(57)【要約】      （修正有）【課題】発電部に十分な量の電解液を迅速に供給するために過剰の電解液をアンプルに封入して内蔵させた場合にも、発電部の各セル間で液絡を生じることなく、迅速に活性化し且つ安定した出力特性を発揮する注液式電池を提供する。【解決手段】電解液８を封入したアンプル９と、所定方向の衝撃を受けたときにアンプルが衝突し、これによりアンプルを破壊するアンプル破壊部と、アンプルに対して衝撃の方向と反対方向に配設された発電部６とを具備した注液式電池であって、発電部の中空部７、１４に発電部から溢れた余剰の電解液を収容する余剰液収容部１９を設けている。これにより、発電部から溢れた余剰の電解液が余剰液収容部に収容されて発電部に液絡が発生するのを防止することができる。【選択図】図１
2008071744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を封入したアンプルと、
所定方向の衝撃を受けたときに前記アンプルが衝突し、これにより前記アンプルを破壊するアンプル破壊部と、
前記アンプルに対して前記衝撃の方向と反対方向に配設された発電部とを具備した注液式電池であって、
前記発電部は、前記アンプルと対向する側から反対側に向かって径が広がるように形成された円筒状の正極と、この正極と同軸に配された径の異なる同様形状の負極と、これら両極の間に形成された電解液導入空間とからそれぞれが構成された複数のセルを積層してなり、
前記各セルの電解液導入空間は、前記正極及び負極の前記アンプルと対向する側の端部にて開口し且つその反対側の端部にて閉塞されるとともに、前記開口側の端部から前記閉塞側の端部に向かって径が広がるように形成されており、
前記発電部が、前記各セルの最内のセルの内側に形成された中空部を有し、
前記発電部の中空部に前記発電部から溢れた余剰の電解液を収容する余剰液収容部を設けたことを特徴とする注液式電池。
【請求項２】
前記アンプルと前記発電部との間に配され、前記アンプル破壊部との衝突により破壊されたアンプルの破片が前記発電部に達するのを阻止し且つ前記破壊されたアンプルからの電解液を前記発電部に供給するように通過させる注液部を有する隔離部材を備え、
前記アンプル破壊部が、前記アンプルと衝突する突起を前記隔離部材の前記アンプル側の面に設けて構成されている請求項１記載の注液式電池。
【請求項３】
前記隔離部材の注液部が網部である請求項２記載の注液式電池。
【請求項４】
前記余剰液収容部が、前記発電部の前記アンプルと対向する面に開口を有し、且つこの開口側から底側に向かって径が広がるように形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の注液式電池。
【請求項５】
前記余剰液収容部内に電解液吸収体が配されている請求項１〜４のいずれかに記載の注液式電池。
【請求項６】
前記アンプルが前記発電部と対向して一端が開口する円筒状のアンプル収納部に収納されており、
前記アンプル収納部は、前記開口側端部から反対側端部に向かって内径が大きくなるように形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の注液式電池。
【請求項７】
前記アンプルが前記発電部と対向して一端が開口する円筒状のアンプル収納部に収納されており、
前記アンプル収納部は、軸方向の中間部分において軸方向の両端部分よりも内径が大きくなるように形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の注液式電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注液式電池に関し、さらに詳しくは、電解液が発電部に迅速且つ必要十分な量だけ適切に供給される注液式電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、注液式電池は、電解液を収容したアンプルを内蔵し、使用に際して前記アンプルを破壊し、破壊されたアンプルから電解液を発電部に供給して電池を活性化するものである。そして、注液式電池が飛翔体に搭載される場合には、飛翔体の発射の際の大きな加速度に起因する衝撃を利用してアンプルを破壊し、電解液を発電部に供給するように構成される。
このような従来の注液式電池の一例として、例えば下記特許文献１に記載された注液式電池がある。この注液式電池は、発射後に飛翔体が回転運動を開始する場合に、その遠心力により電解液を発電部に供給して電池を活性化するものである。
【０００３】
しかし、上記従来の注液式電池によれば、飛翔体が発射されてから回転運動を開始するまでは電解液が発電部に供給されないために、電池が活性化するまでに時間を要するという問題がある。そこで、電池の活性化に要する時間を短縮するように、発射衝撃のみで電池を活性化することができる注液式電池の開発が検討されている。
図７に、飛翔体の発射衝撃のみで電池を活性化することが可能な、すなわち、発射衝撃が電池に加えられることにより発電部に電解液が流入するようにされた注液式電池の一例の断面図を示す。図示例の注液式電池は、金属製有底円筒状の外装ケース４１を有し、その開口部は、端子ピン４２ａおよび４２ｂを設けた例えばフェノール樹脂製の電池蓋４３により封口されている。
【０００４】
外装ケース４１の内部には、第１の中空部４７を有する円筒状の第１のスペーサ４５と、第１の中空部４７に配され、電解液４８を封入したアンプル４９と、第１のスペーサ４５の下方に配され、第２の中空部５４を有する発電部４６と、第２の中空部５４に配された円錐形の第２のスペーサ４４とが収容されている。円錐形の第２のスペーサ４４の頂部は、後述する突起部５６として機能する。
【０００５】
発電部４６は、第２の中空部５４に対応する開口を中央に有する円盤状の複数の単セル５３を含む。発電部４６は、断面形状が台形の筒状であり、アンプル４９側上面は第１の中空部４７の下方において発射衝撃が加えられる方向に対して垂直な平面となるように形成され、外装ケース４１側の側面は外装ケース４１の内面に沿うように形成されている。発電部４６を構成する複数の単セル５３は、発射衝撃が加えられる方向（図７中の矢印の方向）に対して中心軸側に傾斜するように、すなわち外周から中央にかけてアンプル４９側に傾斜するように積層されている。各単セル５３のアンプル４９側の端面は、第１のスペーサ４５の下方において中空部４７に露出し、電解液４８が流入する凹部（図示せず）を有する。発電部４６の最上部に位置する単セル（図示せず）の傾斜する側面上に、第１のスペーサ４５が配されている。
【０００６】
第１の中空部４７内に、第１の中空部４７を塞ぎ、アンプル４９と発電部４６とを隔離する隔離板５５が設けられている。すなわち、発射衝撃が加えられる方向（図７中の矢印の方向）に対して、発電部４６、隔離板５５、およびアンプル４９の順に配される。第２のスペーサ４４は、第１のスペーサ４５の下方において第１の中空部４７に露出し、かつ隔離板５５は中央に挿入孔５５ａを有する例えばステンレス鋼製の網状部材からなる。網状であるため、発射衝撃によりアンプル４９が破壊された際、電解液４８は隔離板５５の網目を通過して発電部４６に流入する。
【０００７】
第２のスペーサ４４はアンプル４９側に突起部５６を有する。突起部５６が挿入孔５５ａに挿入されることにより、第２のスペーサ４４は隔離板５５の中央部を支持する。突起部５６は隔離板５５よりもアンプル４９側に突出する。これにより、発射衝撃が電池に加えられた際に、アンプル４９は突起部５６に衝突し、アンプル４９が破壊される。
上記構成の注液式電池では、第２の中空部５４に第２のスペーサ４４が配されており、発電部４６のアンプル４９側の面は第１のスペーサ４５および第２のスペーサ４４で囲まれているため、アンプル４９内の電解液４８は発電部４６に供給される。
【０００８】
上記注液式電池では、発射衝撃が加えられた際、発電部４６に電解液４８が供給され、迅速な活性化が可能である。
しかし、アンプル４９内の電解液４８の量が少ないと、発射衝撃が加えられてアンプル４９が破壊された際、発電部４６に十分な量の電解液４８が供給されず、所定の電圧が発生しない場合がある。また、アンプル４９内の電解液４８の量が過剰であると、発射衝撃が加えられてアンプル４９が破壊された際、電解液４８の全てが発電部４６に収容されず、電解液４８の一部が発電部４６外に溢れた状態となる。このとき、各単セル５３のアンプル４９側端面において、単セル５３間で液絡を生じ、所定の電圧が発生しない場合がある。
【特許文献１】特開２００３−６８３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、発電部に十分な量の電解液を迅速に供給するために過剰の電解液をアンプルに封入して内蔵させた場合にも、発電部の各セル間で液絡を生じることなく、迅速に活性化し且つ安定した出力特性を発揮する注液式電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するために、本発明の注液式電池は、電解液を封入したアンプルと、
所定方向の衝撃を受けたときに前記アンプルが衝突し、これにより前記アンプルを破壊するアンプル破壊部と、
前記アンプルに対して前記衝撃の方向と反対方向に配設された発電部とを具備した注液式電池であって、
前記発電部は、前記アンプルと対向する側から反対側に向かって径が広がるように形成された円筒状の正極と、この正極と同軸に配された径の異なる同様形状の負極と、これら両極の間に形成された電解液導入空間とからそれぞれが構成された複数のセルを積層してなり、
前記各セルの電解液導入空間は、前記正極及び負極の前記アンプルと対向する側の端部にて開口し且つその反対側の端部にて閉塞されるとともに、前記開口側の端部から前記閉塞側の端部に向かって径が広がるように形成されており、
前記発電部が、前記各セルの最内のセルの内側に形成された中空部を有し、
前記発電部の中空部に前記発電部から溢れた余剰の電解液を収容する余剰液収容部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
この構成により、注液式電池が所定方向の衝撃を受けたときにアンプルがアンプル破壊部と衝突して破壊される。破壊されたアンプル内の電解液には衝撃の方向と反対方向の力が与えられており、この結果、アンプルに対して衝撃の方向と反対方向に配設された発電部に電解液が供給され、電池が活性化される。ここで、発電部の中空部に、発電部から溢れた余剰の電解液を収容する余剰液収容部が設けられているために、余剰の電解液により発電部に液絡が発生するのを防止することができる。したがって、発電部に十分な量の電解液を迅速に供給するために過剰の電解液をアンプルに封入して電池に内蔵させた場合にも、液絡を生じさせることなく、電池を迅速に活性化し且つ安定した出力特性を発揮させることができる。
また、発電部の各セルの電解液導入空間を、アンプルと対向する開口側の端部から閉塞された反対側の端部に向かって末広がりに径が広がる形状とすることによって、注液式電池が飛翔体に搭載されるものであり、その飛翔体が発射後に回転運動を行う場合にも、その遠心力により電解液を電解液導入空間に保持して電解液が飛散するのを防止することができる。したがって、安定した出力特性を達成することができる。
【００１２】
また、余剰液収容部が発電部の中空部に形成されていることから、スペースを有効に活用することが可能となり、上述したような優れた効果を発揮する注液式電池を小型化するのが容易となる。
また、本発明の注液式電池においては、前記アンプルと前記発電部との間に配され、前記アンプル破壊部との衝突により破壊されたアンプルの破片が前記発電部に達するのを阻止し且つ前記破壊されたアンプルからの電解液を前記発電部に供給するように通過させる注液部を有する隔離部材を備え、
【００１３】
前記アンプル破壊部が、前記アンプルと衝突する突起を前記隔離部材の前記アンプル側の面に設けて構成されているのが好ましい。
これにより、アンプルの破片が発電部に達するのを防止して、安定した出力特性を発揮させることができる。また、アンプルを突起と衝突させて破壊するものとすることにより、所定方向の衝撃によりアンプルをより確実に破壊することが可能となる。この結果、注液式電池をより確実に作動させることができる。
【００１４】
また、本発明の注液式電池においては、前記隔離部材の注液部が網部であるのが好ましい。
これにより、アンプルの破片が発電部に達するのを阻止するとともに、電解液を発電部に迅速に供給することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の注液式電池においては、前記余剰液収容部が、前記発電部の前記アンプルと対向する面に開口を有し、且つこの開口側から底側に向かって径が広がるように形成されているのが好ましい。
このように、余剰液収容部を、アンプルと対向する開口側から底側に向かって末広がりに径が広がる形状とすることによって、注液式電池が飛翔体に搭載されるものであり、その飛翔体が発射後に回転運動を行う場合にも、その遠心力により電解液を余剰液収容部に保持して電解液が飛散するのを防止することが可能となる。したがって、発電部にて液絡が発生するのをより確実に防止して、安定した出力特性を発揮させることができる。
【００１６】
また、本発明の注液式電池においては、前記余剰液収容部内に電解液吸収体が配されているのが好ましい。
これにより、電解液が余剰液収容部内にて電解液吸収体に吸収されて保持されるので、余剰液収容部から電解液が飛散するのを防止することができる。したがって、発電部の各セル間で液絡が発生するのをより確実に防止して、安定した出力特性を発揮させることができる。
【００１７】
また、本発明の注液式電池においては、前記アンプルが前記発電部と対向して一端が開口する円筒状のアンプル収納部に収納されており、
前記アンプル収納部は、前記開口側端部から反対側端部に向かって内径が大きくなるように形成されているのが好ましい。
このようにアンプル収納部を形成することによって、注液式電池が飛翔体に搭載されるものであり、その飛翔体が発射後に回転運動を行う場合に、飛翔体の減速により発電部からアンプル収納部に電解液が逆流しても、逆流した電解液は飛翔体の回転運動に起因する遠心力によってアンプル収納部の開口の反対側に保持される。したがって、アンプル収納部から再び電解液が発電部に移動するのを防止することができる。この結果、発電部にて液絡が発生するのを防止して、安定した出力特性を発揮させることができる。
【００１８】
また、本発明の注液式電池においては、前記アンプルが前記発電部と対向して一端が開口する円筒状のアンプル収納部に収納されており、
前記アンプル収納部は、軸方向の中間部分において軸方向の両端部分よりも内径が大きくなるように形成されているのが好ましい。
このようにアンプル収納部を形成することによって、注液式電池が飛翔体に搭載されるものであり、その飛翔体が発射後に回転運動を行う場合に、飛翔体の減速により発電部からアンプル収納部に電解液が逆流しても、逆流した電解液は飛翔体の回転運動に起因する遠心力によってアンプル収納部の開口の反対側に保持される。したがって、アンプル収納部から再び電解液が発電部に移動するのを防止することができる。この結果、発電部にて液絡が発生するのを防止して、安定した出力特性を発揮させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、発電部に十分な量の電解液を迅速に供給するために過剰の電解液をアンプルに封入して内蔵させた場合にも、所定方向の衝撃によりアンプルが破壊されて電解液が移動する方向に発電部と余剰液収容部が形成されているために、発電部の各セルのアンプル側端面に余剰の電解液が滞留してセル間に液絡が発生するのを抑制することができる。これにより、迅速に活性化し、且つ安定した出力特性を有す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】
【００２０】
（実施形態１）
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る注液式電池の縦断面図である。
図１の電池は、発射後に回転運動を行う飛翔体に搭載される注液式電池であり、例えば金属で構成された有底円筒状の外装ケース１を備えている。外装ケース１の開口部は端子ピン２ａおよび２ｂを設けた例えばフェノール樹脂製の電池蓋３により封口されている。外装ケース１は、電池の心臓部である発電部６と、発電部６に対して外装ケース１の開口側に配された第１スペーサ（アンプル収納部）５と、発電部６に対して外装ケース１の底側に配された第２スペーサ１８とを収納している。
第１スペーサ５は、第１中空部７を含む概略円筒状の部材であり、その一端開口（図１の上側の開口）が円形の鉄板１０により塞がれる一方、他端開口（図１の下側の開口）が第１中空部７の開口７ａとして発電部６に向けて開放されている。また、第１中空部７には、電解液８を封入したアンプル９が配設されている。ここで、第１スペーサ５は、例えばポリエチレン、塩化ビニル樹脂、またはフッ素樹脂から形成される。
【００２１】
また、図１の電池は、電池を搭載する飛翔体の発射衝撃の方向（図に白抜きの矢印で示している）が第１スペーサ５の軸方向と平行になり、且つ第１中空部７の開口７ａが発射衝撃の方向と反対に向くように飛翔体に搭載される。この結果、発電部６は第１中空部７の開口７ａを通してアンプル９と対向するとともに、アンプル９に対して発射衝撃の反対方向に配されることになる。
【００２２】
図２及び図３に、発電部の詳細を示す。図２に示すように、発電部６は、アンプル９と対向する側である一端側（図の上側）から他端側（図の下側）に向かって径が大きくなる円筒状の極板２５とリング状のセパレータ２４とを交互に積層して構成されている。ここで、セパレータ２４は、隣り合う２つの極板２５の上記他端側の縁部の間に配設されており、隣り合う２つの極板２５の上記一端側の縁部の間は開放されている。
発電部６を更に詳細に見ると、図３に示すように、極板２５は、導電性を有する基板２２と、基板２２の一方の面に形成された例えば二酸化鉛からなる正極２３と、他方の面に形成された例えば鉛からなる負極２１とから構成されている。そして、隣り合う２つの極板２５の正極２３と負極２１とは、アンプル９と対向して開口する電解液導入空間２６を間に挟んで対向している。
【００２３】
このようにして、電解液導入空間２６と、これを間に挟んで対向する正極２３及び負極２１とが発電部６の１つのセル１３を構成している。ここで、各セル１３の電解液導入空間２６は、発電部６の上記他端側においてセパレータ２４により閉塞されている。また、隣り合う２つのセル１３の一方のセルの正極２３と他方のセルの負極２１が、導電性を有する基板２２により電気的に接続されているために、発電部６の各セル１３は直列に接続された構成となっている。ここで、セパレータ２４の厚さ、つまりセル１３の正極２３と負極２１との距離は例えば０．２〜１．５ｍｍとされる。また、極板２５の厚さは、例えば０．１〜０．２ｍｍとされる。
【００２４】
また、発電部６は、図２及び図３に示すように、アンプル９と対向する部位が上記発射衝撃の方向と垂直な面（上端面）で面一となり、且つ外装ケース１の内周面と接する部位が外装ケース１の内周面に沿う曲面となるように形成されている。この結果、図２に示すように、発電部６は、上半分にテーパを設けた円柱状の外形を有するとともに、内部に、最内の電極２５の内周面６ｂにより画成される第２中空部１４を含んでいる。ここで、第２中空部１４は、発電部６の上記上端面において円形に開口しており、その開口側から反対側に向かって径が大きくなるように形成されている。また、第１スペーサ５は、その下端部５ａが、傾斜した曲面である、発電部６の最外の電極２５の外周面６ａと密接するように、内側に向けて斜めに削いだ形状とされている。
【００２５】
また、発射衝撃の方向と垂直な面に対するセル１３の傾斜角度（図２中に示す角度θ）は、３０°〜６０°であるのが好ましい。上記傾斜角度θが３０°未満であると、電解液がセル１３の電解液導入空間２６に流入し難く、上記傾斜角度θが６０°を超えると、飛翔体が回転して遠心力が生じたときに電解液が電解液導入空間２６から飛散しやすい。
また、図１に示すように、第１スペーサ５の第１中空部７におけるアンプル９の開口７ａ寄り（発電部６寄り）には、アンプル９と発電部６を隔離する隔離部材１７が配設されている。隔離部材１７は、中央の円形の板部１７ａと、その外周に延設された網部（注液部）１７ｂとを含む例えばステンレススチール製の円板状部材である。
【００２６】
ここで、隔離部材１７の板部１７ａのアンプル９と対向する側の面には円錐状の突起部２０が設けられている。これにより、飛翔体の発射衝撃が電池に加えられた際には、アンプル９が突起部２０と衝突してより確実に破壊される。破壊されたアンプル９内の電解液８には、発射衝撃と反対方向の力が与えられており、この結果、電解液８が隔離部材１７の網部１７ｂを通過して発電部６に供給される。
ここで、網部１７ｂは、アンプル９の破片が発電部６に達するのを阻止すると同時に、電解液８を迅速に通過させることができるという観点から、網目の大きさが、０．５〜３．５ｍｍであるのが好ましい。また、隔離部材１７の厚さは、例えば、０．５〜２ｍｍとされる。更にまた、隔離部材１７と発電部６の各セル１３のアンプル９側端面との間に電解液８を滞留させないため、および発電部６に電解液８を確実に供給するために、隔離部材１７と発電部６との間の距離は、１〜３ｍｍとするのが好ましい。
【００２７】
第２スペーサ１８は、発電部６の第２中空部１４に配設されており、その内部に余剰液収容部１９を有する。すなわち、第２スペーサ１８は、外装ケース１の底面と当接する円板状の底部１８ａと、この底部１８ａの中央に垂直に立設された支持部１８ｂと、底部１８ａの外周縁から内向き斜めに立設された側壁部１８ｃとを有する。
支持部１８ｂは、頂部に隔離部材１７の板部１７ａと当接する当接面（図示せず）が形成された円柱状部材であり、アンプル９が隔離部材１７の突起部２０と衝突したときの衝撃を受けるための支柱としての機能を有している。
【００２８】
側壁部１８ｃは、余剰液収容部１９を画成する側壁としての機能と、その外周面が発電部６の最内の電極板２５の内周面６ｂと当接して発電部６を支持する支持部材としての機能とを併有している。また、側壁部１８ｃは、発電部６の第２中空部１４の上記開口と合致する余剰液収容部１９の開口１９ａを形成するように、上端面が開口している。
ここで、隔離部材１７の板部１７ａは、余剰液収容部１９の開口１９ａにアンプル９からの電解液が直接に流入しないように、余剰液収容部１９の開口１９ａと正対する開口１９ａの径と略等しい径を有する円板として形成されている。これと対応して、隔離部材１７の網部１７ｂは、注液部として発電部６の上記上端面にある各セル１３の電解液導入空間２６の開口と正対するように配設されている。
【００２９】
余剰液収容部１９は、発電部６の各セル１３の電解液導入空間２６に収容し切れずに溢れ出した電解液８を収容するための空間であり、これにより各セル１３の間に液絡が発生して所定の発電出力が得られなくなるのを防止することができる。そして、余剰液収容部１９の内部には、クラフト紙、セルロース系不織紙、ポリビニルアルコール系合成繊維の不織紙、およびこれらの混抄紙等から構成された電解液吸収体２７が配設されている。これにより、余剰液収容部１９内に収容された電解液８は電解液吸収体２７に吸収されて保持されるので、余剰液収容部１９から外部への電解液の飛散を抑制することが可能となる。したがって、各セル１３の間に液絡が発生するのをより確実に防止することができる。
【００３０】
更に、外装ケース１とスペーサ５および発電部６との隙間には、端子ピン２ａおよび２ｂと発電部６とを接続するリード線１１ａおよび１１ｂが配されている。そして、外装ケース１と第１スペーサ５及び発電部６の側面との隙間、並びに外装ケース１と第１スペーサ５の上端面５ｂ及び鉄板１０との隙間に樹脂１２が充填されている。すなわち、リード線１１ａ、１１ｂ及び中空部７の上方に配された鉄板１０は樹脂１２で埋め込まれている。また、樹脂１２は外装ケース１を封口するための電池蓋３を接着する役割も兼ねている。
【００３１】
次に、係る構成の本実施形態の注液式電池の動作を説明する。
飛翔体の発射により図１の矢印の方向の発射衝撃が電池に加えられると、アンプル９は隔離部材１７の板部１７ａより突出する突起部２０に衝突して破壊される。このとき、アンプル９内の電解液８は発射衝撃と反対方向、つまり発電部６の方向への力を受ける。これにより、電解液８は、隔離部材１７の網部１７ｂを通過して、発電部６の各セル１３の電解液導入空間２６に流入する。このようにして、発射衝撃のみにより迅速に電池が活性化し電圧が発生する。
その後、飛翔体が回転し始めると、電池に旋回力が与えられ、遠心力により電解液８は発電部６の外周側に移動しようとする。ここで、発電部６を構成する各セル１３の電解液導入空間２６は、アンプル９と対向する開口側からその反対側の閉塞側に向けて径が大きくなるように形成されているために、飛翔体が回転を開始した後においても遠心力により電解液が電解液導入空間２６内に確実に保持される。
【００３２】
また、アンプル９に、各セル１３の電解液導入空間２６内に収容可能な量を超える過剰な量の電解液８を封入した場合でも、余剰の電解液８は各セル１３のアンプル９側端面に残留することなく、発電部６のアンプル９側端面に開口する余剰液収容部１９に流入する。このため、各セル１３間の液絡を防ぐことができる。したがって、液絡を発生させることなく、過剰な量の電解液８をアンプル９に封入して内蔵させることが可能となり、これにより十分な量の電解液８を発電部６に供給して、確実に電池を活性化することができる。
また、余剰液収容部１９は、アンプル９側から反対側に向かうにつれて径が大きくなるように形成されている。このため、飛翔体が回転運動を行っても、その遠心力により余剰液収容部１９内の電解液８はその底部に保持される。さらに、余剰液収容部１９内に流入した電解液８は、電解液吸収体１９に保持されるため、電解液８が余剰液収容部１９から飛散するのを防止することができる。
【００３３】
（実施形態２）
次に、図４を参照して本発明の実施形態２を説明する。実施形態２の注液式電池は、飛翔体が減速したときに、電解液８が発電部６から飛散して第１中空部７に逆流し、再び発電部６側に移動して、発電部６の各セル１３間に液絡を発生させる恐れがある点を改良したものである。
図４に示すように、実施形態２の注液式電池では、第１中空部７を画成する第１スペーサ３１の内周面の径（内径）が、発電部６から離れるにつれて大きくなるように形成されている。
これにより、飛翔体が減速したときに、電解液８が発電部６から飛散して第１中空部７に逆流したとしても、電解液８は、飛翔体の回転運動により第１スペーサ３１の内径が大きい箇所、すなわち開口７ａの反対側に停留する。したがって、発電部６に電解液８が再び戻って各セル１３間に液絡を発生させるのを防止できる。
【００３４】
（実施形態３）
次に、図５を参照して本発明の実施形態３を説明する。実施形態３の注液式電池は、飛翔体が減速したときに、電解液８が発電部６から飛散して第１中空部７に逆流し、再び発電部６側に移動して、発電部６の各セル１３間に液絡を発生させる恐れがある点を改良したものである。
図５に示すように、実施形態３の注液式電池では、第１中空部７を画成する第１スペーサ３２の内周面が、軸心を含む縦断面において円弧状に窪むようになっている。すなわち、第１スペーサ３２の内周面の径（内径）が、軸方向の中間部において軸方向の両端部よりも大きくなるように形成されている。
【００３５】
これにより、飛翔体が減速したときに、電解液８が発電部６から飛散して第１中空部７に逆流したとしても、電解液８は、飛翔体の回転運動により第１スペーサ３２の内径が大きい箇所、すなわち軸方向の中間部に停留する。したがって、発電部６に電解液８が再び戻って各セル１３間に液絡を発生させるのを防止できる。
このとき、前記第１スペーサ３２の軸方向の中間部における径を大きくする度合いが小さすぎると電解液を第１中空部７に停留させることができない。また、上記度合いが大きすぎるとその部分の径が大きくなりすぎて、アンプルがガタつき、発射衝撃以外でアンプルが割れる恐れがある。したがって、上記度合いは下記実施例３に示す程度のものとするのが好適である。
【００３６】
以上、本発明を各実施形態により説明したが、本発明はこれに限られるものではなく種々改変が可能である。例えば、上記各実施形態では、発電部６に電解液を注入する注液部を網部１７ｂから構成したが、注液部は、電解液を通過させることができる少なくとも１つの透孔を有する板部としてもよい。
また、上記各実施形態では、アンプル９を破壊するアンプル破壊部として隔離部材１７に突起部２０を設けるものとした。しかしながら、隔離部材１７がアンプル９の衝突に対して十分な強度を有し、アンプル９を隔離部材１７に衝突させるだけで破壊することが可能である場合は、隔離部材１７に突起部２０を設けなくてもよい。この場合は、隔離部材１７のみでアンプル破壊部としての機能を有することになる。
【００３７】
また、上記実施形態２では、第１スペーサ５の内周面の形状が、発電部から離れるにつれてテーパ状に大きくなるように形成したが、テーパ状であれば、図６（ａ）に示すように、第１スペーサ３３の内周面３３ａのテーパ角が途中で変化するようにしてもよい。
また、上記実施形態３では、第１スペーサ３２の内周面が、軸心を含む縦断面において円弧状に窪むものとしたが、図６（ｂ）示すように、第１スペーサ３４の内周面３４ａが、円弧状ではなく鈍角形状に窪むようにしてもよい。また、図６（ｃ）に示すように、第１スペーサ３５が、円弧状の内周面３５ａに形成された凹部である１つの電解液停留部３５ｂを有するものであってもよい。また、図６（ｄ）に示すように、第１スペーサ３６が、円弧状の内周面３６ａに形成された凹部である複数の電解液停留部３６ｂ、３６ｃを有するものであってもよい。また、図６（ｅ）に示すように、第１スペーサ３７が、円弧状の内周面３７ａに形成された凹部３７ｂに電解液吸収体２７と同材料の吸収体３７ｃを配したものであっても良い。
【実施例】
【００３８】
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。
下記実施例１、２及び３に示すようにして上記実施形態１、２及び３にそれぞれ対応する注液式電池を作成する一方、下記比較例１及び２に示すようにして図７及び図８に示す従来例にそれぞれ対応する注液式電池を作成し、それらの注液式電池について発電特性の比較検証を行った。その結果を以下に説明する。
【００３９】
《実施例１》
図１に示す本発明の実施形態１に対応する注液式電池を下記要領で作成した。
極板２５は、基板２２をニッケル基板とし、その一方の面に鉛粉を活物質とする負極２１を配し、他方の面に二酸化鉛を活物質とする正極２３を配して形成した。また、極板２５の厚さは０．１５ｍｍとした。また、電解液８として、過塩素酸水溶液を用いた。
上記で得られた５枚の極板２５をそれぞれ所定の形状に切断加工し、極板２５の外周側端縁部に、セルロース製の断面形状が菱形のリング状セパレータ２４（厚さ（正極２３と負極２１との間の距離）０．５ｍｍ）を配して、４個のセル１３を含む発電部６を構成した。
【００４０】
隔離部材１７は、網部１７ｂを厚さ１ｍｍのステンレススチール製の網状部材により形成した。また、網部１７ｂの網目の大きさは１ｍｍとした。また、図２に示す発電部６の傾斜角度θは４５°とした。
【００４１】
《実施例２》
図４に示す本発明の実施形態２の注液式電池に対応する電池であり、第１スペーサ３１以外は、実施例１と同じ構成の注液式電池を作製した。ここで、第１スペーサ３１の内周面は、３°のテーパ角で発電部６から離れるにつれて径が大きくなるように形成した。
【００４２】
《実施例３》
図５に示す本発明の実施形態３の注液式電池に対応する電池であり、第１スペーサ３２以外は、実施例１と同じ構成の注液式電池を作製した。ここで、第２スペーサ３２は、中心軸を含む縦断面において、第１中空部７に面する部分の形状が、曲率半径Ｒが５０ｍｍである円弧状の凹形状をしている。
【００４３】
《比較例１》
図７に示す従来例に対応する注液式電池であり、図１に示す第２スペーサ１８及び隔離部材１７に代えて図７に示す第２スペーサ４４及び隔離部材５５を用いたこと以外は、実施例１と同じ構成の注液式電池を作製した。ここで、第２中空部５４には、円錐形のステンレススチール製の第２スペーサ４４を配した。ステンレススチール製の網状部材からなる隔離板１５の貫通孔１５ａに第２のスペーサ４の上部を挿入した。
【００４４】
《比較例２》
図８に示す従来例に対応する注液式電池を作製した。この電池は、アンプル６９の周囲に発電部６６が配されている。また、外装ケース６１の内部に、押さえ板６４とスペーサ６５と発電部６６からなる円筒状の積層体を収容した。積層体の空洞部６７には、電解液６８として過塩素酸水溶液を封入したアンプル６９を配した。このとき、空洞部６７の上部および下部には、電解液６８が外部へ漏れないように鉄板７０ａおよび７０ｂを配した。
【００４５】
外装ケース６１とスペーサ６５および発電部６６との隙間に、リード線７１ａ、７１ｂを配し、端子ピン６２ａ、６２ｂと発電部６６とを接続した。そして、外装ケース６１と押さえ板６４、スペーサ６５、および発電部６６との隙間およびスペーサ６５の上部に樹脂７２を充填した。そして、外装ケース６１の開口部を、端子ピン６２ａ、６２ｂを設けた電池蓋６３により封口した。
【００４６】
発電部６６は、空洞部６７を形成する開口を有する円盤状の極板と、リング状のセパレータとを交互に積層して構成した。極板には、ニッケル基板の一方の面に鉛を活物質とする負極を配し、他方の面に二酸化鉛を活物質とする正極を配したものを用いた。このとき、セパレータは極板の外周縁部のみに配し、セパレータと極板とで空洞部６７に開口する凹部を形成した。このようにして、正極、負極、およびセパレータからなる単セルを構成した。このとき、極板は５枚用い、４個の単セルを構成した。
【００４７】
比較例２の注液式電池の動作は、以下の通りである。すなわち、注液式電池が飛翔体に搭載される場合、飛翔体の発射により図８の矢印の方向に電池に発射衝撃が加えられると、アンプル６９は空洞部６７の底部に衝突して破壊される。その後、飛翔体が回転すると、電池に旋回力が与えられ、アンプル６９の破壊により外部に飛散した電解液６８は、遠心力によりアンプル６９の周囲に配された発電部６６に流入する。このようにして、電池が活性化する。
【００４８】
上記実施例１〜３、比較例１および２の電池作製時において、アンプル内に封入する電解液の量を、発電部に電解液のすべてが流入可能な量未満の０．１９ｃｍ3、または発電部に電解液のすべてが流入可能な量を超える０．２３ｃｍ3とした。なお、発電部に電解液が流入可能な量は０．２０ｃｍ3である。
そして、実施例１〜３、比較例１および２の電池を、常温にて、図１、図４〜５および図７〜８中に示す矢印の方向から電池に１５０００Ｇの衝撃を加えてアンプルを破壊した。電池の試験数は各５個とした。このとき、衝撃を加えてから０．０１秒以内および０．０３秒以内に所定の電圧４Ｖまで電圧が立ち上がり、活性化した電池の数を調べた。その結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2008071744.tif 000003
【００５０】
比較例２の電池では、発電部がアンプルの周囲に配されているため、衝撃を加えただけでは電池は活性化しなかった。
アンプル内の電解液量が発電部に流入可能な量未満である場合、実施例１〜３および比較例１の電池では、発電部がアンプルに対して衝撃の方向の反対側に配されているため、衝撃を加えただけで、所定電圧に到達し、電池が活性化した。
【００５１】
アンプル内の電解液量が発電部に流入可能な量を超える場合、比較例１の電池では、各単セルのアンプル側端面において余剰の電解液が滞留し、単セル間で液絡を生じたため、電圧が安定せずに、所定の電圧に到達しなかった。一方、実施例１〜３の電池では、余剰の電解液が、余剰液収容部に流入したため、単セル間の液絡が抑制され、０．０１秒以内に迅速に電池が活性化した。
【００５２】
また、上記衝撃を加えた後、０．０１秒以内に所定電圧４Ｖまで電圧発生した実施例１〜３の電池を２５０００ｒｐｍの回転速度で回転させた。実施例１〜３の電池は、いずれも比較的安定した電圧挙動が得られた。特に実施例２、および３に関しては、極めて安定した電圧挙動が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の注液式電池は高信頼性を有し、飛翔体に搭載する電源として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態１に係る注液式電池を示す縦断面図である。
【図２】図１の発電部の一部を断面とした正面図である。
【図３】図１の発電部の要部断面図である。
【図４】本発明の実施形態２の注液式電池を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施形態３の注液式電池を示す縦断面図である。
【図６】本発明の他の変形例に係る注液式電池のスペーサの要部断面図である。
【図７】従来の注液式電池の一例の縦断面図である。
【図８】従来の注液式電池の他の一例の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
５  第１スペーサ
６  発電部
７  第１中空部
８  電解液
９  アンプル
１３  セル
１４  第２中空部
１７  隔離板
１７ａ  板部
１７ｂ  網部
１９  余剰液収容部
２０  突起部
２１  負極
２２  基板
２３  正極
２４  セパレータ
２５  極板
２６  電解液導入空間
２７  電解液吸収体
【図１】
2008071744.tif 000004
【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】
2008071744.tif 000009
【図７】
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【図８】
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