(57)【要約】【課題】  発射衝撃だけで確実に活性化することのできる注液式電池を提供する。【解決手段】  注液式電池において、発電部の積層方向における長さＡと、正極と負極との間の距離Ｂとが、関係式（１）：        ０．２１Ａ≦Ｂ≦０．３３Ａを満たし、かつアンプル内の電解液量Ｖ0と、発電部が含有し得る電解液量Ｖとが、関係式（２）：        １．２Ｖ≦Ｖ0≦２．１Ｖを満たす。【選択図】図２
2006080034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）電解液を封入したアンプルと、（ｂ）正極、負極、および前記正極と負極との間に配されるセパレータからなる積層した単セル複数個を含む発電部と、（ｃ）アンプル収納部、発電部収納部、ならびに前記アンプル収納部および前記発電部収納部を連絡する注液路および排気路を有する構造体とを備え、
前記アンプルおよび前記発電部が前記注液路を介して配列しており、
前記発電部の積層方向における長さＡと、前記正極と負極との間の距離Ｂとが、関係式（１）：
０．２１Ａ≦Ｂ≦０．３３Ａ
を満たし、かつ前記アンプル内の電解液量Ｖ0と、発電部が含有し得る電解液量Ｖとが、関係式（２）：
１．２Ｖ≦Ｖ0≦２．１Ｖ
を満たす注液式電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛翔体に搭載され、飛翔体の発射時の衝撃のみで活性化する注液式電池に関する。さらに詳しくは、低電圧で小型タイプの注液式電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、注液式電池の小型化が要求されるにつれて、使用する電解液の量も少なくなっている。少量の電解液が入ったアンプルが衝撃により確実に割れ、電解液が発電部に不足なく供給することができる構造が求められている。
【０００３】
本発明者らは、発射衝撃のみで活性化する新規な注液式電池として、電解液を封入したアンプル、電解液を発電部に導く注液路、および発電部をその順に配列し、アンプル側を、飛翔体の前部に向けて搭載する構造の注液式電池を検討している。
アンプルから発電部の方向に発射衝撃による力が加わると、アンプル収納部の底部、すなわち発電部側の内壁にアンプルが衝突することによりアンプルが破壊され、アンプル内に封入されていた電解液が外部へ飛散する。そして、アンプルから解放された電解液は、飛翔体の進行方向とは逆の方向に流れるから、アンプル収納部から注液路を経て発電部へ流入する。このように発射衝撃のみで発電部に電解液が供給されて電圧を発生させることができる。
【０００４】
アンプルの破壊時には、外部に飛散した電解液の一部は、アンプルの破片やアンプル収納部の内壁等に付着する。しかし、この電解液が多くなると、発電部が含有し得る量の電解液が発電部に十分供給されず、電圧の立ち上がり特性が低下する場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するために、発射衝撃だけで確実に活性化する高信頼性の注液式電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の注液式電池は、（ａ）電解液を封入したアンプルと、（ｂ）正極、負極、および前記正極と負極との間に配されるセパレータからなる積層した単セル複数個を含む発電部と、（ｃ）アンプル収納部、発電部収納部、ならびに前記アンプル収納部および前記発電部収納部を連絡する注液路および排気路を有する構造体とを備え、前記アンプルおよび前記発電部が前記注液路を介して配列しており、前記発電部の積層方向における長さＡと、前記正極と負極との間の距離Ｂとが、関係式（１）：
０．２１Ａ≦Ｂ≦０．３３Ａ
を満たし、かつ前記アンプル内の電解液量Ｖ0と、発電部が含有し得る電解液量Ｖとが、関係式（２）：
１．２Ｖ≦Ｖ0≦２．１Ｖ
を満たす。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、アンプル内の電解液を短時間で効率よく発電部に注液することができる。また、発電部に電解液を十分に供給することができる。これにより、発射衝撃だけで確実に活性化する高信頼性の注液式電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明者らは、アンプルに封入する電解液の量、および発電部における正極と負極との間の距離を種々検討した。その結果、発電部の積層方向における長さＡと、正極と負極との間の距離Ｂとが、関係式（１）：
０．２１Ａ≦Ｂ≦０．３３Ａ
を満たし、かつアンプル内の電解液量Ｖ0と、発電部が含有し得る電解液量Ｖとが、関係式（２）：
１．２Ｖ≦Ｖ0≦２．１Ｖ
を満たす場合に、発電部に効率よく十分な量の電解液を供給することができ、安定した電圧の立ち上がり特性が得られることを見出した。
【０００９】
本発明の実施の形態の一例として低電圧で小型タイプの注液式電池の正面および側面における断面図をそれぞれ図１および図２に示す。
ステンレス鋼製のケース５内に収納されたステンレス鋼製の構造体３は、アンプルを収納するアンプル収納部１ａ、前記アンプル収納部１ａの下方に発電部を収納する発電部収納部２ａ、ならびに前記アンプル収納部１ａと発電部収納部２ａとを連絡する注液路８および排気路９を有している。
【００１０】
アンプル収納部１ａには、過塩素酸水溶液からなる電解液を封入したアンプル１が配されている。発電部収納部２ａには、セパレータ２４と電極体２５とを交互に積層することにより構成された、単セルの複数個からなる発電部２が配されている。アンプル１、注液路８、および発電部２は、その順に、しかもそれらの中心部はほぼ一直線に並ぶように、配列される。そして、この注液式電池は、アンプル側を飛翔体の前部に向けて搭載される。従って、注液式電池には、飛翔体の発射衝撃が、図２に示す矢印の方向に加えられる。
【００１１】
注液式電池に、図２に示す矢印の方向に発射衝撃による力が加わると、アンプル１が破壊され、封入されていた電解液が外部へ飛散する。そして、無旋回であるが発射衝撃により、電解液は注液路８を通り、発電部２へ流入する（図２中の破線で示した矢印の方向）。なお、電池内部は密閉されているため、発電部収納部２ａ内に電解液が流入した体積分の空気は、排気路９を通り、アンプル収納部１ａへ排気される。排気路９は、発電部の上部側面から、注液路８とは重ならないようにアンプル収納部の側方を迂回して、アンプル収納部の上方側につながっている。
【００１２】
ここで、図３は発電部２の拡大断面図である。電極体２５としては、図３に示すように、ニッケル等からなる基板２２の一方の面に二酸化鉛からなる正極２３が被覆され、他方の面に鉛からなる負極２１が被覆されたものが用いられる。単セル２６は、正極２３、負極２１、正極２３と負極２１との間に配されるセルロース製のセパレータ２４より構成される。そして、発電部２は、積層された各単セル２６の端面すなわち単セル２６を構成する正極、負極、およびセパレータの端面が注液路８側に向くように配置されている。
【００１３】
注液路８は、発電部２を構成する各単セル２６ごとに分割された複数の流路からなり、単セル２６の上方に１つずつ流路が配置されている。このため、各単セルに同時にかつ均等に電解液が流入する。
なお、注液路の形状としては、注液路の入口を一つとし、内部で分岐させて複数の流路を形成し、出口を複数としてもよい。
【００１４】
そして、発電部２の積層方向における長さＡと、正極２３と負極２１との間の距離Ｂとが、関係式（１）：０．２１Ａ≦Ｂ≦０．３３Ａを満たす。このとき、アンプル内の電解液を短時間で効率よく発電部に注液することができる。構造体の構造上、Ｂは０．３３Ａを超えない。Ｂが０．２１Ａ未満の場合、極間距離が短くなりすぎるため、発電部全体に電解液が迅速に行きわたりにくくなる。
【００１５】
さらに、アンプル１内に封入された電解液の体積Ｖ0と、発電部２が含有し得る電解液量の体積Ｖとが、関係式（２）：１．２Ｖ≦Ｖ0≦２．１Ｖを満たす。このとき、発電部２に十分な量の電解液を供給することができ、安定した電池の立ち上がり特性が得られる。Ｖ0が１．２Ｖ未満の場合、発電部へ供給される電解液量が不足する可能性がある。アンプルの容積等、構造上の理由から、Ｖ0は２．１Ｖを超えると、短絡する可能性がある。
【００１６】
アンプル収納部１ａの上部および発電部収納部２ａの下部には、電解液が外部へ漏れないように仮蓋４がそれぞれ配されている。構造体３とケース５との間には、出力端子１０ａ、１０ｂと発電部２とを接続する一対のリード線６ａ、６ｂが配されている。
そして、ケース５およびアンプル収納部１ａの上部には、ポリエチレンなどからなる樹脂により蓋７が形成され、これによりケース５が封口される。
【実施例】
【００１７】
以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。
《実施例１〜４および比較例１〜８》
上述した図１および２と同様の構造の注液式電池を作製した。発電部２には、セルロース製のセパレータ２４、および電極体２５を交互に積層して、３個の単セル２６で構成される発電部を用いた。電極体２５には、図３のようにニッケルからなる基板２２の一方の面に二酸化鉛からなる正極２３を被覆し、他方の面に鉛からなる負極２１を被覆したものを用いた。そして、各単セル２６の端面が注液路８に対向するように発電部２を配置した。ガラス製のアンプル１には、過塩素酸水溶液からなる電解液を封入した。
【００１８】
このとき、表１に示すように、アンプル中の電解液の体積Ｖ0を、発電体が含有し得る電解液の体積Ｖに対して１．１Ｖ〜２．２Ｖの範囲で種々に変えて、発電部における正極と負極との間の距離Ｂを、発電部の積層方向における長さＡに対して、０．２Ａ〜０．３３Ａの範囲で種々に変えて、それぞれ注液式電池を作製した。
【００１９】
各注液式電池をそれぞれ５個ずつ作製した。そして、常温にて、各電池に旋回を加えず、発射衝撃（１５０００Ｇ）に相当する衝撃力を加えることによりアンプルを破壊した。このとき、０．１秒以内に４Ｖまで電池電圧が立ち上がった電池の個数をそれぞれ調べた。その結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
2006080034.tif 000003
【００２１】
表１より、発電部の積層方向における長さＡと、正極と負極との間の距離Ｂとが、関係式（１）：０．２１Ａ≦Ｂ≦０．３３Ａを満たし、かつアンプル１内に封入された電解液の体積Ｖ0と、発電部２が含有し得る電解液量の体積Ｖとが、関係式（２）：１．２Ｖ≦Ｖ0≦２．１Ｖを満たす場合に、全ての電池で安定した電圧の立ち上がり挙動が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上のように、本発明は、発射衝撃だけで確実に活性化することのできる注液式電池に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例の注液式電池の側面における概略縦断面図である。
【図２】本発明の実施例の注液式電池の正面における概略縦断面図である。
【図３】図２中のＸ部分（発電部）の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  アンプル
２  発電部
３  構造体
４  仮蓋
５  ケース
６ａ、６ｂ  リード線
７  蓋
８  注液路
９  排気路
１０ａ、１０ｂ  出力端子
２１  負極
２２  基板
２３  正極
２４  セパレータ
２５  電極体
２６  単セル
【図１】
2006080034.tif 000004
【図２】
2006080034.tif 000005
【図３】
2006080034.tif 000006