(57)【要約】　　　（修正有）【課題】正極リード部および負極リード部と電池ケース間の高電圧放電を防止することにより、確実に圧電点火栓が点火する熱電池を提供する。【解決手段】導電材からなる電池ケース１と、前記電池ケース内に収納された素電池積層体と、前記素電池積層体へ点火する点火栓３、正極端子１０および負極端子１１を備えた封口板１２と、前記正極端子および前記負極端子をそれぞれ前記素電池積層体と接続する正極リード部８および負極リード部９とを具備する熱電池であって、さらに、前記正極リード部および前記負極リード部と前記電池ケースとの間に、絶縁部１３、１６を具備する。【選択図】　　　　図１
2004055465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電材からなる電池ケースと、前記電池ケース内に収納された素電池積層体と、前記素電池積層体へ点火する点火栓、正極端子および負極端子を備えた封口板と、前記正極端子および前記負極端子をそれぞれ前記素電池積層体と接続する正極リード部および負極リード部とを具備する熱電池であって、
さらに、前記正極リード部および前記負極リード部と前記電池ケースとの間に、絶縁部を具備することを特徴とする熱電池。
【請求項２】
前記絶縁部が、前記正極リード部および前記負極リード部の少なくとも一部を覆う樹脂部で構成されていることを特徴とする請求項１記載の熱電池。
【請求項３】
前記絶縁部が、前記電池ケースの内面に貼付された絶縁材で構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の熱電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電池、さらに詳しくは高電圧、高出力の積層型熱電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱電池は、常温では不活性であるが、高温に加熱すると活性となり、外部への電力供給が可能となる貯蔵型電池の一種である。従って、５〜１０年程度の貯蔵期間でも製造直後と電池特性は変わらないので、防衛機器の電源や緊急用電源に利用されている。また、高温で作動させるため、電極反応が進みやすく、分極も少ないことから優れた大電流放電特性を有する。さらに、使用時には、外部電源より起動信号を入れると瞬時に電力を取り出せる。
【０００３】
しかし、近年では、ますます高出力化、小型軽量化がすすみ、特に外部電源を持たないシステムが要望されている。そこで、衝撃または加速度を利用して圧電素子をハンマーで叩き、これにより発生する高電圧エネルギーを点火栓に印加し、点火栓を点火させることにより、熱電池を起動させる方式が考え出された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の熱電池は、素電池を積層して得られる素電池積層体と、前記素電池積層体を収納する電池ケースとを具備する。具体的には、素電池と加熱剤とを交互に所定の枚数を積層して、その後着火パッドを積層して素電池積層体を構成する。この素電池積層体の外周に導火帯を捲回し、その後、さらに、その外周に絶縁材としてマイカ板とセラミックペーパーとを交互に一定量捲回する。ここで、素電池積層体の下部より導出されている負極リード部を素電池積層体の上部に渡って前記絶縁材の外側に這わせる。その後、再度、残りの絶縁材を捲回する。
【０００５】
封口板には、点火栓の端子と電池の出力端子とが、ハーメチックシールされ設けられている。点火栓用の端子には、スポット溶接により点火栓が取り付けられ、電池の出力端子には、前記負極リード部および素電池積層体の上部より導出されている正極リード部が溶接されている。この状態で封口板には蓋断熱体（シリコーン成形体）が被せられ、封口板と一体化している。不活性ガス溶接により、この封口板で電池ケースを封口している。
【０００６】
よって、封口板に設けられた正極端子および負極端子に溶接された正極リード部および負極リード部は、素電池積層体と電池ケースとの間に配されている。このような構成であるため、蓋断熱体と素電池積層体との間の界面に微小な隙間が生じてしまうことがある。
【０００７】
一方、このような熱電池の使用機器は、その多くが本体を接地極としているため、電池単体では電位が違う極であっても、使用機器に取り付けた状態では、電池ケースとこれらの極とが同じ電位になってしまうことがある。例えば、電池の出力端子の接地極と点火栓の端子の接地極は、熱電池単体で考えた場合には、絶縁された状態となっているが、使用機器の本体を接地極とした場合には、この本体を介して電池の出力端子と点火栓の端子とが熱電池の電池ケースと同電位になってしまうことがある。
【０００８】
このような状態で、点火栓の端子に２０００〜１００００Ｖの電圧を印加した場合、熱電池の電池ケースと出力端子との間で、２０００〜１００００Ｖの電位差が生じることになり、上述したような微小な隙間を介して、点火栓へ印加された高電圧エネルギーが正極リード部および負極リード部と電池ケース間でリークしてしまう。このため、点火栓に高電圧エネルギーが充分に供給されなくなり、点火栓が点火せずに、熱電池を有効に起動させることができないという可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するために、正極リード部および負極リード部と電池ケースとの間の高電圧放電を防止することにより、確実に点火栓が点火する熱電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱電池は、導電材からなる電池ケースと、前記電池ケース内に収納された素電池積層体と、前記素電池積層体へ点火する点火栓、正極端子および負極端子を備えた封口板と、前記正極端子および前記負極端子をそれぞれ前記素電池積層体と接続する正極リード部および負極リード部とを具備する熱電池であって、さらに、前記正極リード部および前記負極リード部と前記電池ケースとの間に、絶縁部を具備することを特徴とする。
前記絶縁部が、前記正極リード部および前記負極リード部の少なくとも一部を覆う樹脂部で構成されていることが好ましい。
前記絶縁部が、前記電池ケースの内面に貼付された絶縁材で構成されていることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の熱電池は、正極端子および負極端子をそれぞれ素電池積層体と接続する正極リード部および負極リード部と電池ケースとの間に絶縁部を備えたものである。これにより、熱電池起動時に圧電素子で発生した高電圧が点火栓に印加された際、正極リード部および負極リード部と金属製の電池ケース間の高電圧放電による正極リード部および負極リード部と電池ケース間のリークを防止でき、確実に点火栓を点火させることができる。
【００１２】
電池ケースと正極リード部および負極リード部の間を絶縁させる方法としては、前記正極リード部および負極リード部の少なくとも一部を樹脂で覆うことが好ましい。前記樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、熱硬化性樹脂などが用いられる。
また、電池ケースの内面に絶縁材を貼付することが好ましい。前記絶縁材としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド等の熱可塑性樹脂などが用いられる。
【００１３】
絶縁部で用いる絶縁材料としては、絶縁強さとして点火栓における点火端子間の放電開始電圧以上の耐電圧値を有するものであればよい。また、絶縁性を定量的に示す体積抵抗率が１０９Ωｃｍ以上で、高周波領域の電流に対しても絶縁体として挙動できる材料であればよい。高周波領域の電流に対しては、発熱等を伴う電力消費の無駄を避けるために、さらに誘電率や誘電正接の小さい絶縁材料がよい。
【００１４】
電池ケース内に収納される素電池積層体は、負極層、正極層および電解質層からなる素電池と、素電池を加熱する加熱剤とを交互に積層し、さらにその上部に着火パッドを配して構成されている。
前記負極層としては、例えば、Ｌｉ、Ｃａ、Ｌｉ−Ａｌ合金、Ｌｉ−Ｓｉ合金、Ｌｉ−Ｂ合金などが用いられる。
前記電解質層としては、例えば、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ共融混合塩からなる電解質などが用いられる。
前記正極層としては、例えば、ＦｅＳ２、ＣａＣｒＯ４、ＴｉＳ２、Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３などが用いられる。
【００１５】
前記加熱剤としては、例えば、金属粉末としてＦｅと酸化剤としてＫＣｌＯ４を混合したものが用いられる。
前記着火パッドとしては、例えば、Ｚｒ粉、ＢａＣｒＯ４およびガラス繊維を混合したものが用いられる。
以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。
【００１６】
【実施例】
《実施例》
本発明の一実施例について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の正極リード部および負極リード部の一部を樹脂で被覆した熱電池の概略縦断面図である。
素電池６と素電池６を加熱発電させる加熱剤５とを交互に積み重ね、さらにその最上部に着火パッド４を配して素電池積層体を構成し、素電池積層体の側面に導火帯７を捲回した。さらに、その外周にマイカ板およびセラミックペーパーからなる絶縁材１３を交互に一定量捲回した。そして、素電池積層体の最下部の負極層より導出されている負極リード部９を前記絶縁材１３の外側に這わせた後、再度同様の絶縁材１３を捲回した。その後、これを電池ケース１に収納した。
【００１７】
素電池６は、Ｌｉからなる負極層と、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ共融混合塩からなる電解質層と、ＦｅＳ２からなる正極層とで構成した。加熱剤５には、金属粉末としてＦｅ粉および酸化剤としてＫＣｌＯ４を均一に混合したものを用いた。
着火パッド４、導火帯７および点火栓３の端子２を覆う着火剤には、Ｚｒ粉、ＢａＣｒＯ４およびガラス繊維を混合したものを用いた。
【００１８】
封口板１２には、ハーメチックシールされることにより点火栓３用の端子２ならびに電池出力用の正極端子１０および負極端子１１を設けた。そして、スポット溶接により端子２に点火栓３を接続した。また、正極端子１０および負極端子１１に前記負極リード部９および素電池積層体の最上部の正極層より導出されている正極リード部８をそれぞれ溶接した。さらに、この封口板１２にシリコーン成形体の蓋断熱体１４を被せて一体化させた。
【００１９】
素電池積層体の側面に配された前記絶縁材１３の上部と蓋断熱体１４との間の界面付近に位置する部分の正極リード部８および負極リード部９をシリコーン樹脂からなる樹脂部１５で覆った。なお、本実施例で用いたシリコーン樹脂は、体積抵抗率が２×１０１５Ωｃｍ、１ｍｍ当たりの絶縁強さが２０ｋＶ、誘電率（６０Ｈｚ）が２．９、誘電正接（６０Ｈｚ）が０．００５である。その後、この封口板１２を用いてガス溶接により電池ケース１の開口部を封口した。
【００２０】
上記構成の熱電池の起動時の動作について説明する。
起動時には、圧電素子で発生した高電圧が端子２より点火栓３へ印加されると、点火栓３における点火端子の先端部で火花放電が生じる。前記火花により点火栓３の着火剤が発火し、着火パッド４に燃え移り、さらに導火帯７を経て素電池積層体の加熱剤５が燃焼する。この加熱剤５の燃焼により素電池６が加熱され、活性化されることにより、正極端子１０および負極端子１１より外部に電力が供給される。
【００２１】
このような構造の熱電池を５００個作製し、着火試験を行った結果、５００個全数で着火することが確認された。また、前記樹脂部１５を備えない以外は実施例と同様に熱電池を１００個作製し、着火試験を行った結果、４個の不着火品があった。
なお、図１のように、正極リード部８および負極リード部９の一部をシリコーン樹脂からなる樹脂部１５で覆う代わりに、図２のように前記絶縁材１３の上部と蓋断熱体１４との間の界面付近における電池ケース１の内壁に絶縁材１６としてシリコーン樹脂を塗布することによっても、図１の場合と同様の効果が得られる。
【００２２】
このように本発明の熱電池は、樹脂部や絶縁剤を正極リード部および負極リード部と電池ケースとの間に設けることにより、正極リード部および負極リード部と電池ケースとの間で高電圧放電しないような構成となっている。このため、熱電池起動時に高電圧が点火栓に印加された際に、前記正極リード部および負極リード部と電池ケース間のリークを防止でき、確実に点火栓を点火させることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、正極リード部および負極リード部と電池ケースとの間の高電圧放電を防止することにより、確実に点火栓が点火する熱電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の正極リード部および負極リード部の一部を樹脂で被覆した熱電池の概略縦断面図である。
【図２】本発明の電池ケース内面に樹脂を塗布した熱電池の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１　　電池ケース
２　　端子
３　　点火栓
４　　着火パッド
５　　加熱剤
６　　素電池
７　　導火帯
８　　正極リード部
９　　負極リード部
１０　正極端子
１１　負極端子
１２　封口板
１３、１６　絶縁材
１４　蓋断熱体
１５　樹脂部
【図１】
2004055465.tif 000003
【図２】
2004055465.tif 000004