JPH0541502Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、鉄粉と過塩素酸カリウムよりなる発
熱剤を用いた熱電池に関するもので、活性化時の
電圧立ち上りが速く、かつ放電持続時間の長い熱
電池を提供するものである。

従来の技術 熱電池は電解質に溶融塩を用いており、常温で
は発電できないが、使用時に内部を高温に加熱す
ると、電解質が溶融して極めて良好なイオン伝導
性を示すようになり、大電流での放電が可能とな
る。このため、熱電池は貯蔵中自己放電が極めて
少なく、長時間の保存が可能であり、信頼性の高
い緊急用電源として優れている。特に近年では負
極にリチウムやリチウムの合金を用い、正極に二
硫化鉄を用いた熱電池が研究されており、高エネ
ルギー密度、高出力、放電持続時間の大幅向上が
期待されている。

熱電池は一般に発熱剤を内蔵しており、使用時
にこの発熱剤に着火することによつて、電池内部
を瞬時に加熱し活性化させている。このような発
熱剤としては近年取り扱いの安全なFe／KClO₄
系のペレツト状の発熱剤が研究されている。しか
し、この系の発熱剤は着火しにくいという特性を
持つており、そのため、各発熱剤の導火薬と接触
させる必要があつた。従つて、従来の熱電池では
第４図に示す様な構造を有していた。すなわち、
素電池１と発熱剤２を交互に積層した積層体の上
部に上部着火体５を設置し、積層体の外周には導
火帯４を設けていた。この方式によると、電気信
号により火炎を発する点火器７がまず上部着火体
５に着火し、次にこの上部着火体５が燃焼してゆ
き、外周に設けられた導火帯４に火を付ける。そ
の後導火帯４は上部から下部へ向けて燃焼してゆ
き、順次各層の発熱剤２に着火し、発熱剤２の燃
焼によつて発生した熱で各層の素電池１を活性化
するものであつた。

考案が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、積層体最底部にあ
る発熱剤が燃料完了するまでに長い燃焼経過を経
ており全ての素電池が活性化し所望の電圧に立ち
上る時間が遅いという欠点を有していた。そこ
で、これを解決する方法として実開昭61−13465
号に示される様なものが提案されている。この方
法は素電池と発熱剤の中央部に火導孔を設け、こ
の火導孔内に導火薬を充填し燃焼経路を短縮して
電圧立ち上り時間を速くしようとするものであ
る。しかし、中央の火導孔に導火薬を充填する
と、この火導孔付近の温度が異常に高められ素電
池内での熱バランスを悪くし放電持続時間が短く
なるという問題があつた。

本考案はこのような問題点を解決するもので、
活性化時の電圧立ち上りが速く、かつ持続時間の
長い熱電池の提供を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本考案は、火導孔
を設けた素電池と、同じく火導孔を設けた発熱剤
とを交互に積層して得た熱電池において、その積
層体の外周部に導火帯を設け、積層体で形成され
る火導孔は空孔であり、かつ導火帯に着火するた
めの着火体を前記積層体の少なくとも上部と下部
とにそれぞれ１枚づつ設置したものである。

作 用 この構成により、点火器からの火炎は火導孔を
通り瞬時に積層体上部および下部の着火体に着火
させるため、各層への着火のための燃焼は上，下
２箇所からほぼ同時に開始され燃料距離が短縮さ
れ電圧立ち上り時間が速くなる。また、火導孔内
には何ら発熱物を入れないため素電池の火導孔付
近の部分も異常過熱とならないため素電池内の熱
バランスもくずれず、放電持続時間の減少が発生
しないことになる。

実施例 第１図は本考案による熱電池の縦断面図であ
り、Li／FeS₂系熱電池を例として説明する。

図において、１は素電池で負極には多孔体に含
浸保持させたリチウムを用いたり、リチウム−ア
ルミニウム合金やリチウム−シリコン合金やリチ
ウム−ホウ素合金等のリチウム合金を用いること
ができる。また正極には正極活物質として二硫化
鉄を用い電解質（KCl−LiCl共融塩）とその電解
質を保持するためのバインダ粉末（例えばSiO₂
粉末）との混合物よりなる。正極と負極との間に
はKCl−LiCl共融塩を用いた電解質にMgOやY₂
O₃等のセラミツク粉末を混合することで流動性
を低下させた電解質層が存在し、素電池を構成し
ている。そして２は素電池を加熱するための発熱
剤で、酸化剤としてKCO₄を、還元剤として鉄
粉を用いた混合物の成型体である。この素電池１
と発熱剤２は共に火導孔３を有しており、従つて
交互に積層された積層体全体に１つの火導孔３が
形成される。そして積層体の上部には同じく火導
孔３を有した上部着火体５が、下部には下部着火
体６が配置されている。これらの上下部着火体
５，６はジルコニウム粉末とクロム酸バリウム粉
末の混合体にSiO₂等のセラミツク繊維を分散さ
せシート状に形成したもので、小さな着火エネル
ギーで容易に着火するとともに燃焼速度の速いも
のである。上部着火体５の火導孔３の上には火導
孔３の中に火炎を発するための点火器７が設けら
れている。１３はその点火器７に発火用の電気信
号を入れる点火器用端子である。積層体の外周部
には各層の発熱剤２に着火するための導火帯４が
設けられている。この導火帯４も上下部着火体
５，６と同じ成分で成つており、例えばSiO₂繊
維で作られたペーパーの上に帯状に形成される。
そして、図中では外周部に１本しか現れていない
が通常は数本を積層体外周部に配置する。本実施
例では３本を使用した。１０は積層体を保温する
ための断熱材で９は外装ケース、８は外装蓋であ
る。両者はTIG溶接で溶接密封されており、電池
の出力は−出力端子１１と＋出力端子１２から取
り出せる。

以上の様に構成された本考案による積層形熱電
池と第１図に示した従来電池１および実開昭61−
13465号の方法により製作した従来電池２をそれ
ぞれ放電し、比較した。

第２図は上記３種類の電池の放電初期の電圧曲
線を示しており、図中Ａが本考案の電池、Ｂが第
４図に示す火導孔のない従来電池１そしてＣが火
導孔内に導火薬を充填した従来電池２のものであ
る。従来電池１Ｂでは例えば電圧が15Vまで至る
のに約0.9秒かかつているのに対し本考案の電池
Ａでは約0.6秒と高速化されていることがわかる。
また、従来電池２Ｃと比較しても遜色のない値で
ある。一方、第３図はこれら３者の放電電圧曲線
の全体を示した図であるが、従来電池２Ｃは熱バ
ランスの悪化により約40秒付近から電圧低下を示
し、15Vまでの持続時間が本考案による電池Ａや
従来電池１Ｂに比べ短くなつてしまうことがわか
る。

考案の効果 以上の様に本考案によれば、電圧立ち上り時間
が速く、かつ放電持続時間も長い熱電池を提供で
きるという効果が得られ、工業的価値大なるもの
となる。

また、図には示さなかつたが、素電池の積層枚
数が非常に多い場合、上部と下部の着火体の他に
中央部に着火体を入れることで同様の効果が発揮
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における積層形熱電
池の縦断面図、第２図は本考案電池と従来電池の
活性化時の電圧変化を示した図、第３図は放電電
圧特性を示す図、第４図は従来電池の縦断面図で
ある。 １……素電池、２……発熱剤、３……火導孔、
４……導火帯、５……上部着火体、６……下部着
火体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 火導孔を有する素電池と、同じく火導孔を有し
   鉄粉と過塩素酸カリウムの混合物からなる発熱剤
   とを、交互に積み重ねて構成される積層体と１個
   の点火器を有する熱電池において、前記積層体の
   外周部に接して導火帯を設け、前記積層体で形成
   される火導孔は空孔であり、かつ、少なくとも上
   下両端部に着火体を各々１枚ずつ配置した積層形
   熱電池。