JP2004344926A - Sealed container and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品類が収納された容器の開口部を密閉する蓋板表面にある小径穴を封止する新規な密閉容器及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開平8−45488号公報
【特許文献2】特開平11−25936号公報
【特許文献3】特開平11−149915号公報
【特許文献4】特開2002−239762号公報
携帯電話やノート型パソコンなどの情報機器の普及により、密閉型電池の需要が高まっている。中でも、リチウムイオン電池は、ニカド電池やニッケル水素電池と比べエネルギー密度、作動電圧が高く、各種の情報機器などの電源に多く使用されてきている。
【0003】
密閉が必要な密閉型電池は、主に正極材、セパレータ、負極材などの電池部品を収納した電池容器と、この電池容器の開口上部を密閉する蓋板とを事前に一体接合し、この蓋板表面に予め設けられている小径の穴から有機溶剤の電解液を容器内に注入した後に、この小径穴を最後に完全封止して製造されている。電池容器及び蓋板には、従来から安価なスチール材、耐食性に優れたステンレス鋼材が用いられ、最近では、軽量なアルミニウム材が多く用いられてきている。
【0004】
使用する金属の材質、接合方法や接合条件などに大きな相違があっても、密閉型電池の製造工程で、容器内を密閉保持するべく、最後に小径穴を完全封止する必要がある。小径穴を封止するための封止方法がこれまでに幾つか提案されている。
【0005】
例えば、特許文献1の密閉型電池では、電解液を注入した後、小径穴にアルミニウム製の球状の封止栓を押圧し、超音波溶接で封止することが提案されている。又、特許文献2の角形密閉式蓄電池及びその製造方法、特許文献3の密閉型電池では、小径穴に封止栓を挿入し、レーザー溶接で封止することがそれぞれ提案されている。また、特許文献4の容器における注入口の封止方法及び密閉容器では、注入口にステンレス製の球状の封止部材を押し込み、手段の異なる抵抗溶接とレーザー溶接の二段階で封止溶接することが提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1〜4のいずれの従来技術においても、超音波溶接或はレーザ溶接等により注入穴に挿入した封止栓の外周と蓋板表面との継ぎ部のみを溶接させる浅い溶け込みの円周溶接である。隙間腐食を抑えるには、裏面側の継ぎ部は未接合部を残さない方が良い。又、レーザービーム溶接の場合、ビームを照射する継ぎ部に隙間が生じていたり、注入穴部分に液が付着していたりすると、溶接ビードの形成に乱れが生じ易く、ピンホールの発生によって未接合部分が生じ易い。
【0007】
本発明の目的は、部品類が収納された容器の開口部を密閉する蓋板表面にある小径穴を溶接によって容易かつ確実に封止でき、溶接後の表面が平滑で高品質な溶接部を得ることができる密閉容器及びその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、部品類が収納された容器の開口部を密閉する金属製の蓋板と、該蓋板表面に設けられた小径穴を封止する金属製の封止栓とを有する密閉容器において、前記蓋板は前記小径穴近傍裏面側にその外周部より薄い薄肉部を有する平面形状が円形又は多角形であるザグリ溝が形成され、前記封止栓と蓋板の薄肉部との溶接によって封止されていることを特徴とする。
【0009】
また、本発明は、前述の密閉容器において、前記蓋板は前記小径穴近傍裏面側にその外周部より薄い薄肉部を有する平面形状が円形又は多角形であるザグリ溝が形成され、前記封止栓の頭部に形成された平面形状が円形又は多角形である張り出し部と薄肉部との溶接によって前記封止されていることを特徴とする。
【0010】
前記小径穴は平面形状が円形又は多角形であり、前記封止栓は前記小径穴の径より大きい径の張り出し部と前記小径穴に挿入する円形又は多角形の挿入部とを有し、該封止栓頭部の張り出し部は蓋板の薄肉部の体積と同程度又はそれよりも小さい体積を有することが好ましい。
【0011】
更に、本発明は、部品類が収納された容器の開口部を金属製の蓋板によって密閉し、前記蓋板表面に設けられた小径穴を金属製の封止栓によって封止する密閉容器の製造方法において、前記蓋板の前記小径穴近傍裏面側にその外周部より薄い薄肉部を有する平面形状が円形又は多角形であるザグリ溝を形成し、前記封止栓と薄肉部との溶接によって前記封止することを特徴とする。
【0012】
また、本発明は、前述の密閉容器の製造方法において、前記蓋板の前記小径穴近傍裏面側にその外周部より薄い薄肉部を有する平面形状が円形又は多角形であるザグリ溝を形成し、前記封止栓の頭部に平面形状が円形又は多角形である張り出し部を形成し、該張り出し部と蓋板の薄肉部との溶接によって前記封止することを特徴とする。
【0013】
前記封止栓を前記小径穴に挿入する工程と、前記封止栓をアーク熱源又はレーザー熱源により溶融して前記小径穴を封止溶接する工程と、前記封止後の溶接部を検査する検査工程とを有することを特徴とする。
【0014】
さらに、前記溶接は非消耗性電極によるTIGアーク溶接又はプラズマアーク溶接によって行い、該アーク溶接における電流I(A)と溶接時間T(ms)とを下記の(1)式に基づいて設定することが好ましい。但し、bは接合部分の溶融に係わる乗数、cは栓頭部の加熱に係わる定数である。
【0015】
I=(c/T) b ……(1)
すなわち、本発明は、前記蓋板の前記小径穴近傍裏面側にその外周部より薄い薄肉部を有する平面形状が円形又は多角形であるザグリ溝を形成することにより、その薄肉部のみを短時間で少ないエネルギーで加熱溶融できるので、溶融範囲のバラツキが極めて少ない溶接部を得ることができる。また、封止栓の頭部に短時間で溶融可能な大きさの平面形状が円形又は多角形である張り出し部を形成すると、封止栓の頭部を冶具で簡単につかんで小径穴へ圧入することができ、張り出し部の下面と小径穴周囲の蓋板表面とを確実に密着させることができるばかりでなく、蓋板表面の高さより突き出した栓頭部にアーク熱源を加え易く、短時間で確実に溶融させることができる。
【0016】
特に、封止栓頭部の張出し部は、少なくとも蓋板表面にある小径穴の内径より大きく、蓋板の裏面側に設けたザグリ溝の内径より小さい径にし、前記ザグリ溝上部の薄肉部(ツバ部分)の体積と同程度又は幾分小さい体積に形成すると、融合すべき蓋板の薄肉部との体積バランスが良くなり、短時間のアーク加熱によって封止栓頭部の張り出し部又は封止栓全体を確実に溶融でき、蓋板表面の薄肉部と平滑に一体融合させることができる。
【0017】
また、本発明は、封止栓の挿入部を蓋板表面の小径穴に挿入する工程と、該封止栓をアーク熱源により溶融して前記小径穴を封止溶接する工程と、封止溶接後の溶接部を検査する検査工程とを少なくとも有することにより、製造ラインでの自動溶接によって穴封止できるばかりでなく、該溶接後の不良品を除外し、合格品のみを選択、認定することができるので、密閉性の高い密閉容器を提供することができる。
【0018】
特に、前記アーク熱源として、非消耗性電極によるTIGアーク又はプラズマアークを用い、前述の関係式に基づいて溶接条件を設定すると、確実な封止溶接ができ、溶接条件の管理、溶接品質の管理が容易となる。TIGアーク溶接やプラズマアーク溶接の他に、レーザー溶接も可能である。
【0019】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
図1は、本発明の密閉容器の一例である角形密閉電池の斜視図である。図1において、角形密閉電池の密閉容器1の内部(図示せずに省略)には、正極材、セパレータ、負極材、タブなどの電池部品が収納され、電池用の密閉容器1が正極端子を兼ねている。電池用の密閉容器1の上部には、密閉するための蓋板2が装着され、蓋板2の外周継ぎ部を溶接8して密閉容器1と一体接合されている。蓋板2の外周継ぎ部の溶接8は、レーザー熱源やアーク熱源を与えて接合するレーザー溶接法やアーク溶接法によって行うことが可能である。蓋板2の中央部には、負極端子7が絶縁パッキング6を介して予め固定されている。また、蓋板2には、電解液を注入するための小径穴4が予め設けられており、この小径穴4に封止栓3を挿入し、アーク溶接によって完全に封止溶接するようにしている。これら電池用の密閉容器1、蓋板2、封止栓3には、いずれも軽量なアルミニウム材が用いられる。なお、電池用の密閉容器1に安価なスチール材又は耐食性に優れたステンレス材を用いる場合には、蓋板2及び封止栓3の材料も、電池用の密閉容器1と同じ材質又は類以材質を用いることが望ましい。いずれも溶接性を良くするためである。
【0020】
図2は、本発明の製造方法に係る小径穴及び封止栓の一実施形態を示す断面図である。図2に示すように、小径穴4の外周部には、蓋板2の裏面側に蓋板2より薄肉とした平面形状が円形である薄肉部5bを有するザグリ溝5が設けられている。例えば、小径穴4の大きさは約d1=1〜2mmである。また、ザグリ溝5の大きさは、約d2=2〜3mmであり、そのザグリ溝5上部のツバ部分(薄肉部)の厚みhは、蓋板2の厚さtに対して、t/2≦h≦t/3程度にするとよい。一方、この小径穴4に挿入する封止栓3の頭部には、短時間で溶融可能な大きさの薄肉を有し、平面形状が円形である張出し部3aを設けている。図2に示した封止栓3は、全体を円形にした加工が簡単な平面形状をしている。
【0021】
図3は、小径穴の外周部に設けるザグリ溝の形状が異なる一実施形態を示す断面図である。蓋板2の裏面側に形成されたザグリ溝5の形状は、平面形状で円形だけでなく、図3に示した多角形にしてもよい。さらに、小径穴4の形状を平面形状で多角形にすることも可能であり、この時には、多角形の小径穴に挿入する封止栓3の挿入部3bの形状を多角形に統一して挿入可能にすればよい。この小径穴4に挿入する封止栓3の頭部には、短時間で溶融可能な大きさの薄肉を有する張出し部3aを設けている。
【0022】
図4〜7は、種々の封止栓の形状を示す平面図及び断面図である。図4は、封止栓3の張り出し部3a及び小径穴4への挿入部3bが共に平面形状が円形であるものである。図5は、封止栓3の張り出し部3aの平面形状が六角形及び小径穴4への挿入部3bの平面形状が円形であるものである。図6に示した封止栓3の頭部は、滑らかな曲面形状又は半球形状をしており、また、図7に示した封止栓3の頭部は、中央に突起を有する形状をしており、溶接時に位置合せを容易にすることができる。
【0023】
これらの封止栓3頭部に設ける円形又は多角形の張出し部3aは、いずれの場合も、少なくとも小径穴4の内径d1より大きく、ザグリ溝5の内径d2より小さい外径(d1<D<d2)にし、ザグリ溝5上部のツバ部分5bの体積(小径穴を含む合計体積{(d22−d12)πh/4}と同程度又は幾分小さい体積に形成するとよい。封止栓3の張り出し部を多角形にすると、転がりにくくつかみ易く、体積の調整も容易である。このように形状の異なる封止栓3や蓋板2は、例えば、金型成形加工よって容易に製作することができる。
【0024】
張出し部3aを有する封止栓3は、小径穴4から電解液を注入した後に、封止栓3の下部3bを押し込み、張り出し部分3aの下面と小径穴4周囲のツバ部分5b上面(蓋板表面)とを密着させる。その後、アーク熱源を封止栓3頭部より与えて、張出し部3aと蓋板2表面の小径穴4周辺部とを封止溶接する。
【0025】
このように、封止栓3頭部に短時間で溶融可能な円形又は多角形の張出し部3aを設けると、封止栓3の張出し部3aを冶具などで簡単につかんで小径穴4へ圧入することができ、張出し部3aの下面と小径穴4周囲の蓋板表面とを確実に密着させることができるばかりでなく、蓋板表面より凸形状に突き出した封止栓3頭部にアーク熱源を加え易くなる。また、円形又は多角形のザグリ溝5を蓋板2の裏面側に設けると、封止溶接すべき小径穴4周辺部の肉厚が薄く、表面側から行うアーク溶接で裏側まで完全に溶融させることができる。また、張出し部の3aの体積をツバ部分5b(薄肉部)の体積と同程度又は幾分小さい体積に形成すると、融合すべきツバ部分5bとの体積バランスが良くなり、短時間で封止栓3頭部を確実に溶融でき、蓋板表面の小径穴4周辺のツバ部分と平滑に一体融合させることができる。
【0026】
図8は、本発明の製造方法による小径穴の封止をTIGアーク溶接によって行う工程を示す断面図及び溶接電流と時間との関係を示す線図であり、(1)溶接前の封止栓と電極の配置、(2)封止栓頭部のアーク加熱、(3)封止栓頭部の球形溶融、(4)蓋板ツバ部との一体融合、(5)溶接後の溶接部、(6)時間経過の電流波形の様子をそれぞれ示している。この実施例で用いているアーク熱源は、非消耗性のタングステンを電極12にするTIGアークであり、所定の溶接条件(電流と溶接時間)を溶接電源に設定し出力させている。本実施例における小径穴4及び封止栓3の平面形状は前述のいずれの形状での組み合わせにおいても同様の工程によって行うことができる。
【0027】
図8(1)に示したように、蓋板2の裏側にザグリ溝5を有する小径穴4に密着挿入された封止栓3の頭部中央に電極12先端を位置決めする。溶接開始によってシールドガス(Arガス)流出の雰囲気内で封止栓3頭部にアーク11を発生させ、図8(6)に示したように所定時間T(ms)の電流I(A)を出力させている。次に、図8(2)示すようにアーク加熱によって封止栓3頭部の張り出し部分3aが最初に溶融し、図8(3)に示すように、溶融金属の表面張力によって球形状に溶融変化する。そして、図8(4)に示すように、その後に加熱溶融される小径穴4周辺のツバ部分と、既に球形状に溶融変化した封止栓3頭部の張出し部3aとが平滑に一体融合し、蓋板2の裏側まで完全に溶け込ますことができる。更に、図8(5)に示すように溶接後の表面が平滑で略円形を有する完全封止の良好な溶接部9を得ることができる。
【0028】
図9は、小径穴の封止溶接における適正な時間と電流の関係を示す線図である。本実施例の小径穴4及び封止栓3の平面形状は前述の図2及び図4のいずれも円での組み合わせによって行ったものである。図中の○印が接合良好な領域である。蓋板2及び封止栓3は、いずれもアルミニウム材であり、小径穴4の径d1が1.4mm、ザグリ溝5の径d2が2.4mm、ツバ部分5aの厚みhが約0.3mmの小径穴封止の結果を示している。例えば、電流Iが90Aの時には約29msの短い時間、40Aの時には約100msでアーク溶接すると、良好な溶接部9を得ることができる。
【0029】
接合良好な適正条件は、電流I(A)と時間T(ms)との相関関係があり、下記の(1)式で求めることができる。ただし、bは、小径穴3接合部分の溶融に係わる乗数であり、封止栓3及び蓋板2の小径穴4周辺部の形状や材質などの違いで変化し、0.5〜0.8程度となる。また、cは、栓頭部の加熱に係わる定数であり、約9300〜175000の範囲である。
【0030】
I=(c/T) b ・・・ (1)
このように、所定条件のアーク熱源を封止栓3の頭部より短時間与えて加熱溶融させると、封止栓3の張り出し部分3aと蓋板2表面の小径穴4周辺部とが適正に一体融合し完全封止することができ、溶接後の表面が平滑で高品質な溶接部9を得ることができる。また、溶接条件を少なくとも電流と溶接時間との関係式に基づいて設定すると、完全封止が可能な適正条件を確実に出力でき、溶接条件の管理、溶接の品質管理が容易となる。
【0031】
アルミニウム材と異なる他のステンレス材やスチール材やニッケル材などの金属材料に対しても、図8に示したTIGアーク溶接によって良好に穴封止溶接を行うことが可能である。これらの金属材料は、アルミニウム材より融点が高いが、電気抵抗が大きいためにTIGアークによる通電加熱で溶融し易い材料である。また、TIGアークによる穴封止溶接の代わりにプラズマアーク及び溶接電源を用い、封止栓3の頭部よりアーク熱源を与えて加熱溶融させても、TIGアーク溶接の時とほぼ同様に、封止栓3の張出し部3aと蓋板2表面の小径穴4周辺部とが適正に一体融合して完全封止でき、溶接後の表面が平滑で高品質な溶接部を得ることが可能である。プラズマアーク溶接は、電極の外周部にあるノズル及びノズル穴から流出するプラズマガスで保護されているので、電極の寿命が長く、長時間使用が可能である。
【0032】
図10は、本発明の密閉容器の一例である角型電池の製造工程を示すフロー図である。最初の工程で製造組立21された電池部品を電池用の密閉容器1内に収納22する。この容器上面の開口部を密閉するため、次の工程で、蓋板2を装着23した後に、例えば、レーザー溶接で蓋板2をその外周に沿って電池用の密閉容器1に封止溶接24をする。その後、予め蓋板2に設けられた小径穴4より電池用の密閉容器1内に電解液10を注入25する。次の工程で封止栓3を小径穴4に圧入27する。最後に小径穴4を密閉するため、アーク熱源による小径穴4の封止溶接28をする。この封止溶接28後に溶接部8、9及び液漏れの検査29を行う。アーク熱源の代わりにレーザー熱源を用いて該小径穴4の封止溶接を行うことも可能である。図示していないが、さらに、電池外装の洗浄と乾燥、電池の充電、性能試験や品質検査などを行う。
【0033】
このように、電池部品の製造組立21から溶接後の溶接部及び液漏れの検査29まで製造工程により、密閉が必要な所望の密閉容器及び電池を一連の製造ラインで確実に生産することができる。特に、小径穴の封止溶接28において、封止栓の張り出し部3aと前記蓋板表面の小径穴周辺部との一体融合が可能な溶接条件を出力させてアーク溶接すると、従来のレーザー溶接による円周封止溶接と異なる融合形態及び溶け込み形状になり、溶接後の表面が平滑で高品質な溶接部を得ることができる。また、溶接後に行う溶接部及び液漏れの検査によって、不良品を除外し、合格品のみを選択、認定するので、密閉性の高い密閉容器及び電池を確実に生産することができる。
【0034】
以上、本実施例によれば、封止栓の頭部に形成した平面形状が円形又は多角形である張り出し部と、同様の平面形状を有する蓋板表面の小径穴周辺部の薄肉部との一体融合によって、小径穴を短時間で少ないエネルギーで容易に溶融でき、確実に完全封止することができる。更に、表面が平滑で欠陥のない高品質な溶接部が得られ、バラツキの少ない密閉性の高い密閉容器を製造することができる。
【0035】
(実施例2)
図11は、本発明の部品類を収納する密閉容器の斜視図である。本実施例における部品類を収納するものとして、例えば、電子部品を収納した小径容器、センサ部品を収納した密閉容器、微細な機械部品を収納した密閉容器などがある。これらの密閉容器1の上部にある金属製の蓋板2表面に小径穴4が設けられており、この小径穴4を実施例1と同様に密閉するために封止栓3を挿入して封止溶接することができる。小径穴4及び封止栓3の平面形状の組み合わせは実施例1と同様に行うことができる。
【0036】
図12は、図11に示した密閉容器の小径穴を封止溶接する工程の一実施形態を示すフロー図である。最初に、別の工程で製造された部品類を容器内に収納し、その容器1上部を蓋板2で密閉して密閉容器の組み立て20が行われる。次の工程で蓋板2表面にある小径穴4に封止栓3を圧入して封止栓挿入27bを行う。封止栓3挿入後の次の工程で、小径穴4を密閉するためにアーク熱源又はレーザー熱源による小径穴4の封止溶接30を行う。最後に封止溶接後の溶接部9の品質検査31を行う。特に、小径穴4を封止溶接30する工程で、図8に示したように封止栓3の張り出し部と蓋板2表面の小径穴4周辺部との一体融合が可能な溶接条件を出力させてアーク溶接すると、溶接後の表面が平滑で高品質な溶接部を得ることができる。また、アーク溶接の代わりにレーザー熱源を用いて該小径穴4の封止溶接を行うことも可能である。そして、封止溶接した後に行う溶接部の品質検査31によって、不良品を除外し、合格品のみを選択、認定できるので、密閉性の高い密閉容器を確実に生産することができる。
【0037】
以上、本実施例によれば、実施例1と同様に、封止栓の頭部に形成した平面形状が円形又は多角形である張り出し部と、同様の平面形状を有する蓋板表面の小径穴周辺部の薄肉部との一体融合によって、小径穴を短時間で少ないエネルギーで容易に溶融でき、確実に完全封止することができる。更に、溶接後の表面が平滑で欠陥のない高品質な溶接部が得られ、バラツキの少ない密閉性の高い密閉容器を製造することができる。
【0038】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、小径穴を短時間で少ないエネルギーで容易に溶接でき、確実に完全封止することができる。また、溶接後の表面が平滑で欠陥のない高品質な溶接部が得られ、バラツキの少ない密閉性の高い密閉容器及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の密閉容器の一例である角形電池の斜視図である。
【図2】本発明に係る封止栓の一例を示す断面図及び小径穴の一例を示す断面図及び平面図である。
【図3】本発明に係る小径穴の他の例を示す断面図及び平面図である。
【図4】本発明に係る封止栓の一例を示す平面図及び断面図である。
【図5】本発明に係る封止栓の他の例を示す平面図及び断面図である。
【図6】本発明に係る封止栓及び小径穴の他の例を示す断面図である。
【図7】本発明に係る封止栓及び小径穴の他の例を示す断面図である。
【図8】本発明に係る小径穴をTIGアーク溶接によって封止する工程を示す封止栓及び小径穴の断面図である。
【図9】本発明に係わる小径穴の封止溶接における溶接時間と電流との関係を示す線図である。
【図10】本発明の密閉容器の一例である角形電池の製造工程を示すフロー図である。
【図11】本発明に係る密閉容器の他の例を示す斜視図である。
【図12】本発明に係る密閉容器の他の例の小径穴を封止溶接する製造工程を示すフロー図である。
【符号の説明】
1…密閉容器、2…蓋板、3…封止栓、3a…張り出し部、3b…挿入部、4…小径穴、5…ザグリ溝、5a…ツバ部分、6…絶縁パッキング、7…負極端子、8…蓋板外周の溶接部、9…小径穴封止の溶接部、11…アーク、12…電極。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel airtight container for sealing a small-diameter hole in a surface of a lid plate for sealing an opening of a container in which components are stored, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-45488 [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-25936 [Patent Document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-149915 [Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-239762 With the spread of information devices such as personal computers and notebook computers, the demand for sealed batteries is increasing. Above all, lithium ion batteries have higher energy density and operating voltage than nickel-cadmium batteries and nickel-metal hydride batteries, and have been widely used as power sources for various information devices.
[0003]
A sealed battery that needs to be hermetically sealed has a battery container that mainly stores battery components such as a positive electrode material, a separator, and a negative electrode material, and a lid plate that seals the upper portion of the opening of the battery container. An electrolytic solution of an organic solvent is injected into a container through a small-diameter hole provided in advance on the surface of the plate, and the small-diameter hole is finally completely sealed. Conventionally, inexpensive steel materials and stainless steel materials having excellent corrosion resistance have been used for battery containers and lid plates, and recently, lightweight aluminum materials have been frequently used.
[0004]
Even if there is a large difference in the material of the metal used, the joining method, the joining conditions, and the like, it is necessary to completely seal the small-diameter hole in the manufacturing process of the sealed battery in order to keep the inside of the container tightly closed. Several sealing methods for sealing a small-diameter hole have been proposed so far.
[0005]
For example, in the sealed battery disclosed in
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In any of the prior arts of
[0007]
An object of the present invention is to easily and reliably seal a small-diameter hole in a lid plate surface that seals an opening of a container in which components are stored by welding, and to form a high-quality welded portion having a smooth surface after welding. An object of the present invention is to provide a closed container that can be obtained and a method for manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a sealed container having a metal lid plate for sealing an opening of a container in which components are stored, and a metal sealing stopper for sealing a small-diameter hole provided on the surface of the lid plate. The cover plate is formed with a counterbore groove having a circular or polygonal planar shape having a thin portion thinner than the outer peripheral portion on the back surface side near the small-diameter hole, and by welding the sealing plug and the thin portion of the cover plate. It is characterized by being sealed.
[0009]
Further, according to the present invention, in the above-described closed container, the cover plate has a counterbore groove having a thin portion thinner than the outer peripheral portion formed on the back surface near the small-diameter hole, and a counterbore groove having a circular or polygonal planar shape is formed. The plug is sealed by welding a projecting portion having a circular or polygonal planar shape formed on the head of the stopper and a thin portion.
[0010]
The small-diameter hole has a circular or polygonal planar shape, and the sealing plug has a projecting portion having a diameter larger than the diameter of the small-diameter hole and a circular or polygonal insertion portion inserted into the small-diameter hole, It is preferable that the projecting portion of the sealing plug head has a volume equal to or smaller than the volume of the thin portion of the lid plate.
[0011]
Further, the present invention provides a sealed container in which an opening of a container in which components are stored is sealed with a metal lid plate, and a small-diameter hole provided in the surface of the lid plate is sealed with a metal sealing plug. In the manufacturing method, a flat surface having a thin portion thinner than its outer peripheral portion is formed on the back surface near the small-diameter hole of the lid plate to form a counterbore groove having a circular or polygonal shape, and the sealing plug and the thin portion are welded together. It is characterized in that the sealing is performed.
[0012]
Further, the present invention, in the method for manufacturing a closed container described above, forming a counterbore groove having a circular or polygonal planar shape having a thin portion thinner than the outer peripheral portion on the back surface near the small diameter hole of the lid plate, A projecting portion having a circular or polygonal planar shape is formed on the head of the sealing plug, and the sealing is performed by welding the projecting portion and a thin portion of the lid plate.
[0013]
Inserting the sealing plug into the small-diameter hole, melting the sealing plug with an arc heat source or a laser heat source and sealingly welding the small-diameter hole, and inspecting the welded portion after the sealing. And a process.
[0014]
Further, the welding is performed by TIG arc welding or plasma arc welding using non-consumable electrodes, and a current I (A) and a welding time T (ms) in the arc welding are set based on the following equation (1). Is preferred. Here, b is a multiplier related to the melting of the joined portion, and c is a constant related to heating of the stopper head.
[0015]
I = (c / T) b (1)
That is, the present invention forms a counterbore groove having a circular or polygonal planar shape having a thin portion thinner than its outer peripheral portion on the back side near the small-diameter hole of the lid plate, so that only the thin portion is reduced in a short time. Therefore, it is possible to obtain a welded part with a very small variation in the melting range. In addition, if a protruding portion whose circular shape is circular or polygonal is formed on the head of the sealing plug in a short enough time to be melted, the head of the sealing plug is easily grasped with a jig and pressed into the small diameter hole. Not only can the lower surface of the overhanging portion and the lid plate surface around the small diameter hole be securely adhered to each other, but also it is easy to add an arc heat source to the plug head protruding from the height of the lid plate surface, and it Can be reliably melted.
[0016]
In particular, the overhanging portion of the sealing plug head has a diameter at least larger than the inner diameter of the small-diameter hole on the surface of the lid plate and smaller than the inner diameter of the counterbore groove provided on the back surface side of the lid plate. If it is formed to a volume that is about the same as or slightly smaller than the volume of the flange portion, the volume balance with the thin portion of the lid plate to be fused is improved, and the protruding portion or the sealing portion of the sealing plug head is heated by short-time arc heating. The entire stopper can be reliably melted and smoothly integrated with the thin portion on the surface of the lid plate.
[0017]
The present invention also provides a step of inserting the insertion portion of the sealing plug into a small-diameter hole on the surface of the lid plate, a step of melting the sealing plug with an arc heat source and sealing-welding the small-diameter hole, By having at least an inspection step for inspecting a later welded part, not only can the holes be sealed by automatic welding in the production line, but also defective products after the welding are excluded, and only the accepted products are selected and certified. Therefore, it is possible to provide an airtight container having high airtightness.
[0018]
In particular, when a TIG arc or a plasma arc with a non-consumable electrode is used as the arc heat source and welding conditions are set based on the above-mentioned relational expression, reliable sealing welding can be performed, welding condition management, welding quality management. Becomes easier. Laser welding is also possible in addition to TIG arc welding and plasma arc welding.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example 1)
FIG. 1 is a perspective view of a rectangular sealed battery which is an example of the sealed container of the present invention. In FIG. 1, battery components such as a positive electrode material, a separator, a negative electrode material, and a tab are housed inside a sealed
[0020]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing one embodiment of the small diameter hole and the sealing plug according to the manufacturing method of the present invention. As shown in FIG. 2, a
[0021]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment in which the shape of a counterbore groove provided in the outer peripheral portion of the small diameter hole is different. The shape of the
[0022]
4 to 7 are a plan view and a sectional view showing various sealing plug shapes. In FIG. 4, both the projecting
[0023]
In any case, the outer diameter (d1 <D <) of the circular or
[0024]
The sealing
[0025]
As described above, when the sealing
[0026]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a step of performing sealing of a small diameter hole by TIG arc welding according to the manufacturing method of the present invention and a diagram showing a relationship between welding current and time. (1) Sealing plug before welding And (2) arc heating of the sealing plug head, (3) spherical melting of the sealing plug head, (4) integral fusion with the lid plate brim, (5) welded portion after welding, (6) The state of the current waveform over time is shown. The arc heat source used in this embodiment is a TIG arc in which non-consumable tungsten is used as the
[0027]
As shown in FIG. 8A, the tip of the
[0028]
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an appropriate time and a current in sealing welding of a small-diameter hole. The planar shapes of the small-
[0029]
An appropriate condition for good junction has a correlation between the current I (A) and the time T (ms), and can be obtained by the following equation (1). Here, b is a multiplier relating to the melting of the joint of the
[0030]
I = (c / T) b (1)
As described above, when an arc heat source of a predetermined condition is applied from the head of the sealing
[0031]
Hole sealing welding can be favorably performed on other metal materials such as stainless steel, steel, nickel, and the like, which are different from aluminum, by TIG arc welding shown in FIG. Although these metal materials have a higher melting point than aluminum materials, they are materials that are easily melted by energizing heating by a TIG arc because of their high electrical resistance. Also, even when a plasma arc and a welding power source are used instead of the hole sealing welding by the TIG arc and an arc heat source is applied from the head of the sealing
[0032]
FIG. 10 is a flowchart showing a manufacturing process of a prismatic battery which is an example of the sealed container of the present invention. The battery parts manufactured and assembled 21 in the first step are housed 22 in the battery sealed
[0033]
In this manner, the desired sealed container and battery that need to be hermetically sealed can be reliably produced in a series of production lines by the production process from the production and
[0034]
As described above, according to the present embodiment, the projecting portion having a circular or polygonal planar shape formed on the head of the sealing plug and the thin portion around the small-diameter hole on the surface of the lid plate having the same planar shape. By the integral fusion, the small-diameter hole can be easily melted in a short time with a small amount of energy, and can be completely sealed without fail. Furthermore, a high-quality welded part having a smooth surface and no defects can be obtained, and a hermetically sealed container with little variation and high hermeticity can be manufactured.
[0035]
(Example 2)
FIG. 11 is a perspective view of a closed container for storing the components of the present invention. Examples of the components that store the components in this embodiment include a small-diameter container that stores electronic components, a sealed container that stores sensor components, and a sealed container that stores fine mechanical components. A small-
[0036]
FIG. 12 is a flowchart showing an embodiment of a step of sealing and welding a small diameter hole of the closed container shown in FIG. First, parts manufactured in another process are housed in a container, and the upper portion of the
[0037]
As described above, according to the present embodiment, similarly to the first embodiment, the overhanging portion formed on the head of the sealing plug and having a circular or polygonal planar shape, and the small-diameter hole on the surface of the lid plate having the same planar shape. Due to the integral fusion with the peripheral thin portion, the small-diameter hole can be easily melted in a short time with little energy, and can be completely sealed securely. Furthermore, a high-quality welded portion having a smooth surface and no defects after welding can be obtained, and a hermetically sealed container with little variation and high hermeticity can be manufactured.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a small-diameter hole can be easily welded in a short time with a small amount of energy, and a complete sealing can be reliably achieved. In addition, a high-quality welded part having a smooth surface after welding and having no defects can be obtained, and a hermetically sealed container with less variation and high hermeticity, and a method for producing the same can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a prismatic battery as an example of a closed container of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a sealing plug according to the present invention, and a cross-sectional view and a plan view showing an example of a small-diameter hole.
FIG. 3 is a sectional view and a plan view showing another example of the small diameter hole according to the present invention.
FIG. 4 is a plan view and a sectional view showing an example of a sealing plug according to the present invention.
FIG. 5 is a plan view and a sectional view showing another example of the sealing plug according to the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing another example of the sealing plug and the small diameter hole according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the sealing plug and the small-diameter hole according to the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the sealing plug and the small-diameter hole showing a step of sealing the small-diameter hole according to the present invention by TIG arc welding.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between welding time and current in sealing welding of a small diameter hole according to the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing a manufacturing process of a prismatic battery which is an example of the sealed container of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing another example of the closed container according to the present invention.
FIG. 12 is a flowchart showing a manufacturing process for sealing and welding a small-diameter hole of another example of the closed container according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
I=(c/T) b ……(1)
(但し、bは接合部分の溶融に係わる乗数、cは栓頭部の加熱に係わる定数である)7. The method according to claim 4, wherein the melting is performed by TIG arc welding or plasma arc welding using a non-consumable electrode, and a current I (A) and a welding time T (ms) in the arc welding are defined by the following (1). A method for producing a closed container, wherein the method is set based on the formula:
I = (c / T) b (1)
(However, b is a multiplier related to the melting of the joint portion, and c is a constant related to the heating of the plug head.)
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