(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素電池と発熱体を積層した発電ユニットの側面に各素電池の集電板と接続された側面リードを配置すると共に、この発電ユニットの上方に配置された電池カバーに設けられたカバー端子に一端部を接続された上部リードの他端部を側面リードの上端部に接続固定して、この発電ユニットを電池ケース内に収容し、電池カバーによって上端開口部を塞いだ熱電池において、
少なくとも側面リードの上端部と上部リードの他端部との接続固定部の外周側における電池ケースとの間、及び、この接続固定部の上方における電池カバーとの間に、耐熱性と絶縁性を備えたリード絶縁材を配置したことを特徴とする熱電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱溶融により導電性となる無機塩を電解質に用いた熱電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱電池は、貯蔵中の常温では導電性のない固体であり、使用時に加熱して高温にすると溶融して導電性となる無機塩を電解質として用いた一次電池であり、長期の保存が可能で短時間に大電流を取り出すことができるという特徴を有し、非常時用等の電源として使用される。
【０００３】
この熱電池の発電ユニット１は、図５に示すように、円盤状の素電池２と発熱体３を複数個ずつ交互に積層した上下端に円盤状の上部断熱材４と下部断熱材５を配置して構成される。各素電池２は、高温時に導電性となる電解質を正負電極で挟むと共に、これらの正負電極にそれぞれ集電板を接続した構造を有する電池セルである。そして、各発熱体３が熱電池の使用時に燃焼して発熱することにより、これらの素電池２を加熱して活性化させるようになっている。上部断熱材４は、円盤状の周縁部に上方からの切り欠き部４ａが等間隔に６箇所設けられている。また、発電ユニット１の側面には、この上部断熱材４の６箇所の切り欠き部４ａに沿うように、６本の側面リード６が配置されている。これらの側面リード６は、それぞれ各素電池２の正負いずれかの集電板に接続され、上端部が発電ユニット１の上方に突出している。
【０００４】
図６に示すように、上記発電ユニット１の上方には、円盤状の電池カバー７が配置される。この電池カバー７には、円盤状の表裏面に貫通して絶縁封止されたピン状のカバー端子８が等間隔に６個設けられている。そして、これらのカバー端子８における電池カバー７の下面側に突出する下端部には、それぞれ上部リード９の一端部がスポット溶接により接続固定されている。また、これらの上部リード９の他端部は、それぞれ側面リード６の上端部にスポット溶接により接続固定されると共に、この接続固定部１０の不要部を切断してから折り曲げて巻き込んでいる。
【０００５】
上記発電ユニット１は、円筒状の電池ケース１１内に収容される。そして、上方の電池カバー７を発電ユニット１の上端開口部に嵌入させることにより、この上端開口部を塞ぎ、Ｔｉｇ溶接により封止固定する。この際、カバー端子８の下端部と上部リード９と接続固定部１０は、それぞれ発電ユニット１における上部断熱材４の切り欠き部４ａ内に配置される。なお、電池ケース１１の内周面には、収容した発電ユニット１や側面リード６との接触を回避するために、ケース絶縁材１２が配置されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、発電ユニット１の上方に電池カバー７を配置して、各上部リード９の他端部を側面リード６の上端部にスポット溶接したり、このスポット溶接による接続固定部１０の不要部を切断すると共に折り曲げて巻き込む場合に、電池カバー７は、発電ユニット１の上方の本来の高さ位置よりも高い位置に配置して、これらの作業を行うためのスペースを確保しなければならない。このため、発電ユニット１を電池ケース１１内に収容しても、電池カバー７は上端開口部に完全に嵌入しないので、この電池カバー７を上方から押圧して発電ユニット１に対する本来の高さ位置まで押し込む必要が生じる。しかし、このように熱電池の組み立て時に電池カバー７を押し込むと、上部リード９も押されることになるので、側面リード６との接続固定部１０が外側に広がり、電池カバー７と電池ケース１１の溶接部に接触するおそれが生じる。そして、接続固定部１０が溶接部に接触すると、Ｔｉｇ溶接の際の熱でリード６，９の絶縁のために張り付けられた絶縁テープが焼失し、この接続固定部１０が電池カバー７や電池ケース１１に接続されて短絡回路が形成されるという問題が発生する。また、接続固定部１０が外側に広がることにより、電池ケース１１の上端開口部とここに嵌入する電池カバー７との間に噛み込んだ場合にも、絶縁テープが剥がされて電池カバー７や電池ケース１１を介した短絡回路が形成されるという問題が発生する。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、側面リードと上部リードとを接続固定した接続固定部の外周側にリード絶縁材を配置することにより、これらのリードが電池カバーや電池ケースに接触し短絡回路が形成されるのを防止することができる熱電池を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、上記課題を解決するために、素電池と発熱体を積層した発電ユニットの側面に各素電池の集電板と接続された側面リードを配置すると共に、この発電ユニットの上方に配置された電池カバーに設けられたカバー端子に一端部を接続された上部リードの他端部を側面リードの上端部に接続固定して、この発電ユニットを電池ケース内に収容し、電池カバーによって上端開口部を塞いだ熱電池において、少なくとも側面リードの上端部と上部リードの他端部との接続固定部の外周側における電池ケースとの間、及び、この接続固定部の上方における電池カバーとの間に、耐熱性と絶縁性を備えたリード絶縁材を配置したことを特徴とする。
【０００９】
上記手段によれば、側面リードと上部リードとの接続固定部の外周側にリード絶縁材を配置するので、電池カバーを電池ケースの上端開口部に押し込む際に、接続固定部が外側に広がったとしても、このリード絶縁材を間に介して電池カバーや電池ケースに当接することになり、溶接熱の影響を受けたり、電池カバーと電池ケースの間に噛み込まれるようなことがなくなる。従って、本発明の熱電池は、上部リードと側面リードの接続固定部が電池カバーや電池ケースに直接接触し短絡回路が形成されるのを確実に防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１〜図４は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は電池ケースに発電ユニットを収容する際の部分斜視図、図２は発電ユニットの各素電池の構造を説明するための縦断面斜視図、図３は発電ユニットと電池カバーの接続構造を説明するための部分縦断面図、図４は熱電池の構造を説明するための部分縦断面図である。なお、図５〜図６に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１２】
本実施形態の熱電池における発電ユニット１は、図５に示したものと同様に、円盤状の素電池２と発熱体３を複数個ずつ交互に積層した上下端に円盤状の上部断熱材４と下部断熱材５を配置したものについて説明する。各素電池２は、図２に示すように、電解質２ａを正極活物質２ｂと負極活物質２ｃで挟み、これら正極活物質２ｂと負極活物質２ｃの両端面に集電板２ｄ，２ｅを配置した構造を有する電池セルである。電解質２ａは、常温では導電性のない固体であり加熱高温時に溶融して導電性となる無機塩を主成分とするものである。また、正極活物質２ｂは、二硫化鉄等を主成分とし、負極活物質２ｃは、リチウムアルミ合金やリチウム・シリコン合金等のリチウム系合金を主成分とするものを用いる。各発熱体３は、熱電池の使用時に燃焼して素電池２を加熱し活性化させるものであり、Ｚｒ／ＢａＣｒＯ4系の発熱剤を無機繊維と共に漉いたシート状発熱剤やＦｅ／ＫＣｌＯ4系の発熱剤を加圧成形したペレット状発熱剤等を用いることができる。なお、熱電池は、これらの発熱体３を発火させるために導火材を用いるが、本実施形態では、簡単のために、この導火材についての図示や説明を省略する。また、本発明では、熱電池の各素電池２の構成や各発熱体３の組成等は任意であり、本実施形態のものには限定されない。
【００１３】
上部断熱材４と下部断熱材５は、共にセラミックボ−ドやマイカ等からなる円盤状の断熱材であり、図５に示したように、上部断熱材４の円盤状の周縁部には、上方からの切り欠き部４ａが等間隔に６箇所設けられている。また、発電ユニット１の側面には、この上部断熱材４の６箇所の切り欠き部４ａに沿うように、６本の側面リード６が配置されている。これらの側面リード６は、それぞれ図２に示した各素電池２の正負いずれかの集電板２ｄ又は集電板２ｅに接続され、上端部が発電ユニット１の上方に突出している。
【００１４】
上記発電ユニット１は、図３に示すように、各側面リード６の上端部がそれぞれ上部リード９を介して電池カバー７の各カバー端子８に接続される。即ち、円盤状の電池カバー７には、表裏面に貫通して絶縁封止されたピン状のカバー端子８が等間隔に６個設けられ、これらのカバー端子８における電池カバー７の下面側に突出する下端部に、それぞれ上部リード９の一端部がスポット溶接により接続固定される。そして、これらの上部リード９の他端部が、それぞれ側面リード６の上端部にスポット溶接により接続固定されると共に、この接続固定部１０の不要部を切断してから折り曲げて巻き込んでいる。また、各接続固定部１０は、カバー端子８の下端部と上部リード９と共に、それぞれ発電ユニット１における上部断熱材４の切り欠き部４ａ内のスペースに配置される。ただし、これらの作業を行うために、電池カバー７を発電ユニット１の上方の本来の高さ位置よりも高い位置に配置し、この発電ユニット１との間に作業スペースを確保している。また、このために上部リード９は斜めになる。
【００１５】
上記発電ユニット１は、図１に示すように、円筒状の電池ケース１１内に収容される。この際、上部断熱材４の各切り欠き部４ａ内のスペースに配置された接続固定部１０上には、それぞれリード絶縁材１３を配置する。各リード絶縁材１３は、天然雲母等のように耐熱性と絶縁性を備えた板材に耐熱テ−プを貼り直角に折り曲げたものである。また、これら各リード絶縁材１３は、リード６，９や接続固定部１０よりも幅広であり、切り欠き部４ａの開口幅よりは狭い板状のものを用いる。そして、これら各リード絶縁材１３は、水平部を切り欠き部４ａ内に挿入して接続固定部１０上に配置すると共に、垂直部をこの接続固定部１０の外周側の下方に配置する。従って、発電ユニット１が電池ケース１１内に収容されると、接続固定部１０の上方の電池カバー７との間と、接続固定部１０や側面リード６の上端部の外周側の電池ケース１１との間に、このリード絶縁材１３が介在することになる。なお、電池ケース１１の内周面には、従来と同様に、ケース絶縁材１２が配置される。
【００１６】
上記発電ユニット１が電池ケース１１に収容されると、上方から電池カバー７を押圧して、図４に示すように、この電池ケース１１の上端開口部に嵌入させる。そして、Ｔｉｇ溶接により電池ケース１１の上端開口部に電池カバー７を封止固定し、この電池ケース１１内を密閉することによって熱電池を完成する。この際、電池カバー７を電池ケース１１の上端開口部に押し込むと、各切り欠き部４ａ内で斜めになった上部リード９が水平に戻るので、接続固定部１０が外側に押されて広がることがある。しかし、接続固定部１０が外側に広がって切り欠き部４ａ内からはみ出したとしても、リード絶縁材１３が介在するので、この接続固定部１０が電池カバー７や電池ケース１１に直接接触するようなおそれは生じない。また、接続固定部１０が外側に広がると、リード絶縁材１３が電池カバー７と電池ケース１１との間に押さえ付けられるので、この接続固定部１０が電池カバー７と電池ケース１１との間に噛み込まれるようなこともなくなる。さらに、Ｔｉｇ溶接の際の熱も、リード絶縁材１３に遮断されるので、接続固定部１０に直接伝わるようなことがなくなる。
【００１７】
以上説明したように、本実施形態の熱電池は、側面リード６と上部リード９を接続する各接続固定部１０の外周側にリード絶縁材１３を配置することにより、これら各接続固定部１０が電池カバー７や電池ケース１１に直接接触したり、電池カバー７と電池ケース１１との間に噛み込まれるようなことがなくなるので、短絡回路の形成を確実に防止することができる。
【００１８】
なお、上記実施形態では、リード絶縁材１３が接続固定部１０の上方と接続固定部１０や側面リード６の上端部の外周側のみに配置される場合について説明したが、さらに広い範囲に配置することも可能である。また、上記実施形態では、側面リード６と上部リード９とをスポット溶接して不要部を切断し折り曲げることにより接続固定部１０を構成する場合について説明したが、これら側面リード６と上部リード９の接続固定の方法は任意である。
【００１９】
さらに、上記実施形態では、発電ユニット１の側面に６本の側面リード６を配置し、これらの側面リード６を上部リード９を介して６個のカバー端子８に接続する場合について説明したが、これら側面リード６やカバー端子８等の本数は適宜変更することができる。また、上記実施形態では、発電ユニット１の上部断熱材４に切り欠き部４ａを設け、ここにそれぞれ接続固定部１０を配置する場合について説明したが、本発明は、上部断熱材４の構造やこの上部断熱材４や下部断熱材５を設けるかどうかについても任意である。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の熱電池によれば、電池カバーを電池ケースの上端開口部に押し込む際に、側面リードと上部リードの接続固定部が外側に広がったとしても、耐熱性と絶縁性を備えたリード絶縁材が介在されるので、この接続固定部が電池カバーや電池ケースに直接接触し短絡回路が形成されるのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、電池ケースに発電ユニットを収容する際の部分斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、発電ユニットの各素電池の構造を説明するための縦断面斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、発電ユニットと電池カバーの接続構造を説明するための部分縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、熱電池の構造を説明するための部分縦断面図である。
【図５】熱電池の発電ユニットの構造を説明するための斜視図である。
【図６】従来例を示すものであって、熱電池の構造を説明するための部分縦断面図である。
【符号の説明】
１  発電ユニット
２  素電池
３  発熱体
６  側面リード
７  電池カバー
８  カバー端子
９  上部リード
１０  接続固定部
１１  電池ケース
１３  リード絶縁材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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