JPH10505457A - 電気化学電池用シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車輪状で一体構造のプラスチック製シール部材(10)を具えており、該シール部材は中央部に円筒状のハブを有し、該ハブは、径方向の外側に向けて順番に、環状の圧力解放部(18)、ボス(26)、下向きに突出するスカート(30)、半径方向に動くことができるようにするための環状屈曲手段(38)、及び周囲が円筒壁(40)の外側リムが繋がっている。圧力解放部(18)は、ハブ(12)から繋がる薄膜リング(22)を有しており、該リングによってハブ(12)は環状ダイヤフラム(20)に繋がっている。リング状のヒンジ(24)により、ダイヤフラム(20)の周囲はボス(26)に接続される。シール部材(10)は、電池の内圧が過度に高くなったとき、薄膜リング(22)は主として剪断により破損するように作られており、圧力解放部(18)の製造を容易ならしめ信頼性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】 電気化学電池用シール発明の分野 この発明は、電気化学電池のガス抜きを行なえるシールに関する。より具体的 には、本発明は、一方の端部が、非導電性のプラスチック製シール部材を組み込 んだシールで密閉されたアルカリ一次電池のような電気化学電池に関するもので 、シール部材は、環状ダイヤフラムを具え、電池内の圧力が過度に高くなると剪 断破損する圧力解放部(pressure vent)を有している。開示の背景 アルカリ一次電池などの電気化学電池は、一端を閉じた金属製の筒状缶又は容 器に活性物質を充填し、次に開口端をクリンプすることにより、非導電性シール 部材、金属製集電体及び電池電極の一方の端子を形成する金属製端部キャップを 含むシール装置の上方を閉じて作られる。シール装置の中には、金属製ディスク を組み込んだものもあり、このディスクは、電池の密閉を行なうクリンプ工程で シールやカバーがつぶれないように或いは変形しないようにする支持体としての 役割を果たしている。シール部材は一般的にはディスク又は車輪の形状をしてお り、プラスチックの射出成形によって一体に形成 されている。限定されるものでない例示的なものとして、例えば米国特許第４５ ３７８４１号及び第５０８０９８５号には、最近開発されたこの種シール装置及 び電気化学電池への使用例が記載されている。 また、プラスチックシール部材は、前記の密閉機能に加えて、電池内の圧力が 所定のレベルを超えたときに開口して電池内のガス抜きを行ない、クリンプが解 除されるのを防止すると共に、ひどい場合には電池が激しい破裂を起こさないよ うにせねばならない。現在プラスチック製シール部材に於て用いられる実用的な 圧力解放手段は、どの手段も、高圧の下で破裂するプラスチックの薄膜に依存し ている。プラスチック製シール部材における種々の型式及び形状の圧力解放手段 が、例えば、米国特許第３２１８１９７号、第３２１９４８８号、第４４７６２ ００号及び第５０８０９８５号に記載されている。これら特許に記載された圧力 解放手段は、それが加圧されると上方へ動いたり膨らんだりして、膜が延びたり 裂けたりすることによる緊張状態(in tension)となって破損する。薄いプラスチ ックの膜(例えば０．２ミリ厚さ)の場合、緊張状態で正確にかつ再現可能な破損 に至らしめることは難しい。この結果、実際にガス抜きが行なわれる圧力は変動 しやすく、ガス抜き圧力を所望範囲内で制御することは困難であった。従って、 プラスチック製シール部材に於いては、精度良く成形することができ、し かも緊張状態で破裂する構造のものよりも信頼性が高く再現可能にガス抜きを行 なえる圧力解放手段が依然として要請されている。発明の要旨 本発明は、電気化学電池用の非電導性シール部材及びそれを用いた電池に関す るものであり、シール部材は一体構造であり、圧力が加えられると剪断して破損 する圧力解放部を具えている。前記シール部材は、ディスク又は車輪の形状をし ており、非導電性で変形可能な適当な材料(例えばプラスチック)から単一体とし て射出成形され、その中央には筒状のハブを有し、該ハブは圧力解放部を有する 基部によって外側のリムに繋がっている。圧力解放部は環状のダイヤフラムを具 えており、その内周部からリング状に繋がった薄膜と、その外周部から延びる環 状のヒンジを有している。リムは筒状の外壁部を含んでいる。一実施例において 、シール部材は車輪の形状をしたディスクを具えており、該ディスクはその中央 に筒状のハブを有し、該ハブの周囲から径方向外向きに、環状の圧力解放部と、 該圧力解放部に悪影響を与えることなくリムに径方向内向きの動きを許容する環 状の屈曲手段(flexure means)と、筒状の外壁を有するリムが連続している。こ の実施例において、圧力解放部はハブの周囲を取り囲み環状ダイヤフラムの内周 部に接合されたリング状の薄膜を具え、ダイヤフラムの外周部からはヒン ジがリング状に延びている。ダイヤフラムは、前記薄膜よりも実質的に厚くなっ ており、圧力上昇に伴う応力を薄膜に集中するように移行させて、電池内の圧力 が所定レベルを超えるとき、膜は主として剪断によって破損するようにしている 。この様に、ダイヤフラムは、膜への応力誘導体としての役割をも果たす。膜が 破損すると、ダイヤフラムの内周部は取り除かれるので、ダイヤフラムはヒンジ 部分で曲がり、電池圧力が解放される方向に動いて、電池のガス抜きが行われる 。シール部材は、電池内の圧力が予め設定されたクリンプ解除圧力値の範囲内に 達したとき、電池のガス抜きを行なえるように設計されている。薄膜が伸びて主 として張力によって破損を生じさせる程度の圧力状態では、圧力解放部のダイヤ フラム部分が膨らんだり撓んだりしないように、ダイヤフラム部分は十分な厚さ を有している。ヒンジ部分は、破損しないように十分な厚さであって、撓むこと ができる程度に薄く形成されており、膜の破損によってダイヤフラムの内周部が 自由になったとき、ダイアフラムが上向きに動けるようにしている。 本発明のプラスチック製シール部材が使用されるシール装置は、シール部材、 密閉状態を形成するためにシール部材のリムに押し付けられる支持体ディスク、 アノード集電体、及び該集電体に電気的に接続され電池の負極端子として作用す る金属製端部キャップを含んでいる。 このように、本発明は、本発明のシール部材を用いた電気化学電池用シール装置 、及び該シール部材を組み込んだ電気化学電池に関するものである。主として剪 断によって破損する膜を用いることにより、破損する圧力値の変動は５０％も少 なくなり、また膜の肉厚をより厚くすることが可能になり、膜の成形が容易にな る。図面の簡単な説明 図１(ａ)は本発明のシール部材の横断面図、図１(ｂ)は本発明のシール部材の 部分斜視図である。 図２は、本発明のシール部材を用いた電気化学電池用シール装置を一部破断し て示す斜視図である。 図３は、本発明のシール部材を用いたシールを有するアルカリ電池の横断面図 である。詳細な説明 図１(ａ)及び図１(ｂ)を参照すると、射出成形されたプラスチック製シール部 材(10)は、ほぼ車輪状又はディスク状の一体構造であり、その中央には筒状のハ ブ(12)があり、該ハブ(12)を取り囲んで、径方向外向きに順次、環状の圧力解放 部(18)、環状のボス(26)、下向きに突設するスカート(30)、半径方向の動きを許 容する環状の屈曲手段(38)、及び外周部に上向きに延びる筒状の壁(40)を有する リムがある。この実施例では、圧力解放部(18)、ボス(26)及び屈曲手段(38)は、 シール部材の基部を構成している。基部の構成において、圧力解放部(18)は破損 されるとガスが通過する部分であり、ボス(26)、スカート(30)及び屈曲手段(38) はガスが通過しない部分である。ハブ(12)は軸心に集電体(102)(図３)が通るた めの孔を有しており、その軸はシール部材の基部の面に直交する方向である。こ の実施例では、環状の圧力解放部(18)は全体的に平らな形状であり、その内縁 には、ハブ(12)に繋がった薄膜リング(22)、比較的厚肉の環状ダイヤフラム(2 0)、及び該ダイヤフラムの外縁部には、環状ボス(26)に繋がったリング状のヒ ンジ部材(24)を具えている。ボス(26)は比較的厚肉のリングとして描かれている 。この実施例では、図２及び図３に示されような金属支持体と共に協同作用し、 膜(22)が伸張して破損を引き起こすような電池圧力状態になったとき、シール部 材が上向きに膨らむのを防止する。これについては、後で詳しく説明する。スカ ート(30)はボス(26)の外側部から径方向外向きかつ下向きに延びており、このス カートによって、図３に示すような電池（例えば、アルカリ電池）のアノード要 素とカソード要素が混合するのを防止する。屈曲手段(38)は、スカート(30)から 径方向外向きに繋がっており、壁(34)(36)により形成された環状のＶ字状溝(32) を含んでいる。最後に、上向きに延びるリム(40)は、壁(36)の上部分から突出し ており、その薄壁部(46)の内面には径方向内向きに複数のラグ(42)が突設され、 図２及び図３に示されるように金属製端部キャップ (100)を内側で積極的に固定できるようにしている。これについては後で詳細に 説明する。リム(40)の内面の周方向には肩部(48)が形成され、図２及び図３に示 されるように、シール装置の支持体ディスクの外縁部を支持している。図示され た複数のリブ(52)は、壁(36)の上部の外表面から半径方向外向きに、リム(40)の 底部の肩部(50)から下向きに延びている。これらのリブは、電池(図３)の正極端 子として供される金属缶の頂部へのシール装置の挿入を許容すると共に、組立て 工程中、電解質が缶から吐き出されたり(expulsion)汲み出されたり(pumping)し ないように、シール装置が缶の中に入れられるとき、入り込んだ空気を逃がすこ とができるようになっている。これらリブの寸法は、図３に示されるように、金 属製電池容器(122)の内面に対して僅かに締まり嵌めとなるように作られる。こ の結果、シール装置は組立て工程及びクリンプ工程中、電池容器内の適当位置に 保持される。図３において、リブ(40)の下部の肩部(50)は、電池のシール装置を 支持する手段として示されており、該シール装置を電池の化学要素から適当な間 隔を保てるようにしている。 図１(ａ)及び図１(ｂ)に示されるように、圧力解放部の厚肉のダイヤフラム部 (20)を形成する際、膜(22)の厚みを徐々に増すのではなく、急に厚くなっている 。但し、成形を容易にするために僅かにテーパ(21)を形成してい る。電池内で上昇した圧力は、ダイヤフラムを含むシール基部の底面に作用する 。圧力解放部のダイヤフラム部(20)の肉厚は十分に厚く作ってあり、膜を破損さ せる程の引張応力が膜に作用しても、膨らんだり上向きに撓んだりしないように してあり、ガス抜きが行われる圧力の時、ハブの外壁から遠ざかる方向に引っ張 られるようにしている。このように、より厚いダイヤフラムによって、上向き圧 力による応力が膜に伝達される。なお、図示の実施例では、その方向は、膜が繋 がっている基体の表面とほぼ平行で、膜の平面と直交している。図示はしないが 、膜の底部を、ハブの垂直な円筒状外壁とほぼ直交する角度で交叉させることも できる。ガス抜きが行われる圧力では、ダイヤフラムは、薄膜の底部とハブの壁 との交叉部にて、薄膜にノッチ応力効果を生じさせるのに十分な大きさの圧力作 用を受けて上向きに撓むので、薄膜は張力ではなく、ノッチを起点とする剪断に よって破損する。図示の実施例は、ＡＡ電池のようにさらに小サイズの電池に使 用されるもので、薄膜の底部はハブの底面と一致しており、膜の底面と外側のハ ブ壁との間に角度は形成されない。どちらの場合も、膜(22)は主として剪断によ って破損し、ダイヤフラム(20)はヒンジ(24)で上向きに曲がり、電池のガス抜き が行われる。図示の実施例において、圧力解放部(18)のヒンジ部(24)は、膜(22) と同じ厚さ及び幅寸法であってもよいし、所望によりさ らに厚くすることもできる。それは、膜(22)が剪断されるとき、破損時の圧力で 剪断したり上向きに膨らむのではなく、撓んだり曲がったりできる寸法になって おり、圧力解放部の主要部を構成する厚肉のダイヤフラム部(20)が上向きに動い て電池のガス抜きが行われる。図示の実施例において、膜とヒンジは、厚さと幅 が同じである。しかしながら、剪断領域は、全周の長さ×厚さであり、全周の長 さは膜よりも実質的に長いので、ヒンジの場合よりもはるかに大きい。従って、 所定の電池圧力では、単位面積当たりの剪断力が押圧する応力は、ヒンジよりも 膜に対してより大きく作用する。 当該分野の専門家であれば、圧力解放部材の実際の寸法は、ガス抜き時の圧力 に依存するだけでなく、圧力解放部の寸法、プラスチック製シールの中心からの 位置又は距離、シールに使用されるプラスチック材料等にも依存しており、これ はケースバイケースに応じて決定されなければならない。Ｄサイズの一次アルカ リ電池用としてナイロン射出成形されたシール部材の例を以下に示すが、本発明 をこの実施例に限定するものと解すべきではない。ディスクは、外径３３mm、圧 力解放手段からボスまでの幅が３．７mmである。ダイヤフラムは厚さ０．７０mm である。ヒンジ部は、厚さ０．３５mm、幅０．２７mmである。膜は厚さ０．３５ mm、幅０．２７mmである。典型的なＡＡアルカリ電池の場合、同様なシール部材 は、外径 １４mm、圧力解放部の幅が２mmである。ダイヤフラムは、厚さ０．３８mmである 。膜とヒンジ部は、厚さ０．１９mm、幅０．１４mmである。膜の底部がハブの底 部と一致し、図３に示されるものと同様なＡＡサイズ電池に使用されるとき、電 池内の圧力によって膜が剪断力で破損し、電池のガス抜きが行われる。当該分野 の専門家は、隣接する表面の交叉部で隅肉部(fillet)を設けることなく、プラス チック成形を行なうことが難しいことを認識している。膜の上表面又は下表面又 は両表面と、ハブの垂直方向の円筒壁表面との交叉部に隅肉部を設けて成形され る。隅肉部（図示せず）の半径はできるだけ小さく、約０．０５mmを越えない。 本発明のシール手段を作るのに好適な市販材料の例として、ナイロン、充填材 入り(filled)ポリプロピレン、ポリスルホン、及び種々のナイロン合金、その他 オレフィンポリマー、ＡＢＳ及びポリスルホンなどの熱可塑性ポリマーを挙げる ことができるが、これらに限定されるものではない。 図２は、本発明のシールを用いた電池シール装置を一部破断して示す斜視図で あり、この実施例で使用する電池はＡＡサイズのアルカリ一次電池である。図３ は、ＡＡサイズのアルカリ電池の断面図であり、その一端部はクリンプを施すこ とによってシール装置で密閉される。図２は、本発明のシール(10)を組み込んだ シール装置(1 00)が、電池組み立て中、単一要素として取り扱うことができるように一体要素 として予め組み立てられた望ましい実施例を示している。図２及び図３を参照す ると、図示のシール装置(100)は、本発明のプラスチック成形されたシール部材( 10)、金属製集電体(102)、金属製支持体部材(104)、及び電池の一方の電気端予 としても機能する金属キャップ(106)を含んでいる。この実施例では、キャップ( 106)はアルカリ一次電池の負極端子である。金属製の集電体は、当該分野の専門 家では、一般的には釘と称されており、この種の集電体は、必要に応じて本発明 を実施する際に用いられる。図示の実施例において、金属製集電体は、釘よりも リベットに似ている。電池内の圧力作用を受けたとき、プラスチック製シール部 材の環状ボス(26)は金属製支持体(104)と協同作用して、ボスの上表面が支持体 ディスク(104)の環状リング部(105)(図３)の下表面に接触することにより、シー ル部材の基部が膨らまないようにしてしている。これは、ボスが上向きに動くの を制限して、シール部材(10)の基部が上向きに動くのをも制限するものであり、 これによって、圧力作用を受けたときに、過度の膨らみを防止することができる 。そうでないと、膜は剪断ではなく張力によって破損することになるであろう。 ボス(26)の外側部からは、スカート(30)が下向きに突出して、図３に示される如 く、電池(例えば、アルカリ一次電池)のアノード要素とカソード 要素が混ざるのを防止している。リム(40)の内面からは複数のラグ(42)が径方向 内向きに突出しており、金属製端部キャップ(106)を内側で積極的に固定できる ようにしている。その結果、電池の組立て工程中、シール装置を１つの一体ユニ ットとして取り扱うことができる。組立て工程中、キャップ(106)は、ラグの上 に載置され、押圧されてラグを通り過ぎるとパチンと留められ、シール部材の壁 (40)と金属製支持体ディスク(104)の頂部が形成する空間の中に入れられる。リ ム(40)の内表面の周囲の肩部(48)は、シールが形成されるクリンプ中、ディスク (104)の縁部を支持する。図示された複数のリブ(52)は、壁の上部の外表面から 径方向外向きに延びると共に、リム(40)の下部の外肩部(50)から下向きに延びて いる。これらのリブは、電池の正極端子として供される金属缶の頂部に挿入され るようになっている。同時に、シール装置が缶の中に入れられたとき、組立て工 程中、缶の外部から電解液が汲み出されないようにするため、入り込んだ空気を 脱出させることができる。これらリブの寸法は、図３に示されるように、電池の 金属製容器(122)の対応する内壁表面に僅かに締まり嵌めとなるように作られる 。この結果、シール装置は組立て工程及びクリンプ工程中、電池容器内の適当位 置に保持される。このシール装置は、本発明のシール部材(10)を用いた望ましい 実施例であるが、当該分野の専門家であれば、本発明のシール部材を 組み込んだその他構造のものを使用できることは理解できるであろう。シール装 置として、'９８５特許及び'６０２特許に記載されたものがあり、これらは例示 であって限定するものではない。 シールがクリンプによって形成されるとき、支持体(104)の径方向縁部(107)は 、図３に示されるように、シール部材(10)のリム壁(46)の内部に食い込んでい。 支持体の縁部(107)は、良好な密封状態を形成するために、シール部材の壁(46) をその肉厚の２５％以上圧縮することが好ましい。さらに、図示の金属製支持体 (104)は、縁部(107)がばねのような弾力性を有しており、壁(46)に径方向外向き の圧縮力を作用させ、これが電池の寿命がなくなるまで維持され、広い温度範囲 （例えば、約−３０℃から＋８０℃の範囲)に亘って密封状態が確実に維持され る。さらにまた、屈曲手段(38)はシール部材のリムを、組立て工程とクリンプ工 程中、温度変化があっても、圧力解放部を含むシールの基部の他の部分に悪影響 を及ぼすことなく、径方向内向き及び外向きに移動させることができる。 図３に示されるように、リム(40)の底部の肩部(50)は、電池容器を形成する金 属缶(122)の内側にクリンプされた環状肩部(124)の上に載置されて、電池(120) 内のシール装置を支持するものである。電池(120)の負極端子を形成する金属製 端部キャップ(106)は、この実施例では、中央 に平らなディスク部(112)を有する金属製ディスクであって、前記ディスク部は その中心に向けて僅かに下向きに傾斜し、中心部は下向きに突出するディンプル (114)が形成されている。比較的浅い円筒部(116)は、ディスク部(112)の外周部 から下向きに延びており、フランジ(117)は円筒部(116)の底部から連続して径方 向外向きに延びて、その外周部は上向きに延びるリム(118)となっており、該リ ムは、その周囲を取り囲む外縁部(119)を有している。前述したシール手段の場 合、この構造を有する端部キャップが望ましいけれども、発明の実施に際しては 、前記構造に限定されるものではない。それゆえ、例えば、'９８５特許に記載 されたような他の構造の端部キャップを使用することもできる。 図示されたシール装置(100)は、電池の金属壁の上端部の円周方向に永久的に 形成された屈曲部(140)により、電池(120)の上端部はクリンプシールされている 。クリンプによって、電池の壁はプラスチック製シール部材(10)のリム(40)の外 表面に押圧され、金属キャップ(106)の縁部(119)の上方にて下向きに屈曲させら れ、電池を密閉している。同時に、クリンプ工程中、径方向内向きの力が、支持 体(104)の外縁部(107)の周囲に作用し、その結果、支持体の中央部に力が作用し 、支持体は上向きに永久的に撓んで、集電体(102)の上端部と端部キャップ(100) のディンプル(114)との間で永久的な物理的接触と電気的接 触が確実に得られるようにしている。図示の例では、金属アノードの集電体又は 釘(102)は、その上部分の頂部が金属支持体(104)の上に打ち込まれるかリベット 留めされ、ハブ(12)の頂部に当接し、適当位置にてしっかりと固定されている。 集電体は、フランジ(130)の存在により、上向きに動かないようになっている。 図３において、端部キャップ(106)の上部の平らな部分は、中心に向けて下向き に鉢型に凹んでいるが、クリンプする前におけるキャップの構造を説明するため に示したものである。しかしながら、クリンプ工程とシール工程中、シール装置 の側部に径方向内向きの力が加えられ、この望ましい実施例では、シール装置は 永久的に内向きに押圧される結果となっている。これは、支持体の上部を僅かに 上向きに撓ますことになり、集電体の上端部はディンプルを永久的に上方向に押 圧する結果、キャップ端予(106)の上部の平らな部分は永久的にフラットである 。これはまた、集電体の上端部により、ディンプルの上に上向きの力が永久的に 作用することになり、電池の寿命がなくなるまで、金属集電体と端部キャップと の間で、永久的に機械的接触と電気的接触が確実に行われる。 図３の電池(120)は、ゲル状の亜鉛アノードと、ＭｎＯ₂カソードを有する典型 的なアルカリ電池を示したものである。当該分野の専門家にとって公知のことで あるが、電池(120)の内側は、ＭｎＯ₂カソード物質(130)が金属 缶(122)の内側表面と接触し、ゲル状の亜鉛アノード物質(124)とは、非導電性の 膜(126)を介して分離されている。非導電性の膜は、アノード物質が缶の底部に 接触するのを防止する作用も有する。プラスチック製のシール部材(10)のスカー ト(30)は、セパレータの上に重ねられ、アノード物質とカソード物質が缶の中で 混ざり合うのを防止する。集電体(102)は、図３に示される如く、アノード物質 の中を延びており、これによって、ゲル状の亜鉛アノードと金属端部キャップ端 子とは電気的に接触する。 発明の実施に際しては、当該分野の専門家であれば、前述した発明の範囲及び 精神から逸脱することなく、他に種々な形態及び変形をなし得ることは理解され るであろう。それゆえ、添付の請求の範囲は、前記の記載に限定されるものでな く、当該分野の専門家にとって均等とみなし得るすべての特徴及び形態を含み、 本発明に存在する特許性のある新規な特徴をすべて包含するものと解されるべき である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 モーゼス，ピーター リッカー アメリカ合衆国 03087 ニューハンプシ ャー，ウィンダム，ケンドール ポンド ロード 61 (72)発明者 ウィアセク，マリアン アメリカ合衆国 01746 マサチューセッ ツ，ホリストン，ドッド ドライブ 89 (72)発明者 ヨッポロ，ロバート エイ. アメリカ合衆国 02895 ロードアイラン ド，ウーンソケット，レッジウッド レー ン 63 (72)発明者 ポープ，ピーター イギリス国 アールエイチ17 ６エルエヌ サセックス，バルクーム，ストッククロ フト ロード（番地なし) (72)発明者 タビー，フランシス ブルース アメリカ合衆国 06422 コネチカット, ダラム，ルート ＃３，ピー．オー．ボッ クス 231ティー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電気化学電池に使用され、ディスクの形状をした非導電性のシール部材で あって、中央部にある円筒形ハブが、環状の圧力解放部を含む基部により外側リ ムに繋がっており、前記圧力解放部は環状ダイヤフラムを具え、環状ダイヤフラ ムは、その内周部に、圧力が作用すると剪断して破損する薄膜リングと、その外 周部に環状のヒンジを有しているシール部材。 ２． 圧力解放部は、薄膜により、円筒形ハブの周囲から繋がってい請求項１の シール部材。 ３． ダイヤフラムの厚さは、薄膜よりも厚い請求項２のシール部材。 ４． 電気化学電池用の非導電性シール部材であって、該シール部材は、車輪状 の単一構造であり、中央部にある円筒形のハブは、周囲はハブから延びる基部に よって外側リムに繋がっており、前記基部は、環状の圧力解放部、ボス、下向き に突出するスカート、半径方向に屈曲可能な屈曲部を形成する屈曲手段を具えて おり、前記圧力解放部は、ハブから薄膜リングを経て延びる環状のダイヤフラム を具えており、ダイヤフラムの外周部のヒンジによってダイヤフラムはボスに繋 がっており、電池の内圧が過度に高くなったとき、膜は剪断されて破損し、電池 内のガス抜きが行われる導電 性シール部材。 ５． リムの外周部は、円筒形の壁である請求項４のシール部材。 ６． 圧力解放部、ボス、スカート、屈曲手段及びリムは、夫々、径方向外向き に順次繋がっている請求項５のシール部材。 ７． ハブと壁の軸心は、シール部材の平面と直交している請求項６のシール。 ８． 電気化学電池を密閉するためのシール装置であって、プラスチック製シー ル部材と、該シール部材の中心を軸方向に延びる金属製集電体によってシール部 材に取り付けられた支持体ディスクと、前記支持体に隣接して配備された円形の 金属製端部キャップ端子を具えており、シール部材は車輪状の一体構造で、その 中心軸は電池の軸心と一致し、電池内の圧力が所定レベルに達すると電池のガス 抜きを行なう環状圧力解放部を含んでおり、前記シール部材は中央部に円筒形の ハブを有し、該ハブの周囲は、径方向の外側に向けて順番に、圧力解放部、ボス 、下向きに突出するスカート、及び外側リムに繋がっており、前記シール部材は その周囲が円筒壁となっており、前記圧力解放部は、ハブから薄膜リングを経て 繋がった環状のダイヤフラムを具えており、ダイヤフラムの外周部のヒンジによ ってダイヤフラムはボスに繋がっており、電池の内圧が過 度に高くなったとき、膜は剪断されて破損し、電池内のガス抜きが行われるよう にしているシール装置。 ９． 支持体部材はシールをリム壁に押し当てるために外向きに延びる外縁部を 有している請求項８のシール装置。 １０．シール部材は、径方向内向きかつ外向きに動くことのできる環状屈曲手段 を含んでいる請求項９のシール装置。 １１．金属製端部キャップは、その中心に向けて下方に凹んでいる請求項１０の シール装置。 １２．ハブと壁の軸心は、電池の軸心に平行である請求項１１のシール装置。 １３．シール部材はボスをリムに繋ぐ屈曲手段を含んでいる請求項１２のシール 装置。 １４．ボスと支持体により、膜は確実に剪断されて破損するようしている請求項 ８のシール装置。 １５．一端部がシール装置を用いてクリンプシールされた円筒状容器を具える電 気化学電池であって、プラスチック製シール部材と、外向きに延びる外縁部を有 し前記シール部材の中心を軸方向に延びる金属製集電体によってシール部材に取 り付けられた支持体ディスクと、前記支持体に隣接して配備された金属製の端部 キャップ端子を具えており、シール部材は車輪状の一体構造で、その中心軸は電 池の軸心と一致し、電池内の 圧力が異常に高くなって所定レベルに達すると電池内のガス抜きを行なう圧力解 放部を含んでおり、前記シール部材は中央部に円筒形のハブを有し、該ハブの周 囲は、径方向の外側に向けて順番に、環状の圧力解放部、環状のボス、下向きに 突出するスカート、径方向に撓むことができるようにするための環状屈曲手段、 及び周囲が円筒壁の外側リムが繋がっており、ハブと壁の軸心は電池の軸心と平 行であり、前記圧力解放部は環状ダイヤフラムを具えており、該ダイヤフラムは 、その内周部が薄膜リングによってハブから繋がり、その外周部がヒンジによっ てボスに繋がっており、電池の内圧が過度に高くなったとき、膜は剪断されて破 損し、ボスと支持体の存在によって、電池内の圧力でシール部材が過度に膨らむ のを防止して膜が剪断によって破損するのを補助しており、支持体の縁部は、シ ール部材のリムの壁を金属製容器の壁に押圧してシールを形成している電気化学 電池。 １６．縁部は壁に対して外向きの力を及ぼし、その壁の肉厚の２５％以上圧縮さ せる請求項１５の電池。 １７．金属製の集電体は、キャップ端子と物理的かつ電気的に接触している請求 項１６の電池。 １８．集電体は、端部キャップに上向きの力を及ぼす請求項１７の電池。 １９．シール部材は、シールを形成するためのクリンプ 工程前に、金属製端部端子をシール部材の内部で保持するために、リム壁の内側 に複数のラグが設けられている請求項１８の電池。 ２０．シール部材は、シール装置が挿入されるとき、入り込んだ空気を金属容器 から脱出させるために、リムの外表面から径方向外向きに複数のリブが突設され 、リブは、容器の内表面と締まり嵌めとなる寸法としている請求項１９の電池。 ２１．電気化学電池に用いられるディスク状で単一構造の非導電性シール部材で あって、中央部にある円筒形ハブは、基部により外側リムに繋がっており、前記 基部はダイヤフラムを具える圧力解放部を具え、前記ダイヤフラムは内周部に薄 膜リング、外周部に剪断により破損する環状ヒンジを具えており、リムの周囲は 円筒形の壁となっており、該壁は、その内表面に、端部端子を保持するための複 数のラグを設けているシール部材。 ２２．リムの外表面に、複数のリブが径方向外向きに突設されている請求項２１ のシール部材。 ２３．一端部がシール装置を用いてクリンプシールされた円筒状の金属製容器を 具える電気化学電池であって、プラスチック製シール部材と、該シール装置に隣 接して配備され密閉用縁部を有する支持体ディスクと、集電体を具えており、前 記シール部材は、車輪状 の一体構造で、その中心軸は電池の軸心と一致し、中央部に円筒形のハブを有し 、該ハブは、環状の圧力解放部を含む基部により、円筒壁を有する外側リムに接 合されており、前記圧力解放部は、内周部に圧力により剪断破損する薄膜リング 、外周部に環状ヒンジを有する環状のダイヤフラムを具えており、支持体の縁部 は、シール部材のリムの壁を金属製容器の壁に押圧してシールを形成している電 気化学電池。 ２４．シール部材と支持部材の協同作用によって、電池内の圧力にりシール部材 が膨らむのを防止している請求項２３の電池。 ２５．シール部材の基部は、支持体との協同作用によって膨らみを防止するボス を具えている請求項２４の電池。 ２６．シール部材の基部は、径方向に移動させるための環状屈曲手段を含んでい る請求項２５の電池。 ２７．シール装置は、支持体に隣接して配備された円形の端部端子を含んでいる 請求項２６の電池。 ２８．支持体は集電体によってシール部材に取り付けられる請求項２７の電池。 ２９．集電体は、端部端子と物理的かつ電気的に接触する請求項２８の電池。 ３０．シール部材はナイロンから作られる請求項２８の電池。