JPH03119660A - 組み合わされた熱電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電池内部に発熱剤を内蔵し、電池使用時に発熱
剤に点火することにより、電池内部を高温に加熱して活
性化させる熱電池に関するもので、複数個の熱電池を組
み合わせた熱電池において、少ない外部エネルギーによ
り活性化可能な鞘み合わされ熱電池を提供するものであ
る。

従来の技術 熱電池とは溶融塩を電解質とする電池であり、保存中は
電解質が非電導性の固体塩であるために、電池として不
活性状態にあるが、電池内部に内蔵されている発熱剤を
燃焼させて、電池内部を高温に加熱することにより、電
解質が溶融して電導性を示すようになり、電池が活性化
される。

熱電池は保存中の自己放電がほとんどなく、長期間の保
存が可能であり、必要なときは瞬時に活性化させること
ができる貯蔵型電池の一種である。

また、−５５〜１００℃というような広範囲な環境温度
下でも使用が可能な、高エネルギー密度の電池である。

このような多くの特徴を備えているために、熱電池は、
ミサイル、ロケット等の飛しよう体用の電源や各種緊急
用電源として欠かせないものとなっている。

従来、この種の熱電池の活物質として、負極にカルシウ
ムを、正極にクロム酸カルシウムを用いた系が用いられ
てきたが、さらに高容量、高出力用として負極にリチウ
ムやリチウム合金を、正極に硫化物を用いた熱電池が開
発されている。

リチウム合金として、リチウムとホウ素、アルミニウム
、ケイ素、ガリウム、ゲルマニウム等との合金としたも
のが使用可能である。

正極活物質の硫化物として、耐熱性の高い二硫化鉄が専
ら使用されているが、ニッケル、クロム、コバルト、鋼
、タングステン、モリブデン等の硫化物や、これらの金
属を含むシュブレル相の硫化物も使用可能である。

電解質としてはＬｉＣｌ−５９モル％、にＣ１４１モル
％の共晶塩が一般に用いられている。この共晶塩は比較
的に安価で、融点が３５２℃と低く、常温での絶縁抵抗
が高いという特徴がある。電解質は負極のリチウムに耐
食性のある酸化マグネシウム、酸化ホウ素、酸化ジルコ
ニウム等の絶縁体粉末を混合して流動性をなくしたもの
が使用される。′ｉ４解質層は、熱電池作動時のイオン
の伝導体であると同時に、正極と負極のセパレータとし
ても作用している。

発熱剤として、鉄粉と過塩素酸カリウムの混合物を成形
したものが素電池と交互に積層して用いられている０発
熱剤は電池活性化時に点火されることにより、酸化還元
反応を起こして発熱し、電池内を作動温度まで加熱する
。この発熱剤は鉄が発熱反応に必要な量よりも過剰に含
まれており、発熱反応後も導電性が高く、隣接する素電
池間の接続体としても作用している。

熱電池の活性化手段として一般に点火玉が用いられてい
る。熱ＩＨＬ！使用時に外部電源より熱電池に内蔵され
た点火玉に通電することにより発火させ、発熱剤に点火
することができる。撃鉄の打撃により発火する撃発雷管
による活性化も可能である。この方式は外部電源が不要
であり、機械的杵築３図は点火玉で活性化される熱電池
の構成を示す断ＷＩ図である。

１３は素電池と発熱剤とを組み合わせた発電素子で、負
極集電板１４を介して積層され発電ブロックを構成して
いる。１５は発電ブロックの両端を加熱するための発熱
剤である。１６は発電ブロックの中心軸に設けた導火薬
で点火玉１７の点火エネルギーを発電ブロック内の発熱
剤に伝えるものである。１８は点火用の端子で、外部電
源より点火電流を流すことにより、点火玉１７を発火さ
せることができる。１９．２０は電流を取り出すための
正極端子および負極端子である。２１は熱電池の容器で
あり、その内部には熱電池を保温するための断熱材２２
が充填されている。

第４図は撃発雷管を備える熱電池の構成を示す要部断面
図である。

第４１！Ｉにおいて、第３図と同符号のものは同一作用
部材である。２３は打撃により発火する撃発雷管で、Ｗ
管台２４を介して７１１池容器に固定されている。２５
は円筒状の撃鉄用ハウジングで、撃鉄２６と圧縮コイル
バネ２７を収納している。

２８は撃鉄２６を固定している作動ビンで、熱電池活性
化時に矢印の方向に引き抜くことにより、圧縮コイルバ
ネ２７の力によって撃鉄２６で撃発雷管２３を打撃しそ
の発火エネルギーにより導火薬１６に着火させる。

発明が解決しようとする課題 熱電池は必要なときに瞬時に電力を得ることができる貯
蔵型の電池であり、高エネルギー密度で高い信頼性を有
するために、その用途、使用量はますます増加の傾向に
ある。しかし構造的な制約により大型のものは製造が困
難であり、大容量の用途に対しては複数個の熱電池を組
み合わせたものが使用されている。熱電池は必要な時に
瞬時に電力を得ることができるが、その活性化には外部
のエネルギーが必要であり、活性化する熱電池の個数分
の外部エネルギーが必要であフた。１個の熱電池に必要
なエネルギーはわずかであるが、複数個の熱電池を組み
合わせた熱電池においては、多大の活性化のための外部
エネルギーが必要となった。すなわち、点火玉を発火さ
せるためには瞬時ではあるがＩＡ前後の電流が必要であ
り、多くの熱電池を電気的に活性化させるためには高容
量の外部電源が必要となフた。また、撃鉄を固定してい
る作動ビンを機械的に引き抜くためには４．５ｋｇｆ程
度の力が必要であるが、多くの熱電池を機械的に活性化
させるためには多大の機械的エネルギーが必要であった
。

課題を解決するための手段 本発明は複数個の熱電池を組み合わせた熱電池において
、外部手段により活性化される少なくとも１個の熱電池
と、該熱電池の起電力により活性化される残りの熱電池
から構成されることを特徴とする組み合わされた熱電池
を提供するものである。

発明の作用 本発明熱電池においては、少なくとも１個の熱電池を活
性化するのみで、組み合わされた全ての熱電池を活性化
することが可能であり、少ない外部エネルギーで多くの
熱電池を活性化することができる０本発明によれば組み
合わされた熱電池のＭ数が増加しても活性化のための外
部エネルギーの増加は最小に抑えることができる。外部
エネルギーにより活性化される熱電池は活性化手段に応
じ電気的でも機械的でも可能である。さらに残りの熱電
池が点火玉を内蔵している場合は既に活性化された熱電
池の電力を供給することにより全ての熱電池を活性化さ
せることができる。

また、残りの熱電池が撃発雷管を備える場合は、すでに
活性化された熱電池の電力で電磁ソレノイドを作動させ
、撃鉄を固定している作動ビンを引き抜き、残りの熱電
池を活性化させることができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例を示したものである。

１．２．３．４はいずれも熱電池であり、組み合わされ
た熱電池を構成している。１は外部電源により最初に活
性化される熱電池であり、２．３．４は残りの熱電池で
ある。いずれも点火玉を内蔵した電気的に活性化可能な
熱電池であり、Ｓは点火用の端子、＋、−は電流を取り
出す電極端子である０本発明の組み合わされた熱電池は
５に外部電源を接続して点火電流を流すことにより、１
の熱電池を活性化し、その電力を限流器６を介して２．
３．４の残りの熱電池の点火端子に供給し全ての熱電池
を活性化させる。限流器６は電流の制限抵抗、ヒユーズ
、分配器等からなるもので組み合わされた熱電池の種類
により適宜変更されるもので必ずしも必要なものではな
い、第１図は点火電流のみの経路を示したもので、出力
端子の経路は示していない、熱電池の出力は、要求に応
じて直列や並列に接続して、またはそれぞれ単独で用い
られる。

なお、外部電源により最初に活性化される熱電池は、外
部電源の容量により複数個でもよく、また残りの熱電池
の個数は外部電源により活性化された熱電池の放電容量
の範囲であれば何個でもよく、制限はない。

第２図は本発明の他の実施例を示したものである。

７．８．９．１０はいずれも熱電池であり、組み合わさ
れた熱電池を構成している。７は外部の機械的力により
活性化される熱電池であり、８．９、ｌＯは残りの熱電
池である。いずれも機械的に活性化可能な熱電池である
。Ｔは撃鉄の機構、＋、−は電流を取り出す電極端子で
ある０本発明の組み合わされた熱電池は１１にアーミン
グワイヤ等の伝達機構を介して、外部の機械的力を一作
用させることにより７の熱電池を活性化させる。活性化
した熱電池７の出力を電磁ソレノイド１２に供給して機
械力に変換し、残りの熱電池の撃鉄機構を作動させ、全
ての熱電池を活性化させる。第２図は点火機構のみの経
路を示したもので、出力端子の経路は示していない、熱
電池の出力は、要求に応じて直列や並列に接続して、ま
たはそれぞれ単独で用いられる。

なお、外部の機械力により最初に活性化される熱電池は
外部力の程度により複数個でもよく、また残りの熱電池
の個数は電磁ソレノイドと活性化された熱電池の能力の
範囲であれば何個でもよく、制限はない、また残りの熱
電池は電気的に活性化可能な熱電池としてもよい、この
場合、実施例１と同様に活性化された熱電池の出力を残
りの熱電池の点火端子に供給すればよい。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、複数個の組み合わ
された熱電池において、少なくとも１個の熱電池を外部
手段で活性化すればよく、最小の外部エネルギーで全て
の熱電池を活性化することができる。

なお、外部手段により最初に活性化される熱電池は残り
の熱電池を活性化するための専用でもよく、活性化した
残りの熱電池と組み合わせて用いてもよい、また、組み
合わされた個々の熱電池は同一特性を持つものでもよい
が電圧、容量等が異なるものでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明実施例の構成図である。第
３図は点火玉を内蔵した熱電池の断面図である。第４図
は撃鉄で打撃される撃発雷管を備える熱電池の断面図で
ある。 ｌ、７・・・外部エネルギーにより活性化される熱電池 ２、３、４、８、９、　１０　　・ ・残りの熱電池

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数個の熱電池を組み合わせた熱電池において、外
   部手段により活性化される少なくとも１個の熱電池と該
   熱電池の起電力により活性化される残りの熱電池から構
   成されることを特徴とする組み合わされた熱電池。