(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状極板とセパレータを積層した、中央に空洞部を有する発電部を含む積層体、前記積層体の空洞部に配置され電解液を封入したガラスアンプル、および前記ガラスアンプルの下部に設けられたガラスアンプル破壊機構を具備する注液式電池であって、
前記セパレータが、リング状の外周部と、前記外周部から中心方向に延びる複数個の突出部とからなり、前記突出部は前記極板の内周部に達する長さまたは前記極板の内周部に達しない長さであることを特徴とする注液式電池。
【請求項２】
前記セパレータの突出部が少なくとも３個である請求項１記載の注液式電池。
【請求項３】
前記セパレータの外周部の幅が前記極板の幅の１０〜５０％である請求項１または２記載の注液式電池。
【請求項４】
前記各突出部の面積の和が、前記極板の前記セパレータと重ならない部分の面積の１０〜２０％である請求項１〜３のいずれかに記載の注液式電池。
【請求項５】
リング状極板とセパレータを積層した、中央に空洞部を有する発電部を含む積層体、前記積層体の空洞部に配置され電解液を封入したガラスアンプル、および前記ガラスアンプルの下部に設けられたガラスアンプル破壊機構を具備する注液式電池であって、
前記セパレータが、前記極板の外周部に接するリング状であり、その幅が、極板の幅の１０〜６０％であり、前記極板の内周部に達しない長さであることを特徴とする注液式電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速旋回する投射物体などの飛翔体に搭載するセンサなどの電源に用いられる注液式電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
注液式電池は、電解液を収容したガラスアンプルを内蔵し、使用に際して前記アンプルを破壊することにより電解液を極板室に供給することにより活性化する。例えば、投射物体に搭載されるときには、その発射に際して加えられる大きな加速度に起因する衝撃によって、ガラスアンプルが破壊される。そして、同時に前記投射物が受ける回転運動によって遠心力が与えられ、電解液が電池内に流入して電池が活性化する。
【０００３】
この種の注液式電池の代表的な構造を図１に示す。
発電部１は、例えばニッケルメッキ鋼板の集電体に二酸化鉛を被覆した中空円盤状の正極板、中空円盤状のニッケルメッキ鋼板の集電体に鉛を被覆した中空円盤状の負極板、および紙などを打ち抜いて作製したリング状セパレータからなる単位セルを積層したものである。発電部１上には、仕切板２を介して余剰液収容部３および上部押え板４を設けることにより、積層体５が構成されている。
【０００４】
余剰液収容部３は、発電部１において余った過剰の電解液を吸収する役割を果たす。例えば過塩素酸水溶液などを主成分とする電解液が封入されたガラスアンプル６が、積層体５の中央部に位置する内部空洞部７に収納されている。積層体５の外周側面には、ポル塩化ビニル系接着剤などを塗布して形成した樹脂被覆層８が設けられており、これらは鉄外装缶９内に収められている。外装缶９には、これとは絶縁されて一対の出力端子１０が設けられている。
【０００５】
ここで、前記極板の形状を表す概略横断面図を図２に示す。図２に示すように、極板１４は中空円盤状であり、注液口２１と位置合せ部２２とを有する。図３は、従来のリング状セパレータの形状を表す概略横断面図を示す。図３に示すように、従来のリング状セパレータ１５は、円形の内空隙部２５、内周セパレータ２７、外空隙部２４、外周セパレータ２８、空隙通路２６および接続部２９で構成されている。
【０００６】
そして、前記内空隙部２５は、ガラスアンプル６を収容し（図１参照）、前記内周セパレータ２７は、内空隙部２５を取り囲み、接続部２９を介して、外周セパレータ２８と一体化されている。外空隙部２４は、内周セパレータ２７と外周セパレータ２８との間に形成され、空隙通路２６は、内空隙部２５と外空隙部２４とを接続している。
【０００７】
このような従来の注液式電池においては、発生電圧を増大させるために積層体５を構成する単位セルの枚数を多く、各単位セルが直列に接続されている。そして、電解液が各セパレータ１５に均一に流入するように、電池の高さ方向、すなわちガラスアンプル６を収容する内部空洞部７の全長にわたって、すべてのセパレータ１５に液入口となる空隙通路２６が設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の注液式電池は、セパレータによる正・負極板間の隔離も確実であり、２０〜３０Ｖと比較的高出力電圧を有するものであった。しかし、昨今は、１０Ｖ程度以下と出力電圧が低く、小型軽量であり、しかも瞬時に所望の出力電圧を発生する立ち上がりの早い注液式電池が要望されるに至った。このような小型タイプの注液式電池においては、電解液の量を少なくし、また、積層する単位セルの数も少なくなる。
【０００９】
この場合、上述のような従来の注液式電池に用いられていたセパレータ１５を用いると、液入口である空隙通路２６の幅が狭く、電解液が極板１４の内周面の端部に滞留し、このため各単位セルが液絡し、電圧不良を引き起こすという問題があった。
そこで、本発明は、単位セルの積層数が少ない注液式電池であって、電解液が迅速かつ均一に各単位セルに注入、分散しうる注液式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】
本発明の注液式電池は、リング状極板とセパレータを積層した、中央に空洞部を有する発電部を含む積層体、前記積層体の空洞部に配置され電解液を封入したガラスアンプル、および前記ガラスアンプルの下部に設けられたガラスアンプル破壊機構を具備し、
前記セパレータが、リング状の外周部と、前記外周部から中心方向に延びる複数個の突出部とからなり、前記突出部は前記極板の内周部に達する長さまたは前記極板の内周部に達しない長さであることを特徴とする。
【００１１】
前記セパレータの突出部は少なくとも３個であるのが有効である。
また、前記セパレータの外周部の幅は、前記極板の幅の１０〜５０％であるのが有効である。
さらに、前記複数個の突出部の総面積が、前記極板の前記セパレータと重ならない部分の面積の１０〜２０％であるのが有効である。
【００１２】
本発明は、リング状極板とセパレータを積層した、中央に空洞部を有する発電部を含む積層体、前記積層体の空洞部に配置され電解液を封入したガラスアンプル、および前記ガラスアンプルの下部に設けられたガラスアンプル破壊機構を具備する注液式電池であって、
前記セパレータが、前記極板の外周部に接するリング状であり、その幅が、極板の幅の１０〜５０％であり、前記極板の内周部に達しない長さである注液式電池を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る注液式電池の構造は、セパレータを除き、図１に示す従来の注液式電池の構造と実質的に同一であり、リング状極板とセパレータとを積層した発電部１を含む積層体５、前記積層体５の中央部の内部空洞部７に配置され電解液を封入したガラスアンプル６、および前記ガラスアンプル６の下部に設けられたガラスアンプル破壊機構（図示せず。例えば突起部）を具備する。
【００１４】
そして、本発明の最大の特徴は、前記セパレータの形状にある。ここで、図４に、本発明に係るセパレータ３０の形状を表す横断面図を示す。図４に示すように、本発明おけるセパレータ３０は、リング状の外周部３１と、外周部３１から中心方向に延びる複数個の突出部（リブ）３２とからなる。
【００１５】
前記セパレータ３０が有する突出部の数は、セパレータ３０によって隔てられる正極および負極が短絡せず、かつ電解液の各単位セルへの均一な注入を妨げない範囲であればよく、少なくとも３個であるのが好ましい。セパレータをこのように構成すると、図４中の矢印で示すように、極板内周のほぼ全面から電解液が正極板と負極板の間へ流入し、速やかにセパレータの外周部３１に浸透していく。
【００１６】
セパレータの前記突出部３２の内部方向への長さについては、図４中の破線Ｘで示される部分が極板の内周部の位置であり、ここまでの範囲であればよい。図５に示すように、極板の内周部に達しない短い突出部３２ａでもよい。図４に示すように、極板の内周部に到達する長さであるのが好ましい。
【００１７】
前記セパレータ３０は、外周部３１の幅は、前記セパレータ３０によって隔てられる電極の幅（図２におけるｐ）の１０〜５０％であるのが好ましい。これは、電解液が電極の表面に流入するための空隙部分が必要であるという理由によるものである。
さらに、同様の理由により、各突出部３２または３２ａの面積の和が、前記極板１４の前記セパレータ３０と重ならない部分の面積の１０〜２０％であるのが好ましい。
【００１８】
図６は、前記の突出部３２ａの長さを極端に短く、すなわち０にしたものである。このようなセパレータであっても、正・負極板間を隔離するセパレータの外周部３１が積層体中の正・負極板が接触して短絡を生じないように維持しうるに足る幅を有していればよい。そのような外周部３１の幅は極板の幅の１０〜６０％である。
以下に、実施例を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。
【００１９】
【実施例】
《実施例１》
本実施例においては、図１に示す構造を有する本発明に係る注液式電池を作製した。まず、図４に示す構造を有する紙製のセパレータ３０を作製した。
厚さが０．６ｍｍで径が１．８ｃｍのリング状の外周部３１の幅（ｑ）を１．５ｍｍとし、外周部３１から中心方向に延びる３個の突出部（リブ）３２の長さ（ｒ）を２．５ｍｍとした。
【００２０】
一方、厚さ０．０１ｍｍで径１．８ｃｍの電極の幅（図２におけるｐ）は、４．０ｍｍとし、外周部３１の幅（ｑ）がｐの３７．５％になるようにした。このとき、３個の突出部３２の面積の和は、極板１４のセパレータ３０と重ならない部分の面積の１５．２％であった。
なお、負極は厚さ０．１３ｍｍのニッケルメッキ鋼板に鉛メッキを０．０１５ｍｍ施すことにより作製し、正極は厚さ０．１３ｍｍのニッケルメッキ鋼板に酸化鉛（ＰｂＯ2）メッキを０．０１５ｍｍ施すことにより作製した。
【００２１】
つぎに、図７に示すように、セパレータ３０、正極３３、負極３５およびこれらの極板と同様の形状を有する厚さ０．１３ｍｍのニッケルメッキ鋼板３４を積層し、本発明に用いる単位セルとした。
この単位セルを７個積層し、さらに最下端に正極３３、ニッケルメッキ鋼板３４および負極３５を積層し、高さ約３．４ｍｍの発電部１を得た。
【００２２】
鉄外装缶９の内側にポリ塩化ビニル系接着剤を塗布して樹脂被覆層８を形成し、その内部に発電部１を設置し、上部にポリ塩化ビニル製の仕切板２、ニッケルメッキ鋼板とセパレータからなる余剰液収容部３およびニッケルメッキ鋼板製の上部押え板４を配置して積層体５とした。
【００２３】
ついで、発電部１の中央部の内部空洞部７の底には突起部（図示せず）を設け、電解液を封入したガラスアンプル６を配置した。最後に、鉄外装缶９を密封し、出力端子１０を設けて本発明の注液式電池１を作製した。
【００２４】
《実施例２》
図５に示すように、外周部３１の内側に、長さの短い突出部３２ａを有するセパレータを用いた他は、実施例１と同様にして注液式電池２を作製した。３個の突出部３２ａの面積の和は、極板１４のセパレータ３０と重ならない部分の面積の７．６％であった。
《実施例３》
セパレータとして、図６に示すように、外周部のみからなるセパレータを用いた他は、実施例１と同様にして注液式電池３を作製した。
《比較例》
セパレータとして図３に示すセパレータを用いた他は、実施例１と同様にして比較用の注液式電池を作製した。
【００２５】
［評価］
上述のようにして得られた各注液式電池の放電試験を行った。常温にて各注液式電池を１０，０００ｒｐｍまたは１５，０００ｒｐｍで回転させ、ガラスアンプルを破壊して電解液を発電部に注入させた。そして、電圧が所定電圧７Ｖまで上昇する立ち上がり具合、および終止電圧までの電圧挙動を、電磁オシログラフ（横河電機（株）製のフォトコーダー）を用いて確認した。このときの負荷電流は２００ｍＡ、終止電圧は７Ｖ、各電池のサンプル数は５である。
【００２６】
そして、発電部に電解液が均一に行き渡らず、電解液不足の単位セルがあり、所定電圧にまで電圧が到達しなかった場合を「立ち上がり不良」とした。また、単位セルの内周部においてセル同士の間隔が狭くなり、そこに電解液が滞留して液絡現象を起こし、所望の電圧が得られなかった場合を「電圧不良」とした。一方、これらの不具合が無かった場合を「正常」とした。
表１に示す結果から、本発明の注液式電池が従来のものに比べて優れていることがわかる。なお、電解液の流入性は、電池１＜電池２＜電池３の順によく、従って、この順に電圧の立ち上がりが早い。一方、液絡発生率は、電池３＜電池２＜電池１の順に高くなる。
【００２７】
【表１】
0004064659.tif 000002
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、単位セルの積層数が少ない注液式電池であって、電解液が迅速かつ均一に各単位セルに注入、分散しうる注液式電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】注液式電池の要部を断面にした正面図である。
【図２】従来の注液式電池に用いられる極板の概略横断面図である。
【図３】従来の注液式電池に用いられるセパレータの概略横断面図である。
【図４】本発明の注液式電池に用いられるセパレータの実施の形態を示す概略横断面図である。
【図５】セパレータの他の実施の形態を示す概略横断面図である。
【図６】セパレータのさらに他の実施の形態を示す概略横断面図である。
【図７】本発明の注液式電池における単位セルの概略縦断面図である。
【符号の説明】
１  発電部
２  仕切板
３  余剰液収容部
４  上部押え板
５  積層体
６  ガラスアンプル
７  内部空洞部
８  樹脂被覆層
９  鉄外装缶
１０  出力端子
１４  極板
３０  セパレータ
３１  外周部
３２、３２ａ  突出部
【図１】
0004064659.tif 000003
【図２】
0004064659.tif 000004
【図３】
0004064659.tif 000005
【図４】
0004064659.tif 000006
【図５】
0004064659.tif 000007
【図６】
0004064659.tif 000008
【図７】
0004064659.tif 000009