(57)【要約】      （修正有）【課題】  電解液を迅速かつ確実に発電部へ注入することが可能な高信頼性の注液式電池を提供する。【解決手段】  電解液を封入したアンプル、積層された単セルの複数個を含む発電部、及びアンプル収納部、発電部収納部、ならびにアンプル収納部と発電部収納部とを連絡する注液路及び排気路を有する構造体を備え、アンプル及び発電部が注液路を介して配列されておりアンプルはその封口部が注液路と反対側に位置し、アンプル収納部が、注液路に連なる少なくとも１つの溝部を有する。【選択図】  図１
2006080033.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、
（ｂ）積層された単セルの複数個を含む発電部、および
（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と前記発電部収納部とを連絡する注液路および排気路を有する構造体を備え、
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されており、
前記アンプルは、その封口部が前記注液路と反対側に位置し、
前記アンプル収納部が、前記注液路に連なる少なくとも１つの溝を有することを特徴とする注液式電池。
【請求項２】
前記積層された単セルの端面が前記注液路に向けて配置され、
前記注液路が、前記各単セルに対応して分割された複数の流路を含み、
前記アンプル収納部が、前記注液路に連なる部分において各流路に連絡する少なくとも１つの溝を有する請求項１記載の注液式電池。
【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】
ところで、アンプルは、径を細くした開口部より電解液を入れた後、その開口部をガスバーナで溶融して封口される。このようにして形成されるアンプルの封口部は、その厚さが他の部分より厚く、また厚さのばらつきも大きい。そのような封口部が発電部側に位置するようにアンプルを収納部に収納すると、発射衝撃により、アンプルの封口部は、アンプル収納部の底に衝突する。このため、アンプルへの衝撃力が小さい場合、アンプルが十分に破壊されずに、電解液の一部がアンプル内に残留し、発電部に電解液が十分に供給されない可能性がある。
また、アンプルが粉々に破壊された場合でも、アンプルの破片がアンプル収納部の注液路の入口に折り重なって入口を塞いでしまい、電解液が発電部へ迅速に流れ込まない可能性がある。
【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、電解液を迅速かつ確実に発電部へ注入することが可能な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）積層され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、前記アンプルの封口部が、前記発電部の反対側に位置し、前記アンプル収納部が前記注液路に連なる少なくとも１つの溝を有することを特徴とする。
【０００７】
前記積層された単セルの端面が前記注液路に向けて配置され、前記注液路が、前記各単セルに対応して分割された複数の流路を含み、前記アンプル収納部が、前記注液路に連なる部分において各流路に連絡する少なくとも１つの溝を有するのが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電解液を迅速かつ確実に発電部へ注入することができる。このため、電圧が迅速に立ち上がり、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】
【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概略縦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、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】
さらに、アンプル収納部１ａ内のアンプル１は、封口部１ｂを発電部２と反対側にして設置されている。これにより、図２に示す矢印の方向に発射衝撃を受けると、アンプル１の封口部１ｂと反対側における厚さの薄い面が、アンプル収納部１ａの底部、すなわち発電部２側の内壁に衝突する。このため、衝撃力が小さくてもアンプル１は細かく破壊されやすくなり、アンプル１内に電解液の一部が残留することがなく、確実に十分な量の電解液が発電部２に供給される。
【００１３】
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、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、負極２１、セルロース製のセパレータ２４、および正極２３からなる。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。
【００１４】
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。
【００１５】
アンプル収納部１ａの底部は、図４に示すように、最も低い帯状の部分１１と、その帯状の部分１１と側部とをつなぐ傾斜部１２とからなり、部分１１に注液路８が設けられている。そして、傾斜部１２には、各注液路８につながる一対の溝８ａが設けられている。これにより、細かく砕けたアンプル１の破片が注液路８の上を折り重なっても、電解液がその溝８ａを通って注液路８に流れ込むことができる。これにより、電解液が確実に、かつ迅速に発電部２へ流入することができる。
【００１６】
アンプルの破片が入りにくいという点で、溝の幅は少なくとも注液路の径よりも小さいのが好ましい。また、電解液をできるだけ多く、迅速に注液路に送り込むという点で、溝は、アンプル収納部の底部において、注液路からアンプル収納部の側面の方向に延びているのが好ましい。また、電解液が注液路に流れ込みやすいという点で、注液路は、アンプル収納部の底部おいて中心部の最も低い部分に開口させ、溝はその最も低い部分につながる傾斜部に設けることが好ましい。
なお、上記の構造体は、発電部を構成する各単セルの上方に各１つずつ流路を設けたが、複数の流路を設けてもよい。また、各流路に連なる溝を各２つずつ設けた構成としたが、各流路に連なる溝の数はこれに限定されない。
【００１７】
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】
【００１８】
以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００１９】
《実施例１》
所定量の電解液を入れたアンプルを封口台に載せ、封口カバーを設置した。首部分をガスバーナで加熱し、首部分が溶融垂下すると同時に、封口治具でつまみアンプルの開口部を封口し、封口部１ｂを形成した。そして、アンプルの高さ寸法の規格内に入るように封口部１ｂを研磨した。このとき、アンプル１の厚さは０．３〜０．５ｍｍであり、その封口部１ｂの厚さは１〜１．５ｍｍであった。
【００２０】
上記の図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。この３個の単セル２６にそれぞれ対応するように、図２に示すような３つの流路からなる注液路８を有するステンレス鋼製の構造体３を用いた。そして、各単セル２６の一方の端面が注液路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。
【００２１】
《比較例１》
アンプル収納部１ａに溝８ａを設けない以外は構造体３と同様の構造体を用い、実施例１と同様の方法により注液式電池を作製した。
《比較例２》
アンプル１を、その封口部１ｂを下側、すなわち発電部２側に向けてアンプル収納部１ａ内に配置した以外は、比較例１と同様の方法により注液式電池を作製した。
【００２２】
実施例１ならびに比較例１および２の注液式電池をそれぞれ１０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（１００００Ｇ）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以上に電池電圧が立ち上がった電池の個数をそれぞれ調べた。
この評価結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
2006080033.tif 000003
【００２４】
実施例１では、アンプルが確実に粉々に割れて、電解液が確実かつ十分に各単セルへ流入したため、いずれの電池も時間内に所定の電圧が発生した。これに対して、比較例１では、アンプル収納部に注液路に連なる溝が設けられていないため、破壊されたアンプルの破片が注液路を塞いだために、発電部への電解液の供給が迅速に行われずに、所定の時間内に電圧が立ち上がらない電池がみられた。また、比較例２では、アンプルの破壊が不充分なため、電解液の一部がアンプル内に残留し、発電部への電解液の供給が不充分となり、正常に電圧が立ち上がらない電池がみられた。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明の注液式電池は高信頼性を有するため、高性能の飛翔体に搭載される電源として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明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。
【図４】本発明の注液式電池におけるアンプル収納部を、発射衝撃を受ける方向（図２に示す矢印の方向）からみた図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  アンプル
１ａ  アンプル収納部
１ｂ  封口部
２  発電部
２ａ  発電部収納部
３  構造体
４  仮蓋
５  ケース
７  蓋
８  注液路
８ａ  溝
９  排気路
１０ａ、１０ｂ  出力端子
【図１】
2006080033.tif 000004
【図２】
2006080033.tif 000005
【図３】
2006080033.tif 000006
【図４】
2006080033.tif 000007