JP2006080033A - Liquid filling battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、飛翔体に搭載され、飛翔体発射時の衝撃のみで活性化する注液式電池に関する。さらに詳しくは、低電圧で小型タイプの注液式電池に関する。 The present invention relates to a liquid injection type battery that is mounted on a flying object and is activated only by an impact when the flying object is launched. More specifically, the present invention relates to a small-sized injection type battery with a low voltage.
近年、注液式電池の小型化が要求されるにつれて、使用する電解液の量も少なくなっている。少量の電解液が入ったアンプルが衝撃により確実に割れ、電解液が発電部に不足なく供給することができる構造が求められている。 In recent years, the amount of electrolytic solution to be used has been reduced as the size of the injection type battery has been reduced. There is a demand for a structure in which an ampoule containing a small amount of electrolyte can be reliably cracked by an impact and the electrolyte can be supplied to the power generation unit without a shortage.
本発明者らは、発射衝撃のみで活性化する新規な注液式電池として、電解液を封入したアンプル、電解液を発電部に導く注液路、および発電部をその順に配列し、アンプル側を、飛翔体の前部に向けて搭載する構造の注液式電池を検討している。
アンプルから発電部の方向に発射衝撃による力が加わると、アンプル収納部の底部、すなわち発電部側の内壁にアンプルが衝突することによりアンプルが破壊され、アンプル内に封入されていた電解液が外部へ飛散する。そして、アンプルから解放された電解液は、飛翔体の進行方向とは逆の方向に流れるから、アンプル収納部から注液路を経て発電部へ流入する。このように発射衝撃のみで発電部に電解液が供給されて電圧を発生させることができる。
As a novel injection type battery that is activated only by a launch impact, the present inventors arranged an ampoule enclosing an electrolyte, an injection path for introducing the electrolyte to the power generation unit, and a power generation unit in that order, and the ampoule side We are investigating a liquid-injection battery with a structure that mounts the airframe toward the front of the flying object.
When a force from the impact is applied in the direction from the ampoule to the power generation unit, the ampoule collides with the bottom of the ampoule storage unit, that is, the inner wall on the power generation unit side, the ampoule is destroyed, and the electrolyte enclosed in the ampoule is externally Scatter to. And since the electrolyte solution released from the ampoule flows in the direction opposite to the traveling direction of the flying object, it flows from the ampoule storage part to the power generation part through the liquid injection path. In this way, the electrolytic solution can be supplied to the power generation unit only by the launch impact to generate a voltage.
ところで、アンプルは、径を細くした開口部より電解液を入れた後、その開口部をガスバーナで溶融して封口される。このようにして形成されるアンプルの封口部は、その厚さが他の部分より厚く、また厚さのばらつきも大きい。そのような封口部が発電部側に位置するようにアンプルを収納部に収納すると、発射衝撃により、アンプルの封口部は、アンプル収納部の底に衝突する。このため、アンプルへの衝撃力が小さい場合、アンプルが十分に破壊されずに、電解液の一部がアンプル内に残留し、発電部に電解液が十分に供給されない可能性がある。
また、アンプルが粉々に破壊された場合でも、アンプルの破片がアンプル収納部の注液路の入口に折り重なって入口を塞いでしまい、電解液が発電部へ迅速に流れ込まない可能性がある。
By the way, an ampoule is filled with an electrolytic solution through an opening having a reduced diameter, and then the opening is melted and sealed with a gas burner. The ampoule sealing portion thus formed is thicker than the other portions and has a large variation in thickness. When the ampoule is stored in the storage part so that such a sealing part is located on the power generation part side, the sealing part of the ampoule collides with the bottom of the ampoule storage part due to the launch impact. For this reason, when the impact force to the ampoule is small, the ampoule is not sufficiently destroyed, and a part of the electrolyte solution may remain in the ampoule, and the electrolyte solution may not be sufficiently supplied to the power generation unit.
Further, even when the ampule is broken into pieces, the ampule fragments may fold over the inlet of the liquid injection path of the ampule storage section and block the inlet, and the electrolyte may not flow into the power generation section quickly.
そこで、本発明は、上記の問題を解決するため、電解液を迅速かつ確実に発電部へ注入することが可能な高信頼性の注液式電池を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable liquid injection type battery that can quickly and surely inject an electrolytic solution into a power generation unit in order to solve the above-described problems.
本発明の注液式電池は、(a)電解液を封入したアンプルと、(b)積層された単セル複数個を含む発電部と、(c)アンプル収納部、発電部収納部、ならびに前記アンプル収納部および前記発電部収納部を連絡する注液路および排気路を有する構造体とを備え、前記アンプルおよび前記発電部が、前記注液路を介して配列しており、前記アンプルの封口部が、前記発電部の反対側に位置し、前記アンプル収納部が前記注液路に連なる少なくとも1つの溝を有することを特徴とする。 The injection type battery of the present invention includes (a) an ampoule enclosing an electrolyte, (b) a power generation unit including a plurality of stacked single cells, (c) an ampoule storage unit, a power generation unit storage unit, and A structure having an injection path and an exhaust path communicating with the ampoule storage section and the power generation section storage section, the ampoule and the power generation section being arranged via the liquid injection path, and sealing the ampoule The section is located on the opposite side of the power generation section, and the ampoule storage section has at least one groove connected to the liquid injection path.
前記積層された単セルの端面が前記注液路に向けて配置され、前記注液路が、前記各単セルに対応して分割された複数の流路を含み、前記アンプル収納部が、前記注液路に連なる部分において各流路に連絡する少なくとも1つの溝を有するのが好ましい。 End surfaces of the stacked single cells are arranged toward the liquid injection path, the liquid injection path includes a plurality of flow paths divided corresponding to the single cells, and the ampoule storage part includes: It is preferable to have at least one groove that communicates with each flow path in a portion that continues to the liquid injection path.
本発明によれば、電解液を迅速かつ確実に発電部へ注入することができる。このため、電圧が迅速に立ち上がり、確実に活性化する高信頼性の注液式電池を提供することができる。 According to the present invention, the electrolytic solution can be quickly and reliably injected into the power generation unit. Therefore, it is possible to provide a highly reliable liquid injection battery in which the voltage rises quickly and is reliably activated.
本発明の実施の形態の一例として、低電圧で小型タイプの注液式電池の正面および側面における概略縦断面図をそれぞれ図1および図2に示す。
ステンレス鋼製のケース5内に収納されたステンレス鋼製の構造体3は、アンプルを収納するアンプル収納部1a、アンプル収納部1aの下方に発電部を収納する発電部収納部2a、ならびにアンプル収納部1aと発電部収納部2aとを連絡する注液路8および排気路9を有している。
As an example of an embodiment of the present invention, a schematic longitudinal cross-sectional view of a front surface and a side surface of a low-voltage, small-sized injection type battery is shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
The
アンプル収納部1aには、過塩素酸水溶液からなる電解液を封入したアンプル1が配されている。発電部収納部2aには、セパレータ24と電極体25とを交互に積層することにより構成された、単セルの複数個からなる発電部2が配されている。アンプル1、注液路8、および発電部2は、その順に、しかもそれらの中心部はほぼ一直線に並ぶように、配列される。そして、この注液式電池は、アンプル側を飛翔体の前部に向けて搭載される。従って、注液式電池には、飛翔体の発射衝撃が、図2に示す矢印の方向に加えられる。
An
注液式電池に、図2に示す矢印の方向に発射衝撃による力が加わると、アンプル1が破壊され、封入されていた電解液が外部へ飛散する。そして、無旋回であるが発射衝撃により、電解液は注液路8を通り、発電部2へ流入する(図2中の破線で示した矢印の方向)。なお、電池内部は密閉されているため、発電部収納部2a内に電解液が流入した体積分の空気は、排気路9を通り、アンプル収納部1aへ排気される。排気路9は、発電部の上部側面から、注液路8とは重ならないようにアンプル収納部の側方を迂回して、アンプル収納部の上方側につながっている。
When a force due to a launch impact is applied to the liquid injection type battery in the direction of the arrow shown in FIG. 2, the
さらに、アンプル収納部1a内のアンプル1は、封口部1bを発電部2と反対側にして設置されている。これにより、図2に示す矢印の方向に発射衝撃を受けると、アンプル1の封口部1bと反対側における厚さの薄い面が、アンプル収納部1aの底部、すなわち発電部2側の内壁に衝突する。このため、衝撃力が小さくてもアンプル1は細かく破壊されやすくなり、アンプル1内に電解液の一部が残留することがなく、確実に十分な量の電解液が発電部2に供給される。
Furthermore, the
ここで、図3は発電部2の拡大断面図である。電極体25としては、ニッケル等からなる基板22の一方の面に二酸化鉛からなる正極23が被覆され、他方の面に鉛からなる負極21が被覆されたものが用いられる。単セル26は、負極21、セルロース製のセパレータ24、および正極23からなる。発電部2は、積層された各単セル26の端面、すなわち、単セル26を構成する正極、負極およびセパレータの端面が注液路8側に向くように配置されている。
Here, FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the
注液路8は、発電部2を構成する各単セル26ごとに分割された複数の流路からなり、単セル26の上方に1つずつ流路が配置されている。このため、各単セルに同時にかつ均等に電解液が流入する。
なお、注液路の形状としては、注液路の入口を一つとし、内部で分岐させて複数の流路を形成し、出口を複数としてもよい。
The
In addition, as the shape of the liquid injection path, there may be a single inlet for the liquid injection path, branched internally to form a plurality of flow paths, and a plurality of outlets.
アンプル収納部1aの底部は、図4に示すように、最も低い帯状の部分11と、その帯状の部分11と側部とをつなぐ傾斜部12とからなり、部分11に注液路8が設けられている。そして、傾斜部12には、各注液路8につながる一対の溝8aが設けられている。これにより、細かく砕けたアンプル1の破片が注液路8の上を折り重なっても、電解液がその溝8aを通って注液路8に流れ込むことができる。これにより、電解液が確実に、かつ迅速に発電部2へ流入することができる。
As shown in FIG. 4, the bottom portion of the ampoule storage portion 1 a is composed of the lowest belt-
アンプルの破片が入りにくいという点で、溝の幅は少なくとも注液路の径よりも小さいのが好ましい。また、電解液をできるだけ多く、迅速に注液路に送り込むという点で、溝は、アンプル収納部の底部において、注液路からアンプル収納部の側面の方向に延びているのが好ましい。また、電解液が注液路に流れ込みやすいという点で、注液路は、アンプル収納部の底部おいて中心部の最も低い部分に開口させ、溝はその最も低い部分につながる傾斜部に設けることが好ましい。
なお、上記の構造体は、発電部を構成する各単セルの上方に各1つずつ流路を設けたが、複数の流路を設けてもよい。また、各流路に連なる溝を各2つずつ設けた構成としたが、各流路に連なる溝の数はこれに限定されない。
It is preferable that the width of the groove is at least smaller than the diameter of the liquid injection path in that ampule fragments are difficult to enter. Moreover, it is preferable that the groove | channel is extended in the direction of the side surface of the ampoule accommodating part from the pouring path at the bottom part of an ampoule accommodating part at the point of sending electrolyte solution as much as possible to a pouring path rapidly. Also, since the electrolyte is easy to flow into the liquid injection path, the liquid injection path is opened at the lowest part of the central part at the bottom of the ampoule storage part, and the groove is provided in the inclined part connected to the lowest part. Is preferred.
In the above structure, one flow path is provided above each single cell constituting the power generation unit, but a plurality of flow paths may be provided. Moreover, although it was set as the structure which provided two each of the groove | channels connected to each flow path, the number of the grooves connected to each flow path is not limited to this.
アンプル収納部1aの上部および発電部収納部2aの下部には、電解液が外部へ漏れないように仮蓋4がそれぞれ配されている。構造体3とケース5との間には、出力端子10a、10bと発電部2とを接続する一対のリード線6a、6bが配されている。
そして、ケース5およびアンプル収納部1aの上部には、ポリエチレンなどからなる樹脂により蓋7が形成され、これによりケース5が封口される。
Temporary lids 4 are respectively disposed on the upper part of the ampoule storage part 1a and the lower part of the power generation part storage part 2a so that the electrolyte does not leak outside. Between the
A
以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されない。 Examples of the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to these examples.
《実施例1》
所定量の電解液を入れたアンプルを封口台に載せ、封口カバーを設置した。首部分をガスバーナで加熱し、首部分が溶融垂下すると同時に、封口治具でつまみアンプルの開口部を封口し、封口部1bを形成した。そして、アンプルの高さ寸法の規格内に入るように封口部1bを研磨した。このとき、アンプル1の厚さは0.3〜0.5mmであり、その封口部1bの厚さは1〜1.5mmであった。
Example 1
An ampoule containing a predetermined amount of electrolyte was placed on a sealing stand and a sealing cover was installed. The neck portion was heated with a gas burner, and at the same time the neck portion melted and dripped, the opening of the knob ampoule was sealed with a sealing jig to form the sealing
上記の図1および2と同様の構造の注液式電池を作製した。発電部2には、セルロース製のセパレータ24、および電極体25を交互に積層して、3個の単セル26で構成される発電部を用いた。電極体25には、図3のようにニッケルからなる基板22の一方の面に二酸化鉛からなる正極23を被覆し、他方の面に鉛からなる負極21を被覆したものを用いた。この3個の単セル26にそれぞれ対応するように、図2に示すような3つの流路からなる注液路8を有するステンレス鋼製の構造体3を用いた。そして、各単セル26の一方の端面が注液路8に対向するように発電部2を配置した。ガラス製のアンプル1には、過塩素酸水溶液からなる電解液を封入した。
A liquid injection type battery having the same structure as that shown in FIGS. 1 and 2 was produced. As the
《比較例1》
アンプル収納部1aに溝8aを設けない以外は構造体3と同様の構造体を用い、実施例1と同様の方法により注液式電池を作製した。
《比較例2》
アンプル1を、その封口部1bを下側、すなわち発電部2側に向けてアンプル収納部1a内に配置した以外は、比較例1と同様の方法により注液式電池を作製した。
<< Comparative Example 1 >>
A liquid injection type battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the
<< Comparative Example 2 >>
A liquid injection type battery was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the
実施例1ならびに比較例1および2の注液式電池をそれぞれ10個ずつ作製した。そして、常温にて、各電池に旋回を加えず、発射衝撃(10000G)に相当する衝撃力を加えることによりアンプルを破壊した。このとき、0.1秒以内に4V以上に電池電圧が立ち上がった電池の個数をそれぞれ調べた。
この評価結果を表1に示す。
Ten injection-type batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were produced. Then, at normal temperature, the ampoule was broken by applying an impact force corresponding to a launch impact (10000 G) without turning each battery. At this time, the number of batteries whose battery voltage rose to 4 V or more within 0.1 seconds was examined.
The evaluation results are shown in Table 1.
実施例1では、アンプルが確実に粉々に割れて、電解液が確実かつ十分に各単セルへ流入したため、いずれの電池も時間内に所定の電圧が発生した。これに対して、比較例1では、アンプル収納部に注液路に連なる溝が設けられていないため、破壊されたアンプルの破片が注液路を塞いだために、発電部への電解液の供給が迅速に行われずに、所定の時間内に電圧が立ち上がらない電池がみられた。また、比較例2では、アンプルの破壊が不充分なため、電解液の一部がアンプル内に残留し、発電部への電解液の供給が不充分となり、正常に電圧が立ち上がらない電池がみられた。 In Example 1, since the ampule was surely broken into pieces and the electrolyte flowed into each single cell reliably and sufficiently, a predetermined voltage was generated in time for all the batteries. On the other hand, in Comparative Example 1, since the ampoule storage part is not provided with a groove continuous with the liquid injection path, broken ampoule fragments blocked the liquid injection path, so that the electrolyte solution to the power generation part There was a battery that was not supplied quickly and the voltage did not rise within a predetermined time. In Comparative Example 2, since the ampoule is not sufficiently broken, a part of the electrolyte remains in the ampoule, the supply of the electrolyte to the power generation unit becomes insufficient, and the voltage does not rise normally. It was.
以上のように、本発明の注液式電池は高信頼性を有するため、高性能の飛翔体に搭載される電源として適用できる。 As described above, since the injection type battery of the present invention has high reliability, it can be applied as a power source mounted on a high-performance flying object.
1 アンプル
1a アンプル収納部
1b 封口部
2 発電部
2a 発電部収納部
3 構造体
4 仮蓋
5 ケース
7 蓋
8 注液路
8a 溝
9 排気路
10a、10b 出力端子
DESCRIPTION OF
Claims (2)
(b)積層された単セルの複数個を含む発電部、および
(c)アンプル収納部、発電部収納部、ならびに前記アンプル収納部と前記発電部収納部とを連絡する注液路および排気路を有する構造体を備え、
前記アンプルおよび前記発電部が、前記注液路を介して配列されており、
前記アンプルは、その封口部が前記注液路と反対側に位置し、
前記アンプル収納部が、前記注液路に連なる少なくとも1つの溝を有することを特徴とする注液式電池。 (A) an ampoule enclosing an electrolyte solution,
(B) a power generation unit including a plurality of stacked single cells; and (c) an ampoule storage unit, a power generation unit storage unit, and a liquid injection path and an exhaust path that connect the ampoule storage unit and the power generation unit storage unit. Comprising a structure having
The ampoule and the power generation unit are arranged via the liquid injection path,
The ampoule is located on the side opposite to the liquid injection path,
The liquid injection type battery, wherein the ampoule storage part has at least one groove connected to the liquid injection path.
前記注液路が、前記各単セルに対応して分割された複数の流路を含み、
前記アンプル収納部が、前記注液路に連なる部分において各流路に連絡する少なくとも1つの溝を有する請求項1記載の注液式電池。
The end face of the laminated single cell is arranged toward the liquid injection path,
The liquid injection path includes a plurality of flow paths divided corresponding to the single cells,
The liquid injection type battery according to claim 1, wherein the ampoule storage portion has at least one groove communicating with each flow path at a portion connected to the liquid injection path.
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