JPH0524123Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】 本考案は円筒形電池に関
するものであり、さらに詳しくは、電池容器の内
側に向けられた周囲縁部と弾性外周リツプおよび
弾性環状フランジを有するフタ部材（closure
member）とから成るコンパクトな再密封型通気
手段を具備し、この再密封型通気手段の構造によ
り、電池容器内部に配置される反応性材料を増量
することのできる電池に関するものである。

【0002】

【従来の技術と解決しようとする課題】 若干の
条件においては、電池は多量のガスを発生するこ
とがある。電解質漏れを防止するためにこれらの
電池は密封されているので、このようなガス発生
の結果、電池内部に高圧が発生する。このような
高圧が通気されなければ、電池の漏れ、バルジン
グおよび／または破裂を生じることがある。 従来、電池内部に発生する可能性のある内圧を
放出するための多くの方法が用いられた。一般
に、電解質の干上りを防止するため、また負極の
ムダな腐食を生じる可能性のある大気酸素の進入
を防止するため、再密封型通気手段を使用するこ
とが好ましい。いくつかの先行技術の再密封型通
気手段について見られる大きな欠点は、これらの
手段が乾電池の中に数個またはこれ以上の部品を
追加する必要があり、従つて電池の製造コストを
大幅に増大することであつた。さらに、これらの
先行技術の方法は、確実なまた再現可能な結果を
うるため、これらの追加部品を電池の組立中に正
確に配置することを必要としている。 前記のような欠点を克服するために先行技術に
おいて開発された再密封型通気手段の１例とし
て、米国特許第3802923号、および第4146681号に
記載の乾電池構造がある。米国特許第3802923号
は電池の開放端部の“リム型通気”シールフタ部
材を開示している。このフタ部材は、電池の内側
に向けられた縁部と係合する周方向切欠を有する
環状垂下フランジと、容器のカールオーバ型上端
部に載置される弾性密封リツプとを備えたカバー
を含む。米国特許第4146681号は、このようなカ
バーの改良型において、このカバーの中に環状く
ぼみが配置され、このくぼみは切欠の水準の下方
に延在し、またこのくぼみの中にロツクツバが挿
入される。 前記米国特許の密封フタ部材の機能はすぐれて
いるが、この種のシールは容器末端部の大きな屈
折半径を必要とする。その結果、電池容積が完全
に利用されることなく、正極ミツクスの高さが最
大限に成されない。

【0003】 故に本考案の目的は、再密封型通気フ
タ部材を有する電池を提供するにある。 本考案の他の目的は、最小限数の部品しか必要
とせず、従つて組立容易、製造安価な再密封型通
気フタ部材を有する電池を提供するにある。 本考案のさらに他の目的は、最大量の活物質を
電池容器の内部に配置することのできる再密封型
通気フタ部材を有する電池を提供するにある。 前記の目的およびその他の目的は、下記の説明
と付図からさらに明白となろう。

【0004】

【課題を解決するための手段】 本考案は、円筒
形容器と、この容器の開放端部に配置されたフタ
部材とを含み、前記の容器は閉鎖端部、開放端部
および直立壁部を有し、この直立壁部は内側に向
けられた縁部分を有し、この縁部分は内側面と外
側面を有し、前記の容器はその内部に電気化学的
に活性の成分を収容し、また前記フタ部材は、前
記容器の閉鎖端部に向かつて延びる弾性環状フラ
ンジを含み、前記のフランジは外周切欠きを画成
し、容器の前記内向縁部分がこの周方向切欠きの
中に挿入されるように配置された電池において、
容器の内向縁部は容器の直立壁部に対して約85°
〜約95°、好ましくは90°の角度で内側に屈折さ
れ、また前記のフタ部材は外側密封リツプを含
み、この密封リツプは、容器の内向縁部の外側面
に対して実質平行に接触密封関係に延在し、前記
リツプは内側面を有し、この内側面に周方向グル
ーブを画成し、前記密閉リツプと容器の内向縁部
は、電池内部の一定限度以上の内圧形成によつて
前記密閉リツプが瞬間的にそらされてこの内圧を
電池内部から放出するように作動する再密封型通
気手段を成す電池に関するものである。 本考案にかかる再密封型通気フタを有する電池
は次のような段階からなる方法によつて製造され
る。即ち (a) 開放端部と、閉鎖端部と、直立壁部とを有す
る円筒形容器内部に、電池の電気化学的活性成
分を組込む段階と、 (b) 前記円筒形容器の縁部を容器の直立壁部に対
して約85°乃至約95°の角度で内側に向くように
屈折させ、この縁部が内側面と外側面を有する
ように成す段階と、 (c) 弾性環状フランジと、内側面を有する密封リ
ツプとを含み、前記フランジは外周切欠を画成
し、前記密封リツプはその内側面に周方向グル
ーブを画成するようにしたフタ部材を準備する
段階と、 (d) 前記フタ部材を前記円筒形容器の開放端部の
上に挿入して、電池容器の内向縁部の末端を前
記フタ部材のフランジの外周切欠の中にはめ合
わせ、前記密封リツプが容器の内向縁部の外側
面に対して実質平行に、接触密封関係に延在す
るようにして前記フタ部材を配置固定する段階
とを含む方法である。 電池容器の縁部分の内向屈折は多段工程を含
むこを注意しなければならない。即ち、まず容
器を部分的に内側に屈折させ、フタ部材をこの
容器の開放端部の上に配置し、次に容器の縁部
が容器の側壁部に対して約85°〜95°の角度とな
るように電池の屈折を完了することによつてフ
タ部材を定置固定する。

【0005】 従つて本考案にかかる再密封型通気フ
タを有する電池は次のような段階からなる方法に
よつて製造されるのが好ましい。即ち (a) 開放端部と、閉鎖端部と、直立壁部とを有す
る円筒形容器内部に、電池の電気化学的活性成
分を組込む段階と、 (b) 前記円筒形容器の前記縁部分を容器の直立壁
部に対して約30°乃至約60°の角度で内側に向く
ように内側に屈折させる段階と、 (c) 弾性環状フランジと、内側面を有する密封リ
ツプとを含み、前記フランジは外周切欠を画成
し、前記密封リツプはその内側面に周方向グル
ーブを画成するようにしたフタ部材を準備する
段階と、 (d) 前記フタ部材を電池の円筒形容器の屈折した
縁部の上に挿入し、次に容器の前記縁部分を容
器の直立壁部に対して約85°乃至約95°の角度に
内側に屈折させ、この縁部分が内側面と外側面
とを有し、またこの内側に屈折された容器縁部
分の末端が前記フタ部材のフランジの外周切欠
の中にはめ合わされて、前記フタ部材の密封リ
ツプが、容器の内側に屈折された縁部分の外側
面に対して実質平行に接触密封関係を延在する
ようにして前記フタ部材を定置固定する段階と
を含む方法である。

【0006】 最も好ましくは、前記の(b)段階におい
て、電池容器の縁部分は直立壁部に対して約45°
の角度で内側に屈折される。当業者には明らかな
ように、容器側壁の屈折区域における外側部分は
この点におけるバルジングを防止するように拘束
されなければならない。

【0007】 このような方法によつて作られた電池
半製品において、外側ジヤケツトを通常のカバー
に固定することによつて仕上げる。

【0008】 本考案の電池のフタ部材は、ナイロ
ン、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどの弾
性可変形プラスチツクで構成される。代表的に
は、このフタ部材は、当業者には公知の通常の成
形技術を用いて一体構造に成形される。

【0009】 フタ部材は、その中にカーボンロツド
を押ばめすることができるように中心孔を画成す
るように成形される。電極回りのシールはシリコ
ーングリースまたはその他のシーラントあるいは
接着剤型材料によつて補助される。本考案の二、
三の実施態様において、フタ部材はこの中心孔の
周囲に内側に突出した円形フランジ状ハブを含
む。

【0010】 フタ部材の弾性環状フランジはその外
側壁面に環状切欠を備える。このフランジは、切
欠が電池容器の内側に屈折された縁部分の内側縁
と係合することによつてカバーを定置固定し、こ
れと共にシール接合を成すように配置される。こ
のシール接合は、内部液体が自由に外部に流出す
ることを遅らせる程度に密にするが、ガスの通過
を排除しない程度に密であつてはならない。

【0011】 液体密封性能を増進するため、電池容
器の内側に屈折された縁部分の外側面に、非硬化
性／非融解性グリースの薄層を塗布することがで
きる。このグリース薄層は水分を反発し、また電
池フタ部材の組立に際して潤滑剤として役立つ。

【0012】 フタ部材の外周密封リツプはその内側
面に周方向グルーブを画成する。また本考案の
二、三の実施態様においては、密封リツプの外側
面に１個または複数の放射方向くぼみを備える。
これらのくぼみは、電池の内部ガス圧を生じたと
きに電池を通気させる。これらのくぼみのあると
ころではリツプシールが薄くなつており、トツプ
カバーと接触していないから、ガス圧が、ジヤケ
ツトを引伸すことなく、これらの薄い区域を上方
に曲げて電池を通気させる。

【0013】 円筒形電池容器の側壁部の縁部は、ル
クランシエ型または塩化亜鉛型電池の場合、消耗
性（亜鉛）負極から成り、内側に屈折されて平ら
なフランジを形成する。約85°〜約95°の曲げの場
合の屈折半径は好ましくは約1/16インチ（約0.16
cm）とする。この屈折の結果、内側に曲げられた
縁部分を補償するだけ円筒形容器の初高を増大し
なければならない。

【0014】 本考案の電池は代表的には下記のよう
に製作される。電池の活性成分を、セパレータお
よび電解質と共に、円筒形容器の中に組込む。ル
クランシエ型または塩化亜鉛型電池などの若干の
電池系統においては、円筒形容器は亜鉛などの消
耗性金属の負極を成す。この円筒形容器の縁部分
を容器直立壁部に対して約85°〜約95°の角度で内
側に屈折させる。次にフタ部材を電池容器の開放
端部の上に配置し、電池容器の縁部分がフタ部材
の環状フランジの外側壁面のグルーブの中に挿入
されるようにフタ部材を嵌入する。あるいは、ま
た好ましくは、容器の縁部分を直立壁部に対して
まず内側に部分的に、好ましくは約45°屈折させ、
フタ部材を挿入し、次に容器の縁部分が直立壁部
に対して85°〜95°の角度となるように縁部分の屈
折を完了する。次に、この電池半製品の周囲に配
置された外側ジヤケツトに対して通常の上カバー
と下カバーとを固着することによつて仕上げる。
上カバーは、容器の内側に曲げられた部分の外側
面に対してフタ部材の密封リツプを圧着する追加
的作用を有する。

【0015】 特定の低プロフイル・シールを設計す
る際に考慮に入れなければならない種々のフアク
タがある。密封リツプを曲げて電池内部の過圧を
放出させる圧力は、フタ部材の物性、ならびに特
定のフタ部材のサイズに依存している。

【0016】 さらに、本考案の電池を通気させるの
に必要な圧力は、外側ジヤケツトの組成（ジヤケ
ツトが使用される場合）ならびにフタ部材に対し
て電池カバーの加える応力に依存している。すな
わち、緩く嵌入された電池カバー（すなわち、フ
タ部材に対して応力を加えないカバー）は電池通
気圧に作用しないが、きつく嵌入された電池カバ
ーはこの通気圧を増大する。きつく嵌入されたカ
バーが通気圧を増大する程度は、一部には外側ジ
ヤケツトの組成に依存している。剛性の鋼ジヤケ
ツトは通気圧を大幅に増大することができるが、
可撓性の紙ジヤケツトは通気圧をこれほど増大し
ない。

【0017】 金属の外側ジヤケツトが使用される場
合、このジヤケツトについてラツプシームまたは
ロツクシームを使用することもできるが、バツト
シームを使用することが望ましい。バツトシーム
を使用する場合、カバーを固定するため容器末端
の上方においてジヤケツトを折り曲げるので、こ
のようなシームが開裂する場合がある。しかし、
シーム区域において容器とジヤケツトとの間に接
着剤層を配置することにより、この種のシームの
密封完全性が保証される。

【0018】 フタ部材の密封リツプは、その上面に
１個または複数の放射方向くぼみを備えることが
できる。剛性金属ジヤケツトと共に強く嵌入され
たカバーが使用された場合、リツプを曲げさせて
電池を通気するためにこのようなくぼみの存在が
必要である。

【0019】 以下において本考案を図面に示す実施
例について詳細に説明するが、本考案はこれらの
例に限定されるものではない。

【0020】 いま図１について述べれば、フタ部材
２は環状フランジ４と密封リツプ６とから成る。
代表的には、フタ部材２は中心孔８を画成し、こ
の中心孔は、電極、たとえばカーボンロツドを押
ばめすることができるような直径を有する。この
ような電極回りのフタ部材の密封状態を改良する
ため、フタ部材２は中心孔８の周囲に延在する中
心円形フランジ状ハブ１０を含み、このハブは、
中心孔８の中に電極を挿入しやすくするため部分
的にベベルを備えることができる。ハブ１０と中
心電極との接合部に、この接合部を密封するため
のシリコーン・グリースまたはその他のシーラン
トあるいは接着剤型の材料を配置することができ
る。

【0021】 環状フランジ４はその外側面上に外周
切欠１２を画成している。フランジ４は、電池容
器の内周縁部がこの外周切欠１２の中に挿入され
るように配置されている。

【0022】 密封リツプ６の内側面に、周方向グル
ーブ１４が画成されている。このグルーブ１４は
ヒンジとして作用し、密封リツプ６をフラツパ弁
として作用させる。さらに、前記の密封グルーブ
はガス分布チヤンネルとして作用する。密封リツ
プ６はポリプロピレンの場合、代表的には約30°
の角度で成形され、従つて、組立電池中に実質水
平に配置されたときに密封圧を加える。本考案の
若干の実施態様においては、密封リツプの外側面
に１個または複数の放射方向くぼみ７が画成され
ている。

【0023】 図２について詳細に述べれば、図示の
電池は円筒形容器１６から成り、この容器１６は
閉鎖端部（図示されず）と、直立壁部２０と、内
向縁部２２とから成る。内向縁部２２は直立壁部
２０に対して約90°の角度で内側に屈折されてい
る。亜鉛などの消耗性金属負極から成る容器１６
の内部に中心カーボンロツド２４が配置され、こ
のカーボンロツド２４は減極剤ミツクス２６によ
つて包囲されている。減極剤ミツクス２６は容器
（負極）１６からセパレータ２３によつて離間さ
れている。

【0024】 フタ部材２は容器１６の開放端部上に
配置され、カーボンロツド２４が前記フタ部材の
中心灯の中に押ばめされている。中心円形フラン
ジ状ハブ１０はカーボンロツド２４とシールを成
す。このシールは、接合部にシリコーン・グリー
スまたはその他のシーラントあるいは接着剤型材
料を配置することによつて補助される。

【0025】 環状フランジ４はその外側面上に外周
切欠１２を画成し、内向縁部２２がこの切欠１２
の中に挿入されるように配置されている。

【0026】 密封リツプ６は、容器の内向縁部２２
の外側面に対して実質平行に延在し接触密着関係
にある。このシールは、シリコーン・グリースま
たは類似の密封材料の配置によつて補助される。
密封リツプ６の内側面上に周方向グルーブ１４が
画成されている。

【0027】 容器１６の直立壁２０の周囲にまたこ
の直立壁を超えて、外側ジヤケツト２８が配置さ
れ、このジヤケツトは紙または絶縁された金属か
ら成る。カバー３０がフタ部材２上に配置され、
通常の技術によつてジヤケツト２８に対してロツ
クされている。しかし好ましくは、フラツトカー
ルを使用する。これは末端間隙部を増大するから
である。図示のように、金属電極キヤツプ３２と
絶縁性ワツシヤ３４とを含む二部品カバーを使用
することができる。カバー３０は密封リツプ６に
対して実質的圧力を加えても加えなくてもよい。

【0028】 本考案の電池の細部について説明した
ので、下記においてその動作を説明する。電池か
ら発生したガスは、フタ部材のフランジ／電池容
器内周縁部の界面を通過して、周方向グルーブ１
４に入る。このようなガスの発生によつて電池内
部に生じた圧力は瞬間的に密封リツプ６を外側に
そらせることによつて、電池を安全に通気させる
ことができる。次にこの密封リツプ６が再び密封
することによつて、電池の乾燥ならびに外気から
の酸素の侵入を防止する。

【0029】

【実施例】

実施例 １ それぞれ本考案の４個の低プロフイ
ル・シールを使用した数個の“Ｆ”サイズのペー
パーライニング塩化亜鉛電池バツテリー（サンプ
ルＡ）を製作した。各電池は、89.2gの塩化亜鉛
正極ミツクスと、８ゲージ亜鉛負極と、紙セパレ
ータと、カーボンロツド電極と、図１に図示した
ものと同様のプロピレンのフタ部材とを含んでい
た。

【0030】 各電池が同一の正極ミツクス101gを
含むこと以外は前記と同様にして他のバツテリー
（サンプルＢ）を製作した。

【0031】 比較の目的から、米国特許第3802923
号に記載のリム通気シールに類似のフタ部材を使
用したそれぞれ４個の電池から成る複数のバツテ
リロツト（サンプルＣ）についてテストデータを
得た。各電池は前記と同様の正極ミツクス90gを
含み、それぞれ密封された電池をプラスチツクの
シユリンクチユーブの中に収納した。

【0032】 各型の新しいバツテリーと、45℃で３
ケ月間貯蔵された各型のバツテリーを、下記の２
サイクルに従つて、９オーム抵抗を通して間欠的
に放電させた。これらのサイクルは、(1)毎日８時
間、30分間ドレン／30分間オフドレンと、(2)毎日
１／２時間、30分ドレンであつた。これらのテスト
は、それぞれ3.0ボルトと2.6ボルトのカツトオフ
電圧が得られるまで続けられた。各テストの実際
放電時間の結果を表に示した。

【表】 表は、本考案の電池は、市販のフタ
を有する電池に比べて、これら両者が近似的に等
量の正極ミツクスを含有する場合（サンプルＡと
Ｃ）、同程度の新品および貯蔵電圧保持レベルを
有することを示している。しかしながら、本考案
の低プロフイル・シールは電池（サンプルＢ）内
部に追加量の活性物質を配置することができるの
で、このような市販のフタ部材を備えた電池構造
に比して、新品電圧で約20％増、貯蔵電圧で９％
増を示す。

【0034】 実施例 ２ 実施例１に述べた各型の追加バツテ
リーを45℃で貯蔵し、それぞれ１ケ月、３ケ月お
よび６ケ月後に、各電池の電流を測定した。初電
流保持の％で示したテスト結果を下記の表に示
す。

【0035】 ■■■ 亀の甲 ［0001］ ■■■

【0036】 前記の結果は本考案の低プロフイル・
シールを使用した電池が市販の電池構造によつて
選ばれるものと同等の電流保持を有することを示
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ルクランシエ型または塩化亜鉛型の電
池において特に有効な構造を有する本考案の電池
のフタ部材の成形されたままの状態の断面図。

【図２】 図１のフタ部材を使用した本考案の低
プロフイル・シール構造のＤサイズ電池の部分断
面図。

【符号の説明】

２……フタ部材 ４……環状フランジ ６……密封リツプ １６……容器 ２３……セパレータ ２４……カーボンロツド ２６……減極剤ミツクス。

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形容器と、この容器の開放端
   部に配置されたフタ部材とを含み、前記の容器は
   閉鎖端部、開放端部、および直立壁部を有し、こ
   の直立壁部は内側に向けられた縁部分を有し、こ
   の縁部分は内側面と外側面を有し、前記容器はそ
   の内部に電気化学的に活性の成分を収容し、また
   前記フタ部材は、前記容器の閉鎖端部に向かつて
   延びた弾性環状フランジを含み、前記のフランジ
   は外周切欠きを画成し、容器の前記内向縁部分が
   この周方向切欠の中に挿入されるように配置され
   た電池において、容器の内向縁部は容器の直立壁
   部に対して約85°乃至約95°の角度で内側に屈折さ
   れ、また前記のフタ部材は外側密封リツプを含
   み、この密封リツプは、容器の内向縁部の外側面
   に対して実質平行に接触密封関係に延在し、前記
   リツプは内側面を有し、この内側面に周方向グル
   ーブを画成し、前記密封リツプと容器の内向縁部
   は、電池内部の一定限度以上の内圧形成によつて
   前記密封リツプが瞬間的にそらされてこの内圧を
   電池内部から放出するように作動する再密封型通
   気手段を成すことを特徴とする電池。
2. 【請求項２】 電池容器の内向縁部は約90°の角
   度で内側に屈折されている請求項１の電池。
3. 【請求項３】 密封リツプの外側面に、１個また
   は複数の放射方向くぼみが画成されている請求項
   １の電池。
4. 【請求項４】 電池容器の周囲に外側金属ジヤケ
   ツトが配置され、バツトシームを用いて密封さ
   れ、またこのシーム区域において電池容器と前記
   金属ジヤケツトとの間に接着剤層が配置される請
   求項３の電池。
5. 【請求項５】 フタ部材の上に外部カバーが配置
   され、このカバーが偏平カール継目によつて金属
   ジヤケツトに対して締結されている請求項４の電
   池。
6. 【請求項６】 フタ部材は、ナイロン、ポリエチ
   レン、およびポリプロピレンから成るグループの
   １つから成る請求項１の電池。