(57)【要約】【課題】  発電部を構成する複数の単セルに電解液を同時かつ均等に発電部へ注入でき、迅速な活性化が可能である注液式電池を提供する。【解決手段】  注液式電池が、（ａ）電解液を封入したアンプルと、（ｂ）単セル複数個を横方向に積層した発電部と、（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直線状に配列され、積層された前記単セルの側面が、前記注液路に向けて配置され、前記注液路が、前記単セル毎に分割されており、それぞれ前記単セルの上方に位置する。【選択図】図２
2006080000.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）複数個の単セルを積層した発電部と、（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直線状に配列され、
積層された前記単セルの側面が前記注液路に向けて配置され、
前記注液路が、前記単セルごとに分割されて、それぞれ前記単セルの上方に位置することを特徴とする注液式電池。
【請求項２】
前記排気路は、前記発電部収納部の側面に前記アンプル収納部と連絡する入口を有し、前記側面に垂直な方向に対する入口付近の排気路の角度θが、３０°≦θ＜７０°である請求項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】
従来の注液式電池では、飛翔体の発射に際して、その発射による衝撃によって、電解液を封入したアンプルが破壊される。同時に飛翔体が回転することにより、遠心力が与えられ、電解液がアンプルの周囲に配置された発電部に流入し、電池が活性化し、電圧が発生する。このような注液式電池は、発射後に旋回する飛翔体の信管用電源部として使用されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
発電部では、複数の単セルが積層され、各単セルが互いに直列に接続されている。単セルは、二酸化鉛からなる正極、鉛からなる負極、リング状セパレータより構成される。
ところで、近年、旋回せずに発射衝撃のみで活性化する電源部として注液式電池の適用が求められている。しかし、上記のような従来の注液式電池では、発射衝撃だけでは、電解液がアンプルの周囲に配置された発電部に流入しないため、電池が活性化しないという問題がある。
【０００４】
そこで、上記問題を解決するために、発射衝撃のみで活性化する注液式電池が検討されている。この注液式電池の側面および正面における概略縦断面図をそれぞれ図４および５に示す。
ステンレス鋼製のケース１５内に収納されたステンレス鋼製の構造体１３は、アンプルを収納するアンプル収納部１１ａ、前記アンプル収納部１１ａの下方に発電部を収納する発電部収納部１２ａ、ならびに前記アンプル収納部１１ａと発電部収納部１２ａとを連絡する注液路１８および排気路１９を有している。
【０００５】
アンプル収納部１１ａ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１１が設置されている。発電部収納部１２ａには、セパレータ３４と極板３５とを交互に積層することにより構成された単セル複数個からなる発電部１２が配されている。
ここで、図６は発電部１２の拡大断面図である。極板３５としては、図６に示すように、ニッケル等からなる基板３２の一方の面に正極として二酸化鉛３３が被覆され、他方の面に負極として鉛３１が被覆されたものが用いられる。単セル３６は、鉛３１、セルロース製のセパレータ３４、および二酸化鉛３３からなる。そして、発電部１２は、積層された各単セル３６の側面が注液路１８側に向くように配置され、アンプル１１および発電部１２は、注液路１８を介して一直線上に配置されている。
【０００６】
アンプル収納部１１ａの上部および発電部収納部１２ａの下部には、電解液が外部へ漏れないように仮蓋１４がそれぞれ配されている。構造体１３とケース１５との間には、出力端子２０ａ、２０ｂと発電部１２とを接続する一対のリード線１６ａ、１６ｂが配されている。
そして、ケース１５およびアンプル収納部１１ａの上部に配されている仮蓋１４の上部には、ポリエチレンなどからなる樹脂により蓋１７が形成され、これによりケース１５が封口される。
【０００７】
この注液式電池の作動について説明する。
図５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１１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、アンプル１１と発電部１２と注液路１８が一直線上に配置しているため、無旋回であっても発射衝撃により、電解液は注液路１８を通り、発電部１２へ流入する（図５中の破線で示した矢印の方向）。この時、電池内部は密閉されているため、発電部収納部１２ａ内に電解液が流入した体積分の空気は、排気路１９を通り、アンプル収納部１１ａへ排気される。これにより、電解液の発電部１２への流入が迅速に行われる。発電部１２を構成する各単セルの側面が、注液路１８側を向いているため、確実に各セルに電解液が流入し、電圧が発生する。
【０００８】
しかし、注液路が中央に一つしか設けられていないため、発電部の端部よりも中央に位置する単セルに電解液が流入しやすい。したがって、単セルの注液量にばらつきが生じやすい。また、発電部の端部にまで電解液が充分に行き渡るまでに時間を要してしまう。
また、従来の注液式電池に対して、発電部の体積が約１／２の小型タイプで、発生電圧が１／６と低い注液式電池が要求されている。すなわち、電解液が少量で、発電部を構成する単セルの積層数が少なく、かつ発射衝撃のみで発電部への電解液の注液が可能な注液式電池の要望が高まっている。
【特許文献１】実開昭６０−６４５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、上記の問題を解決し、発電部を構成する複数の単セルに電解液を同時かつ均等に発電部へ注入でき、迅速な活性化が可能である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】
【００１０】
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）単セル複数個を横方向に積層した発電部と、（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直線状に配列され、積層された前記単セルの側面が前記注液路に向けて配置され、前記注液路が、前記単セルごとに分割されて、それぞれ前記単セルの上方に位置することを特徴とする。
【００１１】
前記排気路は、前記発電部収納部の側面に前記アンプル収納部と連絡する入口を有し、前記側面に垂直な方向に対する入口付近の排気路の角度θが、３０°≦θ＜７０°である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発電部を構成する複数の単セルに電解液を同時かつ均等に発電部へ注入でき、迅速な活性化が可能である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】
【００１３】
本発明は、電解液を封入したアンプルと、単セル複数個を横方向に積層した発電部と、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直線状に配列され、積層された前記単セルの側面が前記注液路に向けて配置され、前記注液路が、前記単セルごとに分割されており、それぞれ前記単セルの上方に位置する注液式電池に関する。
【００１４】
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。
【００１５】
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が設置されている。発電部収納部２ａには、セパレータ２４と極板２５とを交互に積層することにより構成された単セル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、図２に示す発射衝撃を受ける方向（矢印の方向）に、その順に配列されている。
ここで、図３は発電部２の拡大断面図である。極板２５としては、ニッケル等からなる基板２２の一方の面に正極として二酸化鉛２３が被覆され、他方の面に負極として鉛２１が被覆されたものが用いられる。単セル２６は、鉛２１、セルロース製のセパレータ２４、および二酸化鉛２３からなる。発電部２は、積層された各単セル２６の側面、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、アンプル１および発電部２は、注液路８を介して直線状に配列されている。この場合、アンプル１および発電部２の軸心が注液路８を介して一直線上に一致していることが好ましいが、必ずしも一致していなくてもよい。
【００１６】
前記複数の注液路８は、発電部２を構成する各単セル２６ごとに分割されており、前記単セル２６の上方に各１つずつ配置されている。すなわち、注液路８は前記単セル２６の数と同じ数の流路を有し、それら流路がそれぞれ単セル２６の上側に位置する。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。
【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。
【００１８】
上記の注液式電池の作動について説明する。
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、アンプル１と発電部２と注液路８が一直線上に配置しているため、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）。
【００１９】
この時、複数の注液路８が各単セルの上方に各１つずつ配置されているため、各単セルに同時かつ均等に電解液が流入する。また、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。
これにより、電解液がすばやく均等に発電部へ流入することができるため、電池電圧が確実に発生し、電池は迅速に活性化することができる。
【００２０】
前記排気路は、前記発電部収納部の側面に前記アンプル収納部と連絡する入口を有し、前記側面に垂直な方向に対する入口付近の排気路の角度θが、３０°≦θ＜７０°であることが好ましい。
角度θが３０°未満のとき、排気路に電解液が入り込み、電解液により排気路内が完全に塞がれてしまう。このため、発電部収納部の空気を排気路を介してアンプル収納部へ排気することができなくなり、電解液が発電部へすばやく流入することが困難となる。
一方、角度θが７０°以上では、排気路とアンプル収納部の位置関係による構造体の構造的な問題が生じるため、排気路を設けることができない。
【００２１】
また、上記アンプルの上部に、アンプルを破壊するための破壊機構を設けてもよい。例えば、ステンレス鋼製の円柱状の錘を図１におけるアンプルの上に配置してもよい。図１のように破壊機構を設けなくても、発射衝撃により受ける力のみで、アンプルを破壊することも可能である。
【００２２】
上記の構造体では、発電部を構成する各単セルの上方に各１つずつ注液路を設けた構成としたが、各単セルの上方にそれぞれ複数個の注液路を設けた構成としてもよい。
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。
【実施例】
【００２３】
《実施例１》
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、および極板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。極板２５には、図３のようにニッケルからなる基板２２の一方の面に正極として二酸化鉛２３を被覆し、他方の面に負極として鉛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の一方の側面が注液路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。また、発電部収納部側面に垂直な方向に対する入口付近の排気路の角度θを４５°とした。このようにして、低電圧で小型タイプの注液式電池を得た。
【００２４】
《比較例１》
実施例１における構造体３の代わりに、上記の図４および５と同様に注液路が一つである構造体１３を用いた以外は、実施例１と同様の方法により注液式電池を作製した。
実施例１および比較例１の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、０．０３秒以内に所定の電圧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。
この評価結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2006080000.tif 000003
【００２６】
実施例１では、電解液が同時かつ均一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、単セルへの電解液の流入が均一でなく、発電部の端部ほど電解液が流入しにくいため、時間内に所定の電圧が得られなかった。
【００２７】
《実施例２》
実施例１で用いた構造体の代わりに、図１に示す角度θを表２のように種々に変えた構造体をそれぞれ作製した。そして、これらの構造体を用いた以外は、実施例１と同様の方法により注液式電池をそれぞれ作製した。そして、実施例１と同様に発射衝撃を加えたときの排気路における液づまりの状態を調べた。なお、液づまりとは、排気路に電解液が入り込んで完全に排気路が電解液で塞がれた状態である。
その評価結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
2006080000.tif 000004
【００２９】
角度θが３０°以上では、液づまりが起こらなかった。また、角度θが７０°以上では、排気路とアンプル収納部の位置関係による構造体の構造的な問題により、排気路を設けることができなかった。
このことから、角度θが３０°≦θ＜７０°のとき、排気路の液づまりは起こらず、スムーズに発電部収納部内の空気をアンプル収納部に排気でき、電解液がすばやく発電部に流入することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明の注液式電池は、発電部を構成する複数の単セルに電解液を同時かつ均等に発電部へ注入できるため、迅速な活性化を要する注液式電池に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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。
【図４】比較例の注液式電池の側面における概略縦断面図である。
【図５】比較例の注液式電池の正面における概略縦断面図である。
【図６】図５中のＹ部分（発電部）の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
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  鉛
２２  基板
２３  二酸化鉛
２４  セパレータ
２５  極板
２６  単セル
【図１】
2006080000.tif 000005
【図２】
2006080000.tif 000006
【図３】
2006080000.tif 000007
【図４】
2006080000.tif 000008
【図５】
2006080000.tif 000009
【図６】
2006080000.tif 000010