きい場合は開放する前記空気孔の数を多くし、前記電力負荷が小さい場合は開放する前記空気孔の数を少なくすることを特徴とする第2態様の空気電池システムを提供する。 According to a third aspect of the present invention, the number of air holes to be opened is increased when the power load is large, and the number of air holes to be opened is decreased when the power load is small. An air battery system according to a second aspect is provided.
本発明の第4態様によれば、前記電力負荷が無い場合は、前記複数個の空気孔の全てを閉じることを特徴とする第2態様の空気電池システムを提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the air battery system according to the second aspect, wherein when there is no power load, all of the plurality of air holes are closed.
本発明の第1乃至第3態様によれば、空気電池にかかる電力負荷によって、空気の取り入れ量を調節できるため、電力負荷に応じた電力の供給が実現できる。 According to the first to third aspects of the present invention, the amount of air taken in can be adjusted by the power load applied to the air battery, so that power can be supplied according to the power load.
本発明の第4態様によれば、不使用時で電力負荷が無い場合に空気孔を閉めることができるため、電解質中の水分が蒸発することを防ぎ、寿命が短くなることを防止することが出来る。 According to the fourth aspect of the present invention, the air hole can be closed when not in use and there is no power load, so it is possible to prevent the moisture in the electrolyte from evaporating and to prevent the life from being shortened. I can do it.
以下図面により、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1乃至図3は、本発明の実施の形態1を示す。図1は、本発明の実施の形態1における空気電池システムの概略図である。図1において、1は正極作用物質として空気中の酸素を用い、空気取り入れ口として正極に複数個の空気孔を有する空気電池である。2は空気電池1の底面に設けられた空気孔を塞ぐことが可能な回転式の蓋、3は蓋2を回転させる歯車、4は歯車3を回転させる駆動部であるDCモータであり、空気電池1の電力により回転駆動する。5は空気電池1から電力を供給される負荷であり、例えば音楽プレーヤーや携帯電話などの電子機器である。
(Embodiment 1)
1 to 3
6は負荷検出部であり、空気電池1から負荷5に供給される電流や電力などを検出することにより負荷5への電力負荷を検出する。7は制御部であり負荷検出部6の出力を受けDCモータ4の回転を制御する。空気を取り入れる空気孔は例えば10個というように複数個備える。空気電池1の全ての空気孔は使用前にはシールで塞がれて空気が中に入らないようになっている。そして、使用時にはシールを剥がされ、空気電池1は図1のようにシステムに設置される。この時、空気電池1は本体に本来固定され(図示せず)、蓋2とは一緒に回転しない。
図2の(a)、(b)は実施の形態1における空気電池主要部の側面と底面を示す。図2(a)、(b)において8は空気電池1の正極に複数個設けた空気孔であり、空気電池1の底面に設けている。この実施例では空気孔8は5個ずつで合計10個設けたものを示している。蓋2の底面には、空気孔8に対向して2つの貫通長穴9が形成される。蓋2の回転により貫通長穴9の位置が移動し、蓋2の回転角度によって開放する空気孔8の数を選択できる構成としている。この貫通長穴9と位置が合致した空気孔8から空気電池1内に空気が供給される。空気電池1はシステムに設置されたときには、空気孔8が貫通長孔9と対向することにより、塗りつぶしで示した2つの空気孔8が開放された状態で保持される。
2A and 2B show the side surface and bottom surface of the main part of the air battery according to
電力負荷が小さい低負荷時または装置が動作する前のスタンバイの時は、負荷検出部6は電力負荷が少ないことを検出し、検出した電力負荷に対応する情報を制御部7に入力する。制御部7は空気孔8の開放の数が少ない状態を設定する。これにより空気孔8は図2(b)に示すように塗りつぶしで示した2つの空気孔8が開放された状態を維持する。これにより空気電池1へは少ない空気が供給される状態となり、空気電池1から負荷5へは検出した電力負荷に応じた少ない電力を供給する。
At the time of a low load with a small power load or at a standby time before the apparatus operates, the
装置が動作する前のスタンバイの時にもこのように少しの空気孔8が開放しているので、空気電池1は正規の電圧を維持し、DCモータ4や制御部7に電力を供給するので、常に正常な駆動を行うことができる。
Since a
次に、負荷5に流れる電流が多くなると、負荷検出部6は電力負荷の増加を検出し、この負荷検出部6の検出した電力負荷に対応する情報を制御部7へ入力し、制御部7で電力負荷の増加を判断し、DCモータ4を駆動することにより歯車3が回転し蓋2を回転させる。
Next, when the current flowing through the
図3(a)、(b)は蓋の動作状態を示す。図3(a)に示すように蓋2が矢印の向きに回転することにより、貫通長孔9がより多くの空気孔8と対向することになり、開放する空気孔8の個数を増加させる。図3(a)では開放された空気孔8の数は、塗りつぶしで示すように6個に増加したことを示している。これにより、空気孔8を通じて空気電池1にはより多くの空気が供給されるのでその酸素により負荷5の大きな電力負荷に応じた電力が出力できるように空気取り入れ量を調整できる。
3A and 3B show the operating state of the lid. As shown in FIG. 3A, when the
負荷検出部6が電力負荷のさらなる増大を検出すると、負荷検出部6の検出した電力負荷に対応する情報が制御部7に入力され、制御部7は蓋2を回転駆動する。図3の(b)は蓋2の回転により空気孔8を全開にした場合の例である。この例では、塗りつぶしで示すように開放された空気孔8は全部で10個に増加したことを示している。これによりさらに多くの空気が空気電池1に供給されるので、空気電池1は電力負荷が増大した負荷に対して、より多くの電力を出力できるようになる。このように開放する空気孔8の数は、電力負荷の値に応じて空気電池1に必要な空気量を供給できる最適な個数に設定される。
When the
本実施の形態により、負荷5の大きさに合わせて空気電池1に導入する空気の量を調節可能なため、負荷5の電力負荷変動に合わせた電力を供給することが出来る。また、不必要な空気孔を閉じることにより使用時に空気孔8からの水分等の余分な蒸発を防ぎ、空気電池1の寿命を延ばし、最大の駆動時間を得ることができる。さらに電源オフ時にも空気孔8の開放部を少なく出来るため、不使用時の電力ロスおよび蒸発等を減らすことで空気電池1を長寿命にすることができる。
According to the present embodiment, the amount of air introduced into the
(実施の形態2)
図4および図5は、本発明の実施の形態2を示す。図4は本発明の実施の形態2における空気電池システムの概略図である。図5(a)、(b)は実施の形態2における空気電池主要部の側面と底面を示す。図4、図5において、11は空気電池、12は空気孔を塞ぐことが可能な回転式の蓋、13は蓋12を回転させる歯車、14は歯車13を回転させる駆動部であるDCモータ、15は空気電池11から電力を供給される負荷であり、例えば音楽プレーヤーや携帯電話などの電子機器である。
(Embodiment 2)
4 and 5
16は負荷検出部、17は制御部、10はDCモータ14や制御部17に電力を供給する2次電源を示す。空気電池の正極には、図5(b)に示すように、空気を取り入れる空気孔18を複数備える。実施例では空気孔18の数は10個設けたものを示している。蓋12の底面には空気孔18に対向して2つの貫通長穴19が形成され、蓋12の回転により空気孔18の開放個数を全閉状態から全開状態まで選択できるようにしている。
使用前の空気電池11は空気孔18の全てがシールで塞がれている。そして使用時にシールが剥がされ、図4のようにシステムに設置される。この時、空気電池11は本体に本来固定され(図示せず)、蓋12とは一緒に回転しない。実施の形態1と同様に、負荷15が大きくなると負荷検出部16の検出した電力負荷に対応する情報に合わせて蓋12を回転させることにより空気電池11の空気穴18が空気に触れる個数を増やし、空気電池11の出力を調節することが出来る。
In the
実施の形態1との違いは、DCモータ14や制御部17に2次電源10が接続されていることであり、この2次電源10によって、空気電池11の起電力が無くてもDCモータ14を回転させることが出来、蓋12を全閉まで駆動可能としていることである。
The difference from the first embodiment is that the
装置の不使用時で負荷15の電力負荷が無い場合は、負荷検出部16が負荷電力なしの状態を出力し、制御部17に入力することにより、DCモータ14は2次電源10の電力で駆動され、歯車13を回転させ、蓋12を回転させる。これにより、図5の(a)、(b)に示すように、空気孔18をすべて蓋12で塞ぐことが可能になる。
When there is no power load of the
この状態にすると殆どの空気の流入は遮断されるが、わずかに残る空気電池11と蓋12の隙間から、微量の空気だけが空気孔18から供給される状態となる。これにより、電池反応は抑制されて空気電池11の電池電圧の正規の電圧より低い電圧に維持されることになる。従って、不使用時で負荷15が無い状態では電池反応が抑制され、空気電池の無駄な消耗を著しく防止することができるため、空気電池の寿命を効率よく利用することができる。
In this state, most of the inflow of air is blocked, but only a small amount of air is supplied from the
なお、2次電源10によりDCモータ14や制御部17に電力を供給する構成を示したが、空気孔18をすべて蓋12で塞いだ場合でも、空気電池11と蓋12の隙間から供給される微量の空気により維持される正規の電圧より低い電圧によっても駆動可能なDCモータ14や制御部17にすることにより、空気電池11による電力供給で駆動が可能となり、2次電源10が不要な回路とすることもできる。
In addition, although the structure which supplies electric power to the
本発明にかかる空気電池システムは、空気電池にかかる電力負荷によって空気の取り入れ量を調整でき、電力負荷に応じた電力の供給ができるので、電源システム等として有用である。 The air battery system according to the present invention is useful as a power supply system and the like because the amount of air taken in can be adjusted by the power load applied to the air battery and power can be supplied according to the power load.
1、11 空気電池
2、12 蓋
3、13 歯車
4、14 DCモータ
5、15 負荷
6、16 負荷検出部
7、17 制御部
8、18 空気孔
9、19 貫通長穴
10 2次電源
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006177629A JP2008010230A (en) | 2006-06-28 | 2006-06-28 | Air battery system |
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| JP2006177629A JP2008010230A (en) | 2006-06-28 | 2006-06-28 | Air battery system |
Publications (1)
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| JP2008010230A true JP2008010230A (en) | 2008-01-17 |
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ID=39068251
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2006177629A Pending JP2008010230A (en) | 2006-06-28 | 2006-06-28 | Air battery system |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008010230A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100997550B1 (en) | 2009-01-08 | 2010-11-30 | 성동수 | Metal fuel cell |
| JP2013522810A (en) * | 2009-03-16 | 2013-06-13 | エバレデイ バツテリ カンパニー インコーポレーテツド | Oxygen-consuming battery with improved high-efficiency function |
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| US9419285B2 (en) | 2012-12-07 | 2016-08-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | All-solid battery |
-
2006
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