JPH0682546B2 - 外装缶およびそれを用いた乾電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は外装缶およびそれを用いた乾電池に係り、特に
その安全性の向上に関するものである。

従来の技術 近年、円筒形乾電池は紙筒外装方式から金属外装方式へ
転換し、耐漏液性、耐膨脹性の改善により、電池性能が
著しく向上した。この金属製の乾電池用外装缶（以下、
単に外装缶という）は、第12図に示すような矩形の板状
部材１に円筒状に成形すると共に、その両側縁1a,1bを
気密に接合し、更に下部1cを内側に折曲することにより
構成される。このようにして形成された外装缶２を第13
図A,Bに示す。この外装缶２内には、電池を構成するた
めの素電池等各種構成部品が組込まれ、最終的に外装缶
２の上部1dを内側に折曲することにより乾電池が形成さ
れる。この時、外装缶２内は気密となるよう構成されて
いる。

従来、外装缶において上記板状部材１の両側縁1a,1bを
接合する方式としては、両側縁1a,1b部分を二重に折り
込んで接合するダブルロック方式や、単に両側縁部1a,1
bを気密に突き合わせた構成の突き合せ方式が一般的で
あった。しかしに昨今、両側縁部1a,1bをレーザ溶接に
より強固に接合した外装缶（以下、レーザ溶接外装缶と
いう）が提供され始めている。

第14図Ａに、ダブルロック方式の外装缶３と同Ｂにレー
ザ溶接外装缶４とを比較して示す。同図に示すように、
レーザ溶接外装缶４の溶接固定部4aは、ダブルロック方
式の外装缶３のダブルロック部3aに対して缶内側への張
出しが少ないため、ダブルロック部3aの厚みαだけ外径
の大きな亜鉛缶を用いた素電池が使用でき、その分電池
の容量が増大する。またレーザ溶接外装缶４は、突き合
わせ方式に比べて缶の径方向の引っ張り強度が強い為、
第15図に示したように、過放電時においても突き合わせ
方式の外装缶５のように突き合わせ部5aの開きは起こら
ない。第15図Ａはレーザ溶接外装缶４を、第15図Ｂは突
き合わせ方式の外装缶５を示す。

発明が解決しようとする課題 しかるにレーザ溶接外装缶のように突き合わせ部を強固
に接合した外装缶を使用した電池を充電等誤使用した
り、85℃以上の高温雰囲気中に放置すると、電池内部よ
りガスが発生して、内部圧力が上昇し電池は膨脹する。
又、この電池内部の圧力上昇が急激であれば、レーザ溶
接外装缶の場合はダブルロック方式の外装缶や突き合わ
せ方式の外装缶に比較して径方向の引っ張り強度が極端
に強い為、高さ方向に膨脹して素電池上部に取付けられ
た陽極キャップ一体封口板がほずれたり、電池内部の陽
極合剤等が飛散するという問題点があった。陽極合剤が
飛散した場合、電池使用器具への損傷は甚だしく、事故
に結び付く可能性もある。

本発明は、上記の点に鑑みて創作されたものであり、誤
使用時における安全性を確保し得る乾電池及び外装缶を
提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明では、金属板状部材の
両側縁を突き合わせ、この突き合わせ部を溶接又は接着
で接合することにより形成される外装缶の上縁部又は下
縁部の少なくとも一方の一部に、他の部分に比べて機械
的強度を弱くした安全装置を一体的に形成したものであ
る。

この安全装置は、上記外装缶の上縁部又は下縁部の少な
くとも一方の一部に、缶の両側縁突き合わせ部に対応し
た楔状のノッチ部と切り欠きノッチを設けるか、又は一
箇所以上のノッチを形成し、このノッチ部とノッチとの
間、又は複数のノッチ間を他の部分に比べ機械的強度を
弱くしてもよい。

また安全装置は、外装缶の上縁部又は下縁部の少なくと
も一方の一部に、ノッチ部と薄肉なスコアを設けるか、
又は一箇所以上のスコアーを形成し、このノッチ部とス
コアーとの間、又は複数のスコアー間を他よりも機械的
強度を弱くして構成してもよい。

更に、スコアーに連続してノッチを形成してもよい。

更にまた、本発明では封口した素電池を前述した外装缶
で外装し、缶の両側縁突き合わせ部に対応した楔状ノッ
チ部と、これに隣り合ったノッチとの間の開き角度を90
度以内とするか、または複数のノッチ間のうち１箇所を
90度以内の開き角度として、素電池の内部圧力の上昇時
に開き角度90度以内の安全装置部分が外側へ開くように
構成した乾電池を提供するものである。

またここでの外装缶は、その両側縁突き合わせ部をレー
ザ溶接で接合するとよい。

作用 上記構成の外装缶では、これで外装した素電池を充電等
誤使用することにより電池内部の圧力が上昇して電池が
膨脹しようとした場合、その圧力により缶縁部の安全装
置部分が外側へ開き、この部分より内部ガスが外部へ逃
げ出す。これにより、内圧上昇による陽極キャップ一体
封口板のはずれや陽極合剤の外部への飛散を防止するこ
とができ、乾電池としての外装缶の大幅な膨れを防止で
きる。

実例例 次に本発明の実施例について図面と共に説明する。第１
図は本発明の一実施例である外装缶６を示しており、こ
の外装缶６は乾電池に使用されるものである。

同図に示す外装缶６は、第２図Ａに示される短形の金属
板状部材７を円筒状に曲げ、その両側縁7a,7bを突き合
わせ、次にこの突き合わせ部８をCO₂レーザにより溶接
することで第３図に示す筒状体を形成し、更に下部の所
定範囲を内側に折曲して環状底部6aを形成することによ
り完成される。

第２図に示す短形板状部材７は、母材を切断またはプレ
ス打ち抜きすることにより形成されるが、形成後、一方
の側縁7aの上縁7c及び下縁7dと交わる部分（角の部分）
はカッタ（切削工具）により切り取られてノッチ部9a,9
bが形成されている。更に、ノッチ部9bに近い下縁7dの
所定位置には、略Ｖ字状の切り欠き（ノッチ）10が形成
されている。なお、ノッチ10は他方の側縁7bに近い下縁
7dに形成してもよい。このノッチ10はノッチ部9a,9bと
同様にカッタにより形成される。このノッチ10の形状は
Ｕ字形、あるいは半円形などの任意の形状で良い。具体
的には第２図Ｂに拡大して示すように、深さＨが約1.5m
m,幅Ｗが約1.4mmで内側から外側へ向け約20の開き角度
を有するような形状が好ましい。図中、破線で囲ったノ
ッチ部9bとノッチ10及びこれに挟まれた部分が他の下縁
7d部分よりも機械的強度が弱く、後述する安全装置11を
構成する。

また外装缶６を形成する工程において、板状部材７の両
側縁7a,7bを接合する溶接方法は種々の手段が考えられ
るが、融接法及び圧接法の適用が考えられる。特に融接
法の中でもレーザ溶接によれば、突き合わせ部８が外装
缶６の内側に突出することはなく、缶内に組込まれる素
電池の直径を大きくでき、結果として容量を大とし得る
のは前記した通りである。一方、溶接以外の接合方法と
しては、接着剤を用いた接着法が考えられる。上記各接
合手段を用いて接合した突き合わせ部８を第４図に拡大
して示す。第４図Ａはレーザ溶接、第４図Ｂは圧接法、
第４図Ｃは接着剤を用いた接着法で接合した突き合わせ
部を示している。

上記の各接合手段により接合された突き合わせ部８は、
従来におけるダブルロック方式及び突き合わせ方式に比
べて接合強度は大であり、また気密性も向上している。
従って、この構成の外装缶６を用いた乾電池は、突き合
わせ部８から液漏れ等が生ずるようなことはなく、品質
の向上を図ることができる。

続いて本発明の要部となる安全装置11について述べる。
安全装置11は、ノッチ部9b、ノッチ10及びこれに挟まれ
た部分よりなり、外装缶６の環状底部6aに一体的に形成
されている（第１図参照）。上記ノッチ部9bとノッチ10
の離間寸法は、外装缶６を単１の乾電池に用いる大きさ
とした場合、約1cm程度である。このように、板状部材
７に形成された切り欠きであるノッチ部9b及びノッチ10
は、接近して形成されているため、両者間に挟まれた缶
６の下縁部の機械的高度は、他の部分に比べて弱くなっ
ている。本発明者らの検討によれば、ノッチ部９とノッ
チ10との間で形成される開き角度（第１図β）は90度以
内、好ましくは15〜50度とすることで、他の部分よりも
機械的強度を弱くでき、電池内圧上昇時に外側へ開き易
くできる。

上記構成の安全装置11を設けた外装缶６で外装した乾電
池12の部分切截図を第５図に示す。同図において、13は
封口された二酸化マンガン／亜鉛の系からなるルクラン
シェ形素電池、14は陰極端子板、15は缶６と陰極端子板
14との間に介在した気密維持のためのシールパッキング
である。

適正な乾電池12の使用状態下にあっては、第５図に示す
如く、外装缶６は従来と変わるところはなく、従来と同
様に機能する。従って、この外装缶６を用いて場合でも
乾電池12の上下方向での締め付け強度は従来品と同一で
あり、電池保存性能、耐漏液性能も従来の外装缶を用い
た場合と同様である。

しかるに、乾電池12を充電等誤使用により、外装缶６内
にガスが発生し電池が膨脹すると、第６図に示すよう
に、缶の環状底部6aのうち、他の部分に比べて機械的強
度の弱い安全装置11の部分が発生したガスにより外側に
折り曲げられる。これにより、安全装置11の配設位置で
陰極端子板14の一部が缶の環状底部6aから離間し、ガス
がここより外部へ逃げ出る。その結果、乾電池12の内圧
の上昇は防止され、陽極キャップ一体封口板のはずれや
素電池からの陽極合剤の飛散を防止することができる。

以上の実施例は、安全装置11として90度以内の開き角度
βにある9bとノッチ10との間の部分を用いたものである
が、ノッチ10に代えて薄肉なスコアーを用いることがで
きる。第７図及び第８図にスコアー16を設けた外装缶17
を示す。スコアー16は、第８図に示すように、板状部材
18に薄肉部を設けるために溝部19を形成したものであ
り、このスコアー16の形状部分は他の部分に比べて機械
的強度が弱くなっている。従って、このスコアー16とノ
ッチ部17aとに挟まれた部分は、他の部分に比べて機械
的強度は弱くなり、安全装置20を構成する。この構成の
安全装置20を設けた外装缶17では、切欠き部分が外部に
露呈しないため適正使用時における電池の気密性を向上
させることができ、また外観状態を良くすることもでき
る。

また、第９図及び第10図に示すように、スコアー21に連
続してノッチ22を形成した構成の安全装置23としても良
い。スコアー21に連続してノッチ22を形成することによ
り、乾電池内の圧力が増大した時、ノッチ22の形成部分
に応力集中が起こり、第７図に示したスコアー16のみの
構成とした安全装置20に比べ、安全装置23部分は確実に
外側へ折り曲がり（この時スコアー16部分は切断され
る）、乾電池の安全性を向上させることができる。

尚、上記実施例では、安全装置11,20,23を板状部材7,1
8,24の下縁のノッチ部9b,17a,25aの近傍に形成したが、
本発明はこれに限るものではなく、板状部材7,18,24の
上縁に設けても良く、更には上縁及び下縁の双方に形成
しても良い。また、安全装置はノッチ部9b,17a,25aとノ
ッチ10,22及びスコアー16,21の組合わせに限るものでは
なく、ノッチ部9b,17a,25aを安全装置の構成としては用
いず、例えば第11図に示すように突き合わせ部と対応し
たノッチ部26aと異なる位置に、90度以内の開き角度β
で複数のノッチ27a,27b（スコアーでも良い）を形成
し、これにより安全装置28を構成しても良い。

更に本発明では、板状部材7,18,24の両側縁をレーザ溶
接等で接合した構造の外装缶について説明したが、これ
に限らず、絞り加工により外装缶を形成し、この継目の
ない外装缶に対してノッチまたはスコアーを施すことで
安全装置を設けることも可能である。

発明の効果 上述の如く、本発明の外装缶を用いて乾電池を構成した
場合、適正使用時においては高い気密性を維持すること
ができ、液漏れ防止等を確実に行うことができ、一方、
充電等誤使用によりガスが発生して電池が膨脹した場合
には、内圧により他の部分よりも機械的強度の弱い安全
装置部分が外側へ折れ曲がり、この部分よりガスは外側
へ逃げ出るため、陽極合剤等の飛散を確実に防止するこ
とができ、適正使用時及び誤使用時の双方において乾電
池の信頼性，安全性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である外装缶を示す斜視図、
第２図Ａは板状部材の平面図、同Ｂはその部分拡大図、
第３図は板状部材の両側縁を接合した状態を示す図、第
４図A,B,Cは突き合わせ部の各種態様を示す図、第５図
は本願に係る外装缶を用いた乾電池の適正使用状態にお
ける部分切截図、第６図は誤使用により生じたガスによ
り安全装置が作動した状態を示す図、第７図はスコアー
を用いて安全装置を構成した外装缶を説明するための
図、第８図は第７図におけるＡ−Ａ線に沿った断面図、
第９図は連続的にノッチを形成したスコアーを用いて安
全装置を構成した外装缶を説明するための図、第10図は
第９図におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図、第11図は複数
のノッチにより安全装置を構成した外装缶を説明するた
めの図、第12図は従来の外装缶を形成するのに用いる矩
形状部材の平面図、第13図A,Bは従来の外装缶の一例を
説明するための図、第14A,Bはダブルロック方式の外装
缶とレーザ溶接外装缶を比較説明するための図、第15図
A,Bはレーザ溶接外装缶と突き合わせ方式の外装缶を比
較説明するための図である。 6,17,25……外装缶、7,18,24……板状部材、7a,7b……
側縁、7c……上縁、7b……下縁、８……突き合わせ部、
9a,9b17a,25a,26a……ノッチ部、10,22,27a,27b……ノ
ッチ、11,20,23,28……安全装置、12……乾電池、16,21
……スコアー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薮田 雅之 滋賀県栗太郡栗東町小平井54―３

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属板状部材の両側縁を突き合わせ、この
   突き合わせ部を溶接又は接着で接合した外装缶であっ
   て、該金属板状部材の上縁部又は下縁部の少なくとも一
   方に、他の部分に比べて機械的強度が弱い安全装置を一
   体的に構成してなる外装缶。
2. 【請求項２】金属板状部材の上縁部又は下縁部の少なく
   とも一方に、両側縁突き合わせ部と対応したノッチ部と
   ノッチ、又は一箇所以上のノッチを形成し、該ノッチ部
   と該ノッチとにより、又は該複数のノッチにより安全装
   置を構成してなる請求項１記載の外装缶。
3. 【請求項３】金属板状部材の上縁部又は下縁部の少なく
   とも一方に、ノッチ部とスコアー、又は一箇所以上のス
   コアーを形成し、該ノッチ部と該スコアーとにより、又
   は該複数のスコアーにより安全装置を構成してなる請求
   項１記載の外装缶。
4. 【請求項４】スコアーに連続してノッチを形成した請求
   項３記載の外装缶。
5. 【請求項５】封口した素電池と、この素電池を外装する
   外装缶とを備え、外装缶にはその上縁部又は下縁部の少
   なくとも一方に、溶接又は接着された両側縁突き合わせ
   部と対応したノッチ部とともに１箇所以上のノッチを設
   け、前記ノッチ部とこれに隣り合ったノッチとの間の開
   き角度を90度以内とするか、又はノッチとノッチとの間
   の開き角度のうち１箇所を90度以内として安全装置を設
   けた缶を用いた乾電池。
6. 【請求項６】缶の両側縁突き合わせ部がレーザ溶接され
   ている請求項５記載の乾電池。
7. 【請求項７】安全装置が外装缶の下縁部に設けられ、こ
   の下縁部と素電池底面に当接した陰極端子板周縁との間
   にシールパッキングを介在させた請求項６記載の乾電
   池。