JP3948120B2 - ガスケットとガスケットの成形方法及びこのガスケットを用いた円筒形アルカリ電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、耐クラック性と安定した防爆機能とを有するガスケットとその成形方法及びこのガスケットを備えて構成される耐漏液性に優れた円筒形アルカリ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒形アルカリ電池は、誤使用などにより過充電、過放電された場合に電池ケース体の内部で激しいガス発生が起こり、電池内圧が異常に上昇することによって、電解液等が漏液を起こしたり、場合によっては破裂する危険がある。このため、円筒型アルカリ電池においては、電池内部でガスが発生して電池の内圧が上昇した場合に、内部に発生したガスを速やかに外部に排気するための防爆機構が備えられている。
【０００３】
上述した防爆機構は、一般に、電池ケース体の開口部を封止するガスケットに形成された薄膜部が防爆安全弁として機能することにより構成されている。すなわち、円筒形アルカリ電池は、ガス発生により上昇した電池内圧の応力がガスケットに集中することによってガスケットで最も肉薄に形成された薄膜部が開裂して、電池内部に発生したガスを外部に排気して電池の内圧上昇による破裂等を防止している。
【０００４】
従来のガスケットは、ナイロン、ポリプロピレン等の合成樹脂やゴム等によって成形されるとともに、図６乃至図９に示すように、それぞれ異なる形状に成形された種々のガスケットが提案されている。
【０００５】
例えば、図６に示すガスケット５０は、中央に断面凸型に形成された肉厚な円筒型の部分（以下、ホブ部５１と称する。）と、ホブ部５１の外周側にホブ部５１と同心に形成される円盤状の部分（以下、ダイヤフラム部５２と称する。）と、ホブ部５１とダイヤフラム部５２との間に形成されるとともにダイヤフラム部５２の上面側に形成される薄膜部５３と、ダイヤフラム部５２の外周側に連続して形成されかつ断面屈曲して形成される外周部５４とを備えて構成されるものである。ホブ部５１は、下部開口部５５ｂが上部開口部５５ａよりも広く開口するように内周面下部がテーパ状に形成されたホブ孔５５を有する筒状に形成されている。薄膜部５３は、図１０に示すように、ホブ部５１と同心の２個の円弧状に形成されている。
【０００６】
また、図７に示すガスケット６０は、ガスケット５０と同様にホブ部６１と、ダイヤフラム部６２と、薄膜部６３及び外周部６４とを備えて構成されるものである。ホブ部６１は、下部内径が上部内径よりも大きく形成され、内周面が段差状のホブ孔６５を有する筒型に形成されている。薄膜部６３は、図１０に示すように、ガスケット５０の薄膜部５３と同様にホブ部６１と同心の２個の円弧状に形成されている。
【０００７】
図８に示すガスケット７０は、断面凸型に形成されたホブ部７１と、ホブ部７１と同心に形成されかつホブ部７１の上端面方向に向かって傾斜して形成されたダイヤフラム部７２と、ホブ部７１とダイヤフラム部７２との間に形成されるとともにダイヤフラム部７２の上面側に形成される薄膜部７３と、ダイヤフラム部７２の外周側に位置しかつ断面屈曲して形成された外周部７４とにより構成されるものである。ホブ部７１は、その下端部がガスケット５０やガスケット６０のホブ部５１、６１の下端部よりも長く、ダイヤフラム部７２の下面より下方に突き出て形成されている。また、ホブ部７１は、内径が一様なストレートのホブ孔７５を有する筒型に形成されている。薄膜部７３は、図１１に示すように、ホブ部７１と同心環状に形成される。
【０００８】
図９に示すガスケット８０は、ホブ部８１と、ホブ部８１と同心に形成されたダイヤフラム部８２と、ダイヤフラム部８２の一部に形成される薄膜部８３と、ダイヤフラム部８２の外側に位置して形成される外周部８４とにより構成されるものである。ホブ部８１は、ダイヤフラム部８２の上下方向にそれぞれ同程度突き出てかつ内径が一様なストレートのホブ孔８５を有して筒状に形成される薄膜部８３は、図１２に示すように、ダイヤフラム部８２の一部に形成された円形状の孔部に形成される。
【０００９】
上述したようなガスケット５０、６０、７０、８０（以下、単にガスケット５０等と称する。）の成形方法は、成形金型内に構成された空間に射出ゲートから溶融樹脂を流し込む射出成形によって成形される。従来のガスケット５０等においては、図１３に示す成形金型９０を使用してガスケットを成形する方法が提案されている。成形金型９０は、上側金型９０ａと下側金型９０ｂとが組み合わされることによりホブ部が成形される円筒形の空間部９１と、ダイヤフラム部が形成される平盤状の空間部９２と、外周部が形成される屈曲した空間部９３と、平盤状の空間部の内周側に薄膜部が成形される薄膜状の空間部９４とが構成される。ガスケット５０は、円筒形の空間部９１の底面側、すなわち下側金型９０ｂのコアピン９５の基端部に隣接して開口するピンポイントゲート９６から成形金型９０内に樹脂が流し込まれて成形される。
【００１０】
また、ガスケット５０等は、図１４に示す成形金型９０とは異なるゲート方式の成形金型１００を使用してガスケット成形する方法が提案されている。成形金型１００は、上述した成形金型９０と同様にその内部に円筒形状の空間部１０１と、平盤状の空間部１０２と、屈曲した空間部１０３と、薄膜状の空間部１０４とが構成される。ガスケット５０等は、屈曲した空間部１０３の端部に開口するサイドゲート１０５から樹脂が流し込まれて成形される。
【００１１】
ガスケット５０等は、この他にホブ部が成形される円筒状の空間部の底面からのフィルムゲ−ト又はディスクゲ−ト、ダイヤフラム部が成形される平盤状の空間部からの単若しくは多点ピンゲ−ト、外周部が成形される屈曲した空間部からのサブマリンゲートなどの種々のゲート方式の成形金型により成形される方法が提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
円筒形アルカリ電池を構成するガスケットには、上述したように、種々の形状に成形されたものが提案されるとともに、ガスケットの形状に対応する成形金型及び成形金型に開口するゲート方式も複数提案されている。
【００１３】
しかしながら、ガスケットは、成形金型内に溶融樹脂を流し込んで射出成形する場合に、その形状と成形金型の型割やゲート方式とが不適当だと、溶融樹脂の流れる方向が一定にならなかったり、金型内の空気が十分に抜けきらない等の理由で溶融樹脂が均一に充填されず充填が不十分なままガスケットが成形される。ガスケットは、溶融樹脂の充填が不十分なまま成形されるとホブ部におけるボイド、ヒケ、ウエルドによる強度低下、薄膜部のウエルドや強度のバラツキ等の成形不良が発生する。
【００１４】
ガスケットは、上述したようなガスケットの成形不良によって、ホブ部に集電棒を挿入する際の衝撃や集電棒を挿入した後のホブ部に対する応力、長期の常温保存及び過酷な温度条件下の保存によってホブ部にクラックが発生し易くなる。ガスケットは、ホブ部においてクラックが生じると、ホブ部と集電棒との間のシールが破壊され、電池内の電解液等がホブ部と集電棒との間を這い上がって漏液が生ずるという問題があった。また、ガスケットは、ホブ部にクラックが生じると、防爆安全弁としての機能を有する薄膜部が不均一、不安定に開裂するという問題があった。
【００１５】
円筒形アルカリ電池においては、上述したようなガスケットのホブ部におけるクラックの発生や薄膜部の不均一な開裂が耐漏液性を低下させる大きな原因となっていた。
【００１６】
さらに、ガスケットは、ホブ部のボイド、ヒケ、ウエルドによる強度低下や、薄膜部のウエルド、強度のバラツキ等が生じないように長期にわたって問題のないレベルを維持するように成形することは技術的に非常に困難であった。
【００１７】
そこで本発明は、耐クラック性に優れかつ一定の状態で安定して開裂する防爆安全弁を有するガスケットとこのガスケットの成形方法及びこのガスケットを備えて構成される耐漏液性に優れた円筒形アルカリ電池を提供することを目的にするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係るガスケットは、外周面がテーパ状に形成されるとともに、上部開口部よりも下部開口部が広く開口しかつ集電棒が挿入される孔部が形成される円筒部と、円筒部の外周側に円筒部と同心環状に形成される円盤状部と、円筒部と円盤状部との間に円筒部と同心環状に形成されるとともに円盤状部の下面側に形成される薄膜部と、円盤状部の外周側に位置するとともに断面屈曲して形成される外周部とを備えて構成され、円筒部の下部開口部が開口する下端部が円盤状部の下面より下方に突き出て形成されるとともに、円筒部と薄膜部との境界部が面取り形状又は曲面状とされかつ円盤状部と薄膜部との境界部が略垂直なエッジ形状に形成される。
【００１９】
また、本発明に係るガスケットの成型方法は、上側金型と下側金型とが組み合わされることにより円筒状の空間部と、円筒状の空間部の外周側に位置する平盤状の空間部と、平盤状の空間部の外周側に位置する屈曲した空間部が連続して構成されかつ円筒状の空間部と平盤状の空間部との間に上側金型に形成され円筒状の空間部側が面取り形状又は曲面状に形成された突出部が下側金型に向かって突き出ることによって薄膜状の空間部が構成されるとともに、上側金型に円筒状の空間部の上部に開口する射出ゲートが設けられ、下側金型に円筒状の空間部の底部に形成されるエジェクタスリーブと屈曲した空間部に形成されたエジェクタピンとのうち少なくともいずれか一方が設けられた成形金型を使用してガスケットを成形する。
【００２０】
さらに、本発明に係る円筒形アルカリ電池は、上述した構成を有するガスケットにより電池ケース体の開口部が封止されて構成される。
【００２１】
本発明に係るガスケット及びガスケットの製造方法によれば、ホブ部が形成される空間部の上部に開口した射出ゲートから樹脂が充填されかつ上側金型から突き出る突出部の円筒状の空間部側に面取りを施し、下側金型にエジェクタスリーブとエジェクタピンとのうち少なくともいずれか一方が設けられることにより、樹脂の流れがスムーズになり金型内に均一に充填され、耐クラック性に優れたガスケットが成形される。また、本発明に係るガスケット及びガスケットの製造方法によれば、円筒部と薄膜部との境界部が面取り形状又は曲面状に形成されるとともに、円盤状部と薄膜部との境界部が略垂直なエッジ形状に形成されることにより、円盤状部と薄膜部との境界部が安定して開裂する。さらに、本発明に係る円筒形アルカリ電池によれば、上述したように耐クラック性に優れかつ安定して開裂する薄膜部が形成されたガスケットによって電池ケース体の開口部が封止されるため、耐漏液性が改善される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスケットと、ガスケットの成形方法及びこのガスケットを用いた円筒形アルカリ電池について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態に係るガスケット１は、図１に示すように、外周側に断面屈曲して形成される外周部２と、中央に位置して形成される肉厚なホブ部３と、外周部２とホブ部３との間に形成される平盤状のダイヤフラム部４と、ホブ部３とダイヤフラム部４との間に形成される薄膜部５とにより構成される。ガスケット１は、上述した各部が一体に成形されて構成されている。また、ガスケット１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、上述した各部が同心環状に形成されている。
【００２３】
ガスケット１は、図３に示すように、円筒形アルカリ電池６において、集電棒７が挿入された状態で座金８とともに、正極合剤９、セパレータ１０及びゲル状負極１１が内蔵された電池ケース体１２の開口部１２ａを封止する。円筒形アルカリ電池６は、ガスケット１と座金８により封止された開口部１２ａがさらに負極カバー１３と絶縁ワッシャ１４とにより閉塞されている。
【００２４】
外周部２は、図３に示すように、ガスケット１が電池ケース体１２の開口部１２ａを封止した上から負極カバー１３を取り付ける場合に、正極と一体となって形成されている電池ケース体１２と負極カバー１３との間に挟み込まれ、電池ケース体１２と負極カバー１３とを絶縁する。
【００２５】
ホブ部３は、図１に示すように、中央にホブ孔部１５が設けられた円筒状に形成されている。ホブ部３は、その外周面下部がテーパ状に形成されるとともに、内周面下部も外周面下部と同様にテーパ状に形成されている。ホブ部３は、外周面下部と内周面下部とがそれぞれテーパ状に形成されることにより、集電棒７が上部開口部１５ａから下部開口部１５ｂ側に向かって挿入される際のホブ部３内周面下部への衝撃及び集電棒７挿入後の集電棒７によるホブ部３の内周面に対する応力を緩和して、クラックの発生を抑制する。ガスケット１は、ホブ部３におけるクラックの発生が抑制されることによって、ガスケット１と集電棒７とのシールが破壊されず、電解液等の這い上がりによる円筒形アルカリ電池６漏液を抑制する。なお、本実施の形態においては、ホブ部３の内周面下部をテーパ状に形成しているがこのような構成に限らず、内周面下部が内周面上部よりも広く形成されて、集電棒７挿入時の衝撃等を緩和する構造とされていればよく、例えばホブ部３の内周面が凸型の段差状に形成されていてもよい。
【００２６】
ホブ部３は、ホブ孔部１５の下部開口部１５ｂが開口する下端部がダイヤフラム部４の下面よりも突き出て形成されている。ホブ部３は、その下端部がダイヤフラム部４の下面よりも突き出るように形成されることにより、ガスケット１と集電棒７との接触面積を大きくできる。このため、ガスケット１は、電池ケース体１２内の電解液等がホブ部３と集電棒７との間を這い上がる距離が長くなるため円筒形アルカリ電池６漏液を抑制する。
【００２７】
ホブ部３は、その内径が集電棒７の外径に対して８０％乃至９０％の範囲になるようにホブ孔部１５が形成される。ホブ部３は、その内径が集電棒７の外径の８０％に満たないと集電棒７挿入時にホブ部３にかかる衝撃や応力が大きくなるため、ホブ部３にクラックが発生し易くなり集電棒７とのシールを破壊し、漏液が生じる。また、ホブ部３は、その内径が集電棒７の外径の９０％を超えると、ホブ部３と集電棒７との密着性が低くなり十分に電解液等の這い上がりによる漏液を抑制することができなくなる。
【００２８】
ダイヤフラム部４は、誤使用等により円筒形アルカリ電池６内でガスが発生して電池内圧が上昇した場合に、その応力を受ける。
【００２９】
薄膜部５は、電池内部にガスが発生して電池内圧が上昇して、ダイヤフラム部４が応力を受けると開裂してガスを排出する防爆安全弁としての機能を有する。薄膜部５は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ホブ部３とダイヤフラム部４との間にホブ部３と同心環状に形成される。
【００３０】
薄膜部５は、図４（ａ）に示すように、ダイヤフラム部４の下面側に形成され、その外周側、すなわちダイヤフラム部４との境界部に略垂直に切り立ったエッジ形状の垂直面１６が形成されるとともに、その内周側、すなわちホブ部３との境界部に面取り形状に切り取られた傾斜面１７が形成される。傾斜面１７は、その面取り長さＣが０．０１ｍｍ乃至０．２０ｍｍの範囲に形成されるものが好適である。また、薄膜部５は、図４（ｂ）に示すように、ホブ部３との境界部が上述したような傾斜面１７ではなく、曲面１８が形成されたものでもよい。曲面１８は、その曲率半径Ｒが０．０５ｍｍ乃至０．３０ｍｍの範囲に形成されるものが好適である。薄膜部５は、ホブ部３との境界部に傾斜面１７又は曲面１８が形成されることによりホブ部３との境界部の厚みが増し強度が強くなるため、円筒形アルカリ電池の内圧が上昇した場合に開裂する部位がエッジ形状の垂直面１６に形成されかつホブ部３側に比べダイヤフラム部４との境界部が薄く強度が弱いダイヤフラム部４側に限定されるため、安定して開裂する。
【００３１】
上述したガスケット１は、図５に示す成形金型１９内に樹脂が充填されることにより成形される。成形金型１９は、上側金型１９ａと下側金型１９ｂが組み合わされることにより、その内部に一体の空間部が構成される。成形金型１９は、その内部にホブ部３が成形される円筒形空間部と２０、ダイヤフラム部４が成形される平盤状空間部２１と、外周部２が成形される屈曲空間部２２と、薄膜部５が成形される薄膜状空間部２３とが構成される。
【００３２】
上側金型１９ａには、円筒状空間部２０の上面に成形金型１９内に溶融樹脂を充填する射出ゲート２４が配設される。ガスケット１は、射出ゲート２４が円筒状空間部２０の上面に形成されることにより射出ゲート２４から成形金型１９内に流れ込んだ溶融樹脂が上方から下方に一定方向に流れる。このため、ガスケット１は、成形金型１９での溶融樹脂の流れがスムーズになり、ボイド、ヒケ、ウエルド等の成形不良が低減される。なお、射出ゲート２４は、リングゲート、ディスクゲート、又はフィルムゲートとされている。
【００３３】
また、上側金型１９ａには、薄膜状空間部２３が構成される部分に下側金型１９ｂに向かって突き出て形成される突出部２５が設けられる。突出部２５は、その内周側、すなわち円筒状空間部２０側が面取り形状又は曲面状に形成されている。成形金型１９においては、上側金型１９ａに突出部２５が設けられかつその内周側が面取り形状又は曲面状に形成されることにより、ガスケット１の射出成形時のホブ部３から外周部２方向への溶融樹脂の流れがスムーズになる。
【００３４】
下側金型１９ｂには、円筒状空間部１９の中央を貫通するようにコアピン２６が形成されている。コアピン２６は、ホブ部３のホブ孔部１５の型となるため、その外周面下部がテーパ状に形成されている。
【００３５】
下側金型１９ｂには、コアピン２６の外周側、すなわち円筒状空間部２０の底部にエジェクタスリーブ２７が設けられている。また、下側金型１９ｂには、エジェクタスリーブ２７のさらに外周側の屈曲空間部２２にエジェクタピン２８が設けられている。成形金型１９は、エジェクタスリーブ２７と下側金型１９ｂとの隙間やエジェクタピン２８と下側金型１９ｂとの隙間から射出成形時に成形金型１９内の空気が抜け易くなる。このため、成形金型１９においては、ガスケット１を成形する際に、成形金型１９内の空気が十分に抜けるため、ボイド、ヒケ、ウエルド等の成形不良を抑制することができる。エジェクタスリーブ２７とエジェクタピン２８とは、射出成形のたびに摺動し下側金型１９ａとの隙間が維持されるため、エアベントとしての効果が経時的に保持される。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、成形金型１９がエジェクタスリーブ２７とエジェクタピン２８とを備えるものとして構成したが、どちらか片方でもエアベントとしての効果を発揮し得るため、エジェクタスリーブ２７とエジェクタピン２８のうち少なくともどちらか一方が下側金型１９ａに設けられていればよい。
【００３７】
【実施例】
ガスケットについて、以下に示す試験品１乃至試験品１３の円筒形アルカリ電池に対して種々の試験を行った結果に基づき具体的に説明する。なお、試験品１乃至試験品１３は、特に示す条件以外の形状や成形方法については上述した実施の形態に係るガスケット１と同じ成形方法により同じ形状に成形されるガスケットが用いられる。
【００３８】
まず、試験品１乃至試験品６について一定保存条件下での漏液の発生及びクラックの発生の有無についての試験を行った。漏液発生等の有無についての試験は、電池製造から常温常湿の保存条件で１年及び２年保存後と、温度７５℃、湿度５０％の保存条件で４０日、８０日及び１２０日保存後とにおいて漏液の有無を判定し、漏液の判定は目視で行った。また、漏液した電池については解体し、ガスケットのクラック発生の有無を２０倍の顕微鏡で観察した。漏液発生等の有無についての試験は、１種類の試験品について１００個ずつそれぞれ行った。その結果を表１に示す。試験に使用した試験品１乃至試験品６に係る円筒形アルカリ電池の構成は、以下に示す通りである。
【００３９】
試験品１乃至試験品６は、ホブ部内径がそれぞれ集電棒外径の８０％、９０％、７４％、７７％、９３％、９６％に形成されたガスケットを備えた円筒形アルカリ電池である。なお、試験品１乃至試験品６は、ホブ部内径以外は同じ形状に成形されたガスケットが用いられている。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１に示すように、試験品１及び試験品２は、各条件下において漏液が発生しておらず、クラックも発生していないことが確認された。これに対し、試験品３乃至試験品６は、いずれも漏液が発生しており、また試験品３と試験品４については、クラックも発生していることが確認された。この結果から、円筒形アルカリ電池は、ガスケットのホブ部内径が集電棒の外径の８０％乃至９０％に形成されたものが好適であることが判断できる。
【００４２】
つぎに、試験品１と、試験品７乃至試験品９とについて薄膜部の開裂圧の測定試験を行った。薄膜部開裂圧の測定試験は、油圧式の専用測定装置にて１種類の試験品について５０個ずつそれぞれ行い、各試験品の安全弁開裂圧の平均値と標準偏差、すなわち薄膜部が開裂した圧力のばらつきとを算出した。その結果を表２に示す。試験に使用した試験品６及び試験品７に係る円筒形アルカリ電池の構成は、以下に示す通りである。
【００４３】
試験品７は、薄膜部をダイヤフラムの上面側に形成したものであり、試験品８は、ホブ部の内径を均一にしてホブ孔部をストレートに形成したものであり、試験品９は、薄膜部内周側が面取りされていないものである。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２に示すように、試験品１は、試験品７乃至試験品９に比べて開裂圧の標準偏差が小さいことが確認された。この結果から、円筒形アルカリ電池においては、薄膜部がダイヤフラム部の下面側に形成されかつ内周側が面取りされているとともに、ホブ部内径下部がテーパ状に形成されているガスケットの薄膜部が最も開裂する圧力のばらつきが小さく、安定して開裂することが判断できる。
【００４６】
さらに、試験品１と試験品１０とについて上述した方法で一定保存条件下での漏液の発生及びクラックの発生の有無についての試験を行った。なお、試験品１０は、ホブ部の下端部がダイヤフラム部下面よりも突き出て形成されていないものである。
【００４７】
【表３】
【００４８】
表３に示すように、試験品１は、漏液が発生していないのに対し、試験品１０は、漏液が発生してることが確認された。この結果から、円筒形アルカリ電池においては、ガスケットのホブ部下端部がイヤフラム部下面よりも突き出て形成されている方が耐漏液性に優れていると判断できる。
【００４９】
最後に、試験品１と試験品１１乃至試験品１３について集電棒挿入の衝撃によるクラック発生の有無についての試験を行った。集電棒の挿入試験は、ガスケットを温度１００℃のドライ条件下で２４時間乾燥させた後、ホブ部の内径に対して１６０％の外径の集電棒を挿入して、ホブ部におけるクラックの発生を２０倍の顕微鏡で観察して行う。集電棒の挿入試験は、上述したような作業を１種類の試験品について５００個ずつそれぞれ行い、各試験品の１個あたりのクラック発生数を算出した。その結果を表４に示す。なお、試験品１は、ガスケットを成形する成形金型に、成形金型１９を使用したものであり、試験品１１は、エジェクタスリーブとエジェクタピンとが設けられていない成形金型１９を使用したものであり、試験品１２は、ホブ部底面からのピンポイントゲートが設けられた成形金型を使用したものであり、試験品１３は、外周部側面からのサイドゲートが設けられた成形金型を使用したものである。
【００５０】
【表４】
【００５１】
表４に示すように、試験品１は、クラックが発生していないことが確認された。これに対し、試験品１１乃至試験品１３は、それぞれクラックが発生していることが確認された。この結果から、円筒形アルカリ電池は、ガスケットがホブ部上部からのリング、ディスク又はフィルムゲートが設けられかつエジェクタスリーブとエジェクタピンとが設けられた成形金型を使用するものが好適であることが判断できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係るガスケットとこのガスケットの成形方法によれば、樹脂の充填が均一かつ十分に行われる成形金型において耐クラック性に優れたガスケットが成形されるため、ホブ部のボイド、ヒケ、ウエルドによる強度低下や、安全弁のウエルド、強度バラツキ等の成形不良の発生を抑制できる。また、本発明に係るガスケットとこのガスケットの成形方法によれば、ガスケットに形成された薄膜部の内周側に面取りを施すとともに外周側をエッジに形成することにより、内周側に比して強度の弱い薄膜部の外周側が安定して開裂する。したがって、本発明に係るガスケットとこのガスケットの成形方法及び円筒形アルカリ電池は、上述したように耐クラック性に優れるとともに安定した防爆機能を有するガスケットにより電池ケース体を封止するため、円筒形アルカリ電池の耐漏液性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスケットの縦断面図である。
【図２】（ａ）は、ガスケットの平面図であり、（ｂ）は、ガスケットの底面図である。
【図３】円筒形アルカリ電池の縦断面図である。
【図４】（ａ）は、ホブ部と薄膜部との境界部を面取り形状としたガスケットの要部拡大断面図であり、（ｂ）は、ホブ部と薄膜部との境界部を曲面状としたガスケットの要部拡大断面図である。
【図５】ガスケットを成形する成形金型の縦断面図である。
【図６】第１の従来例のガスケットの縦断面図である。
【図７】第２の従来例のガスケットの縦断面図である。
【図８】第３の従来例のガスケットの縦断面図である。
【図９】第４の従来例のガスケットの縦断面図である。
【図１０】第１及び第２の従来例のガスケットの底面図である。
【図１１】第３の従来例のガスケットの底面図である。
【図１２】第４の従来例のガスケットの底面図である。
【図１３】従来例のガスケットを成形する第１の成型用金型の縦断面図である。
【図１４】従来例のガスケットを成形する第２の成型用金型の縦断面図である。
【符号の説明】
１ ガスケット，２ 外周部，３ ホブ部，４ ダイヤフラム部，５ 薄膜部，６ 円筒形アルカリ電池，７ 集電棒，１２ 電池ケース体，１５ ホブ孔部，１６ 垂直面，１７ 傾斜面，１８ 曲面，１９ 成形金型，１９ａ 上側金型，１９ｂ 下側金型，２０ 円筒状空間部，２１ 平盤状空間部，２２ 屈曲空間部，２３ 薄膜状空間部，２５ 突出部，２４ 射出ゲート，２７ エジェクタスリーブ，２８ エジェクタピン
【発明の属する利用分野】
本発明は、耐クラック性と安定した防爆機能とを有するガスケットとその成形方法及びこのガスケットを備えて構成される耐漏液性に優れた円筒形アルカリ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒形アルカリ電池は、誤使用などにより過充電、過放電された場合に電池ケース体の内部で激しいガス発生が起こり、電池内圧が異常に上昇することによって、電解液等が漏液を起こしたり、場合によっては破裂する危険がある。このため、円筒型アルカリ電池においては、電池内部でガスが発生して電池の内圧が上昇した場合に、内部に発生したガスを速やかに外部に排気するための防爆機構が備えられている。
【０００３】
上述した防爆機構は、一般に、電池ケース体の開口部を封止するガスケットに形成された薄膜部が防爆安全弁として機能することにより構成されている。すなわち、円筒形アルカリ電池は、ガス発生により上昇した電池内圧の応力がガスケットに集中することによってガスケットで最も肉薄に形成された薄膜部が開裂して、電池内部に発生したガスを外部に排気して電池の内圧上昇による破裂等を防止している。
【０００４】
従来のガスケットは、ナイロン、ポリプロピレン等の合成樹脂やゴム等によって成形されるとともに、図６乃至図９に示すように、それぞれ異なる形状に成形された種々のガスケットが提案されている。
【０００５】
例えば、図６に示すガスケット５０は、中央に断面凸型に形成された肉厚な円筒型の部分（以下、ホブ部５１と称する。）と、ホブ部５１の外周側にホブ部５１と同心に形成される円盤状の部分（以下、ダイヤフラム部５２と称する。）と、ホブ部５１とダイヤフラム部５２との間に形成されるとともにダイヤフラム部５２の上面側に形成される薄膜部５３と、ダイヤフラム部５２の外周側に連続して形成されかつ断面屈曲して形成される外周部５４とを備えて構成されるものである。ホブ部５１は、下部開口部５５ｂが上部開口部５５ａよりも広く開口するように内周面下部がテーパ状に形成されたホブ孔５５を有する筒状に形成されている。薄膜部５３は、図１０に示すように、ホブ部５１と同心の２個の円弧状に形成されている。
【０００６】
また、図７に示すガスケット６０は、ガスケット５０と同様にホブ部６１と、ダイヤフラム部６２と、薄膜部６３及び外周部６４とを備えて構成されるものである。ホブ部６１は、下部内径が上部内径よりも大きく形成され、内周面が段差状のホブ孔６５を有する筒型に形成されている。薄膜部６３は、図１０に示すように、ガスケット５０の薄膜部５３と同様にホブ部６１と同心の２個の円弧状に形成されている。
【０００７】
図８に示すガスケット７０は、断面凸型に形成されたホブ部７１と、ホブ部７１と同心に形成されかつホブ部７１の上端面方向に向かって傾斜して形成されたダイヤフラム部７２と、ホブ部７１とダイヤフラム部７２との間に形成されるとともにダイヤフラム部７２の上面側に形成される薄膜部７３と、ダイヤフラム部７２の外周側に位置しかつ断面屈曲して形成された外周部７４とにより構成されるものである。ホブ部７１は、その下端部がガスケット５０やガスケット６０のホブ部５１、６１の下端部よりも長く、ダイヤフラム部７２の下面より下方に突き出て形成されている。また、ホブ部７１は、内径が一様なストレートのホブ孔７５を有する筒型に形成されている。薄膜部７３は、図１１に示すように、ホブ部７１と同心環状に形成される。
【０００８】
図９に示すガスケット８０は、ホブ部８１と、ホブ部８１と同心に形成されたダイヤフラム部８２と、ダイヤフラム部８２の一部に形成される薄膜部８３と、ダイヤフラム部８２の外側に位置して形成される外周部８４とにより構成されるものである。ホブ部８１は、ダイヤフラム部８２の上下方向にそれぞれ同程度突き出てかつ内径が一様なストレートのホブ孔８５を有して筒状に形成される薄膜部８３は、図１２に示すように、ダイヤフラム部８２の一部に形成された円形状の孔部に形成される。
【０００９】
上述したようなガスケット５０、６０、７０、８０（以下、単にガスケット５０等と称する。）の成形方法は、成形金型内に構成された空間に射出ゲートから溶融樹脂を流し込む射出成形によって成形される。従来のガスケット５０等においては、図１３に示す成形金型９０を使用してガスケットを成形する方法が提案されている。成形金型９０は、上側金型９０ａと下側金型９０ｂとが組み合わされることによりホブ部が成形される円筒形の空間部９１と、ダイヤフラム部が形成される平盤状の空間部９２と、外周部が形成される屈曲した空間部９３と、平盤状の空間部の内周側に薄膜部が成形される薄膜状の空間部９４とが構成される。ガスケット５０は、円筒形の空間部９１の底面側、すなわち下側金型９０ｂのコアピン９５の基端部に隣接して開口するピンポイントゲート９６から成形金型９０内に樹脂が流し込まれて成形される。
【００１０】
また、ガスケット５０等は、図１４に示す成形金型９０とは異なるゲート方式の成形金型１００を使用してガスケット成形する方法が提案されている。成形金型１００は、上述した成形金型９０と同様にその内部に円筒形状の空間部１０１と、平盤状の空間部１０２と、屈曲した空間部１０３と、薄膜状の空間部１０４とが構成される。ガスケット５０等は、屈曲した空間部１０３の端部に開口するサイドゲート１０５から樹脂が流し込まれて成形される。
【００１１】
ガスケット５０等は、この他にホブ部が成形される円筒状の空間部の底面からのフィルムゲ−ト又はディスクゲ−ト、ダイヤフラム部が成形される平盤状の空間部からの単若しくは多点ピンゲ−ト、外周部が成形される屈曲した空間部からのサブマリンゲートなどの種々のゲート方式の成形金型により成形される方法が提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
円筒形アルカリ電池を構成するガスケットには、上述したように、種々の形状に成形されたものが提案されるとともに、ガスケットの形状に対応する成形金型及び成形金型に開口するゲート方式も複数提案されている。
【００１３】
しかしながら、ガスケットは、成形金型内に溶融樹脂を流し込んで射出成形する場合に、その形状と成形金型の型割やゲート方式とが不適当だと、溶融樹脂の流れる方向が一定にならなかったり、金型内の空気が十分に抜けきらない等の理由で溶融樹脂が均一に充填されず充填が不十分なままガスケットが成形される。ガスケットは、溶融樹脂の充填が不十分なまま成形されるとホブ部におけるボイド、ヒケ、ウエルドによる強度低下、薄膜部のウエルドや強度のバラツキ等の成形不良が発生する。
【００１４】
ガスケットは、上述したようなガスケットの成形不良によって、ホブ部に集電棒を挿入する際の衝撃や集電棒を挿入した後のホブ部に対する応力、長期の常温保存及び過酷な温度条件下の保存によってホブ部にクラックが発生し易くなる。ガスケットは、ホブ部においてクラックが生じると、ホブ部と集電棒との間のシールが破壊され、電池内の電解液等がホブ部と集電棒との間を這い上がって漏液が生ずるという問題があった。また、ガスケットは、ホブ部にクラックが生じると、防爆安全弁としての機能を有する薄膜部が不均一、不安定に開裂するという問題があった。
【００１５】
円筒形アルカリ電池においては、上述したようなガスケットのホブ部におけるクラックの発生や薄膜部の不均一な開裂が耐漏液性を低下させる大きな原因となっていた。
【００１６】
さらに、ガスケットは、ホブ部のボイド、ヒケ、ウエルドによる強度低下や、薄膜部のウエルド、強度のバラツキ等が生じないように長期にわたって問題のないレベルを維持するように成形することは技術的に非常に困難であった。
【００１７】
そこで本発明は、耐クラック性に優れかつ一定の状態で安定して開裂する防爆安全弁を有するガスケットとこのガスケットの成形方法及びこのガスケットを備えて構成される耐漏液性に優れた円筒形アルカリ電池を提供することを目的にするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係るガスケットは、外周面がテーパ状に形成されるとともに、上部開口部よりも下部開口部が広く開口しかつ集電棒が挿入される孔部が形成される円筒部と、円筒部の外周側に円筒部と同心環状に形成される円盤状部と、円筒部と円盤状部との間に円筒部と同心環状に形成されるとともに円盤状部の下面側に形成される薄膜部と、円盤状部の外周側に位置するとともに断面屈曲して形成される外周部とを備えて構成され、円筒部の下部開口部が開口する下端部が円盤状部の下面より下方に突き出て形成されるとともに、円筒部と薄膜部との境界部が面取り形状又は曲面状とされかつ円盤状部と薄膜部との境界部が略垂直なエッジ形状に形成される。
【００１９】
また、本発明に係るガスケットの成型方法は、上側金型と下側金型とが組み合わされることにより円筒状の空間部と、円筒状の空間部の外周側に位置する平盤状の空間部と、平盤状の空間部の外周側に位置する屈曲した空間部が連続して構成されかつ円筒状の空間部と平盤状の空間部との間に上側金型に形成され円筒状の空間部側が面取り形状又は曲面状に形成された突出部が下側金型に向かって突き出ることによって薄膜状の空間部が構成されるとともに、上側金型に円筒状の空間部の上部に開口する射出ゲートが設けられ、下側金型に円筒状の空間部の底部に形成されるエジェクタスリーブと屈曲した空間部に形成されたエジェクタピンとのうち少なくともいずれか一方が設けられた成形金型を使用してガスケットを成形する。
【００２０】
さらに、本発明に係る円筒形アルカリ電池は、上述した構成を有するガスケットにより電池ケース体の開口部が封止されて構成される。
【００２１】
本発明に係るガスケット及びガスケットの製造方法によれば、ホブ部が形成される空間部の上部に開口した射出ゲートから樹脂が充填されかつ上側金型から突き出る突出部の円筒状の空間部側に面取りを施し、下側金型にエジェクタスリーブとエジェクタピンとのうち少なくともいずれか一方が設けられることにより、樹脂の流れがスムーズになり金型内に均一に充填され、耐クラック性に優れたガスケットが成形される。また、本発明に係るガスケット及びガスケットの製造方法によれば、円筒部と薄膜部との境界部が面取り形状又は曲面状に形成されるとともに、円盤状部と薄膜部との境界部が略垂直なエッジ形状に形成されることにより、円盤状部と薄膜部との境界部が安定して開裂する。さらに、本発明に係る円筒形アルカリ電池によれば、上述したように耐クラック性に優れかつ安定して開裂する薄膜部が形成されたガスケットによって電池ケース体の開口部が封止されるため、耐漏液性が改善される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスケットと、ガスケットの成形方法及びこのガスケットを用いた円筒形アルカリ電池について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態に係るガスケット１は、図１に示すように、外周側に断面屈曲して形成される外周部２と、中央に位置して形成される肉厚なホブ部３と、外周部２とホブ部３との間に形成される平盤状のダイヤフラム部４と、ホブ部３とダイヤフラム部４との間に形成される薄膜部５とにより構成される。ガスケット１は、上述した各部が一体に成形されて構成されている。また、ガスケット１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、上述した各部が同心環状に形成されている。
【００２３】
ガスケット１は、図３に示すように、円筒形アルカリ電池６において、集電棒７が挿入された状態で座金８とともに、正極合剤９、セパレータ１０及びゲル状負極１１が内蔵された電池ケース体１２の開口部１２ａを封止する。円筒形アルカリ電池６は、ガスケット１と座金８により封止された開口部１２ａがさらに負極カバー１３と絶縁ワッシャ１４とにより閉塞されている。
【００２４】
外周部２は、図３に示すように、ガスケット１が電池ケース体１２の開口部１２ａを封止した上から負極カバー１３を取り付ける場合に、正極と一体となって形成されている電池ケース体１２と負極カバー１３との間に挟み込まれ、電池ケース体１２と負極カバー１３とを絶縁する。
【００２５】
ホブ部３は、図１に示すように、中央にホブ孔部１５が設けられた円筒状に形成されている。ホブ部３は、その外周面下部がテーパ状に形成されるとともに、内周面下部も外周面下部と同様にテーパ状に形成されている。ホブ部３は、外周面下部と内周面下部とがそれぞれテーパ状に形成されることにより、集電棒７が上部開口部１５ａから下部開口部１５ｂ側に向かって挿入される際のホブ部３内周面下部への衝撃及び集電棒７挿入後の集電棒７によるホブ部３の内周面に対する応力を緩和して、クラックの発生を抑制する。ガスケット１は、ホブ部３におけるクラックの発生が抑制されることによって、ガスケット１と集電棒７とのシールが破壊されず、電解液等の這い上がりによる円筒形アルカリ電池６漏液を抑制する。なお、本実施の形態においては、ホブ部３の内周面下部をテーパ状に形成しているがこのような構成に限らず、内周面下部が内周面上部よりも広く形成されて、集電棒７挿入時の衝撃等を緩和する構造とされていればよく、例えばホブ部３の内周面が凸型の段差状に形成されていてもよい。
【００２６】
ホブ部３は、ホブ孔部１５の下部開口部１５ｂが開口する下端部がダイヤフラム部４の下面よりも突き出て形成されている。ホブ部３は、その下端部がダイヤフラム部４の下面よりも突き出るように形成されることにより、ガスケット１と集電棒７との接触面積を大きくできる。このため、ガスケット１は、電池ケース体１２内の電解液等がホブ部３と集電棒７との間を這い上がる距離が長くなるため円筒形アルカリ電池６漏液を抑制する。
【００２７】
ホブ部３は、その内径が集電棒７の外径に対して８０％乃至９０％の範囲になるようにホブ孔部１５が形成される。ホブ部３は、その内径が集電棒７の外径の８０％に満たないと集電棒７挿入時にホブ部３にかかる衝撃や応力が大きくなるため、ホブ部３にクラックが発生し易くなり集電棒７とのシールを破壊し、漏液が生じる。また、ホブ部３は、その内径が集電棒７の外径の９０％を超えると、ホブ部３と集電棒７との密着性が低くなり十分に電解液等の這い上がりによる漏液を抑制することができなくなる。
【００２８】
ダイヤフラム部４は、誤使用等により円筒形アルカリ電池６内でガスが発生して電池内圧が上昇した場合に、その応力を受ける。
【００２９】
薄膜部５は、電池内部にガスが発生して電池内圧が上昇して、ダイヤフラム部４が応力を受けると開裂してガスを排出する防爆安全弁としての機能を有する。薄膜部５は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ホブ部３とダイヤフラム部４との間にホブ部３と同心環状に形成される。
【００３０】
薄膜部５は、図４（ａ）に示すように、ダイヤフラム部４の下面側に形成され、その外周側、すなわちダイヤフラム部４との境界部に略垂直に切り立ったエッジ形状の垂直面１６が形成されるとともに、その内周側、すなわちホブ部３との境界部に面取り形状に切り取られた傾斜面１７が形成される。傾斜面１７は、その面取り長さＣが０．０１ｍｍ乃至０．２０ｍｍの範囲に形成されるものが好適である。また、薄膜部５は、図４（ｂ）に示すように、ホブ部３との境界部が上述したような傾斜面１７ではなく、曲面１８が形成されたものでもよい。曲面１８は、その曲率半径Ｒが０．０５ｍｍ乃至０．３０ｍｍの範囲に形成されるものが好適である。薄膜部５は、ホブ部３との境界部に傾斜面１７又は曲面１８が形成されることによりホブ部３との境界部の厚みが増し強度が強くなるため、円筒形アルカリ電池の内圧が上昇した場合に開裂する部位がエッジ形状の垂直面１６に形成されかつホブ部３側に比べダイヤフラム部４との境界部が薄く強度が弱いダイヤフラム部４側に限定されるため、安定して開裂する。
【００３１】
上述したガスケット１は、図５に示す成形金型１９内に樹脂が充填されることにより成形される。成形金型１９は、上側金型１９ａと下側金型１９ｂが組み合わされることにより、その内部に一体の空間部が構成される。成形金型１９は、その内部にホブ部３が成形される円筒形空間部と２０、ダイヤフラム部４が成形される平盤状空間部２１と、外周部２が成形される屈曲空間部２２と、薄膜部５が成形される薄膜状空間部２３とが構成される。
【００３２】
上側金型１９ａには、円筒状空間部２０の上面に成形金型１９内に溶融樹脂を充填する射出ゲート２４が配設される。ガスケット１は、射出ゲート２４が円筒状空間部２０の上面に形成されることにより射出ゲート２４から成形金型１９内に流れ込んだ溶融樹脂が上方から下方に一定方向に流れる。このため、ガスケット１は、成形金型１９での溶融樹脂の流れがスムーズになり、ボイド、ヒケ、ウエルド等の成形不良が低減される。なお、射出ゲート２４は、リングゲート、ディスクゲート、又はフィルムゲートとされている。
【００３３】
また、上側金型１９ａには、薄膜状空間部２３が構成される部分に下側金型１９ｂに向かって突き出て形成される突出部２５が設けられる。突出部２５は、その内周側、すなわち円筒状空間部２０側が面取り形状又は曲面状に形成されている。成形金型１９においては、上側金型１９ａに突出部２５が設けられかつその内周側が面取り形状又は曲面状に形成されることにより、ガスケット１の射出成形時のホブ部３から外周部２方向への溶融樹脂の流れがスムーズになる。
【００３４】
下側金型１９ｂには、円筒状空間部１９の中央を貫通するようにコアピン２６が形成されている。コアピン２６は、ホブ部３のホブ孔部１５の型となるため、その外周面下部がテーパ状に形成されている。
【００３５】
下側金型１９ｂには、コアピン２６の外周側、すなわち円筒状空間部２０の底部にエジェクタスリーブ２７が設けられている。また、下側金型１９ｂには、エジェクタスリーブ２７のさらに外周側の屈曲空間部２２にエジェクタピン２８が設けられている。成形金型１９は、エジェクタスリーブ２７と下側金型１９ｂとの隙間やエジェクタピン２８と下側金型１９ｂとの隙間から射出成形時に成形金型１９内の空気が抜け易くなる。このため、成形金型１９においては、ガスケット１を成形する際に、成形金型１９内の空気が十分に抜けるため、ボイド、ヒケ、ウエルド等の成形不良を抑制することができる。エジェクタスリーブ２７とエジェクタピン２８とは、射出成形のたびに摺動し下側金型１９ａとの隙間が維持されるため、エアベントとしての効果が経時的に保持される。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、成形金型１９がエジェクタスリーブ２７とエジェクタピン２８とを備えるものとして構成したが、どちらか片方でもエアベントとしての効果を発揮し得るため、エジェクタスリーブ２７とエジェクタピン２８のうち少なくともどちらか一方が下側金型１９ａに設けられていればよい。
【００３７】
【実施例】
ガスケットについて、以下に示す試験品１乃至試験品１３の円筒形アルカリ電池に対して種々の試験を行った結果に基づき具体的に説明する。なお、試験品１乃至試験品１３は、特に示す条件以外の形状や成形方法については上述した実施の形態に係るガスケット１と同じ成形方法により同じ形状に成形されるガスケットが用いられる。
【００３８】
まず、試験品１乃至試験品６について一定保存条件下での漏液の発生及びクラックの発生の有無についての試験を行った。漏液発生等の有無についての試験は、電池製造から常温常湿の保存条件で１年及び２年保存後と、温度７５℃、湿度５０％の保存条件で４０日、８０日及び１２０日保存後とにおいて漏液の有無を判定し、漏液の判定は目視で行った。また、漏液した電池については解体し、ガスケットのクラック発生の有無を２０倍の顕微鏡で観察した。漏液発生等の有無についての試験は、１種類の試験品について１００個ずつそれぞれ行った。その結果を表１に示す。試験に使用した試験品１乃至試験品６に係る円筒形アルカリ電池の構成は、以下に示す通りである。
【００３９】
試験品１乃至試験品６は、ホブ部内径がそれぞれ集電棒外径の８０％、９０％、７４％、７７％、９３％、９６％に形成されたガスケットを備えた円筒形アルカリ電池である。なお、試験品１乃至試験品６は、ホブ部内径以外は同じ形状に成形されたガスケットが用いられている。
【００４０】
【表１】
表１に示すように、試験品１及び試験品２は、各条件下において漏液が発生しておらず、クラックも発生していないことが確認された。これに対し、試験品３乃至試験品６は、いずれも漏液が発生しており、また試験品３と試験品４については、クラックも発生していることが確認された。この結果から、円筒形アルカリ電池は、ガスケットのホブ部内径が集電棒の外径の８０％乃至９０％に形成されたものが好適であることが判断できる。
【００４２】
つぎに、試験品１と、試験品７乃至試験品９とについて薄膜部の開裂圧の測定試験を行った。薄膜部開裂圧の測定試験は、油圧式の専用測定装置にて１種類の試験品について５０個ずつそれぞれ行い、各試験品の安全弁開裂圧の平均値と標準偏差、すなわち薄膜部が開裂した圧力のばらつきとを算出した。その結果を表２に示す。試験に使用した試験品６及び試験品７に係る円筒形アルカリ電池の構成は、以下に示す通りである。
【００４３】
試験品７は、薄膜部をダイヤフラムの上面側に形成したものであり、試験品８は、ホブ部の内径を均一にしてホブ孔部をストレートに形成したものであり、試験品９は、薄膜部内周側が面取りされていないものである。
【００４４】
【表２】
表２に示すように、試験品１は、試験品７乃至試験品９に比べて開裂圧の標準偏差が小さいことが確認された。この結果から、円筒形アルカリ電池においては、薄膜部がダイヤフラム部の下面側に形成されかつ内周側が面取りされているとともに、ホブ部内径下部がテーパ状に形成されているガスケットの薄膜部が最も開裂する圧力のばらつきが小さく、安定して開裂することが判断できる。
【００４６】
さらに、試験品１と試験品１０とについて上述した方法で一定保存条件下での漏液の発生及びクラックの発生の有無についての試験を行った。なお、試験品１０は、ホブ部の下端部がダイヤフラム部下面よりも突き出て形成されていないものである。
【００４７】
【表３】
表３に示すように、試験品１は、漏液が発生していないのに対し、試験品１０は、漏液が発生してることが確認された。この結果から、円筒形アルカリ電池においては、ガスケットのホブ部下端部がイヤフラム部下面よりも突き出て形成されている方が耐漏液性に優れていると判断できる。
【００４９】
最後に、試験品１と試験品１１乃至試験品１３について集電棒挿入の衝撃によるクラック発生の有無についての試験を行った。集電棒の挿入試験は、ガスケットを温度１００℃のドライ条件下で２４時間乾燥させた後、ホブ部の内径に対して１６０％の外径の集電棒を挿入して、ホブ部におけるクラックの発生を２０倍の顕微鏡で観察して行う。集電棒の挿入試験は、上述したような作業を１種類の試験品について５００個ずつそれぞれ行い、各試験品の１個あたりのクラック発生数を算出した。その結果を表４に示す。なお、試験品１は、ガスケットを成形する成形金型に、成形金型１９を使用したものであり、試験品１１は、エジェクタスリーブとエジェクタピンとが設けられていない成形金型１９を使用したものであり、試験品１２は、ホブ部底面からのピンポイントゲートが設けられた成形金型を使用したものであり、試験品１３は、外周部側面からのサイドゲートが設けられた成形金型を使用したものである。
【００５０】
【表４】
表４に示すように、試験品１は、クラックが発生していないことが確認された。これに対し、試験品１１乃至試験品１３は、それぞれクラックが発生していることが確認された。この結果から、円筒形アルカリ電池は、ガスケットがホブ部上部からのリング、ディスク又はフィルムゲートが設けられかつエジェクタスリーブとエジェクタピンとが設けられた成形金型を使用するものが好適であることが判断できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係るガスケットとこのガスケットの成形方法によれば、樹脂の充填が均一かつ十分に行われる成形金型において耐クラック性に優れたガスケットが成形されるため、ホブ部のボイド、ヒケ、ウエルドによる強度低下や、安全弁のウエルド、強度バラツキ等の成形不良の発生を抑制できる。また、本発明に係るガスケットとこのガスケットの成形方法によれば、ガスケットに形成された薄膜部の内周側に面取りを施すとともに外周側をエッジに形成することにより、内周側に比して強度の弱い薄膜部の外周側が安定して開裂する。したがって、本発明に係るガスケットとこのガスケットの成形方法及び円筒形アルカリ電池は、上述したように耐クラック性に優れるとともに安定した防爆機能を有するガスケットにより電池ケース体を封止するため、円筒形アルカリ電池の耐漏液性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスケットの縦断面図である。
【図２】（ａ）は、ガスケットの平面図であり、（ｂ）は、ガスケットの底面図である。
【図３】円筒形アルカリ電池の縦断面図である。
【図４】（ａ）は、ホブ部と薄膜部との境界部を面取り形状としたガスケットの要部拡大断面図であり、（ｂ）は、ホブ部と薄膜部との境界部を曲面状としたガスケットの要部拡大断面図である。
【図５】ガスケットを成形する成形金型の縦断面図である。
【図６】第１の従来例のガスケットの縦断面図である。
【図７】第２の従来例のガスケットの縦断面図である。
【図８】第３の従来例のガスケットの縦断面図である。
【図９】第４の従来例のガスケットの縦断面図である。
【図１０】第１及び第２の従来例のガスケットの底面図である。
【図１１】第３の従来例のガスケットの底面図である。
【図１２】第４の従来例のガスケットの底面図である。
【図１３】従来例のガスケットを成形する第１の成型用金型の縦断面図である。
【図１４】従来例のガスケットを成形する第２の成型用金型の縦断面図である。
【符号の説明】
１ ガスケット，２ 外周部，３ ホブ部，４ ダイヤフラム部，５ 薄膜部，６ 円筒形アルカリ電池，７ 集電棒，１２ 電池ケース体，１５ ホブ孔部，１６ 垂直面，１７ 傾斜面，１８ 曲面，１９ 成形金型，１９ａ 上側金型，１９ｂ 下側金型，２０ 円筒状空間部，２１ 平盤状空間部，２２ 屈曲空間部，２３ 薄膜状空間部，２５ 突出部，２４ 射出ゲート，２７ エジェクタスリーブ，２８ エジェクタピン
Claims (5)
- 外周面がテーパ状に形成されるとともに、上部開口部よりも下部開口部が広く開口しかつ集電棒が挿入される孔部が形成される円筒部と、
上記円筒部の外周側に円筒部と同心環状に形成される円盤状部と、
上記円筒部と上記円盤状部との間に円筒部と同心環状に形成されるとともに上記円盤状部の下面側に形成される薄膜部と、
上記円盤状部の外周側に位置するとともに断面屈曲して形成される外周部とを備え、
上記円筒部の下部開口部が開口する下端部が上記円盤状部の下面より下方に突き出て形成されるとともに、上記円筒部と薄膜部との境界部が面取り形状又は曲面状とされかつ上記円盤状部と薄膜部との境界部が略垂直なエッジ形状に形成されていることを特徴とするガスケット。 - 上記ガスケットは、上記円筒部の内径が上記集電棒の外径に対して８０％乃至９０％となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスケット。
- 上側金型と下側金型とを組み合わせることによって内部に空間が構成される成形金型内に樹脂を充填してガスケットを成形するガスケットの成形方法において、
上記上側金型と上記下側金型とが組み合わされることにより円筒状の空間部と、上記円筒状の空間部の外周側に位置する平盤状の空間部と、上記平盤状の空間部の外周側に位置する屈曲した空間部が連続して構成されかつ円筒状の空間部と平盤状の空間部との間に上側金型に形成され上記円筒状の空間部側が面取り形状又は曲面状に形成された突出部が下側金型に向かって突き出ることによって薄膜状の空間部が構成されるとともに、
上記上側金型に上記円筒状の空間部の上部に開口する射出ゲートが設けられ、
上記下側金型に上記円筒状の空間部の底部に形成されるエジェクタスリーブと上記屈曲した空間部に形成されたエジェクタピンとのうち少なくともいずれか一方が設けられて成形金型内に樹脂が均一に充填されるようにした成形金型を使用してガスケットを成形することを特徴とするガスケットの成形方法。 - 上記成形金型の上側金型に形成される射出ゲートは、リングゲート、ディスクゲート、又はフィルムゲートであることを特徴とする請求項３に記載のガスケットの成形方法。
- 外周面がテーパ状に形成されるとともに、上部開口部よりも下部開口部が広く開口しかつ集電棒が挿入される孔部が形成される円筒部と、
上記円筒部の外周側に円筒部と同心環状に形成される円盤状部と、
上記円筒部と上記円盤状部の間に円筒部と同心に形成されるとともに、上記円盤状部の下面側に形成される薄膜部と、
断面屈曲して形成されかつ上記円盤状部の外周側に位置する外周部とを備え、
上記円筒部の下部開口部が開口する下端部が上記円盤状部の下面より下方に突き出て形成されるとともに、上記円筒部と薄膜部との境界部が面取り形状又は曲面状とされかつ上記円盤状部と薄膜部との境界部が略垂直なエッジ形状に形成されたガスケットによってケース体の開口部が封止されることを特徴とする円筒形アルカリ電池。
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