JP6868404B2 - 円筒形電池缶、円筒形電池、円筒形電池缶用鋼板部材、および円筒形電池缶の製造方法 - Google Patents
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Description
円筒軸方向を上下方向として、上下一方の端部に開口部を有する有底円筒状の鋼板からなり、
内面と外面が第1の材料によってメッキされているともに、内面と外面の少なくとも一方の面に、第1の材料よりも硬い第2の材料によってメッキされてなる帯状の硬質メッキ部を複数有し、
複数の前記硬質メッキ部は、互いに平行となるようにストライプ状に形成されて、それぞれが前記開口部から底部に向かって上下一方向に延長して底部に至るとともに、当該底部を横断しつつ上下他方向に延長して前記開口部に至る、
ことを特徴とする円筒形電池缶としている。
円板状の外形を有し、
表裏両面の全面に前記第1の材料からなる第1のメッキ層が形成され、
前記表裏両面のうち、前記円筒形電池缶において硬質メッキ部が形成される側の面に前記第2の材料からなる帯状の第2のメッキ層が複数本形成され、
複数本の前記第2のメッキ層は、前記円板状の外形の直径に対して線対称となるように、互いに平行となるように形成されている、
ことを特徴とする円筒形電池缶用鋼板部材である。
上記いずれかに記載の前記円筒形電池缶の製造方法も本発明の範囲であって、当該製造方法は、
表裏両面の全面に前記第1の材料からなる第1のメッキ層が形成されているとともに、表裏両面の少なくとも一方の前記第1のメッキ層の外面に前記第2の材料からなる第2のメッキ層が部分的に形成されてなる帯状の鋼板を用い、
前記鋼板を円形に打ち抜いて円板状の鋼板部材を作製する鋼板打ち抜きステップと、
前記円板状の鋼板部材をプレス成形法により有底円筒状に成形して電池缶を作製するプレス加工ステップと、
を含み、
前記帯状の鋼板は、表面と裏面の少なくとも一方の面に前記第1の材料よりも硬い第2の材料からなる硬質メッキ部がストライプ状に前記鋼板の長手方向に沿って複数本形成され、
前記鋼板打ち抜きステップでは、前記円板状の鋼板部材において、複数本の前記硬質メッキ部が前記鋼板の長手方向に対して線対称に配置されるように当該鋼板を打ち抜き、
前記プレス加工ステップでは、前記鋼板部材の板面の法線方向を上下方向として、当該鋼板部材の中心を通って上下方向に延長する円筒軸を有しつつ、上下一方の端部が開口する前記電池缶を作製する、
ことを特徴とする円筒形電池缶の製造方法としている。
前記プレス加工ステップでは、前記鋼板部材の前記硬質メッキ部が形成されている面が電池缶の外面となるように当該鋼板部材を中空円筒状に成形する、
ことを特徴とする円筒形電池缶の製造方法としてもよい。
本発明の一実施例に係る電池缶として、LR6型の円筒形アルカリ電池(以下、アルカリ乾電池とも言う)用の電池缶を挙げる。図1はそのアルカリ乾電池1の構造を示す図であり、円筒形のアルカリ乾電池1の円筒軸100の延長方向を上下方向あるいは縦方向として、図1(A)に、アルカリ乾電池1の縦断面図を示した。また図1(B)に、開口部23が封口される前の電池缶2の縦断面図を示した。
本発明の実施例における電池缶2は、肉厚を薄くしても十分な強度を確保できる特殊な構造を備えている。それによって、かしめ加工を用いて電池缶の開口を封止する封止工程に際し、ステップ部25が意図しない形状に変形することを抑止することができる。また、組立後のアルカリ乾電池1は衝撃に対して変形し難いものとなる。
<鋼板部材>
本実施例の電池缶2は、従来の電池缶と同様に円板状の鋼板部材を深絞り加工することで成形される。しかし本実施例の電池缶2の原材料となる鋼板部材は、少なくとも表裏一方の面に上記硬質メッキ部に相当するメッキ層があらかじめ形成されている。図4に本実施例の電池缶2の原材料となる電池缶用鋼板部材(以下、鋼板部材40aとも言う)の平面図を示した。当該鋼板部材40aは、従来の電池缶用鋼板部材と同様に、円板状で、両面に厚さ0.25mmでニッケルメッキが施されている。しかし、本実施例の鋼板部材40aでは、有底円筒状の電池缶2において、外面となる一主面41に膜厚1.0μmのニッケルカーボンからなるメッキ層(以下、硬質メッキ層42とも言う)がストライプ状に形成されている。この例では、所定の幅w1の2本の硬質メッキ層が互いに平行となるように形成されている。
ところで、円板状の電池缶用鋼板部材40aは、帯状の長い一枚の鋼板、所謂「帯鋼」を円板状に打ち抜くことで形成される。図5に本実施例の電池缶2用として円板状に打ち抜かれる前の帯鋼40bの概略図を示した。図示した帯鋼40bは、両面がニッケルメッキされ、一主面41には所定幅w1のストライプ状の硬質メッキ層42が、帯鋼40bの長辺方向に沿って二本形成されている。そして、図中の点線の円40cの領域を打ち抜き加工することで、図4に示した円板状の鋼板部材40aが作製される。なお、硬質メッキ層42は、帯鋼40bの短辺方向に平行となるように形成することもできるが、円板状の鋼板部材40aは、帯鋼40bを長辺方向に送り出しながら、当該帯鋼40bを円形に打ち抜くことになり、帯鋼40bを送り出す動作と、当該帯鋼40bにおいて硬質メッキ層42が配置されている位置で正確に打ち抜く動作とを精度よく同期させる必要があり、搬送装置や打ち抜き用のプレス加工装置の制御が複雑となる。
<サンプル>
本実施例の電池缶2の強度を確認するために、硬質メッキ部30の形成条件が異なるLR6型アルカリ乾電池1用の各種電池缶2をサンプルとして作製した。具体的には、図4に示した鋼板部材40aにおける硬質メッキ層42の幅w1がサンプル毎に異なっており、それによって図3に示した深絞り加工後の電池缶2の胴部24あるいは底部21、およびステップ部25における硬質メッキ部30の幅(w2、w3)がサンプルによって異なるようにしている。ここでは、電池缶2における胴部24あるいは底部21の円周の長さL1に対する硬質メッキ部30が占める周方向の長さ4×L2の割合(=4×L2/L1、以下、円周比率とも言う)が異なる各種サンプルを作製した。また比較例に係るサンプルとして、ニッケルメッキのみの鋼板部材を用いて硬質メッキ部が形成されていない電池缶も作製した。そして各サンプルは、厚さ0.25mmの鋼板部材40aを胴部24の厚さが0.15mmとなるように深絞り加工して作製した。
つぎに、上述した円周比率が異なる各サンプルの強度を評価した。ここでは、市販のLR6型アルカリ乾電池と同じ製造ラインにて各サンプルを用いたアルカリ乾電池を組み立て、その組み立て時、および組み立て後において、各サンプルの強度を評価した。具体的には、図1(A)に示したアルカリ乾電池1を組み立てる製造ラインにおいて、電池缶2の開口部23を密閉する封口工程に際し、サンプルに変形があるか否かを目視により検査する組立強度試験を行った。さらに組立強度試験を経て電池缶2の変形が確認されずに正常に組み立てられたアルカリ乾電池1を1mの高さからコンクリートの床に落下させる落下試験を行い、電池缶2の変形の有無を目視にて確認した。なお組立強度試験および落下試験ではサンプル毎に10個の個体を用意した。また落下試験では、重力落下の方向を鉛直下方として、各個体に対し、アルカリ乾電池1の円筒軸100を床面の法線方向である鉛直上下方向に一致させつつ正極端子22を鉛直下方に向けた状態で2回、円筒軸100を床面と平行にした水平状態で2回、負極端子板7を鉛直下方に向けた状態で2回、合計6回落下させた。
上述したように、各サンプルは円板状の鋼板部材40aを深絞り加工などのプレス成形法を用いた工程により作製される。しかし、比較例以外のサンプルの原材料となる鋼板部材40aには、従来の電池缶である比較例の起源となる鋼板部材の表裏面に形成されているニッケルメッキよりも硬い硬質メッキ層42が形成されており、市販のアルカリ乾電池用の電池缶(比較例)を作製するための現状の深絞り加工機では、金型であるダイやポンチなどが摩耗してしまう可能性がある。そこで各サンプルに対する強度評価試験に先だって、各サンプルを10個製造した時点で、現状で使用している深絞り加工機の金型の摩耗状態を確認した。なお摩耗状態の確認には、金型の摩耗状態を監視するために製造ラインに付帯する検査装置を用いることができる。
上記実施例に係る電池缶では、2本の硬質メッキ部がストライプ状に形成されていたが、硬質メッキ部の本数は複数本であればよい。また硬質メッキ部は正極端子を避けるように形成されていたが、硬質メッキ部の材料が導電性を有すれば、正極端子の表面に形成されていてもよい。
Claims (8)
- 円筒形電池缶であって、
円筒軸方向を上下方向として、上下一方の端部に開口部を有する有底円筒状の鋼板からなり、
内面と外面が第1の材料によってメッキされているともに、内面と外面の少なくとも一方の面に、第1の材料よりも硬い第2の材料によってメッキされてなる帯状の硬質メッキ部を複数有し、
複数の前記硬質メッキ部は、互いに平行となるようにストライプ状に形成されて、それぞれが前記開口部から底部に向かって上下一方向に延長して底部に至るとともに、当該底部を横断しつつ上下他方向に延長して前記開口部に至る、
ことを特徴とする円筒形電池缶。 - 請求項1において、ストライプ状に形成された複数の前記硬質メッキ部は、前記円筒軸を含みつつ、それぞれが延長する方向と平行な面に対称となるように形成されていることを特徴とする円筒形電池缶。
- 請求項1または2において、前記硬質メッキ部は、前記外面にのみ形成されているとともに、前記底部の外周縁と接する円弧の長さを合計した値が、当該底部の円周の長さに対して20%以上50%未満であることを特徴とする円筒形電池缶。
- 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記第1の材料はニッケルであり、前記第2の材料はニッケルと炭素の複合材料からなることを特徴とする円筒形電池缶。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の前記円筒形電池缶内に発電要素が密閉状態で収納されてなることを特徴とする円筒形電池。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の円筒形電池缶の原材料となる鋼板部材であって、
円板状の外形を有し、
表裏両面の全面に前記第1の材料からなる第1のメッキ層が形成され、
前記表裏両面のうち、前記円筒形電池缶において硬質メッキ部が形成される側の面に前記第2の材料からなる帯状の第2のメッキ層が複数本形成され、
複数本の前記第2のメッキ層は、前記円板状の外形の直径に対して線対称となるように、互いに平行となるように形成されている、
ことを特徴とする円筒形電池缶用鋼板部材。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の前記円筒形電池缶の製造方法であって、
表裏両面の全面に前記第1の材料からなる第1のメッキ層が形成されているとともに、表裏両面の少なくとも一方の前記第1のメッキ層の外面に前記第2の材料からなる第2のメッキ層が部分的に形成されてなる帯状の鋼板を用い、
前記鋼板を円形に打ち抜いて円板状の鋼板部材を作製する鋼板打ち抜きステップと、
前記円板状の鋼板部材をプレス成形法により有底円筒状に成形して電池缶を作製するプレス加工ステップと、
を含み、
前記帯状の鋼板は、表面と裏面の少なくとも一方の面に前記第1の材料よりも硬い第2の材料からなる硬質メッキ部がストライプ状に前記鋼板の長手方向に沿って複数本形成され、
前記鋼板打ち抜きステップでは、前記円板状の鋼板部材において、複数本の前記硬質メッキ部が前記鋼板の長手方向に対して線対称に配置されるように当該鋼板を打ち抜き、
前記プレス加工ステップでは、前記鋼板部材の板面の法線方向を上下方向として、当該鋼板部材の中心を通って上下方向に延長する円筒軸を有しつつ、上下一方の端部が開口する前記電池缶を作製する、
ことを特徴とする円筒形電池缶の製造方法。 - 請求項7において、
前記硬質メッキ部は、前記帯状の鋼板の表裏一方の面にのみ形成され、
前記プレス加工ステップでは、前記鋼板部材の前記硬質メッキ部が形成されている面が電池缶の外面となるように当該鋼板部材を中空円筒状に成形する、
ことを特徴とする円筒形電池缶の製造方法。
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