JPS6112340B2 - - Google Patents
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Description
本発明は放射方向に密封された電池に関するも
のであり、特に、この種の電池の内部から高圧余
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。 電池はその使用中の二・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に常に固く
密封される必要があるので、高い内部ガス圧が発
生する。このようなガス圧が適当に通気されるの
でなければ、電池の漏れ、むくらみ、または場合
によつて爆発を生じる可能性がある。もし通気弁
が使用されれば、電池の寿命中、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
じる可能性のある大気酸素の侵入を防止するた
め、この通気弁は一般に再密封可能に成される。 従来、密封された電池内部から高い内部ガス圧
を放出するために種々の型の再密封可能圧力逃し
用通気弁が使用されてきた。一般に使用されてき
た1つの型の弁は、扁平なゴムガスケツトなどの
弁部材から成り、この弁部材は、螺旋バネなどの
弾性部材によつて通気オリフイスの上に、その密
封位置に片寄らされる。この弾性部材またはバネ
は所定内部ガス圧においてたわんで、瞬時的にシ
ールを解除し、通気オリフイスからガスを脱出さ
せるように構成される。 他の型の再密封可能通気手段は米国特許第
3415690号に記載されている。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
通気開口の上に配置され、電池上端の弾性末端キ
ヤツプによつて定置保持される。この通気手段は
全体として前記の通気手段と同様に作動する。 米国特許第3664878号に記載の再密封可能通気
手段は、電池容器の中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素材の
弾性可変形ボールを含む。このボールを通気オリ
フイス上に定置保持して、通気オリフイスの外周
縁に沿つて備えられた弁座と接触させるため、ま
たこの弾性ボールを扁平形状に圧縮変形させてこ
の扁平ボールと弁座との間に原則として流体を通
さないシールを形成するため、弾性ボールの上に
保持手段が配置される。この弾性ボールはさら
に、容器内部に所定の高ガス圧が形成されたとき
に一時的に変形して、瞬間的にシールを破り通気
オリフイスからガスを脱出させることができる。 前記のそれぞれの型の再密封可能圧力逃し通気
弁について見られる大きな問題点は、これらがカ
サ張り、また/あるいは電池組立体の中の合体が
困難なことである。さらに、これらの通気弁は製
造に費用がかかり、その多くはミニチユアサイズ
電池の中に合体するには不適当である。さらに、
従来の前記の米国特許に例示した再使用可能電池
の一部のものは低圧ガス通気には不適当である。 高圧型再密封可能弁手段に代わりとして、米国
特許第3218197号と第3314824号には破壊安全型通
気系統が説明されている。さらに詳しく述べれ
ば、前記の米国特許第3218197号においては、シ
ールガスケツトが薄いセクシヨンを有し、このセ
クシヨンが電池内部の所定の高圧の形成に際して
破裂しまたは“吹き飛ぶ”ようにした通気手段が
開示されている。この型の通気手段に伴う問題点
は、小さな直径の電池の場合、通常の製造技術を
使用してガスケツトの“吹き飛び”セクシヨンの
厚さの一定性をうるのが困難なことである。前記
の米国特許第3314824号においては、電池のシー
ル組立体内部に配置されたバネワツシヤと、放射
方向に作用する有歯パンクワツシヤとを含むパン
ク型安全シールが開示されている。バネワツシヤ
が内圧を受けたときに有歯ワツシヤの歯がバネワ
ツシヤに対して滑るので、所定内圧が形成された
とき、有歯ワツシヤの歯がシールのガスケツトを
パンクさせることによつて通気路を生じる。この
型の通気手段は数個の要素を必要とし、その製造
と組立に費用がかかり、また小さな径の電池には
不適当である。 米国特許第4027241号及び第4063902号には、低
価格の低圧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、電池のカバーと電池
容器の上壁部との間に圧縮配置された弾性エラス
トマースポンジガスケツトから成る再密封可能通
気フタを有し、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
て低圧ガスを通気するように成された電池が開示
されている。 米国特許第4079172号はカバーの上面と容器の
彎曲されたリムとの界面に少なくとも1つのガス
通気路を配置した密封型乾電池を開示している。
この通路は、彎曲リムの下方のカバーのくぼみ、
及び/または彎曲リムの一部の切欠きとして限定
される。 前述のように、再密封可能の高圧型逃し弁は一
般にカサ張り、また/あるいは電池組立体の中の
合体が困難である。また吹き飛び型安全弁は小型
電池に応用するには不適当であり、これに対して
二・三の電池系統用の低圧型通気手段は漏れによ
る電解質の損失を適当かつ十分に防止することが
できず、あるいはアノードの不経済な腐食を生じ
る大気酸素の侵入を適当かつ十分に防止すること
ができない。 従つて、本発明の目的は、電池において使用す
るためのコンパクトな、経済的な、高圧型通気装
置を提供するにある。 本発明のさらに他の目的は、小数の部品を必要
とし、故に組立容易で低製造費の電池用高圧型通
気装置を提供するにある。 本発明の他の目的は、電池容器の上縁の約150
゜〜200゜の第1円弧部分が容器ガスケツトカバ
ー組立体から成るフタ手段及至密封装置
(closure means)の上に彎曲させられ、電池内
部に所定の高ガス圧が生じたとき、ガスはガスケ
ツト中のオリフイスを通過し、フタ手段の剛性カ
バーを前記第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、このように
して前記残余の第2円弧部分の近傍において、フ
タ手段のカバーとガスケツトとの界面に通気路を
生じるようにした電池を提供するにある。 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した容器と、
中心に開口を有するU形断面の第1環状誘電性ガ
スケツト内部に配置された環状剛性カバーを含む
前記容器のフタ手段と、前記第1誘電性ガスケツ
トの中心開口の中に挿通され、電池の活性部材と
接触する電流コレクタとを含み、前記容器の上壁
部のセグメントは前記第1誘電性ガスケツトを介
して前記カバーに対して圧着されて、そこにシー
ルを成すようにした電池に関するものである。好
ましくは、前記の素材電池はハウジングの中に収
容され、このハウジングは、前記容器とフタ手段
とを包囲しまた前記容器とフタ手段よりも軸方向
に長い絶縁筒状スリーブと、容器底部と電子的に
接触した第1円形導電性部材であつて前記スリー
ブの下端縁がこの導電性部材上に彎曲されてこの
第1導電性部材を電池の第1端子とした第1円形
導電性部材と、容器の開放端部の上縁に配置され
た第2誘電性ガスケツトと、電流コレクタと電子
的に接触し、前記第2誘電性ガスケツトによつて
容器から絶縁された第2円形導電性部材であつ
て、前記スリーブの上縁がこの第2導電性部材の
上に彎曲されてこの第2導電性部材を電池の第2
端子と成した第2円形導電性部材とを含み、前記
容器の開放端部を限定する上縁の約150゜〜200゜
の第1円弧部分が第1誘電性ガスケツトの上に彎
曲されることによつて、前記フタ手段をこの第1
円弧部分において容器内部に軸方向に固定し、ま
た前記第1誘電性ガスケツトの中に、前記カバー
の下方に少なくとも1つの通気孔が備えられ、ま
た、第2ガスケツトが使用される場合、この第2
ガスケツトは、電池内部ガスが所定圧水準に達し
たのちに、容器上部の残余の第2円弧部分におい
てカバーが上方に傾斜してこのカバーと第1ガス
ケツトとの間に通気路を生じるのに十分な程度
に、第1ガスケツト上に配置される様に改良され
る。 通常型の電池においては、電池容器の上壁部は
放射方向密封技術及び/またはひだ形成密封技術
を用いて電池のカバー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、通常、電池の貯蔵中及び/または使用
中に、電池内部にガス圧が形成される傾向があ
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、ガスは大気中への通気手段を有
するのであるが、大気中のガスが電池の中に侵入
してアノードの腐食を生じる傾向がある。さら
に、低圧通気系統においては、電解質が電池から
漏出して、電池を内蔵した器具または装置に対し
て損害を与える傾向がある。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などの
密封剤を容器壁部の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。これは、電解質の低
圧漏出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ことができ
る。 従来技術を用いて容器壁部の上端全部が電池カ
バーの上に彎曲された場合、通常の放射方向密封
技術及び/またはひび形成密封技術と共にこの密
封剤を使用して得られるシールは極めて有効であ
ることが発見された。しかし電池内部にガス圧が
形成されるに従つて、容器壁が膨張し、放射方向
シールを緩め、フタ手段が軸方向上向きに押され
て、このフタ手段を容器壁の上端彎曲部に対して
固定密封し、このようにしてガスの脱出路を閉塞
する。その結果、電池内部のガス圧が増大するに
従つて、この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、充
電または高温環境のような乱用条件においては、
ガス圧はカバーが電池から突出する水準に達する
まで増大しつづける。このような電池の乱用は、
その電池を使用する装置を破損させる場合があ
る。 本発明の電池は通常の方法によつて、適当な末
端デイスクを各端に備えた外側ジヤケツトの中に
収容される。電池からそのフタ手段が突出すれば
このジヤケツト及び/または末端デイスクをひず
ませ、電池がこれを組立てた装置の中にはまり込
む可能性がある。さらに、電池からその成分が放
出されれば、通常比較的大きい雑音を生じ、これ
が電池を史用した装置の近傍にいる人をびつくり
させ、あるいはおびえさせる場合もある。このよ
うな電池内部の高圧ガスの放出による損害または
雑音の可能性を防止するため、本発明は、電池内
部の所定の高圧形成後に、フタ手段のカバーを容
器の直径軸線回りに傾斜させる独得の高圧逃し手
段を提供するものである。この手段は、フタ手段
またはその一部が電池から完全に突出することを
防止し、同時に電池成分の放出に伴う雑音を有効
に除去する。 本発明の好ましい実施態様において、フタ手段
の上に彎曲される容器上縁の第1部分は約170゜
と約180゜の範囲内とし、約180゜が最も好まし
い。電池のフタ手段はカバー/ガスケツト組立体
を含み、また電池が外側ジヤケツトの中に収納さ
れてこのジヤケツトが電池両端の導体端子デイス
ク上は彎曲または褶曲されているので、電池の容
器と接触したガスケツト部材はこのジヤケツトと
末端デイスクとによつて軸方向に固定される。故
に、このガスケツトは、容器内部のガスがカバー
と直接に接触できるようにカバー下方に少なくと
も1つのオリフイスを備えなければならない。容
器上縁の約150゜〜200゜の円弧部分をフタ手段の
上に彎曲して、このフタ手段を容器開放端部にお
いて軸方向に固定した場合、容器上縁の残余の円
弧部分はフタ手段のカバーに対して同程度の軸方
向拘束力を生じない。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
て得られる放射方向シールは、電池内部の低圧に
対してすぐれたシールを成している。本発明のフ
タ手段のカバーはその外周の一部において軸方向
に固定しているので、電池内部に所定高さのガス
圧が形成されたのち、このガス圧がカバーを容器
の直径軸線回りに傾斜させ、このようにしてカバ
ー外周の一部は実質的に固定されたようである
が、容器によつて軸方向に充分に固定されていな
いカバー外周の他の部分において、フタ手段のカ
バーとガスケツトの中間に通気路が形成される。
このようにしてガスはガスケツトのオリフイスの
中を通過し、カバーを傾斜させ、カバーとガスケ
ツトの界面の通路を通り、ジヤケツトと導電性デ
イスクとの界面のジヤケツト彎曲セグメントを通
つて外に出る。漏洩電解質は、フタ手段と導電性
デイスクとの間のスペース及び/またはカバーと
ガスケツトとの間のスペースの内部に保持され
る。故に本発明の方法を用いれば、新しい要素を
付加することなく経済的なまた確実な密封通気手
段を備えた電池が提供される。 電池フタ手段のガスケツトが相対的に固定され
たままでいる間にカバーが傾斜させられるのであ
るから、残余円弧部分を成す容器上縁部分は、カ
バーの上向傾斜を妨げない範囲内においてガスケ
ツト上に少し彎曲させることができる。しかしな
がら、フタ手段を軸方向に保持するため彎曲され
た容器上縁の第1円弧部分は、所定水準のガス圧
が発生したときにカバーが容器の直径軸線回りに
傾斜させられた場合に、このカバーが第1円弧部
分において軸方向に固定され、残余円弧部分にお
いてカバーとガスケツトの間に通気路が形成され
るように十分に延びていなければならない。この
ようにして、高い内圧の形成による電池外部への
電池成分の放出が防止される。 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の例に限定されるもので
はない。 第1図〜第4図について述べれば、図示の円筒
形カツプ状容器2は、鋼等の素材から成り、シヨ
ルダを備えた環状フランジを成す拡大上端部を有
する。容器2の上縁の180゜円弧部分6は残余の
180゜円弧部分8の上方にある。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
性プラスチツクなどの素材から成る環状U形ガス
ケツト12を含む。このガスケツト12は中心穴
14と通気孔16とを有するU形ガスケツト12
の内部に、穴を備えた環状金属カバー18が挿入
され、またしんちゆうなどの素材から成る導電性
アノードコレクタロツドまたはピン20がガスケ
ツト12とカバー18の中心穴の中を通る。ガス
ケツト12の外周スカート21がカバー18の上
方に突出している。 第3図と第4図は組立てられたアルカリ二酸化
マンガン―亜鉛素材電池を示し、この電池は容器
2を含み、その内部にアノードミツクス22とカ
ソード24がセパレータ26によつて分離されて
配置される。アノードミツクス22は、ゲル化剤
を含む粒状亜鉛と、水性水酸化カリウムとの電解
質とを含む。カソードは二酸化マンガンと、亜鉛
等の導電性物質とを含む。第3図に図示のよう
に、第2図のフタ部分10は容器の開口端部の中
に配置され、ガスケツト12が少くともシヨルダ
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
こともできる。容器2の内部にフタ手段10を挿
入する際に、テーパ端部28を有するコレクタロ
ツド20がアノードミツクス22の内部に挿し込
まれてこれと良好な接触をする。フタ手段10が
容器2の内部に着座されたとき、米国特許第
3069489号に記載のように、容器2の環状セグメ
ント30がガスケツト/カバー/ロツド組立体に
対して放射方向に圧縮されることによつて、容器
内部にフタ手段10を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号によつて、アノードコレクタ20が
フタ手段10の中に放射方向に密封される。この
文献を参照文献として加える。さらに詳しく述べ
れば、まず、テーパ型アノードコレクタ20を、
カバー18を備えたガスケツト12の中心穴14
の中に押し通す。コレクタ20はガスケツト12
の中心穴14より少し大径であるから、テーパ型
アノードコレクタ20がガスケツト12の中心穴
14の中に押し通される際に、ガスケツト12は
放射方向に、カバー18とアノードコレクタ20
との中間に圧縮され、このようにしてその区域に
非常に固い機械的シールを成す。 フタ10を容器2の中に放射方向に密封したの
ち、容器の上縁円弧部分6をガスケツト12の上
に彎曲して圧縮することによつて、フタ手段10
を容器2の内部に保持する。 第5図に図示のように、電池の容器2がフタ手
段10によつて密封されたのち、この電池を絶縁
された筒状ジヤケツト32の中に収納する(たと
えば絶縁紙ライナを備えた鋼ジヤケツト)。次
に、ガスケツト12の外縁部と容器2の上壁部と
の上に、絶縁環状ガスケツト34が配置される。
このガスケツト34の巾は、容器2とガスケツト
12に重なるのに十分とするが、容器2の円弧部
分8によつて限られる円弧セグメント区域におい
てはカバー18と重ならないようにする。これ
は、電池内部に所定高さのガス内圧が発生したと
きにカバー18が傾斜する際にその通路を閉塞し
ないようにするためである。電池ジヤケツト32
の開放上端を横断するように導電性の外側円形デ
イスク36が備えられ、このデイスクはアノード
コレクタ20と接触し、電池容器2から絶縁され
ている。次にジヤケツト32の上縁をこのデイス
ク36の外縁の上に彎曲させ、または褶曲させ、
デイスク36を電池に対して固着するが、高圧ガ
スに対するシールを成さないようにする。このよ
うにして、導電性デイスク36はアノード22の
有極端子として役立つ。電池ジヤケツト32の開
放下端を横切つて導電性外側環状デイスク38が
備えられ、このデイスク38は容器2と接触して
いる。次にジヤケツト32の下縁をこのデイスク
38の外縁部の上に彎曲または褶曲させて、デイ
スク38を電池に対して固定させる。このように
して導電性デイスク38はカソード24の有極端
子として役立つ。 第6図に図示のように、電池内部に所定のガス
圧が発生したのち、このガス圧がガスケツト12
の通気孔16を通してカバー18に対して作用
し、このカバーを容器の直径方向直線15(第4
図)回りに傾斜させることにより、容器の円弧部
分においてカバー18とフタ手段のガスケツト1
2との間に通気路40を形成する。ガス圧はこの
通気孔16、通気路40を通過し、次に導電性デ
イスク36とジヤケツト32との界面の彎曲区域
42を通して大気中に脱出する。電池内部から脱
出しようとする電解質は、カバー18とガスケツ
ト12との間のスペース44及び/またはフタ手
段10とデイスク36との間のスペース46の内
部に捕捉される。もし望むならば、電池から脱出
しようとする電解質を収容するため、容器2とジ
ヤケツト32との間の環状スペース48に達する
通路を備えることもできる。このような高圧通気
手段は、脱出しようとする電解質を電池内部に保
持しながら、電池内部からの高圧ガスのすぐれた
通気をなすものである。またこのような通気手段
は、高い内圧形成による仕上り電池の外形ひずみ
を有効にまたは実質的に除去するであろう。 先に述べたように、容器2の上縁8は、第6図
に図示のようなカバー18の傾斜を妨げない程度
に、ガスケツト12の上に少し彎曲させることが
できる。 フタ部材のカバー18を傾斜させるのに必要な
内圧水準は、放射方向シールの固さに応じて約28
〜70Kg/cm2(約400〜1000psi)の範囲内にあるも
のと了解されたい。 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図に図示の複数の13.2mm(0.52インチ)
径の円筒形素材電池を製造した。使用されたフタ
手段は第2図に図示され、真ちゆうアノードコレ
クタロツドと、プラスチツクガスケツトと、鋼カ
バーとを含んでいる。数ロツドの素材電池に対し
て、下記第1図に示す種々の電流で充電を実施し
て乱用テストを行なつた。この乱用テストにおい
て各ロツトの電池が通気する平均時間を下表に
示す。各被検電池において一定のガス圧水準が電
池の中に発生したのちにカバー部材が容器の直径
軸線回りに傾斜するのが見られ、そこでガスは、
カバー部材上に彎曲されていない容器の外周縁の
近傍において、カバーとガスケツトの間から脱出
した。これは電池の成分が全部電池容器外に放出
されることなく高圧ガスが通気されるようにした
本発明の安全通気手段を明白に示すものである。
各被検電池において、フタ手段は、その上に彎曲
された容器の外周縁に固定されることによつて、
電池の一部として残つた。このテストは円筒形電
池中において高圧ガス水準が発生する本発明の安
全性を明瞭に示したものである。
のであり、特に、この種の電池の内部から高圧余
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。 電池はその使用中の二・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に常に固く
密封される必要があるので、高い内部ガス圧が発
生する。このようなガス圧が適当に通気されるの
でなければ、電池の漏れ、むくらみ、または場合
によつて爆発を生じる可能性がある。もし通気弁
が使用されれば、電池の寿命中、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
じる可能性のある大気酸素の侵入を防止するた
め、この通気弁は一般に再密封可能に成される。 従来、密封された電池内部から高い内部ガス圧
を放出するために種々の型の再密封可能圧力逃し
用通気弁が使用されてきた。一般に使用されてき
た1つの型の弁は、扁平なゴムガスケツトなどの
弁部材から成り、この弁部材は、螺旋バネなどの
弾性部材によつて通気オリフイスの上に、その密
封位置に片寄らされる。この弾性部材またはバネ
は所定内部ガス圧においてたわんで、瞬時的にシ
ールを解除し、通気オリフイスからガスを脱出さ
せるように構成される。 他の型の再密封可能通気手段は米国特許第
3415690号に記載されている。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
通気開口の上に配置され、電池上端の弾性末端キ
ヤツプによつて定置保持される。この通気手段は
全体として前記の通気手段と同様に作動する。 米国特許第3664878号に記載の再密封可能通気
手段は、電池容器の中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素材の
弾性可変形ボールを含む。このボールを通気オリ
フイス上に定置保持して、通気オリフイスの外周
縁に沿つて備えられた弁座と接触させるため、ま
たこの弾性ボールを扁平形状に圧縮変形させてこ
の扁平ボールと弁座との間に原則として流体を通
さないシールを形成するため、弾性ボールの上に
保持手段が配置される。この弾性ボールはさら
に、容器内部に所定の高ガス圧が形成されたとき
に一時的に変形して、瞬間的にシールを破り通気
オリフイスからガスを脱出させることができる。 前記のそれぞれの型の再密封可能圧力逃し通気
弁について見られる大きな問題点は、これらがカ
サ張り、また/あるいは電池組立体の中の合体が
困難なことである。さらに、これらの通気弁は製
造に費用がかかり、その多くはミニチユアサイズ
電池の中に合体するには不適当である。さらに、
従来の前記の米国特許に例示した再使用可能電池
の一部のものは低圧ガス通気には不適当である。 高圧型再密封可能弁手段に代わりとして、米国
特許第3218197号と第3314824号には破壊安全型通
気系統が説明されている。さらに詳しく述べれ
ば、前記の米国特許第3218197号においては、シ
ールガスケツトが薄いセクシヨンを有し、このセ
クシヨンが電池内部の所定の高圧の形成に際して
破裂しまたは“吹き飛ぶ”ようにした通気手段が
開示されている。この型の通気手段に伴う問題点
は、小さな直径の電池の場合、通常の製造技術を
使用してガスケツトの“吹き飛び”セクシヨンの
厚さの一定性をうるのが困難なことである。前記
の米国特許第3314824号においては、電池のシー
ル組立体内部に配置されたバネワツシヤと、放射
方向に作用する有歯パンクワツシヤとを含むパン
ク型安全シールが開示されている。バネワツシヤ
が内圧を受けたときに有歯ワツシヤの歯がバネワ
ツシヤに対して滑るので、所定内圧が形成された
とき、有歯ワツシヤの歯がシールのガスケツトを
パンクさせることによつて通気路を生じる。この
型の通気手段は数個の要素を必要とし、その製造
と組立に費用がかかり、また小さな径の電池には
不適当である。 米国特許第4027241号及び第4063902号には、低
価格の低圧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、電池のカバーと電池
容器の上壁部との間に圧縮配置された弾性エラス
トマースポンジガスケツトから成る再密封可能通
気フタを有し、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
て低圧ガスを通気するように成された電池が開示
されている。 米国特許第4079172号はカバーの上面と容器の
彎曲されたリムとの界面に少なくとも1つのガス
通気路を配置した密封型乾電池を開示している。
この通路は、彎曲リムの下方のカバーのくぼみ、
及び/または彎曲リムの一部の切欠きとして限定
される。 前述のように、再密封可能の高圧型逃し弁は一
般にカサ張り、また/あるいは電池組立体の中の
合体が困難である。また吹き飛び型安全弁は小型
電池に応用するには不適当であり、これに対して
二・三の電池系統用の低圧型通気手段は漏れによ
る電解質の損失を適当かつ十分に防止することが
できず、あるいはアノードの不経済な腐食を生じ
る大気酸素の侵入を適当かつ十分に防止すること
ができない。 従つて、本発明の目的は、電池において使用す
るためのコンパクトな、経済的な、高圧型通気装
置を提供するにある。 本発明のさらに他の目的は、小数の部品を必要
とし、故に組立容易で低製造費の電池用高圧型通
気装置を提供するにある。 本発明の他の目的は、電池容器の上縁の約150
゜〜200゜の第1円弧部分が容器ガスケツトカバ
ー組立体から成るフタ手段及至密封装置
(closure means)の上に彎曲させられ、電池内
部に所定の高ガス圧が生じたとき、ガスはガスケ
ツト中のオリフイスを通過し、フタ手段の剛性カ
バーを前記第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、このように
して前記残余の第2円弧部分の近傍において、フ
タ手段のカバーとガスケツトとの界面に通気路を
生じるようにした電池を提供するにある。 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した容器と、
中心に開口を有するU形断面の第1環状誘電性ガ
スケツト内部に配置された環状剛性カバーを含む
前記容器のフタ手段と、前記第1誘電性ガスケツ
トの中心開口の中に挿通され、電池の活性部材と
接触する電流コレクタとを含み、前記容器の上壁
部のセグメントは前記第1誘電性ガスケツトを介
して前記カバーに対して圧着されて、そこにシー
ルを成すようにした電池に関するものである。好
ましくは、前記の素材電池はハウジングの中に収
容され、このハウジングは、前記容器とフタ手段
とを包囲しまた前記容器とフタ手段よりも軸方向
に長い絶縁筒状スリーブと、容器底部と電子的に
接触した第1円形導電性部材であつて前記スリー
ブの下端縁がこの導電性部材上に彎曲されてこの
第1導電性部材を電池の第1端子とした第1円形
導電性部材と、容器の開放端部の上縁に配置され
た第2誘電性ガスケツトと、電流コレクタと電子
的に接触し、前記第2誘電性ガスケツトによつて
容器から絶縁された第2円形導電性部材であつ
て、前記スリーブの上縁がこの第2導電性部材の
上に彎曲されてこの第2導電性部材を電池の第2
端子と成した第2円形導電性部材とを含み、前記
容器の開放端部を限定する上縁の約150゜〜200゜
の第1円弧部分が第1誘電性ガスケツトの上に彎
曲されることによつて、前記フタ手段をこの第1
円弧部分において容器内部に軸方向に固定し、ま
た前記第1誘電性ガスケツトの中に、前記カバー
の下方に少なくとも1つの通気孔が備えられ、ま
た、第2ガスケツトが使用される場合、この第2
ガスケツトは、電池内部ガスが所定圧水準に達し
たのちに、容器上部の残余の第2円弧部分におい
てカバーが上方に傾斜してこのカバーと第1ガス
ケツトとの間に通気路を生じるのに十分な程度
に、第1ガスケツト上に配置される様に改良され
る。 通常型の電池においては、電池容器の上壁部は
放射方向密封技術及び/またはひだ形成密封技術
を用いて電池のカバー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、通常、電池の貯蔵中及び/または使用
中に、電池内部にガス圧が形成される傾向があ
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、ガスは大気中への通気手段を有
するのであるが、大気中のガスが電池の中に侵入
してアノードの腐食を生じる傾向がある。さら
に、低圧通気系統においては、電解質が電池から
漏出して、電池を内蔵した器具または装置に対し
て損害を与える傾向がある。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などの
密封剤を容器壁部の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。これは、電解質の低
圧漏出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ことができ
る。 従来技術を用いて容器壁部の上端全部が電池カ
バーの上に彎曲された場合、通常の放射方向密封
技術及び/またはひび形成密封技術と共にこの密
封剤を使用して得られるシールは極めて有効であ
ることが発見された。しかし電池内部にガス圧が
形成されるに従つて、容器壁が膨張し、放射方向
シールを緩め、フタ手段が軸方向上向きに押され
て、このフタ手段を容器壁の上端彎曲部に対して
固定密封し、このようにしてガスの脱出路を閉塞
する。その結果、電池内部のガス圧が増大するに
従つて、この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、充
電または高温環境のような乱用条件においては、
ガス圧はカバーが電池から突出する水準に達する
まで増大しつづける。このような電池の乱用は、
その電池を使用する装置を破損させる場合があ
る。 本発明の電池は通常の方法によつて、適当な末
端デイスクを各端に備えた外側ジヤケツトの中に
収容される。電池からそのフタ手段が突出すれば
このジヤケツト及び/または末端デイスクをひず
ませ、電池がこれを組立てた装置の中にはまり込
む可能性がある。さらに、電池からその成分が放
出されれば、通常比較的大きい雑音を生じ、これ
が電池を史用した装置の近傍にいる人をびつくり
させ、あるいはおびえさせる場合もある。このよ
うな電池内部の高圧ガスの放出による損害または
雑音の可能性を防止するため、本発明は、電池内
部の所定の高圧形成後に、フタ手段のカバーを容
器の直径軸線回りに傾斜させる独得の高圧逃し手
段を提供するものである。この手段は、フタ手段
またはその一部が電池から完全に突出することを
防止し、同時に電池成分の放出に伴う雑音を有効
に除去する。 本発明の好ましい実施態様において、フタ手段
の上に彎曲される容器上縁の第1部分は約170゜
と約180゜の範囲内とし、約180゜が最も好まし
い。電池のフタ手段はカバー/ガスケツト組立体
を含み、また電池が外側ジヤケツトの中に収納さ
れてこのジヤケツトが電池両端の導体端子デイス
ク上は彎曲または褶曲されているので、電池の容
器と接触したガスケツト部材はこのジヤケツトと
末端デイスクとによつて軸方向に固定される。故
に、このガスケツトは、容器内部のガスがカバー
と直接に接触できるようにカバー下方に少なくと
も1つのオリフイスを備えなければならない。容
器上縁の約150゜〜200゜の円弧部分をフタ手段の
上に彎曲して、このフタ手段を容器開放端部にお
いて軸方向に固定した場合、容器上縁の残余の円
弧部分はフタ手段のカバーに対して同程度の軸方
向拘束力を生じない。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
て得られる放射方向シールは、電池内部の低圧に
対してすぐれたシールを成している。本発明のフ
タ手段のカバーはその外周の一部において軸方向
に固定しているので、電池内部に所定高さのガス
圧が形成されたのち、このガス圧がカバーを容器
の直径軸線回りに傾斜させ、このようにしてカバ
ー外周の一部は実質的に固定されたようである
が、容器によつて軸方向に充分に固定されていな
いカバー外周の他の部分において、フタ手段のカ
バーとガスケツトの中間に通気路が形成される。
このようにしてガスはガスケツトのオリフイスの
中を通過し、カバーを傾斜させ、カバーとガスケ
ツトの界面の通路を通り、ジヤケツトと導電性デ
イスクとの界面のジヤケツト彎曲セグメントを通
つて外に出る。漏洩電解質は、フタ手段と導電性
デイスクとの間のスペース及び/またはカバーと
ガスケツトとの間のスペースの内部に保持され
る。故に本発明の方法を用いれば、新しい要素を
付加することなく経済的なまた確実な密封通気手
段を備えた電池が提供される。 電池フタ手段のガスケツトが相対的に固定され
たままでいる間にカバーが傾斜させられるのであ
るから、残余円弧部分を成す容器上縁部分は、カ
バーの上向傾斜を妨げない範囲内においてガスケ
ツト上に少し彎曲させることができる。しかしな
がら、フタ手段を軸方向に保持するため彎曲され
た容器上縁の第1円弧部分は、所定水準のガス圧
が発生したときにカバーが容器の直径軸線回りに
傾斜させられた場合に、このカバーが第1円弧部
分において軸方向に固定され、残余円弧部分にお
いてカバーとガスケツトの間に通気路が形成され
るように十分に延びていなければならない。この
ようにして、高い内圧の形成による電池外部への
電池成分の放出が防止される。 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の例に限定されるもので
はない。 第1図〜第4図について述べれば、図示の円筒
形カツプ状容器2は、鋼等の素材から成り、シヨ
ルダを備えた環状フランジを成す拡大上端部を有
する。容器2の上縁の180゜円弧部分6は残余の
180゜円弧部分8の上方にある。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
性プラスチツクなどの素材から成る環状U形ガス
ケツト12を含む。このガスケツト12は中心穴
14と通気孔16とを有するU形ガスケツト12
の内部に、穴を備えた環状金属カバー18が挿入
され、またしんちゆうなどの素材から成る導電性
アノードコレクタロツドまたはピン20がガスケ
ツト12とカバー18の中心穴の中を通る。ガス
ケツト12の外周スカート21がカバー18の上
方に突出している。 第3図と第4図は組立てられたアルカリ二酸化
マンガン―亜鉛素材電池を示し、この電池は容器
2を含み、その内部にアノードミツクス22とカ
ソード24がセパレータ26によつて分離されて
配置される。アノードミツクス22は、ゲル化剤
を含む粒状亜鉛と、水性水酸化カリウムとの電解
質とを含む。カソードは二酸化マンガンと、亜鉛
等の導電性物質とを含む。第3図に図示のよう
に、第2図のフタ部分10は容器の開口端部の中
に配置され、ガスケツト12が少くともシヨルダ
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
こともできる。容器2の内部にフタ手段10を挿
入する際に、テーパ端部28を有するコレクタロ
ツド20がアノードミツクス22の内部に挿し込
まれてこれと良好な接触をする。フタ手段10が
容器2の内部に着座されたとき、米国特許第
3069489号に記載のように、容器2の環状セグメ
ント30がガスケツト/カバー/ロツド組立体に
対して放射方向に圧縮されることによつて、容器
内部にフタ手段10を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号によつて、アノードコレクタ20が
フタ手段10の中に放射方向に密封される。この
文献を参照文献として加える。さらに詳しく述べ
れば、まず、テーパ型アノードコレクタ20を、
カバー18を備えたガスケツト12の中心穴14
の中に押し通す。コレクタ20はガスケツト12
の中心穴14より少し大径であるから、テーパ型
アノードコレクタ20がガスケツト12の中心穴
14の中に押し通される際に、ガスケツト12は
放射方向に、カバー18とアノードコレクタ20
との中間に圧縮され、このようにしてその区域に
非常に固い機械的シールを成す。 フタ10を容器2の中に放射方向に密封したの
ち、容器の上縁円弧部分6をガスケツト12の上
に彎曲して圧縮することによつて、フタ手段10
を容器2の内部に保持する。 第5図に図示のように、電池の容器2がフタ手
段10によつて密封されたのち、この電池を絶縁
された筒状ジヤケツト32の中に収納する(たと
えば絶縁紙ライナを備えた鋼ジヤケツト)。次
に、ガスケツト12の外縁部と容器2の上壁部と
の上に、絶縁環状ガスケツト34が配置される。
このガスケツト34の巾は、容器2とガスケツト
12に重なるのに十分とするが、容器2の円弧部
分8によつて限られる円弧セグメント区域におい
てはカバー18と重ならないようにする。これ
は、電池内部に所定高さのガス内圧が発生したと
きにカバー18が傾斜する際にその通路を閉塞し
ないようにするためである。電池ジヤケツト32
の開放上端を横断するように導電性の外側円形デ
イスク36が備えられ、このデイスクはアノード
コレクタ20と接触し、電池容器2から絶縁され
ている。次にジヤケツト32の上縁をこのデイス
ク36の外縁の上に彎曲させ、または褶曲させ、
デイスク36を電池に対して固着するが、高圧ガ
スに対するシールを成さないようにする。このよ
うにして、導電性デイスク36はアノード22の
有極端子として役立つ。電池ジヤケツト32の開
放下端を横切つて導電性外側環状デイスク38が
備えられ、このデイスク38は容器2と接触して
いる。次にジヤケツト32の下縁をこのデイスク
38の外縁部の上に彎曲または褶曲させて、デイ
スク38を電池に対して固定させる。このように
して導電性デイスク38はカソード24の有極端
子として役立つ。 第6図に図示のように、電池内部に所定のガス
圧が発生したのち、このガス圧がガスケツト12
の通気孔16を通してカバー18に対して作用
し、このカバーを容器の直径方向直線15(第4
図)回りに傾斜させることにより、容器の円弧部
分においてカバー18とフタ手段のガスケツト1
2との間に通気路40を形成する。ガス圧はこの
通気孔16、通気路40を通過し、次に導電性デ
イスク36とジヤケツト32との界面の彎曲区域
42を通して大気中に脱出する。電池内部から脱
出しようとする電解質は、カバー18とガスケツ
ト12との間のスペース44及び/またはフタ手
段10とデイスク36との間のスペース46の内
部に捕捉される。もし望むならば、電池から脱出
しようとする電解質を収容するため、容器2とジ
ヤケツト32との間の環状スペース48に達する
通路を備えることもできる。このような高圧通気
手段は、脱出しようとする電解質を電池内部に保
持しながら、電池内部からの高圧ガスのすぐれた
通気をなすものである。またこのような通気手段
は、高い内圧形成による仕上り電池の外形ひずみ
を有効にまたは実質的に除去するであろう。 先に述べたように、容器2の上縁8は、第6図
に図示のようなカバー18の傾斜を妨げない程度
に、ガスケツト12の上に少し彎曲させることが
できる。 フタ部材のカバー18を傾斜させるのに必要な
内圧水準は、放射方向シールの固さに応じて約28
〜70Kg/cm2(約400〜1000psi)の範囲内にあるも
のと了解されたい。 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図に図示の複数の13.2mm(0.52インチ)
径の円筒形素材電池を製造した。使用されたフタ
手段は第2図に図示され、真ちゆうアノードコレ
クタロツドと、プラスチツクガスケツトと、鋼カ
バーとを含んでいる。数ロツドの素材電池に対し
て、下記第1図に示す種々の電流で充電を実施し
て乱用テストを行なつた。この乱用テストにおい
て各ロツトの電池が通気する平均時間を下表に
示す。各被検電池において一定のガス圧水準が電
池の中に発生したのちにカバー部材が容器の直径
軸線回りに傾斜するのが見られ、そこでガスは、
カバー部材上に彎曲されていない容器の外周縁の
近傍において、カバーとガスケツトの間から脱出
した。これは電池の成分が全部電池容器外に放出
されることなく高圧ガスが通気されるようにした
本発明の安全通気手段を明白に示すものである。
各被検電池において、フタ手段は、その上に彎曲
された容器の外周縁に固定されることによつて、
電池の一部として残つた。このテストは円筒形電
池中において高圧ガス水準が発生する本発明の安
全性を明瞭に示したものである。
【表】
同一型の複数の電池をそれぞれ第5図に図示の
ように外側絶縁ジヤケツトと導電性円形デイスク
の中に収納した。各ロツトの電池が乱用テスト条
件で種々の電流をもつて充電され、通気につづい
て外部漏洩を示した平均時間を下記の表に示
す。
ように外側絶縁ジヤケツトと導電性円形デイスク
の中に収納した。各ロツトの電池が乱用テスト条
件で種々の電流をもつて充電され、通気につづい
て外部漏洩を示した平均時間を下記の表に示
す。
【表】
各被検電池において、外側ハウジングはその全
体形状を著しくひずませることなく不変であつ
た。 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。
体形状を著しくひずませることなく不変であつ
た。 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。
第1図は本発明において使用される電池容器の
断面図、第2図は本発明において使用されるフタ
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図の平面図、第5図は第3図の素材
電池を外側ジヤケツトの中に収容して仕上り電池
を形成した状態を示す断面図、また第6図は、電
池内部のガス圧が脱出する通気路を形成する様に
フタ手段のカバー部材が傾斜した状態を示す第5
図の仕上り電池の断面図である。 2…容器、6,8…容器上縁、10…フタ手
段、12…第1ガスケツト、16…通気孔、18
…剛性カバー、20…アノードロツド、22…ア
ノードミツクス、24…カソード、26…セパレ
ータ、32…スリーブ(ジヤケツト)、34…第
2ガスケツト、36…デイスク端子、38…デイ
スク端子、40…通気路。
断面図、第2図は本発明において使用されるフタ
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図の平面図、第5図は第3図の素材
電池を外側ジヤケツトの中に収容して仕上り電池
を形成した状態を示す断面図、また第6図は、電
池内部のガス圧が脱出する通気路を形成する様に
フタ手段のカバー部材が傾斜した状態を示す第5
図の仕上り電池の断面図である。 2…容器、6,8…容器上縁、10…フタ手
段、12…第1ガスケツト、16…通気孔、18
…剛性カバー、20…アノードロツド、22…ア
ノードミツクス、24…カソード、26…セパレ
ータ、32…スリーブ(ジヤケツト)、34…第
2ガスケツト、36…デイスク端子、38…デイ
スク端子、40…通気路。
Claims (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、中心に開
口を備えたU形断面の第1環状誘電性ガスケツト
の内部に配置された環状剛性カバーを含む前記容
器のフタ手段と、前記第1誘電ガスケツトの中心
開口に挿通され電池の活性部材と接触する電流コ
レクタとを含み、前記容器の上壁セグメントは、
前記第1誘電性ガスケツトを介して前記カバーに
対して圧着され、そこにシールを成すようにした
円筒形電池において、開放端部を限定する容器の
上縁の150゜〜200゜の第1円弧部分が第1誘電ガ
スケツトの上に彎曲させられてこの第1円弧部分
においてフタ手段を容器内部に軸方向に固定し、
また前記第1誘電性ガスケツトの中にカバー下方
に少なくとも1つの通気孔が設けられ、電池内部
のガス圧が所定水準に達したのちに、容器上縁の
残余の第2円弧部分においてカバーを上方に傾斜
させて、カバーと第1ガスケツトとの間からガス
を通気させるようにした円筒形電池。 2 容器上縁の前記第2円弧部分は、この部分に
おいてカバーの上向傾斜を妨げるのに不十分な程
度に、誘電性第1ガスケツトの上に少し彎曲され
るようにした特許請求の範囲第1項による円筒形
電池。 3 容器とフタ手段とを包囲しこの容器とフタ手
段より軸方向に長い絶縁性筒状スリーブと、容器
の底部に電子的に接触した第1円形導電性部材で
あつて前記スリーブの下縁がこの第1導電性部材
の上に彎曲されてこれを電池の第1端子と成す第
1円形導電性部材と、容器の開放端の上縁に配置
された第2誘電性ガスケツトと、電流コレクタと
電子的に接触し容器から前記第2誘電性ガスケツ
トによつて絶縁された第2円形導電性部材であつ
て前記スリーブの上縁がこの第2導電性部材上に
彎曲されてこれを電池の第2端子と成す第2円形
導電性部材とを含むハウジングの中に収容され、
前記第2ガスケツトは、電池内圧が所定水準に達
したのちに、容器上端の残余の第2円弧部分にお
いてカバーが上方に傾斜してこのカバーと第1ガ
スケツトとの間に通気路を生じるのに十分な程度
に、第1ガスケツト上に配置されるようにした特
許精求の範囲第1項による円筒形電池。 4 前記第1円弧部分は170゜と180゜の範囲内に
あるようにした特許請求の範囲第1項による円筒
形電池。 5 前記第1円弧部分は170゜と180゜の範囲内に
あるようにした特許請求の範囲第3項による円筒
形電池。 6 第1円弧部分は180゜である特許請求の範囲
第1項による円筒形電池。 7 第1円弧部分は180゜である特許請求の範囲
第3項による円筒形電池。 8 容器上縁の第2円弧部分は、この第2円弧部
分の近傍のカバー部分に重ならないように、第1
誘電性ガスケツトの上に彎曲されるようにした特
許請求の範囲第3項による円筒形電池。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/130,263 US4251602A (en) | 1980-03-14 | 1980-03-14 | High pressure safety vent for galvanic dry cells |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56143661A JPS56143661A (en) | 1981-11-09 |
JPS6112340B2 true JPS6112340B2 (ja) | 1986-04-08 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3642681A Granted JPS56143661A (en) | 1980-03-14 | 1981-03-13 | High voltage safety ventilator for dry cell |
Country Status (6)
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EP (1) | EP0036092B1 (ja) |
JP (1) | JPS56143661A (ja) |
BR (1) | BR8101373A (ja) |
CA (1) | CA1152149A (ja) |
DE (1) | DE3160717D1 (ja) |
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-
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-
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