(57)【要約】電気化学電池の部品の表面に液状接着剤を塗布するスプレー法。接着剤は、好ましくは圧電振動子で作動するノズルによる噴霧によって塗布される。ノズルは、出口開口に終端する細長い弾力的なチューブとすることができる。接着剤は、好ましくは液滴のパルス状の流れとして噴霧される。液状接着剤は、望ましくは１秒につき約５００〜５０００個の液滴の割合の微細な液滴として吐出される。この方法は、狭い幅、あるいは到達が困難な電池部品の表面に、正確でむらがなくかつ再現可能に接着剤を塗布する場合に効果的である。具体的な用途においては、亜鉛／空気ボタン電池のカソードケーシングの端子部分を囲んでいる幅の狭い凹んだ段差部分に接着剤を塗布することができる。そのような用途においては、カソードケーシングとカソード組立体との間に接着剤がタイトなシールをもたらし、それによって電池から電解質の漏れを防止する。
2006512721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学電池の部品の一部の表面に接着剤を塗布する方法であって、
前記表面の一部を前記接着剤で覆うために前記接着剤を噴射する段階を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記接着剤が液滴の形で噴射されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接着剤が液体であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記接着剤が噴射ノズルを介して噴射されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
圧電振動子によって前記噴射ノズルを起動させて前記ノズルを脈動させ、液滴の形の前記接着剤がそこを通過するようにする段階を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ノズルは、出口開口に終端する細長い本体部分を具備した弾力的なチューブを有しており、
前記圧電振動子は、前記細長い本体部分を囲んで前記細長い本体部分に脈動を生じさせ、液滴の形の前記液状接着剤が前記ノズルを通過するようにすることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記接着剤が液体であり、１秒につき約５００〜５０００個の液滴が前記ノズルを通過することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記接着剤が約４〜２０センチポアズの粘度を有する液体であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
電気化学電池のケーシングの内側表面の一部に液状接着剤を塗布する方法であって、
前記液状接着剤が噴射ノズルを通過するようにして前記ケーシングの内側表面の一部前記接着剤で覆う段階を備えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記接着剤が液滴の形で前記ノズルを通過することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
圧電振動子によって前記噴射ノズルを作動させて前記ノズルに脈動を生じさせ、液滴の形の前記液状接着剤がそこを通過するようにする段階を備えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ノズルは、出口開口に終端する細長い本体部分を具備した弾力的なチューブを有しており、
前記圧電振動子は、前記細長い本体部分を囲んで前記細長い本体部分を脈動させ、液滴の形の前記液状接着剤が前記ノズルを通過するようにすることを特徴とする請求項１１に記載した方法。
【請求項１３】
前記液状接着剤は、１秒につき約５００〜５０００個の液滴の割合で前記ノズルを通過することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記液状接着剤が約４〜２０センチポアズの粘度を有していることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
亜鉛／空気電池用カソードケースの内側表面の一部に液状接着剤を塗布する方法であって、
前記液状接着剤が噴射ノズルを通過するようにして前記カソードケーシングの内側表面の一部を前記接着剤で覆うことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記液状接着剤が液滴の形で前記ノズルを通過することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
圧電振動子によって前記噴射ノズルを作動させて前記ノズルに脈動を生じさせ、液滴の形の前記液状接着剤がそこを通過するようにする段階を備えることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ノズルは、出口開口に終端する細長い本体部分を具備した弾力的なチューブを有しており、
前記圧電振動子は、前記細長い本体部分を囲んで前記細長い本体部分を脈動させ、液滴の形の前記液状接着剤が前記ノズルを通過するようにすることを特徴とする請求項１７に記載した方法。
【請求項１９】
前記液状接着剤が約４〜２０センチポアズの粘度を有していることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記液状接着剤がポリアミド樹脂を含んでいることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記ノズルの出口開口は、前記接着剤で覆われる前記カソードケーシングの内側表面の一部から約２〜１０ミリメートルの距離に配置されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記ノズルからの前記液状接着剤は、約１０〜２５ミル（０．２５４〜０．６３５ｍｍ）の幅を有する前記接着剤で前記表面を覆うことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記液状接着剤は、１秒につき約５００〜５０００個の液滴の割合で前記ノズルを通過することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記液適の平均径が約５〜１０ミクロンであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記弾力的なチューブがガラス製であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記カソードケーシングが開放端および閉成端を有する缶の形であり、
前記閉成端の中央部分が電池の正極端子を形成しており
前記正極端子は凹んだ環状段差部分によって囲まれており、
前記液状接着剤は前記ノズルから前記凹んだ環状段差部分の内側表面へと通過することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】
前記段差部分の内側表面上の前記接着剤に電解質バリアシートの一部を付着させる段階をさらに備えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
電解質バリアシートがテフロン（テトラフルオロエチレン）製であることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記段差部分の内側表面上の接着剤に前記バリアシートの縁部を付着させ、それによって前記バリアシートの縁部が前記段差部分の内側表面に接着されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
二酸化マンガンから成る触媒カソードは、前記段差部分の内側表面と前記触媒カソードとの間に前記バリアシートがあるように、前記電解質バリアシート上に塗布されることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記電池がボタン電池であり、
かつ前記段差部分が前記カソードケーシングと一体な部分であることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記段差部分が環状リングの形であり、
前記接着剤のコーティングが前記段差部分の形状に一致する連続的なリングの形であることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ノズルの詰まりを取り除くためにガスにより前記ノズルを浄化する段階、および
前記液状接着剤が他の噴射ノズルを通過するようにして前記カソードケーシングの内側表面の一部を前記接着剤で被覆する段階、
をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３４】
前記ガスが不活性ガスであることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記ガスが空気であることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気化学電池の部品に接着剤を塗布するジェットスプレー法に関する。特に本発明は、亜鉛／空気電池のカソードケースの内側表面に接着剤を塗布するジェットスプレー法に関する。
【０００２】
電気化学電池の部品、例えば電池用ケースの内側表面の一部に接着剤を塗布する必要がある。接着剤を塗布する表面の一部は、非常に狭かったり、通常のブラシあるいは接触ローラを用いてアクセスすることが困難であったりする。通常の亜鉛／二酸化マンガンアルカリ電池のような多くの電池は、電池を密封するために電池ケーシング（ハウジング）の開放端に挿入される、合成樹脂製の絶縁プラグを有している。そのような絶縁プラグの縁部と典型的に金属製である電池ケーシングとの間に接着密封用剤を塗布することには望ましい利点がある。そのような電池においては、細長い釘の形をした金属製の集電体が絶縁プラグの開口を介して挿入されて、その先端部分がアノード混合物内に入り込む。集電体を絶縁プラグに挿入するときに密封が生じるように、集電体あるいは絶縁プラグの表面に接着密封用剤を塗布することは有用である。例えばブラシあるいはローラーによって接着剤を塗布する従来の接触法は、通常、緩慢であり、かつ非常に狭いあるいは到達が困難な表面に塗布することが困難である。
【０００３】
亜鉛／空気減極電池は、典型的に、プログラム可能なタイプの補聴器を含む電子補聴器に特別な実用性を有するミニチュアボタン電池の形をしている。そのような電池が適切に密封されていない場合、特に電池が誤用された場合に、その電池から電解質が漏れるという問題がある。そのようなミニチュア電池は、典型的に、直径が約４〜１２ｍｍで高さが約２〜６ｍｍのディスク状の円柱形状を有している。亜鉛空気電池はまた、通常のＡＡＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡ、ＣおよびＤサイズの亜鉛／二酸化マンガンアルカリ電池に相当する寸法、およびさらに大きい寸法の円柱状ケーシングを有した、いくぶん大きな寸法で生産される。
【０００４】
ミニチュア亜鉛／空気ボタン電池は、典型的に、アノードケーシング（陽極カップ）およびカソードケーシング（陰極カップ）を備える。アノードケーシングおよびカソードケーシングは、それぞれ閉成端および開放端を有している。必要な材料がアノードおよびカソードケーシングに挿入された後、カソードケーシングの開放端は典型的にアノードケーシングの開放端に挿入され、その電池は加締めによって密封される。アノードケーシングは、通常は微粒子亜鉛である亜鉛を含むとともに、気泡の発生を減少させるために選択的に水銀が添加された混合物で満たされる。電解質は、通常は水酸化カリウムの水溶液であるが、他の水溶性アルカリ電解質を用いることもできる。カソードケーシングの閉成端は（その閉成端が最も上となるように上下方向位置に保持したときに）、その中心近傍の突出部あるいは平坦な底部を有することができる。この部分は、正極端子を形成するとともに典型的にそこを貫通する複数の空気孔を有している。隆起した中心部分を閉成端上に有するカソードケーシングは、通常、隆起した正極端子から延びてそれを囲む、一体的に形成された環状に凹んだ段差部分を有している。
【０００５】
カソードケーシングは、ケーシングの閉成端の隆起した部分（正極端子の接触領域）の内側表面に沿って並ぶ空気拡散装置（エアーフィルタ）を収納している。この空気拡散装置は、ケーシング閉成端の隆起した部分の空気孔に隣接して配置される。典型的に微粒子の二酸化マンガン、炭素および疎水性バインダの混合物から成る触媒材料は、空気拡散装置のうち空気孔に接触しない側において、カソードケーシング内に挿入される。陰極物質は、空気拡散装置（フィルタ）を覆うようにカソードケーシング内に挿入されるカソード触媒組立体の一部とすることができる。カソード触媒組立体は、好ましくはテフロン（テトラフルオロエチレン）である電解質バリア材料の層（疎水性通気性フィルム）を触媒材料の片側に積層するとともに、電解質透過性（イオン透過性）のセパレータ材料を反対側に積層することによって形成することができる。それから、カソード触媒組立体は典型的に、その中央部分が空気拡散装置を覆うとともに電解質バリヤー層の一部が段差部分の内側表面に当接するように、カソードケーシング内に挿入される。
【０００６】
高いドレインあるいは他の厳しい動作環境においては、電解質が触媒カソード組立体の端部に移動し、電解質がカソードケーシングから漏れることがある。漏れが生じる場合、この漏れはカソード触媒組立体およびカソードケーシングの外周縁に沿って生じる傾向があり、カソードケーシングの閉成端にある空気孔を介して徐々に電池から漏れ出る。利用可能な内部容積の量を増加させるためにカソードケーシングが非常に薄く作られている場合、例えば約４〜１０ミル（０．１０２〜０．２５４ｍｍ）の肉厚、あるいはより薄くて約２〜６ミル（０．０５１〜０．１５２ｍｍ）の肉厚である場合には、漏れの可能性もより大きい。薄い壁のカソードケーシングにおいては、加締めによって電池を閉じた後に緩みが生じるという重大な傾向がある。そのようなケーシングの緩みは、カソード触媒組立体とカソードケーシングの段差部分の内側表面との間に顕微鏡的な経路が発生しあるいは拡大することから生じ、翻って電解質の漏れの経路を生じさせる。
【０００７】
譲受人が共通している米国特許６，４３６，１５５Ｂ１号公報には、亜鉛／空気電池のカソードケーシングの隆起した端子部分を囲んでいる環状に凹んだ段差部分に、接着剤を塗布するためのパッド転写方法が開示されている。凹んだ段差部分の内側表面への接着剤の塗布は、亜鉛／空気電池のカソード組立体とカソードケーシングとの間に密封をもたらす。パッド転写方法によって塗布された接着剤は、カソード組立体の縁部周りの電解質の漏れを防止し、したがってカソードケーシングの空気孔を介した電解質の漏出を防止する。
【発明の開示】
【０００８】
本発明の１つの態様は、電気化学電池の部品に接着密封用剤を塗布するためのスプレー方法に向けられている。この接着剤は噴射ノズルを介して吐出され、接着剤は液滴の流れの形で塗布される。この点に関して、本願明細書において用いる「スプレー」あるいは「ジェットスプレー」という用語は、ノズルが液滴の流れの形で吐出するように液体を吐出することを意味するものと理解されるべきである。インクジェットスプレー技術と同様な通常の微小吐出技術を用いることにより、適切な粘度の液状接着剤を吐出できることが確認された。そのような方法には、熱式あるいは圧電式のインクジェットスプレー法に関連する微小吐出ノズルを用いて液状接着剤を吐出することが含まれる。
【０００９】
本発明の１つの態様は、微小な液滴の形で液状接着剤を吐出する方法に向けられている。この方法は、圧電式ノズルを使用することによって達成することができる。そのようなノズルは、弾力的な導管から形成されて出口開口に終端する弾力的毛管ノズルを囲む、圧電振動子を用いる。このチューブは、好ましくはガラス製である。この圧電振動子は電気パルスを機械的な振動に変換し、それは翻って毛管ノズルの調和振動に結びつく。液滴が伝播する割合は振動子の周波数に応答し、かつそれによって設定される。周波数は、形成された液滴間の距離が非常に小さくて液滴に結合する傾向が生じ、したがって液滴の伝播が安定した流れを模倣するように、非常に高く設定される。液滴の寸法はノズル開口の寸法を調整することによって調整することができる。２つの異なった動作モード、すなわちａ）断続パルスモード、およびｂ）連続パルスモードを用いることができる。断続パルスによる吐出においては、設定された数の液滴が設定された塗布サイクルタイムにおいて伝播する。断続パルスモードにおいて望まれる液滴伝播の割合は、１秒につき約５００〜５０００個の液滴であり、より典型的には１秒につき約１０００〜３０００個の液滴である。液滴が伝播する割合は、１秒につき約５００〜５０００個の液滴の伝播割合にそれぞれ対応する、約５００〜５０００ヘルツの設定値に振動子周波数を予め設定することによって設定される。予め設定された割合の液滴の伝播は、所望の数の液適をもたらすために、所定のサイクルタイムにわたって連続する。そのような塗布サイクルは、追加の基材にあるいは同じ基材について反復され、接着剤の塗布が層をなすようにする。液滴を伝播させる塗布サイクル間の休止時間は、所望される流量条件を満たすために秒、１／１００秒、１／１０００秒のオーダー、あるいはより長く若しくはより短く設定することができる。したがって、塗布サイクル間の休止時間は、典型的に約０．００１〜１秒である。振動子の５００〜５０００ヘルツの設定に対応する、１秒につき５００〜５０００個の割合で液適を伝播させる塗布サイクルの間、塗布時間は秒、１／１００秒、１／１０００秒のオーダー、あるいはより長く若しくはより短くすることができる。したがって、塗布時間は、典型的に約０．００１〜１秒である。そのような吐出の一例を挙げると、（１３サイズのボタン電池の内周の長さに対応する）０．９３３インチの基材の直線距離を覆うために、３０００ヘルツ（１秒につき３０００個の液滴）において５８０個の液滴を吐出するとすると、吐出時間（塗布サイクル）は０．１９３秒となる。約５０００ヘルツを越える周波数での液滴の伝播においては、液滴に結合しようとする傾向が生じるため、液滴間の隙間が感知できなくなり、連続した流れに匹敵することになる。
【００１０】
連続したパルスの吐出においては、液滴の伝播の割合は、望ましくは１秒につき約５００〜５０００個、より典型的には１秒につき約１０００〜３０００個の液滴となる。連続パルスモードにおいては、ユーザの介入によって振動子に対する信号が遮断されるまで、別個の液滴が連続的に伝播する。そのような微小吐出技術は、通常、インクジェットプリンタにおけるインク吐出に用いられているが、そのような方法を用いて液状の接着剤を吐出できることが本願において確認された。液状接着剤は、望ましくは約４〜２０センチポアズの粘度を有する。液状接着剤は、ターゲット表面上における接着剤コーティングの幅が非常に狭く（約１０〜２５ミル（０．２５４〜０．６３５ｍｍ））なるように、微小サイズのノズル（約５０〜６０ミクロンの出口開口直径を有するノズル）から吐出することができる。ターゲット表面に移動した接着剤（湿った状態）の厚みは、典型的に、約２０〜４０ミクロン（０．０２０〜０．０４０ミリメートル）、あるいはさらに厚くすることができる。接着剤（乾燥したとき）の厚みは、典型的に、約１０ミクロン（０．０１０ｍｍ）、あるいはさらに厚くてもよい。
【００１１】
好ましい接着剤は、ポリアミド接着剤樹脂を含む溶剤ベースの水溶液である。接着剤の成分は、望ましく低分子量の熱可塑性ポリアミド樹脂である。好ましいポリアミド樹脂は、商品名REAMID―100およびVERSAMID-100（Henkel Corp.あるいはCognis Corp.）の商品名で入手可能である。これらの樹脂は、分子量が約３９０の２量体化された脂肪酸であり、かつ２量体化された脂肪酸とジアミンの反応生成物であって、室温においてはゲルである。より高い分子量のポリアミドベースの接着剤成分を用いることができるが、より低い分子量の成分が好ましい。それらが、選択した好ましい溶剤に対してより容易に溶解するからである。接着剤成分は所望する粘度へと溶剤に溶解される。イソプロパノールあるいはトルエン、およびそれらの混合物といった様々な溶剤を用いることができる。好ましい実施例は、その比較的無害な性質により、選択する溶剤としてイソプロパノールを用いる。ポリアミドの追加の利点は、水酸化カリウム電解質による化学的な破壊作用に対する抵抗力である。
【００１２】
接着剤は、ジェットスプレー法を用いて、電気化学電池の部品に効果的に塗布することができる。接着剤は、接着剤シールを形成するために、ポリマー部品の所望する表面同士の間、金属部品の表面同士の間、あるいは電池のポリマー部品と金属部品の表面同士の間に塗布することができる。例えば、円柱状あるいは平らな（プリズム状の）アルカリ電池の金属製あるいは合成樹脂製のケーシングの開放端を密封するべく、電気化学電池の合成樹脂製絶縁プラグとアウタケーシングとの間に接着剤シールを形成するために、接着剤を塗布することができる。そのような電池においては、典型的に、その先端部分が電極混合物の１つに貫通するように絶縁プラグを通して挿入される、細長い集電体（釘）が存在している。例えば、亜鉛／二酸化マンガンアルカリ電池においては、通常、亜鉛アノード混合物を貫通するように絶縁プラグの開口を介して挿入される細長い集電体釘が存在する。液状接着剤は、集電体と絶縁プラグとの間に接着シールが生じるように、本発明のスプレー法によってそのような集電体の表面の周りに塗布することができる。あるいは、絶縁プラグの開口の壁にシール材を塗布することができる。
【００１３】
本発明の特別な態様は、亜鉛／空気電池用カソードケーシングの内側表面の一部にジェットスプレーによって液状接着剤を塗布する方法に向けられている。接着剤は、好ましくは圧電式ノズルによって液滴の流れの形で塗布される。液滴の流れは、電池のカソードケーシングの閉成端にある中央の正極端子から延びてそれを囲んでいる、凹んだ段差部分の内側表面に塗布することができる。接着剤は、乾燥すると、電池からの電解質の漏れを防止するシール剤として作用する。カソードケーシングの閉成端が平らな場合、すなわち凹んだ段差部分が無い場合には、閉成端の内側表面の外周縁に沿ってあるいはその近傍に、接着剤を液滴の流れとして塗布することができる。
【００１４】
譲受人が共通している米国特許第６，４３６，１５６Ｂ１号公報には、亜鉛／空気ボタン電池のカソードケーシングの内側表面の一部に接着剤を塗布するための、パッド転写方法が記載されている。接着剤を塗布するためのパッド転写方法は効果的ではあるが、本発明のジェットスプレー法はさらなる利点を有していると考えられる。具体的には、ジェットスプレー法はパッド転写方法より速く、したがって接着剤で被覆した製品の時間あたりの生産数がより多くなることに帰着する。ジェットスプレー法は非接触法であり、目標とする基板表面に対して接着剤を塗布するためのパッド、ブラシあるいはアプリケータ表面の接触を必要としない。このことは、目標とする表面の端部からのにじみ出しを生じさせて通気孔の閉塞やカソード触媒組立体とカソードケーシングとの間の劣等な電気的接触に結びつく、多すぎる接着剤を塗布する可能性を減少させる。また、ジェットスプレー法においては、液状接着剤の液滴の微細なスプレーの目標とする表面に対する狙いを、非常に正確に定めることができる。このことは、カソードケーシングの凹んだ段差部分のような幅の狭い表面、あるいは電池部品の表面のうち到達が困難な部分への、薄い接着剤コーティングの正確な塗布を可能とする。加えてこの方法は、吐出するシール材の重量の非常に正確で繰り返し可能な計量を可能とし、それは翻って生産におけるより効果的なシール材の使用管理に結びつく。ジェットスプレー法はまた、必要に応じて層として接着剤を塗布するためにも適しており、接着剤の積層体を生じさせるために、各層を同一のあるいは異なる材料から構成することができる。
【００１５】
本発明は、図面を参照することによってよりよく理解される。
【００１６】
本発明のジェットスプレー法は、電池を組み立てる間に、電気化学電池の部品に接着剤を塗布するために用いることができる。ほとんどの電池が備えている樹脂製の絶縁プラグは、電池ケーシング（ハウジング）の開放端に挿入されて電池を密封するとともに電気的な短絡を防止する。ケーシングは典型的に金属製である。そのような絶縁プラグの縁部と電池ケーシングとの間に接着剤を塗布することができる。典型的に細長い釘の形をした金属製の集電体は、その先端部がアノード混合物に入り込むように絶縁プラグの開口を通して挿入される。接着剤は、本発明のジェットスプレー法によって集電体の表面に塗布されて、アノード電流コレクタと絶縁体プラグとの間に接着剤によるシールを生じさせる。
【００１７】
特殊な用途においては、亜鉛／空気電池のカソードケーシング（カソード缶）の内側の表面の一部に、ジェットスプレーによって接着剤を塗布することができる。より詳しくは、亜鉛／空気電池のカソードケーシング（カソード缶）の閉成端の内側表面に、ジェットスプレーによって接着剤を有利に塗布できることが確認された。具体的な実施例においては、亜鉛／空気ボタン電池の従来のカソードケーシングのうち、隆起している端子接触部分を囲んでいる周辺の凹んだ段差部分に、ジェットスプレー法によって接着剤を塗布することができる。カソードケーシングの閉成端が平坦な場合、すなわち凹んだ段差部分を有していない場合には、閉成端の内側表面の周辺縁部に沿わせて、その近傍にあるいは隣接させてジェットスプレーによって接着密封用剤を塗布することができる。
【００１８】
電気化学電池の所望の部品に接着剤を塗布するために、典型的にインクジェットスプレー印刷に採用されているジェットスプレーノズルを使用できることが確認された。接着剤は、インクジェットスプレー技術の本願への適用を可能とするような粘性を有する。ノズルの寸法は、インクジェットスプレーに用いるよりもいくらか大きく、あるいはいくらか小さい開口へと変更することができる。したがって、「ジェットスプレー」という用語の使用が、インクジェットスプレー印刷において従来採用されているノズル寸法に限定されることは意図されていない。本願明細書に記載される好ましいジェットスプレー法は、インクジェットスプレー技術の原理を利用しつつ、そのノズル寸法および作動パラメータを変更し、かつインクに代えて液状接着剤を使用する。ジェットスプレー技術への接着剤溶液の適用は直観に反していると考えられる。
【００１９】
模式的なジェットスプレー装置１００が図１に示されている。ノズル組立体１０５が備えるノズル１３５は、圧電振動子（ＰＺＴ）１１０および望ましくはアルミニウム製の外側ハウジング１２０によって囲まれている弾力的なガラスキャピラリ１３０を有している。ガラスキャピラリ１３０は、流体供給源に接続される後端１３９およびノズル先端開口１３８に終端する前端を具備した、細長い管状体１３２を有している。ノズル先端開口１３８は、所望する液適の寸法に応じてその寸法を変更することができる。この装置１００は、正および負のコネクタ１５２，１５４を介して圧電振動子（ＰＺＴ）へとそれぞれ電気的に接続されている波形周波数発生器１６０を備えている。これらの接続は接続部１５３，１５５を介してもたらされている。
【００２０】
作動の際には、圧電振動子１１０が波形発生器１６０に設定されている周波数で衝撃を与える。この圧電性の衝撃は、翻ってキャピラリ１３０が締め付けられるようにする。すなわち、振動子によって負荷された周波数に調和して脈うつ（振動する）ようにする。キャピラリ１３０の脈動（振動）は、液状接着剤１４３ａ（図２）がノズル先端１３８を通過して塗布すべきターゲット表面２４５ａ上へと流れるようにする。（接着剤１４３ａはまた、本明細書において、接着密封用剤あるいはシール材と称することができる。）この流れ１４３ａは、ノズル先端１３８を通過するときに間断化された液滴１４３ｂの微細な線へと変形し、ターゲット表面２４５ａに衝突する液滴１４３ｂの寸法は、望ましくは約１〜１００ミクロンである。
【００２１】
本発明の好ましい実施例においては、液滴の寸法が望ましくは約５〜１０ミクロンとなるように、ノズル寸法およびジェットスプレー装置１００の運転モードを調整することができる。そのようなモードにおいて、小さな表面領域を高い精度で覆うように接着剤１４３を噴霧できることが確認された。一つの特定の用途、例えば、亜鉛／空気ボタン電池のカソードケーシング（缶）２４０の内側表面の所望の部分に接着剤１４３を塗布するために、本発明のジェットスプレー装置１００を用い得ることが確認された。カソードケーシング２４０（図２）は、本体２４２、一体の閉成端２４９および開放端２４７を有している。カソードケーシングの閉成端２４９は、（閉成端が一番上となるようにケーシングを上下方向に保持したときに）典型的にその中心近傍に隆起した部分２４４を有する。この隆起した部分２４４は、正極端子の接触領域を形成するとともに、それを貫通する複数の空気孔２４３を典型的に有している。カソードケーシング閉成端２４９はまた、隆起した端子部分２４４の周辺縁部２４６から外側周辺縁部２４８へと延びる、環状に凹んだ段差部分２４５を有している。従来の亜鉛／空気ボタン電池の直径は、約４〜１６ｍｍの間で、より典型的には約４〜１２ｍｍの間で変化する。そのような電池において、環状に凹んだ段差部分２４５は、典型的に約３０ミル（０．７６２ｍｍ）の幅を有する。
【００２２】
ジェットスプレー装置１００を利用するに際して、カソードケーシング２４０の凹んだ段差部分の内側表面２４５ａを覆うために、例えば約１０〜２５ミル（０．２５４〜０．６３５ｍｍ）の幅を有する接着剤の連続した軌道を用い得ることが確認された。そのような塗布を達成するために、約５０〜６０ミクロンのノズル先端開口１３８が望ましいことが確認された。そのようなノズルは、テキサス州PlanoのMicrofab TechnologiesからモデルナンバーMJ-AT-01として入手可能である。ノズル先端１３８は、望ましくはターゲット表面２４５ａから約２〜１０ミリメートルの範囲に、好ましくは約６ミリメートルの位置に配置される。波形発生器１６０は、好ましくは、圧電振動子が約５００〜５０００ヘルツの周波数で衝撃を与えるようなパルスモードに設定される。このことは、液状接着剤１４３が毎秒約５００〜５０００の分離した液滴としてノズル１３５から放射される安定した出力へと転換する。液滴伝搬のより典型的な範囲は、毎秒約１０００〜３０００の液滴であり、振動子の約１０００〜３０００ヘルツの周波数に対応している。平均液滴径は、典型的に約５〜１０ミクロンである。（本願明細書において用いる「平均」という用語は、算術平均平均であると理解されるべきである。）振動子のドウェル電圧は、液状接着剤１４３の粘性が約４〜２０センチポアズである場合に、望ましくは約５５〜８０ボルトに設定される。液状接着剤の粘性がより低ければ低いほどノズル先端１３８が詰まる可能性は低くなるが、より低い粘性は塗布時間を増加させる。１パルスにつき吐出される接着剤樹脂がより少なくなるからである。液状接着剤の粘性は、満足のいく作動を確実にするために、使用する接着剤樹脂のタイプ応じて最適化することができる。カソードケーシング２４０（図２）が回転タレット（図示せず）上の所定位置に保持されるので、接着剤の液滴１４３ｂの連続した流れは、カソードケーシング２４０が１回転する間に環状表面２４５ａ上で円周方向に塗布される。約４〜１２ミリメートルの直径を有する典型的なカソードケーシング２４０においては、カソードケーシング２４０は典型的に毎分約６０〜４００回転の速度で１回転し、その間に液状接着剤１４３がスプレーノズル１３５から吐出される。しかしなから、必要に応じて、接着剤の複数の層を塗布するためにカソードケーシング２４０を多数回転させることができる。あるいは、接着剤の連続したリング（ビード）を生じさせるために、ケーシング２４０を静止状態に保持するとともに、ノズル１３５を環状の表面２４５ａの経路に沿って１回若しくは複数回回転させることができる。カソードケーシング凹状表面２４５ａに噴霧される接着剤の幅は、典型的に約１０〜２５ミル（０．２５４〜０．６３５ミリメートル）である。凹状表面２４５ａ上の接着剤（湿っているとき）の厚みは、約２０〜４０ミクロン（０．０２０〜０．０４０ミリメートル）であるが、さらに厚くてもよい。接着剤（乾燥したとき）の厚みは、５ミクロン（０．００５ミリメートル）〜１０ミクロン（０．０１０ミリメートル）であるが、さらに厚くてもよい。
【００２３】
圧電振動子が振動すると、液状接着剤１４３は液滴１４３ｂの微細な流れとして吐出され、環状表面２４５ａに接触する際にいくぶん飛び散る。それによって接着剤の連続したコーティングが塗布され、ケーシング２４０が１回転すると環状表面２４５ａが覆われる。接着剤の全くない隙間が環状表面２４５ａの円周方向経路に沿って存在するように、接着剤の流れを間断化させるといった変形例が可能であることは理解される。
【００２４】
ジェットスプレー装置１００は、ａ）断続パルス、およびｂ）連続パルスのモードで作動させることができる。断続パルスでの吐出においては、設定された数の液滴が設定された塗布サイクルタイムにおいて伝播される。断続パルスモードにおける液滴伝播の所望の割合は、１秒につき約５００〜５０００個の液滴であり、より典型的には約１０００〜３０００個の液滴である。液滴伝播の割合は、振動子の周波数を約５００〜５０００ヘルツの設定値に予め設定することによって設定されるが、それは毎秒約５００〜５０００の液滴の液滴伝播の割合に対応している。予め設定された割合の液滴の伝播は、１塗布サイクルにつき所望の数の液滴をもたらすために予め定められたサイクルタイムの間に連続する。そのような塗布サイクルは、塗布された接着剤が層をなすように、追加の基材にあるいは同じ基材上で反復させることができる。液滴伝播塗布サイクルの間における休止時間は、典型的に約０．００１〜１秒に設定することができる。塗布サイクルの間に、１秒につき５００〜５０００の割合で液適が伝播されると、それは振動子の５００〜５０００ヘルツの設定に対応しており、塗布時間は典型的に約０．００１〜１秒である。そのような吐出の一つの実施例においては、３０００ヘルツ（１秒につき３０００個の液滴）の設定のときに、（１３サイズの亜鉛／空気ボタン電池用カソードケーシングにおける凹んだ段差部分２４５ａの円周方向距離に対応する）０．９３３インチの基材の直線距離を覆うために、５８０個の液滴を吐出する必要がある場合には、吐出時間（塗布サイクル）は０．１９３秒となる。約５０００ヘルツを超える周波数の液滴伝播においては、液滴は結合しがちであり、それによって液滴の分離を感知できない連続した流れに匹敵する。
【００２５】
ジェットスプレー装置１００を利用して、様々な液状接着剤１４３をノズル１３５から吐出することができる。しかしながら、約４〜２０センチポアズという低い粘度の液状接着剤が望ましいことが確認された。そのような粘度範囲は、約５０〜６０ミクロンの間の所望のノズル開口１３８を使用しつつ、好ましくは約５〜１０ミクロンの間の所望する寸法の液適の吐出をより容易に達成できるようにする。液状接着剤１４３は、好ましくはポリアミド樹脂を含む溶液型接着剤の水溶液であり、溶剤が蒸発するにつれて乾燥し、接触表面を有する不変の接着剤を形成する。原則的に、本願明細書に記載するスプレー法によって、溶剤ベースの圧感接着剤を吐出することもできる。好ましいポリアミド接着剤樹脂は、Specialty Chemicals（Fuji Hunt社の１事業部）から商品名VERSAMID樹脂として入手可能である。他の好ましいポリアミド接着剤樹脂は、Specialty Chemicalsから商品名REAMID-100として入手可能である。VERSAMIDあるいはREAMID-100樹脂は、イソプロピルアルコールに容易に溶ける。したがって、VERSAMIDあるいはREAMID-100樹脂と混合するイソプロピルアルコール溶剤の量を調整することにより、約４〜２０センチポアズの所望の粘度を有する液状接着剤の水溶液１３８を得ることができる。本願明細書のジェットスプレー装置１００に用いる好ましい混合物は、７〜２０重量パーセントの接着剤樹脂固形物、および８０〜９３重量パーセントのイソプロピルアルコールを含む。他の溶液型接着剤系も液状接着剤１４３として利用することができる。例えば、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン、およびそれらの混合物のような熱可塑性ブロックコポリマーを、適切な溶剤に溶解させたものを用いることができる。
【００２６】
イソプロピルアルコールに溶解させたポリアミド接着剤樹脂の水溶液である、VERSAMIDあるいはREAMID-100を含む液状接着剤１３８について、具体的な試験が、なされた。約４〜２０センチポアズの粘度、すなわち４．５、５．８、６．８、１１および１４．５および１９．８センチポアズの粘度の接着剤溶液について試験がなされた。ノズル１３８の直径は約６０ミクロンであった。振動子ドウェル電圧は約７５ボルトに設定された。パルス周波数を約５００〜５０００ヘルツに設定した結果、吐出の割合は１秒につき約５００〜５０００個の液滴となった。ノズル１３８は、ターゲットとしての金属製の基材から約６ミリメートルの距離にセットされた。約１０〜２８ミル（０．２５４〜０．７１１ミリメートル）、典型的に約１７ミル（０．４３１８ミリメートル）の幅の接着剤コーティングを達成することができた。
【００２７】
亜鉛／空気電池は、典型的に亜鉛から成る金属アノードと空気陰極とを備えている。この電池は一般的に金属／空気減極電池と呼ばれる。本発明の亜鉛／空気電池は、望ましくは小型のボタン電池の形態である。それは電子補聴器のための電源としての特定用途を有する。本発明の小型の亜鉛／空気ボタン電池は、典型的に直径が約４〜１６ミリメートル、好ましくは約４〜１２ミリメートルで、高さが約２〜９ミリメートル、好ましくは約２〜６ミリメートルのディスク状の円柱形である。この小型の亜鉛／空気電池は、典型的に約１．２ボルト〜０．２ボルトの運転負荷電圧を有する。この電池は典型的に約１．１〜約０．９ボルトの実質的に平坦な放電電圧特性を有し、その後、電圧はかなり急にゼロに落ちる。この小型のボタン電池は、約０．２〜２５ミリアンペアの割合で放電する。本明細書において用いる「小型の電池」あるいは「小型のボタン電池」という用語は、そのような小型ボタン電池を含むことを意図しているが、それに限定されることは意図されない。小さな亜鉛／空気電池のための他の形状および寸法が可能であるからである。例えば、亜鉛空気電池は、従来のＡＡＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡ、ＣおよびＤサイズの亜鉛／二酸化マンガンアルカリ電池に相当する、あるいはそれより大きい寸法の円柱状ケーシングを有する、いくぶん大きな寸法に製造することができる。本発明はまた、そのような大きな電池サイズ、さらには他の電池形状、例えばプリズム状あるいは楕円形状にも適用することが意図されている。
【００２８】
この亜鉛／空気電池は、例えばアノード内の亜鉛の約３重量パーセントの割合で添加された水銀を含むことができるし、あるいは本質的に水銀フリー（水銀が添加されていない電池）とすることができる。そのような水銀が添加されていない電池においては、添加された水銀はなく、かつ存在する唯一の水銀は亜鉛について自然に生じる痕跡量の範囲である。したがって、本発明の電池は、総電池重量の概ね５０ｐｐｍ未満、好ましくは総電池重量の２０ｐｐｍ未満、より好ましくは総電池重量の約１０ｐｐｍ未満の総水銀を含有することになる。（本明細書において用いる「本質的に水銀フリー」という用語は、総電池重量の概ね５０ｐｐｍ未満の水銀を含有することを意味する。）本発明の電池は、アノード内にきわめて少ない量の鉛添加物を有することができる。鉛がアノードに添加されている場合、電池の鉛含有量は、典型的にアノードにおける総金属量の概ね１００〜６００ｐｐｍである。しかしながら、この電池は、望ましくは添加された量の鉛を含まず、したがって本質的に鉛フリーとすることができる。すなわち、総鉛含有量はアノードの総金属量の３０ｐｐｍ未満、望ましくは１５ｐｐｍ未満である。
【００２９】
この亜鉛／空気電池２１０およびその内部の部品は、接着剤コーティング１４３が本発明のスプレー法によって塗布される点、および、接着剤の組成物が本明細書において説明したようなものである点を除いて、譲受人が共通している米国特許第６，４３６，１５６Ｂ１号公報に具体的な実施例として記載されているものと同一であり、あるいは類似している。亜鉛／空気電池２１０（図３）は、アノードケーシング２６０、カソードケーシング２４０、およびそれらの間の絶縁体材料２７０を備えている。アノードケーシング２６０は、本体部分２６３、一体な閉成端２６９および開放端２６７を有している。カソードケーシング２４０は、本体部分２４２、一体な閉成端２４９および開放端２４７を有している。カソードケーシングの閉成端２４９は、（その閉成端が最も上になるように上下方向位置にケーシングが保持されたときに）典型的にその中心の近傍に隆起した部分２４４を有する。この隆起した部分２４４は、正極端子の接触領域を形成し、かつ典型的にそれを貫通する複数の空気孔２４３を有している。カソードケーシング閉成端２４９はまた、典型的に、隆起した端子部分の周縁端部２４６から外側の周縁端部２４８へと延びる環状の段差部分２４５を有している。
【００３０】
アノードケーシング２６０は、微粒子亜鉛およびアルカリ電解質を含むアノード混合物２５０を有している。微粒子亜鉛は、望ましくは約１００〜１０００ｐｐｍのインジウムとの合金である。カソードケーシング２４０は、その閉成端の表面にある隆起した部分２４４に、複数の空気孔２４３を有している。触媒複合材料２３４（図４）を含んでいるカソード触媒組立体２３０は、空気孔の近傍においてケーシング内に配置されている。電池が放電する間、触媒材料２３４は、空気孔２４３を通って侵入する周囲環境中の酸素との電気化学反応を促進する。接着密封用剤１４３は、カソードケーシング２４０の内側表面の一部に沿って塗布される。好ましい実施例において、接着剤は、図２、３に示したようにケーシングの閉成端２４９における凹状の環状段差部分２４５の内側表面２４５ａの上に連続したリングとして、本発明のスプレー法によって塗布される。カソードケーシングの閉成端が平坦な場合、すなわち段差部分２４５を有しない場合には、接着密封用剤１４３は、閉成端の外側周縁端部２４８に隣接させて閉成端２４９の内側表面に塗布することができる。そのような後者の場合、接着密封用剤１４３は、望ましくは閉成端２４９の内側表面に連続したリングとして、その外径が閉成端２４９の内径の約７５パーセント〜１００パーセント、好ましくは約９０〜１００パーセント、より好ましくは約９５〜１００パーセントとなるように塗布される。接着剤のリングは、陰極材料２３４の大部分が入って来る空気にさらされるように、好ましくは狭い。それに加えて、接着剤があまりに厚いと、陰極材料２３４とカソードケーシング２４０との間の接続抵抗が増加して、装置に提供される電圧を低下させる。
【００３１】
カソード触媒組立体２３０（図３および図４）は、触媒複合材料２３４の一方の側に電解質バリア膜材料２３５、好ましくはテフロン（テトラフルオロエチレン）の層を、他方の側にイオン透過性セパレーター材料２３８を積層することによって形成することができる。好ましくはテフロンから成るこの電解質バリア膜２３５は、空気は透過させるが、疎水性であり、かつ電解質が通過することを妨げるという特性を有する。カソード触媒組立体２３０の縁部を段差部分２４５上の接着剤のリング１４３に付着させ、それによってカソード複合物２３４とケーシングの段差部分２４５との間に不変の接着剤シールをもたらすことができる。特定の実施例においては、電解質バリア２３５が接着剤に接触するように、カソード触媒組立体２３０を段差部分２４５上の接着剤１４３に付着させる。好ましい実施例においては、好ましくはテフロンから成る別個の電解質バリアシート２３２を、段差部分２４５の内側表面上の接着剤リング１４３に付着させ、それによって段差部分２４５の内側表面２４５ａに電解質バリアシート２３２を接着する。次いで、好ましくはテフロンから成る第２の電解質バリアシート２３５の表面がバリアシート２３２（図４）に接触するように、触媒組立体２３０を電解質バリアシート２３２上に付着させる。バリアシート２３２は、段差部分２４５の内側表面に接着剤１４３によって接着されると、特にバリアシート２３２に塗布されている第２のバリアシート２３５（図４）との組み合わせにより、きわめて効果的な密封をもたらし、電解質が触媒組立体２３０の縁部周りに移動して空気孔２４３から徐々に漏出することを防止する。接着密封用剤１４３の使用はまた、外側周縁端部２４２ｂをアノードケーシング本体上に加締める間に必要な加締め力の総量を減少させる。このことは、ケーシングの壁厚が約０．００１インチ（０．０２５４ミリメートル）〜０．０１５インチ（０．３８ミリメートル）、典型的に約０．００２インチ（０．０５０８ミリメートル）〜０．０１０インチ（０．２５４ミリメートル）といったように薄い場合、あるいは薄い触媒カソード組立体２３０を利用する場合に、特に有利である。強い加締め力がそのような薄いケーシングおよびカソード組立体を変形させ、あるいはひびを入れることがあり得るからである。
【００３２】
本発明の亜鉛／空気電池の好ましい実施例が図３に示されている。図３に示した実施例はミニチュアボタン電池の形をしている。この電池２１０は、カソードケーシング２４０（陰極カップ）と、アノードケーシング２６０（アノードカップ）、およびそれらの間の絶縁材料２７０を備えている。絶縁体２７０は望ましくリング状であり、図３に示したようにアノードケーシング本体２６３の外側表面上に挿入することができる。絶縁体リング２７０は、望ましくは、アノードケーシング（図３）の周縁端部２６８を越えて延びる拡大部分２７３ａを有する。拡大部分２７３ａを有する絶縁体２７０は、電池が密封された後に、アノード活物質がカソードケーシング２４０に接触することを防止する。絶縁体２７０は、圧迫されたときに流れに耐える（低温流れに耐える）高密度ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはナイロンといった、耐久性のある電気絶縁材料から成る。
【００３３】
アノードケーシング２６０およびカソードケーシング２４０は、最初は別個の部品である。アノードケース２６０およびカソードケース２４０に別々に活物質が満たされると、アノードケーシング２６０の開放端２６７は、カソードケーシング２４０の開放端２４７に挿入される、アノードケーシング２６０は、アノードケーシング２６０の全高の少なくとも５０％を超える点へと周縁端部２６８から下方に垂直に延びた後（図３）、内側に傾斜して傾斜中間部分２６３ｂを形成する、直径が最大な第１の真直な本体部分２６３ａを有することによって特徴付けられる。中間部分２６３ｂの末端から下方に垂直に延びる第２の真直な部分２６３ｃがある。この第２の真直部分２６３ｃの直径は、第１の真直部分２６３ａの直径より小さい。この部分２６３ｃは、比較的平坦な負極端子表面２６５を有した閉成端２６９を形成する、９０度の湾曲部分に終端している。カソードケーシング２４０の本体部分２４２は、閉成端２４９から下方へと垂直に延びる、直径が最大な真直部分２４２ａを有している。この本体部分２４２は、周縁端部２４２ｂに終端している。カソードケーシング２４０の周縁端部２４２ｂおよびその下方にある絶縁体リング２７０の周縁端部２７３ｂは、最初は垂直方向に真っ直ぐであるが、アノードケーシング２６０の傾斜している中間部分２６３ｂ上に機械的に加締めることができる。これは、アノードケーシング２６０上の所定位置にカソードケーシング２４０を係止してタイトに密封された電池を形成する。
【００３４】
アノードケーシング２６０は、微粒子亜鉛および粉末状のゲル化剤材料の混合物を最初に調製することにより、アノード活物質で別個に充填することができる。亜鉛の平均粒度は、望ましくは約３０〜３５０ミクロンである。亜鉛は、純粋な亜鉛とすることもできるが、好ましくはインジウム（１００〜１０００ｐｐｍ）との合金である微粒子亜鉛の形態とすることができる。亜鉛はまた、インジウム（１００〜１０００ｐｐｍ）および鉛（１００〜１０００ｐｐｍ）との合金である微粒子亜鉛の形態とすることができる。他の亜鉛合金、例えば、インジウム（１００〜１０００ｐｐｍ）およびビスマス（１００〜１０００ｐｐｍ）との合金である微粒子亜鉛を用いることもできる。これらの微粒子亜鉛合金は本質的に純粋な亜鉛から成り、かつ本質的に純粋な亜鉛の電気化学的容量を有する。したがって、「亜鉛」という用語は、そのような材料を含むものと理解されるべきである。ゲル化剤は、アルカリ電解質には実質的に不溶性である様々な公知のゲル化剤から選択することができる。そのようなゲル化剤は、例えば、クロスリンクされたカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）；例えば澱粉骨格鎖に融合する加水分解されたポリアクリロニトリルの形態の、Waterlock A221（Grain Processing Corp.）の名称で入手可能な澱粉グラフト共重合体；Carbopol C940（B.F.Goodrich）の商品名で入手可能な、クロスリンクされたポリアクリル酸ポリマー；Waterlock A400（Grain Processing Corp.）の名称で入手可能な、アルカリ鹸化されたポリアクリロニトリル；およびWaterlock J-500あるいはJ-550の名称で入手可能な、ポリアクリル酸ナトリウム高吸水性樹脂と呼ばれるポリアクリル酸のソーダ塩である。微粒子亜鉛およびゲル化剤粉末の乾燥混合物は、典型的に乾燥混合物の約０．１〜１重量パーセントを構成するゲル化剤によって形成することができる。水溶性水酸化カリウム電解質溶液の水溶液は約３０〜４０重量％の水酸化カリウムを含み、かつ約２重量％の酸化亜鉛が乾燥混合物に添加される。そして形成された湿っているアノード混合物２５０はアノードケーシング２６０に挿入される。あるいは、微粒子亜鉛およびゲル化剤の乾燥粉末混合物が最初にアノードケーシ
ング２６０内に配置され、次いで電解質溶液が添加されて湿ったアノード混合物２５０が形成される。
【００３５】
触媒カソード組立体２３０（図３および４）および空気拡散装置２３１は、以下の通りにケーシング２４０内に挿入される。空気拡散装置ディスク２３１（図３）は、空気浸透性の濾紙あるいは浸透性のポリマー材料の形とすることができるが、空気孔２４３に対向しつつケーシングの隆起部分２４４の内側表面に対向して位置するように、カソードケーシング２４０内に挿入することができる。接着密封用剤リング１４３は、カソードケーシングの閉成端における段差部分２４５の内側表面に塗布される。例えばポリテトラフルオロエチレン（テフロン）から成る、別個の電解質バリヤー層２３２（図３および４）を、このバリヤー層２３２の縁部が接着剤リング１４３に接触するように選択的に空気拡散装置２３１の上に挿入することができる。バリヤー層２３２は、空気に対しては透過性であるが、アルカリ電解質あるいは水に対しては透過性でない。したがって、接着剤リング１４３は、バリヤー層２３２の縁部を段差部分２４５の内側表面に不変に接着する。バリヤー層２３２をそこに接着している接着剤リング１４３は、電解質がアノードからカソード触媒組立体２３０に移動し、かつその周りを通って移動して、空気孔２４３を介して電池から漏出することを防止する。図４に示したように、触媒カソード組立体２３０は、電解質バリア材料２３５の層、このバリヤー層２３５の下側のカソード触媒複合物２３４の層、およびこの触媒複合物２３４の下側のイオン透過性セパレーター材料２３８の層を有する積層体として準備することができる。セパレータ２３８は、セロハン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリルおよび微小孔構造のポリプロピレンを含む、従来のイオン透過性のセパレータ材料から選択することができる。これらの層は、それぞれ別個に準備するとともに、熱および圧力を加えることによって一体に積層して触媒組立体２３０を形成することができる。電解質バリヤー層２３５は、望ましくはポリテトラフルオロエチレン（テフロン）とすることができる。次いで、触媒組立体２３０は、好ましくはバリア（テフロン）シート２３５の表面がバリアシート２３２に接触するように、電解質バリアシート２３２（図４）上に取り付けることができる。
【００３６】
触媒カソード複合物２３４は、望ましくは、微粒子二酸化マンガン、炭素および疎水性バインダから成るとともに、従来の被覆方法によって電気伝導スクリーン２３７、好ましくはニッケルメッシュスクリーンの表面に塗布される触媒カソード混合物２３３を備える。銀、プラチナ、パラジウムおよびルテニウムのような金属、あるいは金属の酸化物、あるいはマンガン（ＭｎＯ）、および酸素還元反応に触媒作用を及ぼすことが知られている他の成分といった、他の触媒材料を含みあるいは利用することができる。塗布する間、触媒混合物２３３は実質的にスクリーン２３７の浸透性メッシュの内部に吸収される。触媒混合物２３３に使用する二酸化マンガンは、従来の電池グレード二酸化マンガン、例えば電解二酸化マンガン（ＥＭＤ）とすることができる。触媒混合物２３３内の二酸化マンガンはまた、硝酸マンガンＭｎ（ＮＯ3）2の熱分解から形成された二酸化マンガンとすることができる。混合物２３３の調製に使用する炭素は、グラファイト、カーボンブラックおよびアセチレンブラックを含む様々な形態とすることができる。好ましい炭素はカーボンブラックである。その表面積が広いからである。適切な疎水性バインダは、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン）とすることができる。触媒混合物２３３は典型的に、約５〜１５重量パーセントの二酸化マンガン、３０〜５０重量パーセントの炭素、および残部としてのバインダから成る。電池が放電する間、触媒混合物２３３は、主として、入って来る空気を必要とする電気化学反応を促進する触媒として作用する。しかしながら、追加の二酸化マンガンを触媒に添加することができるとともに、この電池を空気アシスト亜鉛／空気電池あるいは空気アシストアルカリ電池とすることができる。そのような電池は、ボタン電池の形態とすることができるが、少なくとも二酸化マンガンの一部が放電する。すなわち、いくらかのマンガンは、電気化学的な放電の間に入って来る酸素とともに還元される。本願明細書に記載されている接着剤リング１４３およびその塗布方法は、そこからの電解質の漏れを防止するために、そのような空気アシスト電池における使用についても適用されることが意図されている。
【００３７】
バリヤー層２３５あるいはバリヤー層２３２のいずれかが接着剤リング１４３に付着するように、空気拡散装置２３１および触媒組立体２３０をケーシング２４０に挿入した後、アノードケーシング２６０には陽極材料２５０が充填される。充填されたアノードケーシング２６０の開放端２６７は、カソードケーシング２４０の開放端２４７に挿入することができる。カソードケーシングの周縁端部２４２ｂは、上述したようにそれらの間に絶縁体２７０が存在するように、アノードケーシングの傾斜している中間部分２６３ｂ上に加締めることができる。
【００３８】
好ましい実施例（図３）においては、アノードケーシング２６０が、メッキされあるい被覆された銅２６６の層をその内側表面に有していて、組立てられた電池において亜鉛アノード混合物２５０が銅の層に接触するようになっている。銅めっきが望ましい。亜鉛が放電するときにアノード２５０から負極端子２６５へと通過する電子のために、非常に導電性の高い経路を提供するからである。アノードケーシング２６０は、望ましくはステンレス鋼から形成され、かつその内側表面が銅の層によってメッキされる。好ましくは、アノードケーシング２６０は、図３に示したように、その内側表面に銅の層２６６を有するとともにその外側表面にニッケル層２６２を有するステンレス鋼２６４から成る３層クラッド材料から形成される。したがって、組立てられた電池２１０においては、銅の層２６６が亜鉛アノード混合物２５０と接触するアノードケーシングの内側表面を形成し、ニッケル層２６２がアノードケーシングの外側表面を形成する。
【００３９】
銅の層２６６は、好ましくは約０．０００２インチ（０．００５ミリメートル）〜０．００２インチ（０．０５ミリメートル）の厚みを有する。ステンレス鋼は典型的に約０．００１インチ（０．０２５４ミリメートル）〜０．０１インチ（０．２５４ミリメートル）の厚みを有し、かつニッケル層は０．０００１インチ（０．００２５４ミリメートル）〜０．００１インチ（０．０２５４ミリメートル）の厚みを有する。３層クラッド材料から成るアノードケーシング２６０の総厚さは、望ましく約０．００１インチ（０．０２５４ミリメートル）〜０．０１５インチ（０．３８ミリメートル）とすることができる。
【００４０】
ミニチュアの亜鉛／空気電池は、段差部分２４５の内側表面上にある接着剤リング１４３を含む上述した部品を有するように（図３）準備することができる。テフロン製の分離した電解質バリヤー層２３２は、接着剤リング１４３を用いて段差部分２４５の内側表面に接着することができる。（セルの寸法について限定する意図のない）具体例として、この電池は、その全体直径が約０．６０８インチ（１５．４ミリメートル）で（陽極端子から負極端子に至る）高さが約０．３１４インチ（７．９８ミリメートル）の、標準サイズ６３５の亜鉛／空気電池とすることができる。（この寸法は、そのような寸法の電池のために国際電気化学委員会−ＩＥＣによって設定されている標準規格の範囲内である）カソードケーシング２４０は、約０．０１インチ（０．２５ｍｍ）の肉厚を有するニッケルメッキ鋼板とすることができる。カソード触媒合成物２３７は、以下の構成を有することができる。二酸化マンガン４．６重量％、カーボンブラック１５．３重量％、テフロンバインダ１８．８重量％、およびニッケルメッシュスクリーン６１．２重量％。全カソード触媒複合物２３７は０．１４０ｇとすることができる。アノード２５０は添加された水銀を含まず（水銀の含有量は電池重量の２０ｐｐｍ未満である）、以下の組成を有することができる。亜鉛７７．８重量％（亜鉛はそれぞれ２００〜５００ｐｐｍのインジウムおよび鉛との合金とすることができる）、電解質（３５〜４０重量％の水酸化カリウムと２重量％の酸化亜鉛）２１．９重量％、ゲル化剤（Waterlock J-550）０．３重量％、鉛４００ｐｐｍ（０．０４重量％）。全アノード２５０（亜鉛／ゲル化剤混合物プラス電解質）は２．４３ｇであり、そのうち亜鉛／ゲル化剤混合物の重量は約１．９ｇである。
【００４１】
非限定的な他の実施例として、電池の寸法は、約０．３０２５〜０．３０４５インチ（７．６８〜７．７３  ｍｍ）の外径を有するとともに約０．１３００〜０．１３８４インチ（３．３０〜３．５２ｍｍ）の高さを有する標準寸法３１２の亜鉛／空気電池とすることができる。両寸法の電池のためのケーシング２４０の肉厚は、例えば０．００４インチ（０．１０ｍｍ）とすることができる。３１２サイズの電池の組成は、活物質の総量を３１２サイズの電池サイズの容積に合わせる点を除いて、６３５サイズの電池に関して上述したものと同じとすることができる。本明細書に記述したようなシール材１４３を塗布する本発明のプロセスおよび接着密封用剤（湿潤および乾燥）の好ましい幅および厚みは、そのような異なる電池サイズに等しく適用することができる。先に示したように、本発明のプロセスは、約４〜１６ｍｍ、好ましくは約４〜１２ｍｍの直径、および高さ約２〜９ｍｍ、好ましくは約２〜６ｍｍの高さのディスク状円柱形状を有するミニチュア亜鉛／空気ボタン電池に適用できる。
【００４２】
噴射孔が詰まる可能性については、様々な要因が影響を及ぼし得る。接着密封用剤は、好ましくは水溶液の形で吐出される。このことは、懸濁物質に起因する詰まりの可能性を減少させる。シール材水溶液の粘度が小さくなればなるほど、詰まりが発生する可能性は低くなる。溶剤の選択もまた詰まりの可能性に影響を及ぼす。シール材の吐出が断続パルスモードにおいて実行されるとともに溶剤が非常に揮発性である場合には、吐出サイクルの間の短い活動休止期の間にノズル先端が詰まる可能性が高い。連続パルスモードでのシール材の吐出は詰まりの危険性を減少させる。ノズル先端におけるシール材混合物が連続的に入れ替われる（動く）とともに、蒸発による詰まりが生じないからである。さらに、振動子の周波数および電圧も詰まりの可能性に影響を及ぼし得る。より高い周波数は、より高い割合の液滴の伝播を生じさせ、詰まりの可能性を減少させることができる。より高い電圧は、より高いエネルギー（より高い液滴速度）をもたらし、これもまた詰まりの可能性を減少させる。
【００４３】
作動の際には、第２の同様なノズルが休眠状態である間に、接着剤溶液１４３を１つのノズル１３５から吐出させることが有利であることが確認された。このように、吐出動作の間に第１のノズル１３５に詰まりが生じた場合、第１のノズルを浄化している間に、それ自身の接着剤溶液供給源１４３を有する第２のノズルを運転状態に切替えることができる。この浄化プロセスは簡単かつ効果的である。圧力が高められた空気あるいは不活性ガスのようなガスの供給源（図示せず）を、ノズル内の接着剤溶液あるいはノズルに接続されている接着剤溶液供給リザーバに接続し、それによって水溶液内に加圧空気を押し込むことにより、すばやく浄化を達成することができる。空気は単に約１０〜１５psigの高圧とすることもできるが、例えば最高で約５０psig、さらには約１００psig以上の高い圧力を用いることもできる。加圧空気は接着剤溶液が連続流れとしてノズル先端１３８から出るように強制し、それによってノズルの詰まりを取り除く。浄化時間は概して短く、例えば約５秒である。詰まりが取り除かれた第１のノズル１３５は、第２のノズルが詰まった場合に、運転状態へと活性化される準備が整う。
【００４４】
全体的な吐出動作において本質的に重大な中断なしに、ノズルの詰まりの問題を解決しあるいは対処するために、上述した多数のノズルシステムを用い得ることが確認された。吐出動作は、このようにして、長期間、例えば少なくとも２４時間あるいはより長い期間にわたって本質的に連続的な動作とすることができる。吐出動作それ自体は、断続パルスあるいは連続パルスモードで運転することができる。例えば、２本のノズル（一方が吐出しつつ他方が休眠状態）を用いる本発明のプロセスは、断続パルスモードにおいて連続動作させることができる。そのような断続パルスモードは、塗布サイクルタイムが約０．００１〜１秒で塗布サイクル間の休止時間が約０．００１〜１秒のときに、望ましくは１秒につき約５００〜５０００個の液滴、より典型的には約１０００〜３０００個の液滴が伝播する割合で運転することができる。ノズルオリフィスの寸法は、望ましくは約５０〜６０ミクロンである。接着剤溶液の粘度は、望ましくは約４〜２０センチポアズである。これに代えて、２本のノズル（一方が吐出しつつ他方が休眠状態）を用いる本発明のプロセスは、連続パルスモードで作動させることができる。この連続パルスモードは、望ましくは、１秒につき約５００〜５０００個の液滴、より典型的には１秒につき約１０００〜３０００個の液滴が伝播する割合で作動させることができる。ノズルオリフィスの寸法は、望ましくは約５０〜６０ミクロンとすることができる。接着剤溶液は、望ましくは約４〜２０センチポアズの粘度を有する。
【００４５】
本発明を特定の実施例に関連して記載したが、本発明の概念から逸脱することなく他の実施例が可能であることは理解されなければならない。したがって、本発明は特定の実施例に限定されることは意図されず、請求項およびその均等物がその範囲を表している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ジェットスプレーノズルを断面で示す斜視図。
【図２】ジェットスプレーノズルから吐出させた液状接着剤を、亜鉛／空気電池用カソードケーシングの閉成端における凹んだ段差部分に塗布する状態を示す斜視図。
【図３】接着密封用剤を用いる本発明の亜鉛／空気電池の一実施例を示す等角断面図。
【図４】図３に示した触媒カソード組立体および接着密封用剤の好ましい実施例の分解図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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