JP2008071741A - Liquid injection battery - Google Patents

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Akiko Umebayashi
晶子 梅林
Hideya Asano
英也 浅野
Keizo Oda
敬三 小田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid injection battery in which an ampule can be broken surely and activated by a lower impact than a conventional one, in which breakage of the ampule can be prevented surely by vibrations at a normal time and in transportation, and which is high in reliability. <P>SOLUTION: In the non-turning liquid injection battery which is equipped with an ampule housing part 1a, a power generation part housing part 2a, and an injection passage 8 communicating both and in which the ampule 1 and a power generation part 2 are arranged at an opposing position via the injection passage, at least at one part of the ampule upper part, a composite member 14 consisting of a weight 15 and a buffer material 16 is arranged so that the buffer material is positioned between the ampule and the weight. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、発射衝撃のみで活性化する無旋回仕様の注液式電池に関する。   The present invention relates to a non-swivel type liquid injection type battery that is activated only by a launch impact.

従来から、注液式電池では、注液式電池を備えた飛翔体の発射に際して、大きな加速度が与えられ、その衝撃の加速度によって、注液式電池内の電解液を封入したアンプルが破壊される。発射による衝撃力と同時に、飛翔体が旋回することにより注液式電池に遠心力が与えられ、電解液がアンプルの周囲に配置された発電部に流入し、電圧が発生し、電池が活性化する。このように、注液式電池は、発射後に旋回する飛翔体の電源部として使用されている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, in a liquid injection type battery, a large acceleration is given to the launch of a flying object equipped with the liquid injection type battery, and the ampoule enclosing the electrolyte in the liquid injection type battery is destroyed by the acceleration of the impact. . At the same time as the impact force from the launch, the flying object swirls to apply centrifugal force to the injection type battery, and the electrolyte flows into the power generation unit located around the ampoule, generating voltage and activating the battery. To do. Thus, the liquid injection type battery is used as a power supply unit for a flying object that turns after launch (for example, Patent Document 1).

ところで、近年、旋回せずに発射衝撃のみで活性化する電源部として注液式電池の適用が求められている。しかし、上記の注液式電池では、発射衝撃だけでは、電解液がアンプルの周囲に配置された発電部に流入しないため、電池が活性化しないという問題がある。
そこで、上記問題を解決するため、発射衝撃のみで活性化する無旋回仕様の注液式電池が検討されている。ここで、図6および7は、従来の無旋回仕様の注液式電池の側面および正面における概略縦断面図である。
By the way, in recent years, application of a liquid injection type battery is demanded as a power supply unit that is activated only by a launch impact without turning. However, in the above-described liquid injection type battery, there is a problem that the battery is not activated because the electrolytic solution does not flow into the power generation unit arranged around the ampoule only by the launch impact.
Therefore, in order to solve the above problem, a non-turning type liquid-injection battery that is activated only by a launch impact has been studied. Here, FIGS. 6 and 7 are schematic longitudinal sectional views of a side surface and a front surface of a conventional non-turning type injection type battery.

注液式電池は、電解液を封入したアンプル31と、積層された単セル複数個を含む発電部32と、アンプル31を収納するアンプル収納部31a、発電部32を収納する発電部収納部32a、ならびにアンプル収納部31aおよび発電部収納部32aを連絡する注液路38および排気路39を有する構造体33と、を備える。構造体33は、本体治具34およびアンプル破壊機構35により構成される。アンプル収納部31aと発電部収納部32aとは、注液路38を介して対向する位置に配置されている。   The injection type battery includes an ampule 31 enclosing an electrolyte, a power generation section 32 including a plurality of stacked single cells, an ampule storage section 31a for storing the ampule 31, and a power generation section storage section 32a for storing the power generation section 32. , And a structure 33 having a liquid injection path 38 and an exhaust path 39 that communicate with the ampoule storage section 31a and the power generation section storage section 32a. The structure 33 includes a main body jig 34 and an ampoule breaking mechanism 35. The ampoule storage part 31 a and the power generation part storage part 32 a are arranged at positions facing each other through the liquid injection path 38.

構造体33は、ステンレス鋼製であり、有底円筒形のステンレス鋼製ケース36内に収納されている。そして、本体治具34は、上記のアンプル収納部31aおよび発電部収納部32aに加えて、排気路39の一部を形成する排気孔39a、およびアンプル収納部31aと発電部収納部32aとを隔離するアンプル破壊機構35を設置するための空間部35aを有する。   The structure 33 is made of stainless steel, and is housed in a bottomed cylindrical stainless steel case 36. In addition to the ampoule storage part 31a and the power generation part storage part 32a, the main body jig 34 includes an exhaust hole 39a that forms a part of the exhaust path 39, and the ampoule storage part 31a and the power generation part storage part 32a. It has a space 35a for installing the ampoule destruction mechanism 35 to be isolated.

空間部35aには、アンプル収納部31aと発電部収納部32aとを隔離するアンプル破壊機構35が設置されており、アンプル破壊機構35は、アンプル収納部31aと発電部収納部32aとを連絡する注液路38、および排気路39の一部を形成する排気孔39b、およびアンプル収納部31a側に設けられた突起部37を有する。排気路39は、排気孔39aおよび39bにより形成されており、突起部37は、アンプル31を破壊するためのものである。   In the space part 35a, an ampoule destruction mechanism 35 that isolates the ampoule storage part 31a and the power generation part storage part 32a is installed. The ampoule destruction mechanism 35 communicates the ampoule storage part 31a and the power generation part storage part 32a. It has a liquid injection path 38, an exhaust hole 39 b that forms a part of the exhaust path 39, and a protrusion 37 provided on the ampoule storage section 31 a side. The exhaust passage 39 is formed by exhaust holes 39 a and 39 b, and the protrusion 37 is for breaking the ampoule 31.

アンプル収納部31a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31が設置されている。発電部収納部32aに、セパレータ54と極板55とが交互に配置された発電部32が収納されている。極板55には、ニッケルめっき鋼板等からなる基板の一方の面にめっき法により形成された二酸化鉛層からなる正極が配され、他方の面にめっき法により形成された鉛層からなる負極が配されたものが用いられる。セパレータ54は、極板55の左端縁部、右端縁部および下端縁部にそれぞれ対応する左側部、右側部、および底部からなり、セパレータ54および極板55により電解液が流入する凹部58が形成されている。発電部32は、凹部58の開口部が注液路38側に向くように配置され、アンプル31および発電部32は、注液路38を介して図6に示す矢印Xの方向において直線状に配置されている。   In the ampoule housing 31a, an ampoule 31 in which an electrolytic solution made of a perchloric acid aqueous solution is enclosed is installed. The power generation unit 32 in which the separators 54 and the electrode plates 55 are alternately arranged is stored in the power generation unit storage unit 32a. The electrode plate 55 is provided with a positive electrode made of a lead dioxide layer formed by plating on one surface of a substrate made of nickel-plated steel plate or the like, and a negative electrode made of a lead layer formed by plating on the other surface. The arranged one is used. The separator 54 includes a left side portion, a right side portion, and a bottom portion corresponding to the left end edge, right end edge, and lower end edge of the electrode plate 55, respectively, and a recess 58 into which the electrolyte solution flows is formed by the separator 54 and the electrode plate 55. Has been. The power generation unit 32 is arranged so that the opening of the recess 58 faces the liquid injection path 38 side, and the ampoule 31 and the power generation unit 32 are linearly arranged in the direction of the arrow X shown in FIG. Has been placed.

アンプル収納部31aの上部および発電部収納部32aの下部には、電解液が外部へ漏れないように仮蓋40がそれぞれ配されている。構造体33とケース36との間には、出力端子41a、41bと発電部32とを接続する一対のリード線42a、42bが配されている。ケース36およびアンプル収納部31aの上部に配されている仮蓋40の上部には、ポリエチレン等からなる樹脂製電池蓋43により、ケース36の開口部が封口される。   Temporary lids 40 are respectively disposed on the upper part of the ampoule storage part 31a and the lower part of the power generation part storage part 32a so that the electrolyte does not leak outside. Between the structure 33 and the case 36, a pair of lead wires 42a and 42b for connecting the output terminals 41a and 41b and the power generation unit 32 are disposed. The opening of the case 36 is sealed by a resin battery lid 43 made of polyethylene or the like on the upper portion of the temporary lid 40 disposed on the upper portion of the case 36 and the ampoule storage portion 31a.

この注液式電池の作動について説明する。
図6に示す矢印Yの方向に注液式電池に発射衝撃(例えば、最大衝撃加速度で17000G以上)による力が加わると、アンプル31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、アンプル31と発電部32と注液路38が一直線上に配置しているため、無旋回であっても発射衝撃により、電解液は注液路38を通り、発電部32の凹部58内へ流入し(図6中の矢印Xの方向)、電圧が発生する。この時、電池内部は密閉されているため、発電部収納部32a内に電解液が流入した体積分の空気は、排気路39を通り、アンプル収納部31aへ排気される。
The operation of the injection type battery will be described.
When a force due to a launch impact (for example, 17000 G or more at the maximum impact acceleration) is applied to the injection type battery in the direction of arrow Y shown in FIG. 6, the ampoule 31 is broken and the enclosed electrolyte is scattered to the outside. Since the ampoule 31, the power generation unit 32, and the liquid injection path 38 are arranged in a straight line, even when there is no turning, the electrolyte passes through the liquid injection path 38 in the recess 58 of the power generation unit 32 due to the launch impact. (In the direction of arrow X in FIG. 6), a voltage is generated. At this time, since the inside of the battery is sealed, the volume of air into which the electrolytic solution has flowed into the power generation unit storage part 32a passes through the exhaust path 39 and is exhausted to the ampoule storage part 31a.

近年、上記構成の無旋回仕様の注液式電池において、従来よりも低衝撃(1500G以上)で、アンプルを破壊して電池を活性化することができ、かつ平常時または輸送時の振動(約150〜200G)では、アンプルが破壊されて誤作動を起こすことのない高信頼性の注液式電池が要求されている。
特開平10−302811号公報
In recent years, in the non-turning type liquid-injection type battery having the above configuration, the ampoule can be broken and activated with a lower impact (1500 G or more) than before, and the vibration during normal operation or transportation (about approx. 150-200G), a highly reliable liquid-injection battery that does not cause malfunction due to destruction of the ampule is required.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-302811

そこで、本発明は、上記の問題を解決するため、従来よりも低衝撃で確実にアンプルを破壊して活性化することができるとともに、平常時や輸送時の振動では確実にアンプルの破壊を防止することが可能な、高信頼性の注液式電池を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above problems, the present invention can surely destroy and activate the ampoule with a lower impact than before, and reliably prevent the ampoule from being damaged during normal times and vibration during transportation. An object of the present invention is to provide a highly reliable liquid-injection battery that can be used.

本発明の注液式電池は、電解液を封入したアンプルと、単セル複数個を積層した発電部と、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は、前記注液路を介して対向する位置に配置され、
前記アンプル上部の少なくとも一部に、錘および緩衝材からなる複合部材が、前記緩衝材が前記アンプルと前記錘との間に位置するように配されていることを特徴とする。
The injection type battery of the present invention communicates an ampoule enclosing an electrolyte, a power generation unit in which a plurality of single cells are stacked, an ampoule storage unit, a power generation unit storage unit, and the ampoule storage unit and the power generation unit storage unit. A structure having a liquid injection path and an exhaust path to be
The ampoule and the power generation unit are arranged at positions facing each other through the liquid injection path,
A composite member made of a weight and a buffer material is arranged on at least a part of the upper part of the ampoule so that the buffer material is located between the ampoule and the weight.

前記アンプルは、電解液収納部、前記電解液収納部よりも径が小さい封口部としての首部、および前記首部から前記電解液収納部につれて径が大きくなる肩部からなり、前記首部が前記発電部と反対側に位置するように配され、前記複合部材は、前記首部の周囲において、前記肩部上に配されているのが好ましい。
前記単セルは、正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に、空隙を形成して配されるセパレータとからなるのが好ましい。
前記構造体は、樹脂材料からなるのが好ましい。
前記樹脂材料は、ポリエチレン、ポリカーボネート、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、またはポリテトラフルオロエチレンであるのが好ましい。
The ampoule includes an electrolytic solution storage portion, a neck portion as a sealing portion having a smaller diameter than the electrolytic solution storage portion, and a shoulder portion whose diameter increases from the neck portion toward the electrolytic solution storage portion, and the neck portion is the power generation portion. The composite member is preferably disposed on the shoulder portion around the neck portion.
The single cell is preferably composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed with a gap formed between the positive electrode and the negative electrode.
The structure is preferably made of a resin material.
The resin material is preferably polyethylene, polycarbonate, tetrafluoroethylene / ethylene copolymer, or polytetrafluoroethylene.

本発明によれば、従来よりも低衝撃で確実にアンプルを破壊して、活性化することができるとともに、平常時や輸送時の振動では確実にアンプルの破壊を防止することができ、誤作動を生じることのない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 ampoule can be reliably destroyed and activated with a lower impact than before, and the ampoule can be reliably prevented from being damaged during normal times or vibration during transportation. Thus, it is possible to provide a highly reliable liquid-injection battery that does not cause the problem.

本発明の一実施形態として無旋回仕様の注液式電池を以下に説明する。図1および2は、それぞれ本発明の注液式電池の正面および側面における概略縦断面図である。
有底円筒形のステンレス鋼製ケース6内に収納された構造体3は、アンプル1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2を収納する発電部収納部2a、アンプル収納部1aと発電部収納部2aを連絡する注液路8および排気路9を有する。構造体3は、本体治具4およびアンプル破壊機構5により構成される。
As an embodiment of the present invention, a non-turning type liquid-injection battery will be described below. 1 and 2 are schematic longitudinal sectional views of the front and side surfaces of the injection type battery of the present invention, respectively.
The structure 3 housed in the bottomed cylindrical stainless steel case 6 includes an ampoule housing part 1a for housing the ampoule 1, a power generating part housing part 2a for housing the power generating part 2 below the ampoule housing part 1a, and an ampoule. It has a liquid injection path 8 and an exhaust path 9 that connect the storage section 1a and the power generation section storage section 2a. The structure 3 includes a main body jig 4 and an ampoule breaking mechanism 5.

構造体3には、ステンレス鋼を用いてもよいが、絶縁性に優れている点で樹脂材料を用いるのが好ましい。また、半透明または無色透明の樹脂材料を用いることにより、電池内部の状態を外から確認することができ、誤作動していないことや部品構成に誤りがないことを確認することができる。電解液である過塩素酸水溶液に対する耐性に優れている点で、樹脂材料は、ポリエチレン、ポリカーボネート、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、またはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)であるのが好ましい。
本体治具4は、アンプル収納部1a、発電部収納部2a、排気路9の一部を形成する排気孔9a、およびアンプル収納部1aと発電部収納部2aとを隔離するアンプル破壊機構5を設置するための空間部5aを有する。
Although stainless steel may be used for the structure 3, it is preferable to use a resin material in terms of excellent insulation. Further, by using a translucent or colorless and transparent resin material, the state inside the battery can be confirmed from the outside, and it can be confirmed that there is no malfunction and there is no error in the component configuration. The resin material is preferably polyethylene, polycarbonate, tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), or polytetrafluoroethylene (PTFE) from the viewpoint of excellent resistance to an aqueous solution of perchloric acid that is an electrolytic solution. .
The body jig 4 includes an ampoule storage part 1a, a power generation part storage part 2a, an exhaust hole 9a that forms a part of the exhaust passage 9, and an ampoule destruction mechanism 5 that isolates the ampoule storage part 1a and the power generation part storage part 2a. It has the space part 5a for installing.

アンプル破壊機構5は、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の一部を形成する排気孔9b、およびアンプル収納部1a側に設けた、アンプル1を破壊するための突起部7を有する。排気路9は、排気孔9aおよび9bにより形成される。
アンプル収納部1aには、例えば、過塩素酸水溶液からなる電解液を封入したアンプル1が設置されている。発電部収納部2aには、セパレータ24と極板25とを、図2に示すように交互に配置することにより構成された単セル複数個からなる発電部2が配されている。
The ampoule breaking mechanism 5 includes a liquid injection path 8 that connects the ampoule storage part 1a and the power generation part storage part 2a, an exhaust hole 9b that forms a part of the exhaust path 9, and an ampoule provided on the ampoule storage part 1a side. 1 has a protrusion 7 for breaking 1. The exhaust passage 9 is formed by exhaust holes 9a and 9b.
In the ampoule housing 1a, for example, an ampoule 1 in which an electrolytic solution made of a perchloric acid aqueous solution is enclosed is installed. The power generation unit storage unit 2a is provided with a power generation unit 2 composed of a plurality of single cells configured by alternately arranging separators 24 and electrode plates 25 as shown in FIG.

ここで、図3は発電部2の拡大断面図であり、図4は発電部2の斜視図である。極板25としては、例えば、ニッケルめっき鋼板等からなる基板22の一方の面にめっき法により形成された二酸化鉛層からなる正極23が配され、他方の面にめっき法により形成された鉛層からなる負極21が配されたものが用いられる。単セル26は、正極23と、負極21と、正極23および負極21の間に空隙を形成して配されるセパレータ24とで構成される。より具体的には、セパレータ24は、正極23の左端縁部、右端縁部および下端縁部と、負極21の左端縁部、右端縁部、および下端縁部との間に配され、正極23、負極21、およびセパレータ24により、電解液が流入する凹部28が形成されている。発電部2は、各単セル26の凹部28の開口部が上方(注液路8側)に向くように配置されている。そして、アンプル1および発電部2は、注液路8を介して対向する位置に配されている。すなわち、図2に示す矢印の方向において発電部2、注液路8、およびアンプル1の順に直線状に配置されている。   Here, FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the power generation unit 2, and FIG. 4 is a perspective view of the power generation unit 2. As the electrode plate 25, for example, a positive electrode 23 made of a lead dioxide layer formed by a plating method is disposed on one surface of a substrate 22 made of a nickel-plated steel plate or the like, and a lead layer formed by a plating method on the other surface The one provided with the negative electrode 21 made of is used. The single cell 26 includes a positive electrode 23, a negative electrode 21, and a separator 24 that is disposed with a gap formed between the positive electrode 23 and the negative electrode 21. More specifically, the separator 24 is disposed between the left end edge, right end edge, and lower end edge of the positive electrode 23, and the left end edge, right end edge, and lower end edge of the negative electrode 21. The negative electrode 21 and the separator 24 form a recess 28 into which the electrolytic solution flows. The power generation unit 2 is disposed so that the opening of the recess 28 of each single cell 26 faces upward (the liquid injection path 8 side). The ampoule 1 and the power generation unit 2 are arranged at positions facing each other through the liquid injection path 8. That is, in the direction of the arrow shown in FIG. 2, the power generation unit 2, the liquid injection path 8, and the ampoule 1 are arranged in a straight line.

円筒形のアンプル1は、電解液を収納する電解液収納部18、電解液収納部18よりも径が小さい封口部としての首部19、首部19から電解液収納部18につれて径が大きくなる肩部17からなる。電解液を封入したアンプル1は、有底円筒形のガラス容器に電解液を入れた後、ガラス容器の開口部をバーナー等で加熱溶融して封口することにより得られる。この封口部が首部19となり、電解液収納部18から首部19へ向かうにつれて径が小さくなる肩部17が形成される。   The cylindrical ampoule 1 includes an electrolyte solution storage unit 18 for storing an electrolyte solution, a neck portion 19 as a sealing portion having a smaller diameter than the electrolyte solution storage unit 18, and a shoulder portion whose diameter increases from the neck portion 19 to the electrolyte solution storage unit 18. 17. The ampoule 1 in which the electrolytic solution is sealed can be obtained by putting the electrolytic solution in a bottomed cylindrical glass container, and then heating and melting the opening of the glass container with a burner or the like. This sealing portion becomes the neck portion 19, and a shoulder portion 17 having a diameter that decreases from the electrolyte solution storage portion 18 toward the neck portion 19 is formed.

アンプル1は、首部19を上部側(発電部2と反対側)に向けて、アンプル収納部1a内に配置されている。電解液収納部18の底部のほうが封口部である首部と比べて厚みばらつきが小さいため、電解液収納部18の底部を発電部2側に向けて配置したほうがアンプル破壊の衝撃値が安定化する。そして、アンプル1の上部には複合部材14が設けられている。より具体的には、アンプル1の首部19の周りを囲むように、錘15および緩衝材16からなるリング状の複合部材14が配され、錘15は緩衝材16を介して肩部17上に載置されている。   The ampoule 1 is arranged in the ampoule storage portion 1a with the neck portion 19 facing the upper side (the side opposite to the power generation unit 2). Since the thickness of the bottom of the electrolyte container 18 is smaller than that of the neck which is a sealing part, the impact value of ampoule breakage is more stable when the bottom of the electrolyte container 18 is arranged toward the power generation unit 2. . A composite member 14 is provided on the top of the ampoule 1. More specifically, a ring-shaped composite member 14 including a weight 15 and a cushioning material 16 is disposed so as to surround the neck 19 of the ampoule 1, and the weight 15 is placed on the shoulder 17 via the cushioning material 16. It is placed.

錘15には、例えば、SUS303等の金属材料が用いられる。緩衝材16には、例えば、酸性紙、ポリエチレン等の樹脂材料、シリコーンゴム等の合成ゴム、または(株)ジェルテック製のアルファゲル等のシリコーン樹脂を主原料とするゲル状材料が用いられる。
複合部材14は、例えば、両面テープを貼り付ける、またはエポキシ系接着剤もしくはシアノアクリレート系接着剤等の接着剤を接合面に塗布して、錘15と緩衝材16とを接合することにより得られる。
For the weight 15, for example, a metal material such as SUS303 is used. For the buffer material 16, for example, a resin material such as acid paper or polyethylene, a synthetic rubber such as silicone rubber, or a gel material made mainly of a silicone resin such as Alpha Gel manufactured by Geltech Co., Ltd. is used.
The composite member 14 is obtained, for example, by attaching a double-sided tape, or applying an adhesive such as an epoxy-based adhesive or a cyanoacrylate-based adhesive to the bonding surface, and bonding the weight 15 and the buffer material 16. .

円盤状の複合部材を首部19上に配してもよいが、肩部17のほうが封口部である首部19よりも厚みばらつきが小さいため、アンプル破壊の衝撃値が安定化するという点から、リング状の複合部材14を肩部17上に配するのが好ましい。このとき、複合部材14は、錘15の高さ範囲内に首部19が位置するように、かつ仮蓋10と複合部材14の上面があたらないようにアンプル上部に配置される。
また、複合部材14の外径を電解液収納部18の外径よりも小さくなるように調整することができる。この場合、複合部材14を設置するための空間を新たにアンプル収納部1a内に設ける必要がないため、アンプル収納部1aの寸法を変えることなく、複合部材14をアンプル1上に容易に設置することができる。
A disc-shaped composite member may be arranged on the neck portion 19, but since the shoulder portion 17 has a smaller thickness variation than the neck portion 19 which is a sealing portion, the impact value of ampoule breakage is stabilized. It is preferable to arrange the composite member 14 on the shoulder portion 17. At this time, the composite member 14 is disposed on the top of the ampoule so that the neck portion 19 is positioned within the height range of the weight 15 and the upper surface of the temporary lid 10 and the composite member 14 is not touched.
Further, the outer diameter of the composite member 14 can be adjusted to be smaller than the outer diameter of the electrolytic solution storage portion 18. In this case, since it is not necessary to newly provide a space for installing the composite member 14 in the ampoule storage unit 1a, the composite member 14 can be easily installed on the ampoule 1 without changing the dimensions of the ampoule storage unit 1a. be able to.

このように複合部材14を設けることにより、図1中の矢印Yの方向に衝撃が加えられると、アンプル1が突起部7に衝突するとともに、複合部材14により、アンプル1に上方から押す力が加えられる。このため、従来よりも低衝撃(1500G以上)の場合でも、確実にアンプル1を破壊して、電池を活性化させることができる。また、複合部材14は緩衝材16がアンプル1と錘15との間に位置するようにアンプル1上に設置されているため、平常時および輸送時の振動(約150〜200G程度)では、アンプル1の破壊を確実に防ぐことができる。
例えば、複合部材14における錘15の重量や緩衝材16の材質や厚みを適宜変えることにより、1500G以上の衝撃が加えられた場合ではアンプルが確実に破壊され、約150〜200G程度の平常時および輸送時の振動等による衝撃ではアンプルの破壊が確実に抑制されるように調整することができる。
By providing the composite member 14 in this way, when an impact is applied in the direction of the arrow Y in FIG. 1, the ampoule 1 collides with the protrusion 7 and the composite member 14 exerts a force pushing the ampoule 1 from above. Added. For this reason, even in the case of a lower impact (1500 G or more) than before, the ampoule 1 can be surely broken and the battery can be activated. Further, since the composite member 14 is installed on the ampoule 1 so that the cushioning material 16 is positioned between the ampoule 1 and the weight 15, the ampoule can be used in normal times and vibrations during transportation (about 150 to 200 G). The destruction of 1 can be surely prevented.
For example, by appropriately changing the weight of the weight 15 in the composite member 14 and the material and thickness of the buffer material 16, when an impact of 1500G or more is applied, the ampoule is surely destroyed, and the normal and about 150 to 200G Adjustments can be made to ensure that ampoule breakage is reliably suppressed by impacts caused by vibrations during transportation.

セパレータ24の幅(正極23および負極21に対向する面の幅)は、例えば0.75〜1.25mmである。
セパレータ24の正極23および負極21の左端縁部および右端縁部に対応する部分の高さ寸法は極板25の縦の寸法と同じであり、正極23および負極21の下端縁部に対応する部分の幅寸法は極板25の横の寸法と同じである。
セパレータ24の厚さ(即ち、正極23と負極21との間の距離)は、例えば1〜2mmである。
The width of the separator 24 (the width of the surface facing the positive electrode 23 and the negative electrode 21) is, for example, 0.75 to 1.25 mm.
The height dimension of the part corresponding to the left edge part and the right edge part of the positive electrode 23 and the negative electrode 21 of the separator 24 is the same as the vertical dimension of the electrode plate 25, and the part corresponding to the lower edge part of the positive electrode 23 and the negative electrode 21. Is the same as the horizontal dimension of the electrode plate 25.
The thickness of the separator 24 (that is, the distance between the positive electrode 23 and the negative electrode 21) is, for example, 1 to 2 mm.

発電部2とアンプル破壊機構5との間は、1mm以上離しておくのが好ましい。発電部2とアンプル破壊機構5との間の距離が1mm未満であると、表面張力により発電部2とアンプル破壊機構5との間の隙間において電解液が滞留しやすくなり、金属製のアンプル破壊機構5と、発電部2との間で短絡する可能性がある。   The power generation unit 2 and the ampoule breaking mechanism 5 are preferably separated by 1 mm or more. If the distance between the power generation unit 2 and the ampoule destruction mechanism 5 is less than 1 mm, the electrolyte tends to stay in the gap between the power generation unit 2 and the ampoule destruction mechanism 5 due to surface tension, and the metal ampoule destruction There is a possibility of a short circuit between the mechanism 5 and the power generation unit 2.

極板25間(単セル26間)の短絡を防止するために、図5に示すように、極板25の上端面(注液路8側端面)および凹部28側側面の上端縁部を、シリコーン樹脂や塩化ビニル樹脂からなる絶縁層27で被覆するのが好ましい。絶縁層27における、極板25の凹部28側側面の上端縁部を被覆する部分は、極板25の上端から2mm以内の範囲であるのが好ましい。絶縁層27は、例えば、極板25の注液路8側端面および凹部28側側面の上端縁部に絶縁剤としてシリコーン系接着剤や塩化ビニル系接着剤を塗布することにより得られる。図5では、極板25の注液路8側の端面全体および凹部28側側面の上端縁部全体が絶縁層27で被覆されているが、少なくとも各極板25の注液路8側の端面において、正極21かつ負極23の端面がそれぞれ絶縁層27で被覆されていればよい。   In order to prevent a short circuit between the electrode plates 25 (between the single cells 26), as shown in FIG. 5, the upper end surface of the electrode plate 25 (the end surface on the liquid injection path 8 side) and the upper end edge of the side surface of the recess 28 are It is preferable to cover with an insulating layer 27 made of silicone resin or vinyl chloride resin. The portion of the insulating layer 27 that covers the upper edge of the side surface of the electrode plate 25 on the recess 28 side is preferably within a range of 2 mm from the upper end of the electrode plate 25. The insulating layer 27 is obtained, for example, by applying a silicone-based adhesive or a vinyl chloride-based adhesive as an insulating agent to the end surface of the electrode plate 25 on the liquid injection path 8 side and the upper end edge of the side surface of the recess 28. In FIG. 5, the entire end surface of the electrode plate 25 on the liquid injection path 8 side and the entire upper end edge of the side surface of the recess 28 are covered with the insulating layer 27, but at least the end surface of each electrode plate 25 on the liquid injection path 8 side. The end surfaces of the positive electrode 21 and the negative electrode 23 may be covered with the insulating layer 27, respectively.

アンプル破壊機構5には、突起部7の周囲に等間隔に4つの注液路8が設けられている。本実施の形態では、上記のように注液路8を設けたが、注液式電池として必要な性能が発揮されるのであれば、注液路の形状や数は特に限定されない。各単セル26に同時かつ均等に電解液を流入させるために、複数の注液路8を、各単セル26の上方に、各凹部28の開口部と対向するように設けてもよい。また、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。   In the ampoule breaking mechanism 5, four liquid injection paths 8 are provided around the protrusion 7 at equal intervals. In the present embodiment, the liquid injection path 8 is provided as described above. However, the shape and number of the liquid injection paths are not particularly limited as long as the performance required for the liquid injection type battery is exhibited. In order to allow the electrolyte to flow into each unit cell 26 simultaneously and evenly, a plurality of liquid injection paths 8 may be provided above each unit cell 26 so as to face the opening of each recess 28. Further, as the shape of the liquid injection path, there may be a single inlet for the liquid injection path, branched inside to form a plurality of flow paths, and a plurality of outlets.

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10がそれぞれ配されている。構造体3とケース6との間には、出力端子11a、11bと発電部2とを接続する一対のリード線12a、12bが配されている。
そして、ケース6およびアンプル収納部1aの上部には、ポリエチレン等からなる樹脂製電池蓋13により、ケース6の開口部が封口される。
Temporary lids 10 are respectively arranged 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. A pair of lead wires 12 a and 12 b connecting the output terminals 11 a and 11 b and the power generation unit 2 are arranged between the structure 3 and the case 6.
And the opening part of case 6 is sealed by resin battery cover 13 which consists of polyethylene etc. in the upper part of case 6 and ampoule storage part 1a.

上記注液式電池の作動について説明する。
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はアンプル破壊機構5に設けられた突起部7に衝突し、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、アンプル1および発電部2は、注液路8を介して対向する位置に配置されているため、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の凹部28内へ流入する(図1中の矢印Xの方向)。
The operation of the liquid injection type battery will be described.
When a force due to a shooting impact is applied in the direction of the arrow shown in FIG. 2, the ampoule 1 collides with the protrusion 7 provided in the ampoule breaking mechanism 5, the ampoule 1 is broken, and the enclosed electrolyte is scattered outside. To do. And since the ampoule 1 and the power generation part 2 are arrange | positioned in the position which opposes via the liquid injection path 8, it is non-rotating, but by a launch impact, electrolyte passes through the liquid injection path 8 and the electric power generation part 2 It flows into the recess 28 (in the direction of arrow X in FIG. 1).

このとき、錘15を含む複合部材14の上方から加えられる力により、低衝撃でもアンプルを破壊することができる。また、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。これにより、電解液がすばやく発電部へ流入することができるため、電池は迅速に活性化することができる。   At this time, the ampule can be broken even with a low impact by the force applied from above the composite member 14 including the weight 15. Since the inside of the battery is hermetically sealed, the volume of air into which the electrolytic solution has flowed into the power generation unit storage unit 2a passes through the exhaust path 9 and is exhausted to the ampoule storage unit 1a. Thereby, since electrolyte solution can flow in into a power generation part quickly, a battery can be activated quickly.

上記では、アンプル破壊機構5は、アンプル収納部1a側にアンプル1を破壊するための突起部7を備えるが、アンプル破壊機構5に突起部7を設けなくても、発射衝撃により加えられる力により、アンプル1をアンプル破壊機構5に衝突させるとともに、複合部材14の上方から加えられる力によりアンプル1を破壊することが可能である。
上記では、首部、肩部、および電解液収納部からなるアンプルが用いられ、複合部材が首部の周囲において、肩部上に配された構成を示したが、アンプルの形状、ならびに複合部材の形状および設置箇所は上記構成に限定されるものではなく、アンプル上部(発電部と反対側)の少なくとも一部に複合部材が、緩衝材が錘とアンプルとの間に位置するように配される構成であればよい。
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。
In the above, the ampoule breaking mechanism 5 includes the protrusion 7 for breaking the ampoule 1 on the side of the ampoule storage part 1a. However, even if the ampoule breaking mechanism 5 is not provided with the protrusion 7, the force applied by the firing impact is provided. The ampoule 1 can collide with the ampoule breaking mechanism 5 and the ampoule 1 can be broken by a force applied from above the composite member 14.
In the above, an ampoule including a neck, a shoulder, and an electrolyte storage unit is used, and the composite member is arranged on the shoulder around the neck, but the shape of the ampoule and the shape of the composite member are shown. The installation location is not limited to the above configuration, and the composite member is disposed on at least a part of the upper part of the ampoule (on the side opposite to the power generation unit) so that the cushioning material is located between the weight and the ampoule. If it is.
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》
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。
複合部材14は、以下の方法により作製した。
ステンレス鋼製(SUS303)のリング状の錘(外径:9mm、内径:6mm、高さ:2.9mm)と、酸性紙からなるリング状の緩衝材(外径:9mm、内径:6mm、高さ:0.3mm)とを両面テープを用いて接合することにより、複合部材14(外径:9mm、内径:6mm、高さ:3.2mm)を得た。
そして、電解液を封入したガラス製のアンプル1(首部19の幅:4mm、電解液収納部18の外径:9mm、アンプル1の高さ:16.5mm)の首部19の周囲において、リング状の複合部材14を、緩衝材16がアンプル1と錘15との間に位置するように肩部17上に載置した。電解液には、過塩素酸水溶液を用いた。
Example 1
A liquid injection type battery having the same structure as that shown in FIGS. 1 and 2 was produced.
The composite member 14 was produced by the following method.
Ring weight made of stainless steel (SUS303) (outer diameter: 9 mm, inner diameter: 6 mm, height: 2.9 mm) and ring-shaped buffer material made of acid paper (outer diameter: 9 mm, inner diameter: 6 mm, high The composite member 14 (outer diameter: 9 mm, inner diameter: 6 mm, height: 3.2 mm) was obtained by bonding with a double-sided tape.
Then, around the neck 19 of the glass ampoule 1 (the width of the neck 19: 4 mm, the outer diameter of the electrolyte storage unit 18: 9 mm, the height of the ampoule 1: 1mm) encapsulating the electrolyte, a ring shape The composite member 14 was placed on the shoulder 17 so that the cushioning material 16 was positioned between the ampoule 1 and the weight 15. A perchloric acid aqueous solution was used as the electrolytic solution.

発電部2には、セパレータ24および極板25を交互に配置し、3個の単セル26で構成される発電部を用いた。極板25(縦:9mm、横:7mm)には、図3のようにニッケルめっき鋼板等からなる基板22の一方の面に二酸化鉛からなる正極23をめっきし、他方の面に鉛からなる負極21をめっきしたものを用いた。
酸性紙を凹部の寸法に対応させてコの字状に切断加工してセパレータ24(幅(正極23と負極21との間の距離):1mm、正極および負極の左右端縁部に対応する部分の高さ寸法:9mm、正極および負極の下端縁部に対応する部分の幅寸法:7mm)を得た。
また、発電部2をアンプル破壊機構5と1.5mm離して配置した。
構造体3には、樹脂材料としてポリカーボネートを用いた。
As the power generation unit 2, a power generation unit configured by three single cells 26 in which separators 24 and electrode plates 25 are alternately arranged is used. As shown in FIG. 3, the electrode plate 25 (vertical: 9 mm, horizontal: 7 mm) is plated with a positive electrode 23 made of lead dioxide on one surface of a substrate 22 made of a nickel-plated steel plate or the like, and the other surface is made of lead. What plated the negative electrode 21 was used.
Separator 24 (width (distance between positive electrode 23 and negative electrode 21): 1 mm, part corresponding to the left and right edge portions of the positive electrode and the negative electrode by cutting the acidic paper into a U shape corresponding to the size of the recess Height dimension: 9 mm, and a width dimension of the portion corresponding to the lower edge of the positive and negative electrodes: 7 mm).
Further, the power generation unit 2 is arranged 1.5 mm away from the ampoule breaking mechanism 5.
For the structure 3, polycarbonate was used as a resin material.

《比較例1》
複合部材14を用いない以外は、実施例1と同様の方法により注液式電池を作製した。
常温にて、実施例1および比較例1の注液式電池を5個ずつ準備し、旋回を加えずに、発射衝撃(1500G)に相当する衝撃力を加えた、このとき、アンプルが破壊されて、4V以上の電圧が発生し、活性化した電池の数を調べた。その評価結果を表1に示す。
<< Comparative Example 1 >>
A liquid injection type battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the composite member 14 was not used.
At room temperature, 5 injection-type batteries of Example 1 and Comparative Example 1 were prepared, and an impact force corresponding to a launch impact (1500 G) was applied without turning, at which time the ampule was destroyed. Thus, the number of batteries activated by generating a voltage of 4 V or more was examined. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2008071741
Figure 2008071741

実施例1の電池では、従来より小さい衝撃力でも複合部材により、いずれも確実にアンプルが破壊され、電圧が発生し、活性化した。これに対して、比較例1の電池では、複合部材が存在しないため、従来よりも小さい衝撃力では、いずれもアンプルが破壊されず、活性化しなかった。   In the battery of Example 1, the ampoule was reliably broken and the voltage was generated and activated by the composite member even when the impact force was smaller than the conventional one. On the other hand, since the composite member does not exist in the battery of Comparative Example 1, the ampoule was not broken and activated by any impact force smaller than the conventional one.

《比較例2》
複合部材14の代わりに、錘15を直接アンプル上に設置した以外は、実施例1と同様の方法により注液式電池を作製した。
常温にて、実施例1および比較例2の注液式電池を5個ずつ準備し、平常時または輸送時の振動の大きさを想定した衝撃(150G)を1750回加えた。このときアンプルが破壊され誤作動した電池数を調べた。その評価結果を表2に示す。
<< Comparative Example 2 >>
Instead of the composite member 14, a liquid injection type battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the weight 15 was directly installed on the ampoule.
At room temperature, five injection type batteries of Example 1 and Comparative Example 2 were prepared, and an impact (150 G) assuming the magnitude of vibration during normal operation or transportation was applied 1750 times. At this time, the number of batteries in which the ampoule was broken and malfunctioned was examined. The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2008071741
Figure 2008071741

緩衝材を介さずに錘を直接アンプル上部に配置した比較例2の電池では、誤作動した電池がみられたが、緩衝材を介してアンプル上部に錘を配置した本発明の実施例1の電池は、いずれも誤作動しなかった。   In the battery of Comparative Example 2 in which the weight was directly disposed on the top of the ampoule without using the cushioning material, a malfunctioning battery was observed. However, the battery of Example 1 of the present invention in which the weight was disposed on the top of the ampoule with the cushioning material interposed therebetween None of the batteries malfunctioned.

本発明の注液式電池は高信頼性を有し、飛翔体に搭載する電源に好適に用いられる。   The liquid injection type battery of the present invention has high reliability and is suitably used for a power source mounted on a flying object.

本発明の注液式電池の側面における概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view in the side surface of the injection type battery of this invention. 本発明の注液式電池の正面における概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view in the front of the injection type battery of this invention. 図2の発電部2の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the electric power generation part 2 of FIG. 図2の発電部2の斜視図である。It is a perspective view of the electric power generation part 2 of FIG. アンプル1に対向する端面が絶縁層27で覆われた発電部2の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the power generation unit 2 whose end surface facing the ampoule 1 is covered with an insulating layer 27. 従来の注液式電池の側面における概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view in the side surface of the conventional injection type battery. 従来の注液式電池の正面における概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view in the front of the conventional injection type battery.

符号の説明Explanation of symbols

1 アンプル
1a アンプル収納部
2 発電部
2a 発電部収納部
3 構造体
4 本体治具
5 アンプル破壊機構
5a 空間部
6 ケース
7 突起部
8 注液路
9 排気路
9a、9b 排気孔
10 仮蓋
11a、11b 出力端子
12a、12b リード線
13 樹脂製電池蓋
14 複合部材
15 錘
16 緩衝材
17 肩部
18 電解液収納部
19 首部
21 負極
22 基板
23 正極
24 セパレータ
25 極板
26 単セル
27 絶縁層
28 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ampoule 1a Ampoule storage part 2 Power generation part 2a Power generation part storage part 3 Structure 4 Main body jig 5 Ampoule destruction mechanism 5a Space part 6 Case 7 Protrusion part 8 Injection path 9 Exhaust path 9a, 9b Exhaust hole 10 Temporary lid 11a, 11b Output terminal 12a, 12b Lead wire 13 Resin battery cover 14 Composite member 15 Weight 16 Buffer material 17 Shoulder portion 18 Electrolyte storage portion 19 Neck portion 21 Negative electrode 22 Substrate 23 Positive electrode 24 Separator 25 Electrode plate 26 Single cell 27 Insulating layer 28 Recessed portion

Claims (5)

電解液を封入したアンプルと、単セル複数個を積層した発電部と、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は、前記注液路を介して対向する位置に配置され、
前記アンプル上部の少なくとも一部に、錘および緩衝材からなる複合部材が、前記緩衝材が前記アンプルと前記錘との間に位置するように配されている注液式電池。
An ampoule enclosing an electrolyte, a power generation unit in which a plurality of single cells are stacked, an ampoule storage unit, a power generation unit storage unit, and a liquid injection path and an exhaust path for connecting the ampoule storage unit and the power generation unit storage unit A structure,
The ampoule and the power generation unit are arranged at positions facing each other through the liquid injection path,
A liquid injection type battery in which a composite member made of a weight and a buffer material is disposed on at least a part of the upper part of the ampoule so that the buffer material is located between the ampoule and the weight.
前記アンプルは、電解液収納部、前記電解液収納部よりも径が小さい封口部としての首部、および前記首部から前記電解液収納部につれて径が大きくなる肩部からなり、
前記首部が前記発電部と反対側に位置するように配され、
前記複合部材は、前記首部の周囲において、前記肩部上に配されている請求項1記載の注液式電池。
The ampoule comprises an electrolyte storage part, a neck part as a sealing part having a smaller diameter than the electrolyte storage part, and a shoulder part whose diameter increases from the neck part to the electrolyte storage part,
The neck is arranged to be located on the opposite side of the power generation unit,
The injection type battery according to claim 1, wherein the composite member is disposed on the shoulder portion around the neck portion.
前記単セルは、正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に、空隙を形成して配されるセパレータとからなる請求項1または2記載の注液式電池。   The injection type battery according to claim 1 or 2, wherein the single cell includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed with a gap formed between the positive electrode and the negative electrode. 前記構造体が樹脂材料からなる請求項1〜3のいずれかに記載の注液式電池。   The injection type battery according to claim 1, wherein the structure is made of a resin material. 前記樹脂材料が、ポリエチレン、ポリカーボネート、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、またはポリテトラフルオロエチレンである請求項4記載の注液式電池。   The injection type battery according to claim 4, wherein the resin material is polyethylene, polycarbonate, tetrafluoroethylene / ethylene copolymer, or polytetrafluoroethylene.
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