JP3860922B2 - 溝付電池缶かしめ部の漏れ検査方法 - Google Patents

溝付電池缶かしめ部の漏れ検査方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溝付電池缶かしめ部の漏れ検査方法に係り、特に、Ni−MH電池の蓋のかしめ部に設けられるシール部からの漏れの検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電池の溝付缶1は、図5に示すように円筒形で、上部近傍外周面には外側に向かって開くU字溝状で外周面から内部に向かって突出する環状突出部2が形成されている。蓋3は、円板状で図6に示すようにシール部材4が蓋3の周縁部に装着されている。そして、このシール部材4は、蓋3の周縁の下面に沿って外側へ曲がる形状の下面部5と、この下面部5から上方へ続くように設けられ、蓋3の周縁の上面に位置する上面部6とを有している。溝付缶1の環状突出部2の上部に、シール部材4の下面部5が位置するようにして環状突出部2上に蓋3を載置し、プレスにより溝付缶1の開口周縁部7を押圧して内方に向けて折曲変形させると、シール部材4の上面部6も内部側へ折曲され、開口周縁部7と環状突出部2との間に蓋3とシール部材4とがかしめられ圧着されて、溝付缶1がシールされ、溝付缶1内の電解液等が完全にシールされる。
【0003】
ところで、このようにして構成された溝付缶1のかしめ部の漏れ検査としては、溝付缶1内に電解液等を入れる前に、揮発性の高い液体を入れ、規定時間経過後の溝付缶1の重量と液体の重量の和に相当する当初の重量に対する減少量を測定することにより漏れを判定する高揮発性剤封入試験が行なわれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来技術における高揮発性剤封入試験では、長期にわたっての通常の漏れ、内圧変動による漏れ、高温度下での漏れの確認には実機を使用して長時間を必要とするので非常に工数がかかる等の課題があった。
【0005】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、シール部材の応力緩和特性を目安にして短日時で漏れの有無を確認することのできる電池缶かしめ部の漏れ検査方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記従来の技術の課題を解決するため、本発明の溝付電池缶のかしめ部の漏れ検査方法は、筒状の缶体の開口近傍に内向き環状突出部が形成され、この環状突出部の開口側に合成樹脂シール部材を介して蓋がかしめられている溝付電池缶のかしめ部の漏れ検査方法であって、
前記合成樹脂シール部材を含む溝付電池缶を80℃以上の温度に24時間以上保持して前記合成樹脂シール部材を応力緩和させ、
次いで前記合成樹脂シール部材に応力緩和を受けた前記溝付電池缶を水槽に移して電池缶内に圧力気体を供給し、前記水槽中に生じる気泡の有無を検出し、かしめ部からの漏れを検査する。
また、筒状の缶体の開口近傍に内向き環状突出部が形成され、この環状突出部の開口側に合成樹脂シール部材を介して蓋がかしめられている溝付電池缶のかしめ部の漏れ検査方法であって、
前記合成樹脂シール部材を含む溝付電池缶を120℃以上の温度で12時間以上保持して前記合成樹脂シール部材を応力緩和させ、
次いで前記合成樹脂シール部材に応力緩和を受けた前記溝付電池缶を水槽に移して電池缶内に圧力気体を供給し、前記水槽中に生じる気泡の有無を検出し、かしめ部からの漏れを検査する。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の溝付電池缶かしめ部の漏れ検査方法を図1〜図4を参照して説明する。なお、電池缶の構造は、従来技術と同一に付き、説明は省略する。
【0008】
図5および図6に示すシール部材4は、典型的にはポリサルフォン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の合成樹脂からなっている。電池缶のかしめ部に漏れが起きるのは、主としてこの合成樹脂のシール部材4の経年変化によるのであるが、本発明者はシール部材の経年変化の代表的なものとして経年応力緩和に着目した。シール部材4はかしめにより圧縮されて応力を受けるが、この応力が年月の経過と共に緩和(減少)することによってシール部材の圧縮応力が減少し、シール部が弛んで漏れが生じることになる。
【0009】
そこで、典型的なポリサルフォン樹脂の応力緩和の状態を測定した。図1はその測定結果を示している。図1の応力緩和曲線のグラフは、横軸に経過時間(分)を、縦軸に内部応力(GPa)をとり、温度をパラメータとしている。ポリサルフォン樹脂のサンプルとしては、ダンベル形状のものを用い、このサンプルにダンベルの長手方向に圧縮応力を加え、時間の経過とともに圧縮応力の変化を測定した。30°、60°、80°、120℃の異なる温度についての測定は、各温度の雰囲気をもつ炉内にサンプルを置いて行った。
【0010】
この測定結果を見ると、いずれの温度においても、応力の緩和は最初は比較的大きいが、特に30℃の場合600分経過しないうちに応力緩和の率はきわめて低くなり、この低い緩和率はかなりの年月にわたって続く。一方、温度が高くなるにつれて応力緩和の率は高くなり、しかも特に測定初期の応力緩和の率が高い。
【0011】
上述の測定を5日間続けた数値と、その推測値(1年、3年)を示したのが次の表である。
【0012】
Figure 0003860922
上記表から判断すると、電池の使用温度に含まれる30℃では、かなりの年月に亘って、きわめて低い率の応力緩和が続くが、80℃にまで温度を上げると、24時間後の応力緩和量は3年後の応力の緩和量の約60%程度にまで達している。この傾向は80℃から120℃へと温度を上げるにつれて一層顕著になってくる。すなわち、120℃まで温度を上げると、12時間後の応力緩和量は3年後の応力緩和量の約50%になり、24時間後の応力緩和量は3年後の応力緩和量の約65%になる。したがって、電池に実害が及ばない程度に高温にする程、応力緩和は24時間程度の短期間でかなりの部分進行してしまう傾向がある。したがって、経年応力緩和のかなりの部分が進行してしまう期間は、80℃では24時間、120℃では12時間と設定することができる。
【0013】
本発明では、かしめ部での漏れ発生の原因となる、通常使用時の長期にわたる応力低下に近い応力緩和が、80℃以上の温度で短期間で生起することに着目し、80℃以上の温度下に電池缶を置き、短期間経過後に漏れの有無を検査することによって、電池の通常使用時における漏れの可能性を知ることを特徴としている。
【0014】
電池が使用される環境温度は−20℃〜60℃程度で温度はこの範囲で変動する。電池内圧は、充電末期には、例えば、充電電流を比較的大きく設定した場合、約20〜30kg/cm2 以上になり、放電時もしくは非使用時は零kg/cm2 (ゲージ圧)またはそれ以下に変化する。このような複雑な環境下で、かしめ部の樹脂に適正な応力を加え続けることは困難である。このような複雑な環境下では、シール部材の初期応力が少しずつ緩和する。
【0015】
この応力緩和の特性は本発明者の測定結果では前述の通りであり、電池が通常使用されることのない80℃以上の温度において応力緩和は初期段階で大部分が起ることになる。すなわち、電池の保証最高環境温度以下で最大使用時間電池を使用した時のシール部材の応力緩和のかなりの部分は、80℃以上の温度環境下で最短24時間で起きてしまうことが判明した。
【0016】
漏れ検査は、図2に示すように、蓋3とシール部材4であるポリサルフォン樹脂部材とがかしめられた溝付缶1の底部に管8を連通させ、管8にポンプPを装着し、溝付缶1を水槽9に入れて水10に浸漬し、ポンプPを駆動して管8を介してヘリウム(He)を溝付缶1の内部に送り、溝付缶1から水10中へヘリウムが気泡となって出るかどうかを確認する。
【0017】
なお、圧力気体をヘリウムとしたのは、電池であるNi−MH電池は、内部で水素が発生するので、この水素の分子よりも小さい分子をもつヘリウムで漏れの有無を確認すれば水素は漏れないことになるからである。
【0018】
また、溝付缶1のかしめ部の構造から図3に示すように缶内部が高圧のときは、圧力による緊迫により漏れの発生は少ないが、高圧から低圧への移行時には低い圧力で漏れが発生しやすい。さらに、シール補助剤を使用するときには、粘性の高いものは耐熱性の低いものが多いので、高温度で漏れが生じることがある。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の溝付電池缶かしめ部の漏れ検査方法によれば、電池缶を使用可能温度より高い80℃以上の温度に24時間以上保持して、シール部材の早期の応力緩和を生起させるようにしたので、直ちに圧力流体の漏れの有無の確認をすることができ、溝付電池缶の圧力変動および時間経過を考慮した使用条件下での漏れの有無を短期間で確実に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電池缶のシール部材を構成するポリサルフォンの応力緩和曲線を示すグラフ。
【図2】漏れ検査方法の説明図。
【図3】溝付電池缶の内部圧力降下時の漏れ発生数を示すグラフ。
【図4】溝付電池缶へシール部材と蓋とを装着した状態を示す縦断面図。
【図5】図4におけるA部拡大図。
【符号の説明】
1 溝付電池缶
2 環状突出部
3 蓋
4 シール部材
8 管
9 水槽
P ポンプ

Claims (2)

  1. 筒状の缶体の開口近傍に内向き環状突出部が形成され、この環状突出部の開口側に合成樹脂シール部材を介して蓋がかしめられている溝付電池缶のかしめ部の漏れ検査方法であって、
    前記合成樹脂シール部材を含む溝付電池缶を80℃以上の温度に24時間以上保持して前記合成樹脂シール部材を応力緩和させ
    次いで前記合成樹脂シール部材に応力緩和を受けた前記溝付電池缶を水槽に移して電池缶内に圧力気体を供給し、前記水槽中に生じる気泡の有無を検出し、かしめ部からの漏れを検査する検査方法。
  2. 筒状の缶体の開口近傍に内向き環状突出部が形成され、この環状突出部の開口側に合成樹脂シール部材を介して蓋がかしめられている溝付電池缶のかしめ部の漏れ検査方法であって、
    前記合成樹脂シール部材を含む溝付電池缶を120℃以上の温度で12時間以上保持して前記合成樹脂シール部材を応力緩和させ、
    次いで前記合成樹脂シール部材に応力緩和を受けた前記溝付電池缶を水槽に移して電池缶内に圧力気体を供給し、前記水槽中に生じる気泡の有無を検出し、かしめ部からの漏れを検査する検査方法。
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