(57)【要約】【課題】安全性を維持しつつ、電池容積を増大させて高容量化を図った単３形の電池を提供することにある。【解決手段】電池の発電要素（正極合剤２、負極合剤３等）が、一方の電極端子（例えば、正極端子）を兼ねた有底円筒形の電池ケース１内に収容され、電池ケース１の開口部が、絶縁性の封口体５を介して他方の電極端子（例えば、負極端子）となる外部端子板７によって密閉されている。電池ケース１の外周面は、絶縁性の外装ラベル８で被覆され、電池ケース１の開口部は、電池ケース１の開口端部を内方に円弧状に折り曲げてかしめることによって、外部端子板７で密閉されている。そして、かしめ部１ａの円弧の半径は、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にあり、電池の外径は、１４．２０ｍｍ〜１４．３５ｍｍの範囲にある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素が有底円筒形の電池ケース内に収容され、該電池ケースの開口部が絶縁性の封口体を介して外部端子板によって密閉され、前記電池ケースの外周面が絶縁性の外装ラベルで被覆されてなる単３形の電池であって、
前記外装ラベルの厚みを０．０５ｍｍ〜０．１０ｍｍの範囲とし、かつ、前記電池の最大外径を１４．２０ｍｍ〜１４．３５ｍｍの範囲としたことを特徴とする単３形の電池。
【請求項２】
前記電池ケースの開口部は、該電池ケースの開口端部を内方に円弧状に折り曲げてかしめることによって、前記外部端子板で密閉されており、
前記かしめ部の円弧の半径が、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の単３形の電池。
【請求項３】
前記電池がアルカリ乾電池である、請求項１または２に記載の単３形の電池。
【請求項４】
前記電池ケースは、一方の電極端子を兼ねており、前記外部端子板は、他方の電極端子となっている、請求項１に記載の単３形の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状がＪＩＳ規格で定められた単３形（ＩＥＣ規格ではＲ６、ＡＮＳＩ規格ではＡＡ）の電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、単３形の電池は、アルカリ乾電池、マンガン乾電池などが主に製造販売されている。この種の単３形の電池は、日用品から玩具、ホビー用品、ゲーム機器、携帯用音楽再生装置、電子機器の主電源として、今日幅広く普及しており、機器に使用して長持ちすることが所望されている。
【０００３】
機器の駆動時間を長くするには、電池の容量を大きくする必要があるが、そのためには、電池の発電要素である正極、負極材料の高容量化を図る他に、ＪＩＳ規格で定められた範囲内で電池の寸法を大きくして、電池容積の増大を図ることが志向されている（例えば、特許文献１を参照）。特に、ＪＩＳ規格により、形状が細長い円筒状に定められた単３形の電池においては、電池の外径寸法が電池の高容量化に大きく寄与する。
【０００４】
また、電池容積の増大を図るには、電池の外径を大きくすることの他に、電池ケース１０１の肉厚を薄くすることも有効である。
【０００５】
図２は、一般的な円筒状の単３形の電池１００の外周面に沿った断面図である。単３形の電池１００の外径は、内部に発電要素１０２を収納した電池ケース１０１の外径Ｒと、電池ケース１０１の外周面を被覆して絶縁を確保する外装ラベル１０３の厚さＴによって決定され、外装ラベル１０３が重なった部分を含んで最大外径となる。すなわち、電池ケース１０１の外径Ｒに、外装ラベル１０３の３枚分の厚さ３Ｔを加えた寸法（Ｒ＋３Ｔ）が、電池１００の最大外径（以下、単に「外径」という）となる。なお、ＪＩＳ規格で定められた単３形電池の外径は、最大で１４．５ｍｍである。
【０００６】
しかしながら、従来の単３形の電池の外径は、アルカリ乾電池においては、１４．０〜１４．２ｍｍ、マンガン乾電池においては、１３．８〜１４．１ｍｍに止まっているのが実情である。
【特許文献１】特表２００２−５３２８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明者は、総高を４５ｍｍとし、外径の大きさを、１４．２０ｍｍからＪＩＳ規格で定められた最大値１４．５０ｍｍまでの範囲で、０．０５ｍｍずつ変えたピンゲージ（単３形の擬似電池に相当）を作製し、これらを、単３形の電池を電源として使用している機器に装填して、装填時における不具合を検証した。かかる検証には、日用品から玩具、ホビー用品、ゲーム機器、携帯用音楽再生装置、電子機器に至る約５００品目の機器を用いた。なお、単３形の電池の機器への装填は、図３（ａ）に示すように、電池１００の胴体側から機器２００の装填部２０１に装填して蓋２０２をする仕方と、図３（ｂ）に示すように、電池１００の端子側から筒状の装填部２０１の中に挿入して蓋２０２をする仕方に大別される。
【０００８】
検証の結果、全体の約５％の機器において、外径が１４．３０ｍｍ以上の単３形の擬似電池は、図３（ａ）に示した装填の仕方の機器に対しては、装填する際に、擬似電池を無理に押し込む必要があったり、蓋２０２が閉まりにくかったりした。また、図３（ｂ）に示した装填の仕方の機器に対しては、擬似電池を無理に押し込む必要があり、スムーズに装填できなかった。さらに、全体の約２％の機器においては、外径が１４．３５ｍｍ以上の単３形の擬似電池は、図３（ａ）に示した装填の仕方の機器に対しては、蓋２０２が閉まらず、また、図３（ｂ）に示した装填の仕方の機器に対しては、擬似電池を装填できなかった。
【０００９】
ところで、上記検証は、単３形の擬似電池を用いて行ったが、実際の単３形の電池では、絶縁を確保するために、電池の外周面に外装ラベルが被覆されている。従って、電池を無理に機器に装填しようとすると、外装ラベルが損傷して絶縁が保てなくなり、電池が機器の中でショートを起こす畏れがある。特に、電池ケースのかしめ部付近の外装ラベルが破れて、電池ケースが露出すると、かしめ部付近は、電池ケースの開口部を封口する外部端子板（一方の電極端子を兼ねる）に近接していることから、電池ケース（他方の電極端子を兼ねる）と外部端子板とがショートを起こす畏れが高くなる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その主な目的は、電子機器への装着可能な実用性を備え、さらに、安全性を維持しつつ、電池容積を増大させて高容量化を図った単３形の電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係わる単３形の電池は、発電要素が一方の電極端子を兼ねた有底円筒形の電池ケース内に収容され、該電池ケースの開口部が絶縁性の封口体を介して他方の電極端子となる外部端子板によって密閉され、電池ケースの外周面が絶縁性の外装ラベルで被覆されてなる単３形の電池であって、外装ラベルの厚みを０．０５ｍｍ〜０．１０ｍｍの範囲とし、かつ、電池の最大外径を１４．２０ｍｍ〜１４．３５ｍｍの範囲としたことを特徴とする。
【００１２】
ある好適な実施形態において、電池ケースの開口部は、該電池ケースの開口端部を内方に円弧状に折り曲げてかしめることによって、外部端子板で密閉されており、かしめ部の円弧の半径が、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、外装ラベルの厚みを０．０５ｍｍ〜０．１０ｍｍの範囲とし、かつ、電池の最大外径を１４．２０ｍｍ〜１４．３５ｍｍの範囲とすることによって、電子機器への装着可能な実用性を備え、高容量化が図られた単３形の電池を実現することができる。
【００１４】
さらに、かしめ部の半径を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にすることによって、電池装填時における外装ラベルの損傷を防止し、これにより、安全性を維持しつつ、高容量化が図られた単３形の電池を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明の実施形態における単３形のアルカリ乾電池の構成を模式的に示した半断面図で、図１（ｂ）は、かしめ部の部分を拡大して示した断面図である。なお、本実施形態における電池は、外径がＪＩＳ規格で定められた単３形（ＩＥＣ規格ではＬＲ６、ＡＮＳＩ規格ではＡＡ）の電池である。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、電池の発電要素（正極合剤２、負極合剤３等）が、一方の電極端子（例えば、正極端子）を兼ねた有底円筒形の電池ケース１内に収容され、電池ケース１の開口部が、絶縁性の封口体５を介して他方の電極端子（例えば、負極端子）となる外部端子板７によって密閉されている。また、電池ケース１の外周面は、絶縁性の外装ラベル８で被覆されている。そして、電池ケース１の開口部は、電池ケース１の開口端部を内方に円弧状に折り曲げてかしめることによって、外部端子板７で密閉されている。ここで、かしめ部１ａの円弧の半径は、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にあり、電池の外径（Ｒ＋３Ｔ；Ｒは電池ケース１の外径、Ｔは外装ラベル８の厚み）は、１４．２０ｍｍ〜１４．３５ｍｍの範囲にある。
【００１８】
なお、かしめ部１ａの円弧は、必ずしも一定の曲率をなすものでなくてもよく、本発明における「円弧の半径」は、図１（ｂ）に示すように、９０度の内角をなす円弧上の任意の３点Ａ１、Ａ２、Ａ３（若しくはそれ以上）における曲率半径の平均値を意味する。
【００１９】
電池ケース１は、例えば、ニッケルめっき鋼板を、所定の寸法、形状にプレス成型して得られる。また、電池ケース１には、中空円筒状の正極合剤２が内接するように収納され、正極合剤２の中空部には、有底円筒形のセパレータ４を介してゲル状負極３が配置されている。そして、電池ケース１の開口部は、正極合剤２、ゲル状負極３等の発電要素を収納した後、釘型の負極集電体６と電気的に接続された外部端子板７、及び樹脂封口体５を一体化した組立封口体９を配置し、電池ケース１の開口端部を内方へ円弧状に折り曲げたかしめ部１ａによって封口されている。
【００２０】
外装ラベル８は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等の熱収縮性樹脂フィルムを基材としている。また、外装ラベル８の外表面に、耐摩耗性と潤滑性を付与するニスなどの保護層を設けると、スムーズに電池を機器に装填することができる。なお、保護層は、紫外線硬化型がコーティング作業が容易である点で好ましい。また、保護層は、透明フィルムでラミネートする方法で形成してもよい。また、外装ラベル８は、電池ケース１の外周面に巻き付けて貼り合わせ、熱風で外装ラベル８全体を熱収縮させることにより、電池ケース１に密着させることができる。なお、貼り合わせる際は、重なった部分の円周上の長さを、例えば５ｍｍ以下に短くすることによって、スムーズに電池を機器に装填することができる。あるいは、筒状に形成した外装ラベル８の中に、電池ケース１を挿入して、熱風で外装ラベル８全体を熱収縮させることにより、電池ケース１に密着させてもよい。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１は、かしめ部１ａの円弧の半径を変えてかしめ封口した電池ケース１を、図３（ｂ）に示した機器２００に装填した際に、外装ラベル８の破れが発生した度合い示したものである。ここで、電池を装填する筒状の装填部２０１の内径を１４．３７ｍｍとし、電池ケース１の外径Ｒを１４．２０ｍｍ、外装ラベル８の厚みＴを０．０５ｍｍ、かしめ部１ａの円筒の半径を、それぞれ０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ（実施例１〜４）とした。そして、各実施例１〜４の電池１００個について、装填の際の外装ラベルの破れ発生の有無を調べた。なお、各実施例１〜４で用いた外装ラベル８の外表面には、紫外線硬化型のニスからなる保護層を設け、貼り合わせる際の重なった部分の円周上の長さを５ｍｍとした。
【００２３】
表１から分かるように、かしめ部１ａの円弧の半径が０．５ｍｍ以上の場合（実施例２〜４）には、外装ラベルの破れはなく、０．４ｍｍのもの（実施例１）だけ、外装ラベル８の破れが発生した。これは、かしめ部１ａが、その半径が０．５ｍｍ以上の緩やかなエッジ形状である場合には、装填部２０１への引っ掛かりが無いのに対して、０．５ｍｍ未満の鋭いエッジ形状である場合には、装填部２０１への引っ掛かりにより、外装ラベル８の損傷が生じたものと考えられる。
【００２４】
また、電池の高容量化の観点からは、電池の封口部の容積を小さくすることが望ましく、そのためには、かしめ部１ａの円弧の半径は１．５ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、外装ラベル８を電池ケース１に密着させて被覆する観点からも、かしめ部１ａの円弧の半径は１．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
次に、外装ラベル８の損傷が生じない範囲の半径を有するかしめ部１ａを備えた電池に対して、電池の外径を変えて、機器への装填状況、及び放電特性の評価を行った。
【００２６】
ここで、かしめ部１ａの半径を１．０ｍｍ、電池ケース１の側面の厚みを０．１８ｍｍとし、電池ケース１の外径Ｒ及び外装ラベル８の厚さＴを、それぞれ表２に示す大きさにした単３形のアルカリ乾電池（実施例５〜１０、比較例１〜３）をそれぞれ１００個ずつ作製して、機器への装填状況、及び放電特性を評価した。なお、表２中の実施例３は、表１に示したものと同じ電池である。なお、各実施例５〜１０で用いた外装ラベル８の外表面には、紫外線硬化型のニスからなる保護層を設け、貼り合わせる際の重なった部分の円周上の長さを５ｍｍとした。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
表２は、評価結果を示したものである。表中の内容積比は、各実施例における電池ケース１の内容積を、比較例１を基準に表したもので、電池ケース１の内側の断面積からその比率を求めた。なお、断面積は、電池ケース１の外径Ｒとその側面の厚さから算出した。また、表中の放電特性は、ＡＮＳＩ規格Ｃ１８．１Ｍに定められた放電試験の方法に準拠して行ったもので、各々５個ずつのアルカリ乾電池を、２１±２℃の恒温環境下で、１．５Ｗで２秒間放電した後、０．６５Ｗで２８秒間放電するパルス放電を１サイクルとして、１時間あたり１０サイクル行い続け、１．０５Ｖに達するまでの累計サイクル数を測定し、その平均値を算出したものである。
【００２９】
表２に示すように、電池の外径（Ｒ＋３Ｔ）が１４．３５ｍｍ以下の場合には、全ての機器に装填することができたのに対し、電池の外径が１４．３５ｍｍを超える場合（比較例２、３）には、装填できない機器があった。
【００３０】
また、電池の内容積は、電池の外径を１４．３５ｍｍ（電池ケースの外径Ｒを１４．２０ｍｍ、外装ラベルの厚さＴを０．０５ｍｍ）にした場合（実施例３）、従来の電池の外径の大きさ（約１４．１５ｍｍ）に相当する比較例１に対して、約５％増加することができ、さらに、放電特性においては、約２０％向上することができた。これは、内容積の増大に加え、電極面積の増大が寄与したものと考えられる。
【００３１】
ここで、外装ラベル８の厚さは、０．０５ｍｍ未満だと機械的強度が不充分で破れやすく、また、０．１０ｍｍを越えると機械的強度は充分であるものの、単３形の電池の外径に制約により、電池ケース１の外径Ｒが小さくなって、高容量化の効果を低減させてしまう。従って、外装ラベル８の厚さは、０．０５ｍｍ〜０．１０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００３２】
以上より、外装ラベルの厚みを０．０５ｍｍ〜０．１０ｍｍの範囲とし、かつ、電池の最大外径を１４．２０ｍｍ〜１４．３５ｍｍの範囲とすることによって、電子機器への装着可能な実用性を備え、高容量化が図られた単３形の電池を実現することができる。さらに、かしめ部の半径を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にすることによって、電池装填時における外装ラベルの損傷を防止し、これにより、安全性を維持しつつ、高容量化が図られた単３形の電池を実現することができる。
【００３３】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態においては、アルカリ乾電池について説明したが、電池ケース１に収納する発電要素の材料の選択によって、単３形のマンガン乾電池やリチウム電池、ニッケル水素蓄電池等にも本発明を適用することも勿論可能である。また、上記実施形態においては、電池ケースを一方の電極端子を兼ねた構成にしたが、電池ケースの底部（フラット底）に電極端子を溶接等により一体化したものであっても勿論よい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、安全かつ高容量な単３形の電池として、あらゆる機器の電源に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態における単３形の電池の構成を示した図で、（ａ）はその半断面図、（ｂ）はかしめ部の部分断面図である。
【図２】従来の単３形の電池の外周面に沿った断面図である。
【図３】従来の単３形の電池を装填する機器の構成を示した図で、（ａ）は電池の胴体側から装填部に装填する機器の構成図、（ｂ）は電池の端子側から装填部に挿入する機器の構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      電池ケース
１ａ    かしめ部
２      正極合剤
３      ゲル状負極
４      セパレータ
５      封口体
６      負極集電体
７      外部端子板
８      外装ラベル
９      組立封口体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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