(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一様な内径の収納筒部とこの筒部よりも大口径の開口導入部を有する有底筒状の金属缶を電池の一方極端子を兼ねる電池缶として使用し、この電池缶の収納筒部に一方極の電極活物質をなす成形合剤を圧入状態で装填し、さらに発電要素を形成するためにセパレータの装填および他方極の電極活物質をなす流動状合剤の充填を行ったのち、防爆安全弁機能の形状を有する絶縁ガスケットを上記電池缶の開口導入部内に密栓状態で装着するとともに、その開口導入部を上記ガスケットを締め付けながらカシメ加工することにより密閉構造の封口部を形成する筒形アルカリ電池の製造方法において、
上記収納筒部への成形合剤の装填が完了したのち、電池缶の開口導入部に所定の外径寸法を有するセンター治具を挿入し、そのセンター治具に対してその軸に対称配置された加圧ローラを上記開口導入部の外側から押し当てながら転動させることにより上記開口導入部の内径を少なくとも上記ガスケットの外径まで予備縮小させる縮径加工を行い、この縮径加工された開口導入部に上記ガスケットを装着して前記カシメ加工することにより密閉構造の封口部を形成することを特徴とする筒形アルカリ電池の製造方法。
【請求項２】
前記ガスケットに、防爆安全弁として機能する薄肉部とともに、この薄肉部とガスケット外周部の間に介在して径方向の内部応力を吸収する緩衝部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のアルカリ電池の製造方法。
【請求項３】
前記加圧ローラにフランジ部を設け、前記縮径加工時に前記開口導入部と前記収納筒部の間にガスケットの受け座となるリブを環状に形成するビーディング加工を同時に行うことを特徴とする請求項１または２記載の筒形アルカリ電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえばＬＲなどの型番で呼ばれる筒形アルカリ電池の製造方法に関し、とくに防爆安全弁機能の形状を有する絶縁ガスケットを用いて密閉構造の封口部を形成するタイプのものに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば特開平１１−８６８１０号公報に記載された筒形アルカリ電池の製造に際しては、絶縁ガスケットによる密閉構造の封口部を形成するために、図７に示すような工程（Ｓ１〜Ｓ４）が行われる。各工程ステップＳ１〜Ｓ４の内容は次のとおりである。
【０００３】
ステップＳ１：
一様な内径の収納筒部とこの筒部よりも大口径の開口導入部を有する有底筒状の金属缶を正極端子を兼ねる電池缶として使用し、この電池缶の収納筒部に正極活物質をなす成形合剤を圧入状態で装填する。このとき、開口導入部は、電池缶内へ成形合剤を挿入する際の作業性を確保するために、その成形合剤が若干の隙間余裕をもって通過できるように大きめの内径をもたされている。
【０００４】
ステップＳ２：
発電要素を形成するためにセパレータの装填および負極活物質をなす流動状合剤（負極ゲル）を充填する。
【０００５】
ステップＳ３：
上記ステップＳ１，Ｓ２のあと、防爆安全弁機能の形状を有する絶縁ガスケットを電池缶の開口導入部に挿入して密栓する。この場合、そのガスケットには負極集電子と負極端子板があらかじめ組み付けられていて、これらはガスケットと一緒に電池缶に挿入および装着される。
【０００６】
ステップＳ４：
このあと、上記開口導入部を上記ガスケットを締め付けながらカシメ加工することにより密閉構造の封口部を形成する。このカシメ加工により、開口導入部の外径は筒部とほぼ同じ外径にまで絞り込まれる。
【０００７】
ここで、上記ガスケットには薄肉部による防爆安全弁が形成されている。この安全弁は電池缶の内圧が異常上昇したときに先行破断してその内圧を逃がすように形成されているが、その作動圧は、ガスケットの内部応力（ストレス）による影響を受けて狂いやすい。ガスケットとくにその外周部は、ステップＳ４でのカシメ加工によって大きく圧縮変形されるが、この圧縮変形に伴う内部応力、とくに径方向への内部応力が上記薄肉部に及ぶと、上記作動圧が大きく狂って誤作動が生じやすくなる。このため、ガスケットには、防爆安全弁として機能する薄肉部とともに、この薄肉部とガスケット外周部の間に介在して径方向の内部応力を吸収する緩衝部が一体形成されている。この緩衝部は、上記公報に記載のように、ガスケット面に対して垂直方向に折り返す略Ｖ字状の断面形状により形成することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した技術には次のような問題のあることが本発明者らによって明らかにされた。
【０００９】
すなわち、ステップＳ１において、収納筒部への成形合剤の装填は、成形合剤と電池缶の間に良好な電気的接触状態を確保するために、圧入状態で行う必要がある。このためには、成形合剤の外径（φＣ）を収納筒部の内径（φＢ）よりも若干大きくする必要がある（φＣ＞φＢ）。
【００１０】
他方、電池缶の開口端から収納筒部に至るまでの部分すなわち開口導入部の内径（φＡ１）は、成形合剤を電池缶内に挿入する際の作業性を確保するために、成形合剤の外径（φＣ）に対して一定以上の隙間余裕をもたせる必要がある（φＡ１＞φＣ）。そうしないと、電池缶内への成形合剤の挿入が困難になるとともに、挿入時に成形合剤が電池缶の開口縁に当たって破損する恐れが生じるからである。
【００１１】
ステップＳ３では、成形合剤を装填したあとの電池缶の開口導入部内にガスケットを装着するが、このとき、そのガスケットと開口導入部の間に隙間があると、その隙間から負極合剤の液が吹き出してしまう。この液の吹き出しを抑えながらガスケットを所定位置にまで押し込んで装着するために、そのガスケットの外径（φＤ）は、上記開口導入部を隙間なく密栓できる大きさに設定する必要がある。このため、ガスケットの外径（φＤ）は、上記開口導入部の内径（φＡ１）と同じか、あるいはそれよりも若干大きく設定する必要があった。
【００１２】
ところが、その開口導入部の内径（φＡ１）は、上述したように、成形合剤の挿入作業性を確保するのに十分な大きさに設定されている。したがって、ガスケットの外径（φ Ｄ）も、その内径（φＡ１）に合わせて大きく設定する必要があった。しかし、これによってガスケットとくにその外周部付近は、ステップＳ４のカシメ加工にて大きな圧縮変形を受けることになる。ステッＳ４のカシメ加工では、開口導入部の内径（φＡ１）が筒部とほぼ同じ内径（φＢ）にまで絞り込まれるためである。
【００１３】
この大きな圧縮変形に伴ってガスケットに残留する内部応力も大きくなるが、この内部応力が大きいと、ガスケットの劣化が速められて耐漏液性低下の原因となる。また、ガスケットに防爆安全弁機能の形状（薄肉部）を形成した場合には、上記内部応力がその防爆安全弁機能の作動精度に悪影響を及ぼす。これを防止する手段として前記Ｖ字状緩衝部が設けられるが、上記内部応力が大きい場合は、それに応じて緩衝部の形状も大きく形成する必要があり、このことはガスケットのサイズ増大すなわち電池缶内におけるガスケットの占有体積割合の増大をもたらし、最終的に合剤等の発電物質の減量すなわち放電性能の低下につながる。
【００１４】
この発明は、以上のような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ガスケットで封口された筒形アルカリ電池の耐漏液性を高めるとともに、発電物質の増量による放電性能の向上を可能にした筒形アルカリ電池の製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、一様な内径の収納筒部とこの筒部よりも大口径の開口導入部を有する有底筒状の金属缶を電池の一方極端子を兼ねる電池缶として使用し、この電池缶の収納筒部に一方極の電極活物質をなす成形合剤を圧入状態で装填し、さらに発電要素を形成するためにセパレータの装填および他方極の電極活物質をなす流動状合剤の充填を行ったのち、防爆安全弁機能の形状を有する絶縁ガスケットを上記電池缶の開口導入部内に密栓状態で装着するとともに、その開口導入部を上記ガスケットを締め付けながらカシメ加工することにより密閉構造の封口部を形成する筒形アルカリ電池の製造方法において、上記収納筒部への成形合剤の装填が完了したのち、電池缶の開口導入部に所定の外径寸法を有するセンター治具を挿入し、そのセンター治具に対してその軸に対称配置された加圧ローラを上記開口導入部の外側から押し当てながら転動させることにより上記開口導入部の内径を少なくとも上記ガスケットの外径まで予備縮小させる縮径加工を行い、この縮径加工された開口導入部に上記ガスケットを装着して前記カシメ加工することにより密閉構造の封口部を形成する構成とした。
【００１６】
このような構成とすれば、ガスケットのサイズとくに外形サイズを、成形合剤の挿入作業性を損なうことなく縮小して、カシメ加工により生じるガスケットの内部応力を制御し、さらにそれを最適化することができるようになる。
これにより、防爆安全弁機能の形状を有するガスケットを使用して封口された筒形アルカリ電池の耐漏液性を高めるとともに、発電物質の増量による放電性能の向上が可能な筒形アルカリ電池を製造することができる（請求項１）。
【００１７】
また、前記ガスケットに、防爆安全弁として機能する薄肉部とともに、この薄肉部とガスケット外周部の間に介在して径方向の内部応力を吸収する緩衝部を形成する構成とした場合は、その緩衝部での応力吸収負担が軽減されるとともに、その緩衝部のサイズ縮小と構造の簡略化が可能になり、これにより、前記耐漏液性と放電性能をさらに向上させることができる（請求項２）。
【００１９】
また、前記加圧ローラにフランジ部を設け、前記縮径加工時に前記開口導入部と前記収納筒部の間にガスケットの受け座となるリブを環状に形成するビーディング加工を同時に行う構成とすれば、工程数を減らして生産性の向上をはかることができる（請求項３）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。なお、各図間にて同一符号を付した部分は同一または相当部分を示すものとする。図１はこの発明の技術が適用された筒形アルカリ電池の製造方法の概要を示す工程フロー図である。また、図２から図４はそれぞれ各工程段階での状態を示す断面図である。図５は筒形アルカリ電池の完成状態を示す断面図である。
【００２１】
図１に示す各工程ステップ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）の内容を図２〜図６を参照しながら説明する。
【００２２】
ステップＳ１：
まず、図２に示すように、一様な内径（φＢ）の収納筒部１１とこの筒部１１よりも大口径（φＡ１）の開口導入部１２を有する有底筒状の金属缶を、正極端子を兼ねる電池缶（正極缶）１０として使用し、この電池缶１０の収納筒部１１に正極活物質をなす成形合剤２１を圧入状態で装填する。
【００２３】
成形合剤２１の外径（φＣ）は、圧入状態で装填されるために、収納筒部１１の内径（φＢ）よりも若干大きめに形成されている。他方、開口導入部１２は、電池缶１０内へ成形合剤２１を挿入する際の作業性を確保する必要があるため、その成形合剤２１がある程度の隙間余裕（ｄ１）をもって通過できる大きめの内径（φＡ１＞φＣ＞φＢ）をもたせられている。
【００２４】
ステップＳ２：
電池缶１０への成形合剤２１の装填が完了したあと、図３の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、その電池缶１０の開口導入部１２の内径（φＡ１）をガスケット３０の外径（φＤ）と同じか、それよりも若干小さな内径（φＡ２≦φＤ）にまで予備縮小させる縮径加工を行う。
【００２５】
この縮径加工は、同図の（Ａ）に示すように、電池缶１０の開口導入部１２に所定の外径寸法を有するセンター治具１５を挿入するとともに、そのセンター治具１５に対してその軸に対称配置された加圧ローラ１６，１６を上記開口導入部１２の外側から押し当てながら転動させることにより行う。これにより、同図の（Ｂ）に示すように、開口導入部１２の内径を、ガスケット３０の外径（φＤ）と同じか、それよりも若干小さい内径（φＡ２≦φＤ）に絞り込むことができる。さらに、この加工方法によれば、成形合剤１１の装填状態等に影響を与えることなく、開口導入部１２の予備縮小を効率良く行うことができる。
【００２６】
ステップＳ３：
このあと、図４に示すように、発電要素を形成するためにセパレータ２２の装填および負極活物質をなす流動状合剤２３等の充填を行う。
【００２７】
ステッＳ４：
ステップＳ２，Ｓ３のあと、負極集電子２４や負極端子板２５等が組み込まれた絶縁ガスケット（いわゆる集電体）３０を上記電池缶１０の開口導入部１２に差し込んで装着する。このとき、その開口導入部１２はガスケット３０の外径（φＤ）以下に縮径された内径（φＡ２≦φＤ）となっているので、ガスケット３０は、電池缶１０内部からの液の吹き出しを抑えながら、その開口導入部１２内に密栓状態で押し込まれて装着される。
【００２８】
ステップＳ５：
このあと、上記開口導入部１２を上記ガスケット３０を締め付けながらカシメ加工することにより密閉構造の封口部を形成する。このカシメ加工により、開口導入部１２の外径は筒部１１とほぼ同じ外径にまで絞り込まれる。
【００２９】
以上のようにして、図５に示すような断面構造の筒形アルカリ電池を製造することができる。
【００３０】
ここで、上記ガスケット３０は、６６ナイロンなどのナイロン系、アミド系、プロピレン系等の樹脂を射出成形してなる樹脂製であって、特開平１１−８６８１０号公報に記載のものと同様、中央部に集電子２４が貫通するボス部３１が形成され、このボス部３１の周囲には爆安全弁の機能をなす薄肉部３２が形成されている。薄肉部３２と外周部３３の間には略Ｖ字状の折り返しをなす緩衝部３４が形成されていて、カシメ加工により圧縮変形された外周部３３の内部応力が薄肉部３２に及ばないようにしている。
【００３１】
負極端子板２５は、中央部分の扁平な端子面部２６と、この端子面部２６の外縁部から略Ｕ字状に屈曲する折返フランジ部２７を有する。ガスケット３０の外周部３３はこの折返フランジ部２７とカシメ加工された開口導入部１２の内側にに挟持された状態で固定されている。
電池缶１０は、正極端子部となる外底面部を残してラベル印刷などが施された外装材１４で包まれている。
【００３２】
上述のように製造された筒形アルカリ電池では、ガスケット３０を電池缶１０の開口導入部１２に装着するに際し、その開口導入部１２の内径を予備縮径する縮径工程を行うことにより、同じ外形規格の筒状アルカリ電池において、そのガスケット３０の外径（φＤ）を従来よりも小さくすることに成功している。つまり、電池缶１０の収納筒部１２に成形合剤２１を装填する際の作業性を確保し、かつ電池缶１０の開口導入部１２にガスケット３０を装着する際の液の吹き出しを抑えるという条件を満たしながら、ガスケット３０の外径（φＤ）の縮小化を達成している。
【００３３】
これにより、図５に示すような密閉構造の封口部を形成するためのカシメ加工では、ガスケット３０の圧縮変形およびこれに伴う内部応力の大きさを適性水準にまで低減させることができる。また、これによって、ガスケット３０の外径（φＤ）等の諸元は、成形合剤を装填するときの開口導入部１２の内径（φＡ１）に拘束されることなく、耐漏液性と放電性能をより向上させる方向で設定することができる。つまり、ガスケット３０の設計自由度が高められて最適化設定が可能になる。
【００３４】
ここで、図４に示したガスケット（集電体）３０のサイズについて、ＬＲ６型の筒状アルカリ電池の場合を例示すると、次のような縮小を達成することができた。
すなわち、図７に示した工程で製造される従来の電池の場合、ガスケットの外径はφＤ＝１３．７ｍｍ、負極端子板２５から緩衝部３４の最突出部までの高さはＨｄ＝６．０ｍｍがそれぞれ必要であった（図４参照）。
これに対し、図１に示した工程で製造される本発明の電池の場合、ガスケットの外径はφＤ＝１３．０ｍｍ、負極端子板２５から緩衝部３４の最突出部までの高さはＨｄ＝４．０ｍｍまでそれぞれ縮小することができた（図４参照）。
これにより、ガスケット３が電池缶１０内で占有する体積割合を低減させ、その分電池缶１０内の発電物質増量して放電性能を高めることができる。
【００３５】
図６は縮径加工の別の実施形態を示す。
図５に示した筒形アルカリ電池では、電池缶１０の開口導入部１２と収納筒部１１の間にガスケット３０の受け座となるリブ１３が環状に形成されているが、このリブ１３を形成するビーディング加工は、ステップＳ２での縮径加工で使用する加圧ローラ１６にフランジ部１７を設けることにより、同時に行うことができる。
【００３６】
すなわち、図６に示すように、電池缶１０の開口導入部１２に所定の外径寸法を有するセンター治具１５を挿入するとともに、そのセンター治具１６に対してその軸に対称配置されたフランジ付加圧ローラ１６を上記開口導入部の外側から押し当てながら転動させることにより、上記開口導入部１２の内径を少なくとも上記ガスケットの外径（φＤ）まで予備縮小させる縮径工程と、上記開口導入部１２と収納筒部１１の間にガスケット２０の受け座となるリブ１３を環状に形成するビーディング加工とを同時に行うことができる。これにより、工程数を減らして生産性の向上をはかることができる。
【００３７】
表１は、図１に示した本発明方法により製造される筒状アルカリ電池と、図７に示した従来方法により製造される筒状アルカリ電池についてそれぞれ、試作品の耐漏液性能（漏液発生率）と放電性能（電池内容積比率）の試験を行った結果を示す。
【００３８】
この場合、試作電池は全てＬＲ６型の筒状アルカリ電池であって、試料としては、図７に示した工程により試作した「従来品」と、図７および図３に示した工程により試作した「本発明品１」と、図７および図６に示した工程により試作した「本発明品２」の３種類を、それぞれ２００個ずつ用意して試験に供した。
【００３９】
耐漏液性能の試験は、カシメ加工を施した電池を高温多湿（６０℃、湿度９０％）環境下に保存して行う加速試験であって、２０日、４０日、６０日後の各時点での漏液発生率（漏液数／試験数）をそれぞれ検査した。また、放電性能の試験では、従来方法により得られる電池の内容積（発電物質の有効充填容積）を１００とした場合の比率を調べた。
【００４０】
【表１】
0003638498.tif 000002
【００４１】
表１に示す結果からもあきらかなように、「本発明品１」と「本発明品２」はいずれも耐漏液性能と放電性能（電池の内容積）の各性能において、「従来品」よりもすぐれていることが知見された。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による筒形アルカリ電池の製造方法によれば、一方極の端子を兼ねる電池缶の収納筒部への成形合剤の装填が完了したのち、電池缶の開口導入部に所定の外径寸法を有するセンター治具を挿入し、そのセンター治具に対してその軸に対称配置された加圧ローラを上記開口導入部の外側から押し当てながら転動させることによりその電池缶の開口導入部の内径を少なくともガスケットの外径まで予備縮小させる縮径加工を行い、この縮径加工された開口導入部に上記ガスケットを装着して密閉構造の封口部を形成することにより、電池缶の開口導入部の予備縮小を、成形合剤の装填状態に影響を与えることなく効率良く行うことができ、またガスケットのサイズとくに外形サイズを、成形合剤の挿入作業性を損なうことなく縮小して、カシメ加工により生じるガスケットの内部応力を制御し、さらにそれを最適化することができるようになる。これにより、防爆安全弁機能の形状を有するガスケットを使用して封口された筒形アルカリ電池の耐漏液性を高めるとともに、発電物質の増量による放電性能の向上が可能な筒形アルカリ電池を製造することができる。
【００４３】
また、前記ガスケットに、防爆安全弁として機能する薄肉部とともに、この薄肉部とガスケット外周部の間に介在して径方向の内部応力を吸収する緩衝部を形成した場合には、その緩衝部での応力吸収負担が軽減されるとともに、その緩衝部のサイズ縮小と構造の簡略化が可能になり、これにより、前記耐漏液性と放電性能をさらに向上させることができる。
【００４５】
さらに、前記加圧ローラにフランジ部を設け、前記縮径加工時に前記開口導入部と前記収納筒部の間にガスケットの受け座となるリブを環状に形成するビーディング加工を同時に行えば、工程数を減らして生産性の向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の技術が適用された筒形アルカリ電池の製造方法の概要を示す工程フロー図である。
【図２】成形合剤の装填が行われる段階での電池缶の状態を示す断面図である。
【図３】成形合剤の装填後に開口導入部を予備縮径する段階を示す断面図である。
【図４】予備縮径された開口導入部にガスケットを装着する段階を示す断面図である。
【図５】この発明により製造された筒状アルカリ電池の完成状態を示す断面図である。
【図６】縮径加工の別の実施形態を示す断面図である。
【図７】従来の技術による筒形アルカリ電池の製造方法の概要を示す工程フロー図である。
【符号の説明】
１０  電池缶（正極）              １１  収納筒部
１２  開口導入部                  １３  ガスケットの受け座をなすリブ
１４  外装材                      １５  センター治具
１６  加圧ローラ                  １７  加圧ローラ１６のフランジ部
２１  成形合剤（正極）            ２２  セパレータ
２３  流動状合剤（負極）          ２４  負極集電子
２５  負極端子板                  ２６  端子面部
２７  折返フランジ部              ２８  リング状絶縁ワッシャ
３０  ガスケット                  ３１  ボス部
３２  薄肉部                      ３３  外周部
３４  緩衝部
φＡ１  開口導入部１２の内径（加工前）
φＡ２  開口導入部１２の内径（加工後）
φＢ  収納筒部１１の内径
φＣ  成形合剤２１の外径
φＤ  ガスケット３０の外径
ｄ１  隙間余裕
【図１】
0003638498.tif 000003
【図２】
0003638498.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003638498.tif 000009