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JP2014191861A - Back-up power supply device - Google Patents

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JP2014191861A
JP2014191861A JP2013063208A JP2013063208A JP2014191861A JP 2014191861 A JP2014191861 A JP 2014191861A JP 2013063208 A JP2013063208 A JP 2013063208A JP 2013063208 A JP2013063208 A JP 2013063208A JP 2014191861 A JP2014191861 A JP 2014191861A
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JP
Japan
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metal
electrolyte
power supply
air
valve
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JP2013063208A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Yumura
正典 湯村
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a back-up power supply device capable of reducing wasteful power consumption due to self-discharge or the like of a secondary battery.SOLUTION: A secondary battery supplies electric power to a load driven by electric power supplied from a main power source. As a stand-by power supply which supplies electric power to the load, a plurality of metal-air batteries in a standby state where an electrolyte is not injected are prepared. The electrolyte injected into the metal-air battery is stored in a storage tank while being shut off from the atmosphere. An injection mechanism injects the electrolyte stored in the storage tank into the metal-air batteries by receiving command from a control device.

Description

本発明は、主電源が喪失したときのためのバックアップ電源装置に関する。   The present invention relates to a backup power supply apparatus for when a main power supply is lost.

停電時のバックアップ電源として、鉛蓄電池等の二次電池が用いられている。また、特許文献1に、商用電源が利用できないときに少なくとも2系統の乾電池からの電気エネルギの和を受信機に供給するバックアップ電源が開示されている。   A secondary battery such as a lead storage battery is used as a backup power source during a power failure. Patent Document 1 discloses a backup power source that supplies a receiver with a sum of electrical energy from at least two dry batteries when a commercial power source is not available.

特開2007−189813号公報JP 2007-189813 A

鉛蓄電池等の二次電池をバックアップ用の電源に用いる場合、商用電源から正常に電力が供給されている期間は、二次電池が満充電状態に維持される。二次電池が充電された状態に維持されていると、二次電池を使用しない期間も、自己放電によって電力が無駄に消費される。さらに、満充電状態が維持されると、二次電池の劣化が進行するため、定期的に電池を交換しなければならない。   When a secondary battery such as a lead storage battery is used as a backup power source, the secondary battery is maintained in a fully charged state during a period in which power is normally supplied from the commercial power source. When the secondary battery is maintained in a charged state, power is wasted due to self-discharge even during periods when the secondary battery is not used. Furthermore, when the fully charged state is maintained, the secondary battery deteriorates, so the battery must be periodically replaced.

乾電池をバックアップ用の電源に用いる場合には、自己放電等により乾電池の残量が低下する場合がある。乾電池の残量が低下すると、当初の目標の動作時間が得られない状況が生じ得る。規格通りの動作時間を保証するために、乾電池を定期的に交換しなければならない。   When using a dry cell as a backup power source, the remaining amount of the dry cell may decrease due to self-discharge or the like. When the remaining amount of the dry battery decreases, a situation may occur in which the initial target operation time cannot be obtained. In order to guarantee the operating time according to the standard, the batteries must be replaced periodically.

本発明の目的は、二次電池の自己放電等に起因する無駄な電力消費を低減することが可能なバックアップ電源装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the backup power supply device which can reduce the useless power consumption resulting from the self-discharge etc. of a secondary battery.

本発明の一観点によると、
主電源から供給される電力によって駆動される負荷に電力を供給する二次電池と、
前記負荷に電力を供給する予備電源として、電解液が注入されていない状態で待機する複数の金属空気電池と、
前記金属空気電池に注入される電解液を、大気から遮断した状態で貯蔵する貯蔵タンクと、
制御装置と、
前記制御装置から指令を受けることにより、前記貯蔵タンクに貯蔵されている電解液を前記金属空気電池に注入する注入機構と
を有するバックアップ電源装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A secondary battery for supplying power to a load driven by power supplied from a main power source;
As a backup power source for supplying power to the load, a plurality of metal-air batteries that wait in a state where no electrolyte is injected, and
A storage tank for storing the electrolyte injected into the metal-air battery in a state of being cut off from the atmosphere;
A control device;
By receiving a command from the control device, a backup power supply device having an injection mechanism for injecting the electrolyte stored in the storage tank into the metal-air battery is provided.

待機状態のとき、金属空気電池に電解液が注入されていないため、金属空気電池の劣化や自己放電を低減することができる。また、二次電池のみならず、金属空気電池が予備電源として備えられているため、二次電池の容量を小さくすることができる。二次電池の容量が小さくなると、自己放電による電力の無駄な消費が抑制されるとともに、二次電池の容積が小さくなり、重量が軽くなる。金属空気電池は、鉛蓄電池等の二次電池に比べてエネルギ密度が高いため、バックアップ電源装置を二次電池のみで構成する場合に比べて、
バックアップ電源装置全体としても、容積を小さくし、かつ重量を軽くすることができる。
In the standby state, since the electrolyte is not injected into the metal-air battery, deterioration of the metal-air battery and self-discharge can be reduced. Moreover, since not only the secondary battery but also a metal-air battery is provided as a backup power source, the capacity of the secondary battery can be reduced. When the capacity of the secondary battery is reduced, unnecessary power consumption due to self-discharge is suppressed, and the volume of the secondary battery is reduced and the weight is reduced. Metal-air batteries have higher energy density than secondary batteries such as lead-acid batteries, so compared to the case where the backup power supply device is composed only of secondary batteries,
The entire backup power supply device can also be reduced in volume and weight.

図1は、実施例1による電源装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a power supply device according to the first embodiment. 図2は、実施例1による電源装置に用いられている一次電池の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a primary battery used in the power supply device according to the first embodiment. 図3は、実施例1による電源装置の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the power supply device according to the first embodiment. 図4は、実施例1による電源装置のバックアップ中の電圧の変化を示すグラフである。FIG. 4 is a graph illustrating a change in voltage during backup of the power supply device according to the first embodiment. 図5は、実施例1による電源装置のバックアップ中のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram during backup of the power supply device according to the first embodiment. 図6は、実施例1による電源装置のバックアップ中のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram during backup of the power supply device according to the first embodiment. 図7は、実施例1による電源装置のバックアップ中のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram during backup of the power supply device according to the first embodiment. 図8は、実施例1による電源装置のバックアップ中のブロック図である。FIG. 8 is a block diagram during backup of the power supply device according to the first embodiment. 図9は、1つの一次電池ユニットの概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram of one primary battery unit. 図10Aは、実施例2によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニット30の概略図である。FIG. 10A is a schematic diagram of a primary battery unit 30 used in the backup power supply device according to the second embodiment. 図10Bは、電解液を金属空気電池に注入している状態の一次電池ユニットの概略図である。FIG. 10B is a schematic view of a primary battery unit in a state where an electrolytic solution is injected into a metal-air battery. 図11は、実施例3によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニットの概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a primary battery unit used in the backup power supply device according to the third embodiment. 図12は、実施例4によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニットの概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram of a primary battery unit used in the backup power supply device according to the fourth embodiment. 図13は、実施例4によるバックアップ電源装置に用いられる複数の金属空気電池のうち2つの金属空気電池の内部インピーダンスの時間変化、金属空気電池に対応する開閉弁の開閉状態の変化を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing changes in internal impedance of two metal-air batteries among the plurality of metal-air batteries used in the backup power supply device according to Example 4, and changes in the open / close state of the on-off valves corresponding to the metal-air batteries. is there. 図14は、実施例5によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニットの概略図である。FIG. 14 is a schematic diagram of a primary battery unit used in the backup power supply device according to the fifth embodiment. 図15は、実施例5によるバックアップ電源装置に用いられる複数の金属空気電池のうち2つの金属空気電池の重量の時間変化、金属空気電池に対応する開閉弁の開閉状態の変化を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing changes in the weight of two metal-air batteries among the plurality of metal-air batteries used in the backup power supply device according to Example 5 and changes in the open / close state of the on-off valves corresponding to the metal-air batteries. . 図16は、実施例6によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニットの概略図である。FIG. 16 is a schematic diagram of a primary battery unit used in the backup power supply device according to the sixth embodiment. 図17は、実施例6によるバックアップ電源装置に用いられる複数の金属空気電池のうち2つの金属空気電池に注入されている電解液の流量の積分値の時間変化、金属空気電池に対応する開閉弁の開閉状態の変化を示すグラフである。FIG. 17 shows the change over time in the integral value of the flow rate of the electrolyte injected into two metal-air batteries among the plurality of metal-air batteries used in the backup power supply device according to Example 6, and the on-off valve corresponding to the metal-air batteries. It is a graph which shows the change of the opening-and-closing state of. 図18は、実施例7によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニットの概略図である。FIG. 18 is a schematic diagram of a primary battery unit used in the backup power supply device according to the seventh embodiment. 図19A〜図19Cは、実施例7によるバックアップ電源装置に用いられているサブタンクの断面図である。19A to 19C are cross-sectional views of a sub tank used in the backup power supply device according to the seventh embodiment. 図19D〜図19Gは、実施例7によるバックアップ電源装置に用いられているサブタンクの断面図である。19D to 19G are cross-sectional views of a sub tank used in the backup power supply device according to the seventh embodiment. 図20は、実施例8によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニットの概略図である。FIG. 20 is a schematic diagram of a primary battery unit used in the backup power supply device according to the eighth embodiment. 図21A及び図21Bは、実施例8によるバックアップ電源装置に用いられているサブタンクの断面図である。21A and 21B are cross-sectional views of a sub tank used in the backup power supply device according to the eighth embodiment. 図21C及び図21Dは、実施例8によるバックアップ電源装置に用いられているサブタンクの断面図である。21C and 21D are cross-sectional views of the sub tank used in the backup power supply device according to the eighth embodiment. 図22は、実施例8によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニットの概略図である。FIG. 22 is a schematic diagram of a primary battery unit used in the backup power supply device according to the eighth embodiment. 図23は、実施例8によるバックアップ電源装置において、電解液をサブタンクに充填させているときの一次電池ユニットの概略図である。FIG. 23 is a schematic diagram of the primary battery unit when the electrolyte solution is filled in the sub tank in the backup power supply device according to the eighth embodiment. 図24は、実施例8によるバックアップ電源装置において、電解液をサブタンクに充填させているときの一次電池ユニットの概略図である。FIG. 24 is a schematic diagram of the primary battery unit when the electrolyte solution is filled in the sub tank in the backup power supply device according to the eighth embodiment. 図25は、実施例8によるバックアップ電源装置において、電解液がサブタンクに満杯になった状態の一次電池ユニットの概略図である。FIG. 25 is a schematic diagram of the primary battery unit in a state where the electrolyte is full in the sub tank in the backup power supply device according to the eighth embodiment. 図26は、実施例8によるバックアップ電源装置において、電解液をサブタンクから金属空気電池に注入しているときの一次電池ユニットの概略図である。FIG. 26 is a schematic diagram of a primary battery unit when an electrolytic solution is injected from a sub tank into a metal-air battery in the backup power supply device according to the eighth embodiment.

[実施例1]
図1に、実施例1によるバックアップ電源装置のブロック図を示す。入力端子10に商用電源12(主電源)から交流電力が供給される。出力端子11に電気負荷13が接続されている。電気負荷13は、例えば移動体通信網の無線基地局の送受信機である。AC−DCコンバータ20が、入力端子10に入力された交流電力を直流電力に変換する。この直流電力は、電力輸送回路21を経由して出力端子11に出力されるとともに、電力輸送回路21及びスイッチング素子26を経由して二次電池25に供給される。これにより、二次電池25が、常時、満充電の状態に維持される。二次電池25には、例えば鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ等が用いられる。
[Example 1]
FIG. 1 is a block diagram of a backup power supply device according to the first embodiment. AC power is supplied to the input terminal 10 from a commercial power source 12 (main power source). An electrical load 13 is connected to the output terminal 11. The electric load 13 is, for example, a transceiver of a radio base station of a mobile communication network. The AC-DC converter 20 converts AC power input to the input terminal 10 into DC power. The DC power is output to the output terminal 11 via the power transport circuit 21 and is supplied to the secondary battery 25 via the power transport circuit 21 and the switching element 26. Thereby, the secondary battery 25 is always maintained in a fully charged state. As the secondary battery 25, for example, a lead storage battery, a lithium ion secondary battery, a lithium ion capacitor, or the like is used.

電力輸送回路21に、複数の一次電池ユニット30が、それぞれスイッチング素子31を介して接続されている。一次電池ユニット30の各々は、直列または並列に接続された複数の金属空気電池50、及び貯蔵タンク55を含む。貯蔵タンク55に、金属空気電池50で用いられる電解液が貯蔵されている。金属空気電池には、例えば亜鉛空気電池が用いられる。亜鉛空気電池に代えて、アルミニウム空気電池、マグネシウム空気電池等を用いてもよい。   A plurality of primary battery units 30 are connected to the power transport circuit 21 via switching elements 31, respectively. Each of the primary battery units 30 includes a plurality of metal-air batteries 50 and a storage tank 55 connected in series or in parallel. The storage tank 55 stores an electrolytic solution used in the metal-air battery 50. For example, a zinc-air battery is used as the metal-air battery. Instead of the zinc-air battery, an aluminum air battery, a magnesium air battery, or the like may be used.

一次電池ユニット30の各々に含まれる金属空気電池50は、正極集電体、負極集電体、及び負極活物質を含む。待機中は、電解液が貯蔵タンク55に貯蔵されており、金属空気電池50には電解液が注入されておらず、電解液が負極活物質から分離されている。電解液が負極活物質から分離された状態を「待機状態」ということとする。一次電池ユニット30は、電気負荷13に電力を供給する予備電源として待機している。電解液を金属空気電池に注入して負極活物質に接触させると、起電力が発生する。電解液が負極活物質に接触して起電力が発生している状態を「動作状態」ということとする。   The metal-air battery 50 included in each primary battery unit 30 includes a positive electrode current collector, a negative electrode current collector, and a negative electrode active material. During standby, the electrolytic solution is stored in the storage tank 55, the electrolytic solution is not injected into the metal-air battery 50, and the electrolytic solution is separated from the negative electrode active material. The state where the electrolytic solution is separated from the negative electrode active material is referred to as “standby state”. The primary battery unit 30 stands by as a standby power supply for supplying power to the electric load 13. When the electrolyte is injected into the metal-air battery and brought into contact with the negative electrode active material, an electromotive force is generated. A state in which an electromotive force is generated when the electrolytic solution is in contact with the negative electrode active material is referred to as an “operating state”.

入力端子10に印加されている電圧、二次電池25の端子間電圧、複数の一次電池ユニット30の各々の端子間電圧の測定値が、制御装置40に入力される。制御装置40は、入力された電圧の測定値に基づいて、スイッチング素子26、31のオンオフ制御、及び一次電池ユニット30の待機状態から動作状態への切換制御を行う。   The measured value of the voltage applied to the input terminal 10, the voltage between the terminals of the secondary battery 25, and the voltage between the terminals of each of the plurality of primary battery units 30 is input to the control device 40. The control device 40 performs on / off control of the switching elements 26 and 31 and switching control of the primary battery unit 30 from the standby state to the operating state based on the input measurement value of the voltage.

図2に、実施例1による一次電池ユニット30(図1)に含まれる金属空気電池50の断面図を示す。袋状のセパレータ36内に負極集電体33及び負極活物質34が充填されている。負極活物質34には、例えば金属亜鉛粒子が用いられる。金属空気電池50としてアルミニウム空気電池またはマグネシウム空気電池を用いる場合には、負極活物質34として、それぞれ金属アルミニウム粒子または金属マグネシウム粒子が用いられる。負極集電体33には、例えばニッケル等の金属板が用いられる。セパレータ36には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の多孔膜、または樹脂不織布、ガラス繊維不織布等が用いられる。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the metal-air battery 50 included in the primary battery unit 30 (FIG. 1) according to the first embodiment. A bag-shaped separator 36 is filled with a negative electrode current collector 33 and a negative electrode active material 34. For the negative electrode active material 34, for example, metal zinc particles are used. When an aluminum air battery or a magnesium air battery is used as the metal air battery 50, metal aluminum particles or metal magnesium particles are used as the negative electrode active material 34, respectively. For the negative electrode current collector 33, for example, a metal plate such as nickel is used. For the separator 36, for example, a porous film such as polyethylene or polypropylene, a resin nonwoven fabric, a glass fiber nonwoven fabric or the like is used.

セパレータ36の外側の表面に正極集電体32が貼りつけられている。正極集電体32
は、カーボンクロス、カーボンペーパー等のベースにカーボンブラック等の導電材を塗布した構造を有する。導電材には、触媒及び結着剤が含まれる。触媒には、例えば二酸化マンガンが用いられる。結着剤には、例えばポリフッ化ビニリデン等が用いられる。正極集電体32は、酸素を透過させる多数の微細な孔を有する。大気中の酸素が正極活物質として作用する。負極集電体33と正極集電体32とが、金属空気電池50の出力端子37に接続される。
A positive electrode current collector 32 is attached to the outer surface of the separator 36. Positive electrode current collector 32
Has a structure in which a conductive material such as carbon black is applied to a base such as carbon cloth or carbon paper. The conductive material includes a catalyst and a binder. For example, manganese dioxide is used as the catalyst. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride is used. The positive electrode current collector 32 has a large number of fine holes that allow oxygen to pass therethrough. Oxygen in the atmosphere acts as a positive electrode active material. The negative electrode current collector 33 and the positive electrode current collector 32 are connected to the output terminal 37 of the metal-air battery 50.

セパレータ36に設けられた電解液注入口51から、セパレータ36内の空間に電解液が注入される。電解液には、例えば水酸化カリウム(KOH)水溶液が用いられる。セパレータ36内に電解液が注入されると、出力端子37の間に電圧が発生する。   The electrolytic solution is injected into the space in the separator 36 from the electrolytic solution inlet 51 provided in the separator 36. For example, a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution is used as the electrolytic solution. When the electrolytic solution is injected into the separator 36, a voltage is generated between the output terminals 37.

図3に、実施例1によるバックアップ電源装置の等価回路図を示す。入力端子10に印加されている商用電源12(図1)の電圧を、電圧計24が測定する。電圧計24の測定結果が制御装置40に入力される。制御装置40は電圧計24の測定値(入力端子10に印加されている商用電源12の電圧)を監視している。制御装置40は、電圧計24の測定値と規定電圧値とを比較し、電圧計24の測定値が規定電圧値以下になると、商用電源12(図1)からの正常な電力供給が停止したと判定する。   FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the backup power supply device according to the first embodiment. A voltmeter 24 measures the voltage of the commercial power supply 12 (FIG. 1) applied to the input terminal 10. The measurement result of the voltmeter 24 is input to the control device 40. The control device 40 monitors the measured value of the voltmeter 24 (the voltage of the commercial power supply 12 applied to the input terminal 10). The control device 40 compares the measured value of the voltmeter 24 with the specified voltage value, and when the measured value of the voltmeter 24 falls below the specified voltage value, normal power supply from the commercial power supply 12 (FIG. 1) is stopped. Is determined.

電力輸送回路21が、バスライン22及びダイオード23を含む。AC−DCコンバータ20の出力直流電圧がバスライン22に印加される。二次電池25の入出力端子が、スイッチング素子26を介してバスライン22に接続されている。電圧計27が、二次電池25の端子間の電圧を測定する。電圧計27の測定結果が制御装置40に入力される。特段の事情がない限り、スイッチング素子26は常時オンにされている。このため、電圧計27で測定される電圧は、バスライン22に現れている電圧と等しい。   The power transport circuit 21 includes a bus line 22 and a diode 23. The output DC voltage of the AC-DC converter 20 is applied to the bus line 22. The input / output terminal of the secondary battery 25 is connected to the bus line 22 via the switching element 26. The voltmeter 27 measures the voltage between the terminals of the secondary battery 25. The measurement result of the voltmeter 27 is input to the control device 40. Unless there are special circumstances, the switching element 26 is always turned on. For this reason, the voltage measured by the voltmeter 27 is equal to the voltage appearing on the bus line 22.

一次電池ユニット30が、それぞれスイッチング素子31を介してバスライン22に接続されている。ダイオード23は、一次電池ユニット30ごとに配置され、一次電池ユニット30と直列に接続されている。ダイオード23は、一次電池ユニット30からの放電電流の向きが順方向になるように接続されている。このため、一次電池ユニット30への充電電流の流入が禁止される。なお、一次電池ユニット30の正極の電位がバスライン22の電位より低くなったときに、スイッチング素子31をオフにして、充電電流の流入を防止する制御を行ってもよい。この制御を行う場合には、ダイオード23を省略してもよい。   The primary battery unit 30 is connected to the bus line 22 via the switching element 31. The diode 23 is disposed for each primary battery unit 30 and is connected in series with the primary battery unit 30. The diode 23 is connected so that the direction of the discharge current from the primary battery unit 30 is the forward direction. For this reason, inflow of the charging current to the primary battery unit 30 is prohibited. Note that when the potential of the positive electrode of the primary battery unit 30 becomes lower than the potential of the bus line 22, the switching element 31 may be turned off to perform control for preventing the charging current from flowing. When this control is performed, the diode 23 may be omitted.

複数の電圧計38が、それぞれ一次電池ユニット30の端子間の電圧を測定する。測定結果が制御装置40に入力される。一次電池ユニット30を示す破線内に記載したスイッチ30Aは、一次電池ユニット30が待機状態と動作状態との2つの状態を有することを意味する。スイッチ30Aのオフ状態及びオン状態が、それぞれ待機状態及び動作状態に対応する。   A plurality of voltmeters 38 each measure a voltage between terminals of the primary battery unit 30. The measurement result is input to the control device 40. The switch 30A described in the broken line indicating the primary battery unit 30 means that the primary battery unit 30 has two states, a standby state and an operation state. The off state and on state of the switch 30A correspond to the standby state and the operating state, respectively.

二次電池25は、電気負荷13で必要とされる電圧に応じた個数の鉛蓄電池を直列接続することにより、必要な電圧を出力する。一次電池ユニット30は、その開路電圧が二次電池25の開路電圧よりもやや高くなるように、直列接続された複数の金属空気電池を含む。   The secondary battery 25 outputs a necessary voltage by connecting in series the number of lead storage batteries corresponding to the voltage required by the electric load 13. The primary battery unit 30 includes a plurality of metal-air batteries connected in series so that the open circuit voltage is slightly higher than the open circuit voltage of the secondary battery 25.

図4〜図8を参照して、実施例1によるバックアップ電源装置の動作について説明する。
図4に、バスライン22(図3)の電圧、及び一次電池ユニット30(図1)の端子間電圧の時間変化の一例を示す。図4において上段の実線v1がバスライン22(図3)の電圧を示し、中段の実線v2が、最初に動作する一次電池ユニット30(図1)の端子間
電圧を示し、下段の実線v3が、2番目に動作する一次電池ユニット30(図1)の端子間電圧を示す。スイッチング素子26(図3)が常時オン状態であるため、バスライン22の電圧v1は、電圧計27(図3)で測定することができる。
The operation of the backup power supply apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 shows an example of the time change of the voltage of the bus line 22 (FIG. 3) and the voltage between the terminals of the primary battery unit 30 (FIG. 1). 4, the upper solid line v1 indicates the voltage of the bus line 22 (FIG. 3), the middle solid line v2 indicates the voltage between the terminals of the primary battery unit 30 (FIG. 1) that operates first, and the lower solid line v3 indicates The inter-terminal voltage of the primary battery unit 30 (FIG. 1) that operates second is shown. Since the switching element 26 (FIG. 3) is always on, the voltage v1 of the bus line 22 can be measured by the voltmeter 27 (FIG. 3).

時刻t0において、商用電源12(図1)からの電力の供給が停止したとする。電圧計24(図3)の測定値が規定電圧値以下になることにより、制御装置40が、商用電源12からの電力供給の停止を検知する。時刻t0の時点で、図5に示すように、二次電池25からの放電が開始され、電力輸送回路21を経由して電気負荷13に電力が供給される。二次電池25が放電することにより、図4に示すように、二次電池25の端子間電圧v1が時間の経過とともに低下する。   It is assumed that the supply of power from the commercial power supply 12 (FIG. 1) is stopped at time t0. When the measured value of the voltmeter 24 (FIG. 3) is equal to or less than the specified voltage value, the control device 40 detects the stop of the power supply from the commercial power supply 12. At time t0, as shown in FIG. 5, discharging from the secondary battery 25 is started, and power is supplied to the electrical load 13 via the power transport circuit 21. As the secondary battery 25 is discharged, the inter-terminal voltage v1 of the secondary battery 25 decreases with time as shown in FIG.

図4に示した時刻t1において、バスライン22(図3)の電圧v1が電圧閾値Vaまで低下する。電圧v1が電圧閾値Vaまで低下したことが、制御装置40(図1)により検出されると、制御装置40は、最初に動作させる一次電池ユニット30の各金属空気電池50(図2)に電解液を注入する。一次電池ユニット30に電解液が注入されることにより、一次電池ユニット30の端子間電圧v2が上昇し始める。二次電池25の放電電流が定格値の範囲内のとき、二次電池25の端子間電圧は、二次電池25の充電状態(SOC)に対応するため、バスライン22(図3)の電圧v1を監視することは、実質的に、二次電池25のSOCを監視することと等価である。   At time t1 shown in FIG. 4, the voltage v1 of the bus line 22 (FIG. 3) drops to the voltage threshold Va. When the control device 40 (FIG. 1) detects that the voltage v1 has decreased to the voltage threshold Va, the control device 40 electrolyzes each metal-air battery 50 (FIG. 2) of the primary battery unit 30 to be operated first. Inject liquid. When the electrolytic solution is injected into the primary battery unit 30, the inter-terminal voltage v2 of the primary battery unit 30 starts to rise. When the discharge current of the secondary battery 25 is within the rated value range, the voltage between the terminals of the secondary battery 25 corresponds to the state of charge (SOC) of the secondary battery 25, so the voltage of the bus line 22 (FIG. 3). Monitoring v1 is substantially equivalent to monitoring the SOC of the secondary battery 25.

時刻t2において、電解液が注入された一次電池ユニット30の端子間電圧v2が定格開路電圧Vbに達する。端子間電圧v2が定格開路電圧Vbに達したこと(すなわち、一次電池ユニット30が待機状態から動作状態になったこと)を制御装置40(図1)が検出すると、電解液が注入された一次電池ユニット30に接続されているスイッチング素子31(図1、図3)をオンにする。一次電池ユニット30から放電電流が流れ始め、バスライン22(図3)の電圧v1が上昇する。一次電池ユニット30の内部抵抗に起因する電圧降下ΔVbが生じるため、バスライン22(図3)の上昇後の電圧v1は、Vb−ΔVbになる。   At time t2, the inter-terminal voltage v2 of the primary battery unit 30 into which the electrolytic solution has been injected reaches the rated open circuit voltage Vb. When the control device 40 (FIG. 1) detects that the inter-terminal voltage v2 has reached the rated open circuit voltage Vb (that is, the primary battery unit 30 has changed from the standby state to the operating state), the primary into which the electrolyte has been injected. The switching element 31 (FIGS. 1 and 3) connected to the battery unit 30 is turned on. A discharge current starts to flow from the primary battery unit 30, and the voltage v1 of the bus line 22 (FIG. 3) increases. Since the voltage drop ΔVb caused by the internal resistance of the primary battery unit 30 occurs, the voltage v1 after the rise of the bus line 22 (FIG. 3) becomes Vb−ΔVb.

図6に示すように、動作状態の一次電池ユニット30から電気負荷13に電力が供給される。バスライン22(図3)の電圧v1が二次電池25の端子間の開路電圧よりも高い場合、すなわち、バスライン22(図3)の正極の電位が、二次電池25の正極の電位より高い場合には、動作状態の一次電池ユニット30からの放電電力により、二次電池25が充電される。電気負荷13の消費電力が大きくなると、一次電池ユニット30の放電電流が大きくなる。これにより、一次電池ユニット30の内部抵抗に起因する電圧降下が大きくなり、バスライン22の電圧v1が低下する。バスライン22(図3)の電圧v1が二次電池25の端子間の開路電圧より低くなると、図7に示すように、二次電池25が放電する。このため、一次電池ユニット30及び二次電池25の両方から電気負荷13に電力が供給される。電気負荷13の消費電力に応じて二次電池25の充放電が行われ、全体として、バスライン22の電圧v1が時間の経過とともに低下する。電気負荷13による消費電力の瞬間的な変動によっても、二次電池25の充電と放電とが切り替わる。   As shown in FIG. 6, electric power is supplied from the primary battery unit 30 in the operating state to the electric load 13. When the voltage v1 of the bus line 22 (FIG. 3) is higher than the open circuit voltage between the terminals of the secondary battery 25, that is, the positive electrode potential of the bus line 22 (FIG. 3) is higher than the positive electrode potential of the secondary battery 25. When it is high, the secondary battery 25 is charged by the discharge power from the primary battery unit 30 in the operating state. When the power consumption of the electric load 13 increases, the discharge current of the primary battery unit 30 increases. Thereby, the voltage drop resulting from the internal resistance of the primary battery unit 30 increases, and the voltage v1 of the bus line 22 decreases. When the voltage v1 of the bus line 22 (FIG. 3) becomes lower than the open circuit voltage between the terminals of the secondary battery 25, the secondary battery 25 is discharged as shown in FIG. For this reason, electric power is supplied to the electric load 13 from both the primary battery unit 30 and the secondary battery 25. The secondary battery 25 is charged / discharged according to the power consumption of the electric load 13, and as a whole, the voltage v1 of the bus line 22 decreases with time. The charging and discharging of the secondary battery 25 are also switched by an instantaneous change in power consumption due to the electric load 13.

図4の時刻t3において、バスライン22の電圧v1が電圧閾値Vaまで低下すると、制御装置40(図1)が、2番目に動作させる一次電池ユニット30に、電解液の注入を開始する。これにより、2番目に動作する一次電池ユニット30の端子間電圧v3が上昇する。端子間電圧v3が定格開路電圧Vbに達すると、制御装置40(図1)は、2番目に動作させる一次電池ユニット30に接続されたスイッチング素子31(図1、図3)をONにするとともに、最初に動作させた一次電池ユニット30に接続されているスイッチング素子31(図1)をオフにする。最初に動作させた一次電池ユニット30からの放電電流が流れなくなるため、一次電池ユニット30の端子間電圧v2は、ほぼ一定の値を維
持する。
When the voltage v1 of the bus line 22 decreases to the voltage threshold Va at time t3 in FIG. 4, the control device 40 (FIG. 1) starts injecting electrolyte into the primary battery unit 30 to be operated second. As a result, the inter-terminal voltage v3 of the primary battery unit 30 that operates second increases. When the inter-terminal voltage v3 reaches the rated open circuit voltage Vb, the control device 40 (FIG. 1) turns on the switching element 31 (FIGS. 1 and 3) connected to the primary battery unit 30 to be operated second. Then, the switching element 31 (FIG. 1) connected to the primary battery unit 30 operated first is turned off. Since the discharge current from the primary battery unit 30 operated first does not flow, the inter-terminal voltage v2 of the primary battery unit 30 maintains a substantially constant value.

図8に示すように、時刻t4以降は、2番目に動作状態になった一次電池ユニット30が放電する。電気負荷13の消費電力に応じて、二次電池25の充放電が行われる。時刻t4以降も、バスライン22(図3)の電圧v1が電圧閾値Vaまで低下するごとに、次に動作させる一次電池ユニット30への電解液の注入を開始する。これにより、電気負荷13に、継続して電力を供給することができる。   As shown in FIG. 8, after time t4, the primary battery unit 30 in the second operating state is discharged. The secondary battery 25 is charged and discharged according to the power consumption of the electric load 13. Also after time t4, whenever the voltage v1 of the bus line 22 (FIG. 3) falls to the voltage threshold Va, injection of the electrolyte into the primary battery unit 30 to be operated next is started. Thereby, electric power can be continuously supplied to the electric load 13.

図9に、1つの一次電池ユニット30の概略図を示す。一次電池ユニット30は、複数の金属空気電池50、貯蔵タンク55、及び注入機構60を含む。貯蔵タンク55の上部に開放弁56が取り付けられている。開放弁56が閉じられた状態で、貯蔵タンク55は、金属空気電池50に注入される電解液70を、大気から遮断した状態で貯蔵する。注入機構60は、制御装置40から指令を受けることにより、貯蔵タンク55に貯蔵されている電解液70を金属空気電池50に注入する。金属空気電池50へ電解液70を注入する期間は、制御装置40が開放弁56を開いた状態にする。   FIG. 9 shows a schematic diagram of one primary battery unit 30. The primary battery unit 30 includes a plurality of metal-air batteries 50, a storage tank 55, and an injection mechanism 60. An open valve 56 is attached to the upper part of the storage tank 55. With the open valve 56 closed, the storage tank 55 stores the electrolyte 70 injected into the metal-air battery 50 in a state where it is cut off from the atmosphere. The injection mechanism 60 injects the electrolytic solution 70 stored in the storage tank 55 into the metal-air battery 50 by receiving a command from the control device 40. During the period in which the electrolytic solution 70 is injected into the metal-air battery 50, the control device 40 keeps the release valve 56 open.

注入機構60は、金属空気電池50の各々と貯蔵タンク55とを接続する流路62、及び流路62に挿入された開閉弁61を含む。制御装置40は、開閉弁61の開閉動作を制御する。開閉弁61を開くと、貯蔵タンク55内の電解液70が重力によって落下し、金属空気電池50に注入される。   The injection mechanism 60 includes a flow path 62 that connects each of the metal-air batteries 50 and the storage tank 55, and an on-off valve 61 that is inserted into the flow path 62. The control device 40 controls the opening / closing operation of the opening / closing valve 61. When the on-off valve 61 is opened, the electrolytic solution 70 in the storage tank 55 falls due to gravity and is injected into the metal-air battery 50.

貯蔵タンク55は、金属空気電池50に対応して準備された複数の収容室57を含む。複数の収容室57は、隔壁58によって相互に仕切られている。貯蔵タンク55の内部空間の上部において、収容室57同士が繋がっている。収容室57の各々に、対応する金属空気電池50に注入すべき体積(目標とすべき体積)の電解液70が貯蔵される。収容室57に貯蔵されている電解液70が、対応する金属空気電池50に注入される。   The storage tank 55 includes a plurality of storage chambers 57 prepared for the metal-air battery 50. The plurality of storage chambers 57 are separated from each other by a partition wall 58. In the upper part of the internal space of the storage tank 55, the storage chambers 57 are connected. In each of the storage chambers 57, the volume of electrolyte 70 to be injected into the corresponding metal-air battery 50 (the volume to be targeted) is stored. The electrolytic solution 70 stored in the storage chamber 57 is injected into the corresponding metal-air battery 50.

貯蔵タンク55が複数の収容室57に仕切られていない場合、金属空気電池50に注入される電解液の流量が、金属空気電池50ごとに同一になるとは限らない。流量にばらつきが生じると、金属空気電池50に注入される体積がばらついてしまう。相対的に大きな流量で電解液が注入された金属空気電池50から、電解液70が溢れてしまうことが懸念される。   When the storage tank 55 is not partitioned into the plurality of storage chambers 57, the flow rate of the electrolyte injected into the metal air battery 50 is not necessarily the same for each metal air battery 50. When the flow rate varies, the volume injected into the metal-air battery 50 varies. There is a concern that the electrolyte 70 overflows from the metal-air battery 50 into which the electrolyte is injected at a relatively large flow rate.

実施例1においては、金属空気電池50に対応して準備された収容室57に、対応する金属空気電池50に注入すべき体積の電解液70が貯蔵されているため、各金属空気電池50に、注入すべき体積の電解液70を注入することができる。   In the first embodiment, since the volume of the electrolyte 70 to be injected into the corresponding metal-air battery 50 is stored in the storage chamber 57 prepared corresponding to the metal-air battery 50, The electrolyte 70 having a volume to be injected can be injected.

電解液を金属空気電池50に注入する直前に、電解質を溶媒に溶解させる方法では、溶解熱の発生によって、金属空気電池50に注入される前に電解液の温度が高くなってしまう場合がある。実施例1においては、予め電解質を溶媒に溶解させて、電解液として準備されている。このため、ほぼ室温の電解液を金属空気電池50に注入することができる。電解液70は、大気から遮断された状態で貯蔵タンク55に貯蔵されているため、電解液の劣化を抑制することができる。   In the method in which the electrolyte is dissolved in the solvent immediately before the electrolytic solution is injected into the metal-air battery 50, the temperature of the electrolytic solution may increase before being injected into the metal-air battery 50 due to the generation of heat of dissolution. . In Example 1, an electrolyte is previously dissolved in a solvent and prepared as an electrolytic solution. For this reason, it is possible to inject the electrolytic solution at substantially room temperature into the metal-air battery 50. Since the electrolytic solution 70 is stored in the storage tank 55 in a state of being cut off from the atmosphere, the deterioration of the electrolytic solution can be suppressed.

実施例1においては、一次電池ユニット30(図1)が待機状態の期間は、負極活物質34(図2)と電解液とが接触していない。このため、自己放電や、電池の劣化を防止することができる。一次電池ユニット30に電解液が注入されて定格開路電圧Vb(図4)を発生するまでの期間(図4の時刻t0〜t2)は、二次電池25により電気負荷13に電力が供給される。このため、電力供給の継続性が保証される。   In Example 1, the negative electrode active material 34 (FIG. 2) and the electrolytic solution are not in contact with each other during the period when the primary battery unit 30 (FIG. 1) is in the standby state. For this reason, self-discharge and deterioration of a battery can be prevented. During the period (time t0 to t2 in FIG. 4) from when the electrolytic solution is injected into the primary battery unit 30 to generate the rated open circuit voltage Vb (FIG. 4), power is supplied to the electrical load 13 by the secondary battery 25. . For this reason, the continuity of power supply is guaranteed.

二次電池25の容量は、一次電池ユニット30が動作し始めるまでの期間、電気負荷13に電力を供給できる程度に設定しておけばよい。このため、二次電池25のみでバックアップを行う場合に比べて、二次電池25の容量を小さくすることができる。二次電池25の容量を小さくすると、自己放電に起因する電力損失を低減することができる。   The capacity of the secondary battery 25 may be set to such an extent that power can be supplied to the electric load 13 until the primary battery unit 30 starts operating. For this reason, the capacity | capacitance of the secondary battery 25 can be made small compared with the case where it backs up only with the secondary battery 25. FIG. When the capacity of the secondary battery 25 is reduced, power loss due to self-discharge can be reduced.

[実施例2]
図10Aに、実施例2によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニット30の概略図を示す。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
[Example 2]
FIG. 10A is a schematic diagram of a primary battery unit 30 used in the backup power supply device according to the second embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.

実施例2においては、注入機構60が、流路62、昇降機構63、及び止水栓64を含む。止水栓64は、収容室57ごとに配置されており、収容室57の底面に形成された開口を塞ぐことができる。この開口に流路62の上端が接続される。昇降機構63は、止水栓64に対して貯蔵タンク55を昇降させる。例えば、止水栓64は金属空気電池50に固定されている。貯蔵タンク55を昇降させると、貯蔵タンク55の移動量に応じて流路62の長さが変動する。   In the second embodiment, the injection mechanism 60 includes a flow path 62, an elevating mechanism 63, and a stop cock 64. The stop cock 64 is disposed for each storage chamber 57 and can close the opening formed on the bottom surface of the storage chamber 57. The upper end of the flow path 62 is connected to this opening. The elevating mechanism 63 raises and lowers the storage tank 55 with respect to the stop cock 64. For example, the stop cock 64 is fixed to the metal-air battery 50. When the storage tank 55 is moved up and down, the length of the flow path 62 varies according to the amount of movement of the storage tank 55.

制御装置40が昇降機構63を制御する。一次電池ユニット30が待機状態のとき、止水栓64が収容室57の底面に設けられている開口を塞いでいる。このため、貯蔵タンク55内の電解液70は、貯蔵タンク55内に貯蔵された状態を維持する。   The control device 40 controls the lifting mechanism 63. When the primary battery unit 30 is in the standby state, the stop cock 64 blocks the opening provided in the bottom surface of the storage chamber 57. For this reason, the electrolyte solution 70 in the storage tank 55 maintains the state stored in the storage tank 55.

図10Bに、電解液70を金属空気電池50に注入している状態の一次電池ユニット30の概略図を示す。制御装置40が昇降機構63を制御して、貯蔵タンク55を止水栓64に対して下降させるとともに、開放弁56を開く。貯蔵タンク55が下降すると、止水栓64が収容室57の底面から離れ、電解液70が、収容室57の底面に設けられている開口、及び流路62を通って金属空気電池50に注入される。   FIG. 10B shows a schematic diagram of the primary battery unit 30 in a state where the electrolytic solution 70 is injected into the metal-air battery 50. The control device 40 controls the elevating mechanism 63 to lower the storage tank 55 with respect to the stop cock 64 and open the release valve 56. When the storage tank 55 is lowered, the stop cock 64 is separated from the bottom surface of the storage chamber 57, and the electrolytic solution 70 is injected into the metal-air battery 50 through the opening provided in the bottom surface of the storage chamber 57 and the flow path 62. Is done.

実施例2においても、実施例1と同様に、各金属空気電池50に、注入すべき体積の電解液70を注入することができる。   Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the volume of the electrolytic solution 70 to be injected can be injected into each metal-air battery 50.

[実施例3]
図11に、実施例3によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニット30の概略図を示す。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
[Example 3]
FIG. 11 shows a schematic diagram of the primary battery unit 30 used in the backup power supply device according to the third embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.

実施例3においては、注入機構60が、1つの開閉弁75と、金属空気電池50ごとに準備された流路62とを含む。1つの開閉弁75に複数の流路62が接続されている。開閉弁75の開閉動作は、制御装置40によって制御される。貯蔵タンク55に、複数の金属空気電池50に注入すべき体積の総和に相当する体積の電解液70が貯蔵されている。   In the third embodiment, the injection mechanism 60 includes one open / close valve 75 and a flow path 62 prepared for each metal-air battery 50. A plurality of flow paths 62 are connected to one on-off valve 75. The opening / closing operation of the opening / closing valve 75 is controlled by the control device 40. The storage tank 55 stores an electrolytic solution 70 having a volume corresponding to the total volume to be injected into the plurality of metal-air batteries 50.

開閉弁75を開くと、貯蔵タンク55内の電解液70が、複数の流路62に分岐されて金属空気電池50に注入される。各流路62を流れる電解液70の流量が等しくなるように、流路62の形状及び寸法が設定されている。例えば、相対的に長い流路62の流路断面が、相対的に短い流路62の流路断面より太い。各流路62を流れる電解液70の流量が等しくなるため、各金属空気電池50に注入される電解液70の体積がほぼ等しくなる。   When the on-off valve 75 is opened, the electrolytic solution 70 in the storage tank 55 is branched into a plurality of flow paths 62 and injected into the metal-air battery 50. The shape and dimensions of the flow paths 62 are set so that the flow rates of the electrolytes 70 flowing through the flow paths 62 are equal. For example, the channel cross section of the relatively long channel 62 is thicker than the channel cross section of the relatively short channel 62. Since the flow rate of the electrolytic solution 70 flowing through each flow path 62 becomes equal, the volume of the electrolytic solution 70 injected into each metal-air battery 50 becomes substantially equal.

実施例3においても、実施例1と同様に、各金属空気電池50に、注入すべき体積の電解液70を注入することができる。   Also in the third embodiment, as in the first embodiment, the volume of electrolyte solution 70 to be injected can be injected into each metal-air battery 50.

[実施例4]
図12に、実施例4によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニット30の概略図を示す。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
[Example 4]
FIG. 12 shows a schematic diagram of the primary battery unit 30 used in the backup power supply device according to the fourth embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.

貯蔵タンク55から導出された1本の流路が、複数の流路62に分岐している。複数の流路62は、金属空気電池50に対応して準備されている。流路62の各々に、開閉弁77が挿入されている。複数の内部インピーダンス測定装置78が、それぞれ金属空気電池50の出力端子37に接続されている。内部インピーダンス測定装置78は、金属空気電池50の内部インピーダンスを計測する。内部インピーダンスの計測結果が制御装置40に入力される。開閉弁77、流路62、及び内部インピーダンス測定装置78により、注入機構60が構成される。   One flow path led out from the storage tank 55 is branched into a plurality of flow paths 62. The plurality of flow paths 62 are prepared corresponding to the metal-air battery 50. An opening / closing valve 77 is inserted into each of the flow paths 62. A plurality of internal impedance measuring devices 78 are respectively connected to the output terminal 37 of the metal-air battery 50. The internal impedance measuring device 78 measures the internal impedance of the metal-air battery 50. The measurement result of the internal impedance is input to the control device 40. The on-off valve 77, the flow path 62, and the internal impedance measuring device 78 constitute an injection mechanism 60.

図13を参照して、実施例4によるバックアップ電源装置の金属空気電池50に電解液を注入するときの制御装置40の処理について説明する。図13は、複数の金属空気電池50のうち2つの金属空気電池50A、50B(図12)の内部インピーダンスZA、ZBの時間変化、金属空気電池50A、50Bに対応する開閉弁77A、77B(図12)の開閉状態の変化のグラフを示す。   With reference to FIG. 13, the process of the control apparatus 40 when inject | pouring electrolyte solution into the metal air battery 50 of the backup power supply device by Example 4 is demonstrated. FIG. 13 shows time-dependent changes in internal impedances ZA and ZB of two metal air batteries 50A and 50B (FIG. 12) among a plurality of metal air batteries 50, and on-off valves 77A and 77B corresponding to the metal air batteries 50A and 50B (FIG. The graph of the change of the open / close state of 12) is shown.

時刻t11において、制御装置40がすべての開閉弁77を開く。時刻t11は、図4に示した時刻t1、t3等の電解液の注入開始時刻に相当する。金属空気電池50に電解液の注入が開始されると、金属空気電池50の内部インピーダンスが徐々に低下する。内部インピーダンスは、金属空気電池50に注入された電解液の体積に依存する。予め定められた規定量の電解液が注入されると、内部インピーダンスが規定値まで低下する。金属空気電池50A、50Bの内部インピーダンスZA、ZBが、それぞれ時刻t12、t13において規定値Ztまで低下する。   At time t11, the control device 40 opens all the on-off valves 77. The time t11 corresponds to the electrolyte injection start time such as the times t1 and t3 shown in FIG. When the injection of the electrolytic solution into the metal-air battery 50 is started, the internal impedance of the metal-air battery 50 gradually decreases. The internal impedance depends on the volume of the electrolyte injected into the metal-air battery 50. When a predetermined amount of electrolyte is injected, the internal impedance drops to a specified value. The internal impedances ZA and ZB of the metal-air batteries 50A and 50B decrease to the specified value Zt at times t12 and t13, respectively.

金属空気電池50によって、電解液の注入の流量にばらつきが生じるため、時刻t12と時刻t13とは必ずしも一致しない。制御装置40は、時刻t12において、金属空気電池50Aの内部インピーダンスZAが規定値Ztまで低下したことを検出すると、開閉弁77Aを閉じる。同様に、時刻t13において、開閉弁77Bを閉じる。   Since the metal-air battery 50 varies in the flow rate of electrolyte injection, the time t12 and the time t13 do not necessarily match. When the control device 40 detects that the internal impedance ZA of the metal-air battery 50A has decreased to the specified value Zt at time t12, the control device 40 closes the on-off valve 77A. Similarly, at time t13, the on-off valve 77B is closed.

実施例4においては、金属空気電池50の内部インピーダンスに基づいて電解液の注入量を制御するため、金属空気電池50の各々に、予め定められた規定量(注入すべき体積)の電解液を注入することができる。   In the fourth embodiment, in order to control the injection amount of the electrolyte based on the internal impedance of the metal-air battery 50, a predetermined amount (volume to be injected) of the electrolyte is applied to each of the metal-air batteries 50. Can be injected.

[実施例5]
図14に、実施例5によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニット30の概略図を示す。以下、実施例4との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例5においては、実施例4の内部インピーダンス測定装置78(図12)に代えて、重量計80が準備されている。重量計80は、金属空気電池50に対応して準備されており、対応する金属空気電池50の重量を測定する。流路62よりも上流側の部品の重量が、重量計80による計測結果に影響を与えないように、流路62として柔軟性を有するチューブ等が用いられる。重量計80による測定結果が、制御装置40に入力される。
[Example 5]
In FIG. 14, the schematic of the primary battery unit 30 used for the backup power supply device by Example 5 is shown. Hereinafter, differences from the fourth embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted. In the fifth embodiment, a weight scale 80 is prepared in place of the internal impedance measuring device 78 (FIG. 12) of the fourth embodiment. The weigh scale 80 is prepared for the metal-air battery 50 and measures the weight of the corresponding metal-air battery 50. A flexible tube or the like is used as the flow path 62 so that the weight of the parts upstream from the flow path 62 does not affect the measurement result obtained by the weighing scale 80. A measurement result by the weight scale 80 is input to the control device 40.

図15を参照して、実施例5によるバックアップ電源装置の金属空気電池50に電解液を注入するときの制御装置40の処理について説明する。図15は、複数の金属空気電池50のうち2つの金属空気電池50A、50B(図14)の重量WA、WBの時間変化、金属空気電池50A、50Bに対応する開閉弁77A、77B(図14)の開閉状態の変
化のグラフを示す。
With reference to FIG. 15, the process of the control apparatus 40 when inject | pouring electrolyte solution into the metal air battery 50 of the backup power supply device by Example 5 is demonstrated. FIG. 15 shows the time changes of the weights WA and WB of two metal air batteries 50A and 50B (FIG. 14) among the plurality of metal air batteries 50, and on-off valves 77A and 77B (FIG. 14) corresponding to the metal air batteries 50A and 50B. ) Shows a graph of changes in the open / close state.

時刻t21において、制御装置40がすべての開閉弁77を開く。時刻t21は、図4に示した時刻t1、t3等の電解液の注入開始時刻に相当する。金属空気電池50に電解液の注入が開始されると、金属空気電池50の重量が徐々に増加する。金属空気電池の重量は、注入された電解液の体積に依存する。予め定められた規定量の電解液が注入されると、金属空気電池50の重量が規定値まで上昇する。金属空気電池50A、50Bの重量WA、WBが、それぞれ時刻t22、t23において規定値Wtに達する。   At time t21, the control device 40 opens all the on-off valves 77. The time t21 corresponds to the electrolyte injection start time such as the times t1 and t3 shown in FIG. When the injection of the electrolytic solution into the metal-air battery 50 is started, the weight of the metal-air battery 50 gradually increases. The weight of the metal-air battery depends on the volume of the injected electrolyte. When a predetermined amount of electrolyte is injected, the weight of the metal-air battery 50 rises to a specified value. The weights WA and WB of the metal-air batteries 50A and 50B reach the specified value Wt at times t22 and t23, respectively.

金属空気電池50によって、電解液の注入の流量にばらつきが生じるため、時刻t22と時刻t23とは必ずしも一致しない。制御装置40は、時刻t22において、金属空気電池50Aの重量が規定値Wtまで増加したことを検出すると、開閉弁77Aを閉じる。同様に、時刻t23において、開閉弁77Bを閉じる。   Since the flow rate of the electrolyte injection varies depending on the metal-air battery 50, the time t22 and the time t23 do not necessarily match. When detecting that the weight of the metal-air battery 50A has increased to the specified value Wt at time t22, the control device 40 closes the on-off valve 77A. Similarly, at time t23, the on-off valve 77B is closed.

実施例5においては、金属空気電池50の重量が規定値に到達した時点で電解液の注入を停止させるため、金属空気電池50の各々に、予め定められた規定量の電解液を注入することができる。   In Example 5, in order to stop the injection of the electrolyte when the weight of the metal-air battery 50 reaches the specified value, a predetermined amount of the electrolyte is injected into each of the metal-air batteries 50. Can do.

[実施例6]
図16に、実施例6によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニット30の概略図を示す。以下、実施例4との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例6においては、実施例4の内部インピーダンス測定装置78(図12)に代えて、流量計83が準備されている。流量計83は、金属空気電池50に対応して準備されており、対応する金属空気電池50に注入される電解液の流量を測定する。流量計83による測定結果が、制御装置40に入力される。
[Example 6]
FIG. 16 is a schematic diagram of a primary battery unit 30 used in the backup power supply device according to the sixth embodiment. Hereinafter, differences from the fourth embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted. In the sixth embodiment, a flow meter 83 is prepared in place of the internal impedance measuring device 78 (FIG. 12) of the fourth embodiment. The flow meter 83 is prepared for the metal-air battery 50 and measures the flow rate of the electrolyte injected into the corresponding metal-air battery 50. A measurement result by the flow meter 83 is input to the control device 40.

図17を参照して、実施例6によるバックアップ電源装置の金属空気電池50に電解液を注入するときの制御装置40の処理について説明する。図17は、複数の金属空気電池50のうち2つの金属空気電池50A、50B(図16)に注入されている電解液の流量の積分値VA、VBの時間変化、金属空気電池50A、50Bに対応する開閉弁77A、77B(図16)の開閉状態の変化のグラフを示す。   With reference to FIG. 17, the process of the control apparatus 40 when inject | pouring electrolyte solution into the metal air battery 50 of the backup power supply device by Example 6 is demonstrated. FIG. 17 shows the time variation of the integral values VA and VB of the flow rate of the electrolyte injected into two metal air batteries 50A and 50B (FIG. 16) among the plurality of metal air batteries 50, and the metal air batteries 50A and 50B. The graph of the change of the opening-and-closing state of corresponding opening-and-closing valve 77A and 77B (Drawing 16) is shown.

時刻t31において、制御装置40がすべての開閉弁77を開く。時刻t31は、図4に示した時刻t1、t3等の電解液の注入開始時刻に相当する。金属空気電池50に電解液の注入が開始されると、電解液の流量の積分値VA、VBが単調に増加する。電解液の流量の積分値は、金属空気電池50に注入された電解液の体積に相当する。金属空気電池50A、50Bに注入されている電解液の積分値VA、VBが、それぞれ時刻t32、t33において、金属空気電池50に充填すべき電解液の体積(規定値)Vfまで増加する。   At time t31, the control device 40 opens all the on-off valves 77. The time t31 corresponds to the electrolyte injection start time such as the times t1 and t3 shown in FIG. When injection of the electrolytic solution into the metal-air battery 50 is started, the integral values VA and VB of the flow rate of the electrolytic solution monotonously increase. The integral value of the flow rate of the electrolytic solution corresponds to the volume of the electrolytic solution injected into the metal-air battery 50. The integrated values VA and VB of the electrolyte injected into the metal-air batteries 50A and 50B increase to the volume (specified value) Vf of the electrolyte to be filled in the metal-air battery 50 at times t32 and t33, respectively.

金属空気電池50によって、電解液の注入の流量にばらつきが生じるため、時刻t32と時刻t33とは必ずしも一致しない。制御装置40は、時刻t32において、金属空気電池50Aに注入されている電解液の流量の積分値が規定値Vfまで増加したことを検出すると、開閉弁77Aを閉じる。同様に、時刻t33において、開閉弁77Bを閉じる。   Since the metal-air battery 50 varies in the flow rate of electrolyte injection, the time t32 and the time t33 do not necessarily match. When detecting that the integral value of the flow rate of the electrolyte injected into the metal-air battery 50A has increased to the specified value Vf at time t32, the control device 40 closes the on-off valve 77A. Similarly, at time t33, the on-off valve 77B is closed.

実施例6においては、金属空気電池50に注入された電解液の体積が規定値Vfに到達した時点で電解液の注入を停止させるため、金属空気電池50の各々に、予め定められた注入すべき体積の電解液を注入することができる。   In Example 6, in order to stop the injection of the electrolytic solution when the volume of the electrolytic solution injected into the metal-air battery 50 reaches the specified value Vf, a predetermined injection is performed to each of the metal-air batteries 50. An electrolyte of a desired volume can be injected.

[実施例7]
図18に、実施例7によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニット30の概略図を示す。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
[Example 7]
FIG. 18 is a schematic diagram of a primary battery unit 30 used in the backup power supply device according to the seventh embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.

実施例7によるバックアップ電源装置の注入機構60について説明する。貯蔵タンク55から、開閉弁84を通って1本の共通流路85に電解液が流出する。複数の金属空気電池50が、それぞれサブタンク86及び開閉弁87を介して共通流路85に接続されている。貯蔵タンク55から流出した電解液が、共通流路85を通って、サブタンク86に流入する。サブタンク86は、電解液を一時的に蓄える。サブタンク86に一時的に蓄えられた電解液が、開閉弁87を通って金属空気電池50に注入される。開閉弁84、及び複数の開閉弁87の開閉動作は、制御装置40によって制御される。   The injection mechanism 60 of the backup power supply device according to the seventh embodiment will be described. The electrolyte flows out from the storage tank 55 through the on-off valve 84 into one common flow path 85. A plurality of metal-air batteries 50 are connected to a common flow path 85 via subtanks 86 and on-off valves 87, respectively. The electrolyte flowing out of the storage tank 55 flows into the sub tank 86 through the common flow path 85. The sub tank 86 temporarily stores the electrolytic solution. The electrolytic solution temporarily stored in the sub tank 86 is injected into the metal-air battery 50 through the opening / closing valve 87. The opening / closing operation of the opening / closing valve 84 and the plurality of opening / closing valves 87 is controlled by the control device 40.

図19Aにサブタンク86の断面図を示す。サブタンク86が、蓄積量制限機構90を介して共通流路85に接続されている。蓄積量制限機構90は、サブタンク86に、対応する金属空気電池50に注入すべき電解液の体積(規定値)の電解液が蓄積されると、それ以上の電解液の、サブタンクへの蓄積を制限する。実施例7においては、蓄積量制限機構90が、フロート弁で構成される。フロート弁は、フロート91、蓋92、及び開口93を含む。共通流路85内の空間とサブタンク86内の空間とが、開口93を介して繋がっている。フロート91は、サブタンク86内に蓄積された電解液の液面の高さに応じて昇降する。蓋92は、フロート91と共に上昇することにより、開口93を塞ぐ。   FIG. 19A shows a cross-sectional view of the sub tank 86. A sub tank 86 is connected to the common flow path 85 via the accumulation amount limiting mechanism 90. The accumulation amount limiting mechanism 90 accumulates more electrolyte in the sub tank when the electrolyte of the volume (specified value) of the electrolyte to be injected into the corresponding metal-air battery 50 is accumulated in the sub tank 86. Restrict. In the seventh embodiment, the accumulation amount limiting mechanism 90 is configured by a float valve. The float valve includes a float 91, a lid 92, and an opening 93. The space in the common flow path 85 and the space in the sub tank 86 are connected via an opening 93. The float 91 moves up and down in accordance with the level of the electrolytic solution accumulated in the sub tank 86. The lid 92 rises together with the float 91 to close the opening 93.

図19B〜図19Gを参照して、蓄積量制限機構90の動作について説明する。制御装置40が開閉弁84(図18)を開くと、図19Bに示すように、共通流路85に電解液70が流れる。共通流路85内の電解液70は、開口93を通ってサブタンク86内に流入する。サブタンク86内への電解液70の流入が継続すると、電解液70の液面が上昇し、図19Cに示すようにフロート91の底面の高さまで達する。   The operation of the accumulation amount limiting mechanism 90 will be described with reference to FIGS. 19B to 19G. When the control device 40 opens the on-off valve 84 (FIG. 18), the electrolyte 70 flows through the common flow path 85 as shown in FIG. 19B. The electrolytic solution 70 in the common flow path 85 flows into the sub tank 86 through the opening 93. If the inflow of the electrolytic solution 70 into the sub tank 86 continues, the liquid level of the electrolytic solution 70 rises and reaches the height of the bottom surface of the float 91 as shown in FIG. 19C.

さらに電解液70がサブタンク86内に流入すると、図19Dに示すように、フロート91が上昇し、蓋92が開口93を塞ぐ。これにより、サブタンク86内への電解液70の流入が停止する。蓋92が開口93を塞いだ時点で、サブタンク86への電解液の充填が完了する。   When the electrolytic solution 70 further flows into the sub tank 86, the float 91 rises and the lid 92 closes the opening 93 as shown in FIG. 19D. Thereby, the inflow of the electrolytic solution 70 into the sub tank 86 is stopped. When the lid 92 closes the opening 93, the filling of the electrolyte into the sub tank 86 is completed.

貯蔵タンク55(図18)には、すべてのサブタンク86を電解液で満たすのに必要十分な量の電解液70が貯蔵されている。すべてのサブタンク86への電解液70の充填が完了した時点で、図19Eに示すように、貯蔵タンク55及び共通流路85内が空になる。開閉弁84(図18)を開いてから、すべてのサブタンク86への電解液70の充填が完了するまでの時間(充填所要時間)が、予め測定されている。この充填所要時間は、制御装置40に予め記憶されている。   The storage tank 55 (FIG. 18) stores a sufficient amount of electrolyte 70 necessary to fill all the subtanks 86 with the electrolyte. When the filling of the electrolyte solution 70 into all the sub tanks 86 is completed, the storage tank 55 and the common flow path 85 are emptied as shown in FIG. 19E. The time from when the on-off valve 84 (FIG. 18) is opened to when the electrolyte solution 70 is completely filled in all the sub tanks 86 (required filling time) is measured in advance. This filling time is stored in the control device 40 in advance.

制御装置40(図18)は、開閉弁84(図18)を開いてから、充填所要時間が経過したした時点で、図19Fに示すように開閉弁87を開く。これにより、サブタンク86内の電解液70が金属空気電池50に注入される。図19Gに示すように、サブタンク86が空になると、金属空気電池50への電解液70の注入が停止する。   The control device 40 (FIG. 18) opens the on-off valve 87 as shown in FIG. 19F when the required filling time has elapsed after opening the on-off valve 84 (FIG. 18). As a result, the electrolytic solution 70 in the sub tank 86 is injected into the metal-air battery 50. As shown in FIG. 19G, when the sub tank 86 is emptied, the injection of the electrolytic solution 70 into the metal-air battery 50 is stopped.

実施例7では、金属空気電池50に電解液70を注入する前に、サブタンク86に電解液70が一時的に蓄積される。サブタンク86に一時的に蓄積される電解液70の体積は、サブタンク86の容量によって制限される。サブタンク86の容量は、金属空気電池50に注入すべき電解液70の体積と等しくされている。このため、各金属空気電池50に、注入すべき量(規定量)の電解液70を注入することができる。   In the seventh embodiment, the electrolytic solution 70 is temporarily accumulated in the sub tank 86 before the electrolytic solution 70 is injected into the metal-air battery 50. The volume of the electrolytic solution 70 temporarily accumulated in the sub tank 86 is limited by the capacity of the sub tank 86. The capacity of the sub tank 86 is made equal to the volume of the electrolyte 70 to be injected into the metal-air battery 50. For this reason, it is possible to inject an amount (specified amount) of the electrolytic solution 70 to be injected into each metal-air battery 50.

電解液70は強アルカリ性であり、タンパク質に対して強い腐食性を示す。このため、電解液70を長期間貯蔵しておくための貯蔵タンクには、高い難漏性及び耐腐食性が求められる。実施例7においては、1つの貯蔵タンク55に電解液70が長期間貯蔵されるため、貯蔵タンク55の難漏性及び耐腐食性を高くすることが望まれる。これに対し、複数のサブタンク86には、電解液70が一時的に蓄えられるのみである。このため、サブタンク86には、貯蔵タンク55ほどの高い難漏性及び耐腐食性が要求されない。電解液70を複数のサブタンク86に分散させて貯蔵する構成に比べて、実施例7においては、バックアップ電源装置の安全性を確保し易い。   The electrolytic solution 70 is strongly alkaline and exhibits strong corrosiveness to proteins. For this reason, the storage tank for storing the electrolyte solution 70 for a long period is required to have high leakage resistance and corrosion resistance. In the seventh embodiment, since the electrolyte solution 70 is stored in one storage tank 55 for a long period of time, it is desired to increase the leakage resistance and corrosion resistance of the storage tank 55. On the other hand, the electrolytic solution 70 is only temporarily stored in the plurality of sub tanks 86. For this reason, the sub-tank 86 is not required to be as leaky and corrosion resistant as the storage tank 55. Compared with the configuration in which the electrolytic solution 70 is distributed and stored in the plurality of sub tanks 86, the safety of the backup power supply device is easily ensured in the seventh embodiment.

[実施例8]
図20に、実施例8によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニット30の概略図を示す。以下、実施例7との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
[Example 8]
FIG. 20 shows a schematic diagram of a primary battery unit 30 used in the backup power supply device according to the eighth embodiment. Hereinafter, differences from the seventh embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.

実施例7では、共通流路85(図18)に開閉弁84が取り付けられていたが、実施例8では、共通流路85とサブタンク86との間に、開閉弁84が取り付けられている。また、実施例8では、フロート91(図19A)に代えて、液面レベルセンサ95が用いられる。液面レベルセンサ95は、サブタンク86内の電解液の液面が規定の高さ(レベル)に達すると、制御装置40に検出信号を送信する。   In the seventh embodiment, the open / close valve 84 is attached to the common flow path 85 (FIG. 18). However, in the eighth embodiment, the open / close valve 84 is attached between the common flow path 85 and the sub tank 86. In the eighth embodiment, a liquid level sensor 95 is used in place of the float 91 (FIG. 19A). The liquid level sensor 95 transmits a detection signal to the control device 40 when the liquid level of the electrolyte in the sub tank 86 reaches a specified height (level).

液面レベルセンサ95として、例えば一対の電極と、電極間の導通状態を検出する検出回路を用いることができる。電解液の液面が上昇して電解液が一対の電極に接触すると、電極間が導通する。電極間の導通が検出回路で検出され、制御装置40に検出信号が送信される。   As the liquid level sensor 95, for example, a pair of electrodes and a detection circuit for detecting a conduction state between the electrodes can be used. When the liquid level of the electrolytic solution rises and the electrolytic solution contacts the pair of electrodes, the electrodes are electrically connected. The conduction between the electrodes is detected by the detection circuit, and a detection signal is transmitted to the control device 40.

図21A〜図21Dを参照して、金属空気電池50に電解液を注入する手順について説明する。金属空気電池50が待機状態のとき、開閉弁84が閉じられている(図21A)。このとき、共通流路85内は電解液70で満たされている。金属空気電池50に電解液70を注入するときには、制御装置40(図20)が開閉弁84を開ける。開閉弁84が開けられると、共通流路85からサブタンク86に電解液70が流入する(図21B)。電解液70の液面が規定の高さに達すると、液面レベルセンサ95から制御装置40(図20)に検出信号が送信される(図21C)。   With reference to FIG. 21A-FIG. 21D, the procedure which inject | pours electrolyte solution into the metal air battery 50 is demonstrated. When the metal-air battery 50 is in a standby state, the on-off valve 84 is closed (FIG. 21A). At this time, the common flow path 85 is filled with the electrolytic solution 70. When the electrolytic solution 70 is injected into the metal-air battery 50, the control device 40 (FIG. 20) opens the on-off valve 84. When the on-off valve 84 is opened, the electrolyte 70 flows from the common flow path 85 into the sub tank 86 (FIG. 21B). When the liquid level of the electrolytic solution 70 reaches a specified height, a detection signal is transmitted from the liquid level sensor 95 to the control device 40 (FIG. 20) (FIG. 21C).

制御装置40(図20)は、液面レベルセンサ95から検出信号を受信すると、当該液面レベルセンサ95が取り付けられているサブタンク86に電解液を流入させる開閉弁84を閉じる。これにより、サブタンク86への電解液の流入が停止する。   When the control device 40 (FIG. 20) receives the detection signal from the liquid level sensor 95, the control device 40 (FIG. 20) closes the on-off valve 84 that causes the electrolyte to flow into the sub tank 86 to which the liquid level sensor 95 is attached. Thereby, the inflow of the electrolyte solution to the sub tank 86 is stopped.

開閉弁84を閉じた後、サブタンク86と金属空気電池50との間に挿入された開閉弁87を開ける(図21D)。これにより、サブタンク86から金属空気電池50に電解液70が注される。   After closing the on-off valve 84, the on-off valve 87 inserted between the sub tank 86 and the metal-air battery 50 is opened (FIG. 21D). As a result, the electrolytic solution 70 is poured from the sub tank 86 to the metal-air battery 50.

実施例8においては、液面レベルセンサ95及び開閉弁84が、蓄積量制限機構90としての役割を担う。実施例8においても、実施例7と同様に、サブタンク86内に規定量の電解液70が一時的に蓄えられるため、各金属空気電池50に規定量の電解液70を注入することができる。   In the eighth embodiment, the liquid level sensor 95 and the opening / closing valve 84 serve as the accumulation amount limiting mechanism 90. In the eighth embodiment, similarly to the seventh embodiment, since the specified amount of the electrolyte 70 is temporarily stored in the sub tank 86, the specified amount of the electrolyte 70 can be injected into each metal-air battery 50.

[実施例9]
図22に、実施例9によるバックアップ電源装置に用いられる一次電池ユニット30の概略図を示す。以下、実施例7との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
[Example 9]
FIG. 22 is a schematic diagram of the primary battery unit 30 used in the backup power supply device according to the ninth embodiment. Hereinafter, differences from the seventh embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.

共通流路85が、開閉弁84から遠ざかるに従って低くなるように傾斜している。共通流路85に、上流から下流に向かって順番に複数のサブタンク86が接続されている。実施例7では、共通流路85とサブタンク86との接続箇所にフロート弁が取り付けられていたが、実施例9では、電解液の流入を止めるフロート弁等の機構は取り付けられていない。   The common flow path 85 is inclined so as to become lower as the distance from the on-off valve 84 increases. A plurality of sub tanks 86 are connected to the common flow path 85 in order from upstream to downstream. In the seventh embodiment, the float valve is attached to the connection portion between the common flow path 85 and the sub tank 86. However, in the ninth embodiment, a mechanism such as a float valve for stopping the inflow of the electrolytic solution is not attached.

図23に示すように、開閉弁84を開くと、貯蔵タンク55から共通流路85に電解液70が流出する。共通流路85を流れる電解液70は、最も上流側に配置されたサブタンク86に流入する。電解液70の流入が継続することにより、最も上流側のサブタンク86が電解液70で満杯になる。図24に示すように、相対的に上流側のサブタンク86が電解液70で満杯になると、上流側のサブタンク86から溢れた電解液70が、共通流路85を経由して、相対的に下流側のサブタンク86に流入する。   As shown in FIG. 23, when the on-off valve 84 is opened, the electrolytic solution 70 flows out from the storage tank 55 to the common flow path 85. The electrolyte 70 flowing through the common flow path 85 flows into the sub tank 86 arranged on the most upstream side. As the inflow of the electrolyte 70 continues, the most upstream sub-tank 86 is filled with the electrolyte 70. As shown in FIG. 24, when the relatively upstream sub tank 86 is filled with the electrolyte 70, the electrolyte 70 overflowing from the upstream sub tank 86 passes through the common flow path 85 and is relatively downstream. Flows into the sub-tank 86 on the side.

図25に示すように、最終的には、すべてのサブタンク86が電解液70で満たされる。電解液70の注入開始前には、貯蔵タンク55に、すべてのサブタンク86を満杯にするのに必要十分な電解液70が貯蔵されている。このため、すべてのサブタンク86が満杯になったとき、貯蔵タンク55が空になる。開閉弁84を開いてから、すべてのサブタンク86が満杯になるまでの時間(充填所要時間)は予め求められており、制御装置40に記憶されている。   As shown in FIG. 25, finally, all the sub tanks 86 are filled with the electrolytic solution 70. Before the injection of the electrolyte solution 70 is started, the storage tank 55 stores the electrolyte solution 70 necessary and sufficient to fill all the sub-tanks 86. For this reason, when all the sub tanks 86 are full, the storage tank 55 is emptied. The time from when the on-off valve 84 is opened until all the sub-tanks 86 are full (required filling time) is obtained in advance and stored in the control device 40.

図26に示すように、制御装置40は、開閉弁84を開いた後、充填所要時間が経過した時点で、開閉弁87を開く。サブタンク86に一時的に蓄えられていた電解液70が、開閉弁87を通って金属空気電池50に注入される。   As shown in FIG. 26, the control device 40 opens the on-off valve 87 when the required filling time has elapsed after opening the on-off valve 84. The electrolytic solution 70 temporarily stored in the sub tank 86 is injected into the metal-air battery 50 through the on-off valve 87.

サブタンク86の容積は、対応する金属空気電池50に注入すべき電解液70の体積に対応している。これにより、各金属空気電池50に、注入すべき体積(規定量)の電解液70を注入することができる。実施例9においては、サブタンク86が電解液70で満杯になった後、サブタンク86から傾斜した共通流路85に電解液70が溢れ出す構造が、蓄積量制限機構としての役割を担う。   The volume of the sub tank 86 corresponds to the volume of the electrolytic solution 70 to be injected into the corresponding metal-air battery 50. Thereby, it is possible to inject the electrolyte solution 70 of a volume (specified amount) to be injected into each metal-air battery 50. In the ninth embodiment, after the sub tank 86 is filled with the electrolytic solution 70, the structure in which the electrolytic solution 70 overflows from the sub tank 86 to the inclined common flow path 85 plays a role as an accumulation amount limiting mechanism.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

10 入力端子
11 出力端子
12 商用電源
13 電気負荷
20 AC−DCコンバータ
21 電力輸送回路
22 バスライン
23 ダイオード
24 電圧計
25 二次電池
26 スイッチング素子
27 電圧計
30 一次電池ユニット
31 スイッチング素子
32 正極集電体
33 負極集電体
34 負極活物質
35 電解液
36 セパレータ
37 出力端子
38 電圧計
40 制御装置
41 記憶装置
50 金属空気電池
51 電解液注入口
55 貯蔵タンク
56 開放弁
57 収容室
58 隔壁
60 注入機構
61 開閉弁
62 流路
63 昇降機構
64 止水栓
70 電解液
75 開閉弁
77 開閉弁
78 内部インピーダンス測定装置
80 重量計
83 流量計
84 開閉弁
85 共通流路
86 サブタンク
87 開閉弁
90 蓄積量制限機構
91 フロート
92 蓋
93 開口
95 液面レベルセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Input terminal 11 Output terminal 12 Commercial power supply 13 Electric load 20 AC-DC converter 21 Power transport circuit 22 Bus line 23 Diode 24 Voltmeter 25 Secondary battery 26 Switching element 27 Voltmeter 30 Primary battery unit 31 Switching element 32 Positive electrode current collection Body 33 Negative electrode current collector 34 Negative electrode active material 35 Electrolyte solution 36 Separator 37 Output terminal 38 Voltmeter 40 Control device 41 Storage device 50 Metal-air battery 51 Electrolyte injection port 55 Storage tank 56 Release valve 57 Storage chamber 58 Bulkhead 60 Injection mechanism 61 On-off valve 62 Channel 63 Elevating mechanism 64 Stop cock 70 Electrolyte 75 On-off valve 77 On-off valve 78 Internal impedance measuring device 80 Weigh scale 83 Flow meter 84 On-off valve 85 Common channel 86 Sub tank 87 On-off valve 90 Accumulated amount limiting mechanism 91 Float 92 Lid 93 Opening 95 Liquid Level Level Sensor S

Claims (12)

主電源から供給される電力によって駆動される負荷に電力を供給する二次電池と、
前記負荷に電力を供給する予備電源として、電解液が注入されていない状態で待機する複数の金属空気電池と、
前記金属空気電池に注入される電解液を、大気から遮断した状態で貯蔵する貯蔵タンクと、
制御装置と、
前記制御装置から指令を受けることにより、前記貯蔵タンクに貯蔵されている電解液を前記金属空気電池に注入する注入機構と
を有するバックアップ電源装置。
A secondary battery for supplying power to a load driven by power supplied from a main power source;
As a backup power source for supplying power to the load, a plurality of metal-air batteries that wait in a state where no electrolyte is injected, and
A storage tank for storing the electrolyte injected into the metal-air battery in a state of being cut off from the atmosphere;
A control device;
A backup power supply device having an injection mechanism for injecting the electrolyte stored in the storage tank into the metal-air battery by receiving a command from the control device.
前記注入機構は、
前記金属空気電池の各々と、前記貯蔵タンクとを接続する流路と、
前記流路に挿入された開閉弁と
を含み、
前記制御装置は、前記開閉弁の開閉動作を制御する請求項1に記載のバックアップ電源装置。
The injection mechanism is
A flow path connecting each of the metal-air batteries and the storage tank;
An on-off valve inserted into the flow path,
The backup power supply device according to claim 1, wherein the control device controls an opening / closing operation of the opening / closing valve.
さらに、前記貯蔵タンクに取り付けられ、前記貯蔵タンク内に大気を導入する開放弁を有し、
前記制御装置は、前記金属空気電池に電解液を注入する期間に、前記開放弁を開く請求項2に記載のバックアップ電源装置。
Furthermore, it has an open valve that is attached to the storage tank and introduces air into the storage tank,
The backup power supply device according to claim 2, wherein the control device opens the open valve during a period of injecting an electrolyte into the metal-air battery.
前記貯蔵タンクは、前記金属空気電池に対応して準備された複数の収容室を含み、
複数の前記収容室は、相互に隔壁で仕切られ、前記収容室の各々に、対応する前記金属空気電池に注入すべき体積の電解液が貯蔵されており、
前記注入機構は、前記収容室に貯蔵されている電解液を、対応する前記空気電池に注入する請求項2または3に記載のバックアップ電源装置。
The storage tank includes a plurality of storage chambers prepared for the metal-air batteries,
The plurality of storage chambers are partitioned from each other by a partition, and each of the storage chambers stores a volume of electrolyte to be injected into the corresponding metal-air battery,
The backup power supply device according to claim 2, wherein the injection mechanism injects an electrolyte stored in the storage chamber into the corresponding air battery.
さらに、複数の前記金属空気電池の各々の内部インピーダンスを測定する測定装置を有し、
前記開閉弁が、前記金属空気電池の各々に対応して準備されており、
前記制御装置は、前記内部インピーダンスが規定値以下になったことを検出すると、内部インピーダンスが規定値以下になった前記金属空気電池に対応する前記開閉弁を閉じる請求項2または3に記載のバックアップ電源装置。
Furthermore, it has a measuring device for measuring the internal impedance of each of the plurality of metal-air batteries,
The on-off valve is prepared for each of the metal-air batteries,
4. The backup according to claim 2, wherein when the control device detects that the internal impedance is equal to or less than a specified value, the control device closes the on-off valve corresponding to the metal-air battery whose internal impedance is equal to or less than the specified value. Power supply.
さらに、前記金属空気電池の各々の重量を測定する重量計を有し、
前記開閉弁が、前記金属空気電池の各々に対応して準備されており、
前記制御装置は、前記重量計で測定された重量が規定値以上になったことを検出すると、重量が規定値以上になった前記金属空気電池に対応する前記開閉弁を閉じる請求項2または3に記載のバックアップ電源装置。
Furthermore, it has a weighing scale for measuring the weight of each of the metal-air batteries,
The on-off valve is prepared for each of the metal-air batteries,
The said control apparatus closes the said on-off valve corresponding to the said metal air battery in which the weight became more than a regulation value, if it detects that the weight measured with the said weighing scale became more than a regulation value. The backup power supply unit described in 1.
さらに、前記金属空気電池の各々に注入される電解液の流量を測定する流量計を有し、
前記開閉弁が、前記金属空気電池の各々に対応して準備されており、
前記制御装置は、前記流量計で測定された流量の積分値が規定値以上になったことを検出すると、流量の積分値が規定値以上になった前記金属空気電池に対応する前記開閉弁を閉じる請求項2または3に記載のバックアップ電源装置。
Furthermore, it has a flow meter for measuring the flow rate of the electrolyte injected into each of the metal-air batteries,
The on-off valve is prepared for each of the metal-air batteries,
When the control device detects that the integrated value of the flow rate measured by the flow meter is equal to or higher than a specified value, the control device opens the on-off valve corresponding to the metal-air battery whose integrated value of the flow rate is equal to or higher than the specified value. The backup power supply device according to claim 2 or 3 to be closed.
前記注入機構は、
複数の前記金属空気電池に対応して準備され、前記貯蔵タンクから流出した電解液を一時的に蓄えるとともに、一時的に蓄えられた電解液を、対応する前記金属空気電池に注入する複数のサブタンクと、
前記サブタンクに、対応する金属空気電池に注入すべき電解液の体積に対応した体積の電解液が蓄積されると、それ以上の電解液の、前記サブタンクへの蓄積を制限する蓄積量制限機構と
を有する請求項1に記載のバックアップ電源装置。
The injection mechanism is
A plurality of sub-tanks that are prepared corresponding to the plurality of metal-air batteries and temporarily store the electrolyte flowing out of the storage tank and inject the temporarily stored electrolyte into the corresponding metal-air batteries When,
An accumulation amount limiting mechanism for restricting the accumulation of more electrolyte in the sub tank when the volume of the electrolyte corresponding to the volume of the electrolyte to be injected into the corresponding metal-air battery is accumulated in the sub tank; The backup power supply device according to claim 1, comprising:
前記蓄積量制限機構は、前記サブタンクの容積を、対応する前記金属空気電池に注入すべき電解液の体積に対応した容積とすることにより実現されている請求項8に記載のバックアップ電源装置。   The backup power supply device according to claim 8, wherein the accumulation amount limiting mechanism is realized by setting the volume of the sub tank to a volume corresponding to the volume of the electrolyte to be injected into the corresponding metal-air battery. 前記蓄積量制限機構は、前記貯蔵タンクから流出する電解液が流れる傾斜した流路を含み、
前記複数のサブタンクが、前記流路に接続されており、
相対的に上流側の前記サブタンクが電解液で満杯になると、上流側の前記サブタンクから溢れた電解液が、相対的に下流側の前記サブタンクに流入する請求項9に記載のバックアップ電源装置。
The accumulation amount limiting mechanism includes an inclined channel through which an electrolyte flowing out from the storage tank flows,
The plurality of sub-tanks are connected to the flow path;
10. The backup power supply device according to claim 9, wherein when the relatively upstream sub-tank is filled with electrolyte, the electrolyte overflowing from the upstream sub-tank flows into the relatively downstream sub-tank.
前記蓄積量制限機構は、対応する前記サブタンクに規定量の電解液が蓄積されると、規定量以上の電解液の、前記サブタンクへの流入を停止させる請求項8に記載のバックアップ電源装置。   9. The backup power supply device according to claim 8, wherein when the specified amount of electrolyte is stored in the corresponding sub tank, the accumulation amount limiting mechanism stops the inflow of a specified amount or more of the electrolyte into the sub tank. 前記蓄積量制限機構は、前記サブタンクに蓄積された電解液の液面が規定のレベルに達すると閉じるフロート弁を含む請求項9に記載のバックアップ電源装置。   The backup power supply device according to claim 9, wherein the accumulation amount limiting mechanism includes a float valve that closes when a liquid level of the electrolyte accumulated in the sub tank reaches a predetermined level.
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