(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素電池と発熱剤とを交互に積層した発電体、前記発熱剤に着火するための着火シート、ならびに前記着火シートに近接し、かつ、一対のリード線により圧電素子に接続された点火栓を具備した熱電池であって、
前記点火栓が、リード線端部を対向させて保持する保持体および前記リード線端部を覆う点火剤からなり、前記点火剤の表面が前記保持体と一体に繊維材料を含有する樹脂組成物により被覆されていることを特徴とする熱電池。
【請求項２】
樹脂組成物の樹脂成分と繊維材料との合計量に対する繊維材料の含有量が５〜８０重量％である請求項１記載の熱電池。
【請求項３】
繊維材料が、ガラス繊維またはセラミック繊維である請求項１または２記載の熱電池。
【請求項４】
樹脂組成物の樹脂成分が、ポリ酢酸ビニルからなる請求項１〜３のいずれかに記載の熱電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点火栓を具備する熱電池に関し、さらに詳しくは前記点火栓の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱電池は、常温では不活性であるが、高温では活性となって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。熱電池の貯蔵安定性は極めて良好であり、５〜１０年の貯蔵後でも製造直後と同様の特性を保持する。また、熱電池は、高温で作動させるため、電極反応が進みやすく、高出力であり、ミサイル等の防衛機器や誘導機器用電源、緊急用電源等として用いられる。
【０００３】
熱電池の点火装置には、従来、電気式点火玉、撃発式雷管等が採用されており、各種飛翔体に用いられている。しかし、電気式点火玉、撃発式雷管等を用いた熱電池は、法規上、限られた認定業者しか取扱えない点で不便である。一方、特公昭４８−１４５７号公報や特公昭６４−４５０６３号公報では、圧電素子を用いた点火装置が検討されている。
【０００４】
図１に、従来の圧電素子を用いた点火装置を具備する熱電池の構造を示す。ただし、点火装置を除く本体部分は断面で示してある。
素電池１および素電池１を加熱して活性化させる発熱剤２は、交互に積層されて発電体３を構成している。発熱剤２は、発電体３の外面に沿って備えられた着火シート４と接続されている。また、着火シート４は点火栓５と近接しており、点火栓５は一対のリード線６で点火装置７に接続されている。発電体３は、セラミックファイバーの断熱材８で覆われた状態で断熱ケース１８に収納されている。断熱ケース１８の開口部は、発電体３の正極リード（または負極リード）９および負極リード（または正極リード）１０ならびに一対のリード線６の通過孔１１を有する蓋部１２で封口されている。各通過孔１１には、ハーメチックシールが施されている。
点火装置７は圧電素子１３を具備する。圧電素子１３に衝撃等を加えると、点火栓５に高電圧が付与されて点火栓５が発火し、着火シート４に着火する。そして、着火シート４の燃焼がさらに発熱剤２へと伝播してゆく。
【０００５】
次に、図２に、点火栓５の一例の断面拡大図を示す。
点火栓５は、一対のリード線６の端部１４を対向させて保持する保持体１５と、保持体１５の表面の一部およびリード線端部１４を覆うように塗布または成形された点火剤１６からなっている。
ここで、点火剤１６の表面は強度が弱く、点火剤が脱落したり剥がれたりして、熱電池起動時に着火シートに着火せず、熱電池が作動しなくなることがある。そこで、熱電池の点火栓の信頼性を高めるために、樹脂１７が点火剤表面に保持体１５と一体にコーティングされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、熱電池を各種飛翔体に適用する場合、要求される性能は著しく高い。すなわち苛酷な条件下、例えば数千〜数十万ｍ／ｓ2の高衝撃、数千〜数万ｒｐｍの高旋回の条件下における点火栓の信頼性を一層向上させることが望まれている。
一方、点火栓の強度を向上させることができたとしても、点火栓から着火シートへの着火が阻害されてはならない。すなわち、強度と着火性とのバランスに、充分に配慮する必要がある。例えば、点火剤に樹脂を練り込んで点火栓の強度向上を図る方法もあるが、これでは着火性が低下してしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、強度の点で信頼性の高い点火栓を有し、かつ、着火シートへの着火が過酷な条件下でも確実に行われる熱電池を提供するためになされたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、素電池と発熱剤とを交互に積層した発電体、前記発熱剤に着火するための着火シート、ならびに前記着火シートに近接し、かつ、一対のリード線により圧電素子に接続された点火栓を具備した熱電池であって、前記点火栓が、リード線端部を対向させて保持する保持体および前記リード線端部を覆う点火剤からなり、前記点火剤の表面が前記保持体と一体に繊維材料を含有する樹脂組成物により被覆されていることを特徴とする熱電池に関する。
【０００９】
前記樹脂組成物の樹脂成分と繊維材料との合計量に対する繊維材料の含有量は、５〜８０重量％であることが好ましい。また、繊維材料としては、ガラス繊維またはセラミック繊維を用いることが好ましい。さらに、樹脂成分としては、ポリ酢酸ビニルを用いることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の熱電池は、素電池と発熱剤とを交互に積層した発電体、前記発熱剤に着火するための着火シート、ならびに前記着火シートに近接し、かつ、一対のリード線により圧電素子に接続された点火栓を具備する。
【００１１】
前記素電池は、リチウム、カルシウム等からなる負極層と、塩化リチウム−塩化カリウム共融混合塩等からなる電解質層と、二硫化鉄、クロム酸カルシウム等を主成分とする正極層とからなる。
素電池を加熱して活性化させる前記発熱剤は、金属粉末と酸化剤とからなる。例えば、鉄粉と過塩素酸カリウムとを混合した発熱剤が用いられる。
前記着火シートは、金属粉末と酸化剤とからなる。前記金属粉末としては、例えばジルコニウム粉が挙げられ、前記酸化剤としては、例えばクロム酸バリウムが挙げられる。
前記圧電素子は点火装置に設置されている。衝撃等が圧電素子に与えられると、高電圧が点火栓に印加される。このとき放電により発生する火花が、着火シートを着火させるのに利用される。
【００１２】
前記点火栓は、リード線端部を対向させて保持する保持体および前記リード線端部を覆う点火剤からなっている。
前記点火剤は、金属粉末と酸化剤とからなる。ここでは、例えばジルコニウム粉と、クロム酸バリウムと、無機短繊維とを混合した点火剤などが用いられる。
【００１３】
前記点火剤の表面は、前記保持体と一体に繊維材料を含有する樹脂組成物により被覆されている。
前記樹脂組成物の樹脂成分と繊維材料との合計量に対する繊維材料の含有量は、５〜８０重量％、さらには１０〜８０重量％、特には２０〜４０重量％であることが好ましい。繊維材料の含有量が５重量％未満になると、樹脂組成物の強度が不足し、冷熱温度衝撃試験、温度−湿度サイクル試験等でも充分な結果が得られない。一方、含有量が８０重量％を超えると、点火剤の燃焼や着火シートへの着火が妨げられるおそれがある。
【００１４】
前記繊維材料としては、ガラス繊維、セラミック繊維等の無機繊維を用いることが好ましい。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、高温・高湿下でも安定であり、耐薬品性に優れる等の点から、特にシリカ（ＳｉＯ2）およびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分とするセラミック繊維が好ましい。また、繊維長は、０．１〜３．０ｍｍであることが好ましい。繊維長が０．１ｍｍ未満では、繊維同士のからみ合い（結合力）が弱く、強度が不充分となるおそれがあり、３．０ｍｍを超えると、点火栓の表面がけば立ったり、繊維が折れたりしやすくなる。
【００１５】
樹脂成分としては、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、水溶性である点や、２０℃付近での粘性が最適で取り扱いやすいという点から、特にポリ酢酸ビニルが好ましい。
【００１６】
点火剤の表面を保持体と一体に樹脂組成物により被覆する際には、例えば樹脂成分を溶媒に溶解させ、これに繊維材料を混合したものに、被覆前の点火栓を浸漬してから引き上げればよい。樹脂成分を溶媒に溶解させる際の樹脂濃度は１０〜５０重量％であることが、作業性等の点から好ましい。引き上げた後、５０〜８０℃で８〜１５時間乾燥させれば、樹脂組成物を固化させることができる。
【００１７】
なお、熱硬化性の樹脂を使用すると、コーティング乾燥後、樹脂が硬化するため、高衝撃時にかえって樹脂が破壊されやすくなることがある。また、点火の際に火花が飛散しにくくなることがある。
【００１８】
前記溶媒としては、水、酢酸メチル、エタノールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、取り扱い易さ、環境への配慮等の点から、特に水が好ましい。
【００１９】
塗布する前の樹脂組成物の好ましい態様としては、例えば濃度１０〜５０重量％のポリ酢酸ビニル水溶液１００重量部に、無機繊維２．５〜２０重量部を混合したもの、濃度１０〜５０重量％となるようにポリ酢酸セルロースを酢酸メチルに溶かした溶液１００重量部に、無機繊維２．５〜２０重量部を混合したもの等が挙げられる。
【００２０】
【実施例】
次に、実施例に基づき、本発明の熱電池について、さらに具体的に説明する。
【００２１】
《実施例１》
ここでは、図３に示すような点火栓を用いた他は、図１に示したのと同様の熱電池を製造した。図３は、点火栓の断面拡大図であり、点火剤の表面が保持体と一体に繊維材料を含有する樹脂組成物１７’により被覆されている点以外は、図２と同様である。
【００２２】
樹脂組成物１７’は、ポリ酢酸ビニルおよびシリカとアルミナを主成分とする繊維長０．１〜３ｍｍのセラミック繊維材料からなっている。ここでは、樹脂成分と繊維材料との合計量に対する繊維材料の含有量を５重量％とした。
点火栓を樹脂組成物１７’で被覆する際は、ポリ酢酸ビニルを２５重量％含有する水溶液と、前記繊維材料との混合物に、被覆前の点火栓を浸漬した。その後、点火栓を引き上げ、５０℃で１２時間乾燥させた。
【００２３】
同様の熱電池を１００個作製し、得られた熱電池を衝撃試験に供した。衝撃試験では、８８２００ｍ／ｓ2（９０００Ｇ）または１３７２００ｍ／ｓ2（１４０００Ｇ）の落下衝撃が点火栓に付与されるように曲率半径を調整した受撃片に熱電池を落下させた。落下させた１００個の熱電池のうち、点火剤の脱落またはコーティングの破壊もしくはひび割れが生じたものの個数を調べた。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
0003971883.tif 000002
【００２５】
《実施例２〜５》
樹脂組成物１７’における樹脂成分と繊維材料との合計量に対する繊維材料の含有量を、表１に示した量にかえて、実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。
【００２６】
《比較例１》
繊維材料を用いずに、ポリ酢酸ビニルだけを用いて、実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。
【００２７】
表１の結果から、繊維材料を５重量％、さらには１０重量％以上含有させると、コーティングの強度、すなわち点火剤の保持力が向上することがわかる。
一方、繊維材料をコーティングに９５重量％含有させた場合、着火シートへの着火性が低下した。したがって、繊維材料の含有量は５〜８０重量％、さらには１０〜８０重量％程度が適当であることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、強度の点で信頼性が高い点火栓を有し、かつ、着火シートへの着火が過酷な条件下でも確実に行われる熱電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本体部分を断面で示した熱電池の構造図である。
【図２】従来の熱電池の点火栓の一例の断面拡大図である。
【図３】本発明の熱電池の点火栓の一例の断面拡大図である。
【符号の説明】
１  素電池
２  発熱剤
３  発電体
４  着火シート
５  点火栓
６  リード線
７  点火装置
８  断熱材
９  正極リード（負極リード）
１０  負極リード（正極リード）
１１  通過孔
１２  蓋部
１３  圧電素子
１４  リード線端部
１５  保持体
１６  点火剤
１７  樹脂
１７’樹脂組成物
１８  断熱ケース
【図１】
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【図２】
0003971883.tif 000004
【図３】
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