JP2004220930A - Thermal battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal battery with high reliability having an ignition plug on which, high voltage can be surely impressed by preventing creeping discharge generated at an interface between a holder and a resin part. <P>SOLUTION: The thermal battery comprises a generating body formed by alternately laminating unit cells and heating agents, an ignition sheet igniting the heating agent, and an ignition plug connected to a piezoelectric element by a pair of lead wires and igniting the ignition sheet. The ignition plug is composed of a holder 15 holding a terminal part 14 each of the lead wires so as to face each other, an ignition agent 16 covering the terminal parts 14, and a resin part 17 covering the bottom surface of the holder and the lead wires. The resin part and the holder are joined by an adhesive 19. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【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、さらに詳しくは点火栓の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1に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。
素電池1および素電池1を加熱して活性化させる加熱剤2は交互に積層されて発電体3を構成し、前記発電体3の上部および側面部には着火シート4が配されている。発電体3の上部には点火栓5が備えられており、点火栓5は一対のリード線6で圧電素子13を具備する点火装置7に接続されている。
【0003】
発電体3は、セラミックファイバーの断熱材8で覆われた状態で電池ケース18に収納されている。電池ケース18の開口部は、発電体3の正極リード部10および負極リード部9、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。圧電素子13に衝撃等が加わると、点火栓5に高電圧が印加され、点火栓5が発火し、着火シート4が着火する。そして、着火シート4の燃焼がさらに加熱剤2へと伝播する。
【0004】
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、保持体15上部のリード線6の端部14を覆う点火剤16より構成されている。そして、高電圧エネルギーの漏洩およびリード線の変形を防止するために、保持体15の下部に露出するリード線6を覆うように絶縁性樹脂を塗布することにより樹脂部17が形成されている(例えば、特許文献1)。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−282820号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、点火栓を電池蓋部に取り付ける際にリード線に物理的な力が加わると、保持体から樹脂部が剥がれて保持体と樹脂部との間に隙間が生じることがある。この部分で沿面放電が起こると、点火栓に充分な高電圧エネルギーが供給されず、点火栓が発火しなくなるという問題がある。
【0007】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するため、保持体と樹脂部との界面で生じる沿面放電を防止することにより、確実に高電圧が印加される点火栓を備えた高信頼性の熱電池を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱電池は、素電池と加熱剤とを交互に積層した発電体、前記加熱剤を着火させる着火シート、一対のリード線により圧電素子に接続され、前記着火シートを着火させる点火栓を具備した熱電池であって、前記点火栓が、前記リード線の端部を対向させて保持する保持体、前記端部を覆う点火剤、ならびに前記保持体の底面および前記リード線を覆う樹脂部からなり、前記樹脂部と前記保持体とが接着剤により接合されていることを特徴とする。
前記接着剤が、シランカップリング系プライマー、ウレタン系プライマー、変形シリコーン系プライマー、およびポリサルファイド系プライマーからなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の熱電池は、素電池と加熱剤とを交互に積層した発電体、前記加熱剤を着火させる着火シート、一対のリード線により圧電素子に接続され、前記着火シートを着火させる点火栓を具備する。
前記素電池は、リチウム、カリウム等からなる負極層と、塩化リチウム−塩化カリウム共有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構成される。
【0010】
前記加熱剤には、例えば、鉄粉等の金属粉末および過塩素酸カリウム等の酸化剤を混合したものが用いられる。
発電体の上部および側面部に配される着火シートには、例えば、ジルコニウム粉等の金属粉末とクロム酸バリウム等の酸化剤を混合したものが用いられる。
前記圧電素子は点火装置に設置され、衝撃等が圧電素子に加えられると、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。
【0011】
本発明は、前記点火栓が、リード線の端部を対向させて保持する保持体、前記リード線端部を覆う点火剤、ならびに前記保持体の底面および前記リード線を覆う樹脂部からなり、前記樹脂部と保持体とが接着剤により接合されている点に特徴を有する。
【0012】
本発明の熱電池における点火栓の一例の拡大断面図を図3に示す。
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、保持体15上部のリード線6の端部14を覆う点火剤16より構成されている。高電圧エネルギーの漏洩およびリード線の変形を防止するために、保持体15の下部に露出するリード線6を覆うように絶縁性樹脂を塗布することにより樹脂部17が形成されている。そして、前記保持体15と前記樹脂部17とが接着剤19により接合されている。
【0013】
これにより、保持体と樹脂部との間の接着力が充分に強化されるため、熱電池の製造工程等で加えられる衝撃により、樹脂部が保持体から剥がれるのを防ぐことができる。このため、保持体と樹脂部との界面で起こる沿面放電を防止することができる。このような点火栓は、確実に発火するため、高信頼性の熱電池が得られる。
【0014】
前記接着剤は、シランカップリング系プライマー、ウレタン系プライマー、変形シリコーン系プライマー、およびポリサルファイド系プライマーからなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことが好ましい。その中でも、ガラスからなる保持体と絶縁性樹脂からなる樹脂部との親和性の改善という点でシランカップリング系プライマーが特に好ましい。
【0015】
前記点火剤には、例えば、ジルコニウム等の金属粉末と、クロム酸バリウム等の酸化剤と、無機短繊維とを混合したものが用いられる。
前記樹脂部には、例えば、シリコーン樹脂等が用いられる。
【0016】
【実施例】
以下に、実施例に基づき、本発明の熱電池を具体的に説明する。
《実施例》
図3に示す点火栓を以下のように作製した。
一対のリード線6の端部14を対向させて保持するガラス製の保持体15の底面に接着剤19としてシランカップリング系プライマー(横浜ゴム(株)製、ハマタイト接着促進プライマー)を塗布した。そして、保持体15の下部に露出するリード線6を覆うようにシリコーン樹脂を塗布して樹脂部17を形成し、接着剤19を介して保持体15と樹脂部17を接合した。
この点火栓を用いて図1と同様の構造の熱電池を作製した。
【0017】
このとき、素電池1は、リチウムからなる負極層と、塩化リチウム−塩化カリウム共融混合塩からなる電解質層と、二硫化鉄からなる正極層とで構成した。加熱剤2には、鉄粉および過塩素酸カリウムを混合したものを用いた。
着火シート4および点火剤16には、ジルコニウムとクロム酸バリウムを混合したものを用いた。
【0018】
《比較例》
ガラス製の保持体の底面に接着剤を塗布せずに直接シリコーン樹脂を塗布した以外は実施例と同様の方法で図2に示す点火栓を作製した。この点火栓を用いた以外は実施例と同様の構造の熱電池を作製した。
【0019】
上記の実施例および比較例の熱電池をそれぞれ100個ずつ作製し、点火栓が発火し、電池が作動するかどうかを調べた。その試験結果を表1に示す。
【0020】
【表1】

Figure 2004220930
【0021】
比較例では、点火栓が発火せずに電池が作動しないものがみられたが、実施例では全ての電池が作動し、確実に点火栓が発火することがわかった。
【0022】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、保持体と樹脂部との界面で生じる沿面放電を防止することにより、確実に高電圧が印加される点火栓を備えた高信頼性の熱電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱電池本体の構造を示す断面図である。
【図2】従来の熱電池における点火栓の一例の断面拡大図である。
【図3】本発明の熱電池における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 加熱剤
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 負極リード部
10 正極リード部
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 樹脂部
18 電池ケース
19 接着剤[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal battery having an ignition plug, and more particularly, to a structure of the ignition plug.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 shows a structure of a thermal battery provided with an ignition device using a piezoelectric element.
A unit cell 1 and a heating agent 2 for heating and activating the unit cell 1 are alternately stacked to form a power generator 3, and an ignition sheet 4 is disposed on the upper and side surfaces of the power generator 3. An ignition plug 5 is provided above the power generator 3, and the ignition plug 5 is connected to an ignition device 7 having a piezoelectric element 13 via a pair of lead wires 6.
[0003]
The power generator 3 is housed in a battery case 18 in a state of being covered with a heat insulating material 8 made of ceramic fiber. The opening of the battery case 18 is closed with a positive electrode lead 10 and a negative electrode lead 9 of the power generator 3 and a lid 12 having a through hole 11 for a pair of lead wires 6. Each passage hole 11 is provided with a hermetic seal. When an impact or the like is applied to the piezoelectric element 13, a high voltage is applied to the ignition plug 5, the ignition plug 5 is ignited, and the ignition sheet 4 is ignited. Then, the combustion of the ignition sheet 4 further propagates to the heating agent 2.
[0004]
FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of an example of the ignition plug 5.
The ignition plug 5 includes a holder 15 for holding the ends 14 of the pair of lead wires 6 facing each other, and an igniter 16 covering the ends 14 of the lead wires 6 above the holder 15. Then, in order to prevent leakage of high-voltage energy and deformation of the lead wire, the resin portion 17 is formed by applying an insulating resin so as to cover the lead wire 6 exposed at the lower part of the holding body 15 ( For example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-7-282820
[Problems to be solved by the invention]
However, when a physical force is applied to the lead wire when attaching the ignition plug to the battery lid, the resin portion may be peeled off from the holder and a gap may be formed between the holder and the resin portion. If creeping discharge occurs in this portion, there is a problem that sufficient high-voltage energy is not supplied to the ignition plug and the ignition plug does not ignite.
[0007]
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problem by preventing creeping discharge occurring at the interface between the holder and the resin portion, thereby providing a highly reliable heat source having an ignition plug to which a high voltage is reliably applied. Provide batteries.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The thermal battery of the present invention includes a power generator in which unit cells and a heating agent are alternately stacked, an ignition sheet for igniting the heating agent, an ignition plug connected to the piezoelectric element by a pair of lead wires, and igniting the ignition sheet. A thermal battery comprising: a holder for holding the ignition plug with the ends of the lead wires facing each other; an igniter for covering the ends; and a resin part for covering the bottom surface of the holder and the leads. Wherein the resin portion and the holder are joined by an adhesive.
The adhesive preferably contains at least one selected from the group consisting of a silane coupling primer, a urethane primer, a modified silicone primer, and a polysulfide primer.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The thermal battery of the present invention includes a power generator in which unit cells and a heating agent are alternately stacked, an ignition sheet for igniting the heating agent, an ignition plug connected to the piezoelectric element by a pair of lead wires, and igniting the ignition sheet. Have.
The unit cell includes a negative electrode layer made of lithium, potassium, or the like, an electrolyte layer made of lithium chloride-potassium chloride co-mixed salt, or the like, and a positive electrode layer containing iron disulfide, calcium chromate, or the like as a main component. .
[0010]
As the heating agent, for example, a mixture of a metal powder such as iron powder and an oxidizing agent such as potassium perchlorate is used.
For example, a mixture of a metal powder such as zirconium powder and an oxidizing agent such as barium chromate is used as the ignition sheet disposed on the upper and side portions of the power generator.
The piezoelectric element is installed in an ignition device, and when an impact or the like is applied to the piezoelectric element, a high voltage is applied to the ignition plug. At this time, the spark generated by the discharge ignites the ignition sheet.
[0011]
According to the present invention, the ignition plug comprises a holder for holding the ends of the lead wires facing each other, an igniter for covering the ends of the lead wires, and a resin portion for covering the bottom surface of the holder and the leads. It is characterized in that the resin portion and the holder are joined by an adhesive.
[0012]
FIG. 3 is an enlarged sectional view of an example of the ignition plug in the thermal battery of the present invention.
The ignition plug 5 includes a holder 15 for holding the ends 14 of the pair of lead wires 6 facing each other, and an igniter 16 covering the ends 14 of the lead wires 6 above the holder 15. In order to prevent leakage of high voltage energy and deformation of the lead wire, a resin portion 17 is formed by applying an insulating resin so as to cover the lead wire 6 exposed at the lower portion of the holder 15. The holding body 15 and the resin portion 17 are joined by an adhesive 19.
[0013]
Thereby, the adhesive force between the holder and the resin portion is sufficiently strengthened, so that it is possible to prevent the resin portion from peeling off from the holder due to an impact applied in a manufacturing process of the thermal battery or the like. For this reason, creeping discharge occurring at the interface between the holder and the resin portion can be prevented. Since such an ignition plug reliably ignites, a highly reliable thermal battery can be obtained.
[0014]
The adhesive preferably contains at least one selected from the group consisting of a silane coupling primer, a urethane primer, a modified silicone primer, and a polysulfide primer. Among them, a silane coupling primer is particularly preferable from the viewpoint of improving the affinity between the support made of glass and the resin part made of an insulating resin.
[0015]
As the igniting agent, for example, a mixture of a metal powder such as zirconium, an oxidizing agent such as barium chromate, and inorganic short fibers is used.
For the resin portion, for example, a silicone resin or the like is used.
[0016]
【Example】
Hereinafter, the thermal battery of the present invention will be specifically described based on examples.
"Example"
The ignition plug shown in FIG. 3 was manufactured as follows.
A silane coupling-based primer (Hamatite adhesion promoting primer, manufactured by Yokohama Rubber Co., Ltd.) was applied as an adhesive 19 to the bottom surface of a glass holding body 15 that holds the ends 14 of the pair of lead wires 6 facing each other. Then, a resin portion 17 was formed by applying a silicone resin so as to cover the lead wires 6 exposed at the lower portion of the holding member 15, and the holding member 15 and the resin portion 17 were joined via an adhesive 19.
Using this ignition plug, a thermal battery having the same structure as that of FIG. 1 was produced.
[0017]
At this time, the cell 1 was composed of a negative electrode layer made of lithium, an electrolyte layer made of a lithium chloride-potassium chloride eutectic mixed salt, and a positive electrode layer made of iron disulfide. As the heating agent 2, a mixture of iron powder and potassium perchlorate was used.
As the ignition sheet 4 and the igniter 16, a mixture of zirconium and barium chromate was used.
[0018]
<< Comparative Example >>
The ignition plug shown in FIG. 2 was produced in the same manner as in the example except that the silicone resin was directly applied to the bottom surface of the glass holder without applying the adhesive. A thermal battery having the same structure as that of the example except that this ignition plug was used was produced.
[0019]
The thermal batteries of the above-described Examples and Comparative Examples were each manufactured in 100 pieces, and it was examined whether or not the spark plug ignited and the batteries operated. Table 1 shows the test results.
[0020]
[Table 1]
Figure 2004220930
[0021]
In the comparative example, some batteries did not operate because the ignition plug did not ignite. However, in the examples, all the batteries were activated and the ignition plug was surely ignited.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a highly reliable thermal battery including an ignition plug to which a high voltage is reliably applied is provided by preventing creeping discharge occurring at an interface between a holder and a resin portion. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a thermal battery main body.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of an example of an ignition plug in a conventional thermal battery.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of an example of an ignition plug in the thermal battery of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unit cell 2 Heating agent 3 Power generator 4 Ignition sheet 5 Ignition plug 6 Lead wire 7 Ignition device 8 Insulation material 9 Negative lead part 10 Positive lead part 11 Passage hole 12 Cover part 13 Piezoelectric element 14 Lead wire end part 15 Holder 16 Ignition agent 17 Resin part 18 Battery case 19 Adhesive

Claims (2)

素電池と加熱剤とを交互に積層した発電体、前記加熱剤を着火させる着火シート、一対のリード線により圧電素子に接続され、前記着火シートを着火させる点火栓を具備した熱電池であって、
前記点火栓が、前記リード線の端部を対向させて保持する保持体、前記端部を覆う点火剤、ならびに前記保持体の底面および前記リード線を覆う樹脂部からなり、前記樹脂部と前記保持体とが接着剤により接合されていることを特徴とする熱電池。
A thermal battery comprising: a power generator in which unit cells and a heating agent are alternately stacked; an ignition sheet for igniting the heating agent; and an ignition plug connected to the piezoelectric element by a pair of leads to ignite the ignition sheet. ,
The ignition plug comprises a holder for holding the ends of the lead wires facing each other, an igniter for covering the ends, and a resin part for covering the bottom surface of the holder and the leads. A thermal battery, wherein the holder and the holder are joined by an adhesive.
前記接着剤が、シランカップリング系プライマー、ウレタン系プライマー、変形シリコーン系プライマー、およびポリサルファイド系プライマーからなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1記載の熱電池。2. The thermal battery according to claim 1, wherein the adhesive includes at least one selected from the group consisting of a silane coupling primer, a urethane primer, a modified silicone primer, and a polysulfide primer.
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