JP4417703B2 - Thermal battery - Google Patents
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Description
本発明は、熱電池、さらに詳しくはその点火栓に関する。 The present invention relates to a thermal battery, and more particularly to a spark plug thereof.
従来の熱電池の構造を図１を参照しながら説明する。図１は、一般的な熱電池の一部を切り欠いた概略斜視図である。
正極層、負極層および電解質層からなる素電池７と発熱剤５とを交互に積み重ねた発電体が、金属製の外装ケース１に収納されている。前記発電体の最上部には、着火パッド４が配され、前記着火パッド４の上部に近接して点火栓３が設置されている。発電体の周囲には導火帯６が配され、外装ケース１と、発電体との間には、断熱材９が充填されている。
The structure of a conventional thermal battery will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic perspective view in which a part of a general thermal battery is cut away.
A power generation body in which
外装ケース１は、一対の点火端子２および正負極端子を備えた電池蓋１０により封口されている。前記一対の点火端子２は、一対のリード線に接続されている。
また、正極端子は、正極リード板を介して発電体最上部の素電池７の正極層に接続されている。一方、負極端子は、負極リード板８を介して発電体最下部の素電池７の負極層に接続されている。
The outer case 1 is sealed by a
Moreover, the positive electrode terminal is connected to the positive electrode layer of the
点火端子２に接続された電源より、点火端子２に電流が印加されると点火栓３が発火する。これにより、着火パッド４や導火帯６へ燃焼が伝播され、発熱剤５が燃焼して素電池７が加熱される。そして、素電池７を構成する溶融塩を含む電解質層が溶融し、イオン伝導体となる。これにより、電池が活性化し、放電が可能となる。
When a current is applied to the
ここで、図２は、点火栓３の一例の概略縦断面図を示す。
点火栓３は、一対のリード線１３を保持するセラミックス製の保持体１４、一対のリード線１３の先端部同士を結ぶ電橋線１２、電橋線１２を覆う点火薬１１、保持体１４および点火薬１１を収容する筒状部材１５からなる。
さらに、上下部に開口部を有するケース１６により、筒状部材１５が収容される。上部開口部をリード線１３が通り、下部開口部は、点火薬１１が外部に出ないように、内側より金属板１８で塞がれている。発火時には、この下部開口部より着火パッド４へ燃焼が伝播する。
Here, FIG. 2 shows a schematic longitudinal sectional view of an example of the
The
Further, the
ここで、点火栓３の感度が良すぎると、発火電流よりも小さい電流を印加した場合に、熱電池が誤作動を起こす可能性がある。これに対し、所定の発火電流に満たない電流が流れる不発火条件下において、点火栓３の発火を完全に防ぎ、誤作動を起こさない熱電池の開発が求められている。
Here, if the sensitivity of the
例えば、特許文献１では、一対のリード線の間に抵抗性加熱素子を配することにより、４００ｍＡの無発火電流（確実に電池が作動しない電流）を保証することが開示されている。
しかし、点火栓の保持体と筒状部材との間の接触状態により、点火栓の放熱度合いにばらつきが生じ、１Ａの電流を５分間印加する不発火条件下において、点火栓が発火し、熱電池が誤作動を起こす場合があった。
However, depending on the contact state between the spark plug holder and the cylindrical member, the spark plug's heat dissipation varies, and the spark plug ignites under the non-firing condition in which a current of 1A is applied for 5 minutes. The battery may malfunction.
そこで、上記の問題を解決するために、本発明は、点火栓における保持体と筒状部材との接触状態を改善し、かつ保持体から筒状部材への熱伝導性を向上させることにより、所定の発火電流未満の電流が流れても誤作動を起こさない高信頼性の熱電池を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problem, the present invention improves the contact state between the holder and the cylindrical member in the spark plug, and improves the thermal conductivity from the holder to the cylindrical member. An object of the present invention is to provide a highly reliable thermal battery that does not malfunction even when a current less than a predetermined ignition current flows.
本発明の熱電池は、素電池と発熱剤とを交互に積層した発電体、前記発電体の上部に配された着火パッド、および前記着火パッドを着火させる点火栓を具備した熱電池であって、前記点火栓が、一対のリード線を保持する保持体、前記一対のリード線の先端部同士を結ぶ電橋線、前記電橋線を覆う点火薬、ならびに前記保持体および点火薬を収容する筒状部材からなり、前記保持体と筒状部材との間に、熱伝導率が１０〜６０Ｗ／ｍ・ｄｅｇである接着層が形成されたことを特徴とする。
前記接着層が、銀粉を含むエポキシ樹脂からなる熱伝導性接着剤により形成されることが好ましい。
前記筒状部材が、金属製であることが好ましい。
The thermal battery of the present invention is a thermal battery comprising a power generation body in which unit cells and a heat generating agent are alternately laminated, an ignition pad disposed on the power generation body, and an ignition plug for igniting the ignition pad. The ignition plug accommodates the holding body that holds the pair of lead wires, the electric bridge wire that connects the tip ends of the pair of lead wires, the ignition agent that covers the electric bridge wire, and the holding body and the ignition agent. It is made of a cylindrical member, and an adhesive layer having a thermal conductivity of 10 to 60 W / m · deg is formed between the holding body and the cylindrical member.
It is preferable that the adhesive layer is formed of a thermally conductive adhesive made of an epoxy resin containing silver powder.
The cylindrical member is preferably made of metal.
本発明によれば、熱電池の点火栓における保持体と筒状部材との接触状態を改善し、かつ保持体から筒状部材への熱伝導性を向上させることができ、所定の発火電流未満の電流が流れても誤作動を起こさない高信頼性の熱電池を提供することができる。 According to the present invention, the contact state between the holder and the cylindrical member in the ignition plug of the thermal battery can be improved, and the thermal conductivity from the holder to the cylindrical member can be improved, and less than a predetermined ignition current. It is possible to provide a highly reliable thermal battery that does not cause a malfunction even when the current flows.
本発明の熱電池における点火栓３の一実施の形態を図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の熱電池における点火栓の概略縦断面図である。
点火栓３は、一対のリード線１３を保持する保持体１４、一対のリード線１３の先端部同士を結ぶ電橋線１２、電橋線１２を覆う点火薬１１、ならびに保持体１４および点火薬１１を収容、保持する筒状部材１５からなる。
そして、保持体１４と筒状部材１５との間に、熱伝導性を有する接着層１７が形成されている。この接着層１７により、保持体１４と筒状部材１５との接着性が改善され、保持体１４から筒状部材１５への熱伝導性が改善される。このため、発火電流未満で起こる熱電池の誤作動を確実に防止することができる。
An embodiment of the
The
An
前記接着層１７は、銀粉を含むエポキシ樹脂からなる熱伝導性接着剤を用いて形成されることが好ましい。保持体１４と筒状部材１５との接着性および保持体１４から筒状部材１５への熱伝導性に優れた接着層１７が得られる。
この熱伝導性接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂をイソプロピルアルコールまたはグリコールエーテル等の溶剤に溶かした溶液中に、伝熱材として銀粉を８８〜９３重量％分散させて得られる接着剤を用いることができる。
The
As this heat conductive adhesive, for example, an adhesive obtained by dispersing 88 to 93% by weight of silver powder as a heat transfer material in a solution obtained by dissolving an epoxy resin in a solvent such as isopropyl alcohol or glycol ether is used. Can do.
接着層１７は、上記の熱伝導性接着剤を保持体１４の側面の円周部に均一に塗布し、筒状部材１５に挿入した後、所定の条件で接着剤を硬化させることにより得られる。このとき、得られた接着層１７は、エポキシ樹脂中に銀粉がほぼ均一に分散した状態である。
The
接着層１７の熱伝導率は、１０Ｗ／ｍ・ｄｅｇ以上が好ましい。
電橋線１２で発生した熱は、保持体１４に伝わり、接着層１７を介して、筒状部材１５およびケース１６に伝わる。したがって、接着層１７の熱伝導性が大きいほど保持体１４からの伝熱が大きくなる。すなわち、接着層１７の熱伝導性が大きいほど電橋線１２の温度の上昇が抑制される。
接着層１７の熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・ｄｅｇ以上の場合、ガラスからなる保持体１４の熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・ｄｅｇ以下であるので、上記のような電橋線の温度の上昇を抑制することができる。
点火薬１１には、従来より用いられているものを用いればよい。
The thermal conductivity of the
The heat generated in the
When the thermal conductivity of the
What is necessary is just to use the conventionally used thing for the
さらに、上下部に開口部を有するケース１６に、筒状部材１５が収容される。上部の開口部１６ａには、リード線１３が通り、下部の開口部１６ｂは、点火薬１１が外部に出ないようにするとともに防湿のために内側より金属板１８で塞がれている。
筒状部材１５およびケース１６は、優れた放熱性および高熱容量を有するため、ステンレス鋼等の金属製であることが好ましい。
Furthermore, the
The
上記の点火栓を用いた熱電池は、素電池と発熱剤とを交互に積層した発電体、前記発電体の上部に配された着火パッド、前記発電体の側面部を覆う導火帯等の構成部材を具備するが、これらの部材については、従来より用いられているものを用いればよい。
なお、熱伝導性を有する接着層としては、銀粉が分散したエポキシ樹脂以外でもよく、熱伝導性および放熱性を有するものであれば、他の材料を用いてもよい。
以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
The thermal battery using the above spark plug includes a power generation body in which unit cells and a heat generating agent are alternately laminated, an ignition pad disposed on the top of the power generation body, a heat conduction belt that covers a side portion of the power generation body, and the like. Constituent members are provided, but these members may be those conventionally used.
The adhesive layer having thermal conductivity may be other than an epoxy resin in which silver powder is dispersed, and other materials may be used as long as they have thermal conductivity and heat dissipation.
Examples of the present invention will be described in detail below.
《実施例１》
図３と同様の構造の点火栓を以下のように作製した。
ニクロム線からなる電橋線１２と、セラミック製の保持体１４から引き出されたＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金（コバール）（重量比Ｆｅ：Ｎｉ：Ｃｏ＝５４：２９：１７）からなるリード線１３の先端部とを溶接した。そして、保持体１４の外側にステンレス鋼製の筒状部材１５を配した。このとき、保持体１４と筒状部材１５との間に、熱伝導性接着剤を用いて、接着層１７を形成した。
Example 1
A spark plug having the same structure as that of FIG. 3 was produced as follows.
An
熱伝導性接着剤には、Ｄｉｅｍａｔ社製のＤＭ６０３０ＨＫ（熱伝導率３０〜６０Ｗ／ｍ・ｄｅｇ）を用いた。これを０．２〜０．４ｍｍ程度の厚さで、保持体１４の側面の円周部に均一に塗布し、筒状部材１５に挿入した。その後、リード線側を下にして１１０℃で６０分間保持し、ついで２０５℃で３０分間乾燥機内にて接着剤を硬化させ、接着層１７を得た。
As the heat conductive adhesive, DM6030HK (thermal conductivity 30 to 60 W / m · deg) manufactured by Diamat was used. This was applied to the circumferential portion of the side surface of the holding
そして、電橋線１２を覆うように点火薬１１を充填し、点火栓本体を得た。点火薬１１には、ホウ素、過塩素酸カリウム、硝酸バリウム、および結着剤としてフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体を、重量比４０：３０：２４：６の割合で混合したものを用いた。点火薬１１を充填した後、この点火栓本体をアルミニウムからなるケース１６に挿入し、ケース１６の上端部を内方に曲げて、筒状部材１５をケース１６に固定した。このとき、ケース１６の開口部１６ｂを塞ぐように、アルミニウムからなる金属板１８をケース１６内側に配した。
And the
上記で得られた図３に示す点火栓を用いて、図１と同様の構造の熱電池を作製した。
発電体には素電池７と発熱剤５とを交互に複数個積み重ねたものを用い、この発電体の上部に点火栓３の開口部１６ｂが面するように配置した。このとき、素電池は、１６個用いた。正極層には、活物質としてＦｅＳ2を主とした成分を用いた。負極層には、活物質としてリチウムを主とした成分を用いた。電解質層には、Ｌｉ−ＫＣｌ共融塩と保持剤としてのＭｇＯとの混合物を用いた。発熱剤５には、鉄粉と過塩素酸カリウムとの混合物を用いた。着火パッド４および導火帯６には、ジルコニウムとクロム酸バリウムの混合物を用いた。
Using the spark plug shown in FIG. 3 obtained above, a thermal battery having the same structure as in FIG. 1 was produced.
As the power generation body, one in which a plurality of
《比較例１》
実施例１の点火栓の代わりに、図２に示すような点火栓を用いた以外は、実施例１と同様の方法により熱電池を作製した。図２は、点火栓の概略縦断面図であり、筒状部材１５と保持体１４との間に接着層１７を形成しない以外は、図３と同様である。
上記で得られた実施例１および比較例１の熱電池について以下の評価を行った。
<< Comparative Example 1 >>
A thermal battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that an ignition plug as shown in FIG. 2 was used instead of the ignition plug of Example 1. FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the spark plug, which is the same as FIG. 3 except that the
The thermal battery of Example 1 and Comparative Example 1 obtained above was evaluated as follows.
［評価］
実施例１および比較例１の電池各４０個について、点火端子間に所定の電源を接続し、発火条件として４．８Ａの電流を２０ｍｓ印加した。そして、このとき点火栓が発火し、活性化した電池の割合を調べた。その結果を表１に示す。
[Evaluation]
For each of the 40 batteries of Example 1 and Comparative Example 1, a predetermined power source was connected between the ignition terminals, and a current of 4.8 A was applied for 20 ms as an ignition condition. At this time, the ratio of the batteries that were ignited and activated by the spark plug was examined. The results are shown in Table 1.
その結果、実施例１および比較例１のいずれの場合も、全ての電池が活性化した。
また、実施例１および比較例１の電池各４０個について、点火端子間に電源を接続し、不発火条件として、１．０Ａ、１．２５Ａ、および１．５Ａの電流を、それぞれ５分間印加した。このとき、点火栓が発火し、活性化して誤作動を起こした電池の割合を調べた。その結果を表２に示す。
As a result, in all cases of Example 1 and Comparative Example 1, all the batteries were activated.
Further, for each of the 40 batteries of Example 1 and Comparative Example 1, a power source was connected between the ignition terminals, and currents of 1.0 A, 1.25 A, and 1.5 A were applied for 5 minutes as non-firing conditions. did. At this time, the percentage of batteries that ignited and activated the spark plug and caused malfunction was examined. The results are shown in Table 2.
比較例１では、いずれの条件においても誤作動を起こした電池があったが、実施例１では、いずれの条件においても誤作動を起こした電池はなかった。
以上のことから、本発明の実施例１の熱電池は、発火条件では、確実に作動し、かつ不発火条件では、誤作動を起こさないため、高い信頼性を有することがわかった。
In Comparative Example 1, there was a battery that malfunctioned under any condition, but in Example 1, there was no battery that malfunctioned under any condition.
From the above, it was found that the thermal battery of Example 1 of the present invention operates reliably under ignition conditions and does not malfunction under non-ignition conditions, and thus has high reliability.
以上のように、本発明の熱電池は、一対のリード線を保持する保持体から前記保持体を収容する筒状部材への熱伝導性に優れた点火栓を有するため、高信頼性の誘導機器用電源や緊急用電源等に適用することができる。 As described above, the thermal battery of the present invention has an ignition plug with excellent thermal conductivity from a holding body that holds a pair of lead wires to a cylindrical member that houses the holding body. It can be applied to equipment power supplies, emergency power supplies, and the like.
１ 外装ケース
２ 点火端子
３ 点火栓
４ 着火パッド
５ 発熱剤
６ 導火帯
７ 素電池
８ 負極リード板
９ 断熱材
１０ 電池蓋
１１ 点火薬
１２ 電橋線
１３ リード線
１４ 保持体
１５ 筒状部材
１６ ケース
１６ａ、１６ｂ 開口部
１７ 接着層
１８ 金属板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記点火栓が、一対のリード線を保持する保持体、前記一対のリード線の先端部同士を結ぶ電橋線、前記電橋線を覆う点火薬、ならびに前記保持体および点火薬を収容する筒状部材からなり、
前記保持体と筒状部材との間に、熱伝導率が１０〜６０Ｗ／ｍ・ｄｅｇである接着層が形成されたことを特徴とする熱電池。 A thermal battery comprising a power generator in which unit cells and a heat generating agent are alternately laminated, an ignition pad disposed on an upper portion of the power generator, and an ignition plug for igniting the ignition pad,
The ignition plug has a holding body that holds a pair of lead wires, an electric bridge wire that connects the tip ends of the pair of lead wires, an ignition agent that covers the electric bridge wire, and a cylinder that houses the holding body and the ignition agent It consists of a member
A thermal battery , wherein an adhesive layer having a thermal conductivity of 10 to 60 W / m · deg is formed between the holding body and the cylindrical member.
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