JP2016195010A - 筒型電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】安全性及び生産性に優れた筒型電池を提供する。【解決手段】負極端子板３２の皿状の部分の周側面３２ｂと、カシメ加工によって湾曲（カール）した正極缶１１の縁部１１ａとの間に間隙２０１が形成され、ワッシャボス部５２ａと、ワッシャボス部５２ａの上方の端面の周囲に設けられた環状のフランジ部５０ｃとを有し、間隙２０１にワッシャボス部５２ａを嵌着することにより正極缶１１の開口部に組み付けられるワッシャ５０を備えたアルカリ電池１（筒型電池）において、ワッシャ５０の、正極缶１１の湾曲(カール）した縁部１１ａの最高部１１ｂを結ぶ稜線と負極端子板３２の周側面３２ｂとで囲まれる範囲に、負極端子板３２の第１のガス抜き孔３２ａから間隙２０１に放出されたガスを間隙２０１から当該アルカリ電池１の外部に放出するためのガス抜き構造（ガス抜き孔５０ｄ）を設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、筒型電池の安全機構に関する。
図１７〜図２０にアルカリ電池１００（ＬＲ６型円筒形アルカリ電池）の構造を示している。このうち図１７は、アルカリ電池１００の円筒軸の延長方向を縦方向としたときの縦断面図であり、図１８は、図１７に示したアルカリ電池１００の負極端子板周辺の拡大図である。
図１７に示すように、アルカリ電池１００は、有底筒状金属製の正極缶１１、環状に成形された正極合剤２１、正極合剤２１の内側に配設された有底円筒状のセパレータ２２、亜鉛合金を含んでセパレータ２２の内側に充填される負極合剤２３（負極ゲル）、負極合剤２３中に挿入される負極集電子３１、正極缶１１の開口側に設けられる外観略皿状の負極端子板３２、正極缶１１の開口側を上方とした場合に負極端子板３２の下方に設けられる封口ガスケット３５、負極端子板３２の周側面３２ｂの外周に環装されるワッシャ５０等を備える。このうち正極合剤２１、セパレータ２２、及び負極合剤２３は、アルカリ性電解液の存在下でアルカリ電池１００の発電要素を構成している。
図１８に示すように、封口ガスケット３５には薄肉部３５ｂが形成されている。何らかの理由によりアルカリ電池１００の内圧が上昇した場合、この薄肉部３５ｂが封口ガスケット３５の他の部分よりも先行して破断し、破断部から負極端子板３２と封口ガスケット３５との間の空間１８１に噴出したガスが、負極端子板３２の皿状の部分の周側面３２ｂに設けられているガス抜き孔３２ｃから空間１８１の外に放出される。
ワッシャ５０は、短絡防止（負極端子板３２と正極缶１１との間の短絡防止）等を目的として設けられる。図１９及び図２０にワッシャ５０の構成を示している。図１９はワッシャ５０を正極缶１１の開口側から眺めた平面図、図２０はワッシャ５０の斜視図である。これらの図に示すように、ワッシャ５０は、扁平な中空円筒状のワッシャボス部５０ａの上端面にフランジ部５０ｃが形成された形状を呈する。
ここで図１８に示すように、薄肉部３５ｂの破断部から噴出したガスは、同図に矢線で示しているように、負極端子板３２のガス抜き孔３２ｃから部品間に存在する僅かな隙間を抜けて電池外部に放出される。このため、何かの理由で電池内部に大量のガスが発生した場合はガスの放出が間に合わず、ガスの圧力が上昇してワッシャ５０が脱離してしまう可能性がある。
こうしたワッシャ５０の脱離を防ぐ技術として、例えば、特許文献１には、ワッシャの胴部の円筒側面に切欠部を形成し、ワッシャの胴部の内側に掛かる圧力の一部を開放してワッシャ自体の飛散を防ぐことが記載されている。また特許文献２には、絶縁ワッシャを、当該絶縁ワッシャが陰極端子から抜けようとするほど当該陰極端子の立上がり部との接触抵抗が大きくなるような形状とすることが記載されている。
特開２０１２−５９６１６号公報 実開平７−１４５５５号公報
上述したように、アルカリ電池１００を構成する上記ワッシャ５０は、安全性の観点からは、何らかの理由により電池内部にガスが大量に発生した場合でも脱離することのないようにする必要がある。しかしその一方で、生産性向上の観点からは、上記ワッシャ５０は、成形の容易性や成形の確実性（歩留まり向上）を考慮した構造とする必要がある。
本発明は、こうした観点からなされたものであり、安全性及び生産性に優れた筒型電池を提供することを目的としている。
上記目的を達成するための本発明の一つは、筒型電池であって、発電要素が収納される有底円筒状の電池缶、周囲に縁部が形成された外観略皿状の端子板、及び封口ガスケットを備え、前記電池缶の開口側を上方とした場合に、前記封口ガスケットは前記端子板よりも下方に設けられ、前記端子板及び前記封口ガスケットは、夫々の縁部が前記電池缶の縁部とともにカシメ加工されることにより、前記電池缶の開口に設けられ、前記端子板の前記皿状の部分の周側面と、前記カシメ加工により前記電池缶の円筒軸方向に湾曲した前記電池缶の前記縁部との間に間隙が形成され、円筒状のボス部と、前記ボス部の上端面の周囲に設けられる環状のフランジ部とを有し、前記間隙に前記ボス部を嵌着させて前記電池缶の開口部に組み付けられるワッシャを備え、前記端子板の前記周側面の前記間隙に面する部分には、前記端子板と前記封口ガスケットとの間に存在する空間のガスを放出するための第１のガス抜き孔が形成され、前記電池缶の前記縁部の先端は、前記カシメ加工によってやや下方を向く程度に湾曲し、前記ワッシャは、前記電池缶の開口部に組み付けられた状態で、前記電池缶の前記湾曲した縁部の最高部を結ぶ環状の稜線と前記端子板の前記周側面とで囲まれた範囲内に、前記第１のガス抜き孔から前記間隙に流入したガスを当該筒型電池の外部に放出するためのガス抜き構造を有することとする。
本発明の他の一つは、上記筒型電池であって、前記ワッシャは、前記ガス抜き構造として、前記フランジ部の前記ボス部の近傍に、前記ボス部の外周面に沿って所定の長さで延出する第２のガス抜き孔を有することとする。
本発明の他の一つは、上記筒型電池であって、前記ワッシャは、前記ボス部の外周面に沿って所定の間隔を空けて設けられた複数の前記第２のガス抜き孔を有することとする。
本発明の他の一つは、上記筒型電池であって、前記電池缶の開口部を当該電極缶の円筒軸の方向から眺めたときの前記第２のガス抜き孔の総面積（投影面積）が、前記電池缶の開口部を前記円筒軸の方向から眺めたときの、前記電池缶の縁部の前記湾曲した部分の最高部を結ぶ環状の稜線と前記端子板の前記周側面とで囲まれる平面領域の面積（投影面積）の７〜２０％であることとする。
本発明の他の一つは、上記筒型電池であって、前記ワッシャは、前記ガス抜き構造として、前記ボス部の内周面に形成された凸部を有することとする。
本発明の他の一つは、上記筒型電池であって、前記ワッシャは、前記ボス部の内周面に沿って所定の間隔を空けて設けられた複数の前記凸部を有することとする。
本発明の他の一つは、上記筒型電池であって、前記ワッシャは、前記ガス抜き構造として、前記ボス部の内周面に形成された凹部を有することとする。
本発明の他の一つは、上記筒型電池であって、前記ワッシャは、前記ボス部の内周面に沿って所定の間隔を空けて設けられた複数の前記凹部を有することとする。
本発明の他の一つは、上記筒型電池であって、前記電池缶の開口部を当該電極缶の円筒軸の方向から眺めたときの、前記端子板の前記皿状の部分の周側面と前記ワッシャの前記ボス部の内側面との間に形成される空隙の面積（投影面積）が、前記電池缶の開口部を前記円筒軸の方向から眺めたときの、前記電池缶の縁部の前記湾曲した部分の最高部を結ぶ環状の稜線と前記端子板の前記周側面とで囲まれる平面領域の面積（投影面積）の６％以上であることとする。
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
本発明によれば、安全性及び生産性に優れた筒型電池を提供することができる。
アルカリ電池１の構成を示す図である。 アルカリ電池１の負極端子板３２周辺の部分拡大断面図である。 タイプ（１）のワッシャ５０の平面図である。 タイプ（１）のワッシャ５０の斜視図である。 （ａ）は、図３のＡ−Ａ’線における、タイプ（１）のワッシャ５０の部分拡大断面図、（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ’線における、タイプ（１）のワッシャ５０の部分拡大断面図である。 ガス抜き孔５０ｄを設ける範囲を示す図である。 タイプ（２）のワッシャ５０の平面図である。 タイプ（２）のワッシャ５０の斜視図である。 タイプ（３）のワッシャ５０の平面図である。 タイプ（３）のワッシャ５０の斜視図である。 タイプ（４）のワッシャ５０の平面図である。 タイプ（４）のワッシャ５０の斜視図である。 （ａ）は、図１１のＡ−Ａ’線における、タイプ（４）のワッシャ５０の部分拡大断面図、（ｂ）は、図１１のＢ−Ｂ’線における、タイプ（４）のワッシャ５０の部分拡大断面図である。 タイプ（５）のワッシャ５０の平面図である。 タイプ（５）のワッシャ５０の斜視図である。 （ａ）は、図１４のＡ−Ａ’線における、タイプ（５）のワッシャ５０の部分拡大断面図、（ｂ）は、図１４のＢ−Ｂ’線における、タイプ（５）のワッシャ５０の部分拡大断面図である。 アルカリ電池１００の構成を示す図である。 アルカリ電池１００の負極端子板周辺の部分拡大断面図である。 ワッシャ５０の平面図である。 ワッシャ５０の斜視図である。
図１に、本発明の筒型電池の一例として示す、円筒形アルカリ電池（ＬＲ６型（単三形）アルカリ電池）の構成（以下、アルカリ電池１と称する。）を示している。同図ではアルカリ電池１を縦断面図（アルカリ電池１の円筒軸の延長方向を上下（縦）方向としたときの断面図）として示している。図２は、図１に示したアルカリ電池１の負極側周辺の部分拡大断面図である。
これらの図に示すように、アルカリ電池１は、有底円筒状の金属製の正極缶１１（電池缶）、正極缶１１に挿入される正極合剤２１、正極合剤２１の内周側に設けられる有底円筒状のセパレータ２２、セパレータ２２の内周側に充填される負極合剤２３（負極ゲル）、正極缶１１の紙面上方側に設けられた開口部に樹脂等の絶縁性の素材からなる略円盤状の封口ガスケット３５（絶縁体）を介して嵌着され、正極缶１１の開口部を封口する、周囲に外周縁部３２ａが形成された外観略皿状の負極端子板３２、封口ガスケット３５の中心付近に形成されているボス部（以下、ガスケットボス部３５ａと称する。）に嵌入され、負極端子板３２の内側に固設される、真鍮等の素材からなる棒状の負極集電子３１、樹脂等の絶縁性の素材からなるリング状のワッシャ５０（絶縁リング）等を備える。
負極集電子３１の上端は、負極端子板３２の下面に接触しており、封口ガスケット３５とともにスポット溶接等により負極端子板３２に固定されている。正極合剤２１、セパレータ２２、及び負極合剤２３は、アルカリ電池１の発電要素２０を構成している。
正極缶１１は導電性の材質からなり、例えば、ニッケルメッキ鋼板等の金属材をプレス加工したものが用いられる。正極缶１１は、正極集電体及び正極端子としての機能を兼ねており、図１に示すように、その底部には凸状の正極端子部１２が一体形成されている。
正極缶１１の外周面のほぼ全体は絶縁性の外装ラベル１３によって被覆されている。外装ラベル１３は、例えば、ポリエチレンテレフタラート（PET: PolyEthylene Terephthalate）、ポリ塩化ビニル（PVC:PolyVinyl Chloride）等の絶縁性、熱収縮性の樹脂素材からなる。外装ラベル１３は、例えば、当該樹脂素材からなるフィルムを正極缶１１の周囲に巻き付けた後、これを加熱収縮させることにより、正極缶１１に密着するように正極缶１１の周囲に被装される。
ワッシャ５０は、アルカリ電池１の短絡防止（負極端子板３２と正極缶１１との間の短絡防止）等を目的として設けられる。ワッシャ５０は、後述するワッシャボス部５０ａを負極端子板３２とワッシャ５０との間の間隙２０１に嵌着することにより（負極端子板３２の皿状の部分の周側面３２ｂとの嵌め合いにより）、正極缶１１の開口部に組み付けられる。尚、外装ラベル１３を正極缶１１の周囲に被装する際はワッシャ５０の後述するフランジ部５０ｃの周縁も当該外装ラベル１３に被装される。つまりワッシャ５０は、負極端子板３２の周側面３２ｂとの嵌め合いに加えて外装ラベル１３によってもアルカリ電池１に固定される。
正極合剤２１は、正極活物質としての電解二酸化マンガン（ＥＭＤ）、導電材としての黒鉛、及び水酸化カリウム（ＫＯＨ）を主成分とする電解液を、ポリアクリル酸などのバインダとともに混合し、その混合物を、圧延、解砕、造粒、分級等の工程にて処理した後、圧縮し環状に成形したものである。図１に示すように、正極缶１１内には、複数の環状のペレットからなる正極合剤２１が、正極缶１１の円筒軸と同軸に上下方向に積層されて圧入されている。同図に示すアルカリ電池１の場合には、正極缶１１内に３つの正極合剤２１のペレットを圧入している。
負極合剤２３は、負極活物質としての亜鉛合金粉末をゲル化したものである。亜鉛合金粉末は、ガスアトマイズ法や遠心噴霧法等によって造粉されたものであり、亜鉛、ガスの発生の抑制（漏液防止）等を目的として添加される合金成分（ビスマス、アルミニウム、インジウム等）、及び電解液としての水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含む。負極集電子３１は、負極合剤２３の中心部に貫入されている。
図２に示すように、正極缶１１の開口側を上方とした場合、封口ガスケット３５は負極端子板３２よりも下方に設けられる。負極端子板３２及び封口ガスケット３５は、夫々の外周縁部を正極缶１１の縁部１１ａとともに折り曲げつつカシメ加工されることにより、正極缶１１の開口を塞ぐように正極缶１１に設けられる。尚、同図に示すように、正極缶１１の縁部１１ａは、上記カシメ加工により正極缶１１の内側（円筒軸の方向）に折り曲げられて、その先端はやや下方を向く程度に湾曲（カール）している。
図２に示すように、封口ガスケット３５のガスケットボス部３５ａの外周近傍には、アルカリ電池１の防爆を目的として、環状の薄肉部３５ｂが形成されている。何らかの理由によりアルカリ電池１の内圧が上昇すると、この薄肉部３５ｂが他の部分よりも先行して破断し、内部のガスが放出される。
負極端子板３２の周側面３２ｂの前述した間隙２０１に面する部分の所定位置には、１つ以上のガス抜き孔３２ｃ（第１のガス抜き孔）が設けられている（例えば、ガス抜き孔３２ｃは、アルカリ電池１の円筒軸の周りに９０度ごとに４つ設けられる。）。
図３〜図５にワッシャ５０の構成（以下、タイプ（１）とも称する。）を示している。図３はワッシャ５０を正極缶１１の開口側の方向から眺めた場合の平面図、図４はワッシャ５０の斜視図である。また図５（ａ）は、図３のＡ−Ａ’線における、ワッシャ５０の部分拡大断面図、図５（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ’線における、ワッシャ５０の部分拡大断面図である。これらの図に示すように、ワッシャ５０は、扁平な中空円筒状のワッシャボス部５０ａの上端面の周囲に略円環状のフランジ部５０ｃを設けた形状を呈する。図３〜図５に示すように、ワッシャ５０のフランジ部５０ｃには、ワッシャボス部５０ａの外周面５０ｂに沿って所定の長さで延出する、断面略矩形状の３つのガス抜き孔５０ｄ（第２のガス抜き孔）が、所定の間隔を開けて（アルカリ電池１の円筒軸の周りに１２０度ごとに）設けられている。
ここで図２に矢線で示しているように、封口ガスケット３５の薄肉部３５ｂが破断して負極端子板３２と封口ガスケット３５との間の空間１８１に噴出したガスは、ガス抜き孔３２ｃを通って負極端子板３２の外に抜けた後、その一部は負極端子板３２とワッシャ５０の間の僅かな隙間を抜けて外部に放出される。一方、空間１８１に噴出したガスの他の一部は、負極端子板３２とワッシャ５０との間に存在する間隙２０１に流入する。そして間隙２０１に流入したガスはガス抜き孔５０ｄ（第２のガス抜き孔）を通ってアルカリ電池１の外部に放出される。
このように、本実施形態のアルカリ電池１においては、封口ガスケット３５の薄肉部３５ｂが破断して負極端子板３２と封口ガスケット３５との間の空間１８１に噴出したガスがワッシャ５０のガス抜き孔５０ｄから効率よくアルカリ電池１の外部に放出される。このため、何らかの理由により電池内部にガスが大量に発生した場合でも、ワッシャ５０の脱離を確実に防ぐことができる。
尚、図３及び図４に示したワッシャ５０（タイプ（１））の構造は一例に過ぎず、図６に示すように、ガス抜き孔５０ｄは、少なくとも正極缶１１の縁部１１ａのカシメ加工により湾曲（カール）した部分の最高部１１ｂ（頂部）を結ぶ環状の稜線と負極端子板３２の周側面３２ｂとで囲まれた範囲内に設ければよい。
図７及び図８にワッシャ５０の他の構成（以下、タイプ（２）とも称する。）を示す。図７はワッシャ５０を正極缶１１の開口側の方向から眺めた場合の平面図、図８はワッシャ５０の斜視図である。これらの図に示すように、ワッシャ５０のフランジ部５０ｃには、ワッシャボス部５０ａの外周面５０ｂに沿って所定の長さで延出する２つのガス抜き孔５０ｄが、所定の間隔を開けて（アルカリ電池１の円筒軸の周りに互いに１８０度の関係で位置するように）設けられている。
図９及び図１０は、ワッシャ５０のさらに別の構成（以下、タイプ（３）とも称する。）であり、図９はワッシャ５０を正極缶１１の開口側の方向から眺めた場合の平面図、図１０はワッシャ５０の斜視図である。図９及び図１０に示すように、ワッシャ５０のフランジ部５０ｃには、ワッシャボス部５０ａの外周面５０ｂに沿って所定の長さで延出する６つのガス抜き孔５０ｄが、所定の間隔を開けて（隣接する２つのガス抜き孔５０ｄで構成される３つのペアが、アルカリ電池１の円筒軸の周りに互いに１２０度の関係で位置するように）設けられている。
以上のように、本実施形態のアルカリ電池１は、ワッシャ５０のフランジ部５０ｃにガス抜き孔５０ｄが形成されているため、何らかの理由により電池内部にガスが大量に発生した場合でも、ワッシャ５０の脱離を確実に防ぐことができる。
ところで、アルカリ電池１の内部に発生したガスを効率よく外部に放出するという観点のみからすれば、ガス抜き孔５０ｄの面積は大きい程よいが、ガス抜き孔５０ｄの面積を大きくし過ぎてしまうと成形の容易性や成形の確実性（歩留まり）が低下する。そこで本発明者らは、ワッシャ５０のガス抜き孔５０ｄの面積について最適な範囲を見出すべく、ワッシャ５０のガス抜き孔５０ｄの面積と、射出成形によるワッシャ５０の成形状態と、ガスが大量に発生した際のワッシャ５０の脱離の状況との関係について調べた。
＜試験１＞
試験１では、以上に説明したワッシャ５０を用いて、ワッシャ５０のガス抜き孔５０ｄの面積が異なる複数種のアルカリ電池１のサンプルを作製し、ワッシャ５０のガス抜き孔５０ｄの面積、射出成形によるワッシャ５０の成形状態、及びガスが大量に発生した際のワッシャ５０の脱離の状況の関係について調べた。サンプルは上記種類ごとに複数個（３０個）作製した。また各種類のサンプルには、前述したタイプ（１）〜（３）の異なるワッシャ５０を備えたサンプルを混在させた。
ワッシャ５０の成形状態は、ウェルドやショートショットの有無及び数を調べることにより判定した。ワッシャ５０の脱離の状況は、サンプルのアルカリ電池１を定電流（１５０ｍＡ）で充電することにより調べた。
表１に試験１の結果を示す。表中、「ガス抜き孔の面積（％）」は、正極缶１１の開口部を正極缶１１の円筒軸の方向から眺めたときの、ワッシャ５０のガス抜き孔５０ｄの総面積（投影面積）を、正極缶１１を上記円筒軸の方向から眺めたときの、正極缶１１の縁部１１ａの湾曲（カール）した部分の最高部１１ｂ（頂部）を結ぶ環状の稜線と負極端子板３２の周側面３２ｂとで囲まれる平面領域の面積（投影面積）に対する割合（％）で示したものである。「脱離したワッシャの割合」は、総数（３０個）に対する、ワッシャ５０の脱離が確認されたサンプルの割合である。「ワッシャの成形状態」は、ワッシャ５０の成形状態であり、いずれのサンプルにもウェルド乃至ショートショットが確認されなかった場合（成形状態が良好な場合）は「○」を、ウェルド乃至ショートショットが確認されたサンプルが一つでも存在すれば「△」を、射出成形によってワッシャ５０を満足に作製することができなかった場合は「×」を記入した。
Figure 2016195010
表１に示すように、ワッシャ５０のガス抜き孔５０ｄの面積を７％以上とした場合は脱離したワッシャ５０の数がゼロとなり、とくにワッシャ５０のガス抜き孔５０ｄの面積を７〜８％とした場合はワッシャ５０の成形状態も良好であった。ガス抜き孔５０ｄの面積を１５％以上とした場合は、一部のサンプルについてウェルド乃至ショートショットが確認された。これはガス抜き孔５０ｄの存在によって樹脂の流れが阻害されるためであると考えられる。ガス抜き孔５０ｄの面積を２５％以上とした場合は満足にワッシャ５０を作製することができなかった。
以上より、ワッシャ５０を、タイプ（１）乃至タイプ（３）の構造とすることで、ワッシャ５０の成形の容易性並びに確実性（歩留まり）を確保しつつ、ワッシャ５０の脱離を防ぐことができることが確認された。またとくにワッシャ５０のガス抜き孔５０ｄの面積を７〜２０％の範囲とすることで、成形の容易性並びに確実性（歩留まり）を確保しつつ、ワッシャ５０の脱離を確実に防ぐことができることが確認された。またワッシャ５０のガス抜き孔５０ｄの面積を７〜８％とすることで、ワッシャ５０の成形の容易性並びに確実性（歩留まり）をより確実に確保できることが確認された。
＝ワッシャ５０の他の態様＝
前述したタイプ（１）〜（３）のワッシャ５０は、いずれもフランジ部５０ｃにガス抜き孔５０ｄを設けているが、ワッシャ５０の構成は、例えば、以下に示すような構成としてもよい。
図１１及び図１２にワッシャ５０の他の構成（以下、タイプ（４）と称する。）を示している。図１１はタイプ（４）のワッシャ５０を正極缶１１の開口側から眺めた平面図、図１２はタイプ（４）のワッシャ５０の斜視図である。
これらの図に示すように、この例では、ワッシャボス部５０ａの内周面５０ｆの底部近傍に、当該内周面５０ｆに沿って所定の長さで延出する５つの凸部５０ｅを、所定の間隔を開けて（５つの凸部５０ｅがアルカリ電池１の円筒軸の周りに互いに７２度の関係で位置するように）設けている。尚、ワッシャ５０の成形性が阻害されない限り、凸部５０ｅの数はこれに限定されない。また凸部５０ｅは、必ずしもワッシャボス部５０ａの内周面５０ｆの底部近傍に設ける必要はなく、ガスの放出効率やワッシャ５０の成形性を大きく低下させることのない限り、凸部５０ｅはワッシャボス部５０ａの内周面５０ｆの他の高さ位置に設けてもよい。
図１３（ａ）は、図１１のＡ−Ａ’線における、正極缶１１の開口部に組み付けられた状態におけるタイプ（４）のワッシャ５０の部分拡大断面図、図１３（ｂ）は、図１１のＢ−Ｂ’線における、正極缶１１の開口部に組み付けられた状態におけるタイプ（４）のワッシャ５０の部分拡大断面図である。
これらの図に示すように、凸部５０ｅが設けられている部分及び凸部５０ｅが設けられていない部分のいずれについても、ワッシャボス部５０ａの内周面５０ｆと負極端子板３２の周側面３２ｂ（ガス抜き孔３２ｃ）との間に隙間３０１が形成されており、負極端子板３２のガス抜き孔３２ｃから放出されるガスを隙間３０１から効率よく外部に放出することができる。
図１４及び図１５は、ワッシャ５０のさらに別の構成（以下、タイプ（５）と称する。）であり、図１４はタイプ（５）のワッシャ５０を正極缶１１の開口側から眺めた平面図、図１５はタイプ（５）のワッシャ５０の斜視図である。
これらの図に示すように、この例では、ワッシャボス部５０ａの内周面５０ｆに、当該内周面５０ｆに沿って所定の長さで延出する５つの凹部５０ｇを、所定の間隔を開けて（５つの凹部５０ｇがアルカリ電池１の円筒軸の周りに互いに７２度の関係で位置するように）設けている。尚、ガスの放出効率やワッシャ５０の成形性を大きく低下させることのない限り、凹部５０ｇの数はこれに限定されない。
図１６（ａ）は、図１４のＡ−Ａ’線における、正極缶１１の開口部に組み付けられた状態におけるタイプ（５）のワッシャ５０の部分拡大断面図、図１６（ｂ）は、図１４のＢ−Ｂ’線における、正極缶１１の開口部に組み付けられた状態におけるタイプ（５）のワッシャ５０の部分拡大断面図である。
これらの図に示すように、凹部５０ｇが設けられている部分については、ワッシャボス部５０ａの内周面５０ｆと負極端子板３２の周側面３２ｂ（ガス抜き孔３２ｃ）との間に隙間３０２が形成されており、負極端子板３２のガス抜き孔３２ｃから放出されるガスを隙間３０２から効率よく外部に放出することができる。
尚、凹部５０ｇが延出する長さ、凹部５０ｇをワッシャボス部５０ａの内周面５０ｆに沿って設ける間隔、及び凹部５０ｇの数は、ワッシャ５０がアルカリ電池１の円筒軸周りにどのような角度で組み付けられた場合でも、いずれかの凹部５０ｇが必ず負極端子板３２のガス抜き孔３２ｃの位置に対峙するように設定することが好ましい。
＜試験２＞
続いて、タイプ（４）並びにタイプ（５）のワッシャ５０を用いたアルカリ電池１のサンプルを作製し、射出成形によるワッシャ５０の成形状態、並びにガスが大量に発生した際のワッシャ５０の脱離の状況について検証した。サンプルは、空隙の面積（％）（後述）を変えた３種類のものを作製（種類ごとに複数個（３０個）ずつ作製）した。尚、上記空隙の面積（％）は、正極缶１１の開口部を当該正極缶１１の円筒軸の方向から眺めたときの、負極端子板３２の皿状の部分の周側面とワッシャ５０のワッシャボス部５０ａの内側面（タイプ（４）の場合は内周面５０ｆ、タイプ（５）の場合は凹部５０ｇ）との間に形成される空隙の面積（投影面積）の、正極缶１１の開口部を円筒軸の方向から眺めたときの、正極缶１１の縁部の湾曲した部分の最高部を結ぶ環状の稜線と負極端子板３２の周側面３２ｂとで囲まれる平面領域の面積（投影面積）に対する割合（％）をいう。
ワッシャ５０の成形状態の判定は試験１と同様の方法で行った。またワッシャ５０の脱離の状況も試験１と同様の方法で調べた。尚、空隙の面積（％）を５％としたサンプルにはタイプ（４）及びタイプ（５）のワッシャ５０を備えたサンプルを混在させた。表２に試験２の結果を示す。
Figure 2016195010
表２に示すように、空隙の面積（％）を６％以上とした場合には、タイプ（４）及びタイプ（５）のいずれの場合も脱離したワッシャ５０の数はゼロであった。これは、タイプ（４）及びタイプ（５）のいずれのワッシャ５０についても、空隙の面積（％）を６％以上とすることで、隙間３０１又は隙間３０２から電池内部に発生したガスが効率よく外部に放出されるからであると考えられる。一方、空隙の面積（％）を５％とした場合には、３０個のサンプルのうち３つのサンプルについてワッシャ５０の脱離が確認された。尚、いずれのサンプルについても、ワッシャ５０にウェルドやショートショットは確認されず、成形状態は良好であった。これはフランジ部５０ｃに孔（ガス抜き孔）が存在しないため、成形時にスムーズに樹脂が回り込むからであると考えられる。
以上より、ワッシャ５０を、タイプ（４）もしくはタイプ（５）の構造とすることで、ワッシャ５０の成形の容易性並びに確実性（歩留まり）を確保しつつ、ワッシャ５０の脱離を防ぐことができることが確認された。またとくに空隙の面積（％）を６％以上とすることで、ワッシャ５０の成形の容易性並びに確実性（歩留まり）を確保しつつ、ワッシャ５０の脱離を確実に防ぐことができることが確認された。
ところで、以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
例えば、本発明は、マンガン電池等、電池缶を集電体とする他の種類の電池に広く適用することができる。
１ アルカリ電池、１１ 正極缶、１１ａ 縁部、１１ｂ 最高部、１２ 正極端子部、１３ 外装ラベル、２０ 発電要素、２１ 正極合剤、２２ セパレータ、２３ 負極合剤、３１ 負極集電子、３２ 負極端子板、３２ａ 外周縁部、３２ｂ 周側面、３２ｃ ガス抜き孔、３５ 封口ガスケット、３５ａ ガスケットボス部、３５ｂ 薄肉部、５０ ワッシャ、５０ａ ワッシャボス部、５０ｂ 外周面、５０ｃ フランジ部、５０ｄ ガス抜き孔、５０ｅ 凸部、５０ｆ 内周面、５０ｇ 凹部、１８１ 空間、２０１ 間隙、３０１ 隙間、３０２ 隙間

Claims (9)

  1. 発電要素が収納される有底円筒状の電池缶、周囲に縁部が形成された外観略皿状の端子板、及び封口ガスケットを備え、
    前記電池缶の開口側を上方とした場合に、前記封口ガスケットは前記端子板よりも下方に設けられ、
    前記端子板及び前記封口ガスケットは、夫々の縁部が前記電池缶の縁部とともにカシメ加工されることにより、前記電池缶の開口に設けられ、
    前記端子板の前記皿状の部分の周側面と、前記カシメ加工により前記電池缶の円筒軸方向に湾曲した前記電池缶の前記縁部との間に間隙が形成され、
    円筒状のボス部と、前記ボス部の上端面の周囲に設けられる環状のフランジ部とを有し、前記間隙に前記ボス部を嵌着させて前記電池缶の開口部に組み付けられるワッシャを備え、
    前記端子板の前記周側面の前記間隙に面する部分には、前記端子板と前記封口ガスケットとの間に存在する空間のガスを放出するための第１のガス抜き孔が形成され、
    前記電池缶の前記縁部の先端は、前記カシメ加工によってやや下方を向く程度に湾曲し、
    前記ワッシャは、前記電池缶の開口部に組み付けられた状態で、前記電池缶の前記湾曲した縁部の最高部を結ぶ環状の稜線と前記端子板の前記周側面とで囲まれた範囲内に、前記第１のガス抜き孔から前記間隙に流入したガスを当該筒型電池の外部に放出するためのガス抜き構造を有する
    ことを特徴とする筒型電池。
  2. 請求項１に記載の筒型電池であって、
    前記ワッシャは、前記ガス抜き構造として、前記フランジ部の前記ボス部の近傍に、前記ボス部の外周面に沿って所定の長さで延出する第２のガス抜き孔を有する
    ことを特徴とする筒型電池。
  3. 請求項２に記載の筒型電池であって、
    前記ワッシャは、前記ボス部の外周面に沿って所定の間隔を空けて設けられた複数の前記第２のガス抜き孔を有することを特徴とする筒型電池。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の筒型電池であって、
    前記電池缶の開口部を当該電極缶の円筒軸の方向から眺めたときの前記第２のガス抜き孔の総面積が、前記電池缶の開口部を前記円筒軸の方向から眺めたときの、前記電池缶の縁部の前記湾曲した部分の最高部を結ぶ環状の稜線と前記端子板の前記周側面とで囲まれる平面領域の面積の７〜２０％である
    ことを特徴とする筒型電池。
  5. 請求項１に記載の筒型電池であって、
    前記ワッシャは、前記ガス抜き構造として、前記ボス部の内周面に形成された凸部を有することを特徴とする筒型電池。
  6. 請求項５に記載の筒型電池であって、
    前記ワッシャは、前記ボス部の内周面に沿って所定の間隔を空けて設けられた複数の前記凸部を有することを特徴とする筒型電池。
  7. 請求項１に記載の筒型電池であって、
    前記ワッシャは、前記ガス抜き構造として、前記ボス部の内周面に形成された凹部を有することを特徴とする筒型電池。
  8. 請求項７に記載の筒型電池であって、
    前記ワッシャは、前記ボス部の内周面に沿って所定の間隔を空けて設けられた複数の前記凹部を有することを特徴とする筒型電池。
  9. 請求項５〜８のいずれか一項に記載の筒型電池であって、
    前記電池缶の開口部を当該電極缶の円筒軸の方向から眺めたときの、前記端子板の前記皿状の部分の周側面と前記ワッシャの前記ボス部の内側面との間に形成される空隙の面積が、前記電池缶の開口部を前記円筒軸の方向から眺めたときの、前記電池缶の縁部の前記湾曲した部分の最高部を結ぶ環状の稜線と前記端子板の前記周側面とで囲まれる平面領域の面積の６％以上であることを特徴とする筒型電池。

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