JP2005322519A - 熱電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 沿面放電や漏電によるスパーク放電が不安定になることに伴う加熱不良の発生を抑制する絶縁構造を備えた熱電池を提供する。
【解決手段】 外装ケース内に向けて開口する凹部１７を形成し、凹部１７内に先端部を露出させて所定間隔で対向させた点火端子線２１を内封し、点火端子線２１の他端に接合した端子受け部材１８の挿入口を外部露出させて内封し、凹部１７内に点火薬１６を充填して点火栓ホルダ８を形成する。点火栓ホルダ８を外装ケースの開口部を閉じる蓋体３に取り付けると、蓋体３に取り付けられた点火入力端子１０，１０が端子受け部材１８に嵌入して電気的接続がなされる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、固体状態にある電解質を溶融させるための加熱着火を確実に行い得るようにした熱電池に関するものである

熱電池は常温においては電解質が固体状態にあり、イオン伝導度が零であるため電気エネルギーを取り出すことができない。熱電池から電気エネルギーを取り出すときには、電池内に収容された発熱体を燃焼させて電解質を加熱溶融させると、電解質のイオン伝導度が高まって発電反応が開始される。

前記発熱体の燃焼は、点火端子間に高電圧を印加してスパーク放電させ、点火薬を着火させることによってなされる。従って、スパーク放電により点火薬を確実に着火させることが熱電池として絶対条件であるが、高電圧を印加するがために点火端子以外の場所で沿面放電や漏電が生じやすく、沿面放電や漏電を防止して点火端子間で確実にスパーク放電がなされるように構成する必要がある。

沿面放電や漏電を防止して点火端子で確実のスパーク放電がなされるように点火構造を構成した従来技術として、図４に示すような絶縁樹脂を塗布する構成が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。

図４において、発電要素及び加熱剤を収容した外装ケースの開口部を封口する金属性の蓋体５０には、ガラス体５５を用いたハーメチックシールにより蓋体５０を貫通する一対のイグナイタ端子５１が固定されている。この蓋体５０の内側には、開口部に点火薬５６を露出させて点火栓５７が配設されたプラグホルダ５２が接着固定されている。前記点火薬５６中に配設された点火端子６０から引き出されたリード線５８，５９はそれぞれイグナイタ端子５１に巻き付けられ、溶接によりイグナイタ端子５１に接続され、リード線５８，５９及び溶接部分にはエポキシ樹脂５３が塗布され、絶縁処理を行うと共に機械的強度の確保がなされている。
特開平０７−２８２８２０号公報（第２頁、図３） 特開２００４−０７９２８０号公報（第３〜４頁、図１）

しかしながら、上記従来技術においては、絶縁処理をエポキシ樹脂の塗布や充填によって行っているため、絶縁処理を均一に行うことが困難であり、機械的強度に劣る課題がある。絶縁処理によって沿面放電を防止するエポキシ樹脂は高粘度のものが用いられているため、気泡による空間が発生しやすく、塗布量の不均一が生じて絶縁性の低下が発生しやすくなり、絶縁不良から沿面放電の発生を確実に抑えることができない課題があった。また、プラグホルダを蓋体に取り付ける際に物理的な力が加わると、エポキシ樹脂が部分的に剥がれることがあり、剥がれによって生じた隙間から漏電して着火が確実になされない課題があった。

本発明は上記従来技術の課題に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、絶縁性を一定状態に確保すると共に機械的強度に優れた点火構造を備えた熱電池を提供することにある。

上記目的を達成させるための本発明は、有底筒状に形成された外装ケース内に複数の素電池及び発熱剤を収容し、外装ケースの開口部を封口する蓋体に取り付けられた一対の点火入力端子の間に高電圧を印加することにより発生させたスパーク放電により点火薬を着火させ、前記発熱剤の燃焼により素電池を加熱して発電を開始させる熱電池であって、前記外装ケース内に向けて開口する凹部が形成され、この凹部内に一対の点火端子線の先端部を所定間隔を隔てて対向するように露出させると共に、一対の点火端子線をそれぞれ前記点火入力端子の貫通位置に至るように内封し、前記凹部内に点火薬を収容されてなる点火栓ホルダを、前記一対の点火端子線をそれぞれ前記点火入力端子に接続して前記蓋体の内側に取り付けてなることを特徴とする。

上記構成によれば、点火栓ホルダに形成された凹部内に一対の点火端子線の先端部を露出対向させ、点火端子線は点火栓ホルダに内封されているので絶縁性が確実に維持され、一対の点火端子線にそれぞれ接続された点火入力端子に高電圧が印加されると、所定間隔を隔てて対向配置された一対の点火端子線の先端部の間でスパーク放電が確実になされ、凹部内に収容した点火薬を発火させることができる。

上記構成において、点火端子線と点火入力端子との接続は、点火端子線に接合されて点火栓ホルダから挿入口を外部露出させて点火栓ホルダに内封された端子受け部材に点火入力端子を嵌入させる嵌合接続として構成することにより、点火栓ホルダを蓋体に取り付けると、蓋体を貫通して取り付けられている一対の点火入力端子が端子受け部材に嵌入して電気的接続がなされる。従って、溶接等の接合手段を用いる必要がなく、組み立てが容易になるばかりでなく、均一な絶縁性を得ることができる。

また、一対の点火端子線は、凹部内に対向させた先端部から互いに離反する方向に点火栓ホルダ内に内封することにより、一対の点火端子線は先端部を最短接近距離として互いに離れる方向になるので、一対の点火端子線の間に印加された高電圧が先端部以外の部位で漏電することが確実に防止でき、しかも点火栓ホルダ内に内封されるので絶縁性が安定した状態に確保される。

本発明によれば、点火薬を発火させるためのスパーク放電を発生させる点火端子線が点火栓ホルダ内に内封されているので、絶縁材料を塗布する従来構成に比して均一な絶縁性を確実に得ることができ、着火ミスのない加熱により確実に電気エネルギーを取り出すことが可能となる。

図１は、実施形態に係る熱電池１の全体構成を示すものである。有底円筒形に形成された外装ケース２内には、リチウム又はリチウム合金からなる負極と二硫化鉄を含む正極と溶融塩をセラミックに含浸させた電解質とを用いて構成された素電池４と、還元剤としての鉄粉と酸化剤としての過塩素酸カリウム粉との混合成形体に形成された加熱剤５とを交互に積層してスタックに構成し、スタックの上部及び外周に導火帯７を配し、断熱材で包囲したものが収容されている。外装ケース２の開口部を封口する蓋体３には、棒状に形成された正極及び負極の出力端子１１，１２と、点火用の高電圧が印加される一対の点火入力端子１０，１０とが、ガラス体１３を介したハーメチックシールにより絶縁して取り付けられている。前記正極及び負極の各出力端子１１，１２には、素電池４に接続された正極及び負極のリード板９がそれぞれ接続される。

前記蓋体３の内側には、図２に示すように構成された点火栓ホルダ８が取り付けられる。点火栓ホルダ８は、その中央部に外装ケース２内に向けて開口する凹部１７を形成すると共に、一対の点火端子線２１，２１それぞれの先端部を凹部１７内に露出させ、凹部１７内で所定間隔を隔てて対向するようにインサートし、点火端子線２１，２１それぞれの他端を接合した端子受け部材１８，１８をインサートした樹脂成形体により形成されている。前記凹部１７内にはＺｒ，ＢａＣｒＯ４（Ｚｒ成分３０〜４０％）によって形成された点火薬６が充填され、凹部１７は燃焼可能な材料で形成された凹部蓋１９によって閉じられる。

前記端子受け部材１８は、図３に拡大図示するように、金属材料を二重の円筒状に形成したもので、挿入口１８ａが点火栓ホルダ８の上面に外部露出するように点火栓ホルダ８内にインサートされているので、図２に示すように構成された点火栓ホルダ８を接着剤により蓋体３の内側に接合するときに、端子受け部材１８，１８にそれぞれ点火入力端子１０，１０が嵌入して点火入力端子１０，１０と点火端子線２１，２１との電気的接続がなされる。

上記構成により、点火入力端子１０から端子受け部材１８、点火端子線２１を通じて点火端子線２１の先端部に至る経路上は全て樹脂被覆された状態になり、樹脂材料の塗布による絶縁被覆を設ける必要がないので、樹脂材料の塗布による絶縁処理の不均一や気泡の発生などがなく、一対の点火入力端子１０，１０間に印加される高電圧の漏電や沿面放電の発生を抑えることができる。また、点火入力端子１０と点火端子線２１との接続に溶接等の接合手段を用いる必要がないので、組み立て作業が簡易になされると同時に、溶接部分を絶縁する絶縁処理の不均一や気泡の発生などに伴う漏電の発生を抑制することができる。また、一対の点火端子線２１は、凹部１７内に対向させた先端部から互いに離反する方向に点火栓ホルダ８内に内封されているので、一対の点火端子線２１は先端部を最短接近距離として互いに離れる方向になるので、一対の点火端子線２１の間に印加された高電圧が先端部以外の部位で漏電することが防止できる離反間隔が確保され、しかも点火栓ホルダ８内に内封されるので絶縁性が安定した状態に確保される。

上記構成になる点火栓ホルダ８を取り付けた蓋体３により外装ケース２の開口部を封口することにより熱電池１に完成させることができる。熱電池１から電気エネルギーを取り出すときには、一対の点火入力端子１０，１０の間に圧電点火装置などから高電圧を印加すると、凹部１７内で対向する点火端子線２１，２１の先端部間でスパーク放電が発生するので、スパーク放電により点火薬１６は発火し、その発火により着火パッド６を燃焼させ、導火帯７の燃焼により各加熱剤５が燃焼して素電池４が加熱されるので、常温では固体状態にあった電解質が溶融してイオン伝導度が高まり、正極、負極間に起電力が発生して正極端子１１、負極端子１２から出力電流を取り出すことができる。

以上説明した通り本発明によれば、スパーク放電により点火薬を着火させるために印加される高電圧の沿面放電や漏電を確実に防止できるので、電気エネルギーを取り出すための加熱が確実になされ、起動ミスの発生がない熱電池を提供することができる。

熱電池の構成を示す斜視図。 実施形態に係る点火構造を示す断面図。 点火端子線の接続構造を示す拡大断面図。 従来技術に係る点火構造を示す断面図。

符号の説明

１ 熱電池
２ 外装ケース
３ 蓋体
４ 素電池
５ 加熱剤
８ 点火栓ホルダ
１０ 点火入力端子
１６ 点火薬
１７ 凹部
１８ 端子受け部材
２１ 点火端子線

Claims (3)

1. 有底筒状に形成された外装ケース内に複数の素電池及び発熱剤を収容し、外装ケースの開口部を封口する蓋体に取り付けられた一対の点火入力端子の間に高電圧を印加することにより発生させたスパーク放電により点火薬を着火させ、前記発熱剤の燃焼により素電池を加熱して発電を開始させる熱電池であって、
   前記外装ケース内に向けて開口する凹部が形成され、この凹部内に一対の点火端子線の先端部が所定間隔を隔てて対向するように露出させると共に、一対の点火端子線をそれぞれ前記点火入力端子の貫通位置に至るように内封し、前記凹部内に点火薬を収容されてなる点火栓ホルダを、前記一対の点火端子線をそれぞれ前記点火入力端子に接続して前記蓋体の内側に取り付けてなることを特徴とする熱電池。
2. 点火端子線と点火入力端子との接続は、点火端子線に接合されて点火栓ホルダから挿入口を外部露出させて点火栓ホルダに内封された端子受け部材に点火入力端子を嵌入させる嵌合接続である請求項１に記載の熱電池。
3. 一対の点火端子線は、凹部内に対向させた先端部から互いに離反する方向に点火栓ホルダ内に内封されてなる請求項１又は２に記載の熱電池。
   
   
   

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