JPS5831307Y2 - 防爆式密閉形電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、防爆安全弁を備えた密閉形電池に関するもの
で、特に復元式の安全弁を内蔵する封口蓋構造を改良し
、その組立作業性と安全弁機能の安定向上を目的とする
。

密閉形電池、ことに密閉形アルカリ蓄電池に備えられる
防爆安全弁は、一般に復元性を有し、電池容器を密閉す
る封口蓋内に収納されている場合が多い。

安全弁機構を収納する封口蓋は、部品点数が少なく組立
容易であること、弁の作動圧力が一定で長期間安定して
いることなどが要求される。

第４図に示す封口蓋２１は、小型電池に用いられるもの
の１例であるが、キャップ部を有し排気孔２２ ａを設
けた上蓋２２と、弁孔２３ ａを穿設した下蓋２３とで
形成される空室２６内に、弁孔を閉塞するゴムなどの弾
性板２４と、この弾性板を押圧する金属製の３〜４片の
舌片を有する板ばね２５とで構成される複合弁体を収納
し、上蓋２２の折曲縁２２ｂにより下蓋２３の周縁をか
しめ締着して一体化したものである。

第５図に示す封口蓋３１は、第４図に示した複合弁体の
代りに椀形のゴム製弾性弁体３４を単独で用い、下蓋３
３の弁孔３３ ａをこれで閉塞するようにしたものであ
る。

第５図に示したものは部品点数が少なく組み立ては容易
であるが、弁孔を閉塞する弾圧力をゴム弾性そのものに
頼るため、弁体の形状、材質が適切でないと、バラツキ
が大きくなったり、電池が高温で連続して又は高温を含
む温度変化のはげしい条件下で連続的に使用される場合
には、弁体の変形、弾性力低下によって弁機能を失った
り、弁作動圧値が低下して電池の劣化を早めるなどの問
題があった。

第４図のものは、金属製の板ばね２５によってゴム製な
どの弾性板２４を押圧するため、高温下で放置されても
弁作動圧力値が変化することは少ないが、複合弁体であ
るため封口蓋の組立時に弾性板および板ばねがずれやす
くて作業性がよくなく、弁作動圧力値もバラツキを生じ
やすかった。

また第４図、第５図に示した封口蓋２１．３１は、下蓋
を上蓋の折曲縁で締着して組み立てているが、その理由
は上蓋２２．３２を倒置してキャップ部内の空室２６．
３５の中に、それぞれ弾性板２４と板ばね２５からなる
複合弁体、あるいは弾性弁体３４を装入し、その上に下
蓋２３．３３を載置し、図示のごとく各上蓋の周縁を折
曲し、下蓋を固定する方が、この逆にして下蓋の上に弁
機構を載置し上蓋をかぶせ、下蓋の周縁を折曲して上蓋
を固定する方式よりも、弁体のずれ、傾きなどによる弁
機能の不良発生を少なくでき、また組立作業性が良い。

しかし乍ら、これらの封口蓋は金属製の上蓋の折曲縁に
よって金属製の下蓋を締着して一体化しているため、該
間の締着部の気密性を保持することは困難で、締着部か
らガスや、電解液が漏出し、電池性能を低下させること
があった。

そのため第４図に示した如く密封剤Ｓとして、例えばフ
ッ素樹脂系あるいは合成ゴム系のシーラント溶液などを
上蓋折曲縁２２ ｂの内側あるいは下蓋の周縁または双
方に塗布した後締着する必要があった。

しかし小径小型の封口蓋の場合は、この作業は精度を要
し、多数の中には密封剤Ｓが均一に塗布されず、不完全
密封となるものもあるので、通気検査等で調べる必要が
あなどの問題があった。

本考案は以上述べた防爆式密閉形電池の従来の封口蓋の
問題点解梢をはかるため、一体化された弾性層と金属層
とからなる封口蓋と金属弁体とを用いた新しい防爆安全
弁構造を提供するものであり、以下実施例によりその詳
細を述べる。

第１図は、第２図に構造分解図を示す本考案の防爆安全
弁を内填した封口蓋１を用いて、密封口した密閉形アル
カリ電池の要部縦断面である。

図において９は、ニッケルめっきされた軟鋼製の電池容
器であり、その内部に、ニッケル活物質およびカドミウ
ム活物質をそれぞれ充填した焼結式の正・負極板を、ナ
イロン不織布製のセパレータを介して巻回し、アルカリ
電解液を所定量含浸した電池要素１０を挿入した後、容
器開口端近くの所定の位置に図示の如く、内方に突出せ
る環状段部１１が形成される。

次いで前記封口蓋１にナイロン樹脂製の環状ガスケット
８に嵌挿したものを、上記環状段部１１の上に載置し、
電池容器９の開口端部１２を内方に折曲して密封口され
る。

尚、一方の極板のリード端子１３は、封口蓋１の下面に
溶接されている。

封口蓋１は第２図（組立方向を示すために倒置して示し
ている）に示すように、３点の部品から構成されている
。

すなわち２は中央を外方に突出させたキャップ部２Ｃと
、排気孔２ａ及び組立時に折曲縁２ｄを形成する立上り
部２ｂを設けた上蓋である。

６は中央に押圧面６ａを有し、周縁に図示するような３
片または４片の舌片６ｂを設け、この舌片を図示のよう
に折曲してなるばね鋼あるいはばね用ステンレス鋼の薄
板で作られた板ばねで弁室７内に位置している。

また３は電池組立時に上面側となる内面側にゴムなどの
弾性材からなる弾性層４を図の如く全面に設け、中央に
弁孔５を穿孔したニッケルめっき鋼製の下蓋である。

封口蓋１の組み立ては、第２図のごとく倒置状態で行な
う。

開口端側を上側にした上蓋２のキャップ部２Ｃ内面上に
、前記の板ばね６を図示の方向に載置し、その上に前記
の下蓋３を弾性層４を内側（図示下向き）にして載せ、
上蓋２の周縁の立上り部２ｂをかしめ型により折曲して
下蓋３の周縁を固定して一体化する。

尚立上り部を折曲する際は、弾性層の周縁部分が２０〜
７０％程度圧縮されるよう調整すれば、折曲縁２ｄの密
封度は充分保持される。

下蓋３にゴムなどの弾性層４を設ける方法としては、下
蓋に用いるニッケルめっき鋼板あるいはステンレス鋼板
などの片面を清浄化し、この上に所定の厚さの未加硫ゴ
ムシートを載置し、油圧プレスなどで圧着して接合面を
充分密着させ、１５０〜１８０℃程度に加熱して加硫し
一体化させる。

このようにして弾性層を設けた下蓋用板材を打抜きプレ
ス加工によって、内面側に弾性層４が一体に形成され、
中央に弁孔５を穿設した第２図に示す下蓋５を得る。

弾性層を設ける別の方法としては、加硫済のゴムシート
に合成ゴムを主体とする接着剤を塗布して下蓋用鋼板に
貼り合わせて一体化してもよい。

何れの場合も接着面、とくに鋼板側の表面を粗面化して
おくと、剥離強度は向上する。

弾性層に用いる有機弾性材料は、ゴムの場合はクロロプ
レン、ブチルゴム、ＥＰＴゴム、シリコーンゴム等の耐
熱、耐寒性および耐電解性を有し、圧縮永久ひずみの小
さい合成ゴム系のものが良い。

他の材質としては、オレフィン系樹脂をゴム変性したも
の、又はその混合物、あるいは、弾性を有する合成樹脂
なども使用することができる。

また液状ゴムとして市販されているものを鋼板表面に塗
着したのち、加硫して弾性層としてもよい。

弾性層の厚さは弁作用と上蓋の折曲縁部分を気密、液密
に保っ封止作用の双方を満足させる厚みとする。

それには、弾性層の材質硬度の影響も考慮に入れる必要
がある。

実験結果によれば、一般的には０．３〜１．５ｍｍの範
囲とするのが良い。

その理由は本考案者らの実験結果によれば、弾性層の厚
さをＱ、３ｍｍよりも薄くすると、均一な厚みの弾性層
を形成するのが困難となり、上蓋の折曲縁によりかしめ
締着するときに、加圧力により弾性層周辺が切れたり弾
性層の厚さむらによりかしめ締着部分の気密、液密性が
低下しやすくなる。

また弾性層が薄いため得られる弾力性が少なくなり、弁
孔部分の封止性が低下し、弁作動圧力値にバラツキを生
じやすくなる。

−例をあげて説明するならば、弁作動圧力値を２０ｋｇ
／ｃｍ２に設定した場合に、弾性層の厚さが０．３２ｍ
ｍのときの試料３０個の実際の作動圧力値は１７〜２２
．５ｋｇ／ｃｍ２の幅にあるのに対し、同し材質の弾性
層で厚さを０．２３ｍｍにしたときのそれは１２〜２３
ｋｇ／Ｃｍ２となった。

同様に弾性層の厚さを１．５ｍｍよりも厚くすると、折
曲部自体の厚さが大となって電池の有効容積が減少する
とともに、弾性層が厚いため、そのクッション作用によ
り、上蓋の周縁を折曲締着する際に、下蓋が傾いて締着
さ、住たり、弾性層の材質、加工による弾力性のバラツ
キによりかしめ締着後の上蓋と下蓋とで構成される空室
７の容積が変化し、その結果弁作動圧力値にバラツキを
生じやすくなる。

さらに、上蓋と下蓋をかしめ締着して一体化する際に弾
性層４の厚さが１．５ｍｍよりも厚いとかしめ締着部分
の弾性層により加圧力が緩和され、この部分のしまりが
充分得られずに封止性が低下し、かしめ締着部分からの
ガスもれ、電解液漏出を生じやすくなるなどの問題があ
るためである。

上記の方法で弾性層設けた下蓋用板材から下蓋を打抜き
プレス加工により成形する場合、打抜きパリが出ないこ
とが望ましいが、出る場合は第３図に矢印で示す方向に
出るように配慮した方がよい。

それは弁機能の安定、折曲縁部分の密封性確保に関して
より好ましいからである。

本考案による防爆安全弁機構を内填した封口蓋は従来の
ものと比較して部品点数を減少させることができると共
に、弁孔を閉塞する弾性板と上蓋の折曲縁により下蓋を
締着する際に完全に封止するに必要なバッキング部材（
従来のシーラント剤に相当するもの）を兼ねた弾性層４
が下蓋３と一体化されているため、安全弁機構が精度良
く組み立てられ、また封口蓋周縁の折曲縁がらのガスも
れ、電解液もれを解消することができる。

さらに構造が単純化されるため、従来の弾性板とばねを
用いる方式の封口蓋と比較して部品のコストダウン、組
立作業時間の短縮、良品歩留り率の向上をはかることが
できる。

尚、弾性層４を押圧するばねとして実施例では板ばね６
を用いたが、板ばねは一般的には組立作業性、寸法形状
的に好ましい。

しかし上蓋キャップ部の直径が小さく、高さが高いもの
を必要とする場合は、第６図Ｂに示すようにコイルばね
１３に皿状の押圧板１４を組み合わせたものやまた図示
していないが球状の金属を使用することもできる。

以上述べたように本考案は、復元式の安全弁を内填した
封口蓋を用いる防爆式密閉形電池の防爆安全機能を安定
化させると共に、その製造コストの低廉化が図れるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における防爆式密閉形アルカ
リ蓄電池の要部断面図、第２図は同蓄電池の封口蓋の構
造分解図、第３図は下蓋の他の例を示す断面図、第４図
、第５図は従来の封口蓋を示す断面図、第６図Ａ、Ｂは
本考案における金属弾性弁体を示す図である。 １・・・・・・封口蓋、２・・・・・・上蓋、２ａ・・
・・・・排気孔、３・・・・・・下蓋、３・・・・・・
金属板、４・・・・・・弾性層、５・・・・・・透孔、
６・・・・・・弁体、１３・・・・・・スプリング、１
４・・・・・・皿状押圧板。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）弾性層と金属層とを一体化し貫通した透孔を有し
   た下蓋と、排気孔を有し周縁部を前記下蓋の周縁に折曲
   してかしめつけたキャップ状上蓋とがら構成される弁室
   内に、前記透孔の弾性層面を閉塞する押圧面を中央に有
   しかつ周縁に３片またはそれ以上の個数の傾斜した舌片
   を設けた板ばねからなる金属製の弾性弁体を位置させた
   封口蓋を備えてなる防爆式密閉形電池。
2. （２）弾性層が、合成ゴムあるいは弾性を有した合成樹
   脂からなる実用新案登録請求の範囲第１項記載の防爆式
   密閉形電池。
3. （３）弾性層が厚さ０．３〜１．５ｍｍである実用新案
   登録請求の範囲第１項あるいは第２項記載の防爆式密閉
   形電池。