JPS6112339B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は放射方向に密封された円筒形電池に関
するものであり、特に電池内部から高圧余剰ガス
を放出するための高圧通気装置乃至手段に関する
ものである。 電池は使用中に二、三の条件のもとに多量のガ
スを発生する場合がある。これらの電池は漏れに
よる電解質の損失を防止するため、常に固く密封
される必要があるから、高圧の内部ガスが発生す
る可能性がある。このようなガス圧は適当に通気
されなければ、漏れ、電池のふくらみ、または場
合によつて爆発が生じることがある。もし通気弁
が使用されるなら、電池の使用期間中、電解質の
乾燥を防止するため、またアノードの不経済な腐
食を生じる大気酸素の侵入を防止するために、こ
の通気弁は一般に再密封可能のものとする。 従来、密封電池内部から高圧ガスを放出するた
めに数種の型の再密封可能型内圧逃し通気弁が使
用されていた。その一つの型の一般に使用されて
いた弁は、基本的に、扁平なゴムガスケツトなど
の弁部材から成り、この弁部材が螺旋バネ等の弾
性部材によつて通気オリフイス上の密封位置に片
寄らされている。この弾性部材またはバネは、所
定のガスナ圧においてたわんで、瞬時的にレール
を解除しガスを通気オリフイスから脱出させるよ
うに構成されている。 また他の型の再密封可能通気手段が米国特許第
3451690号に開示されている。この通気手段にお
いては、扁平なエラストマーシールガスケツトが
通気開口上に載置され、電池上端の弾性末端キヤ
ツプによつて定置保持されている。この通気手段
は基本的に前記のものと同様に作動する。 米国特許第3664878号においては、電池の容器
の内部に備えられた通気オリフイスをおおうよう
に配置されたエラストマー物質の弾性可変形ボー
ルを含む再密封可能弁が開示されている。弁オリ
フイスの外周縁部に沿つて備えられた弁座と接触
し弁オリフイスをおおうように前記ボールを保持
し、また前記ボールを圧縮して扁平形状に変形し
この扁平ボールと弁座との間に常時流体を通さな
いシールを形成するため、保持手段が弾性ボール
上に配置されている。前記弾性ボールは、容器内
部に内部ガスの所定ガス圧が形成されたときに更
に一時的に変形され、瞬時的にシールを破つて通
気開口からガスを脱出させることができる。 前記の型の再密封可能型圧力逃し通気弁に伴う
大きな問題点は、これらが、カサ張り、また／あ
るいは電池組立体の中に合体させにくいことであ
る。更にこの種の圧力逃し通気弁は製造費が高
く、またその多くはミニチユアサイズ電池の中に
合体させるのに不適当である。更に、前記の各特
許によつて例示された再密封可能通気手段の一部
のものは低圧通気に不適当である。 このような高圧逃し型通気手段に代わるものと
して、米国特許第3218197号及び第3314824号に記
載の破壊安全型通気システムがある。さらに詳し
くは、前記の米国特許第3218197号の通気手段は
そのシールガスケツトが薄いセクシヨンを有し、
このセクシヨンは電池内部の所定ガス圧の形成に
際して破裂しまたは“吹き飛ぶ”。この型の通気
手段に伴う問題点は、小さな径の電池の場合、通
常の製造技術を用いては、このガスケツトの“吹
き飛び”セクシヨンの厚さの一定性をうることが
むつかしいことである。また前記の米国特許第
3314824号に開示されたパンク型安全シールは、
電池のシール組立体内部に配置されたバネワツシ
ヤーと、放射方向に作用する有歯パンクワツシヤ
ーとを含む。バネワツシヤーが電池内圧を受けた
ときに、パンクワツシヤーの歯がバネワツシヤー
に対して滑るので、所定内圧に際して、パンクワ
ツシヤーの歯がシールガスケツトをパンクさせて
通気路を生じる。この型の通気手段は数個の構成
部分を必要とし、その製造と組立の費用が比較的
高く、小さな直径の電池には不適当である。 また米国特許第4020241号と第4063902号には、
低価格の低圧用再密封可能通気フタが開示されて
いる。さらに詳しく述べれば、この米国特許に開
示された電池は、電池のカバー部材と電池容器の
上壁部との間に配置圧縮された弾性エラストマー
スポンジガスケツトから成る再密封可能型通気フ
タを備え、この通気フタはカバー／ガスケツト界
面及び／または容器／ガスケツト界面に沿つて低
圧ガスを通気させるように構成されている。 米国特許第4079172号は、カバー部材の上面と
容器の彎曲上縁との界面に配置された少なくとも
１つの通気路を有する密封乾電池を開示してい
る。この通気路は、前記の彎曲上縁下方に配置さ
れたカバー部材のくぼみ、及び／または彎曲上縁
の一部の切欠きとして限定される。 先に述べたように、再密封型高圧逃し通気弁は
一般にカサ張り、また／あるいは電池組立体の中
への合体が困難であり、吹き飛び型安全弁は小型
電池に応用するのに不適当であり、また一部の電
池系統の低圧通気手段は、漏れによる電解質の損
失を適当にまた十分に防止することができず、ま
たはアノードの不経済な腐食を生じる大気酸素の
侵入を防止することができない。 故に、本発明の主目的は、電池中に使用するた
めのコンパクトな経済的な高圧通気装置（手段）
を提供するにある。 本発明のさらに他の目的は、小数の部品を必要
とし、故に組立が簡単で、製造に費用のかからな
い電池用高圧通気手段を提供するにある。 本発明の他の目的は、電池容器の上縁の約150
゜〜190゜の第１円弧部分が容器のフタ手段
（closure means）の上に彎曲させられ、電池内
部に所定高さのガス圧が発生したとき、このガス
圧が前記フタ手段を、前記第１円弧部分と残余の
第２円弧部分との間の直径方向軸線回りに傾斜さ
せ、前記第２円弧部の近傍において電池容器とフ
タ手段との界面に通気路を生じるようにした電池
にある。 以下本発明を図面に示す実施例について詳細に
説明する。 本発明は、開放端を有し内部に活性アノード、
活性カソード及び電解質を配置された容器と、こ
の容器のフタ手段とを含み、前記フタ手段は、中
心穴を有するＵ形断面の環状誘電性ガスケツトの
内部に配置された環状カバー部材と、前記ガスケ
ツトの中心開口を通して配置され電池の内部活性
部材と接触した電流コレクタとを含み、前記の容
器はその壁部上縁の環状セグメントが前記ガスケ
ツトを介して前記カバーに対して圧着されてシー
ルを形成するようにした電池において、容器開放
端を限定する上縁の約150゜〜190゜間の第１円弧
部分がガスケツト上に彎曲されて、この第１円弧
部分に沿つてフタ手段をさらに容器に対して固着
し、電池内部の所定ガス圧によつてフタ手段を傾
斜させ、このようにして、前記フタ手段を前記第
１円弧部分によつて保持させつつ容器上縁の残余
の第２円弧部分の近傍においてフタ手段と容器と
の間に通気路を生じるようにした電池に関するも
のである。 通常型の電池においては、容器の上壁部は、放
射方向密封技術及び／またはひだ形成密封技術に
よつて電池カバー部材に対して密封される。ルク
ランシエ電池、塩化亜鉛電池またはその他の電池
においては、一般にその貯蔵中及び／または使用
中に電池内部にガス圧形成の傾向がある。先に述
べたように、低圧通気系統を備えた電池を設計す
る際、ガスは通気手段を備えるのであるが、外部
空気が電池の中に漏入してアノードの腐食を生じ
る傾向がある。さらに、この低圧通気系統におい
ては、電解質が電池内部から漏出する傾向があ
り、これが電池を合体した器具または装置に対し
て損害を与える。電池の改良型シールを成すた
め、グリースまたはアスフアルト等の密封剤を容
器壁の内側上部とフタ手段との界面に施用できる
ことが発見された。この方法は電解質の低圧漏れ
に対して電池を有効に密封すると同時に、電池の
液体成分の早期乾燥を防止する。 容器壁の上縁を通常の技術でカバー部材の上に
折り曲げた場合、通常の放射方向及び／またはひ
だ形成密封技術と共に密封剤を使用して作られた
シールは非常に有効である。しかし、電池内部の
ガス圧形成に伴つて、容器壁が膨張し、放射方向
シールを緩め、フタ手段は軸方向上向きに押圧さ
れ、このようにしてフタ手段は容器壁の折り返さ
れた上端部に密着し、このようにしてガスの脱出
通路を閉塞する。その結果、電池内部のガス圧の
増大に伴つて、シールはガス漏れに対して一層有
効となる。このことは望ましいようではあるが、
その結果、充電または高温環境等の乱用条件に際
して、ガス圧はフタ手段が電池から突出する水準
まで上昇しつづける可能性がある。このような電
池の乱用は電池を使用する装置に対して損害を与
える。 本発明の電池は外側容器の内部において類似の
電池と組合わされる密封素材（未完成）電池とし
て使用されるものであるが、電池からフタ手段が
完全に突出されれば、この外側容器がその組合わ
された装置の中にはまり込む程にひずむ可能性が
ある。更に、電池内部からの成分の放出に伴つて
比較的大きな騒音を生じ、これが外側容器の傍に
居る人をびつくりさせまたはおびえさせる可能性
がある。本発明は、電池の高圧ガスの放出による
この様な損害または騒音の可能性を防止するた
め、所定の高圧の形成後に容器の直径軸線回りに
フタ手段を傾斜させてガス逃し略を与える独特の
高圧逃し手段を提供するものである。この様にし
て、電池からフタ手段が完全に突出することを防
止し、同時に、電池内部からの成分の放出の伴う
雑音を完全に除去する事ができる。 本発明の好ましい実施態様においては、フタ手
段と曲げられる容器上縁の第１円弧部分は約170
゜と約180゜の間にあり、約180゜が最も好まし
い。容器の上縁の約150゜乃至約190゜の間の第１
円弧部分をフタ手段の上に彎曲させることによつ
てフタ手段を容器の開放端上に軸方向に固着した
場合、容器の上縁の残余の円弧部分はフタに対し
て同程度の軸方向応力を生じない。容器壁の環状
セグメントをフタ手段に対して放射方向に圧縮す
ることによつて与えられる放射方向シールは、電
池内部に作られた低圧に対してはすぐれたシール
を成す。この様に、本発明のフタ手段はその外周
の第１部分に沿つて軸方向に固定されているの
で、電池内部に所定高さのガス圧が形成されたの
ち、このガス圧が容器の直径軸線に沿つてフタ手
段を傾斜させる。この様にしてフタの第１外周部
分が軸方向に固定されているのに対して、フタの
第２外周部分において、すなわち容器縁部によつ
て軸方向に完全に保持されていない部分におい
て、フタ手段と容器との間に通気路が形成され
る。本発明の教示を使用すれば、電池に新しい部
品を付加することなく、経済的で確実な密封／通
気手段を備えることができる。 以下、本発明を図面に示す実施例について詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。 第１図と第３図について詳細に述べれば、図示
の円筒コツプ状容器２は、鋼などの素材から成
り、またその拡大上端部は、シヨルダ４を備えた
環状フランジを成す。容器２の上端外周縁の180
゜円弧部分６が残余の180゜円弧部分８の上方に
突出している。第２図において、フタ手段１０を
示す。このフタ手段は、硬質誘電性プラスチツク
等の素材から成る環状Ｕ形ガスケツト１２を含
み、またこのガスケツトの内部に中心穴１４を備
える。中心穴を有する環状金属カバー１６がＵ形
ガスケツト１２の中に挿入され、また直ちゆう等
の素材からなる導電性アノードコレクタロツドま
たはピン１８がガスケツト１２とカバー１６の穴
の中に挿通される。ガスケツト１２の外周スカー
ト部２０はカバー１６の上方に突出している。 第３図は組立てられた二酸化マンガン―亜鉛ア
ルカリ電池を示し、この電池は容器２を有し、こ
の容器の内部に、アノードミツクス２０とカソー
ド２２がセパレータ２４によつて分離されて配置
されている。アノードミツクス２０は、ゲル化剤
を含む粒状亜鉛と、水性水酸化カリウム等の電解
質とを含む。カソードは二酸化マンガンと黒鉛等
の導電性物質とを含むことができる。第３図と第
４図に図示のように、第２図のフタ手段１０は容
器２の開放端部の中に配置され、ガスケツト１２
が少なくともシヨルダ４の上に載置される。もし
望むならば、ガスケツトと容器フランジとの界面
に密封剤層を配置することができる。フタ手段１
０を容器２の中に挿入する際に、テーパー端２６
を有するアノードコレクタロツド１８がアノード
ミツクス２０の中に圧入されてアノードミツクス
と良好な接触を成す。フタ手段１２が容器２の内
部に着座されたとき、容器２の環状セグメント２
８を、米国特許第3069489号に記載のように、ガ
スケツト―カバーロツド組立体に対して放射方向
に圧縮することによつて、フタ手段１０を容器の
中に放射方向に密封する。この米国特許を参照文
献として加える。また米国特許第3042734号の記
述によつてアノードコレクタ１８をフタ手段１０
の中に放射方向に密封する。この米国特許を参照
文献として加える。さらに詳しくは、この密封
は、まずカバー１６を設置したガスケツトの中に
テーパアノードコレクタ１８を押込み配置するこ
とによつて行なわれる。アノードコレクタ１８は
ガスケツト１２の穴１４より少し大径であるか
ら、アノードコレクタ１８がガスケツトの穴１４
の中を押し通される際に、ガスケツト１２はカバ
ー１６とアノードコレクタ１８との中間において
放射方向に圧縮され、このようにしてこの区域で
きわめて強固な機械的シールを成すことができ
る。 フタ手段１０が容器２の中に放射方向に密封さ
れてのち、円弧部分６が彎曲されてガスケツト１
２の上に圧着されることにより、フタ手段を容器
２の内部に軸方向に保持する。第１０図に図示の
ように、電池内部に所定の高い内圧が発生したの
ち、この圧力がフタ手段１０に作用して、このフ
タを直径軸線１５（第４図）回りに傾斜させるこ
とにより、円弧部分８において、フタ手段１０と
容器２との間に通気路３０を形成する。 前述のように、本発明の電池は、そのフタ手段
の傾斜を収容するのに十分なスペースを有する多
室型ハウジングの中に組立てられるものであるか
ら、フタ手段１０の傾斜は電池からの高圧ガスの
すぐれた通気を生じると同時に、この電池をガス
ケツト中に収容された状態に保持する。電解質の
漏出があつても、電解質はハウジング内部に保持
され、またハウジングのひずみがあつても、最小
限に留まるであろう。 第５図と第６図は電池の中に組立てられた他の
実施態様のフタ手段３２を示す。この場合、第１
図〜第３図に図示と同じ要素は同じ番号で示され
る。さらに詳しくは、この実施態様の唯一の相違
点は、環状Ｕ形ガスケツト３４が外周スカート４
０から内向きに突出した環状フランジ３６を有す
る点であり、このフランジ３６がカバー１６をガ
スケツト３４の中に保持する。二酸化マンガン―
亜鉛アルカリ電池中のこのフタ手段３２の組立状
態を第６図に示した。 第７図と第８図は本発明による二酸化マンガン
―亜鉛アルカリ電池の他の実施態様を示し、これ
らの図において第１図〜第３図と同じ要素を同一
番号で示す。さらに詳しくは、その唯一の相違点
は、容器４２の上縁が電池径の中間の上から始ま
る斜線に沿つて切断され、円弧部分４４が延長さ
れていることである。この円弧部分４４が従来の
ようにガスケツト１２の上に押し曲げられること
によつて、容器上縁の180゜を超えるこの円弧部
分４４に沿つて、フタ手段１０が容器４２の中に
軸方向に保持される。この場合にも、この放射方
向に密封されたフタ手段は前述のように軸線１７
回りに傾斜することによつて、電池の内部に電池
の高い内圧のすぐれた通気路を形成する。 第９図に図示のフタ手段４３は、環状Ｕ形ガス
ケツト４６と、この内部に挿入されたカバー部材
４８と、中心穴５２の中に放射方向に固定された
アノードコレクタロツド５０とを含む。このガス
ケツト４６とカバー４８は、大体Ｖ形のくぼみ５
６を有する環状スペース５４を限定している。ガ
スケツト４６のこのような構造を使用すれば、特
にくぼみ５６を備えることにより、ガスケツトが
前述のように放射方向に密封される際にその応力
解除を与える。これは密封工程中またはその後の
ガスケツトの亀裂を防止するものである。 フタ手段を傾斜させるのに必要な電池内圧の水
準は、放射方向密封の固さと、フタ手段の上に彎
曲されていない上縁円弧部分の与える軸方向拘束
力とに依存して変動する。これは二要素のいずれ
かまたは両方を変動させることにより、電池のガ
ス内圧が所定水準に達したときに、容器内部の電
池成分を全部放出することなくガスを通気するよ
うに構成することができる。 好ましくは、本発明の放射方向密封電池は、
7.62mm（0.3インチ）径の円筒形電池内部におい
て70〜140Kg／cm²（1000psi〜2000psi）の圧が発
生したのちにガスを通気するように構成される。
より大径の電池の場合、同様のフタ手段をより低
い内圧水準で通気させることができる。 実施例 二酸化マンガン含有カソードと、亜鉛含有アノ
ードと、水酸化カリウム含有電解質とを使用して
第３図に図示のような複数の径7.62mm（0.3イン
チ）の円筒形電池を製造した。使用されたフタ手
段は第２図において図示されており、真ちゆうア
ノードコレクタロツドと、プラスチツクのガスケ
ツトと、鋼のカバー部材とを含んでいた。数ロツ
トの電池について乱用テストを実施した。まず新
しい各電池に下表に示す種々の電流で充電した。
この乱用テストにおいて各ロツドの電池の平均通
気時間をこの表に示した。各被検電池において、
フタ手段は、一定の高ガス圧水準に達したのち、
容器の直径軸線回りに傾斜したことが観察され
た。そこでガスは、ガスケツト上に曲げられてい
ない容器上縁の近傍から、ガスケツトと容器の中
間を脱出した。これは本発明の通気手段の安全性
を示し、その場合電池成分の容器外への完全放出
なしに高圧ガスが通気された。各被検電池におい
て、フタ手段は、ガスケツト上に曲げられた容器
上縁に固着することによつて容器の一体部分とし
て残つた。このテストは、円筒形電池内部で発生
した高圧水準のガスが安全に通気されるようにし
た本発明の安全性アスペクトを明瞭に示すもので
あつた。

【表】 本発明は前記の説明のみに限定されるものでな
くその主旨の範囲内において任意に変更実施でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において使用される電池容器の
縦断面図、第２図は本発明において使用される電
池フタ手段の断面図、第３図は素材電池として組
立てられた第１図の容器と第２図のフタ手段の断
面図、第４図は第３図の電池の平面図、第５図は
フタ手段の他の実施態様の断面図、第６図は素材
電池として組立てられた第１図の容器と第５図の
フタ手段の断面図、第７図は本発明による変形容
器の中に組立てられた第２図のフタ手段の断面
図、第８図は第７図の素材電池の平面図、第９図
はフタ手段の他の実施態様の断面図、また第１０
図は、フタ手段が傾斜して電池内部のガス脱出路
を生じたのちの電池断面図である。 ２…容器、６，８…容器上縁、１０…フタ手
段、１２…ガスケツト、１４…中心穴、１６…カ
バー、１８…アノードコレクタ、２０…アノード
ミツクス、２２…カソード、３０…通気路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 開放端部を有し内部に活性アノード、活性カ
   ソード及び電解質を配置した容器と、中心に穴を
   有するＵ形断面の環状誘電性ガスケツトの内部に
   環状カバーを配置して成る前記容器のフタ手段
   と、前記ガスケツトの中心開口を通り電池内部の
   活性部材と接触する電流コレクタとを含み、前記
   の容器はその上壁部の環状セグメントが放射方向
   に前記ガスケツトを介して前記カバーに対して圧
   着され、そこにシールを形成する様にした円筒形
   電池において、容器開放端を限定する容器上縁の
   150゜乃至190゜の間の第１円弧部分をガスケツト
   上に彎曲させることによつて、前記第１円弧部分
   に沿つてフタ手段を容器に対して更に固定し、電
   池内部の所定ガス握によりフタ手段を傾斜させ、
   この様にして、フタ手段を前記第１円弧部分によ
   つて保持しながら、容器上縁の残余の第２円弧部
   分の近傍においてフタ手段と容器との間に通気路
   を生じる様にした円筒形電池。 ２ 第１円弧部分が170゜と180゜の範囲内にある
   特許請求の範囲第１項記載の円筒形電池。 ３ 第１円弧部分は180゜であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の円筒形電池。 ４ ガスケツトは、容器上縁の第２円弧部分に沿
   つて、カバーに重ならないことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項、第２項または第３項による円
   筒形電池。 ５ ガスケツトが容器上縁の第２円弧部分に沿つ
   てカバーに重なることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項、第２項または第３項による円筒形電
   池。 ６ カソードは二酸化マンガンであり、アノード
   は亜鉛であり、電解質は水性水酸化カリウムであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
   項または第３項による円筒形電池。