JP4423143B2 - Injection battery - Google Patents
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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.
従来の注液式電池では、飛翔体の発射に際して、その発射による衝撃によって、電解液を封入したアンプルが破壊される。同時に飛翔体が回転することにより、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、電池が活性化し、電圧が発生する。このような注液式電池は、発射後に旋回する飛翔体の信管用電源部として使用されている(例えば、特許文献1)。 In the conventional injection type battery, when the flying object is launched, the ampoule enclosing the electrolyte is destroyed by the impact of the launch. At the same time, the flying body rotates, so that centrifugal force is applied, and the electrolytic solution flows into the power generation unit arranged around the ampoule, the battery is activated, and a voltage is generated. Such a liquid injection type battery is used as a power supply unit for a fuze of a flying object that turns after launch (for example, Patent Document 1).
発電部では、複数の単セルが積層され、各単セルが互いに直列に接続されている。単セルは、二酸化鉛からなる正極、鉛からなる負極、リング状セパレータより構成される。
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、上記のような従来の注液式電池では、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。
In the power generation unit, a plurality of single cells are stacked, and the single cells are connected in series with each other. A single cell is comprised from the positive electrode which consists of lead dioxide, the negative electrode which consists of lead, and a ring-shaped separator.
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 conventional liquid injection type battery as described above, there is a problem that the battery is not activated because the electrolyte does not flow into the power generation unit arranged around the ampoule only by the launch impact.
そこで、上記問題を解決するために、発射衝撃のみで活性化する注液式電池が検討されている。この注液式電池の側面および正面における概略縦断面図をそれぞれ図4および5に示す。
ステンレス鋼製のケース15内に収納されたステンレス鋼製の構造体13は、アンプルを収納するアンプル収納部11a、前記アンプル収納部11aの下方に発電部を収納する発電部収納部12a、ならびに前記アンプル収納部11aと発電部収納部12aとを連絡する注液路18および排気路19を有している。
Therefore, in order to solve the above problem, a liquid injection type battery that is activated only by a launch impact has been studied. 4 and 5 are schematic longitudinal cross-sectional views of the side surface and the front surface of the injection type battery, respectively.
The
アンプル収納部11a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11が設置されている。発電部収納部12aには、セパレータ34と極板35とを交互に積層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12が配されている。
ここで、図6は発電部12の拡大断面図である。極板35としては、図6に示すように、ニッケル等からなる基板32の一方の面に正極として二酸化鉛33が被覆され、他方の面に負極として鉛31が被覆されたものが用いられる。単セル36は、鉛31、セルロース製のセパレータ34、および二酸化鉛33からなる。そして、発電部12は、積層された各単セル36の側面が注液路18側に向くように配置され、アンプル11および発電部12は、注液路18を介して一直線上に配置されている。
An
Here, FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the
アンプル収納部11aの上部および発電部収納部12aの下部には、電解液が外部へ漏れないように仮蓋14がそれぞれ配されている。構造体13とケース15との間には、出力端子20a、20bと発電部12とを接続する一対のリード線16a、16bが配されている。
そして、ケース15およびアンプル収納部11aの上部に配されている仮蓋14の上部には、ポリエチレンなどからなる樹脂により蓋17が形成され、これによりケース15が封口される。
Then, a
この注液式電池の作動について説明する。
図5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11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11と発電部12と注液路18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18を通り、発電部12へ流入する(図5中の破線で示した矢印の方向)。この時、電池内部は密閉されているため、発電部収納部12a内に電解液が流入した体積分の空気は、排気路19を通り、アンプル収納部11aへ排気される。これにより、電解液の発電部12への流入が迅速に行われる。発電部12を構成する各単セルの側面が、注液路18側を向いているため、確実に各セルに電解液が流入し、電圧が発生する。
The operation of the 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. 5, the
しかし、注液路が中央に一つしか設けられていないため、発電部の端部よりも中央に位置する単セルに電解液が流入しやすい。したがって、単セルの注液量にばらつきが生じやすい。また、発電部の端部にまで電解液が充分に行き渡るまでに時間を要してしまう。
また、従来の注液式電池に対して、発電部の体積が約1/2の小型タイプで、発生電圧が1/6と低い注液式電池が要求されている。すなわち、電解液が少量で、発電部を構成する単セルの積層数が少なく、かつ発射衝撃のみで発電部への電解液の注液が可能な注液式電池の要望が高まっている。
In addition, there is a demand for a liquid injection type battery that is a small type with a volume of a power generation unit of about 1/2 and a generated voltage as low as 1/6 as compared with a conventional liquid injection type battery. That is, there is an increasing demand for a liquid injection type battery that has a small amount of electrolytic solution, has a small number of stacked single cells that constitute the power generation unit, and can inject the electrolytic solution into the power generation unit only with a firing impact.
そこで、本発明は、上記の問題を解決し、発電部を構成する複数の単セルに電解液を同時かつ均等に発電部へ注入でき、迅速な活性化が可能である注液式電池を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a liquid injection type battery that solves the above problems and can inject electrolyte into a plurality of unit cells constituting the power generation unit simultaneously and evenly into the power generation unit and enables rapid activation. The purpose is to do.
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)複数個の単セルを積層した発電部と、(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直線状に配列され、積層された前記単セルの側面が前記注液路に向けて配置され、前記注液路が、前記単セルごとに分割されて、それぞれ前記単セルの上方に位置し、前記排気路は、前記発電部収納部の側面に前記アンプル収納部と連絡する入口を有し、前記側面に垂直な方向に対する入口付近の排気路の角度θが、30°≦θ<70°であることを特徴とする。 Pouring type battery of the present invention, (a) and ampoule an electrolyte solution was sealed, (b) a plurality of the power generation unit for the single cell and product layer, (c) ampule portion, the power generation unit housing portion, and the A structure having an injection path and an exhaust path communicating with the ampoule storage section and the power generation section storage section, and the ampoule and the power generation section are linearly arranged and stacked via the liquid injection path A side surface of the single cell is arranged toward the liquid injection path, the liquid injection path is divided for each single cell and is positioned above the single cell, and the exhaust path is stored in the power generation unit. And an angle θ of the exhaust passage in the vicinity of the inlet with respect to a direction perpendicular to the side surface is 30 ° ≦ θ <70 ° .
本発明によれば、発電部を構成する複数の単セルに電解液を同時かつ均等に発電部へ注入でき、迅速な活性化が可能である注液式電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, an injection type battery which can inject | pour electrolyte into a power generation part simultaneously and equally to the several single cell which comprises a power generation part, and can be activated rapidly can be provided.
本発明は、電解液を封入したアンプルと、単セル複数個を横方向に積層した発電部と、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が、前記注液路を介して直線状に配列され、積層された前記単セルの側面が前記注液路に向けて配置され、前記注液路が、前記単セルごとに分割されており、それぞれ前記単セルの上方に位置する注液式電池に関する。 The present invention communicates an ampoule enclosing an electrolyte, a power generation unit in which a plurality of single cells are stacked in a lateral direction, 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 path and an exhaust path, the ampoule and the power generation unit are arranged in a straight line through the liquid injection path, and the side surfaces of the stacked single cells face the liquid injection path The liquid injection path is arranged, and the liquid injection path is divided for each single cell, and each of the liquid injection paths is located above the single cell.
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、前記アンプル収納部1aの下方に発電部を収納する発電部収納部2a、ならびに前記アンプル収納部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 the embodiment of the present invention, schematic longitudinal sectional views of the front and side surfaces of a low-voltage, small-sized injection type battery are 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とを交互に積層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。アンプル1、注液路8、および発電部2は、図2に示す発射衝撃を受ける方向(矢印の方向)に、その順に配列されている。
ここで、図3は発電部2の拡大断面図である。極板25としては、ニッケル等からなる基板22の一方の面に正極として二酸化鉛23が被覆され、他方の面に負極として鉛21が被覆されたものが用いられる。単セル26は、鉛21、セルロース製のセパレータ24、および二酸化鉛23からなる。発電部2は、積層された各単セル26の側面、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、アンプル1および発電部2は、注液路8を介して直線状に配列されている。この場合、アンプル1および発電部2の軸心が注液路8を介して一直線上に一致していることが好ましいが、必ずしも一致していなくてもよい。
The
Here, FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the
前記複数の注液路8は、発電部2を構成する各単セル26ごとに分割されており、前記単セル26の上方に各1つずつ配置されている。すなわち、注液路8は前記単セル26の数と同じ数の流路を有し、それら流路がそれぞれ単セル26の上側に位置する。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 plurality of
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。
A
上記の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と発電部2と注液路8が一直線上に配置しているため、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へ流入する(図2中の破線で示した矢印の方向)。
The operation of the above 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
この時、複数の注液路8が各単セルの上方に各1つずつ配置されているため、各単セルに同時かつ均等に電解液が流入する。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、電解液がすばやく均等に発電部へ流入することができるため、電池電圧が確実に発生し、電池は迅速に活性化することができる。
At this time, since each of the plurality of
Thereby, since electrolyte solution can flow into a power generation part quickly and uniformly, a battery voltage generate | occur | produces reliably and a battery can be activated quickly.
前記排気路は、前記発電部収納部の側面に前記アンプル収納部と連絡する入口を有し、前記側面に垂直な方向に対する入口付近の排気路の角度θが、30°≦θ<70°であることが好ましい。
角度θが30°未満のとき、排気路に電解液が入り込み、電解液により排気路内が完全に塞がれてしまう。このため、発電部収納部の空気を排気路を介してアンプル収納部へ排気することができなくなり、電解液が発電部へすばやく流入することが困難となる。
一方、角度θが70°以上では、排気路とアンプル収納部の位置関係による構造体の構造的な問題が生じるため、排気路を設けることができない。
The exhaust path has an inlet that communicates with the ampoule storage part on a side surface of the power generation unit storage part, and an angle θ of the exhaust path near the inlet with respect to a direction perpendicular to the side surface is 30 ° ≦ θ <70 °. Preferably there is.
When the angle θ is less than 30 °, the electrolyte enters the exhaust passage, and the inside of the exhaust passage is completely blocked by the electrolyte. For this reason, it becomes impossible to exhaust the air of a power generation part accommodating part to an ampoule accommodating part via an exhaust path, and it becomes difficult for electrolyte solution to flow into a power generation part quickly.
On the other hand, when the angle θ is 70 ° or more, there is a structural problem of the structure due to the positional relationship between the exhaust path and the ampoule housing portion, and therefore the exhaust path cannot be provided.
また、上記アンプルの上部に、アンプルを破壊するための破壊機構を設けてもよい。例えば、ステンレス鋼製の円柱状の錘を図1におけるアンプルの上に配置してもよい。図1のように破壊機構を設けなくても、発射衝撃により受ける力のみで、アンプルを破壊することも可能である。 Further, a breaking mechanism for breaking the ampoule may be provided on the upper part of the ampoule. For example, a cylindrical weight made of stainless steel may be disposed on the ampoule in FIG. Even if a breaking mechanism is not provided as shown in FIG. 1, it is possible to break the ampoule only by the force received by the launch impact.
上記の構造体では、発電部を構成する各単セルの上方に各1つずつ注液路を設けた構成としたが、各単セルの上方にそれぞれ複数個の注液路を設けた構成としてもよい。
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 structure, a single liquid injection path is provided above each single cell constituting the power generation unit, but a plurality of liquid injection paths are provided above each single cell. Also good.
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。発電部2には、セルロース製のセパレータ24、および極板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。極板25には、図3のようにニッケルからなる基板22の一方の面に正極として二酸化鉛23を被覆し、他方の面に負極として鉛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の一方の側面が注液路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。また、発電部収納部側面に垂直な方向に対する入口付近の排気路の角度θを45°とした。このようにして、低電圧で小型タイプの注液式電池を得た。
Example 1
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》
実施例1における構造体3の代わりに、上記の図4および5と同様に注液路が一つである構造体13を用いた以外は、実施例1と同様の方法により注液式電池を作製した。
実施例1および比較例1の注液式電池をそれぞれ5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(15000G)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、0.03秒以内に所定の電圧まで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。
<< Comparative Example 1 >>
In place of the
Five injection type batteries of Example 1 and Comparative Example 1 were produced. Then, at normal temperature, the ampoule was broken by applying an impact force corresponding to the launch impact (15000 G) without turning each battery. At this time, the number of batteries whose battery voltage rose to a predetermined voltage within 0.03 seconds was examined.
The evaluation results are shown in Table 1.
実施例1では、電解液が同時かつ均一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、単セルへの電解液の流入が均一でなく、発電部の端部ほど電解液が流入しにくいため、時間内に所定の電圧が得られなかった。 In Example 1, since the electrolyte solution flowed into each single cell simultaneously and uniformly, a predetermined voltage was generated in time for all the batteries. On the other hand, in Comparative Example 1, the inflow of the electrolyte into the single cell was not uniform, and the electrolyte did not easily flow into the end portion of the power generation unit, so that a predetermined voltage could not be obtained in time.
《実施例2》
実施例1で用いた構造体の代わりに、図1に示す角度θを表2のように種々に変えた構造体をそれぞれ作製した。そして、これらの構造体を用いた以外は、実施例1と同様の方法により注液式電池をそれぞれ作製した。そして、実施例1と同様に発射衝撃を加えたときの排気路における液づまりの状態を調べた。なお、液づまりとは、排気路に電解液が入り込んで完全に排気路が電解液で塞がれた状態である。
その評価結果を表2に示す。
Example 2
Instead of the structure used in Example 1, structures in which the angle θ shown in FIG. 1 was variously changed as shown in Table 2 were prepared. And the injection type | mold battery was each produced by the method similar to Example 1 except using these structures. Then, as in Example 1, the state of liquid clogging in the exhaust passage when a shooting impact was applied was examined. The liquid clogging is a state in which the electrolyte enters the exhaust path and is completely blocked by the electrolyte.
The evaluation results are shown in Table 2.
角度θが30°以上では、液づまりが起こらなかった。また、角度θが70°以上では、排気路とアンプル収納部の位置関係による構造体の構造的な問題により、排気路を設けることができなかった。
このことから、角度θが30°≦θ<70°のとき、排気路の液づまりは起こらず、スムーズに発電部収納部内の空気をアンプル収納部に排気でき、電解液がすばやく発電部に流入することがわかった。
When the angle θ was 30 ° or more, liquid clogging did not occur. In addition, when the angle θ is 70 ° or more, the exhaust path cannot be provided due to the structural problem of the structure due to the positional relationship between the exhaust path and the ampoule storage portion.
Therefore, when the angle θ is 30 ° ≦ θ <70 °, liquid clogging of the exhaust passage does not occur, the air in the power generation unit storage unit can be smoothly exhausted to the ampoule storage unit, and the electrolyte quickly flows into the power generation unit I found out that
以上のように、本発明の注液式電池は、発電部を構成する複数の単セルに電解液を同時かつ均等に発電部へ注入できるため、迅速な活性化を要する注液式電池に適用できる。 As described above, the liquid injection type battery of the present invention can be applied to a liquid injection type battery that requires rapid activation because the electrolyte can be injected into the power generation unit simultaneously and evenly into a plurality of single cells constituting the power generation unit. it can.
1 アンプル
2 発電部
3 構造体
4 仮蓋
5 ケース
6a、6b リード線
7 蓋
8 注液路
9 排気路
10a、10b 出力端子
21 鉛
22 基板
23 二酸化鉛
24 セパレータ
25 極板
26 単セル
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記アンプルおよび前記発電部が、前記注液路を介して直線状に配列され、
積層された前記単セルの側面が前記注液路に向けて配置され、
前記注液路が、前記単セルごとに分割されて、それぞれ前記単セルの上方に位置し、
前記排気路は、前記発電部収納部の側面に前記アンプル収納部と連絡する入口を有し、
前記側面に垂直な方向に対する入口付近の排気路の角度θが、30°≦θ<70°であることを特徴とする注液式電池。 (A) an ampoule enclosing an electrolyte; (b) a power generation unit in which a plurality of single cells are stacked; (c) 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 in communication with each other;
The ampoule and the power generation unit are arranged in a straight line through the liquid injection path,
The side surfaces of the stacked single cells are arranged toward the liquid injection path,
The liquid injection path is divided for each single cell, and is located above the single cell ,
The exhaust path has an inlet in communication with the ampoule storage part on a side surface of the power generation part storage part,
An injection type battery characterized in that an angle θ of the exhaust passage near the inlet with respect to a direction perpendicular to the side surface is 30 ° ≦ θ <70 ° .
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