JP4352116B2 - Injection battery - Google Patents

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Description

本発明は、注液性に優れた注液式電池に関する。   The present invention relates to a liquid injection type battery having excellent liquid injection properties.

従来の一般的な注液式電池の一例として、特許文献1に記載されるようなものが挙げられる。その注液式電池を、図9を参照しながら説明する。
図9の注液式電池90は、外装ケース91に、筒状の樹脂成形体からなる内ケース92が収容されており、この筒状の樹脂成形体からなる内ケース92は、ドーナツ状の発電部93を被覆するとともに、電解液を封入したアンプル95を収容する中央空洞部94を備える。発電部93は、単セルが多数積層されており、かつ各単セルが直列でつながっている。
As an example of a conventional general injection type battery, one described in Patent Document 1 can be cited. The liquid injection type battery will be described with reference to FIG.
In the liquid injection type battery 90 of FIG. 9, an outer case 91 accommodates an inner case 92 made of a cylindrical resin molded body, and the inner case 92 made of the cylindrical resin molded body has a donut-shaped power generation. A central cavity portion 94 that covers the portion 93 and accommodates an ampoule 95 in which an electrolytic solution is enclosed is provided. In the power generation unit 93, a large number of single cells are stacked, and the single cells are connected in series.

このような従来の注液式電池は、例えば、飛翔体に搭載され、その飛翔体が発射された場合、その発射の衝撃により、電解液を封入したアンプルが破壊される。さらに、発射された飛翔体が回転し、つまり搭載された注液式電池が回転し、電解液が、注液式電池の回転により生じる遠心力により発電部に流入して、電池が活性化し、電圧が生じる。なお、図9の注液式電池では、中央空洞部と発電部とを区切る内ケースの所定の領域において、その領域のほぼ全体を占めるように液入口を設け、全ての単セルに電解液が注入されるようにしている。   Such a conventional liquid injection type battery is mounted on, for example, a flying body, and when the flying body is fired, the ampoule enclosing the electrolyte is destroyed by the impact of the launch. Furthermore, the launched flying object rotates, that is, the liquid injection type battery that is mounted rotates, and the electrolyte flows into the power generation unit by the centrifugal force generated by the rotation of the liquid injection type battery, and the battery is activated. A voltage is generated. In the liquid injection type battery of FIG. 9, a liquid inlet is provided in a predetermined region of the inner case that divides the central cavity and the power generation unit so as to occupy almost the entire region, and the electrolyte is supplied to all the single cells. I am trying to be injected.

また、従来から、衝撃によるアンプルの破壊を容易にするために、アンプルを破壊するためのアンプル破壊機構が、電池に設けられている(例えば、特許文献2参照)。   Conventionally, in order to facilitate the destruction of an ampoule due to an impact, an ampoule breaking mechanism for breaking the ampoule is provided in the battery (see, for example, Patent Document 2).

近年、飛翔体の小型化が要望されており、それに合わせて、その飛翔体に搭載される注液式電池の小型化が要望されている。しかしながら、上記のような従来の電池は電池総高や電池外形が大きいため、そのような従来の電池を小型飛翔体等には搭載できない。近年では、従来の注液式電池よりも、その体積が約1/2程度と小さい、つまり、発電部を構成する単セルの積層数が少なく、少量の電解液で発電部に注液できる注液式電池が要望されている。   In recent years, there has been a demand for miniaturization of flying objects, and accordingly, there is a demand for miniaturization of liquid injection type batteries mounted on the flying objects. However, since the conventional battery as described above has a large total battery height and battery outer shape, such a conventional battery cannot be mounted on a small flying object or the like. In recent years, the volume of the battery is smaller than that of conventional liquid injection type batteries by about ½, that is, the number of single cells constituting the power generation unit is small, and can be injected into the power generation unit with a small amount of electrolyte. There is a need for a liquid battery.

さらに、従来の電池は、活性化するためには、上記のように、衝撃と回転が必要とされる。つまり、衝撃でアンプルを破壊するだけでは起電力が得られず、電池を回転させて遠心力を生じさせ、その力で電解液を発電部に移動させる必要がある。しかしながら、最近では、電解液を発電部に移動させるために回転を要さず、発射の衝撃のみで、短時間のうちに活性化する電源部としての注液式電池が要望されている。
特開2001−236944号公報 実公平3−11808号公報
Furthermore, in order to activate the conventional battery, as described above, impact and rotation are required. That is, an electromotive force cannot be obtained only by destroying the ampule by impact, and it is necessary to rotate the battery to generate a centrifugal force and move the electrolyte solution to the power generation unit by the force. However, recently, there is a demand for a liquid injection type battery as a power supply unit that is activated in a short time without a rotation in order to move the electrolytic solution to the power generation unit, and only by the impact of launch.
JP 2001-236944 A Japanese Utility Model Publication No. 3-11808

そこで、本発明は、回転を要さず、発射の衝撃のみで、短時間で活性化させることのできる従来よりも小型の注液式電池を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a liquid-injected battery that is smaller than the prior art and that can be activated in a short period of time only by the impact of firing without requiring rotation.

本発明は、
(1)電解液を封入したアンプル、
(2)発電部、
(3)前記アンプルを収容するための第1収容部および前記発電部を収容するための第2収容部を有する構造体を備える注液式電池に関する。構造体は、第1収容部と第2収容部との間に配置される連結部を有し、連結部は、アンプルを破壊するためのアンプル破壊機構および前記第1収容部と前記第2収容部とを連通する少なくとも1つの注液路を備える。少なくとも1つの注液路の横断面積の合計は、アンプルの横断面積の15〜90%である。
The present invention
(1) Ampoule enclosing electrolyte,
(2) Power generation unit,
(3) The present invention relates to a liquid injection type battery including a structure having a first housing part for housing the ampoule and a second housing part for housing the power generation unit. The structure includes a connecting portion disposed between the first housing portion and the second housing portion, and the connecting portion includes an ampule breaking mechanism for breaking the ampule, the first housing portion, and the second housing. At least one liquid injection path communicating with the unit. The total cross-sectional area of the at least one injection channel is 15 to 90% of the cross-sectional area of the ampoule.

上記注液式電池において、少なくとも1つの注液路に、1〜3.5mm角の網目を有する網状部材が設けられていることが好ましい。   In the liquid injection type battery, it is preferable that a net-like member having a 1 to 3.5 mm square mesh is provided in at least one liquid injection path.

上記注液式電池において、少なくとも1つの注液路の横断面積の合計は、アンプルの横断面積の70〜90%であることがさらに好ましい。   In the liquid injection type battery, the total cross-sectional area of at least one liquid injection path is more preferably 70 to 90% of the cross-sectional area of the ampoule.

上記注液式電池において、連結部は、構造体から取り外し可能であることが好ましい。   In the liquid injection type battery, it is preferable that the connecting portion is removable from the structure.

上記注液式電池において、アンプル破壊機構は、突起物であることが好ましい。   In the liquid injection type battery, the ampoule breaking mechanism is preferably a protrusion.

本発明によれば、電池が回転しない場合であっても、電解液が速やかに発電部に移動するため、衝撃の印加から短時間で注液式電池を活性化させることができる。   According to the present invention, even when the battery does not rotate, the electrolyte solution quickly moves to the power generation unit, so that the liquid injection type battery can be activated in a short time from the application of the impact.

本発明の一実施形態にかかる注液式電池10を、図1および図2を参照しながら説明する。ここで、図1は、注液式電池10を正面から見た縦断面図を示し、図2は、注液式電池10を側面から見た縦断面図を示す。なお、注液式電池10の外形は、特に限定されない。例えば、注液式電池の外形は、直方体状、円柱形などにすることができる。   An injection type battery 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of the injection type battery 10 as seen from the front, and FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of the injection type battery 10 as seen from the side. In addition, the external shape of the injection type battery 10 is not specifically limited. For example, the outer shape of the injection type battery can be a rectangular parallelepiped shape, a cylindrical shape, or the like.

注液式電池10において、ケース11内に、構造体12が配置されており、構造体12は、電解液を封入したアンプル15を収容するための第1収容部13、および発電部16を収容するための第2収容部14を有する。第1収容部13と第2収容部14との間には、構造体の一部として、連結部17が設けられている。連結部17は、構造体12に一体化されていてもよいし、脱着可能であってもよい。連結部17は、その第1収容部13側に、円錐状のアンプル破壊機構18を有する。また、連結部17は、第1収容部13と第2収容部14とを連通させる少なくとも1つ(図1および2においては、4つ)の注液路19を有する。
また、上記注液式電池10は、発射時の衝撃により、図2に示される矢印の方向の慣性力を受ける。
In the injection type battery 10, a structure 12 is disposed in a case 11, and the structure 12 houses a first housing portion 13 for housing an ampoule 15 enclosing an electrolytic solution, and a power generation portion 16. It has the 2nd accommodating part 14 for doing. Between the 1st accommodating part 13 and the 2nd accommodating part 14, the connection part 17 is provided as a part of structure. The connecting portion 17 may be integrated with the structure 12 or may be detachable. The connecting portion 17 has a conical ampule breaking mechanism 18 on the first housing portion 13 side. Further, the connecting portion 17 has at least one (four in FIG. 1 and FIG. 2) liquid injection path 19 that allows the first storage portion 13 and the second storage portion 14 to communicate with each other.
Moreover, the said injection | pouring type battery 10 receives the inertial force of the direction of the arrow shown by FIG. 2 by the impact at the time of discharge.

第1収容部13の上部および第2収容部14の下部には、電解液が外部へ漏れないように仮蓋20がそれぞれ配されている。ケース11と構造体12との間には、出力端子21a、21bと発電部2とを接続するリード線22a、22bが配されている。また、第1収容部13側の仮蓋20の上部には、蓋23が設けられており、この蓋23により、ケース11の開口部が封口される。   Temporary lids 20 are disposed on the upper portion of the first accommodating portion 13 and the lower portion of the second accommodating portion 14 so that the electrolyte does not leak to the outside. Between the case 11 and the structure 12, lead wires 22a and 22b for connecting the output terminals 21a and 21b and the power generation unit 2 are arranged. In addition, a lid 23 is provided on the upper portion of the temporary lid 20 on the first accommodating portion 13 side, and the opening of the case 11 is sealed by the lid 23.

ケース11および構造体12としては、例えば、ステンレス鋼からなるものを用いることができる。
仮蓋20としては、例えば、鉄板、メッキ鋼板等の金属板からなるものを用いることができる。
蓋23としては、例えば、ポリエチレンなどの樹脂からなるものを用いることができる。
出力端子21a、21bおよびリード22a、22bとしては、当該分野で公知の材料からなるものを用いることができる。
As the case 11 and the structural body 12, for example, those made of stainless steel can be used.
As the temporary lid | cover 20, what consists of metal plates, such as an iron plate and a plated steel plate, can be used, for example.
As the lid | cover 23, what consists of resin, such as polyethylene, can be used, for example.
As the output terminals 21a and 21b and the leads 22a and 22b, those made of materials known in the art can be used.

次に、発電部16について、図2および図3を参照しながら説明する。ここで、図3は、発電部16の拡大図である。
発電部16は、セパレータ31と極板32とを交互に積層することにより構成された複数個の単セルからなる。
Next, the power generation unit 16 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. Here, FIG. 3 is an enlarged view of the power generation unit 16.
The power generation unit 16 includes a plurality of single cells configured by alternately stacking separators 31 and electrode plates 32.

セパレータ31としては、当該分野で公知の材料、例えば、紙等からなるものを用いることができる。
極板32としては、図3に示されるように、基材32aの一方の面に正極32bが担持され、他方の面に負極32cが担持されているもの等が用いられる。ここで、基材32aとしては、当該分野で公知の材料、例えば、メッキ鋼板等からなるものを用いることができる。また、正極32bと負極32cとは、種々の材料の組み合わせを用いることができる。例えば、正極32bとしては、当該分野で公知の材料、例えば、二酸化鉛等を含むものを用いることができる。負極32cとしては、当該分野で公知の材料、例えば、鉛等を含むものを用いることができる。
また、アンプルに封入される電解液は、上記正極と負極との組み合わせに応じて、適宜選択される。例えば、正極が二酸化鉛を含み、負極が鉛を含む場合には、電解液としては、過塩素酸水溶液からなるもの等を用いることができる。
また、正極32b、セパレータ31、および負極32cから、単セル33が構成される。
As the separator 31, a material known in the art, for example, a material made of paper or the like can be used.
As the electrode plate 32, as shown in FIG. 3, a material in which the positive electrode 32b is supported on one surface of the substrate 32a and the negative electrode 32c is supported on the other surface is used. Here, as the base material 32a, a material known in the art, for example, a material made of a plated steel plate or the like can be used. Moreover, the positive electrode 32b and the negative electrode 32c can use the combination of various materials. For example, as the positive electrode 32b, a material known in the art, for example, a material containing lead dioxide or the like can be used. As the negative electrode 32c, a material known in the art, for example, a material containing lead or the like can be used.
Moreover, the electrolyte solution sealed in the ampoule is appropriately selected according to the combination of the positive electrode and the negative electrode. For example, when the positive electrode contains lead dioxide and the negative electrode contains lead, an electrolyte solution made of a perchloric acid aqueous solution or the like can be used.
A single cell 33 is composed of the positive electrode 32b, the separator 31, and the negative electrode 32c.

また、電解液の発電部全体への含浸のしやすさ等の観点から、発電部16は、図2に示されるように、上記注液路における電解液の進行方向と、単セル33の積層方向とが交差するように、つまり、単セル33を構成する正極、セパレータおよび負極の側面が、注液路側に向くように、第2収容部内に配置されることが好ましい。   Further, from the viewpoint of ease of impregnation of the electrolytic solution into the entire power generation unit, the power generation unit 16 is configured such that the traveling direction of the electrolytic solution in the liquid injection path and the lamination of the single cells 33 are shown in FIG. It is preferable that the positive electrode, the separator, and the negative electrode constituting the single cell 33 are arranged in the second accommodating portion so that the directions intersect with each other, that is, the side surfaces of the positive electrode, the separator, and the negative electrode are directed toward the liquid injection path.

次に、図4および5を参照しながら、連結部について、詳しく説明する。
図4に、4つの注液路を有する連結部17の上面図を示す。図4において、点線によって示された円41は、アンプルの横断面の範囲を示している。
アンプル破壊機構18は、アンプルの横断面の範囲を示す円41のほぼ中心に位置しており、アンプル破壊機構よりも円41の外周側に、4つの注液路19が配置されている。
Next, the connecting portion will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 4 shows a top view of the connecting portion 17 having four liquid injection paths. In FIG. 4, a circle 41 indicated by a dotted line indicates the range of the cross section of the ampoule.
The ampoule breaking mechanism 18 is positioned substantially at the center of a circle 41 indicating the range of the cross section of the ampoule, and four liquid injection paths 19 are arranged on the outer peripheral side of the circle 41 with respect to the ampoule breaking mechanism.

連結部17の第1収容部側には、円錐状のアンプル破壊機構18が配置されているために、図2に示される矢印の方向の慣性力が印加された場合、アンプル15が破壊されやすくなる。
なお、アンプル破壊機構は、アンプルの破壊が容易となるため、円錐状のような突起物であることが好ましいが、そのような形状には限定されず、アンプルを破壊できる形状であれば、どのような形状のものをも用いることができる。また、アンプル破壊機構の位置は、アンプルを破壊できる位置であれば、その範囲で適宜変更してもよい。
Since the conical ampule breaking mechanism 18 is disposed on the first housing portion side of the connecting portion 17, the ampule 15 is easily broken when an inertial force in the direction of the arrow shown in FIG. 2 is applied. Become.
The ampoule breaking mechanism is preferably a conical protrusion because it makes it easy to break the ampoule. However, the ampoule breaking mechanism is not limited to such a shape, and any shape that can break the ampoule can be used. The thing of such a shape can also be used. Further, the position of the ampoule breaking mechanism may be appropriately changed within the range as long as the ampoule can be broken.

アンプル15が破壊された後、アンプル内に封入されていた電解液は、連結部に設けられた少なくとも1つの注液路を通過して、発電部に移動する。このとき、電池内部は密閉されているため、第2収容部14内に流入した電解液の体積分の空気を、他の場所に排出する必要がある。本実施形態の注液式電池では、第2収容部14から排出すべき空気を、排気路24を通して、第1収容部に排出している。なお、図4に示されるように、連結部17には、排気路24と連通する排気孔42が設けられている。このことは、以下で説明する図5においても同様である。   After the ampule 15 is broken, the electrolytic solution sealed in the ampule passes through at least one liquid injection path provided in the connecting portion and moves to the power generation portion. At this time, since the inside of the battery is hermetically sealed, it is necessary to discharge the air corresponding to the volume of the electrolyte flowing into the second housing portion 14 to another place. In the liquid injection type battery according to the present embodiment, the air to be discharged from the second storage portion 14 is discharged to the first storage portion through the exhaust passage 24. As shown in FIG. 4, the connecting portion 17 is provided with an exhaust hole 42 communicating with the exhaust passage 24. The same applies to FIG. 5 described below.

ここで、上記少なくとも1つの注液路の横断面積の合計は、アンプルの横断面積の15〜90%である。すなわち、本発明においては、少なくとも1つの注液路の横断面積の合計の下限を、アンプルの横断面積の15%として、注液路を大きくし、注液速度を大きくしている。注液路の横断面積の合計を、アンプルの横断面積の15%以上とすることにより、注液速度は顕著に向上する。
なお、連結部にアンプル破壊機構を設ける場合には、少なくとも1つの注液路の横断面積の合計を、アンプルの横断面積の90%より大きくすることは、構造上の制限により、困難である。
Here, the total cross-sectional area of the at least one injection channel is 15 to 90% of the cross-sectional area of the ampoule. That is, in the present invention, the lower limit of the total cross-sectional area of at least one liquid injection path is set to 15% of the cross-sectional area of the ampoule, the liquid injection path is increased, and the liquid injection speed is increased. By setting the total cross-sectional area of the liquid injection path to 15% or more of the cross-sectional area of the ampoule, the liquid injection speed is significantly improved.
In the case where an ampoule breaking mechanism is provided at the connecting portion, it is difficult to make the total cross-sectional area of at least one liquid injection path larger than 90% of the cross-sectional area of the ampoule due to structural limitations.

このように、注液路の横断面積を大きくすることで、注液速度を向上させることが可能となる。また、連結部の第1収容部側に、アンプル破壊機構を設けることで、アンプルの破壊が容易となる。よって、これらの相乗効果により、注液電池が所定の電圧に達するまでの立ち上がり時間を大幅に短縮することが可能となる。   In this way, the injection speed can be improved by increasing the cross-sectional area of the injection path. Moreover, the ampoule can be easily broken by providing the ampoule breaking mechanism on the first housing portion side of the connecting portion. Therefore, due to these synergistic effects, it is possible to greatly shorten the rise time until the injection battery reaches a predetermined voltage.

また、上記連結部17において、各注液路の口径または各注液路の横断面積が大きい場合には、破壊されたアンプルの細かい破片が、その注液路を通過して、発電部に移動する場合がある。このような細かい破片を捕集するために、図5に示されるように、注液路の内部に、1mm〜3.5mm角の網目を有する網状部材51を設けえることが好ましい。上記網状部材の網目の大きさが、1mm角より小さくなると、発電部へ電解液が流れにくくなる。網目の大きさが、3.5mm角より大きくなると、破壊されたアンプルの細かい破片が、その網状部材により捕集されずに、発電部側に移動してしまうことがある。   Further, when the diameter of each liquid injection path or the cross-sectional area of each liquid injection path is large in the connecting portion 17, the broken fine fragments of the ampule pass through the liquid injection path and move to the power generation section. There is a case. In order to collect such fine debris, as shown in FIG. 5, it is preferable that a mesh member 51 having a 1 mm to 3.5 mm square mesh can be provided inside the liquid injection path. When the mesh size of the mesh member is smaller than 1 mm square, the electrolyte does not easily flow to the power generation unit. If the mesh size is larger than 3.5 mm square, the broken fine pieces of the ampoule may move to the power generation unit without being collected by the mesh member.

例えば、連結部に設けられた注液路が少なく、1つあたりの開口が大きいときは、その注液路の横断面積の合計がアンプルの横断面積の70〜90%である場合、注液路は上記のような網状部材を備えることが好ましい。これは、破壊されたアンプルの破片が注液路や発電部につまり、電解液が発電部へ流入するのを邪魔することを防ぐためである。
あるいは、1つの注液路の横断面積が、44.6mmより大きくなったときに、その注液路に網状部材を設けてもよい。これは、上記と同様の理由による。
For example, when the number of liquid injection paths provided in the connecting portion is small and the opening per one is large, the total of the cross-sectional areas of the liquid injection paths is 70 to 90% of the cross-sectional area of the ampule. Is preferably provided with a mesh member as described above. This is to prevent the broken pieces of the ampoule from interfering with the liquid injection path and the power generation unit, that is, the electrolyte flowing into the power generation unit.
Or when the cross-sectional area of one injection path becomes larger than 44.6 mm < 2 >, you may provide a net-like member in the injection path. This is for the same reason as described above.

なお、連結部に設けられる注液路の数は、アンプルの横断面積に対する注液路の横断面積の合計の所望の割合、注液路の口径等によって決定される。例えば、注液路の口径または注液路の横断面積が小さい場合、アンプルの横断面積に対する注液路の横断面積の合計が所望の割合になるように、複数の注液路を設ける必要がある。注液路の口径が大きい場合には、注液路が1つであっても、アンプルの横断面積に対する注液路の横断面積の合計を所望の割合にすることができるが、注液路の口径が大きくなる。よって、上記のように、その注液路に網状部材を設けて、アンプルの破片を捕集することが好ましい。   The number of liquid injection channels provided in the connecting portion is determined by a desired ratio of the total cross-sectional area of the liquid injection channel to the cross-sectional area of the ampoule, the diameter of the liquid injection channel, and the like. For example, when the diameter of the injection channel or the cross-sectional area of the injection channel is small, it is necessary to provide a plurality of injection channels so that the total cross-sectional area of the injection channel with respect to the cross-sectional area of the ampoule becomes a desired ratio. . When the diameter of the liquid injection path is large, even if there is only one liquid injection path, the total cross-sectional area of the liquid injection path relative to the cross-sectional area of the ampoule can be set to a desired ratio. The caliber increases. Therefore, as described above, it is preferable to provide a net-like member in the liquid injection path to collect ampule fragments.

また、上記連結部17は、上記1mm〜3.5mm角の網目を有する網状部材から構成してもよい。つまり、図4や5に示される連結部の全体を、このような網状部材から構成してもよい。この場合においても、アンプル破壊機構は、上記と同様に、網状部材の第1収容部側に設けられる。なお、この網状部材において、網目の1つ1つが、注液路として機能する。   Moreover, you may comprise the said connection part 17 from the mesh member which has the said 1mm-3.5mm square mesh. That is, you may comprise the whole connection part shown by FIG.4 and 5 from such a net-like member. Also in this case, the ampoule breaking mechanism is provided on the first housing portion side of the mesh member in the same manner as described above. In this mesh member, each mesh serves as an injection path.

また、上記連結部17は、カートリッジ式、つまり取り外し可能であることが好ましい。このように、連結部17を取り外し可能とすることにより、連結部は、交換可能となる。このとき、注液路の横断面積の合計が異なる複数の連結部を用意し、それらを適宜交換することにより、電圧の立ち上がり時間を様々に調節することが可能となる。この場合にも、発電部への注液を速やかに行うためには、複数の連結部に設けられた少なくとも1つの注液路の横断面積の合計を、アンプルの横断面積の15〜90%の間で変化させることが必要である。
なお、連結部17の取り外しは、例えば、図1に示される注液式電池の場合、連結部17を、構造体12から、水平方向に引き出すこと等によって、行うことができる。
The connecting portion 17 is preferably cartridge type, that is, removable. In this way, by making the connecting portion 17 removable, the connecting portion can be exchanged. At this time, it is possible to variously adjust the voltage rise time by preparing a plurality of connecting portions having different total cross-sectional areas of the liquid injection passage and replacing them appropriately. Also in this case, in order to quickly inject the liquid into the power generation unit, the total cross-sectional area of at least one liquid injection path provided in the plurality of connecting units is 15 to 90% of the cross-sectional area of the ampoule. It is necessary to change between.
For example, in the case of the injection type battery shown in FIG. 1, the connecting portion 17 can be removed by pulling the connecting portion 17 from the structure 12 in the horizontal direction.

上記連結部および網状部材としては、ステンレス鋼等からなるものを用いることができる。   As the connection part and the net-like member, those made of stainless steel or the like can be used.

(電池1)
図1および図2に示されるような小型の注液式電池を作製した。
発電部には、紙製のセパレータ、および極板を交互に積層して、3個の単セルで構成される発電部を用いた。ここで、極板の厚さは0.15〜0.16mmとし、セパレータの厚さは約1.35mmとし、単セルの厚さは1.5mmとした。また、リード線の厚さは0.13mmとした。
極板としては、図3に示されるように、メッキ鋼板からなる基材の一方の面に、二酸化鉛からなる正極を担持させ、他方の面に、鉛からなる負極を担持させたものを用いた。そして、各単セルの側面が注液路に対向するように、発電部を第2収容部内に配置した。
アンプルとしては、過塩素酸水溶液からなる電解液を封入したガラス製のアンプルを用いた。
ケースおよび構造体としては、ステンレス鋼(SUS303)からなるものを用いた。また、連結部としては、ステンレス鋼(SUS304)からなるものを用いた。
(Battery 1)
A small injection type battery as shown in FIGS. 1 and 2 was produced.
As the power generation unit, a power generation unit composed of three single cells by alternately stacking paper separators and electrode plates was used. Here, the thickness of the electrode plate was 0.15 to 0.16 mm, the thickness of the separator was about 1.35 mm, and the thickness of the single cell was 1.5 mm. The lead wire thickness was 0.13 mm.
As shown in FIG. 3, the electrode plate is one in which a positive electrode made of lead dioxide is supported on one surface of a substrate made of a plated steel plate and a negative electrode made of lead is supported on the other surface. It was. And the electric power generation part was arrange | positioned in the 2nd accommodating part so that the side surface of each single cell might oppose a liquid injection path.
As the ampule, a glass ampoule in which an electrolytic solution made of a perchloric acid aqueous solution was enclosed was used.
As the case and the structure, those made of stainless steel (SUS303) were used. Moreover, as a connection part, what consists of stainless steel (SUS304) was used.

連結部としては、図4に示されるような4つの注液路を有する連結部を用いた。ここで、各注液路の横断面積は、アンプルの横断面積の15%とし、注液路の横断面積の合計は、アンプルの横断面積の61%とした。
作製した注液式電池を、電池1とした。
As the connecting portion, a connecting portion having four liquid injection paths as shown in FIG. 4 was used. Here, the cross-sectional area of each injection channel was 15% of the cross-sectional area of the ampoule, and the total cross-sectional area of the injection channel was 61% of the cross-sectional area of the ampoule.
The produced injection type battery was designated as battery 1.

(電池2)
連結部として、図5に示されるような連結部を用いたこと以外、電池1と同様にして、注液式電池を作製した。得られた電池を電池2とした。
ここで、連結部は、1つの注液路を有し、その注液路の横断面積は、アンプルの横断面積の90%であった。また、その注液路には、アンプルの細かな破片を捕集するために、1mm角の網目を有する網状部材を設けた。
(Battery 2)
A liquid injection type battery was produced in the same manner as the battery 1 except that a connecting part as shown in FIG. 5 was used as the connecting part. The obtained battery was designated as battery 2.
Here, the connecting portion has one injection channel, and the cross-sectional area of the injection channel was 90% of the cross-sectional area of the ampoule. Further, a net-like member having a 1 mm square mesh was provided in the liquid injection path in order to collect fine fragments of the ampoule.

(比較電池1)
比較として、図6および図7に示されるような注液式電池60を作製した。図6および図7において、図1および図2と同様な構成要素には、同じ番号を付している。
上記注液式電池10と、注液式電池60とは、第1収容部13と第2収容部14とを連通する注液路が大きく異なる。
注液式電池60において、発電部を構成する各単セルの上方に各1つずつ、注液路61が設けられている。すなわち、注液路と単セルとは、同じ数ずつあり、その対応する注液路から、各単セルに電解液が供給される。この場合、注液路の横断面積の合計は、構造上の制限により、アンプルの横断面積の15%より小さくなる。また、比較電池1は、アンプル破壊機構を有していない。
(Comparative battery 1)
As a comparison, a liquid injection type battery 60 as shown in FIGS. 6 and 7 was produced. In FIG. 6 and FIG. 7, the same number is attached | subjected to the component similar to FIG. 1 and FIG.
The liquid injection battery 10 and the liquid injection battery 60 are greatly different in the liquid injection path that communicates the first storage portion 13 and the second storage portion 14.
In the liquid injection type battery 60, one liquid injection path 61 is provided above each single cell constituting the power generation unit. That is, there are the same number of liquid injection paths and single cells, and the electrolytic solution is supplied to each single cell from the corresponding liquid injection paths. In this case, the total cross-sectional area of the injection channel is smaller than 15% of the cross-sectional area of the ampoule due to structural limitations. Further, the comparative battery 1 does not have an ampoule breaking mechanism.

本比較例においては、上記電池1と同様に、3つの単セルからなる発電部を用い、また口径1.0mmφの3つの注液路を有する構造体を用いた。このとき、3つの注液路の横断面積の合計は、アンプルの横断面積の3.7%であった。
作製した注液電池を、比較電池1とした。
In this comparative example, similarly to the battery 1, a power generation unit composed of three single cells was used, and a structure having three liquid injection channels with a diameter of 1.0 mmφ was used. At this time, the total of the cross-sectional areas of the three injection channels was 3.7% of the cross-sectional area of the ampoule.
The produced injection battery was designated as comparative battery 1.

(従来電池1)
従来電池として、図9に示されるような注液式電池を作製した。
図9の注液式電池においては、円筒形の発電部を用いた。その円筒形の発電部を構成する単セルにおいては、上記電池1で用いられた単セルと同様の正極材料、負極材料、セパレータ等を用いた。従来電池1において、発電部は、3個の単セルを用いて構成した。
この電池においても、ガラス製のアンプルを用い、また、電解液についても、上記電池1で用いたのと同様なものを用いた。
作製した電池を、従来電池1とした。
(Conventional battery 1)
As a conventional battery, a liquid injection type battery as shown in FIG. 9 was produced.
In the injection type battery of FIG. 9, a cylindrical power generation unit was used. In the single cell constituting the cylindrical power generation unit, the same positive electrode material, negative electrode material, separator, and the like as the single cell used in the battery 1 were used. In the conventional battery 1, the power generation unit is configured using three single cells.
Also in this battery, a glass ampoule was used, and the same electrolyte solution as that used in the battery 1 was used.
The produced battery was designated as Conventional Battery 1.

なお、上記電池1〜2、比較電池1および従来電池1において、公称容量(0.12W・s)および公称電圧(4V)は、同じとした。   In addition, in the said batteries 1-2, the comparison battery 1, and the conventional battery 1, the nominal capacity (0.12 W * s) and the nominal voltage (4V) were made the same.

(評価)
上記のようにして得られた電池1〜2、比較電池1および従来電池1を用い、これらを以下のようにして、評価した。
常温にて、各電池を回転させず、10,000Gの衝撃を加えて、図2に示される矢印の方向に慣性力を加えることにより、ガラス製のアンプルを破壊した。アンプルを破壊した後、所定の電圧(4V)に達するまでの時間(立上り時間)を測定した。
得られた結果を、図8に示す。
(Evaluation)
Using the batteries 1 and 2, the comparative battery 1 and the conventional battery 1 obtained as described above, these were evaluated as follows.
The glass ampule was broken by applying an impact of 10,000 G and applying an inertial force in the direction of the arrow shown in FIG. 2 without rotating each battery at room temperature. After the ampule was broken, the time (rise time) until reaching a predetermined voltage (4 V) was measured.
The obtained results are shown in FIG.

図8に示されるように、電池が回転することが必要な従来電池1(曲線D)では、電池電圧は、所定の電圧(4V)にまで達していなかった。
比較電池1(曲線C)では、4Vにまで達するのに、10ms以上要するのに、電池1(曲線B)および電池2(曲線A)では、5ms以内で、4Vまで立ち上がった。このように、注液路の横断面積の合計を、アンプルの横断面積の15〜90%になるようにすることにより、電池を回転させなくても、注液速度を向上させる、つまり所定の電圧までの立ち上がり時間を短縮することが可能となる。
As shown in FIG. 8, in the conventional battery 1 (curve D) in which the battery needs to rotate, the battery voltage did not reach the predetermined voltage (4 V).
In comparison battery 1 (curve C), it took 10 ms or more to reach 4 V, but in battery 1 (curve B) and battery 2 (curve A), the voltage rose to 4 V within 5 ms. In this way, the total cross-sectional area of the liquid injection path is 15 to 90% of the cross-sectional area of the ampoule, thereby improving the liquid injection speed without rotating the battery, that is, a predetermined voltage. It is possible to shorten the rise time until.

本発明により、回転しない場合においても、発射の衝撃のみで、短時間で活性化させることのできる従来よりも小型の注液式電池を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid-injected battery that is smaller than the conventional battery that can be activated in a short time only by the impact of firing even when it does not rotate.

本発明の一実施形態にかかる注液式電池を正面から見たときの縦断面を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the longitudinal cross-section when the injection type battery concerning one Embodiment of this invention is seen from the front. 本発明の一実施形態にかかる注液式電池を側面から見たときの縦断面を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly a longitudinal section when the injection type battery concerning one embodiment of the present invention is seen from the side. 本発明の一実施形態にかかる注液式電池に用いられる発電部を概略的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows roughly the electric power generation part used for the injection type battery concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる注液式電池に用いられる連結部を概略的に示す上面図である。It is a top view which shows roughly the connection part used for the injection type battery concerning one Embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態にかかる注液式電池に用いられる連結部を概略的に示す上面図である。It is a top view which shows roughly the connection part used for the injection type battery concerning another embodiment of this invention. 実施例1で用いた比較電池1を正面から見たときの縦断面を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the longitudinal cross-section when the comparative battery 1 used in Example 1 is seen from the front. 実施例1で用いた比較電池1を側面から見たときの縦断面を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the longitudinal cross-section when the comparative battery 1 used in Example 1 is seen from the side. 電池1〜2、比較電池1または従来電池1の電池電圧の経時変化示すグラフである。3 is a graph showing changes over time in battery voltage of batteries 1 and 2, comparative battery 1 or conventional battery 1; 従来の注液式電池を概略的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the conventional injection type battery roughly.

符号の説明Explanation of symbols

10、60、90 注液式電池
11 ケース
12 構造体
13 第1収容部
14 第2収容部
15、95 アンプル
16、93 発電部
17 連結部
18 アンプル破壊機構
19、61 注液路
20 仮蓋
21a、21b 出力端子
22a、22b リード線
23 蓋
24 排気路
31 セパレータ
32 極板
32a 基材
32b 正極
32c 負極
33 単セル
41 アンプルの横断面の範囲を示す円
42 排気孔
51 網状部材
91 外装ケース
92 内ケース
94 中央空洞部
10, 60, 90 Liquid injection type battery 11 Case 12 Structure 13 First storage part 14 Second storage part 15, 95 Ampoule 16, 93 Power generation part 17 Connection part 18 Ampoule breaking mechanism 19, 61 Liquid injection path 20 Temporary lid 21a , 21b Output terminal 22a, 22b Lead wire 23 Lid 24 Exhaust path 31 Separator 32 Electrode plate 32a Base material 32b Positive electrode 32c Negative electrode 33 Single cell 41 Circle indicating the cross-sectional range of the ampoule 42 Exhaust hole 51 Reticulated member 91 Outer case 92 Inside Case 94 Central cavity

Claims (5)

(1)電解液を封入したアンプル、
(2)発電部、
(3)前記アンプルを収容するための第1収容部および前記発電部を収容するための第2収容部を有する構造体、を備え、
前記構造体は、前記第1収容部と前記第2収容部との間に配置される連結部を有し、前記連結部は、前記アンプルを破壊するためのアンプル破壊機構および前記第1収容部と前記第2収容部とを連通する少なくとも1つの注液路を備え、
前記少なくとも1つの注液路の横断面積の合計が、前記アンプルの横断面積の15〜90%である注液式電池。
(1) Ampoule enclosing electrolyte,
(2) Power generation unit,
(3) A structure having a first housing part for housing the ampoule and a second housing part for housing the power generation unit,
The structure includes a connecting portion disposed between the first housing portion and the second housing portion, and the connecting portion includes an ampule breaking mechanism for breaking the ampule and the first housing portion. And at least one liquid injection path communicating with the second storage portion,
The liquid injection type battery, wherein the total cross-sectional area of the at least one liquid injection path is 15 to 90% of the cross-sectional area of the ampoule.
前記少なくとも1つの注液路に、1〜3.5mm角の網目を有する網状部材が設けられている請求項1記載の注液式電池。   The liquid injection type battery according to claim 1, wherein the at least one liquid injection path is provided with a mesh member having a 1 to 3.5 mm square mesh. 前記少なくとも1つの注液路の横断面積の合計が、前記アンプルの横断面積の70〜90%である請求項2記載の注液式電池。   The liquid injection type battery according to claim 2, wherein the total cross-sectional area of the at least one liquid injection path is 70 to 90% of the cross-sectional area of the ampoule. 前記連結部が、前記構造体から取り外し可能である請求項1記載の注液式電池。   The injection type battery according to claim 1, wherein the connecting portion is removable from the structure. 前記アンプル破壊機構が突起物である請求項1記載の注液式電池。   The injection type battery according to claim 1, wherein the ampoule breaking mechanism is a protrusion.
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