筒型電池用ガスケット及び筒型電池
【課題】電池内容積を十分に確保することができ、かつ耐衝撃性に優れた筒型電池用ガスケットを提供すること。
【解決手段】封口ガスケット２３において、ボス部３２と缶接触部３３とを連結する円盤状部３４の途中に、応力緩衝部３７が設けられている。応力緩衝部３７は、鋭角的に屈曲する第１の屈曲部３７ａと第２の屈曲部３７ｂとを有し、正極缶への装着時に正極合剤１２よりも缶中心側となる領域に設けられる。缶接触部３３の内面３３ｂと円盤状部３４の平坦面３４ａとが交差する角部３８に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲが設けられている。
【解決手段】封口ガスケット２３において、ボス部３２と缶接触部３３とを連結する円盤状部３４の途中に、応力緩衝部３７が設けられている。応力緩衝部３７は、鋭角的に屈曲する第１の屈曲部３７ａと第２の屈曲部３７ｂとを有し、正極缶への装着時に正極合剤１２よりも缶中心側となる領域に設けられる。缶接触部３３の内面３３ｂと円盤状部３４の平坦面３４ａとが交差する角部３８に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池缶の開口部を封口するための筒型電池用ガスケット及びそれを備えた筒型電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、筒型アルカリ電池は、有底筒状の正極缶（電池缶）と、その正極缶内に収納されるリング状の正極合剤と、正極缶の中心部に配置されるゲル状負極合剤と、正極合剤とゲル状負極合剤との間に介在される有底筒状のセパレータと、正極缶の開口部に装着される集電体とを備えている。集電体は、負極端子板、負極集電子、及び封口ガスケットを含んで構成されており、負極端子板は、封口ガスケットを介して正極缶の開口部を封止している。
【０００３】
図６は、筒型アルカリ電池に用いられる封口ガスケット４０の従来例を示している。図６に示されるように、封口ガスケット４０は、負極集電子が挿通される中央孔４１を有するボス部４２と、電池缶の内周面に接触した状態で固定される缶接触部４３と、ボス部４２と缶接触部４３とを連結すべくボス部４２の外周面から径方向に延びるように設けられた円盤状部４４と、ボス部４２と円盤状部４４との連結部分において環状に設けられる破断誘起用の環状薄肉部４５とを備える。アルカリ電池内において、ガスの発生により内圧が高まった場合には、その圧力上昇により封口ガスケット４０の環状薄肉部４５を破断させてガスを外部に放出する。これにより、アルカリ電池の破裂を防止している。
【０００４】
また、封口ガスケット４０の円盤状部４４において、外周側の缶接触部４３寄りの位置には、ガスケット４０の裏面側（図６では下側）に突出するように屈曲した形状を有する応力緩衝部４７が形成されている。応力緩衝部４７は、正極缶の開口部を封口する際に径方向に変形して、環状薄肉部４５に加わる応力を吸収する役割を果たす。従って、応力緩衝部４７は、応力吸収を行うために撓やかに形成する必要があり、板厚が薄く設定されている。なお、このような構成の封口ガスケット４０は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８０５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、アルカリ電池において、封口ガスケット４０の外側（図６では上側）には、負極端子板などの他の部品が設けられている。このため、従来の封口ガスケット４０において、応力緩衝部４７は、電池の内側（図６では下側）の方向に突出するように設ける必要があり、また、封口時の径方向の変形を確実に吸収するためには、一定の高さ寸法を確保しなければならない。しかしながら、応力緩衝部４７を電池の内側方向に延ばすと、以下のような問題が生じる。即ち、従来の封口ガスケット４０では、応力緩衝部４７は外周側の缶接触部４３寄りの位置に設けられているため、応力緩衝部４７を長くすると、正極合剤の設置位置と重なってしまう。この場合、応力緩衝部４７と接触しないようにサイズの小さな正極合剤を用いる必要があり、このことが正極活物質の容積減少につながってしまう。ゆえに、電池の放電性能の向上を妨げる結果となる。
【０００７】
本発明者らは、上記問題を解消すべく、図７のような形状の封口ガスケット５０を検討している。図７の封口ガスケット５０では、円盤状部４４の途中に、鋭角的に屈曲した２つの屈曲部（第１の屈曲部５１ａ及び第２の屈曲部５１ｂ）を有する応力緩衝部５１が設けられている。第１の屈曲部５１ａは電池缶の内側に凸形状となるように屈曲し、第２の屈曲部５１ｂは第１の屈曲部５１ａよりもガスケット外周側に位置し、電池缶の内側に凹形状となるように屈曲している。このため、電池缶の封口時に応力緩衝部５１が変形した場合でも、第２の屈曲部５１ｂが正極合剤に対して接触することが回避される。従って、封口ガスケット５０を用いれば、電池缶の封口時において径方向に加わる応力を吸収する機能を低下させることなく、電池内容積を十分に確保することが可能となる。
【０００８】
ところで、アルカリ電池に対しては、電池内容積の確保のみならず、耐衝撃性の向上に対する要望がある。しかしながら、図７の封口ガスケット５０を用いたアルカリ電池の場合、過酷な落下試験を繰り返し行った際に封口ガスケット５０が破断する可能性があり、耐衝撃性の向上に関してまだまだ改良の余地があった。具体的には、アルカリ電池の封口時には、負極端子板と正極缶との間に缶接触部４３が挟み込まれた状態で封口ガスケット５０が固定される。そして、アルカリ電池を負極端子側から落下させ、負極端子板に衝撃が加わると、缶接触部４３と円盤状部４４との境界部分に応力が集中する。図６の従来の封口ガスケット４０では、缶接触部４３と円盤状部４４との境界部分の近傍となる外周側に応力緩衝部４７が形成されているため、その応力緩衝部４７で落下時の衝撃を吸収することが可能である。これに対して、図７の封口ガスケット５０を使用した場合、応力緩衝部５１は、缶接触部４３と円盤状部４４との境界部分から遠い位置（ガスケット中心側）に形成されている。さらに、封口ガスケット５０において、封口時の応力は、応力緩衝部５１に加えて円盤状部４４にも加わった状態となっている。このため、落下時の衝撃によって、缶接触部４３と円盤状部４４との境界部分に応力が集中すると予想される。さらに、缶接触部４３と円盤状部４４との境界部分の内側には、ピン角の角部５２が形成されているため、その角部５２が起点となって亀裂が生じることが予想される。そして、繰り返し衝撃が加わると、境界部分が破断してその部分から漏液が生じてしまう可能性がある。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池内容積を十分に確保することができ、かつ耐衝撃性に優れた筒型電池用ガスケットを提供することにある。また、上記筒型電池用ガスケットを用いて電池内容積を確保することにより、放電性能の高い筒型電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための手段［１］〜［３］を以下に列挙する。
【００１１】
［１］電池缶の開口部とその開口部を封口する負極端子板との間に介在される筒型電池用ガスケットであって、負極集電子が挿通される孔を有するボス部と、前記電池缶の封口時に前記負極端子板の外縁部と前記開口部の内周面とに接触した状態で固定される缶接触部と、前記ボス部と前記缶接触部とを連結すべく前記ボス部の外周面から径方向に延びるように設けられた円盤状部と、前記電池缶の内側に凸形状となるように鋭角的に屈曲した第１の屈曲部と、前記第１の屈曲部よりもガスケット外周側に位置し、前記電池缶の内側に凹形状となるように鋭角的に屈曲した第２の屈曲部とを有し、前記電池缶の封口時にてガスケット径方向の変形を吸収すべく前記円盤状部の途中に設けられた応力緩衝部とを備え、前記応力緩衝部は、前記電池缶への装着時に前記正極合剤よりも電池缶中心側となる領域に設けられ、前記円盤状部において前記正極合剤に対応する外周側の部分に、前記缶接触部の内面と直交する平坦面が形成され、前記缶接触部の内面と前記円盤状部の平坦面とが交差する角部に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲを設けたことを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００１２】
従って、手段１に記載の発明によれば、筒型電池用ガスケットにおける応力緩衝部が、鋭角的に屈曲する第１の屈曲部及び第２の屈曲部を有した構造となっているので、電池缶の封口時にてガスケット径方向に変形して応力を吸収することができる。また、応力緩衝部は、第１の屈曲部よりもガスケット外周側に位置する第２の屈曲部が電池缶の内側に凹形状となるように屈曲しているので、電池缶の封口時に応力緩衝部が変形した場合でも、第２の屈曲部が正極合剤に対して接触することが回避される。さらに、応力緩衝部は、電池缶への装着時に正極合剤よりも電池缶中心側となる領域に設けられているので、従来技術のように缶接触部寄りの位置に応力緩衝部を設ける場合と比較して、正極合剤の収容スペースを十分に確保することができる。また、缶接触部の内面と円盤状部の平坦面とが交差する角部に、曲率半径が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲ（アール）が設けられるので、角部を厚くすることができ、角部の強度を高めることができる。さらに、角部にＲを設けることで、Ｒが設けられていない、いわゆるピン角の角部と比較して応力集中を回避でき、角部に加わる応力を分散することができる。この結果、電池落下時に負極端子板からガスケットに衝撃が加わったとしても、ガスケットにおいて缶接触部と円盤状部との境界部分が破断するといった問題を回避することができる。
【００１３】
［２］手段１に記載の筒型電池用ガスケットと、前記筒型電池用ガスケットの缶接触部と接触するように直角に折り曲げられた外縁部を有し、前記筒型電池用ガスケットを介して前記電池缶の開口部を封口する負極端子板とを備えたことを特徴とする筒型電池。
【００１４】
手段２に記載の発明によると、負極端子板において直角に折り曲げられた外縁部と電池缶の開口部との間に、上記構成の筒型電池用ガスケットが挟み込まされて固定され筒型電池が封口される。このように筒型電池を構成すると、電池落下時等にて負極端子板からガスケットに衝撃が加わる。このとき、ガスケットにおいて、負極端子板の外縁部と電池缶の開口部と間に挟まれている缶接触部と円盤状部との境界部分に応力が集中する。本発明では、ガスケットにおいてその境界部分の角部にＲが設けられているため、応力集中を回避でき、角部に加わる応力を分散することができる。また、Ｒを設けることで角部が厚くなりその強度を増すことができる。この結果、ガスケットにおいて缶接触部と円盤状部との境界部分が破断するといった問題を回避することができる。さらに、上記構成の筒型電池用ガスケットを用いると、電池内容積を増やすことができるため、筒型電池の放電性能を向上させることができる。
【００１５】
［３］手段２において、前記電池缶の開口部側には、前記ガスケットを載置するためのビード部が設けられ、前記電池缶の封口時において、前記負極端子板の折り曲げられた外縁部と前記ビード部との間に前記缶接触部が挟み込まれて固定され、前記缶接触部の内面と前記円盤状部の平坦面との角部と対向する前記負極端子板の角部には、０．５ｍｍよりも大きな寸法のＲが設けられていることを特徴とする筒型電池。
【００１６】
手段３に記載の発明によると、負極端子板において折り曲げられた外縁部と電池缶のビード部との間に上記構成の筒型電池用ガスケットが挟み込まされて固定され筒型電池が封口される。このように筒型電池を構成すると、電池落下時等の衝撃は、負極端子板からガスケットに加わる。このとき、ガスケットにおいて、負極端子板の外縁部とビード部と間に挟まれている部分、つまり缶接触部と円盤状部との境界部分に応力が集中する。本発明では、ガスケットにおいてその境界部分の角部にＲが設けられているため、応力集中を回避でき、角部に加わる応力を分散することができる。また、Ｒを設けることで角部が厚くなりその強度を増すことができる。さらに、缶接触部の内面と円盤状部の平坦面との角部と対向する負極端子板の角部には、０．５ｍｍよりも大きな寸法のＲが設けられているので、各角部の間には隙間が形成される。この場合、各角部が互いに干渉しないように非接触の状態となる。従って、負極端子板からガスケットの角部に応力が直接作用しないため、ガスケットの破断を確実に回避することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上詳述したように、手段１に記載の発明によると、電池内容積を十分に確保することができ、かつ耐衝撃性に優れた筒型電池用ガスケットを提供することができる。また、手段２または３に記載の発明によると、電池内容積を確保することにより、放電性能の高い筒型電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施の形態のアルカリ電池の概略構成を示す断面図。
【図２】一実施の形態の封口ガスケットを示す断面図。
【図３】封口ガスケット及び負極端子板の要部を示す拡大断面図。
【図４】別の実施の形態の封口ガスケットを示す断面図。
【図５】別の実施の形態の封口ガスケットを示す断面図。
【図６】従来の封口ガスケットを示す断面図。
【図７】別の封口ガスケットを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施の形態におけるアルカリ電池１０（筒型電池）の概略構成を示す断面図である。なお、本実施の形態のアルカリ電池１０は、ＬＲ６タイプ（単３形）の電池である。
【００２０】
図１に示されるように、アルカリ電池１０は、有底筒状の正極缶１１（電池缶）と、その正極缶１１の内面に沿って嵌着されたリング状の正極合剤１２と、正極合剤１２の内側に挿入される有底筒状のセパレータ１３と、正極缶１１の中心部となるセパレータ１３の中空部に配置されるゲル状負極合剤１４と、正極缶１１の開口部１１ａに装着される集電体１６とを備える。
【００２１】
正極缶１１は、ニッケルメッキ鋼板を有底筒状にプレス成形することで作製され、その底部の中央に正極端子１８が突設されている。また、正極合剤１２は、電解二酸化マンガン、黒鉛、水酸化カリウム、及びバインダーを混合した正極合剤粉を整粒した後、円筒状にプレス成形することで作製される。
【００２２】
セパレータ１３は、ビニロン・レーヨン不織布やポリオレフィン・レーヨン不織布などのセパレータ原紙を円筒状に巻回し、重なり合う部分を熱融着させることで作製される。
【００２３】
ゲル状負極合剤１４は、水と酸化亜鉛と水酸化カリウムとを混ぜて溶解し、ポリアクリル酸などのゲル化剤と亜鉛粉とを混合することで作製される。
【００２４】
集電体１６は、負極端子板２１、負極集電子２２、及び封口ガスケット２３（筒型電池用ガスケット）を含んで構成されている。正極缶１１の開口部１１ａ付近には、集電体１６を載置するためのビード部２４が形成されている。そして、そのビード部２４上に集電体１６を載置した状態で、正極缶１１の開口部１１ａにカール及び絞り加工を施すことにより、正極缶１１が封口されている。つまり、本実施の形態において、正極缶１１は、開口部１１ａを径方向（横方向）に収縮させてかしめること（横締め方式）により封口されている。
【００２５】
集電体１６は、真鍮を用いて棒状に形成された負極集電子２２をその基端側の頭部で負極端子板２１に抵抗溶接するとともに、負極集電子２２の首部に封口ガスケット２３を嵌着することで、形成されている。そして、負極集電子２２の先端側がゲル状負極合剤１４に挿入されている。
【００２６】
負極端子板２１は、正極缶１１と同じくニッケルメッキ鋼板をプレス成形することで作製され、封口ガスケット２３を介して正極缶１１の開口部１１ａを封口している。負極端子板２１は、キャップ状に形成されており、その外縁部２１ａが缶外側に向くようにほぼ直角に折り曲げられている。また、負極端子板２１の側面には、複数のガス抜き穴２５が設けられている。本実施の形態では、負極端子板２１の側面において、９０°の角度間隔で４箇所にガス抜き穴２５が設けられている。
【００２７】
封口ガスケット２３は、樹脂材料を用いて射出成形された樹脂成形品である。封口ガスケット２３の形成材料としては、６，１２ナイロン樹脂、６，１０ナイロン樹脂、６，６ナイロン樹脂などのポリアミド樹脂が好適である。
【００２８】
図１及び図２に示されるように、封口ガスケット２３は、ボス部３２、缶接触部３３、円盤状部３４、破断誘起用の環状薄肉部３５、応力緩衝部３７を備えている。また、ボス部３２、缶接触部３３、円盤状部３４、環状薄肉部３５及び応力緩衝部３７は、同心状に一体形成されている。ボス部３２は、負極集電子２２が挿通される中央孔３１を有している。缶接触部３３は、正極缶１１の内周面に接触した状態で固定される部分である。円盤状部３４は、ボス部３２と缶接触部３３とを連結すべく、ボス部３２の外周面から径方向に延びるように設けられている。破断誘起用の環状薄肉部３５は、ボス部３２と円盤状部３４との連結部分において環状に設けられている。応力緩衝部３７は、円盤状部３４の途中に設けられ、屈曲した形状を有している。
【００２９】
ボス部３２は略円筒状に形成されている。ボス部３２における中央孔３１の内径は１．２５ｍｍである。ボス部３２において、環状薄肉部３５が連結されている部位よりも正極缶１１の開口部１１ａ側に、小径の部位が形成されている。本実施の形態では、環状薄肉部３５が連結されている部位の外径Ｄ１は４ｍｍであり、小径の部位の外径Ｄ２は３．６ｍｍである。
【００３０】
缶接触部３３は、上側に延びるよう形成されたリング状の外周部であって、正極缶１１の封口時に正極缶１１の内面に接触する外面３３ａを有している。また、缶接触部３３の内面３３ｂは、負極端子板２１の折り曲げられた外縁部２１ａに接触している。本実施の形態では、負極端子板２１の折り曲げられた外縁部２１ａと正極缶１１のビード部２４との間に缶接触部３３が挟み込まれて封口ガスケット２３が固定されている。
【００３１】
環状薄肉部３５は、円盤状部３４における下面側（正極缶１１の内面側）を凹ませた形状であり、本実施の形態ではその厚さが０．１５ｍｍ〜０．２０ｍｍとなるよう薄く形成されている。環状薄肉部３５は、正極缶１１内にてガスが発生したときにそのガスの圧力で破断して外部にガスを逃がすための安全弁として機能する。本実施の形態では、ボス部３２の外周面と円盤状部３４との連結部分において、正極缶１１の内側となる面（図２では円盤状部３４の下面）と正極缶中心軸線とのなす角度が鋭角である。
【００３２】
円盤状部３４において、正極合剤１２と対応する外周側の部分には、缶接触部３３の内面３３ｂと直交する平坦面３４ａが形成されている。そして、円盤状部３４においてその平坦面３４ａよりも正極缶中心側の位置に応力緩衝部３７が設けられている。
【００３３】
応力緩衝部３７は、正極缶１１の封口時にてガスケット径方向の変形を吸収する部位であり、正極缶１１への装着時に正極合剤１２（セパレータ１３の設置箇所）よりも正極缶中心側となる領域に設けられている。本実施の形態の応力緩衝部３７は、鋭角的に屈曲する２つの屈曲部３７ａ，３７ｂを有している。正極缶中心側に位置する第１の屈曲部３７ａは正極缶１１の内側に凸形状となるよう屈曲し、第１の屈曲部３７ａよりもガスケット外周側に位置する第２の屈曲部３７ｂは正極缶１１の内側に凹形状となるよう屈曲している。そして、応力緩衝部３７の第２の屈曲部３７ｂにおける凹側には、セパレータ１３の開口端が当接した状態で配置されている。
【００３４】
本実施の形態において、応力緩衝部３７における第１の屈曲部３７ａの凹側の角度θ１は８８°であり、第２の屈曲部３７ｂの凹側の角度θ２は６２°である。つまり、本実施の形態では、第１の屈曲部３７ａの凹側の角度θ１が第２の屈曲部３７ｂの凹側の角度θ２よりも大きくなるよう応力緩衝部３７が形成されている。なお、応力緩衝部３７における各屈曲部３７ａ，３７ｂの凹側の角度θ１，θ２は適宜変更してもよいが、封口時の応力吸収を確実に行うためには、ともに６０°〜８９°の範囲内とすることが好ましい。
【００３５】
缶接触部３３における外面３３ａの下端側の角部３３ｃは面取りされており、缶接触部３３の下端部の外径が若干小さくなっている。このように形成すると、封口時において、正極缶１１の開口部１１ａに封口ガスケット２３を挿入し易くなる。また、缶接触部３３の内面３３ｂと円盤状部３４の平坦面３４ａとが交差する角部３８に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下（本実施の形態では０．２ｍｍ）の寸法のＲが設けられている。缶接触部３３と円盤状部３４との角部３８にＲを設けることで、角部３８の厚みが増してその強度が確保されるようになっている。
【００３６】
図３に示されるように、缶接触部３３と円盤状部３４との角部３８と対向する負極端子板２１の角部３９には、０．５ｍｍよりも大きな寸法（具体的には０．６ｍｍ）のＲが設けられている。負極端子板２１の角部３９のＲを封口ガスケット２３の角部３８のＲよりも大きくすることで、各角部３８，３９の間には隙間が設けられる。つまり、封口ガスケット２３の角部３８に形成されるＲ面と負極端子板２１の角部３９に形成されるＲ面とが非接触の状態となっている。
【００３７】
以下、実施例について説明する。ここでは、上記構成の封口ガスケット２３を用いて実際にアルカリ電池１０（ＬＲ６タイプ）を数種類試作した。その際、封口ガスケット２３の角部３８のＲ寸法（ｍｍ）を変更し、ナンバー１〜６のサンプルを得た。そして、これら６種類のサンプルについて、以下の落下試験を行った。その結果を表１に示す。
【００３８】
ここで行ったアルカリ電池１０の落下試験は、負極端子板２１側を下向きとし、高さ１ｍの位置からコンクリート製の床面に複数回落下させ、封口ガスケット２３の破断が発生したものの数を調査した（試験サンプル数１０）。なおここでは、落下の回数が５回の試験と１０回の試験とを行い、それらの試験結果を表１に示している。
【表１】
【００３９】
表１に示されるように、ナンバー１のサンプルでは、落下試験で破断を起こすものがあった。これは、角部３８の強度が不足するのが原因である。また、ナンバー６のサンプルでは、角部３８のＲが大きすぎるため、角部３８が負極端子板２１の角部３９に干渉する。この結果、電池寸法（具体的には、負極端子板２１の高さ寸法など）が所定の規格寸法から外れてしまうといった不具合が生じた。
【００４０】
これに対して、ナンバー３〜５のサンプルでは、５回の落下試験、１０回の落下試験で破断が認められなかった。また、ナンバー２のサンプルは、１０回の落下試験では破断するものがあったが、５回の落下試験における破断数はゼロであり、最低限の効果は得ることができた。以上の結果により、角部３８のＲ寸法を０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに設定することが、好適であることがわかった。
【００４１】
また、上記のように形成した封口ガスケット２３を用いると、電池内容積を増やすことができる。具体的には、本実施の形態において封口ガスケット２３の外表面で囲まれた空間の体積は０．３８ｃｍ３となり、図６に示す従来の封口ガスケット４０（同体積０．４３ｃｍ３）に比べて１３％小さくなり、この体積の減少分だけ電池内容積を増大させることができた。
【００４２】
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４３】
（１）本実施の形態のアルカリ電池１０において、封口ガスケット２３における応力緩衝部３７が、鋭角的に屈曲する第１の屈曲部３７ａ及び第２の屈曲部３７ｂを有した構造となっている。この場合、正極缶１１の封口時にてガスケット径方向に変形して応力を吸収することができる。また、応力緩衝部３７は、第１の屈曲部３７ａよりもガスケット外周側に位置する第２の屈曲部３７ｂが正極缶１１の内側に凹形状となるように屈曲しているので、正極缶１１の封口時に応力緩衝部３７が変形した場合でも、第２の屈曲部３７ｂが正極合剤１２に対して接触することが回避される。さらに、応力緩衝部３７は、正極缶１１への装着時に正極合剤１２よりも缶中心側となる領域に設けられているので、従来の封口ガスケット４０（図６参照）のように缶接触部４３寄りの位置に応力緩衝部４７を設ける場合と比較して、正極合剤１２の収容スペースを十分に確保することができる。この結果、アルカリ電池１０の放電性能を向上させることができる。
【００４４】
（２）本実施の形態の封口ガスケット２３では、缶接触部３３の内面３３ｂと円盤状部３４の平坦面３４ａとが交差する角部３８に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲが設けられるので、角部３８を厚くすることができ、角部３８の強度を高めることができる。さらに、角部３８にＲを設けることで、ピン角の角部と比較して応力集中を回避でき、角部３８に加わる応力を分散することができる。従って、封口ガスケット２３を用いてアルカリ電池１０を構成すると、電池落下時に負極端子板２１から封口ガスケット２３に衝撃が加わった場合でも、封口ガスケット２３の破断を回避することができる。
【００４５】
（３）本実施の形態のアルカリ電池１０において、封口ガスケット２３の角部３８と対向する負極端子板２１の角部３９には、０．５ｍｍよりも大きな寸法のＲが設けられているので、各角部３８，３９の間には隙間が形成される。この場合、各角部３８，３９が互いに干渉しないように非接触の状態となり、負極端子板２１の角部３９から封口ガスケット２３の角部３８に応力が直接作用しないため、封口ガスケット２３の破断を確実に回避することができる。
【００４６】
（４）本実施の形態の封口ガスケット２３において、環状薄肉部３５が連結されている部位よりも正極缶１１の開口部１１ａ側に、小径の部位が形成されている。このようにすると、環状薄肉部３５の破断により生じる隙間を十分に確保することができ、電池内容物によってその隙間が詰まるといった問題を回避することができる。
【００４７】
（５）本実施の形態の封口ガスケット２３において、第２の屈曲部３７ｂの凹側には、セパレータ１３の開口端が接した状態で配置されている。このようにすると、セパレータ１３の開口端を確実に固定することができ、セパレータ１３内のゲル状負極合剤１４が外側に漏れることを防止することができる。
【００４８】
（６）本実施の形態の封口ガスケット２３では、円盤状部３４において正極合剤１２に対応する外周側の部分には、缶接触部３３の内面３３ｂと直交する平坦面３４ａが形成されている。ここで、円盤状部３４における外周側の部分が傾斜していると、正極缶１１の封口時にて円盤状部３４の傾斜部が負極端子板２１を押し上げて電池の高さが所定寸法よりも高くなってしまう。これに対して、本実施の形態のように、円盤状部３４の外周側の部分を平坦面３４ａとすると、円盤状部３４が負極端子板２１を押し上げるといった問題を回避することができる。
【００４９】
（７）本実施の形態の封口ガスケット２３では、第１の屈曲部３７ａにおける凹側の角度θ１及び第２の屈曲部３７ｂにおける凹側の角度θ２がともに６０°〜８９°となるよう応力緩衝部３７を形成している。このような応力緩衝部３７を形成することにより、正極缶１１の封口時にて応力緩衝部３７が確実に変形して、環状薄肉部３５に加わる応力を吸収することができる。
【００５０】
（８）本実施の形態の封口ガスケット２３では、ボス部３２の外周面と円盤状部３４の連結部分において、缶中心軸線と缶内側となる面とがなす角度が鋭角となるよう形成されている。このようにすると、応力緩衝部３７の高さ寸法を小さくすることができ、電池内容積を増やすことができる。従って、アルカリ電池１０の放電性能を向上させることができる。
【００５１】
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
【００５２】
・上記実施の形態の封口ガスケット２３において、第１の屈曲部３７ａと第２の屈曲部３７ｂとをつなぐ部分は、各屈曲部３７ａ，３７ｂとほぼ同じ厚さであるが、これに限定されるものではない。図４の封口ガスケット２３Ａのように、各屈曲部３７ａ，３７ｂをつなぐ部分を肉厚の厚い補強部３６Ａとしてもよい。この補強部３６Ａの厚さＴ３は、第１の屈曲部３７ａよりもガスケット中心側の位置における第１の厚さＴ１及び第２の屈曲部３７ｂよりもガスケット外周側の位置における第２の厚さＴ２に比べて大きくなっている。また、図５の封口ガスケット２３Ｂのように、各屈曲部３７ａ，３７ｂをつなぐ補強部３６Ｂを、第１の屈曲部３７ａ側から第２の屈曲部３７ｂ側に行くに従って徐々に厚くなるよう形成してもよい。各封口ガスケット２３Ａ，２３Ｂでは、補強部３６Ａ，３６Ｂによって応力緩衝部３７が補強されるため、アルカリ電池１０の内圧上昇時における各屈曲部３７ａ，３７ｂの伸びを防止することができる。また、各封口ガスケット２３Ａ，２３Ｂでは、上記実施の形態と同様に、缶接触部３３と円盤状部３４との角部３８に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲが設けられている。従って、封口ガスケット２３Ａ，２３Ｂを用いてアルカリ電池１０を構成すると、電池落下時における封口ガスケット２３Ａ，２３Ｂの破断を回避することができる。
【００５３】
・上記実施の形態では、本発明をアルカリ電池１０の封口ガスケット２３，２３Ａ，２３Ｂに具体化するものであったが、アルカリ電池以外の筒型電池の封口ガスケットに具体化してもよい。また、上記実施の形態では、ＬＲ６タイプ（単３形）のアルカリ電池１０に具体化したが、ＬＲ２０タイプ（単１形）、ＬＲ１４タイプ（単２形）、ＬＲ０３タイプ（単４形）等の他の電池に具体化してもよい。
【００５４】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５５】
（１）手段３において、前記缶接触部の内面と前記円盤状部の平坦面との角部に形成されたＲ面が前記負極端子板のＲ面と非接触の状態で前記ガスケット及び前記負極端子板を固定したことを特徴とする筒型電池。
【００５６】
（２）手段１において、前記応力緩衝部において前記第１の屈曲部と前記第２の屈曲部とをつなぐ部位は補強部として定義され、前記補強部の厚さは、前記第１の屈曲部よりもガスケット中心側の位置における第１の厚さ及び前記第２の屈曲部よりもガスケット外周側の位置における第２の厚さに比べて大きいことを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００５７】
（３）技術的思想（２）において、前記補強部における前記第１の屈曲部側の厚さよりも前記第２の屈曲部側の厚さが大きいことを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００５８】
（４）手段１において、前記電池缶への装着時において、前記第２の屈曲部の凹側には、セパレータの開口端が当接した状態で配置されることを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００５９】
（５）手段１において、前記電池缶は、前記開口部を径方向に収縮させてかしめることにより封口されることを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００６０】
（６）手段１において、前記応力緩衝部は、セパレータの配置箇所よりも電池缶中心側に位置するように形成されることを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００６１】
（７）手段１において、前記ボス部の外周面と前記円盤状部の連結部分において、電池缶中心軸線と前記電池缶の内側となる面とがなす角度が鋭角であることを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【符号の説明】
【００６２】
１０…筒型電池としてのアルカリ電池
１１…電池缶としての正極缶
１１ａ…開口部
２１…負極端子板
２１ａ…外縁部
２２…負極集電子
２３，２３Ａ，２３Ｂ…筒型電池用ガスケットとしての封口ガスケット
２４…ビード部
３１…孔としての中央孔
３２…ボス部
３３…缶接触部
３３ｂ…内面
３４…円盤状部
３４ａ…平坦面
３７…応力緩衝部
３７ａ…第１の屈曲部
３７ｂ…第２の屈曲部
３８…角部
３９…負極端子板の角部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池缶の開口部を封口するための筒型電池用ガスケット及びそれを備えた筒型電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、筒型アルカリ電池は、有底筒状の正極缶（電池缶）と、その正極缶内に収納されるリング状の正極合剤と、正極缶の中心部に配置されるゲル状負極合剤と、正極合剤とゲル状負極合剤との間に介在される有底筒状のセパレータと、正極缶の開口部に装着される集電体とを備えている。集電体は、負極端子板、負極集電子、及び封口ガスケットを含んで構成されており、負極端子板は、封口ガスケットを介して正極缶の開口部を封止している。
【０００３】
図６は、筒型アルカリ電池に用いられる封口ガスケット４０の従来例を示している。図６に示されるように、封口ガスケット４０は、負極集電子が挿通される中央孔４１を有するボス部４２と、電池缶の内周面に接触した状態で固定される缶接触部４３と、ボス部４２と缶接触部４３とを連結すべくボス部４２の外周面から径方向に延びるように設けられた円盤状部４４と、ボス部４２と円盤状部４４との連結部分において環状に設けられる破断誘起用の環状薄肉部４５とを備える。アルカリ電池内において、ガスの発生により内圧が高まった場合には、その圧力上昇により封口ガスケット４０の環状薄肉部４５を破断させてガスを外部に放出する。これにより、アルカリ電池の破裂を防止している。
【０００４】
また、封口ガスケット４０の円盤状部４４において、外周側の缶接触部４３寄りの位置には、ガスケット４０の裏面側（図６では下側）に突出するように屈曲した形状を有する応力緩衝部４７が形成されている。応力緩衝部４７は、正極缶の開口部を封口する際に径方向に変形して、環状薄肉部４５に加わる応力を吸収する役割を果たす。従って、応力緩衝部４７は、応力吸収を行うために撓やかに形成する必要があり、板厚が薄く設定されている。なお、このような構成の封口ガスケット４０は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８０５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、アルカリ電池において、封口ガスケット４０の外側（図６では上側）には、負極端子板などの他の部品が設けられている。このため、従来の封口ガスケット４０において、応力緩衝部４７は、電池の内側（図６では下側）の方向に突出するように設ける必要があり、また、封口時の径方向の変形を確実に吸収するためには、一定の高さ寸法を確保しなければならない。しかしながら、応力緩衝部４７を電池の内側方向に延ばすと、以下のような問題が生じる。即ち、従来の封口ガスケット４０では、応力緩衝部４７は外周側の缶接触部４３寄りの位置に設けられているため、応力緩衝部４７を長くすると、正極合剤の設置位置と重なってしまう。この場合、応力緩衝部４７と接触しないようにサイズの小さな正極合剤を用いる必要があり、このことが正極活物質の容積減少につながってしまう。ゆえに、電池の放電性能の向上を妨げる結果となる。
【０００７】
本発明者らは、上記問題を解消すべく、図７のような形状の封口ガスケット５０を検討している。図７の封口ガスケット５０では、円盤状部４４の途中に、鋭角的に屈曲した２つの屈曲部（第１の屈曲部５１ａ及び第２の屈曲部５１ｂ）を有する応力緩衝部５１が設けられている。第１の屈曲部５１ａは電池缶の内側に凸形状となるように屈曲し、第２の屈曲部５１ｂは第１の屈曲部５１ａよりもガスケット外周側に位置し、電池缶の内側に凹形状となるように屈曲している。このため、電池缶の封口時に応力緩衝部５１が変形した場合でも、第２の屈曲部５１ｂが正極合剤に対して接触することが回避される。従って、封口ガスケット５０を用いれば、電池缶の封口時において径方向に加わる応力を吸収する機能を低下させることなく、電池内容積を十分に確保することが可能となる。
【０００８】
ところで、アルカリ電池に対しては、電池内容積の確保のみならず、耐衝撃性の向上に対する要望がある。しかしながら、図７の封口ガスケット５０を用いたアルカリ電池の場合、過酷な落下試験を繰り返し行った際に封口ガスケット５０が破断する可能性があり、耐衝撃性の向上に関してまだまだ改良の余地があった。具体的には、アルカリ電池の封口時には、負極端子板と正極缶との間に缶接触部４３が挟み込まれた状態で封口ガスケット５０が固定される。そして、アルカリ電池を負極端子側から落下させ、負極端子板に衝撃が加わると、缶接触部４３と円盤状部４４との境界部分に応力が集中する。図６の従来の封口ガスケット４０では、缶接触部４３と円盤状部４４との境界部分の近傍となる外周側に応力緩衝部４７が形成されているため、その応力緩衝部４７で落下時の衝撃を吸収することが可能である。これに対して、図７の封口ガスケット５０を使用した場合、応力緩衝部５１は、缶接触部４３と円盤状部４４との境界部分から遠い位置（ガスケット中心側）に形成されている。さらに、封口ガスケット５０において、封口時の応力は、応力緩衝部５１に加えて円盤状部４４にも加わった状態となっている。このため、落下時の衝撃によって、缶接触部４３と円盤状部４４との境界部分に応力が集中すると予想される。さらに、缶接触部４３と円盤状部４４との境界部分の内側には、ピン角の角部５２が形成されているため、その角部５２が起点となって亀裂が生じることが予想される。そして、繰り返し衝撃が加わると、境界部分が破断してその部分から漏液が生じてしまう可能性がある。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池内容積を十分に確保することができ、かつ耐衝撃性に優れた筒型電池用ガスケットを提供することにある。また、上記筒型電池用ガスケットを用いて電池内容積を確保することにより、放電性能の高い筒型電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための手段［１］〜［３］を以下に列挙する。
【００１１】
［１］電池缶の開口部とその開口部を封口する負極端子板との間に介在される筒型電池用ガスケットであって、負極集電子が挿通される孔を有するボス部と、前記電池缶の封口時に前記負極端子板の外縁部と前記開口部の内周面とに接触した状態で固定される缶接触部と、前記ボス部と前記缶接触部とを連結すべく前記ボス部の外周面から径方向に延びるように設けられた円盤状部と、前記電池缶の内側に凸形状となるように鋭角的に屈曲した第１の屈曲部と、前記第１の屈曲部よりもガスケット外周側に位置し、前記電池缶の内側に凹形状となるように鋭角的に屈曲した第２の屈曲部とを有し、前記電池缶の封口時にてガスケット径方向の変形を吸収すべく前記円盤状部の途中に設けられた応力緩衝部とを備え、前記応力緩衝部は、前記電池缶への装着時に前記正極合剤よりも電池缶中心側となる領域に設けられ、前記円盤状部において前記正極合剤に対応する外周側の部分に、前記缶接触部の内面と直交する平坦面が形成され、前記缶接触部の内面と前記円盤状部の平坦面とが交差する角部に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲを設けたことを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００１２】
従って、手段１に記載の発明によれば、筒型電池用ガスケットにおける応力緩衝部が、鋭角的に屈曲する第１の屈曲部及び第２の屈曲部を有した構造となっているので、電池缶の封口時にてガスケット径方向に変形して応力を吸収することができる。また、応力緩衝部は、第１の屈曲部よりもガスケット外周側に位置する第２の屈曲部が電池缶の内側に凹形状となるように屈曲しているので、電池缶の封口時に応力緩衝部が変形した場合でも、第２の屈曲部が正極合剤に対して接触することが回避される。さらに、応力緩衝部は、電池缶への装着時に正極合剤よりも電池缶中心側となる領域に設けられているので、従来技術のように缶接触部寄りの位置に応力緩衝部を設ける場合と比較して、正極合剤の収容スペースを十分に確保することができる。また、缶接触部の内面と円盤状部の平坦面とが交差する角部に、曲率半径が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲ（アール）が設けられるので、角部を厚くすることができ、角部の強度を高めることができる。さらに、角部にＲを設けることで、Ｒが設けられていない、いわゆるピン角の角部と比較して応力集中を回避でき、角部に加わる応力を分散することができる。この結果、電池落下時に負極端子板からガスケットに衝撃が加わったとしても、ガスケットにおいて缶接触部と円盤状部との境界部分が破断するといった問題を回避することができる。
【００１３】
［２］手段１に記載の筒型電池用ガスケットと、前記筒型電池用ガスケットの缶接触部と接触するように直角に折り曲げられた外縁部を有し、前記筒型電池用ガスケットを介して前記電池缶の開口部を封口する負極端子板とを備えたことを特徴とする筒型電池。
【００１４】
手段２に記載の発明によると、負極端子板において直角に折り曲げられた外縁部と電池缶の開口部との間に、上記構成の筒型電池用ガスケットが挟み込まされて固定され筒型電池が封口される。このように筒型電池を構成すると、電池落下時等にて負極端子板からガスケットに衝撃が加わる。このとき、ガスケットにおいて、負極端子板の外縁部と電池缶の開口部と間に挟まれている缶接触部と円盤状部との境界部分に応力が集中する。本発明では、ガスケットにおいてその境界部分の角部にＲが設けられているため、応力集中を回避でき、角部に加わる応力を分散することができる。また、Ｒを設けることで角部が厚くなりその強度を増すことができる。この結果、ガスケットにおいて缶接触部と円盤状部との境界部分が破断するといった問題を回避することができる。さらに、上記構成の筒型電池用ガスケットを用いると、電池内容積を増やすことができるため、筒型電池の放電性能を向上させることができる。
【００１５】
［３］手段２において、前記電池缶の開口部側には、前記ガスケットを載置するためのビード部が設けられ、前記電池缶の封口時において、前記負極端子板の折り曲げられた外縁部と前記ビード部との間に前記缶接触部が挟み込まれて固定され、前記缶接触部の内面と前記円盤状部の平坦面との角部と対向する前記負極端子板の角部には、０．５ｍｍよりも大きな寸法のＲが設けられていることを特徴とする筒型電池。
【００１６】
手段３に記載の発明によると、負極端子板において折り曲げられた外縁部と電池缶のビード部との間に上記構成の筒型電池用ガスケットが挟み込まされて固定され筒型電池が封口される。このように筒型電池を構成すると、電池落下時等の衝撃は、負極端子板からガスケットに加わる。このとき、ガスケットにおいて、負極端子板の外縁部とビード部と間に挟まれている部分、つまり缶接触部と円盤状部との境界部分に応力が集中する。本発明では、ガスケットにおいてその境界部分の角部にＲが設けられているため、応力集中を回避でき、角部に加わる応力を分散することができる。また、Ｒを設けることで角部が厚くなりその強度を増すことができる。さらに、缶接触部の内面と円盤状部の平坦面との角部と対向する負極端子板の角部には、０．５ｍｍよりも大きな寸法のＲが設けられているので、各角部の間には隙間が形成される。この場合、各角部が互いに干渉しないように非接触の状態となる。従って、負極端子板からガスケットの角部に応力が直接作用しないため、ガスケットの破断を確実に回避することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上詳述したように、手段１に記載の発明によると、電池内容積を十分に確保することができ、かつ耐衝撃性に優れた筒型電池用ガスケットを提供することができる。また、手段２または３に記載の発明によると、電池内容積を確保することにより、放電性能の高い筒型電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施の形態のアルカリ電池の概略構成を示す断面図。
【図２】一実施の形態の封口ガスケットを示す断面図。
【図３】封口ガスケット及び負極端子板の要部を示す拡大断面図。
【図４】別の実施の形態の封口ガスケットを示す断面図。
【図５】別の実施の形態の封口ガスケットを示す断面図。
【図６】従来の封口ガスケットを示す断面図。
【図７】別の封口ガスケットを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施の形態におけるアルカリ電池１０（筒型電池）の概略構成を示す断面図である。なお、本実施の形態のアルカリ電池１０は、ＬＲ６タイプ（単３形）の電池である。
【００２０】
図１に示されるように、アルカリ電池１０は、有底筒状の正極缶１１（電池缶）と、その正極缶１１の内面に沿って嵌着されたリング状の正極合剤１２と、正極合剤１２の内側に挿入される有底筒状のセパレータ１３と、正極缶１１の中心部となるセパレータ１３の中空部に配置されるゲル状負極合剤１４と、正極缶１１の開口部１１ａに装着される集電体１６とを備える。
【００２１】
正極缶１１は、ニッケルメッキ鋼板を有底筒状にプレス成形することで作製され、その底部の中央に正極端子１８が突設されている。また、正極合剤１２は、電解二酸化マンガン、黒鉛、水酸化カリウム、及びバインダーを混合した正極合剤粉を整粒した後、円筒状にプレス成形することで作製される。
【００２２】
セパレータ１３は、ビニロン・レーヨン不織布やポリオレフィン・レーヨン不織布などのセパレータ原紙を円筒状に巻回し、重なり合う部分を熱融着させることで作製される。
【００２３】
ゲル状負極合剤１４は、水と酸化亜鉛と水酸化カリウムとを混ぜて溶解し、ポリアクリル酸などのゲル化剤と亜鉛粉とを混合することで作製される。
【００２４】
集電体１６は、負極端子板２１、負極集電子２２、及び封口ガスケット２３（筒型電池用ガスケット）を含んで構成されている。正極缶１１の開口部１１ａ付近には、集電体１６を載置するためのビード部２４が形成されている。そして、そのビード部２４上に集電体１６を載置した状態で、正極缶１１の開口部１１ａにカール及び絞り加工を施すことにより、正極缶１１が封口されている。つまり、本実施の形態において、正極缶１１は、開口部１１ａを径方向（横方向）に収縮させてかしめること（横締め方式）により封口されている。
【００２５】
集電体１６は、真鍮を用いて棒状に形成された負極集電子２２をその基端側の頭部で負極端子板２１に抵抗溶接するとともに、負極集電子２２の首部に封口ガスケット２３を嵌着することで、形成されている。そして、負極集電子２２の先端側がゲル状負極合剤１４に挿入されている。
【００２６】
負極端子板２１は、正極缶１１と同じくニッケルメッキ鋼板をプレス成形することで作製され、封口ガスケット２３を介して正極缶１１の開口部１１ａを封口している。負極端子板２１は、キャップ状に形成されており、その外縁部２１ａが缶外側に向くようにほぼ直角に折り曲げられている。また、負極端子板２１の側面には、複数のガス抜き穴２５が設けられている。本実施の形態では、負極端子板２１の側面において、９０°の角度間隔で４箇所にガス抜き穴２５が設けられている。
【００２７】
封口ガスケット２３は、樹脂材料を用いて射出成形された樹脂成形品である。封口ガスケット２３の形成材料としては、６，１２ナイロン樹脂、６，１０ナイロン樹脂、６，６ナイロン樹脂などのポリアミド樹脂が好適である。
【００２８】
図１及び図２に示されるように、封口ガスケット２３は、ボス部３２、缶接触部３３、円盤状部３４、破断誘起用の環状薄肉部３５、応力緩衝部３７を備えている。また、ボス部３２、缶接触部３３、円盤状部３４、環状薄肉部３５及び応力緩衝部３７は、同心状に一体形成されている。ボス部３２は、負極集電子２２が挿通される中央孔３１を有している。缶接触部３３は、正極缶１１の内周面に接触した状態で固定される部分である。円盤状部３４は、ボス部３２と缶接触部３３とを連結すべく、ボス部３２の外周面から径方向に延びるように設けられている。破断誘起用の環状薄肉部３５は、ボス部３２と円盤状部３４との連結部分において環状に設けられている。応力緩衝部３７は、円盤状部３４の途中に設けられ、屈曲した形状を有している。
【００２９】
ボス部３２は略円筒状に形成されている。ボス部３２における中央孔３１の内径は１．２５ｍｍである。ボス部３２において、環状薄肉部３５が連結されている部位よりも正極缶１１の開口部１１ａ側に、小径の部位が形成されている。本実施の形態では、環状薄肉部３５が連結されている部位の外径Ｄ１は４ｍｍであり、小径の部位の外径Ｄ２は３．６ｍｍである。
【００３０】
缶接触部３３は、上側に延びるよう形成されたリング状の外周部であって、正極缶１１の封口時に正極缶１１の内面に接触する外面３３ａを有している。また、缶接触部３３の内面３３ｂは、負極端子板２１の折り曲げられた外縁部２１ａに接触している。本実施の形態では、負極端子板２１の折り曲げられた外縁部２１ａと正極缶１１のビード部２４との間に缶接触部３３が挟み込まれて封口ガスケット２３が固定されている。
【００３１】
環状薄肉部３５は、円盤状部３４における下面側（正極缶１１の内面側）を凹ませた形状であり、本実施の形態ではその厚さが０．１５ｍｍ〜０．２０ｍｍとなるよう薄く形成されている。環状薄肉部３５は、正極缶１１内にてガスが発生したときにそのガスの圧力で破断して外部にガスを逃がすための安全弁として機能する。本実施の形態では、ボス部３２の外周面と円盤状部３４との連結部分において、正極缶１１の内側となる面（図２では円盤状部３４の下面）と正極缶中心軸線とのなす角度が鋭角である。
【００３２】
円盤状部３４において、正極合剤１２と対応する外周側の部分には、缶接触部３３の内面３３ｂと直交する平坦面３４ａが形成されている。そして、円盤状部３４においてその平坦面３４ａよりも正極缶中心側の位置に応力緩衝部３７が設けられている。
【００３３】
応力緩衝部３７は、正極缶１１の封口時にてガスケット径方向の変形を吸収する部位であり、正極缶１１への装着時に正極合剤１２（セパレータ１３の設置箇所）よりも正極缶中心側となる領域に設けられている。本実施の形態の応力緩衝部３７は、鋭角的に屈曲する２つの屈曲部３７ａ，３７ｂを有している。正極缶中心側に位置する第１の屈曲部３７ａは正極缶１１の内側に凸形状となるよう屈曲し、第１の屈曲部３７ａよりもガスケット外周側に位置する第２の屈曲部３７ｂは正極缶１１の内側に凹形状となるよう屈曲している。そして、応力緩衝部３７の第２の屈曲部３７ｂにおける凹側には、セパレータ１３の開口端が当接した状態で配置されている。
【００３４】
本実施の形態において、応力緩衝部３７における第１の屈曲部３７ａの凹側の角度θ１は８８°であり、第２の屈曲部３７ｂの凹側の角度θ２は６２°である。つまり、本実施の形態では、第１の屈曲部３７ａの凹側の角度θ１が第２の屈曲部３７ｂの凹側の角度θ２よりも大きくなるよう応力緩衝部３７が形成されている。なお、応力緩衝部３７における各屈曲部３７ａ，３７ｂの凹側の角度θ１，θ２は適宜変更してもよいが、封口時の応力吸収を確実に行うためには、ともに６０°〜８９°の範囲内とすることが好ましい。
【００３５】
缶接触部３３における外面３３ａの下端側の角部３３ｃは面取りされており、缶接触部３３の下端部の外径が若干小さくなっている。このように形成すると、封口時において、正極缶１１の開口部１１ａに封口ガスケット２３を挿入し易くなる。また、缶接触部３３の内面３３ｂと円盤状部３４の平坦面３４ａとが交差する角部３８に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下（本実施の形態では０．２ｍｍ）の寸法のＲが設けられている。缶接触部３３と円盤状部３４との角部３８にＲを設けることで、角部３８の厚みが増してその強度が確保されるようになっている。
【００３６】
図３に示されるように、缶接触部３３と円盤状部３４との角部３８と対向する負極端子板２１の角部３９には、０．５ｍｍよりも大きな寸法（具体的には０．６ｍｍ）のＲが設けられている。負極端子板２１の角部３９のＲを封口ガスケット２３の角部３８のＲよりも大きくすることで、各角部３８，３９の間には隙間が設けられる。つまり、封口ガスケット２３の角部３８に形成されるＲ面と負極端子板２１の角部３９に形成されるＲ面とが非接触の状態となっている。
【００３７】
以下、実施例について説明する。ここでは、上記構成の封口ガスケット２３を用いて実際にアルカリ電池１０（ＬＲ６タイプ）を数種類試作した。その際、封口ガスケット２３の角部３８のＲ寸法（ｍｍ）を変更し、ナンバー１〜６のサンプルを得た。そして、これら６種類のサンプルについて、以下の落下試験を行った。その結果を表１に示す。
【００３８】
ここで行ったアルカリ電池１０の落下試験は、負極端子板２１側を下向きとし、高さ１ｍの位置からコンクリート製の床面に複数回落下させ、封口ガスケット２３の破断が発生したものの数を調査した（試験サンプル数１０）。なおここでは、落下の回数が５回の試験と１０回の試験とを行い、それらの試験結果を表１に示している。
【表１】
【００３９】
表１に示されるように、ナンバー１のサンプルでは、落下試験で破断を起こすものがあった。これは、角部３８の強度が不足するのが原因である。また、ナンバー６のサンプルでは、角部３８のＲが大きすぎるため、角部３８が負極端子板２１の角部３９に干渉する。この結果、電池寸法（具体的には、負極端子板２１の高さ寸法など）が所定の規格寸法から外れてしまうといった不具合が生じた。
【００４０】
これに対して、ナンバー３〜５のサンプルでは、５回の落下試験、１０回の落下試験で破断が認められなかった。また、ナンバー２のサンプルは、１０回の落下試験では破断するものがあったが、５回の落下試験における破断数はゼロであり、最低限の効果は得ることができた。以上の結果により、角部３８のＲ寸法を０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに設定することが、好適であることがわかった。
【００４１】
また、上記のように形成した封口ガスケット２３を用いると、電池内容積を増やすことができる。具体的には、本実施の形態において封口ガスケット２３の外表面で囲まれた空間の体積は０．３８ｃｍ３となり、図６に示す従来の封口ガスケット４０（同体積０．４３ｃｍ３）に比べて１３％小さくなり、この体積の減少分だけ電池内容積を増大させることができた。
【００４２】
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４３】
（１）本実施の形態のアルカリ電池１０において、封口ガスケット２３における応力緩衝部３７が、鋭角的に屈曲する第１の屈曲部３７ａ及び第２の屈曲部３７ｂを有した構造となっている。この場合、正極缶１１の封口時にてガスケット径方向に変形して応力を吸収することができる。また、応力緩衝部３７は、第１の屈曲部３７ａよりもガスケット外周側に位置する第２の屈曲部３７ｂが正極缶１１の内側に凹形状となるように屈曲しているので、正極缶１１の封口時に応力緩衝部３７が変形した場合でも、第２の屈曲部３７ｂが正極合剤１２に対して接触することが回避される。さらに、応力緩衝部３７は、正極缶１１への装着時に正極合剤１２よりも缶中心側となる領域に設けられているので、従来の封口ガスケット４０（図６参照）のように缶接触部４３寄りの位置に応力緩衝部４７を設ける場合と比較して、正極合剤１２の収容スペースを十分に確保することができる。この結果、アルカリ電池１０の放電性能を向上させることができる。
【００４４】
（２）本実施の形態の封口ガスケット２３では、缶接触部３３の内面３３ｂと円盤状部３４の平坦面３４ａとが交差する角部３８に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲが設けられるので、角部３８を厚くすることができ、角部３８の強度を高めることができる。さらに、角部３８にＲを設けることで、ピン角の角部と比較して応力集中を回避でき、角部３８に加わる応力を分散することができる。従って、封口ガスケット２３を用いてアルカリ電池１０を構成すると、電池落下時に負極端子板２１から封口ガスケット２３に衝撃が加わった場合でも、封口ガスケット２３の破断を回避することができる。
【００４５】
（３）本実施の形態のアルカリ電池１０において、封口ガスケット２３の角部３８と対向する負極端子板２１の角部３９には、０．５ｍｍよりも大きな寸法のＲが設けられているので、各角部３８，３９の間には隙間が形成される。この場合、各角部３８，３９が互いに干渉しないように非接触の状態となり、負極端子板２１の角部３９から封口ガスケット２３の角部３８に応力が直接作用しないため、封口ガスケット２３の破断を確実に回避することができる。
【００４６】
（４）本実施の形態の封口ガスケット２３において、環状薄肉部３５が連結されている部位よりも正極缶１１の開口部１１ａ側に、小径の部位が形成されている。このようにすると、環状薄肉部３５の破断により生じる隙間を十分に確保することができ、電池内容物によってその隙間が詰まるといった問題を回避することができる。
【００４７】
（５）本実施の形態の封口ガスケット２３において、第２の屈曲部３７ｂの凹側には、セパレータ１３の開口端が接した状態で配置されている。このようにすると、セパレータ１３の開口端を確実に固定することができ、セパレータ１３内のゲル状負極合剤１４が外側に漏れることを防止することができる。
【００４８】
（６）本実施の形態の封口ガスケット２３では、円盤状部３４において正極合剤１２に対応する外周側の部分には、缶接触部３３の内面３３ｂと直交する平坦面３４ａが形成されている。ここで、円盤状部３４における外周側の部分が傾斜していると、正極缶１１の封口時にて円盤状部３４の傾斜部が負極端子板２１を押し上げて電池の高さが所定寸法よりも高くなってしまう。これに対して、本実施の形態のように、円盤状部３４の外周側の部分を平坦面３４ａとすると、円盤状部３４が負極端子板２１を押し上げるといった問題を回避することができる。
【００４９】
（７）本実施の形態の封口ガスケット２３では、第１の屈曲部３７ａにおける凹側の角度θ１及び第２の屈曲部３７ｂにおける凹側の角度θ２がともに６０°〜８９°となるよう応力緩衝部３７を形成している。このような応力緩衝部３７を形成することにより、正極缶１１の封口時にて応力緩衝部３７が確実に変形して、環状薄肉部３５に加わる応力を吸収することができる。
【００５０】
（８）本実施の形態の封口ガスケット２３では、ボス部３２の外周面と円盤状部３４の連結部分において、缶中心軸線と缶内側となる面とがなす角度が鋭角となるよう形成されている。このようにすると、応力緩衝部３７の高さ寸法を小さくすることができ、電池内容積を増やすことができる。従って、アルカリ電池１０の放電性能を向上させることができる。
【００５１】
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
【００５２】
・上記実施の形態の封口ガスケット２３において、第１の屈曲部３７ａと第２の屈曲部３７ｂとをつなぐ部分は、各屈曲部３７ａ，３７ｂとほぼ同じ厚さであるが、これに限定されるものではない。図４の封口ガスケット２３Ａのように、各屈曲部３７ａ，３７ｂをつなぐ部分を肉厚の厚い補強部３６Ａとしてもよい。この補強部３６Ａの厚さＴ３は、第１の屈曲部３７ａよりもガスケット中心側の位置における第１の厚さＴ１及び第２の屈曲部３７ｂよりもガスケット外周側の位置における第２の厚さＴ２に比べて大きくなっている。また、図５の封口ガスケット２３Ｂのように、各屈曲部３７ａ，３７ｂをつなぐ補強部３６Ｂを、第１の屈曲部３７ａ側から第２の屈曲部３７ｂ側に行くに従って徐々に厚くなるよう形成してもよい。各封口ガスケット２３Ａ，２３Ｂでは、補強部３６Ａ，３６Ｂによって応力緩衝部３７が補強されるため、アルカリ電池１０の内圧上昇時における各屈曲部３７ａ，３７ｂの伸びを防止することができる。また、各封口ガスケット２３Ａ，２３Ｂでは、上記実施の形態と同様に、缶接触部３３と円盤状部３４との角部３８に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲが設けられている。従って、封口ガスケット２３Ａ，２３Ｂを用いてアルカリ電池１０を構成すると、電池落下時における封口ガスケット２３Ａ，２３Ｂの破断を回避することができる。
【００５３】
・上記実施の形態では、本発明をアルカリ電池１０の封口ガスケット２３，２３Ａ，２３Ｂに具体化するものであったが、アルカリ電池以外の筒型電池の封口ガスケットに具体化してもよい。また、上記実施の形態では、ＬＲ６タイプ（単３形）のアルカリ電池１０に具体化したが、ＬＲ２０タイプ（単１形）、ＬＲ１４タイプ（単２形）、ＬＲ０３タイプ（単４形）等の他の電池に具体化してもよい。
【００５４】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５５】
（１）手段３において、前記缶接触部の内面と前記円盤状部の平坦面との角部に形成されたＲ面が前記負極端子板のＲ面と非接触の状態で前記ガスケット及び前記負極端子板を固定したことを特徴とする筒型電池。
【００５６】
（２）手段１において、前記応力緩衝部において前記第１の屈曲部と前記第２の屈曲部とをつなぐ部位は補強部として定義され、前記補強部の厚さは、前記第１の屈曲部よりもガスケット中心側の位置における第１の厚さ及び前記第２の屈曲部よりもガスケット外周側の位置における第２の厚さに比べて大きいことを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００５７】
（３）技術的思想（２）において、前記補強部における前記第１の屈曲部側の厚さよりも前記第２の屈曲部側の厚さが大きいことを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００５８】
（４）手段１において、前記電池缶への装着時において、前記第２の屈曲部の凹側には、セパレータの開口端が当接した状態で配置されることを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００５９】
（５）手段１において、前記電池缶は、前記開口部を径方向に収縮させてかしめることにより封口されることを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００６０】
（６）手段１において、前記応力緩衝部は、セパレータの配置箇所よりも電池缶中心側に位置するように形成されることを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【００６１】
（７）手段１において、前記ボス部の外周面と前記円盤状部の連結部分において、電池缶中心軸線と前記電池缶の内側となる面とがなす角度が鋭角であることを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【符号の説明】
【００６２】
１０…筒型電池としてのアルカリ電池
１１…電池缶としての正極缶
１１ａ…開口部
２１…負極端子板
２１ａ…外縁部
２２…負極集電子
２３，２３Ａ，２３Ｂ…筒型電池用ガスケットとしての封口ガスケット
２４…ビード部
３１…孔としての中央孔
３２…ボス部
３３…缶接触部
３３ｂ…内面
３４…円盤状部
３４ａ…平坦面
３７…応力緩衝部
３７ａ…第１の屈曲部
３７ｂ…第２の屈曲部
３８…角部
３９…負極端子板の角部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池缶の開口部とその開口部を封口する負極端子板との間に介在される筒型電池用ガスケットであって、
負極集電子が挿通される孔を有するボス部と、
前記電池缶の封口時に前記負極端子板の外縁部と前記開口部の内周面とに接触した状態で固定される缶接触部と、
前記ボス部と前記缶接触部とを連結すべく前記ボス部の外周面から径方向に延びるように設けられた円盤状部と、
前記電池缶の内側に凸形状となるように鋭角的に屈曲した第１の屈曲部と、前記第１の屈曲部よりもガスケット外周側に位置し、前記電池缶の内側に凹形状となるように鋭角的に屈曲した第２の屈曲部とを有し、前記電池缶の封口時にてガスケット径方向の変形を吸収すべく前記円盤状部の途中に設けられた応力緩衝部と
を備え、
前記応力緩衝部は、前記電池缶への装着時に前記正極合剤よりも電池缶中心側となる領域に設けられ、
前記円盤状部において前記正極合剤に対応する外周側の部分に、前記缶接触部の内面と直交する平坦面が形成され、
前記缶接触部の内面と前記円盤状部の平坦面とが交差する角部に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲを設けたことを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【請求項２】
請求項１に記載の筒型電池用ガスケットと、
前記筒型電池用ガスケットの缶接触部と接触するように直角に折り曲げられた外縁部を有し、前記筒型電池用ガスケットを介して前記電池缶の開口部を封口する負極端子板と
を備えたことを特徴とする筒型電池。
【請求項３】
前記電池缶の開口部側には、前記ガスケットを載置するためのビード部が設けられ、
前記電池缶の封口時において、前記負極端子板の折り曲げられた外縁部と前記ビード部との間に前記缶接触部が挟み込まれて固定され、
前記缶接触部の内面と前記円盤状部の平坦面との角部と対向する前記負極端子板の角部には、０．５ｍｍよりも大きな寸法のＲが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の筒型電池。
【請求項１】
電池缶の開口部とその開口部を封口する負極端子板との間に介在される筒型電池用ガスケットであって、
負極集電子が挿通される孔を有するボス部と、
前記電池缶の封口時に前記負極端子板の外縁部と前記開口部の内周面とに接触した状態で固定される缶接触部と、
前記ボス部と前記缶接触部とを連結すべく前記ボス部の外周面から径方向に延びるように設けられた円盤状部と、
前記電池缶の内側に凸形状となるように鋭角的に屈曲した第１の屈曲部と、前記第１の屈曲部よりもガスケット外周側に位置し、前記電池缶の内側に凹形状となるように鋭角的に屈曲した第２の屈曲部とを有し、前記電池缶の封口時にてガスケット径方向の変形を吸収すべく前記円盤状部の途中に設けられた応力緩衝部と
を備え、
前記応力緩衝部は、前記電池缶への装着時に前記正極合剤よりも電池缶中心側となる領域に設けられ、
前記円盤状部において前記正極合剤に対応する外周側の部分に、前記缶接触部の内面と直交する平坦面が形成され、
前記缶接触部の内面と前記円盤状部の平坦面とが交差する角部に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の寸法のＲを設けたことを特徴とする筒型電池用ガスケット。
【請求項２】
請求項１に記載の筒型電池用ガスケットと、
前記筒型電池用ガスケットの缶接触部と接触するように直角に折り曲げられた外縁部を有し、前記筒型電池用ガスケットを介して前記電池缶の開口部を封口する負極端子板と
を備えたことを特徴とする筒型電池。
【請求項３】
前記電池缶の開口部側には、前記ガスケットを載置するためのビード部が設けられ、
前記電池缶の封口時において、前記負極端子板の折り曲げられた外縁部と前記ビード部との間に前記缶接触部が挟み込まれて固定され、
前記缶接触部の内面と前記円盤状部の平坦面との角部と対向する前記負極端子板の角部には、０．５ｍｍよりも大きな寸法のＲが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の筒型電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−６９４５９（Ｐ２０１３−６９４５９Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５６２８（Ｐ２０１１−２０５６２８）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（５０３０２５３９５）ＦＤＫエナジー株式会社 (142)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（５０３０２５３９５）ＦＤＫエナジー株式会社 (142)
【Ｆターム（参考）】
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