JP2002151017A - アルカリ乾電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 外装缶の胴部分の缶厚みが薄くされているに
もかかわらず、良好な耐漏液性を有する高容量のアルカ
リ乾電池を提供する。その場合に、外装缶の開口端部を
封口するための封口体に設けられる安全弁の信頼性を高
める。 【解決手段】 外装缶１の胴部分Ａの厚みを0.１８mmよ
り薄くし、外装缶１の封口部分Ａの厚みを胴部分Ｂの厚
みの1.４倍以上とする。封口体６の支持手段として負極
端子板７を使用する。この負極端子板７の外周部には全
周にわたって、負極端子板７をこれの中心を通って厚み
方向に切断したときの断面においてほぼＣ字状または弧
状を呈する平均曲率半径１mm以下の湾曲部を設ける。こ
の湾曲部で封口体６を内周から支える構造とすることに
よって封口部分の強度を確保し、ひいては良好な耐漏液
性の確保とともに電池内容積の増加を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒形アルカリ乾電
池の封止技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】＜筒形アルカリ乾電池の全体概略構造＞
従来の筒形アルカリ乾電池は、例えば図１５に示すよう
に、正極端子を兼ねる有底円筒状の外装缶１の内部（セ
ル室Ｃ）に、正極２および負極４と、これらの間に配置
されるセパレータ３と、負極４に挿入される釘状の負極
集電棒５と、セパレータ３および正極２に含浸される電
解液（図示せず）とを収容し、セル室Ｃ内の電解液が外
部に漏れ出ないように外装缶１の開口端部１ａを封口し
た構成である。

【０００３】＜外装缶の缶厚み＞筒形アルカリ乾電池の
一つである単三形アルカリ乾電池の外径はＪＩＳ規格で
は１3.５〜１4.５mmと定められているが、電池を使用す
る機器の電池ホルダの寸法が統一されていて、外径は１
4.０±0.１mmが事実上の標準となっている。外径が制限
されている中で、アルカリ乾電池の内容積（セル容積）
を増やして放電容量のアップを図るには、外装缶の缶厚
みを減らせば良い。しかし、アルカリ乾電池で一般に使
用されているキルド鋼板（アルミキルド鋼板）製の外装
缶の缶厚みを薄くすると、加工しにくくなったり、外装
缶の輸送過程や電池組み立て時の搬送工程で外装缶が変
形したりするなどの問題が起こりやすくなる。このた
め、現在国内で販売されている単三形アルカリ乾電池の
外装缶の缶厚みは、最も薄いものでも0.１８mmとなって
いる。

【０００４】＜封口部分の構造＞筒形アルカリ乾電池に
おける封口部分には、図１６に拡大して示すように、内
圧の異常上昇防止用つまり防爆用の安全弁機構を有する
樹脂製封口体６と、これを内周から支える支持手段１０
７と、図中の上方に向けて凸状（ハット状）に形成され
た負極端子板（負極端子）２０７とが装着されている。
このうち、樹脂製封口体６は、負極集電棒５を保持する
ボス部６１と、外装缶１の内周面と接する外周部６２
と、一部に防爆用の薄肉部分（安全弁の作動点）６３ａ
が設けられてボス部６１と外周部６２とを連結する連結
部６３とで構成されている。そして、電池の内圧つまり
セル室Ｃ内の圧力が所定レベル以上に上昇したときに、
連結部６３が例えば図中の鎖線で示すように膨張変形
し、さらに内圧が上昇したときに図１７に示すように防
爆用の薄肉部分６３ａが破断する（すなわち安全弁が作
動する）ことにより、内圧を外部に逃がすようになって
いる。また、樹脂製封口体６は、セル室Ｃの上方を封鎖
して電解液の漏出を防止するとともに、正極集電体とな
る外装缶１と負極集電体端子である負極端子板２０７と
の間を電気的に絶縁する。なお、図１６および図１７に
おいて符号１０７ｆおよび２０７ｆは、セル室Ｃ内で発
生したガスを外部に放出するためのガス抜き孔をそれぞ
れ示している。

【０００５】このような樹脂製封口体６は、これの外周
部６２が支持手段１０７と外装缶１との間に位置した状
態で外装缶１の開口端部１ａの周縁部分とともに内側に
締め付けられてかしめられることによって、外装缶１の
開口端部１ａ内に装着される（このような封口方法を、
この明細書では「横締めによる封口」または「横締め封
口」という）。その場合、かしめる力が弱ければ、最初
のうちは電池内部の電解液（水酸化カリウムを主成分と
する強アルカリ液）が漏れ出なかったとしても、その後
の温度変化などによって封口体６と外装缶１との間の密
着性が低下し、やがては電池内部の電解液が封口体６と
外装缶１との境界部分から外部に浸み出してくる。そこ
で、従来の筒形アルカリ乾電池においては、封口体６を
内周から支える支持手段１０７として、所要の厚み（通
常、0.６〜0.７５mm程度）を有する金属ワッシャ（中央
部に孔を有する円盤状の金属板）が使用されており、封
口体６の外周部６２を締め付ける際にその内側から金属
ワッシャでしっかりとバックアップすることによって、
外装缶１の開口端部１ａとともに封口体６の外周部６２
を外側から十分な力でかしめることができるようにして
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】＜課題１（共通の課
題）＞上記のような筒形アルカリ乾電池において放電容
量をアップさせる一つの方法は、電池の内容積を増大さ
せることである。本願の各発明は、電池内容積の増大を
通じて放電容量をアップさせることを共通の目的として
おり、これを前提としてさらに以下に述べるような課題
を解決しようとするものである。

【０００７】＜課題２＞まず、本願発明者らは、筒形ア
ルカリ乾電池の一つである単三形アルカリ乾電池におい
て内容積の増大による放電容量のアップを図るために、
厚み0.１８mm以下の薄い外装缶を用いることを試みた。
その結果、種々の改善策を施すことにより、先に述べた
外装缶の加工上の困難や輸送時の変形問題については、
これらを克服することができた。しかし、外装缶の厚み
を0.１８mmよりも薄くした場合には、封口部分のかしめ
強度が低下する結果、封口部分から内部の電解液がしみ
出るという新たな問題に遭遇した。

【０００８】電池を組み立てる際、上記の封口体６は、
これに負極集電棒５や負極端子板２０７などを組み付け
た後、外装缶１の開口端部１ａ内に挿入され、その状態
で封口体６の外周部６２が外周から外装缶１、内周から
金属ワッシャ（金属板）１０７により締め付けられて、
かしめられることにより、外装缶１の開口端部１ａ内に
装着される。このとき封口体樹脂が変形し、その弾性力
で封口体６の外周部６２が外装缶１の内面に押し当てら
れて密着する。その結果、封口体６の外周部６２の表面
（外装缶１との接触面）に存在している微小な凹凸から
生じる隙間が埋められて、電池内部に収容されているク
リープ性の強い強アルカリ液（電解液）が外部にしみ出
すことが防止される。

【０００９】ところが、厚み0.１８mm以下の薄い外装缶
を用いると、厚みが薄くなったぶんだけ外装缶１の強度
が低下するために、封口体樹脂の変形を外装缶１で押さ
えきることができず、その結果として封口体樹脂の間の
微小な凹凸から電池内部の電解液が外部にしみ出てしま
うのである。特に、電池に急激な温度変化が加わると、
材料の膨張・収縮により電解液のしみ出しが起こりやす
くなる。本発明者らが行った耐漏液性試験、具体的には
３０分ごとに−１０℃と６０℃の温度変化を繰り返す恒
温槽に電池を３日間保管したのち封口部分からの漏液の
有無を調べる試験においては、外装缶の厚みを0.１８mm
以下とした場合に液漏れを生じることが認められ、これ
を従来の手法で防ぐことはできなかった。

【００１０】本発明では、放電容量を増加させるために
厚みが0.１８mm以下の外装缶を用いた場合でも、急激な
温度変化が加わったときに電池内部の電解液が外部に漏
れ出ることのないようにする。これが、本発明の目的の
一つである。

【００１１】＜課題３＞次に、本願発明者らは電池の内
容積の増大を図るために封口部分の厚みに注目した。筒
形アルカリ乾電池おいては負極端子板２０７の中央側の
部分つまり端子面の部分を凸形状とすることが事実上の
標準となっていることから、封口体６の外周部６２を内
周から支える支持手段１０７として金属ワッシャ（以
下、金属ワッシャについても必要に応じて符号１０７を
使用する）を備えた図１５および図１６に示したような
従来の封口構造では、金属ワッシャ１０７を挟んで電池
の高さ方向に上下２つの空隙部分、すなわち封口体６の
連結部６３側の空間Ｓ₁ と負極端子板２０７側の空間Ｓ
₂ とが存在することとなる。このうち、前者の空間Ｓ ₁
は内部圧力の上昇に伴う封口体６の連結部６３あるいは
その薄肉部分６３ａの変形を許すために必要な部分であ
るが、後者の空間Ｓ₂ は負極端子板２０７が表面側に凸
形状となっているために形成されるもので、本来は無く
ても良い無駄な部分である。このような無駄な空間Ｓ₂
が封口部分に存在するため、従来の封口構造では、全体
として封口部分の厚みつまり体積が必要以上に大きくな
らざるを得ず、そのぶんだけ放電容量に直接関係する電
池活物質が充填されるセル室Ｃの容積つまり電池の内容
積が制限されるといった問題がある。

【００１２】そこで、封口部分の容積を必要以上に大き
くしないようにするため、金属ワッシャ１０７を廃止
し、その代わりに負極端子板２０７を、封口体６を内側
から支える支持手段として利用することが考えられる。
しかしながら、製作コスト上の理由から負極端子板２０
７には金属ワッシャ１０７よりも厚みの薄いもの（通常
は厚み0.４mmのもの）が使用されることから、上記の手
法を採用した場合には、封口体６をかしめる際に負極端
子板２０７が変形してしまい、封口体６の外周部６２を
締め付ける力が充分でなくなる。このため、電池に激し
い温度変化を加えたときなどに、外装缶１と封口体６と
の間を経由して内部の電解液が外部に漏れ出るおそれが
ある。

【００１３】本発明では、樹脂製の封口体を備えた筒形
アルカリ乾電池において、封口体を内周から支える支持
手段として、負極端子板（負極端子）を兼ねる金属板１
枚だけを使用し、同時にこれの外周部の形状を工夫する
ことにより、封口部分の厚みもしくは体積が必要以上に
大きくならないようにして電池の内容積の増大ひいては
電池容量の向上を図り、しかも温度変化等があった場合
においても電池内の電解液が外部に漏出しないようにす
る。これも、本発明の目的の一つである。

【００１４】＜課題４＞また、封口体６を内部から支え
るための支持手段を負極端子板のみとした場合には、か
しめによって封口部分を形成した後に、負極端子板の高
さがばらつくことがある。この高さがばらつく現象を次
に詳しく説明する。なお、後述するように負極端子板の
外周部に平均曲率半径１mm以下で且つ９０度より大きい
角度の曲げ部分（湾曲部）を設けると、加工硬化により
かしめが良好に形成され、内部の強アルカリ電解液が外
部に流出することが防止できるので、以下では外周部に
曲げ加工を施した負極端子板を例にとって説明する。

【００１５】図１１は、そのような負極端子板の一例を
示したものである。図示例の負極端子板３０７は、電池
応用機器の端子と接触して電力を供給することを目的と
した端子面３７７と、この端子面３７７の側面３７９
と、鍔面３７８の３つの領域に分けてとらえることがで
きる。負極端子板３０７の外周部に曲げ加工が施されて
いる場合は、鍔面３７８は、曲げ加工のある部分（湾曲
部３７８ｂ）と、これに比べて平坦な部分（鍔面平坦
部）３７８ａとに分けてとらえることができる。

【００１６】アルカリ乾電池を封口する工程では、負極
端子板３０７と外装缶とに挟まれた樹脂製封口体を締め
付けることを目的として、かしめにより外装缶を塑性変
形させるが、このとき径方向への応力成分が負極端子板
３０７に加わる。この応力により負極端子板３０７は変
形するが、変形は応力と平行な面と、応力と９０度に近
い角度をなす面との交点を起点として起こり、図１１で
は点Ａ（端子面３７７と端子面側面３７９との交点）
と、点Ｂ（端子面側面３７７と鍔面平坦部３７８ａとの
交点）を支点とする変形となる。変形により、点Ｂが元
の位置により高くなる場合と低くなる場合とがあり、両
者で負極端子板３０７の高さに差がでる。負極端子板３
０７の高さがかしめ前よりも高くなるか低くなるかは、
封口工程のわずかな条件の違いに依存し、カオス的振る
舞いを取り不安定である。

【００１７】電池の高さにばらつきがあると問題であ
る。例えば一つの電池に高さのばらつきが0.５mmある
と、電池を直列に６個収納する機器では電池の高さの合
計に最大３mmのばらつきが発生し、機器の集電がうまく
できなかったり、電池が機器に収納できない事態が発生
する。そのため国内で販売されている単三形アルカリ乾
電池を例にとると、電池の高さは５0.００mm±0.０５mm
にほぼ収まっている。

【００１８】本発明では、樹脂製封口体を備えたアルカ
リ乾電池において、樹脂製封口体を内周から支える支持
手段として負極端子板を用いた場合に、封口工程におけ
る負極端子板の変形による寸法のばらつきを、できるだ
け低減させる。これも、本発明の目的の一つである。

【００１９】＜課題５＞アルカリ乾電池を組み立てる
際、先に述べたように樹脂製封口体６は、これに負極集
電棒５や負極端子板２０７などを組み付けた後、外装缶
１の開口端部１ａ内に挿入され、その状態で封口体６の
外周部６２が外周から外装缶１、内周から金属ワッシャ
（金属板）１０７により締め付けられて、かしめられる
ことにより、外装缶１の開口端部１ａ内に装着される。
このとき封口体樹脂が変形し、その弾性力で封口体６の
外周部６２が外装缶１の内面に押し当てられて密着す
る。

【００２０】ところが、連結部６３の厚みが比較的薄
く、しかもその外周部６２側の部分とボス部６１側の部
分との肉厚差があまり大きくない従来の封口体構造で
は、横締めによる封口時に封口体６あるいはその連結部
６３が全体的に大きく変形し、連結部６３における防爆
用の薄肉部分（安全弁の作動点）６３ａに負担がかかり
すぎる、つまり当該薄肉部分６３ａに応力がかかり過ぎ
るという問題がある。

【００２１】本発明では、このような横締め封口時にお
いて防爆用の薄肉部分に作用する応力を低減させること
により、安全弁として機能する当該薄肉部分の信頼性を
向上させる。これも本発明の目的の一つである。

【００２２】＜課題６＞樹脂製封口体６を備えたアルカ
リ乾電池において、安全弁が正常に作動すると、内部の
ガスは金属ワッシャ１０７や負極端子板２０７に設けら
れたガス抜き孔１０７ｆ、２０７ｆを通って外部に抜け
る。安全弁は、電池の内圧上昇により封口体６の連結部
が上方に撓み、内圧が所定圧以上となったときに、連結
部６３に設けられている防爆用の薄肉部分６３ａが剪断
されることにより作動する。

【００２３】しかし、従来の封口体構造によると、連結
部６３の厚みが比較的薄く、しかもその外周部６２側の
部分とボス部６１側の部分とであまり大きな肉厚差が無
かったため、例えば短絡発熱時においては封口体樹脂が
軟化し、その結果、安全弁が作動する前に連結部６３が
伸びて金属ワッシャ１０７のガス抜き孔１０７ａを塞い
でしまったり、また支持手段に金属ワッシャでは負極端
子板２０７を使用した場合には負極端子板２０７に接触
したりして、内部のガスがスムーズに抜けないという問
題が生じる。さらに、過放電放置時には、安全弁が正常
に作動せずに封口体６が破裂し、これに伴って内容物が
飛散したり大きな破裂音が生じたりする。

【００２４】本発明では、樹脂製封口体の形状を変更す
ることにより、安全弁が正常に作動するようにして、短
絡発熱時や過放電放置時における安全性を向上させる。
これも本発明の目的の一つである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】＜請求項１に係る発明＞
外装缶の厚みを薄くすると、電池の内容積は増加する一
方、封口部分での強度が低下する。しかし、封口部分の
缶の厚みは電池の内容積に関係がないことから、本発明
者らは封口部分における缶厚みを胴部分における缶厚み
よりも厚くすることで封口部分のかしめ強度を確保でき
ないかどうか検討した。そのような厚みに差がある缶を
製作するには、缶の厚い部分と同じかそれ以上の厚さを
有する原板鋼板を用いる必要がある。このため、封口部
と胴部とで厚みに差がある缶では、厚みの比が大きいほ
ど胴部の塑性変形量が大きく加工硬化が強く働くが、こ
のような胴部分の加工硬化は封口部分のかしめに好影響
を及ぼすものと本発明者らは考えた。

【００２６】このようにして単三形アルカリ乾電池に使
用される外装缶の厚みについて鋭意検討した結果、本発
明者らは封口部分の缶の厚みを胴部分の缶の厚みよりも
ある程度厚くすれば封口部分のかしめ強度を確保でき、
その結果として温度変化による液のしみ出し現象を防止
できることを突き止めた。そして、特に封口部分の缶の
厚みを胴部分の缶の厚みの1.４倍以上とすれば、封口部
分のかしめ強度が充分に確保される結果、温度変化によ
る液のしみ出し現象が確実に防止されることが判明し
た。

【００２７】本発明は、以上の検討を通じて完成したも
ので、先に述べた課題１および課題２を解決するため
に、図１に示すように有底円筒状の外装缶１の内部に、
正極２および負極４と、これらの間に配置されるセパレ
ータ３と、電解液とを収容し、外装缶１の開口端部１ａ
に、樹脂製封口体とこれを内周から支える支持手段７と
を装着して、外装缶１と支持手段７とで樹脂製封口体６
を締め付けることにより封口したアルカリ乾電池におい
て、外装缶１の胴部分Ｂの厚みを0.１８mmより薄くし、
外装缶１の封口部分Ａの厚みを胴部分Ｂの厚みの1.４倍
以上としたことを特徴とする。また、缶の母材鋼板に厚
いものを使用するほど、しごき加工で缶の厚み（缶を形
成している壁面の厚み）を薄くするのにコストがかかる
ので、外装缶１における「封口部分Ａの厚み」／「胴部
分Ｂの厚み」は2.５以下が好ましい。外装缶１の胴部分
Ｂの厚みは、一定の強度を確保できるように0.１mm以上
とするのが好ましい。

【００２８】＜請求項２、３、４に係る発明＞樹脂製封
口体を備えたアルカリ乾電池において、封口体の支持手
段として負極端子板を兼ねた金属板を使用した場合、封
口体をかしめたときに内側の金属板（負極端子板）の強
度が弱いと封口体樹脂を押さえつける力が弱くなり、そ
の結果、封口体と外装缶との間から電解液が漏出する事
態を招く。そこで、本発明者らは金属板の外周部に特定
の曲げ加工を施し、金属板の加工硬化と、金属板と封口
体樹脂との接触面積を増加させることで、先に述べた課
題１および課題３を解決した。

【００２９】すなわち、本発明は、図１および図２に示
すように、有底円筒状の外装缶１の内部に、正極２およ
び負極４と、これらの間に配置されるセパレータ３と、
電解液（図示せず）とを収容し、外装缶１の開口端部１
ａ内に樹脂製封口体６とこれを内周から支える支持手段
とを装着して、外装缶１と支持手段とで樹脂製封口体６
を締め付けることにより封口したアルカリ乾電池におい
て、前記支持手段として、負極端子板を兼ねた１枚の金
属板７（以下、負極端子板７ともいう）を使用し、この
負極端子板７の外周部に全周にわたって、外装缶１との
間で樹脂製封口体６を挟持する部分として、負極端子板
７をこれの中心を通って厚み方向に切断したときの断面
においてほぼＣ字状または弧状を呈する平均曲率半径１
mm以下の湾曲部７８ｂを設けたことを特徴とする。な
お、湾曲部７８ｂの平均曲率半径ｒとは、後述するよう
に、湾曲部７８ｂ断面の外周を縁取る曲線に対し、曲線
上の各点からの距離の合計が最小となるような円の半径
のことを指す（図５〜図７参照）。

【００３０】具体的には、例えば図５に示すように、１
枚の鋼板からなる負極端子板（金属板）７の外周部に全
周にわたって、負極端子板７をこれの中心を通って厚み
方向に切断したときの断面において平均曲率半径ｒが１
mm以下で、かつ９０度より大きい角度範囲にわたってほ
ぼＣ字状または弧状に湾曲形成された湾曲部７８ｂを設
ける。

【００３１】負極端子板７が加工硬化によって増加する
強度は、負極端子板７を微小領域に仮想的に分割したと
きの各微小領域での変形量を全領域にわたって積分した
値が大きいほど増加すると考えられる。したがって、曲
げ部分（本発明では湾曲部７８ｂ）の曲率半径が大きく
なり過ぎると微小領域での変形量が小さくなるので加工
硬化による強度増加が見込めず、逆に曲げ部分の曲率半
径が小さすぎると局所的な変形量が大きくなるが、変形
している部分の総体積が小さいために、加工硬化による
強度増加は見込めない。実験的には曲率半径が0.１〜1.
０mmの場合に塑性変形による強度増加が大きかった。

【００３２】また、湾曲部７８ｂの角度が大きいほど変
形の起こる領域の体積が増えるので加工強化による強度
増加が大きくなり好ましい。角度が９０度以下であれば
金属板７の縁が八の字状に広がった形状になり、電池内
圧が異常に上昇した時に封口部分が抜けやすいので、９
０度以上が好ましい。ただし、負極端子板７の湾曲部７
８ｂの角度が１８０度を超えるとプレス加工が困難にな
り、コストが増大するので、角度は１８０度以下が好ま
しい。

【００３３】湾曲部７８ｂが封口体６と接する角度範囲
は大きいほど液の浸み出しを防ぐ面積が大きくなり好ま
しい。この角度は先述の負極端子板７の湾曲部７８ｂを
設ける角度の下限値である９０度より大きい程良い。た
だし、１８０度を超えると通常の封口方式では負極端子
板７と封口体樹脂の押さえつけが効かなくなるので意味
がない。

【００３４】ここで、本発明でいう湾曲部７８ｂを設け
る角度範囲とは、例えば図５に示すように、湾曲部７８
ｂを、上記の平均曲率半径ｒを半径として有する仮想的
な円で近似したときに、この円の中心Ｏを基準として湾
曲部分７ｃの両端がなす角度θ₁ を意味する。また、湾
曲部７８ｂと封口体６とが接触している部分の角度範囲
も同様に、湾曲部７８ｂを、上記の平均曲率半径ｒを半
径として有する仮想的な円で近似したときに、この円の
中心Ｏを基準として、封口体６と接触している湾曲部７
８ｂの当該接触部分の両端がなす角度θ₂ を意味する。

【００３５】本発明では、上記の負極端子板（金属板）
７として、通常は厚み0.４mm程度のめっき鋼板を使用す
る。これは、本発明では、封口体の支持手段である金属
板が負極端子板を兼ねており、負極端子板には、コスト
面等で有利な前記のような厚みを有するめっき鋼板が一
般に使用されるからである。

【００３６】封口体６を支える支持手段としての機能を
持つ金属板に負極端子板としての機能を併せ持たせるた
めに、言い換えれば金属板で構成される負極端子板７に
支持手段としての機能を持たせるために、負極端子面と
なる金属板７の中央側の部分（以下、端子面という）
は、通常の負極端子板のそれのように、内面側から外面
側に向かう方向に凸状、全体としてはハット状に形成す
る。要するに、負極端子板を兼ねる金属板７は、全体と
しての形状はハット状であるが、その外周部には、厚み
方向の断面形状がほぼＣ字状または弧状の湾曲部７８ｂ
が設けられており、この湾曲部７８ｂの平均曲率半径ｒ
が１mm以下で、当該湾曲部７８ｂにおいて封口体６と前
記の角度範囲にわたって接触している構成とするのであ
る。

【００３７】＜請求項５、６、７に係る発明＞先に述べ
た課題１および課題４を解決するために、本発明者ら
は、樹脂製封口体の支持手段として負極端子板を使用し
たアルカリ乾電池において、封口の前後で負極端子板の
高さが高くなるか低くなるか、どちらか片方となるよう
にする条件を鋭意検討した。その結果、鍔面平坦部を端
子面に対して平行とするのではなく、傾斜を付ければ負
極端子板がどちらの形状になるかコントロールできるこ
とを見いだした。すなわち、鍔面平坦部と端子面側面と
のなす角度が大きくなるように鍔面に傾斜を付ければ、
封口後の負極端子板の高さは元の高さより必ず高くな
り、傾斜が逆であれば端子板の高さは必ず低くなるので
ある。

【００３８】具体的には、例えば図１および図２に示す
ように、有底円筒状の外装缶１の内部に、正極２および
負極４と、これらの間に配置されるセパレータ３と、電
解液（図示せず）とを収容し、外装缶１の開口端部１ａ
内に、樹脂製封口体６とこれを内周から支える支持手段
７とを装着して、外装缶１と支持手段７とで樹脂製封口
体６を締め付けることにより封口したアルカリ乾電池に
おいて、本発明は、次のように構成した。すなわち、前
記支持手段として例えば図３および図４に示すような負
極端子板７（支持手段と同一符号を使用）を使用する。
この負極端子板７は、凸状に形成された中央部の端子面
７７と、この端子面７７を垂直に貫く方向から見て端子
面７７を取り囲むように形成された外周部の鍔面７８と
を有する。そして、鍔面７８の内周側に平坦部（鍔面平
坦部）７８ａを設け、この鍔面平坦部７８ａと端子面７
７とが平行でない構成とする。この場合、負極端子板７
の端子面７７と鍔面平坦部７８ａとのなす角度αを４度
以上、特に４〜２０度とするのが好ましい。これは、端
子面７７と鍔面平坦部７８ａとのなす角度αが４度より
大きければ封口後に負極端子板７の高さが高くなるほう
に統一されるが、この角度αが２０度を超えると負極端
子板７の高さが大きくなり、設計の自由度が減少するか
らである。

【００３９】なお、本明細書でいう鍔面平坦部７８ａと
は、必ずしも曲率無限大の平面だけに限定されるもので
はなく、大きな曲率半径をもった緩い湾曲面であっても
構わない。この場合、鍔面平坦部７８ａの傾斜とは、湾
曲面の両端にある２つの変曲点を結ぶ平面と端子面７７
とのなす角度αを指す（図４参照）。

【００４０】＜請求項８に係る発明＞樹脂製封口体の支
持手段に負極端子板を使用したアルカリ乾電池におい
て、これの横締め封口時に樹脂製封口体に設けられた防
爆用の薄肉部分に負担がかかるのは、従来の封口体で
は、連結部の肉厚が防爆用の薄肉部分以外は比較的一様
で、連結部に作用する応力を当該連結部全体で受ける構
造となっており、結果的に防爆用の薄肉部分に応力が集
中する構造となっていたからであると思われる。

【００４１】そこで、本発明では、先に述べた課題１お
よび課題５を解決するために、樹脂製封口体の支持手段
に負極端子板を使用したアルカリ乾電池において、封口
体の連結部に横締め封口時における応力の一部を吸収す
る相対的に薄肉状の応力吸収部を設けることより、防爆
用の薄肉部分への応力集中を防止する。具体的には、本
発明は、図１に示すように有底円筒状の外装缶１の内部
に、正極２および負極４と、これらの間に配置されるセ
パレータ３と、電解液（図示せず）とを収容し、外装缶
１の開口端部１ａ内に、樹脂製封口体６とこれを内周か
ら支える支持手段とを装着して、外装缶１と支持手段と
で樹脂製封口体６を締め付けることにより外装缶１の開
口端部１ａを封口したアルカリ乾電池において、以下の
構成としたものである。

【００４２】すなわち、まず放電容量の増大を図るため
に、図２に拡大して示すように前記支持手段として、負
極端子板を兼ねた１枚の金属板７（負極端子板７）を使
用する。その上で、前記樹脂製封口体６については、負
極４の中心部に挿入される負極集電棒５を保持するボス
部６１と、前記負極端子板（支持手段７）によって内周
から支えられて外装缶１の内周面と接する外周部６２
と、ボス部６１と外周部６２とを連結する連結部６３と
を具備した構成とする。この樹脂製封口体６の連結部６
３には、前記ボス部６１側の付け根部分に防爆用の薄肉
部分６３ａを設ける。そして、横締め封口時における防
爆用の薄肉部分６３ａへの負担を軽減するために、連結
部６３における前記外周部６２側の付け根部分に、外装
缶１の開口端部１ａを封口すべく樹脂製封口体６を締め
付けたときに前記防爆用の薄肉部分６３ａに応力が集中
しないように当該連結部６３に作用する応力の一部を吸
収する応力吸収部６３ｃを設ける。この応力吸収部６３
ｃは、これの直ぐ内周側に位置する部分６３ｄに比べて
肉厚が不連続に薄くなるように且つ前記内周側に位置す
る部分６３ｄとの間に段差を有するように形成する。

【００４３】＜請求項９に係る発明＞短絡発熱等による
高温時や過放電放置時に樹脂製封口体における安全弁が
正常に作動しないのは、安全弁が作動する前、すなわち
連結部における防爆用の薄肉部分が破断する前に、封口
体の連結部がドーム状に大きく膨らみ、その状態で金属
ワッシャあるいは負極端子板（金属ワッシャを設けない
場合）に接触してしまうからであると考えられる。つま
り、本来ならば金属ワッシャあるいは負極端子板に接触
する前に封口体の連結部における防爆用の薄肉部分が破
断しなければならないのに、封口体の連結部の肉厚が全
体的に比較的薄い等の形状上あるいは構造上の理由によ
り連結部がドーム状に変形し、薄肉部分の破断が起こる
前にドーム状となった連結部が破裂してしまうのであ
る。

【００４４】そこで、本発明では、先に述べた課題１お
よび課題６を解決するために、樹脂製封口体の支持手段
に負極端子板を使用したアルカリ乾電池において、樹脂
製封口体の形状を変更することにより、安全弁が正常に
作動するようにして、短絡高温時や過放電放置時におけ
る安全性を向上させる。具体的には、本発明は、図１に
示すにように有底円筒状の外装缶１の内部に、正極２お
よび負極４と、これらの間に配置されるセパレータ３
と、電解液（図示せず）とを収容し、外装缶１の開口端
部１ａ内に、樹脂製封口体６とこれを内周から支える支
持手段とを装着して、外装缶１と支持手段とで樹脂製封
口体６を締め付けることにより外装缶１の開口端部１ａ
を封口したアルカリ乾電池において、以下の構成とした
ものである。

【００４５】すなわち、まず放電容量の増大を図るため
に、図２に拡大して示すように前記支持手段として、負
極端子板を兼ねた１枚の金属板７（負極端子板７）を使
用する。その上で、前記樹脂製封口体６については、負
極４の中心部に挿入される負極集電棒５を保持するボス
部６１と、前記負極端子板（支持手段）７によって内周
から支えられて外装缶１の内周面と接する外周部６２
と、ボス部６１と外周部６２とを連結する連結部６３と
を具備した構成とする。樹脂製封口体６の連結部６３
は、前記ボス部６１側の付け根部分に防爆用の薄肉部分
６３ａを設ける。この薄肉部分６３ａは、これを取り囲
んでいる直ぐ外側の部分６３ｂに比べて肉厚が不連続に
薄くなるように且つ前記外側の部分６３ｂとの間に段差
を有するように形成する。

【００４６】＜請求項１０、１１に係る各発明＞請求項
１０および１１に係る各発明は、上述した請求項８、９
の両発明を組み合わせることで、安全弁の信頼性をより
一層向上させようとするものである。すなわち、前記の
ようなボス部６１と外周部６２と連結部６３とを具備し
た樹脂製封口体６を有するアルカリ乾電池において、樹
脂製封口体６の連結部６３における前記ボス部６１側の
付け根部分に、これを取り囲んでいる直ぐ外側の第１肉
厚部分６３ｂに比べて肉厚が不連続に薄くなるように且
つ第１肉厚部分６３ｂとの間に段差を有するように形成
された防爆用の薄肉部分６３ａを設けたこと、および連
結部６３における前記外周部６２側の付け根部分に、外
装缶１の開口端部１ａを封口すべく樹脂製封口体６を締
め付けたときに前記防爆用の薄肉部分６３ａに応力が集
中しないように当該連結部６３に作用する応力の一部を
吸収する応力吸収部６３ｃを設け、この応力吸収部６３
ｃを、これの直ぐ内周側に位置する第２肉厚部分６３ｄ
に比べて肉厚が不連続に薄くなるように且つ第２肉厚部
分６３ｄとの間に段差を有するように形成したことを特
徴とするものである。

【００４７】この場合、第１肉厚部分６３ｂの肉厚を0.
４〜0.５mmとし、第２肉圧部分６３ｄの肉厚を第１肉厚
部分６３ｂの肉厚の2.５〜3.０倍に設定するのが望まし
い（請求項１１）。樹脂製封口体６の支持手段に負極端
子板７を使用した単三形アルカリ乾電池においては、封
口体６の連結部６３が負極端子板７に接触するまでの撓
み量（変位量）は1.２mmである。樹脂製封口体（例えば
６，６ナイロン製封口体）６において、第１肉厚部分６
３ｂおよび第２肉厚部分６３ｄの各肉厚を前記のように
比較的厚目に設定しておくと、温度１５０〜２００℃の
条件で連結部６３の撓み量を1.２mm以下、連結部６３の
内部応力を１００mmＮｓ（従来構造の約６０％）以下に
することができる。これにより、高温時（１５０〜２０
０℃）に防爆用の薄肉部分６３ａが破断する前に封口体
６がドーム状に膨らんで負極端子板７に接触したり過放
電放置時に封口体６が破断したりする事態を防止でき
る。

【００４８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を単三形アルカリ
乾電池（以下、単にアルカリ乾電池または電池ともい
う）に適用した例を示したものである。このアルカリ乾
電池は、正極端子を兼ねる有底円筒状の外装缶１と、こ
の外装缶１内（セル室Ｃ内）に収容された円筒状の正極
２と、この正極２の中空部内に配置されたコップ状の不
織布からなるセパレータ３と、このセパレータ３内に充
填されたペースト状の負極４と、この負極４内に挿入さ
れた釘状の負極集電棒（負極集電体）５と、セパレータ
３および正極２に含浸された水酸化カリウム水溶液を主
成分とする電解液（図示せず）とを有し、外装缶１の開
口端部１ａ側を封口した構成である。外装缶１の底部に
は、凸状の正極端子部分１ｂが形成されている。ここ
で、図１中の符号Ａは外装缶１の封口部分を示し、符号
Ｂは外装缶１の胴部分を示す。さらに詳しくは、図１に
示した状態において、外装缶１の封口部分Ａとは、グル
ーブによる変形で外装缶１の外形がもとの寸法より小さ
くなる部分から上の部分を指し、胴部分Ｂとはそれより
下の部分を指す。

【００４９】そして、本発明を適用した上記のアルカリ
乾電池においては、外装缶の胴部分Ａにおける缶厚み
（肉厚）が0.１８mm以下とされ、かつ封止部分Ｂにおけ
る缶厚みが胴部分Ａにおける缶厚みの1.４倍以上に設定
されている。

【００５０】外装缶１内に収容された円筒状の正極２
は、二酸化マンガンと黒鉛（導電材料）との混合物で構
成されている。上記のアルカリ乾電池においては、この
二酸化マンガンと黒鉛（導電材料）とを混合して正極２
を成形する際に、水酸化カリウム濃度を高めたアルカリ
電解液が用いられている。これは、水酸化カリウム濃度
を高めたアルカリ電解液を用いて正極２を成形すること
で、正極２となる成形体の強度を高めることができるか
らである。その結果、二酸化マンガンや黒鉛（導電材
料）を結合するためのバインダー（結合剤樹脂）を使用
する必要がなくなり、その分だけ放電特性に関係する材
料の充填率を高めることができるので、電池の放電特性
が改善されることとなる。また、外装缶１内に収容され
た正極２の強度が高まることで、外装缶１に上記のよう
な肉厚の薄い鋼板を使用した場合であっても外力による
変形を受けにくくなる。

【００５１】外装缶１の開口端部１ａ内、すなわち封口
部分Ａ内には、防爆用の安全弁機構を有する例えばポリ
アミドやポリプロピレン等の樹脂（図示例では６，６ナ
イロン）からなる封口体６と、これを内周から支える支
持手段であり且つ負極端子板を兼ねた一枚の金属板７
（負極端子板７）と、外装缶１の開口端部１ａと負極端
子板７との間を電気的に絶縁する鍔付き短筒状の樹脂体
からなる絶縁板８とが装着されている。

【００５２】封口体６は、図２に拡大して示すように、
負極集電棒５が挿通される孔６１ａを有するボス部６１
と、外装缶１の内周面と接する外周部６２と、ボス部６
１と外周部６２とを連結し且つ前者から後者に至る面を
封鎖する連結部６３とで構成されている。そして、この
封口体６によって、電池活物質の収容されているセル室
Ｃを閉じてセル室Ｃ内の電解液の外部への漏出を防止
し、かつ負極端子板７と外装缶１との間を前記の絶縁板
８とともに電気的に絶縁するようになっている。

【００５３】封口体６の連結部６３におけるボス部６１
側の付け根部分には、防爆用の安全弁機構を構成する薄
肉部分６３ａが設けられている。この薄肉部分６３ａ
は、電池の内圧が所定レベル以上に上昇したときに連結
部６３が図中の上方側に変形し、さらに内圧が上昇した
ときに当該薄肉部分６３ａが破断することにより、内圧
の一部を負極端子板７の後述するガス抜き孔を介してセ
ル室Ｃ外に開放する機能を果たすものである。ところ
が、従来の封口体では、防爆用の薄肉部分とこれの直ぐ
外側の部分との間の肉厚があまり大きくなく、しかも連
結部の肉厚が比較的薄く且つ一様であったために、高温
短絡時に薄肉部分が破断する前にドーム状に膨張したま
ま負極端子板に接触してガス抜き孔を塞いでしまった
り、過放電放置時に薄肉部分が剪断されるよりも前にド
ーム状に膨らんだ連結部が破裂したりする可能性が全く
ないとは言い切れなかった。そこで、このような問題が
生じないようにするため、本発明のアルカリ乾電池に備
えられた封口体６では、連結部６３に設けた防爆用の薄
肉部分６３ａが、これを取り囲んでいる直ぐ外側の部分
（第１肉厚部分）６３ｂに比べて肉厚が不連続に薄くな
るように且つ第１肉厚部分６３ｂとの間に所定の段差を
有するように形成されている。

【００５４】封口体６の連結部６３における外周部６２
側の付け根部分には、比較的薄肉の応力吸収部６３ｃが
設けられている。この応力吸収部６３ｃは、これの直ぐ
内周側に位置する部分（第２肉厚部分）６３ｄに比べて
肉厚が不連続に薄くなるように且つ第２肉厚部分６３ｄ
との間に段差を有するように形成されている。これによ
り、外装缶１の開口端部１ａを封口すべく封口体６を締
め付けたときに連結部６３に作用する応力の一部を吸収
して、防爆用の薄肉部分６３ａへの応力集中を防止す
る。

【００５５】封口体６の連結部６３における第１肉厚部
分６３ｂから第２肉厚部分６３ｄに至る部分は、第１肉
厚部分６３ｂから第２肉厚部分６３ｄに行くに従って肉
厚が連続的に厚くなるように形成されている。図示例の
封口体６では、第１肉厚部分６３ｂの肉厚は0.４〜0.５
mmであり、第２肉圧部分６３ｄの肉厚は第１肉厚部分６
３ｂの肉厚の2.５〜3.０倍とされている。そして、この
ような連結部６３の形状と、従来のものと比べた場合の
連結部６３の厚肉化と、第１肉厚部分６３ｂとの間に所
定の段差を有する防爆用の薄肉部分６３ａの構造とが相
まって、上述した高温短絡時や過放電放置時における不
具合をさらに確実に防止できるようになっている。

【００５６】封口体６のボス部６１においては、負極集
電棒５が挿通された孔６１ａの図２中の上端部分が、こ
れ以外の孔部分の内径よりも大きな内径を有する大径孔
部分６１ｂとされており、負極集電棒５を挿通セットし
た図示状態において負極集電棒５の大径端部５ａがボス
部６１の大径孔部分６１ｂに嵌合して、当該大径端部５
ａの上端がボス部６１の上端面から僅かに突出した状態
またはそれと略面一の状態となっている。図２において
ボス部６１の周壁部分は外周部６２のそれに比べて肉厚
が厚くされているが、これは、封口時に外周部６２がか
しめられて変形する部分であるのに対し、ボス部６１は
これに挿通された負極集電棒５とともに負極端子板７の
中央部分の裏面側にあってこの部分が外力によって内側
にへこんだりしないように負極端子板７を裏面側から支
える役目をも持っているからである。

【００５７】一方、負極端子板７は、一枚の鋼板で構成
されており、図３および図４に単体で示すように、凸状
に形成された中央部の端子面７７と、この端子面７７を
垂直に貫く方向から見て端子面７７を取り囲むように形
成された外周部の鍔面７８と、端子面７７の外周から鍔
面７８の内周に至る円筒状の端子面側面７９とからな
る。このうち端子面７７には、これの中心部を取り囲む
ように僅かに凹んだ平面視で円形の凹み７７ａが形成さ
れており、この凹み７７ａが取り囲んでいる中央部分の
裏面側に負極集電棒５の大径端部５ａがスポット溶接等
により接合されている（図２参照）。

【００５８】負極端子板７における鍔面７８は、内周側
の平坦部７８ａと、封口体６をかしめる際にこれの外周
部６２を内周からしっかりと支える目的で当該負極端子
板７の全周にわたって設けられた外周側の湾曲部７８ｂ
とからなる。内周側の平坦部７８ａは、図４に示した厚
み方向の断面において、外周側の湾曲部７８ｂに比べて
相対的に平坦な形状を有する。そして、この平坦部７８
ａが端子面７７ａに対して、外側に下る方向に４度以上
傾斜した構造とされていることにより、封口工程での負
極端子板７の変形による高さ方向寸法のばらつきを低減
させるようになっている。なお、図示例は、鍔面平坦部
７８ａと端子面７７とのなす角度α、すなわち鍔面平坦
部７８ａの外周端（湾曲部７８ｂ側）にある変曲点と内
周端（端子面側面側７９側）にある変曲点とを結ぶ平面
と、端子面７７とのなす角度αを８度としたものであ
る。

【００５９】負極端子板７の外周側に設けられた湾曲部
７８ｂは、先の「課題を解決するための手段」の項で述
べたように、負極端子板７をこれの中心を通って厚み方
向に切断したときの断面において、平均曲率半径が１mm
以下で、かつ９０度より大きい角度範囲にわたってほぼ
Ｃ字状または弧状に湾曲形成されており、しかもその外
周側が、すでに説明した意味において９０度より大きい
角度範囲にわたって封口体６の外周部６２の内周側と接
触している。そして、この接触部分において封口体６の
外周部６２が、これの内周側に位置する負極端子板７の
湾曲部７８ｂと、外周側に位置する外装缶１の開口端部
１ａとでかしめられて締め付けられていることにより、
図２に示したように封口体６が外装缶１の開口端部１ａ
内の所定位置に装着され、この状態でセル室Ｃ内の上方
が封口されるとともに、封口体６の連結部６３と負極端
子板７との間に安全弁（薄肉部分６３ａ）の動作を確保
するための所要の空間が形成された構造となっている。
なお、図３および図４中の符号７ｆはセル室内で発生し
たガスを安全弁の作動時に外部に逃がすためのガス抜き
孔を示す。

【００６０】なお、上記の湾曲部７８ｂが設けられてい
る角度範囲とは、負極端子板７の他の例を示す図５に記
載したように、湾曲部７８ｂを、上記の平均曲率半径ｒ
を半径として有する仮想的な円で近似したときに、この
円の中心Ｏを基準として湾曲部７８ｂの両端がなす角度
θ₁ を意味する。湾曲部７８ｂと封口体６とが接触して
いる部分の角度範囲も同様に、湾曲部７８ｂを、上記の
平均曲率半径ｒを半径として有する仮想的な円で近似し
たときに、この円の中心Ｏを基準として、封口体６と接
触している湾曲部７８ｂの当該接触部分の両端がなす角
度θ₂ を意味する。

【００６１】一方、鍔付き短筒状の樹脂体からなる絶縁
板８は、封口体６が装着された後に、負極端子板７の端
子面７７と外装缶１の開口端および封口体６の外周部６
２の一端との間に形成された隙間部分に、当該絶縁板８
における短筒部分８ａを嵌め込むことで図示した所定位
置に取り付けられており、これによって負極端子板７と
外装缶１との間を電気的に絶縁している。

【００６２】なお、負極端子板（金属板）７の外周側に
設ける湾曲部７８ｂは、先に述べた平均曲率半径ｒと角
度範囲θ₁ ・θ₂ の条件を満たしてさえいれば、その曲
げ方や曲げ方向は問わない。図５ないし図７は、湾曲部
７８ｂの他の例を示したものである。このうちの図５
は、負極端子板７の端子面７ａと同じ方向もしくは同じ
側に凸となるように湾曲部７８ｂを形成した例を示す。
図６は、負極端子板７の半径方向の外方に向けて凸とな
るように湾曲部７８ｂを形成した例を示す。図７は、負
極端子板７の外周部を端子面７７の突出方向とは反対側
の方向にいったん曲げ、そこからさらに逆向きに湾曲さ
せて外周側が封口体６の外周部６２と所定状態で接する
ように湾曲部７８ｂを形成した例を示す。また、負極端
子板７には、例えば電池を落としたときや端子面７７を
外部から強く押したときにも簡単にはへこまないように
したり、封口体６のかしめ時に負極端子板７全体が変形
しないようにしたりする目的で、中央部に設けた凹み７
７ａと同じような凹凸を同心円状に設けてもよい。

【００６３】

【作用】筒形アルカリ乾電池において、樹脂製の封口体
を内周から支える支持手段として従来から用いられてい
る金属ワッシャを廃止し、その代わりに、図１ないし図
５に示したような負極端子板（金属板）７を使用して、
この負極端子板７と外装缶１との間に封口体６の外周部
を挟んでかしめれば、封口部分の厚みを次の二つの理由
から薄くすることができる。

【００６４】第一に、金属ワッシャを廃止することで、
封口部分を少なくとも金属ワッシャの厚みぶんだけ薄く
することができる。国内で製造されている、金属ワッシ
ャで封口体を押さえる手法を採っている単３形アルカリ
乾電池を例に取ると、0.６mm以上、0.７５mm程度の厚み
の金属ワッシャが用いられており、この金属ワッシャを
廃止することで少なくともこの厚みぶんだけ封口部分の
厚みを薄くすることができる。

【００６５】第二に、封口体６の連結部６３が内圧で変
形するための空間を特に設ける必要が無くなることが挙
げられる。このことをさらに詳しく述べる。

【００６６】封口体６は、通常、ナイロンやポリプロピ
レン等でできており、その一部に防爆用の薄肉部分が設
けられていることはすでに述べた通りである。何らかの
理由で電池の内圧が高くなったときには、例えば図１６
に示したような封口体６は同図に鎖線で示したように変
形し、内圧がさらに高くなると連結部６３の薄肉部分６
３ａがちぎれて内圧の一部を放出することにより、内圧
の上昇を防止する。図１６および図１７に示した従来の
アルカリ乾電池では、封口体６の薄肉部分６３ａと金属
ワッシャ１０７との間に隙間（空間Ｓ₁ ）が設けられて
いるが、もしこの隙間が小さければ内圧が高くなったと
きに、変形した封口体６の連結部６３あるいは薄肉部分
６３ａが金属ワッシャ１０７に押さえつけられて変形で
きなくなり、どんなに内圧が高くなっても薄肉部分６３
ａがちぎれなくなるので、内圧を開放することができな
くなる。このため、封口体６の薄肉部分（安全弁の作動
点）６３ａと、封口体６を支える金属ワッシャ１０７と
の間には、ある程度の間隔を設けることが必要であり、
国内で製造されている単３形アルカリ乾電池を例に取る
と、通常、1.０〜1.５mm程度の間隔が設けられている。

【００６７】さて、図１５および図１６に示したよう
に、アルカリ乾電池の負極端子板２０７を凸形形状とす
ることは事実上の標準となっているが、封口体６をかし
めるために支持手段として金属ワッシャを用いた場合に
は、先に述べたように金属ワッシャ１０７と負極端子板
２０７との間に電池にとって何ら必要のない無駄な空間
Ｓ₂ が生じる。しかし、本発明におけるように金属ワッ
シャを廃止して、図１ないし図７に例示したような負極
端子板（金属板）７を支持手段として用いると、従来に
おいては無駄であった上記の空間Ｓ₂ を封口体６の変形
に必要な空間に利用できるので、全体として封口部分の
厚みを薄くすることができるのである。

【００６８】上記の理由から、図１ないし図７に示すよ
うに、封口体６を内部から支える支持手段としての金属
板を負極端子板７のみとし、かつこの負極端子板の厚み
を従来の金属ワッシャのそれよりも薄くする（例えば0.
３〜0.７mmにする）ことで封口部分の体積を減らすこと
ができ、これによって電池の内容積（セル室Ｃの容積）
を大きくすることが可能となる。図１・図２に示した例
でいうと、図１の構造では封口部分Ａは、電池の高さに
対し１０％以上の厚み（電池高さ方向における厚み）を
持つのに対し、図２の構造では封口部分の厚みは電池高
さの８％に抑えられ、その結果、電池内容積が４％増加
した。この増加体積に電池活物質を充填すれば電池の容
量は４％増加するし、空隙のまま残しても、電池内部で
ガスが発生したときの圧力上昇緩和のアブソーバーとし
て機能するので安全上有効に活用される。

【００６９】加えて、このアルカリ乾電池においては、
負極端子板７における端子面７７と鍔面平坦部７８に４
度以上の傾斜が設けられていることにより、封口後の負
極端子板７は全てもとの高さより高くなるように変形す
るようになる。これにより、封口工程で負極端子板７が
変形して寸法がばらつくといった問題を解消することが
できる。

【００７０】ただし、金属ワッシャを廃止して、その代
わりに負極端子板でもある金属板を使用しただけでは、
電池に激しい温度変化を加えたときなどに外装缶と封口
体との間を経由して内部の強アルカリ電解液が漏れ出る
おそれがある。封口体を内側から押さえる支持手段とし
ての金属板が薄くなったことで、かしめる時に負極端子
板が変形してしまい、封口体を押さえつける力が充分で
なくなるからである。

【００７１】このような変形は、本発明における負極端
子板７のように、これの外周部に平均曲率半径が１mm以
下のほぼＣ字状または孤状の断面形状を有する湾曲部７
８ｂを設け、この湾曲部７８ｂを封口体６と所定の角度
範囲にわたって接触させることによって防止できる。こ
の湾曲部７８ｂの形成に伴う加工硬化によって負極端子
板７が変形しにくくなるのみならず、外装缶１を介して
封口体６に加えられる押しつけ力が負極端子板７の外周
部に作用しても、封口体６と比較的広い角度範囲にわた
って接触する湾曲部７８ｂを介して負極端子板全体で封
口体６がしっかりとバックアップされるからである。し
たがって、外装缶１の開口端部１ａの周縁部分を内側に
曲げて負極端子板７との間で封口体６を強い力で締め付
けることができ、その結果、外装缶１と封口体６との間
の密着性、つまりは耐漏液性（液密性）を高めることが
できる。しかも、負極端子板７の湾曲部７８ｂは、封口
体６がかしめられた状態で封口体６と９０度よりも大き
い角度範囲にわたって接触していることで、封口体６と
外装缶１との接触面積も比較的大きくなるから、これに
よっても封口体６と外装缶１との境界部分に充分な耐漏
液性を付与することができる。

【００７２】以上に加えて、本発明のアルカリ乾電池に
おいては、以下に述べるように、樹脂製封口体６の形状
ないし構造を改良したことによって、封口体６の連結部
６３に設けた防爆用の薄肉部分６３ａにより構成される
安全弁を確実かつ正常に作動させることができ、その信
頼性や安全性を高めることができる。

【００７３】まず、封口体６の連結部６３における外周
部６２側の付け根部分に応力吸収部６３ｃを設け、この
応力吸収部６３ｃで、横締め封口時に連結部６３に作用
する応力の一部を吸収するようにしたことにより、横締
め封口時における防爆用の薄肉部分６３ａへの応力集中
を防止できる。これにより、安全弁の作動圧が変動する
ことを抑制でき、そのぶんだけ安全弁の信頼性を高める
ことができる。

【００７４】次に、封口体６の連結部６３におけるボス
部６１側の付け根部分に、これを取り囲んでいる直ぐ外
側の部分（第１肉厚部分）６３ｂに比べて肉厚が不連続
に薄くなるように且つ前記第１肉厚部分６３ｂとの間に
段差を有するように形成された防爆用の薄肉部分６３ａ
を設けたことにより、短絡高温時や過放電放置時におい
て当該薄肉部分６３ａが確実に剪断されるようになる。
すなわち、短絡時の発熱による封口体樹脂の軟化と電池
内圧の上昇とにより連結部６３の変形が起きる場合に
は、防爆用の薄肉部分６３ａに応力が集中することによ
り、連結部６３のドーム状変形による負極端子板７への
接触が起こる前に薄肉部分６３ａが剪断破壊されて内圧
が開放される。また、過放電放置時には発熱による封口
体樹脂の軟化は生じないが、内圧の上昇により連結部６
３に応力が作用するから、この場合も上記の薄肉部分６
３ａへの応力集中により、連結部６３の破断が起こる前
に薄肉部分６３ａが剪断破壊されて内圧が開放される。
こうして短絡高温時や過放電放置時に安全弁が正常の作
動することにより、封口体６の連結部６３が破裂するこ
となく内圧が開放されるから、連結部６３の破裂により
生じる内容物の飛散や破裂音の発生を防止することがで
きる。

【００７５】特に、封口体６の連結部６３における第１
肉厚部分６３ｂから第２肉厚部分６３ｄに至る部分を、
前者から後者に行くに従って肉厚が連続的に厚くなるよ
うに形成し、第１肉厚部分６３ｂの肉厚を0.４〜0.５m
m、第２肉圧部分６３ｄの肉厚を第１肉厚部分６３ｂの
肉厚の2.５〜3.０倍とした場合には、このような連結部
６３の厚肉形状と、第１肉厚部分６３ｂとの間に所定の
段差を有する防爆用の薄肉部分６３ａの構造とが相まっ
て、高温短絡時や過放電放置時における封口体６の破裂
を確実に防止することが可能となる。

【００７６】

【実施例】以下において本発明の実施例を説明するが、
もちろん本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。なお、以下でいう「％」は、特に断らない限り全
て「重量パーセント（wt％）」を意味する。

【００７７】＜実施例１〜４＞板厚0.２５mmのキルド鋼
板を深絞り加工によって単三形アルカリ乾電池用の外装
缶に形成した。このとき、封口部分の缶厚みは元の鋼板
の厚みを残し、胴部分の缶厚みは元の鋼板よりも薄くな
るように加工した。表１に、本発明の実施例１〜４で使
用した外装缶の胴部分および封口部分における缶厚み
と、後述する比較例１・２で使用した外装缶のそれらと
を併せて示す。

【００７８】また、実施例１〜４においては、電池を落
下させたときに正極端子のへこみを防ぐために、外装缶
の正極端子部分１ｂ（図１参照）も胴部分より缶厚が厚
くなるように加工した。

【００７９】次いで、電解法による二酸化マンガンと黒
鉛と水とを９２：５：３の割合（重量比）で混合した正
極材料１1.０ｇを、内径9.１mm、外径１3.３mm、高さ４
3.０mmの円筒状に加圧成形した正極を単３形アルカリ乾
電池用の外装缶に挿入した。その後、外装缶の開口端か
ら高さ方向において3.７mmの位置にグルーブを施した。
これは、後で封口体を挿入するときに封口体がグルーブ
の位置で支えられ、グルーブ位置より奥に押し込まれな
いようにするためである。さらに外装缶の内側、開口端
から高さ方向において3.７mmまでの部分に外装缶と封口
体との密着性を良くすることを目的としてピッチを塗布
した。なお、ピッチ塗布量は２０mg以下であると耐漏液
性が低下するが、それ以上であれば耐漏液性に差がない
ことを確認している。

【００８０】次に、厚み１００μｍのビニロンとレーヨ
ンとからなる不織布を三重に重ねてコップ状に巻いたセ
パレータを先の円筒状正極の内側に装填し、これらに電
解液として濃度３９％の水酸化カリウム水溶液1.５ｇを
しみこませた。次いで、純度９9.０％、目開き４２５μ
ｍのふるいを通過し、目開き７５μｍのふるいを通過し
なかった粉末亜鉛4.０ｇと濃度３９％の水酸化カリウム
水溶液2.０ｇとポリアクリル酸ソーダ0.０４ｇとを混練
してなるペースト状の負極をセパレータの内部に充填し
た。

【００８１】次いで、負極の集電を取るためのすずめっ
き真鍮製の負極集電棒を封口体のボス部に挿通して装着
し、負極集電棒と負極端子板とをスポット溶接により接
合した。この負極端子板をナイロン６−６（６，６ナイ
ロン）製の封口体に装着し、これらを、先の正極および
負極を充填した外装缶に装着した後、外装缶の開口端部
の外側からスピニング方式によりかしめることにより単
３形アルカリ乾電池を作成した。

【００８２】＜比較例１および比較例２＞外装缶の封口
部分および胴部分における缶厚みを表１に示したように
設定したこと以外は実施例１〜４と同様にして単３形ア
ルカリ乾電池を作成した。

【００８３】〔耐漏液性試験〕以上のようにして作成し
た各実施例および比較例に係る電池のうち、各々１００
個を、３０分毎に−１０℃と６０℃の温度変化を繰り返
す恒温槽に３日間保管して、保管後に外装缶と封口体と
の間から内部の強アルカリ液（電解液）が浸みだしてき
ていないかどうかを、アルカリ識別液のクレゾールレッ
ド液を用いて調べた。表１にその結果を示す。

【００８４】

【表１】

【００８５】この表を見ればわかるように、本発明の実
施例１〜４で得られたアルカリ乾電池では、温度変化の
激しい環境の下で一定期間保管した後においてもいずれ
も漏液が全く認められなかった。これに対して、比較例
１で得られたアルカリ乾電池では、サンプル１００個中
の１５個に液のしみ出しが認められ、比較例２のアルカ
リ乾電池では、サンプル１００個中の１７個に液のしみ
出しが認められた。

【００８６】＜実施例５＞電解法による二酸化マンガン
と黒鉛と水とを９２：５：３（重量比）で混合した正極
材料１1.０ｇを、内径9.１mm、外径１3.３mm、高さ４3.
０mmの円筒状に加圧成形した正極を単３形アルカリ乾電
池用の外装缶に挿入した。次に、外装缶の開口端から高
さ方向において3.７mmの位置にグルーブを施した。これ
は、後で封口体を挿入するときに封口体がグルーブの位
置で支えられ、グルーブ位置より奥に押し込まれないよ
うにするためである。さらに外装缶の内側、開口端から
高さ方向において3.７mmまでの部分に外装缶と封口体と
の密着性を良くすることを目的としてピッチを塗布し
た。

【００８７】次に、厚み１００μｍのビニロンとレーヨ
ンからなる不織布を三重に重ねてコップ状に巻いたセパ
レータを先の円筒状正極の内側に装填し、これらに電解
液として濃度３９％の水酸化カリウム水溶液1.５ｇをし
みこませた。次いで、純度９9.０％、目開き４２５μｍ
のふるいを通過し、目開き７５μｍのふるいを通過しな
かった粉末亜鉛4.０ｇと濃度３９％の水酸化カリウム水
溶液2.０ｇとポリアクリル酸ソーダ0.０４ｇとを混練し
てなるペースト状の負極をセパレータの内部に充填し
た。

【００８８】次いで、負極の集電を取るためのすずめっ
き真鍮製の負極集電棒を封口体のボス部の孔に挿通して
装着し、負極集電棒と負極端子板（金属板）とをスポッ
ト溶接により接合した。ここで用いた負極端子板は図５
に簡略化して示したタイプの金属板７で、その湾曲部７
８ｂの平均曲率半径ｒは0.６mm、湾曲部分７ｃが形成さ
れている角度範囲（θ₁ ）は１５０度、湾曲部７８ｂが
封口体６と接している角度範囲（θ₂ ）は１２０度であ
る。これらの負極端子板は、厚さ0.４mmのニッケルめっ
き鋼鈑を、打ち抜き・プレス加工することで作成した。
この負極端子板をナイロン６−６製の封口体に装着し、
これらを、先の正極および負極を充填した外装缶に装着
した後、外装缶の開口端部の外側からスピニング方式に
よりかしめることにより、図１に示したような単３形ア
ルカリ乾電池を作成した。

【００８９】なお、以上の実施例５および後述する実施
例６・７ならびに比較例３〜６においては、いずれも負
極端子板にめっき鋼鈑を用いたが、これは加工が容易で
耐食性が良いうえに廉価な材料であるためである。国内
で販売されているアルカリ乾電池は、すべてこの種のめ
っき鋼鈑を使用している。また、この鋼鈑の厚みを0.４
mmとしたのは、鋼鈑の厚みが0.５mm以上であれば原板か
ら負極端子板を打ち抜く際に金型の摩耗が激しくコスト
面で不利となるからである。

【００９０】＜実施例６＞金属板（負極端子板）の外周
部における湾曲部分の平均曲率半径を0.８mmとした以外
は、実施例５と同様の単三形アルカリ乾電池を作成し
た。

【００９１】＜実施例７＞金属板（負極端子板）の外周
部における湾曲部分の平均曲率半径を1.０mmとした以外
は、実施例５と同様の単三形アルカリ乾電池を作成し
た。

【００９２】＜比較例３＞図８に示すように金属板（負
極端子板）７の外周部に湾曲部分や曲げ部分を設けず、
金属板７の平坦な外周部と外装缶１とで封口体６を挟ん
でかしめたこと以外は、実施例５と同様にして単三形ア
ルカリ乾電池を作成した。

【００９３】＜比較例４＞図９に示すように金属板（負
極端子板）７の外周部に９０度折り曲げられた曲げ部分
２０を設け、この曲げ部分２０と外装缶１とで封口体６
を締め付けたこと以外は、実施例５と同様にして単三形
アルカリ乾電池を作成した。なお、この場合の曲げ部分
２０の外側のコーナーは微小な曲面となるが、この曲面
の平均曲率半径ｒは0.３mmであった。

【００９４】＜比較例５＞金属板（負極端子板）７の外
周部における湾曲部７８ｂの平均曲率半径ｒを1.４mmと
した以外は、実施例５と同様の単三形アルカリ乾電池を
作成した。

【００９５】＜比較例６＞図１０に示すように金属板
（負極端子板）７の外周部に、内側に９０度折り曲げら
れてその外周端側をさらに外側に僅かに曲げられた曲げ
部分３０を設け、この曲げ部分３０と外装缶１とで封口
体６締め付けたこと以外は、実施例５と同様にして単三
形アルカリ乾電池を作成した。なお、この場合の曲げ部
分３０の外面側には、コーナー部を形成する第１の折曲
面３１と末端側の第２の折曲面３２とが存在するが、こ
れらの折曲面３１・３２の平均曲率半径ｒは、それぞれ
0.３mmと0.４mmであった。

【００９６】〔耐漏液性試験〕以上のようにして作成し
た各実施例および比較例の電池のうち、各々１００個
を、３０分毎に−１０℃と６０℃の温度変化を繰り返す
恒温槽に３日間保管して、保管後に外装缶と封口体の間
から内部の強アルカリ液が浸みだしてきていないかどう
かを、アルカリ識別液のクレゾールレッド液を用いて調
べた。表２にその結果を示す。

【００９７】

【表２】

【００９８】この表を見ればわかるように、本発明の実
施例５〜７で得られたアルカリ乾電池では、温度変化の
激しい環境の下で一定期間保管した後においてもいずれ
も漏液が全く認められなかった。これに対して、比較例
３で得られたアルカリ乾電池では、サンプルとして用い
た１００個すべてに液漏れが認められ、最も良好な耐漏
液性を示した比較例６のアルカリ乾電池でも、サンプル
１００個のうち２個には液漏れが生じているのが認めら
れた。

【００９９】＜実施例８＞電解法による二酸化マンガン
と黒鉛と水とを所定の割合で混合してなる正極材料を円
筒状に加圧成形して正極を作成し、この正極を単３形ア
ルカリ乾電池用の外装缶に挿入した。次に、外装缶の開
口端から高さ方向において3.７mmの位置にグルーブを施
した。これは、後で封口体を挿入するときに封口体がグ
ルーブの位置で支えられ、グルーブ位置より奥に押し込
まれないようにするためである。さらに外装缶の内側、
開口端から高さ方向において3.７mmまでの部分に外装缶
と封口体との密着性を良くすることを目的としてピッチ
を塗布した。次に、コップ状に巻いたセパレータを先の
円筒状正極の内側に装填し、これらに電解液をしみこま
せたのち、ペースト状の負極をセパレータの内部に充填
した。

【０１００】負極端子板には、本発明の実施例に係る電
池用として、鍔面平坦部と端子面とのなす角度が８度で
あるもの（実施例８）と、４度であるもの（実施例９）
とをそれぞれ使用し、比較例に係る電池用として鍔面平
坦部と端子面とのなす角度が２度であるもの（比較例
７）と０度であるもの（比較例８）とをそれぞれ使用と
した。この角度は、鍔面平坦部と端子面側面とのなす角
度が大きくなる方向を正とした（図４参照）。先の図４
に示した負極端子板は実施例８で使用したものであり、
図１１は比較例８で使用したものである。これらの図４
・図１１に示した負極端子板（金属板）７・３０７は、
周囲に平均曲率半径が0.６mmで１８０度の湾曲部７８ｂ
・３７８ｂが設けられているが、これは加工硬化により
負極端子板の強度を増し、かしめ部分の強度を増加させ
る工夫であり、この湾曲部７８ｂ・３７８ｂが無いと負
極端子板が封口体樹脂を押さえつける力が弱くなり、内
部の強アルカリ電解液が外部に漏れやすくなるからであ
る。

【０１０１】これらの負極端子板は、厚さ0.４mmのニッ
ケルめっき鋼鈑を、打ち抜き・プレス加工することで作
成した。この負極端子板に負極集電棒をスポット溶接し
て、ナイロン６−６（６，６ナイロン）製の封口体に装
着し、これらを、先の正極および負極を充填した外装缶
に装着した後、外装缶の開口端部の外側からスピニング
方式によりかしめることにより、図１に示したような単
３形アルカリ乾電池を各実施例および比較例ごとに、そ
れぞれ１００個作成した。

【０１０２】なお、本発明の実施例および比較例におい
ては、いずれも負極端子板にめっき鋼鈑を用いたが、こ
れは加工が容易で耐食性が良いうえに廉価な材料である
ためである。国内で販売されているアルカリ乾電池は、
すべてこの種のめっき鋼鈑を使用している。また、この
鋼鈑の厚みを0.４mmとしたのは、鋼鈑の厚みが厚いと金
型の摩耗が激しかったり鋼材の消費量が大きくなりコス
ト面で不利となるからである。

【０１０３】以上のようにして作成した電池を透過Ｘ線
で撮影し、負極端子板が封口前後で高くなっているか低
くなっていいるかを調べ、また高さを測定して高さの最
大値と最小値との差を求めた。結果を表３に示す。

【０１０４】

【表３】

【０１０５】表３に示したように、端子面と鍔面平坦部
に４度以上の傾斜を設けることで、封口後の負極端子板
は全てもとの高さより高くなるように変形し、その結
果、電池の高さのばらつきは比較例に比べて格段に抑制
することができた。なお、端子面と鍔面平坦部とのなす
角度が４度より大きければ封口後に負極端子板の高さが
高くなるほうに統一されるが、この角度が大きすぎると
負極端子板の高さが大きくなり、設計の自由度が減少す
るので２０度以下が望ましい。

【０１０６】＜実施例１０＞本発明に係る樹脂製封口体
の効果を確認するために、単三形アルカリ電池に使用す
る樹脂製封口体について、以下の実験を行った。この実
験では、実施例１０として図１２に示すような６，６ナ
イロン製の封口体を使用し、比較例９として図１３に示
すような６，６ナイロン製の封口体を使用した。これら
の図に記載した肉厚寸法の単位はmmである。

【０１０７】１．実験で使用した解析装置：３ＤＣＡＤ
Ｐｒｏ−Ｅｎｇｉｎｅｅｒおよび構造解析ソフトＰｒ
ｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａ（日本パラメトリックテクノロ
ジー社製）を使用した。

【０１０８】２．実施条件：座標軸はｒ（封口体の半径
方向）、θ（封口体の周方向）、ｚ（ボス部の軸方向）
の極座標を使用した。 （１）拘束条件（図１４参照）； 負極集電棒の圧入を考慮し、封口体ボス部の内径を
ｒ外方向に0.０５mm強制変位させた。 スピニング封口時の横締めを考慮し、封口体外径を
ｒ内方向に0.１９mm強 制変位させた。 封口体ボス部上面はｚ方向固定、ｒ方向・θ方向フ
リーとした。 負極端子板との接触部面はｚ方向固定、ｒ方向・θ
方向フリーとした。 （２）荷重条件；封口体下面を6.５ＭＰａ、7.０ＭＰ
ａ、7.５ＭＰａで全面押圧した。 （３）温度条件；常温（２３℃）および高温（１５０
℃）でそれぞれ測定した。 （４）寸法パラメータ；図１４に示したＤ部段差寸法
（第１肉厚部分の肉厚）については、それぞれ0.２５m
m、0.３５mm、0.４５mmであるものを用意し、いずれが
最適形状であるかを検討した。

【０１０９】３．測定および結果 電池内圧が上昇し、連結部の薄肉部分が破断する直前の
変位および応力分布を調べた。その結果、以下のことが
分かった。 （１）スピニング封口を考慮した場合の横締め時の変位
・応力分布 変位；実施例１０および比較例９のいずれの封口体
においても、最大変位は連結部における外周部側で起こ
っていた。 応力；実施例１０の封口体では、連結部における外
周部側の付け根部分に設けた応力吸収部で応力集中が起
こっており、連結部には顕著な応力分布が見られなかっ
た。これに対して比較例９の封口体では逆に顕著な応力
集中は無く、連結部全体で応力を受け、連結部が全体的
に変形しているのが見られた。また、応力吸収部を設け
なかった比較例９の封口体では、連結部におけるボス部
側の付け根部分に設けた防爆用の薄肉部分に応力が集中
することが確認された。

【０１１０】（２）常温（２３℃）にて内圧6.５ＭＰａ
作用時の変位・応力分布 変位；実施例１０の封口体では連結部中央から更に
ボス部側に最大変位0.２４mmが起こり、比較例９の封口
体では連結部のほぼ中央に最大変位0.４８mmが起こっ
た。 応力；実施例１０および比較例９とも最大応力は連
結部における防爆用の薄肉部分に起こっていた。比較例
９の封口体では、連結部の上面に設けられたリブの付け
根部分にも応力が分散する傾向があった。

【０１１１】（３）高温（１５０℃）にて内圧6.５ＭＰ
ａ作用時の変位・応力分布 変位；常温時と同様、実施例１０の封口体では連結
部中央から更にボス部側に最大変位0.９１mmが起こり、
比較例９の封口体では連結部のほぼ中央に最大変位1.９
０mmが起こった。 応力；実施例１０および比較例９とも最大応力は連
結部における防爆用の薄肉部分に起こっていた。比較例
９の封口体では、連結部の上面に設けられたリブの付け
根部分にも応力が分散し、さらにくびれ形状に変形する
傾向があった。

【０１１２】（４）内圧上昇（安全弁作動圧増加）と連
結部最大変位との関係 比較例９の封口体では、安全弁作動圧最大6.５ＭＰａに
おいて高温時連結部最大変位が1.９mmとなった。これに
対し、実施例１０の封口体では、内圧（安全弁作動圧）
を7.５ＭＰａまで増加しても連結部最大変位が1.１３mm
であり、高温時においても負極端子板との接触を回避防
止できることが確認された。

【０１１３】（５）第１肉厚部分の肉厚と変位の関係 内圧（最大安全弁作動圧）設定に依存することである
が、高温時に負極端子板との接触を防止ために連結部の
最大変位を1.２mm以下にするには、第１肉厚部分の肉厚
を0.４５mmとする必要があることが確認できた。

【０１１４】４．評価 以上の結果から次のような評価を行うことができる。 （１）スピニング封口を考慮した場合の横締め時の変位
・応力分布に関して 実施例１０の封口体では連結部に横締めによる応力を吸
収する応力吸収部を設けたので、防爆用の薄肉部分への
負担を軽減することができる。

【０１１５】（２）内圧6.５ＭＰａ作用時の変位・応力
分布に関して 常温時（２３℃）においては、実施例１０および比較例
９のいずれの封口体も安全弁が作動できる変位量である
（封口体の連結部が負極端子板に接触するまでの変位量
は1.２mm）。しかし、高温時（１５０℃）においては、
比較例９の封口体で連結部の最大変位量が1.９mmであ
り、安全弁が作動する前に封口体が負極端子板に接触す
る。また、連結部のくびれ形状から、連結部の肉厚の薄
さにより伸びが生じると考えられる。これらの点から、
高温時に安全弁が作動せず、封口体がドーム状になるも
のが存在すると考えられる。これに対して実施例１０の
封口体では、連結部の最大変位量が0.９１mmであり、封
口体が負極端子板に接触する前に安全弁が作動すると推
定できる。

【０１１６】（３）過放電放置時の封口体陥没破断に関
して 過放電放置時の封口体陥没破断の主要因として、封口体
連結部の薄肉と薄肉に伴う連結部の変形量が大きい点が
挙げられるが、上記の実験結果から、比較例９に比べて
連結部を厚肉化した実施例１０の封口体によれば連結部
の変形量を減少させることができる。また、連結部の内
部応力について実施例１０の封口体と比較例９の封口体
とを比較すると、実施例１０の封口体では比較例９の封
口体の約６０％の内部応力に抑えることができる。した
がって、実施例１０の封口体では、このような連結部の
内部応力の低減によっても過放電放置時の封口体破断を
解消することができる。

【０１１７】（４）安全弁作動圧の改善および封口体の
形状に関して 上記の実験では封口体連結部の変位・応力分布は主に連
結部の肉厚に依存すると考え、Ｄ部段差寸法（第１肉厚
部分の肉厚）をパラメータとして解析を行った。封口体
連結部が負極端子板に接触するまでの変位量が1.２mmで
あることを考慮すると、安全弁作動圧が最大6.５ＭＰａ
である現行封口体（比較例９）の仕様ではＤ部段差寸法
を0.３５mmまで薄くすることができるが、安全弁作動圧
最大設定値を7.０ＭＰａにすることは不可能である。安
全弁作動圧最大設定値を改善するには、実施例１０の封
口体におけるようにＤ部段差寸法を0.４５mmにする必要
がある。

【０１１８】

【発明の効果】＜請求項１に係る発明＞請求項１に係る
発明によれば、外装缶の封口部分の缶厚みを胴部分の缶
厚みの1.４倍以上としたので、外装缶の胴部分の厚みを
0.１８mm以下と薄くしたにもかかわらず、温度変化によ
る液のしみ出し現象を確実に防止することができる。し
たがって、外装缶の胴部分の厚みを薄くして電池内容積
を増加させ、ひいては放電容量をアップさせたアルカリ
乾電池においても良好な耐漏液性を確保することが可能
となる。

【０１１９】＜請求項２、３、４に係る発明＞請求項
２、３、４に係る発明によれば、樹脂製の封口体を備え
た筒形アルカリ乾電池において、封口体を内周から支え
る支持手段として、負極端子を兼ねる金属板１枚だけを
使用し、同時にこれの外周部に所定の湾曲部を形成した
ことにより、電池の実質的な内容積を増大させることが
できるでけでなく、封口部分における耐漏液性（液密性
もしくはシール性）も高めることができる。これによ
り、高容量で、しかも温度変化等があった場合において
も液漏れの生じないアルカリ乾電池を実現できることと
なる。

【０１２０】＜請求項５、６、７に係る発明＞請求項
５、６、７に係る発明によれば、樹脂製封口体を備えた
アルカリ乾電池において、樹脂製封口体を内周から支え
る支持手段として負極端子板を用いた場合に、封口工程
で負極端子板が変形しても、この変形による電池の高さ
方向寸法のばらつきを抑制することができる。

【０１２１】＜請求項８に係る発明＞請求項８に係る発
明によれば、樹脂製封口体を備えたアルカリ乾電池にお
いて、横締め封口時に封口体における防爆用の薄肉部分
への応力集中を回避することができ、薄肉部分の負担を
軽減することができる。

【０１２２】＜請求項９、１０、１１に係る発明＞請求
項９、１０、１１に係る発明によれば、樹脂製封口体を
備えたアルカリ乾電池において、封口体の破裂、これに
伴う内容物の飛散および大きな破裂音の発生、封口体に
よるガス抜き孔の閉塞を防止でき、安全弁の信頼性、ひ
いては安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したアルカリ乾電池の全体構造を
示す断面図である。

【図２】図１の単三形アルカリ乾電池の封口部分を拡大
して示す部分拡大図である。

【図３】本発明で用いられる負極端子板（金属板）の一
例を示す平面図である。

【図４】図３の負極端子板の断面構造を示す縦断面図で
ある。

【図５】負極端子板の他の一例を示すもので、その周辺
部分の構造を一部省略および簡略化して示す断面図であ
る。

【図６】負極端子板の別の例を示すもので、その周辺部
分の構造を一部省略および簡略化して示す断面図であ
る。

【図７】負極端子板のさらに別の例を示すもので、その
周辺部分の構造を一部省略および簡略化して示す断面図
である。

【図８】本発明の比較例３で用いた金属板の周辺部分の
構造を一部省略および簡略化して示す断面図である。

【図９】比較例４で用いた金属板の周辺部分の構造を一
部省略および簡略化して示す断面図である。

【図１０】比較例６で用いた金属板の周辺部分の構造を
一部省略および簡略化して示す断面図である。

【図１１】封口工程で生じる問題点を説明するために用
いた負極端子板を示す縦断面図である。

【図１２】本発明の実施例１０で用いた樹脂製封口体の
構造を示す縦断面図である。

【図１３】比較例９で用いた樹脂製封口体の構造を示す
縦断面図である。

【図１４】本発明の実施例１０において行った実験条件
を記載した説明図である。

【図１５】従来のアルカリ乾電池（単三形アルカリ乾電
池）の一般的な構造を示す断面図である。

【図１６】図１５のアルカリ乾電池における封口部分を
拡大して示す部分拡大図である。

【図１７】従来のアルカリ乾電池（単三形）において封
口体の連結部が金属板（金属ワッシャ）のガス抜き孔を
塞いだ状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 外装缶 １ａ 外装缶の開口端部 ２ 正極 ３ セパレータ ４ 負極 ５ 集電棒 ６ 樹脂製封口体 ６１ ボス部 ６２ 外周部 ６３ 連結部 ６３ａ 防爆用の薄肉部分 ６３ｂ 第１肉厚部分 ６３ｃ 応力吸収部 ６３ｄ 第２肉厚部分 ７ 負極端子板（金属板、支持手段） ７７ 端子面 ７８ 鍔面 ７８ａ 鍔面平坦部 ７８ｂ 湾曲部 α 端子面７７と鍔面平坦部７８とのなす角度 ｒ 平均曲率半径 Ａ 外装缶の封口部分 Ｂ 外装缶の胴部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小出 浩二 大阪府茨木市丑寅１丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 岩本 真一 大阪府茨木市丑寅１丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 牛島 三七十郎 大阪府茨木市丑寅１丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 Ｆターム(参考） 5H011 AA03 FF03 GG01 HH02 KK01 KK03 5H012 AA01 BB02 DD05 EE01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有底円筒状の外装缶の内部に、正極およ
   び負極と、これらの間に配置されるセパレータと、電解
   液とを収容し、外装缶の開口端部内に、樹脂製封口体
   と、これを内周から支える支持手段とを装着して、外装
   缶と支持手段とで樹脂製封口体を締め付けることにより
   外装缶の開口端部を封口したアルカリ乾電池であって、 外装缶の胴部分の厚みが0.１８mmより薄くされており、
   外装缶の封口部分の厚みが胴部分の厚みの1.４倍以上に
   設定されていることを特徴とするアルカリ乾電池。
2. 【請求項２】 有底円筒状の外装缶の内部に、正極およ
   び負極と、これらの間に配置されるセパレータと、電解
   液とを収容し、外装缶の開口端部内に、樹脂製封口体と
   これを内周から支える支持手段とを装着して、外装缶と
   支持手段とで樹脂製封口体を締め付けることにより外装
   缶の開口端部を封口したアルカリ乾電池であって、 前記支持手段として、負極端子板を兼ねた１枚の金属板
   が使用されており、この金属板の外周部には全周にわた
   って、外装缶との間で樹脂製封口体を挟持する部分とし
   て、当該金属板をこれの中心を通って厚み方向に切断し
   たときの断面において平均曲率半径１mm以下の湾曲部が
   設けられていることを特徴とするアルカリ乾電池。
3. 【請求項３】 有底円筒状の外装缶の内部に、正極およ
   び負極と、これらの間に配置されるセパレータと、電解
   液とを収容し、外装缶の開口端部内に、樹脂製封口体と
   これを内周から支える支持手段とを装着して、外装缶と
   支持手段とで樹脂製封口体を締め付けることにより外装
   缶の開口端部を封口したアルカリ乾電池であって、 前記支持手段として、負極端子板を兼ねた１枚の金属板
   が使用されており、 この金属板の外周部には全周にわたって、外装缶との間
   で樹脂製封口体を挟持する部分として、当該金属板をこ
   れの中心を通って厚み方向に切断したときの断面におい
   て平均曲率半径が１mm以下で、かつ９０度より大きい角
   度範囲にわたって湾曲形成された湾曲部が設けられてい
   ることを特徴とするアルカリ乾電池。
4. 【請求項４】 湾曲部は、金属板をこれの中心を通って
   厚み方向に切断したときの断面において樹脂製封口体と
   ９０度より大きい角度範囲にわたって接触している、請
   求項２または３記載のアルカリ乾電池。
5. 【請求項５】 有底円筒状の外装缶の内部に、正極およ
   び負極と、これらの間に配置されるセパレータと、電解
   液とを収容し、外装缶の開口端部内に、樹脂製封口体
   と、これを内周から支える支持手段とを装着して、外装
   缶と支持手段とで樹脂製封口体を締め付けることにより
   外装缶の開口端部を封口したアルカリ乾電池であって、 前記支持手段として、負極端子板を兼ねた一枚の金属板
   が使用されており、 この金属板は、凸状に形成された中央部の端子面と、こ
   の端子面を垂直に貫く方向から見て端子面を取り囲むよ
   うに形成された外周部の鍔面とを有し、 鍔面には内周側に平坦部が設けられており、 この平坦部と前記端子面とが平行でないことを特徴とす
   るアルカリ乾電池。
6. 【請求項６】 金属板の端子面と鍔面の平坦部とのなす
   角度が４度以上である請求項５記載のアルカリ乾電池。
7. 【請求項７】 金属板の外周部には鍔面の平坦部の外周
   側に全周にわたって、外装缶との間で樹脂製封口体を挟
   持する部分として、当該金属板をこれの中心を通って厚
   み方向に切断したときの断面において平均曲率半径１mm
   以下の湾曲部が設けられている請求項６記載のアルカリ
   乾電池。
8. 【請求項８】 有底円筒状の外装缶の内部に、正極およ
   び負極と、これらの間に配置されるセパレータと、電解
   液とを収容し、外装缶の開口端部内に、樹脂製封口体と
   これを内周から支える支持手段とを装着して、外装缶と
   支持手段とで樹脂製封口体を締め付けることにより外装
   缶の開口端部を封口したアルカリ乾電池であって、 前記支持手段として、負極端子板を兼ねた１枚の金属板
   が使用されており、 前記樹脂製封口体は、負極の中心部に挿入される負極集
   電棒を保持するボス部と、前記支持手段によって内周か
   ら支えられて外装缶の内周面と接する外周部と、ボス部
   と外周部とを連結する連結部とを具備してなり、 この樹脂製封口体の連結部には、前記ボス部側の付け根
   部分に防爆用の薄肉部分が設けられているとともに、前
   記外周部側の付け根部分に、外装缶の開口端部を封口す
   べく樹脂製封口体を締め付けたときに前記防爆用の薄肉
   部分に応力が集中しないように当該連結部に作用する応
   力の一部を吸収する応力吸収部が設けられており、 この応力吸収部は、これの直ぐ内周側に位置する部分に
   比べて肉厚が不連続に薄くなるように且つ前記内周側に
   位置する部分との間に段差を有するように形成されてい
   ることを特徴とするアルカリ乾電池。
9. 【請求項９】 有底円筒状の外装缶の内部に、正極およ
   び負極と、これらの間に配置されるセパレータと、電解
   液とを収容し、外装缶の開口端部内に、樹脂製封口体と
   これを内周から支える支持手段とを装着して、外装缶と
   支持手段とで樹脂製封口体を締め付けることにより外装
   缶の開口端部を封口したアルカリ乾電池であって、 前記支持手段として、負極端子板を兼ねた１枚の金属板
   が使用されており、 前記樹脂製封口体は、負極の中心部に挿入される負極集
   電棒を保持するボス部と、前記支持手段によって内周か
   ら支えられて外装缶の内周面と接する外周部と、ボス部
   と外周部とを連結する連結部とを具備してなり、 この樹脂製封口体の連結部には、前記ボス部側の付け根
   部分に、これを取り囲んでいる直ぐ外側の部分に比べて
   肉厚が不連続に薄くなるように且つ前記外側の部分との
   間に段差を有するように形成された防爆用の薄肉部分が
   設けられていることを特徴とするアルカリ乾電池。
10. 【請求項１０】 有底円筒状の外装缶の内部に、正極お
    よび負極と、これらの間に配置されるセパレータと、電
    解液とを収容し、外装缶の開口端部内に、樹脂製封口体
    とこれを内周から支える支持手段とを装着して、外装缶
    と支持手段とで樹脂製封口体を締め付けることにより外
    装缶の開口端部を封口したアルカリ乾電池であって、 前記支持手段として、負極端子板を兼ねた１枚の金属板
    が使用されており、 前記樹脂製封口体は、負極の中心部に挿入される負極集
    電棒を保持するボス部と、前記支持手段によって内周か
    ら支えられて外装缶の内周面と接する外周部と、ボス部
    と外周部とを連結する連結部とを具備してなり、 この樹脂製封口体の連結部には、前記ボス部側の付け根
    部分に、これを取り囲んでいる直ぐ外側の第１肉厚部分
    に比べて肉厚が不連続に薄くなるように且つ第１肉厚部
    分との間に段差を有するように形成された防爆用の薄肉
    部分が設けられているとともに、前記外周部側の付け根
    部分に、外装缶の開口端部を封口すべく樹脂製封口体を
    締め付けたときに前記防爆用の薄肉部分に応力が集中し
    ないように当該連結部に作用する応力の一部を吸収する
    応力吸収部が設けられており、 この応力吸収部は、これの直ぐ内周側に位置する第２肉
    厚部分に比べて肉厚が不連続に薄くなるように且つ第２
    肉厚部分との間に段差を有するように形成されており、 連結部における第１肉厚部分から第２肉厚部分に至る部
    分は、第１肉厚部分から第２肉厚部分に行くに従って肉
    厚が連続的に厚くなるように形成されていることを特徴
    とするアルカリ乾電池。
11. 【請求項１１】 第１肉厚部分の肉厚は0.４〜0.５mmで
    あり、第２肉圧部分の肉厚は第１肉厚部分の肉厚の2.５
    〜3.０倍に設定されている請求項１０記載のアルカリ乾
    電池。