(57)【要約】【課題】  柱状のアンプルを、その側面が外装ケースの内底部に対向するように横向きに配置することが可能な構造とすることにより、小型の注液式電池を提供する。【解決手段】  注液式電池は、有底円筒形の外装ケース１内に、電解液８を含む柱状のアンプル９と、アンプル９を囲む、発電部６を含む一対の積層体および一対のスペーサ１４とを具備し、アンプル９を、その側面部９ｃが外装ケース１の内底部に対向するように配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒形の外装ケース内に、電解液を含む柱状のアンプルと、前記アンプルを囲む、発電部を含む一対の積層体および一対のスペーサとを具備し、
前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする注液式電池。
【請求項２】
有底円筒形の外装ケース内に、電解液を含む柱状のアンプルと、前記アンプルを収納する空洞部を有し、発電部を含む積層体とを具備し、
前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする注液式電池。
【請求項３】
有底円筒形の外装ケース内に、電解液を含む柱状のアンプルと、前記アンプルを収納する空洞部および前記空洞部に連通する開口部を有し、発電部を含む積層体と、前記開口部に配されるスペーサとを具備し、
前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする注液式電池。
注液式電池。
【請求項４】
前記外装ケースの内底部に、突起部を有する請求項１〜３のいずれかに記載の注液式電池。
【請求項５】
前記スペーサが、前記アンプル側に凸状に構成されている請求項１または３記載の注液式電池。
【請求項６】
前記凸状部分の断面が、略半円形、三角形、または台形である請求項５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、小型タイプの注液式電池に関し、さらに詳しくはアンプルを横置きにする構造の注液式電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の代表的な注液式電池の概略縦断面図を図５に示す（特許文献１参照）。
２１は金属製の有底円筒形の外装ケースであり、端子ピン２２ａおよび２２ｂを設けたフェノール樹脂製の電池蓋２３により覆蓋される構成となっている。外装ケース２１の内部には、金属製の押さえ板２４とポリエチレン樹脂からなるスペーサ２５と、これらの間に挟まれた発電部２６とが収容されている。
【０００３】
押さえ板２４、スペーサ２５、および発電部２６からなる円柱状の積層体には、中央部に空洞部２７が設けられている。その空洞部２７には、過塩素酸水溶液からなる電解液２８を封入した円柱状のアンプル２９が、その底部２９ｂが外装ケース２１の内底部に対向するように、縦置きに配置されている。空洞部２７の上部および下部には、電解液が外部へ漏れないように鉄板３０ａおよび３０ｂが配されている。外装ケース２１とスペーサ２５および発電部２６との隙間には、端子ピン２２ａおよび２２ｂと発電部２６とを接続するリード線３１ａおよび３１ｂが配されている。そして、外装ケース２１と押さえ板２４、スペーサ２５、および発電部２６との隙間、ならびにスペーサ２５の上部に、樹脂３２が充填されている。よって、リード線３１ａおよび３１ｂおよび空洞部２７の上部に配された鉄板３０ａは樹脂３２で埋め込まれ、さらに樹脂３２上に電池蓋２３が配され、外装ケース２１の開口部を封口している。
【０００４】
この注液式電池では、アンプル２９が外部衝撃により外装ケース２１の底部に配された鉄板３０ｂと衝突することにより、アンプル２９が破壊され、アンプル２９に封入された電解液２８が外部に流出し、電池の旋回による遠心力により発電部２６へ流入することで電圧が発生する。
【０００５】
ところで、近年、従来の注液式電池に対して、体積比が約１／４で、しかも、発生電圧が１／５と小型タイプの注液式電池の要望が高まっている。このため、発電部を構成するセル数が少なく、電解液が少量の注液式電池の開発が要求されている。
しかし、従来の注液式電池では、積層体の中央部に設けられた空洞部２７は、上記のように、アンプル２９を、その底部２９ｂが外装ケース２１の内底部に対向するように縦向きに配置するスペースしかなく、アンプル２９を配置するスペースを確保するために、発電部２６の上部にスペーサ２５を設ける必要がある。したがって、アンプル２９の高さ寸法よりも電池の高さ寸法を小さくすることができない。
【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】
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するため、柱状のアンプルを、その側面が外装ケースの内底部に対向するように横向きに配置することが可能な構造とすることにより、高さの低い小型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】
【０００７】
本発明の第１の注液式電池は、有底円筒形の外装ケース内に、電解液を含む柱状のアンプルと、前記アンプルを囲む、発電部を含む一対の積層体および一対のスペーサとを具備し、前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の注液式電池は、有底円筒形の外装ケース内に、電解液を含む柱状のアンプルと、前記アンプルを収納する空洞部を有し、発電部を含む積層体とを具備し、前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の注液式電池は、有底円筒形の外装ケース内に、電解液を含む柱状のアンプルと、前記アンプルを収納する空洞部および前記空洞部に連通する開口部を有し、発電部を含む積層体と、前記開口部に配されるスペーサとを具備し、前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする。
【００１０】
このように、柱状アンプルを、その側面が外装ケースの内底部に対向するように配置することにより、アンプルの高さに関係なく注液式電池を小型化することができる。
前記外装ケースの内底部には、アンプルの破壊を容易にするため、突起部を有するのが好ましい。
電解液が発電部に流れ込みやすくなるため、前記スペーサはその中央が前記アンプル側に突出するように構成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、柱状のアンプルを、その側面が外装ケースの内底部に対向するように横向きに配置することにより、高さの低い小型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】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図１および２を参照しながら説明する。図１は、本発明の注液式電池の一例を示す概略縦断面図である。図２は、図１の注液式電池の概略横断面図である。
１は金属製の有底円筒形の外装ケースであり、その開口部は端子ピン２ａおよび２ｂを設けたフェノール樹脂製の電池蓋３により覆蓋される構成となっている。
【００１３】
外装ケース１の内部には、発電部６および発電部６を挟む一対の金属製の押さえ板４ａおよび４ｂからなる一対の略半円柱状の積層体が収容されている。一対の発電部６は、直列に接続されている。なお、負荷の大きさにより、一対の発電部６を並列に接続することも可能である。発電部６は、例えば鉛を活物質とする負極、セルロース製のセパレータ、および二酸化鉛を活物質とする正極からなる単セルを複数積層したものである。この積層体を構成する単セルならびに押さえ板４ａおよび４ｂは、いずれも略半円形の板状体である。
【００１４】
外装ケース１の内側面に対向する曲面部分と後述する空洞部７側の平面部分を有する一対の略半円柱状の積層体は、平面部分が向かい合うように距離をおいて配置されている。一対の積層体における一方の端部同士と他方の端部同士の間に、一対のスペーサ１４が配置されている。スペーサ１４は、後述するアンプル９と対向する側に突出するように断面が円弧状の表面を有する。スペーサ１４には、例えば、ポリエチレン樹脂などが用いられる。一対の積層体と一対のスペーサ１４とで囲まれた空洞部７には、過塩素酸水溶液からなる電解液８を封入した円柱状のアンプル９が配置されている。
【００１５】
アンプル９は、その側面部９ｃが外装ケース１の内底部に配された後述する鉄板１０ｂと対向するように、空洞部７内において横置きに配置されている。したがって、アンプル９の上部９ａおよび底部９ｂは一対のスペーサ１４のいずれかと対向する。
このように、アンプル９を一対の積層体の内側に横置きにして配置することにより、アンプル９を縦置きに配置した従来の場合のように発電部上部にスペーサを設ける必要がなくなり、電池の高さ寸法を、アンプル９の高さ寸法（上部９ａと底部９ｂとの間の距離）よりも小さくすることができる。また、上記のようにスペーサ１４はその中央がアンプル９側に突出していることにより、アンプル９が破壊されて外部に流出した電解液８は、スペーサ１４の表面に沿って発電部６に流れ込みやすくなる。
【００１６】
空洞部７の上部および下部には、電解液８が外部へ漏れないように鉄板１０ａおよび１０ｂが配されている。外装ケース１の内底部において鉄板１０ｂ上には、アンプル９を破壊するための突起部１３が設けられている。
アンプルを縦置きとした従来の構成の注液式電池では、外部衝撃によりアンプルの底部が突起部に衝突してアンプルが破壊される。アンプルの外径を小さくするとアンプルの底部の厚さが増大するため、アンプルが破壊され難くなる。
【００１７】
これに対して、アンプルを横置きとした本発明の注液式電池では、アンプル９の外径を小さくしてアンプル９の底部９ｂが厚くなっても、外部衝撃によりアンプル９における側面部９ｃが突起部１３に衝突するため、アンプル９は容易に破壊される。従って、アンプル９の外径を小さくすることにより、さらなる電池の小型化を図ることができる。
なお、図１では、アンプル９が突起部１３に接するように空洞部７内に配置されているが、外部衝撃によりアンプル９の側面部９ｃが突起部１３に衝突する構成であれば、アンプル９と突起部１３とが接していなくてもよい。例えば、一対のスペーサ１４でアンプル９を挟む構成とし、アンプル９と突起部１３とを離して配置してもよい。
【００１８】
鉄板１０ａと押さえ板４ａとの間には、寸法調整板５が配されている。外装ケース１と積層体および寸法調整板５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と積層体および寸法調整板５との隙間、ならびに寸法調整板５および鉄板１０ａの上部に樹脂１２が充填されている。よって、リード線１１ａおよび１１ｂ、ならびに鉄板１０ａは樹脂１２で埋め込まれる構成となっている。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。
【００１９】
上記の実施の形態では、アンプル９を破壊するための突起部１３を設けたが、突起部１３を設けなくても外部衝撃によりアンプル９は空洞部７の底部に配された鉄板１０ｂと衝突して容易に破壊される。また、一対の押さえ板４ａおよび４ｂは、それぞれ発電部６から離れるにつれて空洞部の中が狭くなるようなテーパを有していてもよい。電解液はテーパに沿って迅速にかつ確実に発電部６内に流れ込む。
【００２０】
上記の実施の形態では、スペーサ１４は、その中央がアンプル９側へ突出するように断面が円弧状の表面を有するものとした。すなわち、スペーサ１４は中央がアンプル９側に突出するように断面が略半円形の凸状部分を設けたが、これ以外に例えば、凸状部分の断面を三角形や台形としてもよい。
また、上記の実施の形態では、円柱状のアンプルを用いたが、アンプルの形状は角柱状でもよい。
【００２１】
（実施の形態２）
本実施の形態における注液式電池の概略横断面図を図３に示す。本実施の形態の注液式電池は、実施の形態１の注液式電池における一対のスペーサ１４のうちどちらか一方のスペーサ１４の部分を、発電部を含む積層体が占める構成である。なお、実施の形態１と共通する部分については説明を省略する。
【００２２】
図３に示すように外装ケース１内には、発電部を含む円柱状の積層体６ａが配されている。積層体６ａは、その中央に設けられた空洞部７ａおよび空洞部７ａに連通する開口部１５を有する。そして、空洞部７ａには円柱状のアンプル９が、その側面部９ｃが外装ケース１の内底部に対向するように横置きに収納されている。開口部７ａにはスペーサ１４が配置されている。積層体６ａは、円板状の一部（空洞部７ａおよび開口部１５に対応する部分）が欠けた単セルおよび押さえ板を積層して構成されている。
このように、アンプル９を空洞部７ａに横置きにして配置することにより、アンプル９を縦置きに配置した従来の場合のように発電部上部にスペーサを設ける必要がなくなり、電池を小型化することができる。
【００２３】
（実施の形態３）
本実施の形態における注液式電池の概略横断面図を図４に示す。本実施の形態の注液式電池は、実施の形態１の注液式電池における一対のスペーサ１４が配された部分を、発電部を含む積層体が占める構成である。なお、実施の形態１と共通する部分については説明を省略する。
【００２４】
図４に示すように、外装ケース１内には、発電部を含む円柱状の積層体６ｂが配されている。積層体６ｂは中央に空洞部７ｂを有し、空洞部７ｂには円柱状のアンプル９が、その側面部９ｃが外装ケース１の内底部に対向するように横置きに収納されている。積層体６ｂは、空洞部７ｂに対応する部分を有する円板状の単セルおよび押さえ板を積層して構成されている。
このように、アンプル９を空洞部７ｂに横置きにして配置することにより、アンプル９を縦置きに配置した従来の場合のように発電部上部にスペーサを設ける必要がなくなり、電池を小型化することができる。
【実施例】
【００２５】
《実施例１》
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
上記の図１と同じ本発明の注液式電池Ａを作製した。
外装ケース１には、有底円筒形の鉄製のもの（外径：２０ｍｍ、高さ：１３ｍｍ）を用いた。スペーサ１４には、ポリエチレン樹脂製のもの（高さ：１０ｍｍ、アンプル９の軸方向における最大寸法：１．２ｍｍ）を用いた。アンプル９（外径：９ｍｍ、高さ：１７ｍｍ）内に封入する電解液８には、過塩素酸水溶液を用いた。
【００２６】
二酸化鉛を活物質とする正極、鉛を活物質とする負極、およびセルロース製のセパレータを用いて略半円形の板状の単セルを構成した。この単セル７個を積層し、直列に接続して発電部６とした。そして、一対の押さえ板４ａ、４ｂで発電部６を挟み、略半円柱状の積層体（径：２０ｍｍ、高さ：１０ｍｍ）を形成した。
【００２７】
《比較例１》
上記の図５と同じ従来の注液式電池Ｂを作製した。
外装ケース２１には、有底円筒形の鉄製のもの（外径：２０ｍｍ、高さ：２２ｍｍ）を用いた。
ドーナツ状の極板およびセパレータを用いてセルを構成し、このセル７個を積層し、直列に接続して発電部２６とした。そして、発電部２６を押さえ板２４およびスペーサ２５で挟み、中央部に円柱状の空洞部を有する積層体（径：２０ｍｍ、高さ：２０ｍｍ）を形成した。そして、実施例と同様の電解液２８を封入したアンプル２９を外装ケース内に縦置きに収納した。
【００２８】
［電池の評価］
次に、本発明の実施例１の電池Ａおよび比較例１の電池Ｂを用いて、放電試験を行った。
常温にて、電池に旋回数１００００ｒｐｍまたは２５０００ｒｐｍの旋回を加え、アンプルを破壊した。そして、アンプル内より流出した電解液が、発電部に流入して発生した電圧の挙動および持続時間が１０ｓ以上であるかどうかを調べた。なお、持続時間はアンプルが破壊されてから電圧が５Ｖを切るまでの時間とした。このときの負荷電流は２０ｍＡとし、電池の試験数は５個とした。また、放電時に１Ｖ以上の急激な電圧降下がない場合を、放電時の電圧挙動が正常であると判断した。その試験結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１より、本発明の電池Ａは従来の電池Ｂの約半分のサイズであるが、従来の電池Ｂと同様の優れた放電特性が得られることがわかった。
本実施例では実施の形態１と同じ構造の注液式電池を用いたが、実施の形態２および３と同じ構造の注液式電池においても本実施例と同じ効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の注液式電池は電池サイズを小さくすることができるため、小型の飛翔体の電源として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における注液式電池を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の注液式電池の概略横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２における注液式電池の概略横断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３における注液式電池の概略横断面図である。
【図５】従来の注液式電池の概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１、２１  外装ケース
２ａ、２ｂ、２２ａ、２２ｂ  端子ピン
３、２３  電池蓋
４ａ、４ｂ、２４  押さえ板
５  寸法調整板
６、２６  発電部
６ａ、６ｂ  積層体
７、２７  空洞部
８、２８  電解液
９、２９  アンプル
９ａ、２９ａ  上部
９ｂ、２９ｂ  底部
９ｃ  側面部
１０ａ、１０ｂ、３０ａ、３０ｂ  鉄板
１１ａ、１１ｂ、３１ａ、３１ｂ  リード線
１２、３２  樹脂
１４、２５  スペーサ    
【図１】
2007027045.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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