JP2002521805A - アルカリセルのための端部キャップ組立体 - Google Patents

アルカリセルのための端部キャップ組立体

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JP2002521805A JP2000562964A JP2000562964A JP2002521805A JP 2002521805 A JP2002521805 A JP 2002521805A JP 2000562964 A JP2000562964 A JP 2000562964A JP 2000562964 A JP2000562964 A JP 2000562964A JP 2002521805 A JP2002521805 A JP 2002521805A
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Abstract

(57)【要約】 小径の円筒体アルカリセルハウジング（７０）の開放端をシールするための端部キャップ組立体（１０）が、終端キャップ（２００）と、前記端部キャップの下方に存在する絶縁シーリングディスク（１５０）と、を備え、細長カレントコレクタ（８０）が、前記絶縁シーリングディスク（１５０）内の開口を貫通している。絶縁シーリングディスク（１５０）の少なくとも一部が、セルハウジング（７０）内に存在している。終端キャップ（２００）は、好ましくは曲がったリブ（２１５）から形成された、周縁（２２２）を有している。当該周縁（２２２）は、絶縁シーリングディスク（１５０）の周縁（１５５）内に位置している。端部キャップ組立体（１０）は、シール絶縁ディスク内に保持される他の金属ディスクを必要としない。絶縁ディスク（１５０）は、前記絶縁ディスクの周縁（１５５）からセル内部へ下方に出る複数の一体の脚部を有する不連続なスカート部（１５７）を備えている。絶縁シーリングディスク（１５０）は、その中に、一体に形成された破裂可能な膜（１５２）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、小径のアルカリ電気化学セル、特にＡＡＡＡ（ＬＲ６１）サイズの
アルカリセル、をシールするための端部キャップ組立体に関している。本発明は
、セルの内部からガスが逃げるのを許容する端部キャップ組立体内部の破裂可能
装置に関している。
【０００２】 従来のアルカリ電気化学セルは、開放端を有する円筒体ハウジングで形成され
る。このハウジングは、最初、拡大された開放端を有して形成される。セルの内
容物が供給された後で、セルは端部キャップ組立体の端縁の上方でハウジング端
縁を圧着して組立体の周りにハウジングを半径方向に押しつけることによって閉
じられ、緊密なシールが提供される。端部キャップ組立体は、露出された終端キ
ャッププレートと、典型的には、ハウジングの開放端にプラグを形成すると共に
セルハウジングから終端キャッププレートを絶縁するプラスチックの絶縁部材と
、を備えている。アルカリセルの設計に関連する問題は、それがある点、正常に
はセルの有用な容量の完全な枯渇の点あたり、を越えて排出し続ける、ガスを生
産するセルの傾向である。アルカリセルは、従来、例えば米国特許３６１７３８
６号に記載されているように、端部キャップ組立体内にダイヤフラムまたは膜の
ような破裂可能な部材が設けられている。そのようなダイヤフラムまたは膜は、
セル内のガス圧が所定レベルを越える時に破裂するように設計されている。端部
キャップ組立体には、ダイヤフラムまたは膜が破裂される時にガスが逃げるため
のベント孔が設けられ得る。米国特許３６１７３８６号に記載された端部キャッ
プ組立体は、かなりの空間を占め、そのことは、活性の材料のためのセル内の利
用可能空間の量を低減させている。
【０００３】 緊密なシールを提供するために、アルカリセルは、プラスチック絶縁部材内の
キャビティに挿入された金属支持ディスクを含む端部キャップ組立体を有してい
る。金属支持ディスクは、終端キャッププレートから離れた分離部材である。金
属支持ディスクは、米国特許５５３２０８１号や５０８０９８５号に示されるよ
うな回旋状の（convoluted）表面を有し得る。これは、端部キャップ組立体が、
セルのハウジングの端部キャップ組立体周りの圧着の間の高い半径方向の押しつ
け力に耐え得ることを保証する。このような支持ディスクは、高い半径方向力が
圧着の間に適用されることを許容する。このことは、結果として、端部キャップ
組立体周りの緊密な機械的なシールを常にもたらす。このような設計は、しかし
、特に大変に小型のセルに適用されるなら、セル内の付加的な空間を占有し得て
、製造の複雑性を顕著に増大させ得る。
【０００４】 米国特許４６７０３６２号は、アルカリセルのための円筒体ケースの開放端内
にスナップ結合されたプラスチック絶縁ディスクを開示している。開示された絶
縁ディスクは、ナイロンを有していない。当該文献に記載された絶縁ディスクは
、大変に小さいサイズのセル、例えばＡＡＡＡアルカリセルにおける使用は意図
されていない。開示されたスナップ結合される絶縁ディスクは、円筒体ケースの
開放端内への挿入のために付加的な力を要求する。絶縁ディスクの挿入のために
要求されるいかなる付加的な力も、大変に小径のセル、例えばＡＡＡＡサイズの
アルカリセルをシールする際、そのような小径のセルを取り扱う際の困難のため
に、欠点となる。
【０００５】 破裂可能なベント膜が、端部キャップ組立体内に含まれるプラスチック絶縁部
材の一部として一体的に形成され得る。このようなベント膜は、典型的には、米
国特許４５３７８４１号に示されるように、円形形状であり得る。この文献は、
絶縁部材の底部から生ずる不連続のスカートを開示しており、絶縁部材内のキャ
ビティ内の所定位置に保持された分離金属支持ディスクを要求している。当該文
献に示されるように、破裂可能な膜は、プラスチック絶縁部材の薄肉部分として
一体的に形成され得る。破裂可能な膜は、また、米国特許５０８０９８５号に記
載されたような溝状または周状の形態を取り得る。ハウジングを絶縁部材の周囲
に圧着する方法は、米国特許５１５０６０２号に記載されている。
【０００６】 ＡＡＡＡアルカリセルの端部キャップ組立体の設計に関連する問題は、セルを
シールするために用いられる任意のプラスチック絶縁ディスクが、小さいセル径
に対応する大変な小径を必要とすることである。このようなディスクは大変に小
さいため、それらは、特に半径方向の圧縮力が適用される時に、より大きなサイ
ズのセルのためのプラスチック絶縁ディスクよりも、裂ける傾向が大きい。
【０００７】 本発明は、好ましくは小径の円筒体アルカリセルのための、端部キャップ組立
体に向けられている。端部キャップ組立体は、セルのハウジングの開放端内に挿
入される。本発明は、好ましくはＡＡＡサイズのセルの直径よりも小さい径（約
１０ミリメートルよりも小さい、望ましくは約７及び９ミリメートルの間の径）
を有する円筒体アルカリセルのための、端部キャップ組立体に向けられている。
１つの好適な実施の形態では、本発明は、ＡＡＡＡ（Quad A）セル（ＩＥＣ指定
「ＬＲ６１」セル）のための端部キャップ組立体に向けられている。このような
セルは、約７．７及び８．３ミリメートルの間の直径を有しており、約４１．５
及び４２．５ミリメートルの間の長さを有している。
【０００８】 大変に小径の円筒体アルカリセル、すなわち、ＡＡＡセルハウジングの直径よ
りも小径の、特にはＡＡＡＡ（ＬＲ６１）セルハウジングのための直径の、円筒
体セルハウジングを有するセル、のために、セルハウジング内に端部キャップか
ら離れた分離金属支持ディスクを含むことなく、十分に緊密なシールが得られ得
ることが見出された。特に、端部キャップから離れた分離金属支持ディスクを（
それが平坦であるか回旋状であるかに関わらず）セルハウジング内のいずこにお
いても使用する必要がないことが見出された。実際、十分に緊密なシールが、こ
のような小径の円筒体アルカリセル、例えばＡＡＡＡ（ＬＲ６１）セルに、本質
的に２つの部材、すなわち、上方に延びる周縁を有する（それを通るカレントコ
レクタを有する）単一のプラスチック絶縁シーリングディスクと、シーリングデ
ィスクの周縁の内側面内に係止好ましくは係合する周縁を有する終端キャップと
、を備える端部キャップ組立体を用いることによって、その開放端において与え
られ得る。終端キャップは、好ましくは、下方に延びる壁で終わる平坦中央部を
有する「帽子型」である。当該下方に延びる壁は、鉛直方向から外方へ角度付け
られている。当該端部キャップの下方に延びる壁は、端部キャップが上方にある
状態で見下ろしながらセルが見られる時、内方に曲がった（凸状の）リブで終わ
る。この内方に曲がるリブは、好ましくは絶縁シーリングディスクの周縁の内側
面と係合する端部キャップの周縁で終わる上方に延びる壁で、終わる。
【０００９】 絶縁シーリングディスクは、ディスクの端縁からセル内部の方向に下方に延び
る周縁スカート部を有し得る。当該スカート部は、好ましくは、不連続であり、
従って、複数の個別の脚部を形成する。それらは、望ましくは、互いから当間隔
で離れている。好ましくは、互いから等間隔で離れると共に絶縁ディスクの端か
ら下方に延びる４本の脚部が存在する。各脚部は、好ましくは、同一であって、
セルの内部に向かって延びている。個別の間隔の空いた脚部は、付加された柔軟
性を絶縁ディスクに提供して、それがより良く、割れることなく、圧着中及びセ
ル内からのガス圧の増大中に適用される半径方向の圧縮力に耐え得る、というこ
とが見出される。
【００１０】 絶縁シーリングディスクの中央領域は、少なくとも１つの、破裂可能な膜を形
成する薄肉部分を有している。破裂可能な膜は、好ましくは、円の切頭扇形の形
態または円の形態である。破裂可能な膜は、他の形態、例えば、楕円（oval）、
長方形、平行六面体、多角形、直線または円弧状の溝の形態、であり得る。膜は
、セルに対するガス圧力が所定のレベルに到達する時に破裂する。
【００１１】 端部キャップ組立体が、端部キャップから離れた分離金属支持ディスクを含ん
でいなくても、セルが極端に熱いまたは冷たい周囲状況にさらされ得ても、十分
に緊密なシールを与える、ということが見出される。端部キャップの周縁の曲が
ったリブが、十分な半径方向力が維持されて常に緊密なシールを提供する半径方
向バネとして機能する。本発明の端部キャップ組立体は、絶縁シールディスクに
よって所定位置に保持された分離金属支持ディスクを含む端部キャップ組立体と
比べて、セル内のより少ない空間を占める。
【００１２】 本発明は、添付の図面を参照して、より完全に説明される。
【００１３】 図１は、ＡＡＡＡ（ＬＲ６１）アルカリセルの開放端内にシールされた本発明
の端部キャップ組立体の特別の実施の形態の、図２Ａの照準線１−１に沿っての
断面図である。
【００１４】 図２は、図１に示された端部キャップ組立体の斜視切断図である。
【００１５】 図２Ａは、その中の破裂可能な膜を示す、絶縁ディスクの上方平面図である。
【００１６】 図３は、図１及び図２に示された端部キャップ組立体を構成する構成要素の分
解図である。
【００１７】 本発明の端部キャップ組立体１０（図１乃至図３参照）は、好ましくはＡＡＡ
サイズのセルハウジングの直径よりも小さい、すなわち、約１０ミリメートルよ
りも小さいハウジング直径を有する、望ましくは約７乃至９ミリメートルのハウ
ジング外形の、円筒状アルカリセルへの適用に好適である。本発明の端部キャッ
プ組立体１０は、特に、円筒状のＡＡＡＡサイズのアルカリセルへの適用に好適
である。そのようなセルは、典型的には約７．７乃至８．３ミリメートルのハウ
ジング外形を有し得る。勿論、これは、そのような端部キャップ組立体が、より
大きなセルサイズにおいて用いられ得ない、ということではなく、プラスチック
の強度及び／または予測される内部圧力に依存する。
【００１８】 ＡＡＡＡ（Quad A）アルカリセル１００のために好適な本発明の端部キャップ
組立体の特別な実施の形態１０が、図１乃至図３に示されている。（ＡＡＡＡセ
ルは、全米規格協会（ＡＮＳＩ）によって「２５Ａ」セルと呼ばれ、ヨーロッパ
では、国際電気標準会議（ＩＥＣ）によって指定「ＬＲ６１」セルと呼ばれてい
る。）ＡＡＡＡ（ＬＲ６１）アルカリセル１００（図１）は、約４１．５乃至４
２．５ミリメートルの長さ及び約７．７乃至８．３ミリメートルの外形の円筒状
ハウジング７０を備えた円筒状セルである。ハウジング７０の壁の厚みは、約０
．１ｍｍと０．２５ｍｍとの間であり得る。ＡＡＡＡ（ＬＲ６１）セル１００は
、アルカリセル陽極、陰極、及び、化学物質を使用し得て、例えばＡＡ、Ｃ、Ｄ
セルのようなより大きいセルにおいて従来使用されていた分離材料を使用し得る
。例えば、セル１００は、亜鉛を有する陽極２０と、コンパクトな二酸化マンガ
ンを有する陰極３０と、水酸化カリウムを有する陽極内の電解質と、を有し得る
。添加剤が、セル化学物質を修正するために、従来のように、使用され得る。ア
ルカリセルは、典型的にはレイヨンまたはセルロースを有する、従来のアルカリ
セルのイオン透過性分離材料４０を使用し得る。本発明の端部キャップ組立体１
０は、何らかの特別なアルカリセル化学物質及び／またはアルカリセルサイズに
限定される意図はない。１つの好適な実施の形態の本発明の端部キャップ組立体
１０は、従来のアルカリセル化学物質及びその修正物質を使用するＡＡＡＡ（Ｌ
Ｒ６１）サイズのアルカリセルへの適用が意図されている。そのような代表的な
化学物質は、例えば、ここでの参照によって組み入れられる米国特許５４０１５
９０号に記載されている。
【００１９】 図１、図２、図２Ａ及び図３に示される端部キャップ組立体は、絶縁シールデ
ィスク１５０、終端キャップ２００、及び、細長カレントコレクタ８０を備えて
いる。終端キャップ２００は、ＡＡＡＡアルカリセル１００の負の端子を形成し
ている（図２）。（ここでの記載は、上方に端部キャップ組立体１０を有するよ
うセルが鉛直位置に方向付けられて見られた時の端部キャップ組立体１０を示す
図を参照してなされる。）終端キャップ２００は、好ましくは、下方に延びる壁
２１０で終わる平坦中央部２０５を有する「帽子型」である。下方に延びる壁２
１０は、図１及び図２に示すように、鉛直方向から外側に角度付けられている。
上方に端部キャップ２００がある状態で、セルが見下ろされながら見られる時、
下方に延びる壁２１０は、内方に曲がる（凸状の）リブ２１５で終わる。内方に
曲がるリブ２１５は、端部キャップ２００の周縁２２２で終わる上方に延びる壁
２２０で終わる。
【００２０】 絶縁ディスク１５０は、それを通る中央開口９０を有するボス部１５１を形成
する厚い中央部を有している。中央開口９０は、金属のカレントコレクタ８０の
それへの挿入のために与えられている。開口９０は、カレントコレクタ８０の先
端部８０ａの容易な挿入を考慮すべく、入口端１５３ａで僅かに拡大されている
。カレントコレクタ８０の頭部８５は、望ましくは、端部キャップ２００の平坦
中央部２０５の底部表面に溶接されている。アルカリセル１００において、ハウ
ジング７０の任意の位置が、正の端子を形成し得る。好ましくは、正の端子は、
ハウジング７０の閉鎖端７４に設けられた根茎部（pip ）（表面凸部）７６であ
る。絶縁ディスク１５０は、ボス部１５１と周縁１５５との間に位置する中央部
領域１５４を有している。周縁スカート部１５７が、周縁１５５から下方に延び
ている。スカート部１５７は連続的であり得て、ケーシング７０の内側表面を一
周し得る。好ましくは、スカート部１５７は不連続であって、望ましくは互いか
ら等距離だけ離れた複数の独立の脚部１５７（図１、図２Ａ及び図３）を形成す
る。好ましくは、互いから等しく離れると共に絶縁ディスク１５０の周縁１５５
から下方に離れて延びる４つの脚部１５７（図２Ａ）が存在する。各脚部１５７
は、望ましくは、同一であり得て、セル内部に向かって、ボス部１５１の底部表
面１５９の面の下方のあるレベルにまで延びている。個別の間隔の空いた脚部が
、付加的な柔軟性を絶縁ディスクに与えて、それがより良く、割れることなく、
圧着中及びセル内からのガス圧の増大中に適用される半径方向の圧縮力に耐える
、ということが見出される。
【００２１】 好ましくは、脚部１５７の外側面とハウジング７０の内側面との間に空間７３
が存在する。従って、インデント部７５の下方の脚部１５７の外側面は、セルハ
ウジング７０と接触しないで、周縁インデント部７５の周りにスナップ結合を形
成しない。このことは、セル組立中における、ディスク１５０の周辺端縁１５５
の周縁インデント部７５への容易な挿入を許容する。すなわち、少量の力のみが
、ディスク１５０の周辺端縁１５５を周縁インデント部７５へ挿入するために必
要とされる。なぜなら、それが好ましくは、インデント部７５の周りにスナップ
結合されないからである。（スナップ結合は、周縁インデント部７５の下方の周
縁スカート部または脚部１５７の一部の最大外径が、前記周縁インデント部７５
の面内でのセルの内径よりも大きい場合に生じる。逆に、ハウジング内のスナッ
プ結合は、図１及び図２に示された実施の形態のように、前記周縁インデント部
７５の下方の周縁スカート部または脚部１５７の最大外径が、前記インデント部
７５の面内でのセルの内径よりも小さい場合には、生じない。）脚部１５７は、
絶縁ディスク１５０に付加的な構造上の支持を与えて、セルハウジングの上方部
７１の前記シーリングディスク周りの圧着の間により大きな半径方向力が絶縁デ
ィスク１５０に適用されることを許容する。絶縁ディスク１５０の中央部１５４
は、好ましくはセルの長手方向軸１９０に垂直に方向付けられた破裂可能な膜を
形成する、少なくとも１つの一体の薄肉部１５２を有している。破裂可能な膜１
５２は、望ましくは、脚部１５７とボス部１５１との間に存在する、円の切頭扇
形の形態または円の形態であり得る（図１及び図２Ａ）。破裂可能な膜１５２は
、他の形態、例えば、楕円（oval）、長方形、平行六面体、多角形、であり得る
。あるいは、破裂可能な膜１５２は、絶縁ディスク１５０の一部の内部に薄肉の
破裂可能領域を形成する、直線または曲線状の溝の形態、であり得る。破裂可能
な膜１５２は、有利には、絶縁ディスク１５０の成形中に、好ましくは射出成形
によって形成される。
【００２２】 端部キャップ組立体１０が、端部キャップ２００から離れた分離金属支持ディ
スクを含んでいなくても、セルが極端に熱いまたは冷たい周囲状況、例えば約−
２９℃と７１℃との間、にさらされ得ても、十分に緊密なシールを与える、とい
うことが見出される。端部キャップの周縁の曲がったリブ２１５が、セルが極端
に熱いまたは冷たい周囲状況にさらされ得ても、十分な半径方向力が維持されて
緊密なシールを提供する半径方向バネとして機能する。ＡＡＡセルの直径より小
さい直径を有する大変に小径のセル、特にはＡＡＡＡサイズのセルについて、曲
がった（湾曲した）リブ２１５が好ましくは複数の間隔の空いた脚部１５７を有
する絶縁ディスク１５０と共にその端縁に沿っている状態の端部キャップ２００
が、端部キャップ組立体が十分な半径方向圧力に耐えることを許容する。これに
より、緊密なシールが常に維持される。
【００２３】 端部キャップ組立体１０（図１及び図２）は、個別の構成成分（図３）から、
まずカレントコレクタ８０の頭部８５を端部キャップ２００の中央部２０５の内
面に溶接することによって、組み立てられ得る。カレントコレクタ３０は、その
後、ボス部１５１内の開口９０を通って下方に挿入される。ボス部１５１は、最
初には、開口９０の底部において薄肉の壁が設けられ得る。これにより、開口９
０は、最初には、ボス部１５１を貫通していない。このような場合、当該薄肉の
壁は、カレントコレクタが開口９０を通って押し込められる時に、孔あけされる
。これにより、カレントコレクタ８０と開口９０を規定する壁部との間に摩擦結
合が提供される。開口９０は、また、最初には、カレントコレクタ８０の直径よ
りも僅かに小さい直径であり得る。このことは、カレントコレクタ８０と開口９
０を規定する壁部との間の摩擦結合を高める。カレントコレクタ８０は、カレン
トコレクタの頭部８５がボス部１５１の上方面１５３に支持されるようになるま
で、開口９０に押し入れられる（図１）。カレントコレクタ８０が開口９０に押
し入れられる時、端部キャップ２００の周端縁２２２は、絶縁ディスク１５０の
周端縁１５５の内面に支持されるようになる。
【００２４】 プラスチック絶縁ディスク１５０は、カレントコレクタ８０と端部キャップ２
００とが付けられた状態で、その後、円筒体ハウジング７０の開口端７９内に挿
入され得る。ハウジング７０は、その面内に周縁インデント部を有し、開口端７
９に近い周縁ステップ７５を形成している。絶縁ディスク１５０は、その周縁端
１５５の外側面の周りに周縁溝１５６を有している（図１及び図３）。絶縁ディ
スク１５０は、溝１５６が絶縁ディスク１５０のための台座を形成する周縁ステ
ップ７５上に静止するように、挿入される。絶縁ディスク１５０の一部１５８ａ
が、ステップ７５の上方で静止して、絶縁ディスク１５０の一部１５８ｂが、溝
７５の下方で静止する。ハウジング７０は、最初には、それが開放端７９で拡大
部７１を有するように、形成される。すなわち、ハウジング７０の開放端７９で
の直径は、最初には、ハウジングの残りの直径よりも大きい。
【００２５】 ハウジング７０の拡大部７１は、最初、絶縁ディスク１５０の周縁端１５５の
周りに半径方向に、ハウジング部７１の内面が周縁端１５５の上方部１５８ａに
対して大変に堅固に圧するまで、押し付けられる。半径方向の圧着の間、曲がっ
たリブ２１５が内方に押し付けられて、端部キャップ２００の平坦部２０５と絶
縁ディスク１５０の脚部１５７がセル内部の方向に下方に僅かに移動する。端部
キャップ２００の平坦部２０５の下方への移動は、カレントコレクタ８０の頭部
８５をして、ボス部１５１の上方面１５３を堅固に押させる。半径方向の圧着は
、端部キャップ２００の周縁端２２２を、絶縁ディスク１５０の周縁端１５５の
内面に係合させ、端部キャップ２００と絶縁ディスク１５０の周縁端１５５との
間に緊密な圧縮シールを形成する。セルハウジング７０の周縁端７２は、その後
、セル肩部を形成すべく、絶縁ディスク１５０の周縁端１５５の上方で圧着され
得る。好ましくは、セルハウジング７０の周縁端７２は、部分圧着工程と最終圧
着工程との２工程で、絶縁ディスク１５０の端部１５５の上方で圧着され得る。
第１工程は、周縁端７２が部分的に圧着される、すなわち、端縁１５５上で、鉛
直方向から約９０度の運動より少ない、部分的圧着である。第２工程（最終圧着
）では、周縁端７２の端縁１５５上の圧着が完了されて、端縁７２と端縁１５５
との両方が、図１に示すように、水平位置（すなわち、長手方向軸１９０から９
０度）に押し入れられる。このような圧着方法は、ここで参照によって組み入れ
られる、米国特許４５３７８４１号に記載されている。ハウジング７０の周縁端
１５５周りの半径方向圧力と、その後のセルハウジングの周縁端７２の（鉛直か
ら９０度より小さい）１５０の周縁端１５５上の部分的圧着は、望ましくは、同
じダイ（工具）を用いる一連の動作において達成され得る。好ましくは、半径方
向圧着が最初になされる。最終圧着工程は、望ましくは、周縁端７２及び端縁１
５５を水平位置に押し入れるためのパンチを用いる分離した工程で達成され得る
。前述のように、ハウジング７０の拡大部７１の周縁端１５５周りの半径方向圧
縮を最初に達成することが望ましい。なぜなら、ハウジング７０の端縁７２が周
縁端１５５上で圧着される時に、より小さい鉛直方向力が要求されるからである
。圧着後、ディスク１５０の周縁端１５５は、端部キャップ２００からハウジン
グ部７１を絶縁する。セル内のガス圧が所定のレベルに到達すると、膜１５２が
破裂して、ガスが端部キャップ２００内のベント孔２５０を通って環境に逃れる
ことを許容する。
【００２６】 絶縁ディスク１５０及び一体の破裂可能膜１５２は、耐久性のある、耐食性プ
ラスチックで構成され得る。絶縁ディスク１５０及び一体の破裂可能膜１５２は
、望ましくは、ポリアミド（ナイロン）、好ましくはナイロン６６またはナイロ
ン６１２、より好ましくはナイロン６１２で構成されている。あるいは、絶縁デ
ィスク１５０及び膜１５２は、ポリプロピレン、タルク充填ポリプロピレン、ス
ルホン酸ポリエチレン、または他のポリアミド（ナイロン）種（grades）で構成
され得る。しかしながら、ナイロン６６またはナイロン６１２が、ＡＡＡＡアル
カリセル１００における絶縁ディスク１５０及び膜１５２にとってより望ましい
材料であることが見出される。これらの材料は、それらが耐久性である一方で、
タルク充填ポリプロピレンのような充填ポリマーよりも柔軟であるために、より
望ましい。ナイロン６６またはナイロン６１２は、セルが正常な作動中にさらさ
れ得る全ての温度において、非充填または充填ポリプロピレンよりも小さいクリ
ープ（creep ）を示す。より柔軟な材料すなわちナイロン６６またはナイロン６
１２で形成された絶縁ディスク１５０は、ハウジング７０の周縁端７２が、ディ
スク１５０の周縁端１５５上で、一般的にタルク充填ポリプロピレンのような充
填ポリマ材料が用いられる場合に要求されるよりも小さい力で圧着されることを
許容する。このことは、大変に小さい径のＡＡＡＡセル１００のより容易かつよ
り信頼性のあるシーリングをもたらすことが見出される。ナイロン６１２は、絶
縁ディスク１５０にとってより好適な材料である。なぜなら、それは、より少な
い湿気を吸収し、より化学的に抵抗があり、よりクラッキングに対して抵抗があ
るからである。絶縁ディスク１５０は、セルハウジング７０の内径に対応する直
径を有している。ＡＡＡサイズよりも小さいセルにとって、絶縁ディスク１５０
の直径は、１０ｍｍよりも小さく、典型的には約７乃至９ｍｍである。特には、
ＡＡＡＡサイズのセルにとって、絶縁ディスク１５０の直径は、約７．６乃至８
．２ｍｍであり、その全体の厚みは、約３乃至５ｍｍであり、好ましくは約４ｍ
ｍである。
【００２７】 ハウジング７０は、好ましくは、ニッケル鍍金スチールであり得る。端部キャ
ップ２００は、良好な機械的強度と耐食性とを有する導電金属、例えばニッケル
鍍金冷間圧延スチールまたはステンレススチール、好ましくはニッケル鍍金低カ
ーボンスチール、で構成される。カレントコレクタ８０は、カレントコレクタ材
料として有用であると見出されている多種の公知の導電金属、例えば真鍮、スズ
鍍金真鍮、青銅、銅またはインジウム鍍金真鍮、から選択され得る。絶縁ディス
ク１５０とハウジング７０との間のシールを高めるために、従来の耐水性シーリ
ングペースト、例えばビチューメンとトルエン等の好適な芳香族溶剤とを有する
アスファルト基材シーラントなど、が適用され得る。あるいは、当該シーラント
は、べとつくポリアミドシーラントであり得る。当該シーリングペーストは、絶
縁ディスク１５０がハウジング７０の開放端内に挿入される前に、絶縁ディスク
１５０の周縁端１５５の外側壁に適用（塗布）され得る、あるいは、ハウジング
７０の内面に適用（塗布）され得る。同一のシーラントは、カレントコレクタ８
０が開口９０内に挿入される前に、開口９０を形成する壁部にも、あるいは、カ
レントコレクタ８０の外側面にも、適用（塗布）され得る。
【００２８】 好適な実施の形態において、絶縁ディスク１５０は、ナイロン６６またはナイ
ロン６１２で形成され得る。膜１５２は、円の一部を切除された（切頭）扇形の
形態であり得る（図２Ａ）。もし、膜１５２が切頭扇形の形態であるなら（図２
Ａ）、その側端１５２ａは、望ましくは、約４５乃至９０度の角度を形成し得る
。切頭扇形１５２の（半径方向に計測される）幅は、約０．２５乃至３．０ミリ
メートルであり得る。扇形１５２の厚みは、約０．０３乃至０．２ミリメートル
であり得る。このような範囲は、セルの内部ガス圧が約５００乃至２０００ｐｓ
ｉｇ（３．４５×１０−６ 乃至１３．８×１０−６ パスカルゲージ（pascal
gage ））のあるレベルに到達する時に、膜１５２が破裂することを許容する
。破裂可能な膜１５２が切頭扇形の形状であるなら（図２Ａ）、膜１５２の（半
径方向に計測される）好適な幅は、約１．０ミリメートルであり、膜１５２の好
適な厚みは、０．０８ミリメートルであり得る。側端１５２ａは、好ましくは、
７５度の角度を形成し得る。このような設計において、膜１５２は、ＡＡＡＡセ
ルの内圧が約１１００ｐｓｉｇ（７．６×１０ー６ パスカル）に到達する時に
、破裂する。別の好適な実施の形態において、膜１５２は、約１乃至２ミリメー
トルの直径と、約０．０３乃至０．２ミリメートルの厚みと、を有する円形の形
態であり得る。このような範囲は、セルの内部ガス圧が約５００乃至２０００ｐ
ｓｉｇ（３．４５×１０ー６ 乃至１３．８×１０ー６ パスカルゲージ）のあ
るレベルに到達する時に、膜１５２が破裂することを許容する。円形の形態の膜
１５２に関して、特別な厚みは、約０．０８ｍｍであり、その直径は約１．５ｍ
ｍであり得る。このような設計において、膜１５２は、ＡＡＡＡセルの内圧が約
１１００ｐｓｉｇ（７．６×１０ー６ パスカル）に到達する時に、破裂する。
（破裂が発生する圧力は、膜厚が増大するにつれて増大するし、膜直径が増大す
るにつれて減少する。）絶縁ディスク１５０内の単一の破裂可能な膜１５２は、
所望レベルの内圧での破裂をもたたすのに十分であると信じられる。しかしなが
ら、絶縁ディスク１５０は、破裂が所望レベルのセル圧で発生することを確実に
するための付加安全特徴として、複数の分離した破裂可能な膜が設けられ得る、
ということが認められ得る。
【００２９】 本発明は、特別な実施の形態について説明されたが、本発明の概念の範囲内に
おいて変形が可能であることが認められるべきである。従って、本発明は、ここ
で説明された特別な実施の形態に限定されることが意図されないで、その範囲は
、むしろ請求の範囲及びその均等物によって示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＡＡＡＡ（ＬＲ６１）アルカリセルの開放端内にシールされた本発明の端部キ
ャップ組立体の特別の実施の形態の、図２Ａの照準線１−１に沿っての断面図で
ある。
【図２】 図１に示された端部キャップ組立体の斜視切断図である。
【図２Ａ】 その中の破裂可能な膜を示す、絶縁ディスクの上方平面図である。
【図３】 図１及び図２に示された端部キャップ組立体を構成する構成要素の分解図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 2/12 １０１ Ｈ０１Ｍ 2/12 １０１ 2/30 2/30 Ｂ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (72)発明者 ウィリアム、エイチ．ガードナー アメリカ合衆国マサチューセッツ州、ノー ス、イーストン、マッサポーグ、アベニ ュ、135 Ｆターム(参考） 5H011 AA03 AA13 AA17 CC06 DD03 DD10 DD15 EE06 FF03 GG02 GG05 HH02 HH04 JJ02 JJ04 KK01 5H012 AA01 BB02 DD03 DD05 DD17 EE01 FF01 GG01 JJ01 JJ10 5H022 AA04 BB02 BB03 BB11 CC02 CC12 KK03

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アルカリ電気化学セルであって、 前記セルは、開放端の円筒体セルハウジングと、その中に挿入されて前記ハウ
    ジングを閉じる端部キャップ組立体と、を有し、 前記セルは、正及び負の端子を有し、 前記端部キャップ組立体は、端部キャップと、内部に破裂可能な膜を有する電
    気的絶縁シーリングディスクと、を備え、 前記絶縁シーリングディスクは、それを貫通する細長導電カレントコレクタを
    有し、 前記カレントコレクタは、端部キャップと電気的な接触状態にあり、 前記絶縁シーリングディスクは、前記ハウジングの開放端をシールすると共に
    、前記カレントコレクタと前記ハウジングとの間に電気的絶縁を与え、 前記ハウジングの端縁は、前記絶縁シーリングディスクの周縁の上方で圧着さ
    れて、圧着の線に沿ってセル肩部を形成するようになっており、 前記端部キャップ組立体は、 端部キャップと、 前記端部キャップの下方に存在する絶縁シーリングディスクと、 を備え、 細長カレントコレクタが、前記絶縁シーリングディスク内の開口を貫通してお
    り、 前記絶縁シーリングディスクの少なくとも一部が、前記セルハウジング内に存
    在しており、 前記絶縁シーリングディスクは、中央部と、セルが端部キャップが上方にある
    状態の鉛直位置で見られる時の上方に延びる周縁と、を有しており、 前記端部キャップは、前記絶縁シーリングディスクの前記周縁の内側面に当接
    する端縁を備え、 前記上方に延びる周縁の外側面は、その開放端で前記ハウジングの内側面に当
    接し、 前記絶縁ディスクは、前記絶縁ディスクの周縁からセル内部へ下方に出る複数
    の一体の脚部を有する不連続なスカート部を備えており、 前記端部キャップがセル端子として機能する ことを特徴とする電気化学セル。
  2. 【請求項２】 前記端部キャップは、 平坦中央部と、 鉛直方向から外側に角度付けられると共に前記中央部から離れて延びる下方に
    延びる壁と、 を備え、 前記下方に延びる壁は、端部キャップが上方にある状態でセルが見下ろされて
    見られる時に内側に曲がった（凸状の）リブで終わり、 前記内側に曲がったリブは、前記絶縁ディスクの周縁の内面に当接する前記端
    部キャップの端縁で終わる、上方に延びる壁で終わる ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
  3. 【請求項３】 前記円筒体セルハウジングは、ＡＡＡＡ（ＬＲ６１）サイズであり、 前記端部キャップ組立体は、その開放端において、前記セルハウジングのいず
    この部分内においても、前記端部キャップの他の金属ディスクを含まない ことを特徴とする請求項２に記載の電気化学セル。
  4. 【請求項４】 前記絶縁シーリングディスクの中央部は、前記カレントコレクタの挿入のため
    の、それを通る開口を有する一体のボス部を有しており、 前記端部キャップの端縁は、前記絶縁ディスクの周縁の内面と係合している ことを特徴とする請求項３に記載の電気化学セル。
  5. 【請求項５】 前記絶縁ディスクは、前記ボス部から半径方向に延びると共に、前記ボス部と
    前記下方に延びる周縁との間に位置する中央領域を有しており、 前記中央領域は、その中に、一体の破裂可能な膜部分を有しており、 前記膜は、セル内のガス圧が所定のレベルに到達する時に破裂する ことを特徴とする請求項４に記載の電気化学セル。
  6. 【請求項６】 前記破裂可能な膜部分は、前記中央領域の一部内で島部を形成している ことを特徴とする請求項５に記載の電気化学セル。
  7. 【請求項７】 前記破裂可能な膜は、円または楕円の形態を有している ことを特徴とする請求項６に記載の電気化学セル。
  8. 【請求項８】 前記破裂可能な膜は、円の切頭扇形の形態を有している ことを特徴とする請求項６に記載の電気化学セル。
  9. 【請求項９】 前記破裂可能な膜は、多角形の形態を有している ことを特徴とする請求項６に記載の電気化学セル。
  10. 【請求項１０】 前記端部キャップ組立体は、前記絶縁シーリングディスクの周縁と前記ハウジ
    ングとの間に、ビチューメン材料を有するシーラント材料を更に備えている ことを特徴とする請求項４に記載の電気化学セル。
  11. 【請求項１１】 前記ハウジングは、その面内に周状のインデント部を有し、 前記絶縁ディスクの周縁の一部が、前記インデント部上で静止すると共に、 前記絶縁ディスクは、前記インデント部周りにスナップ結合を形成しない ことを特徴とする請求項４に記載の電気化学セル。
  12. 【請求項１２】 前記インデント部の下方の前記周状スカート部の最大外形は、前記周縁インデ
    ント部の面内での前記セルの内径よりも小さい ことを特徴とする請求項１１に記載の電気化学セル。
  13. 【請求項１３】 その開放端におけるハウジングの一部は、前記絶縁シーリングディスクの周縁
    に対して半径方向に圧縮されており、 前記端部キャップの中央部及び前記絶縁ディスクの脚部は、セル内部の方向に
    下方に移動する ことを特徴とする請求項４に記載の電気化学セル。
  14. 【請求項１４】 前記スカート部は、前記絶縁ディスクの周縁から離れて延びる少なくとも４つ
    の脚部を有している ことを特徴とする請求項１３に記載の電気化学セル。
  15. 【請求項１５】 前記カレントコレクタの端部は、前記端部キャップの前記平坦中央部に溶接さ
    れている ことを特徴とする請求項１４に記載の電気化学セル。
  16. 【請求項１６】 前記絶縁ディスクの周縁から離れて延びる前記脚部は、互いから等しく離れて
    いる ことを特徴とする請求項１４に記載の電気化学セル。
  17. 【請求項１７】 前記破裂可能な膜は、約０．２５乃至３．０ミリメートルの（半径方向に計測
    される）幅を有する円の切頭扇形であり、 前記切頭扇形の側端は、約４５乃至９０度の角度を形成している ことを特徴とする請求項６に記載の電気化学セル。
  18. 【請求項１８】 前記絶縁シーリングディスクは、ナイロン６６を備える ことを特徴とする請求項４に記載の電気化学セル。
  19. 【請求項１９】 前記絶縁シーリングディスクは、ナイロン６１２を備える ことを特徴とする請求項４に記載の電気化学セル。
  20. 【請求項２０】 前記ＡＡＡＡ（ＬＲ６１）セルハウジングは、約７．７乃至８．３ミリメート
    ルの外径を有する ことを特徴とする請求項４に記載の電気化学セル。
  21. 【請求項２１】 前記絶縁シーリングディスクは、約３乃至５ｍｍの全体の厚みと約７．６乃至
    ８．２ｍｍの直径と、を有する ことを特徴とする請求項４に記載の電気化学セル。
  22. 【請求項２２】 前記絶縁シーリングディスク内の破裂可能膜は、約０．０３乃至０．２ｍｍの
    厚みを有する ことを特徴とする請求項２１に記載の電気化学セル。
  23. 【請求項２３】 アルカリ電気化学セルであって、 前記セルは、開放端の円筒体セルハウジングと、その中に挿入されて前記ハウ
    ジングを閉じる端部キャップ組立体と、を有し、 前記セルは、正及び負の端子を有し、 前記端部キャップ組立体は、端部キャップと、内部に破裂可能な膜を有する電
    気的絶縁シーリングディスクと、を備え、 前記絶縁シーリングディスクは、それを貫通する細長導電カレントコレクタを
    有し、 前記カレントコレクタは、端部キャップと電気的な接触状態にあり、 前記絶縁シーリングディスクは、前記ハウジングの開放端をシールすると共に
    、前記カレントコレクタと前記ハウジングとの間に電気的絶縁を与え、 前記ハウジングの端縁は、前記絶縁シーリングディスクの周縁の上方で圧着さ
    れて、圧着の線に沿ってセル肩部を形成するようになっており、 前記円筒体セルハウジングは、ＡＡＡサイズのセルハウジングの直径よりも小
    さい径を有しており、 前記端部キャップ組立体は、 端部キャップと、 前記端部キャップの下方に存在する絶縁シーリングディスクと、 を備え、 細長カレントコレクタが、前記絶縁シーリングディスク内の開口を貫通してお
    り、 前記絶縁シーリングディスクの少なくとも一部が、前記セルハウジング内に存
    在しており、 前記絶縁シーリングディスクは、中央部と、セルが端部キャップが上方にある
    状態の鉛直位置で見られる時の上方に延びる周縁と、を有しており、 前記端部キャップは、前記絶縁シーリングディスクの前記周縁の内側面に係合
    する端縁を備え、 前記上方に延びる周縁の外側面は、その開放端で前記ハウジングの内側面に当
    接し、 前記絶縁ディスクは、前記絶縁ディスクの周縁からセル内部へ下方に出る複数
    の一体の脚部を有する不連続なスカート部を備えており、 前記端部キャップがセル端子として機能する ことを特徴とする電気化学セル。
  24. 【請求項２４】 前記端部キャップ組立体は、その開放端において、前記セルハウジングのいず
    この部分内においても、前記端部キャップの他の金属ディスクを含まない ことを特徴とする請求項２３に記載の電気化学セル。
  25. 【請求項２５】 前記端部キャップは、 平坦中央部と、 鉛直方向から外側に角度付けられると共に前記中央部から離れて延びる下方に
    延びる壁と、 を備え、 前記下方に延びる壁は、端部キャップが上方にある状態でセルが見下ろされて
    見られる時に内側に曲がった（凸状の）リブで終わり、 前記内側に曲がったリブは、前記絶縁ディスクの周縁の内面に係合する前記端
    部キャップの端縁で終わる、上方に延びる壁で終わる ことを特徴とする請求項２３に記載の電気化学セル。
  26. 【請求項２６】 前記絶縁シーリングディスクの中央部は、前記カレントコレクタの挿入のため
    の、それを通る開口を有する一体のボス部を有している ことを特徴とする請求項２５に記載の電気化学セル。
  27. 【請求項２７】 前記絶縁ディスクは、前記ボス部から半径方向に延びると共に、前記ボス部と
    前記下方に延びる周縁との間に位置する中央領域を有しており、 前記中央領域は、その中に、一体の破裂可能な膜部分を有しており、 前記膜は、セル内のガス圧が所定のレベルに到達する時に破裂する ことを特徴とする請求項２６に記載の電気化学セル。
  28. 【請求項２８】 前記破裂可能な膜部分は、前記中央領域の一部内で島部を形成している ことを特徴とする請求項２７に記載の電気化学セル。
  29. 【請求項２９】 前記破裂可能な膜は、円または楕円の形態を有している ことを特徴とする請求項２８に記載の電気化学セル。
  30. 【請求項３０】 前記破裂可能な膜は、円の切頭扇形の形態を有している ことを特徴とする請求項２８に記載の電気化学セル。
  31. 【請求項３１】 前記アルカリセルハウジングは、約７乃至９ミリメートルの直径を有している
    ことを特徴とする請求項２３に記載の電気化学セル。
  32. 【請求項３２】 前記セルハウジングは、約７．７乃至８．３ミリメートルの外径を有するＡＡ
    ＡＡ（ＬＲ６１）サイズである ことを特徴とする請求項２３に記載の電気化学セル。
  33. 【請求項３３】 前記絶縁シーリングディスクは、ナイロン６６を備える ことを特徴とする請求項２３に記載の電気化学セル。
  34. 【請求項３４】 前記絶縁シーリングディスクは、ナイロン６１２を備える ことを特徴とする請求項２３に記載の電気化学セル。
  35. 【請求項３５】 前記絶縁シーリングディスクは、約３乃至５ｍｍの全体の厚みと約７．６乃至
    ８．２ｍｍの直径と、を有する ことを特徴とする請求項２６に記載の電気化学セル。
  36. 【請求項３６】 前記絶縁シーリングディスクは、約０．０３乃至０．２ｍｍの厚みを有する一
    体の破裂可能膜を有している ことを特徴とする請求項２８に記載の電気化学セル。
  37. 【請求項３７】 前記ハウジングは、その面内に周状のインデント部を有し、 前記絶縁ディスクの周縁の一部が、前記インデント部上で静止すると共に、 前記絶縁ディスクは、前記インデント部周りにスナップ結合を形成しない ことを特徴とする請求項２３に記載の電気化学セル。
  38. 【請求項３８】 前記インデント部の下方の前記周状スカート部の最大外形は、前記周縁インデ
    ント部の面内での前記セルの内径よりも小さい ことを特徴とする請求項３７に記載の電気化学セル。
  39. 【請求項３９】 その開放端におけるハウジングの一部は、前記絶縁シーリングディスクの周縁
    に対して半径方向に圧縮されており、 前記端部キャップの中央部及び前記絶縁ディスクの脚部は、セル内部の方向に
    下方に移動する ことを特徴とする請求項２３に記載の電気化学セル。
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