(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学電池の金属缶(110)上部の開口を密閉するのに有用な支持体(10)であって、該支持体(10)は全体的に平らな形状のディスク部(12)を具え、該ディスク部(12)は中央部にある円形の台部(14)が、環状の屈曲手段を介して密閉用外縁部(30)に繋がっており、前記屈曲手段は、前記外縁部(30)の径方向内向き移動と径方向外向きの移動を可能にし、同心で環状の第１、第２及び第３の３つの屈曲リブ(20)(24)(26)を一連に具えており、第１のリブ(20)は台部(14)の周囲に繋がり、第１のリブ(20)と第３のリブ(26)は、金属缶(110)の開口面に対して下向きに屈曲し、第２のリブ(24)は、金属缶(110)の開口面に対して上向きに屈曲しており、隣接する第１のリブ(20)と第２のリブ(24)は、リング(22)によって接続され、該リング(22)は、第１のリブ(20)の周囲から上向きに傾いて延びている支持体。
【請求項２】
リング(22)の外周部は、その内周部より高い位置にある請求項１の支持体。
【請求項３】
密閉用外縁部(30)の平面は、台部(14)の平面よりも下位置である請求項２の支持体。
【請求項４】
リング(22)が第１のリブ(20)の周囲から上向きに傾いた角度は１０度〜２０度の範囲である請求項１の支持体。
【請求項５】
電気化学電池の金属缶(110)上部の開口を密閉するのに有用な一体構造の金属製の支持体(10)であって、全体的に平らな形状のディスク部(12)を具え、該ディスク部(12)は、中央部にある円形の台部(14)が環状屈曲手段を介して、外周部に密閉用外縁部(30)を有するフランジ(28)に接続されており、前記環状屈曲手段は、同心で環状の第１、第２及び第３の３つの屈曲リブ(20)(24)(26)を一連に具えており、第１のリブ(20)と第３のリブ(26)は、金属缶(110)の開口面に対して下向きに屈曲し、第２のリブ(24)は、金属缶(110)の開口面に対して上向きに屈曲しており、隣接する第１のリブ(20)と第２の(24)は、リング(22)によって接続され、該リング(22)は、第１のリブ(20)の周囲から上向きに傾いて延びており、密閉用外縁部(30)は台部(14)の平面よりも下の位置にあり、径方向内向きの押圧力が密閉用外縁部(30)の周囲に作用するとき、密閉用外縁部(30)は径方向外向きの力を及ぼし、台部(14)には上向きの力が加えられる支持体。
【請求項６】
電気化学電池の金属缶(110)上部の開口を密閉するためのシール装置(50)であって、リム(72)によって外周部が形成されたプラスチック製で円形のシール部材(60)と、該シール部材(60)の中心部を軸方向に延びる金属製の集電体(80)によってシール部材(60)に取り付けられた支持体(10)を具え、該支持体(10)は、シール部材(60)の壁の内側にあり、ほぼ平らなディスク部(12)を具え、該ディスク部(12)は、中央部にある円形の台部(14)が環状の屈曲手段を介して密閉用外縁部(30)に接続されており、前記屈曲手段は、同心で環状の第１、第２及び第３の３つの屈曲リブ(20)(24)(26)が繋がって構成され、第１のリブ(20)と第３のリブ(26)は、金属缶(110)の開口面に対して上向きに屈曲し、第２のリブ(24)は、金属缶(110)の開口面に対して上向きに屈曲しており、隣接する第１のリブ(20)と第２のリブ(24)は、リング(22)によって接続され、該リング(22)は、第１のリブ(20)の周囲から上向きに傾いて延びており、密閉用外縁部(30)は台部(14)の平面よりも下の位置にあり、密閉用外縁部(30)は径方向外向きの力を及ぼし、径方向内向きの押圧力が密閉用外縁部(30)の周囲に作用するとき、台部(14)には上向きの力が作用するシール装置。
【請求項７】
金属製の円形端部キャップ(100)を含んでいる請求項６のシール装置。
【請求項８】
端部キャップ(100)は、支持体(10)に隣接し、シール部材(60)の壁の内部に配備される請求項７のシール装置。
【請求項９】
支持体(10)は金属である請求項８のシール装置。
【請求項１０】
上部の開口がシール装置(50)を用いてクリンプシールされた円筒状の金属缶(110)を具える電気化学電池であって、略垂直方向に延びる壁(74)によって外周部が形成されたプラスチック製で円形のシール部材(60)と、該シール部材(60)に隣接する金属製の支持体(10)と、集電体(80)を具え、前記支持体(10)は、シール部材(60)の壁の内側にあり、全体的に平らなディスク部(12)を具えており、該ディスク部(12)は、中央部にある円形の台部(14)が環状屈曲手段を経て密閉用外縁部(30)に接続されており、前記環状屈曲手段は、同心で環状の第１、第２及び第３の３つの屈曲リブ(20)(24)(26)が繋がって構成され、第１のリブ(20)と第３のリブ(26)は、円筒状の金属缶(110)の開口面に対して下向きに屈曲し、第２のリブ(24)は、円筒状の金属缶(110)の開口面に対して上向きに屈曲しており、隣接する第１のリブ(20)と第２のリブ(24)は、リング(22)によって接続され、該リング(22)は、第１のリブ(20)の周囲から上向きに傾いて延びており、密閉用外縁部(30)は台部(14)の平面よりも下の位置にある電気化学電池。
【請求項１１】
クリンプシールによって、支持体(10)は密閉用外縁部(30)で径方向内向きに押圧され、密閉用外縁部(30)は、プラスチック製のシール部材(60)の内壁表面に径方向外向きの弾性力を及ぼし、円筒状の金属缶(110)の内壁表面に押圧してシールを形成する請求項１０の電池。
【請求項１２】
支持体(10)は押圧されて、塑性変形ではなく、弾性変形している請求項１１の電池。
【請求項１３】
集電体(80)は、シール部材(60)と支持体(10)の中心を軸方向に延びている請求項１１の電池。
【請求項１４】
支持体(10)は、集電体(80)によってシール部材(60)に取り付けられている請求項１３の電池。
【請求項１５】
金属製の円形端部キャップ(100)は、シール部材(60)の壁の内部で支持体(10)に隣接して配備されている請求項１４の電池。
【請求項１６】
金属製の端部キャップ(100)は、集電体(80)と物理的かつ電気的に接触する請求項１５の電池。
【請求項１７】
金属製の端部キャップ(100)は、支持体(10)と物理的かつ電気的に接触する請求項１５の電池。
【請求項１８】
支持体(10)とシール部材(60)が協同して作用し、シール部材(60)が電池内の圧力によって膨らむのを防止する請求項１０の電池。
【請求項１９】
下端は閉じ、開口した上端がクリンプシールされた円筒形の金属缶(110)とシール装置を具える電気化学電池であって、シール装置(50)は、中央部に孔を有し、外周部が上向きに延びる壁(74)によって構成される車輪状のプラスチック製のシール部材(60)を具え、前記シール装置(50)は、金属製の集電体(80)によってシール部材(60)に取り付けられた金属製の支持体(10)を具え、集電体は支持体(10)の中心でシール部材(60)の孔の中を軸方向に延びており、前記シール装置(50)は、シール部材(60)の壁の内部で支持体(10)に隣接して配備された円形の金属製端部キャップ(100)を具えており、前記支持体(10)は、略平らなディスク部(12)を具え、該ディスク部(12)は、中央部にある円形の台部(14)が環状屈曲手段を経て密閉用外縁部(30)に接続されており、前記屈曲手段は、同心で環状の第１、第２及び第３の３つの屈曲リブ(20)(24)(26)が繋がって構成され、第１のリブ(20)と第３のリブ(26)は、金属缶(110)の開口面に対して下向きに屈曲し、第２のリブ(24)は、金属缶(110)の開口面に対して上向きに屈曲しており、隣接する第１のリブ(20)と第２のリブ(24)は、リング(22)によって接続され、該リング(22)は、第１のリブ(20)の周囲から上向きに傾いて延びており、密閉用外縁部(30)は台部(14)の平面よりも下の位置にあり、クリンプシールにより、支持体(10)は密閉用外縁部(30)で径方向内向きに押圧され、密閉用外縁部(30)はプラスチック製のシール部材(60)の内壁表面に対して径方向外向きの弾性力を及ぼし、金属缶(110)の内壁表面を押圧してシールを形成し、支持体(10)の中央部には上向きの力が加えられて、集電体(80)と端部キャップ(100)との間で機械的かつ電気的に接触している電気化学電池。
【請求項２０】
リング(22)の外周部は、その内周部よりも高い位置にある請求項１９の電気化学電池。
【請求項２１】
密閉用外縁部(30)の平面は、台部(14)の平面よりも下の位置にある請求項２０の電気化学電池。
【請求項２２】
リング(22)が第１のリブ(20)の周囲から上向きに傾いた角度は１０度〜２０度の範囲である請求項１９の電気化学電池。
【請求項２３】
支持体(10)とシール部材(60)が協同して作用し、シール部材(60)が電池内の圧力によって膨らむのを防止する請求項１９の電気化学電池。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
この発明は、電気化学電池のシールに有用で、上向きに撓む金属製の支持体に関する。より具体的に述べると、この発明は、一次アルカリ電池のような電気化学電池に関し、一方の端部が支持体を有するシールで密閉された電気化学電池に関するものであり、支持体は、密閉工程で径方向に押圧されたとき、シールに対して径方向外向きの弾性力を及ぼし、僅かに上向きに撓むようにしたもので、これによりシールの完全性を確保し、電池の金属製端部キャップ端子と積極的に電気的接触するようにしたものである。
開示の背景
アルカリ一次電池のような電気化学電池を製造する場合、一端が開口し他端が閉じた金属缶に、電気化学的に活性な要素を充填し、開口端部にシール装置を挿入した後、クリンプして電池が密閉される。シール装置は、プラスチック又は金属製のディスクを支持体として具えており、シールは支持体に当接するように作られ、電池の内部化学要素の漏洩を防止している。それゆえ、支持体は、製造工程途中の密閉工程において押しつぶされることなくシールを形成できるように、十分な強度を有していなければならない。剛性で金属製の支持体を用いたシールは、温度変化に対して収縮・膨張をせず、シールに作用する圧力はある程度均一に維持される。これは、金属缶の熱膨張と熱収縮の特性の違い、金属製の支持体を用いたシールに使用される材料の違い、不可避的な製造寸法のばらつき、プラスチック製のシール部材のクリープなどにもよる。結果として、そのような電池は、漏れが生じ易い。同じように、支持体が厚肉のプラスチックの場合、シール領域は大きくなるため、シールに作用する圧力は低下する。そのようなかなり剛性型プラスチック支持体の例として、例えば、米国特許第５２２７２６１号に開示されたものがある。もっと最近では、電気化学電池用のシールを、もっと弾性的なものにしようとする試みがなされている。このような努力によって開発されたシール装置は、電気的に非導電性のプラスチック製のシール部材、金属製の支持体、集電体、及び電池の一方の端子として供される金属製の端部カバー又はキャップを含んでいる。金属製の支持体は、クリンプ工程において、シール装置に対して径方向内向きの力が作用し、支持体を径方向に僅かに押圧することにより、電池は密閉される。実際のシールを達成する部材は、一般的にはディスク状又は車輪状であり、これはプラスチックの射出成形により一体構造に作製される。なお、２以上のプラスチック部材を用いた装置によりシールを達成するものもある。プラスチック製のシール部材、金属製の支持体、集電体及び金属端部キャップ端子を用いたシール装置を電気化学電池に使用した例は、例えば、米国特許第４５３７８４１号及び第５０８０９８５号に開示されている。しかしながら、電池の使用状況において予想される温度範囲において、シールの完全性を維持すると同時に端部キャップ端子との電気的接触が維持されるように、シールに作用する圧力が均一かつ一定に維持される支持体を具えたシールに対する要請がある。
発明の要旨
本発明は、一次アルカリ電池のような電気化学電池を密閉するのに有用な支持体に関するもので、該支持体は、密閉工程で径方向に押圧されたとき、シールに対して径方向外向きの弾性力を及ぼし、僅かに上向きに撓むようになっており、これによりシールの完全性を確保し、電池の金属製端部キャップ端子と積極的に電気的接触する。支持体は、その中央部が、弾性ばねとして作用する環状の屈曲手段(flexure means)により、密封手段となる外縁部に繋がっており、電池のシール工程中、支持体が径方向内向きに僅かに押圧された後も、支持体の外縁部はシールに対して径方向外向きの弾性力を維持し、これにより電池の寿命がなくなるまでシールの完全性を維持することができる。支持体の密閉手段は、中央部の平面よりも下方にある。支持体の周囲は径方向外向きに延びるフランジであり、該フランジの外側の自由縁は実際のシール手段を構成し、フランジの外側の自由縁は、電池ケーシングの内壁との間に独立して配備されたシール部材を径方向外向きに押圧してシールを形成する。支持体の外周部に径方向の圧縮力が作用すると、屈曲手段は径方向内向きに撓んで移動する。望ましい実施例において、この径方向内向きの移動は弾性的である。これは、屈曲手段又はばね手段の変形が支持体材料の弾性範囲内にあることを意味し、弾性的で非塑性的変形が起こる。支持体の塑性変形が起こっても、支持体の縁部はシールに対して径方向外向きの弾性力を及ぼすが、その大きさは支持体に塑性変形だけが生じた場合ほどではない。屈曲手段は、環状の屈曲したリブ又はリングが、支持体の中央部から連続して周方向に繋がっており、外側シール手段で終端している。一実施例において、屈曲手段は、環状で屈曲した３つの一連のリブ又はリングが、支持体の中央部から周方向に繋がっており、外側フランジで終端している。この実施例では、第１のリブと第３のリブが下向きに屈曲し、第２のリブが上向きに屈曲しており、断面形状は２本の浅いＳ字状曲線が連続した形態に似ている。本発明の他の実施例では、本発明の支持体、プラスチック製のシール部材、集電体及び端部キャップ端子を用いた電気化学電池シール装置に関し、さらには支持体を用いた電気化学電池に関する。
電池が密封されると、径方向内向きの圧縮力がフランジの外周部の周囲に作用し、支持体を径方向内向きに永久的に押圧し、隣接する金属端部キャップ端子に抗して、支持体の中央部には上向きの力が作用する。電池が密閉された後も、フランジの外縁部は電池シールの周囲に径方向外向きの弾性力を及ぼし続ける。これにより、電池の寿命が無くなるまで、電池の使用温度範囲(アルカリ電池の場合、一般的には−３０℃〜＋８０℃の温度範囲)に亘って、シールの完全性を確保することができる。支持体が上向きに撓むので、支持体又は該支持体に接続された集電体と、電池端子の１つとして供される隣接の金属性端部キャップとの間で、電気的接触を維持するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
図１（ａ）は本発明の支持体の横断面図、図１(ｂ)は本発明の支持体の部分斜視図である。
図２は、本発明の支持体を用いた電気化学電池用シール装置を一部破断して示す斜視図である。
図３は、本発明の支持体を用いたシールを有するアルカリ電池の横断面図である。
詳細な説明
図１(ａ)及び図１(ｂ)を参照すると、本発明の支持体(10)は一体構造のものとして示されており、該支持体は中央にディスク部(12)があり、該ディスク部は内側つまり中央に環状台部(14)があって、該環状台部には軸孔(16)が開設され、その周囲には台部よりも高い位置にリング(18)がある。環状リブ又はリング(20)(24)(26)は、屈曲手段又はばね手段を構成し、それらは、リング(18)から連続的に繋がっている。フランジ(28)は、リブ(26)の周囲を経て屈曲手段の周囲に繋がっている。フランジ(28)は、径方向外向きに延びて、自由縁(30)で終端している。屈曲手段は、３つの環状リブ又はリング(20)(24)(26)から構成され、その横断面は、２本の浅いＳ字曲線が連続した形状に似ている。また、リブ(20)(26)は下向きに屈曲し、リブ(24)は上向きに屈曲している。リブ(20)(24)はリング(22)によって接続され、図示のリング(22)は、支持体の略水平面に関して上向きの角度をなして、リブ(20)から延びている。これは本発明の重要な特徴であって、支持体周囲の外縁部(30)に作用する圧縮力が、３つのリブ(20)(24)(26)に分配されるので、屈曲手段に対して引張応力を作用させることができる。リング(22)が図示のように上向きに傾くのではなく、比較的水平な場合だと、電池が密閉されるときに外縁部(30)に圧縮力が作用し、屈曲手段のリブ(24)又は(26)は、屈曲角度に応じて塑性変形を生じることがわかった。これは、依然として圧縮応力下にある間、(24)又は(26)のどちらかのリブは、弾性変形するのではなく、塑性変形により曲率が小さくなることを意味する。その結果、弾性変形だけが起こる場合又は主として弾性変形が起こる場合に比べて、外縁部(30)からシールに対して径方向外向きに作用する力は小さくなる。図示の実施例では、上向き角度は一般的に１０度〜２０度の範囲である。支持体(10)の自由縁(30)は、図示の如く、リング(18)の平面よりも下位置にある。このような位置にする理由は、径方向の圧縮力が縁部(30)に作用するとき、中央の環状台部(14)に上向きの力を作用させるためである。環状台部(14)は、その中央に、図２及び図３に示される集電棒を収容するための孔(16)を有しており、図示の電池に使用される場合、支持体の上方の空間を増やすことなく集電棒の一方の端部の突起を収容できるようにするため、この実施例では、環状台部はリング(18)の頂部より僅かに下方に押し下げられている。クリンプシール工程によって、支持体(10)の外縁部(30)の周囲には、径方向内向きの力が作用するので、米国特許第５０８０９８５号に開示された支持体を使用した場合と同じように、頂部は、下向きではなく上の方に向けられる。前述したように、クリンプシール工程中、フランジ(28)の外周部(30)の周囲に径方向の圧縮力が作用して、フランジを径方向内向きに圧縮する。これにより、リム(26)はその下部で径方向内向きに屈曲して、リング(22)を上向きに傾ける傾向にあり、その結果、上向きの力が中央部(12)に作用する。クリンプシール工程では、径方向内向きの圧縮力が作用することは当該分野の専門家には公知であり、例えば、米国特許第５０８０９８５号及び第５１５０６０２号に記載されている。支持部材は、密封工程中は、塑性変形ではなく、弾性変形を受けることが望ましい。これは、実際のシールに作用する径方向外向きの弾性力が、シール材料について可能な最大の弾性力を維持できるようにするためである。
支持体の頂部に上向きの力が作用すると、集電体(80)の上部分と、図２及び図３に示す金属製端部キャップ端子(100)との物理的接触及びそれに伴う電気的接触は、電池の寿命がなくなるまで確実に維持される。支持体のリング(18)は、例えば′９８５特許及び′６０２特許では集電体の上部分にあるが、他の実施例として、金属製端部キャップ端子(100)と物理的及び電気的に接触させることができる。それゆえ、本発明は図示された特定の実施例に限定されるものではない。この実施例では、複数の通気孔(32)が、支持体を用いた電池内のガスを脱出させるための手段として示されており、これは当該分野の専門家にとって公知である。支持体(10)は適当な弾性材料、特に冷間圧延鋼、ステンレス鋼等の金属から作られる。なお、使用される材料及び使用されるべき電池の具体的構造については、任意に選択することができる。例えば、導電性の集電体が金属製の端部キャップ端子と物理的かつ電気的に接触する電池において、非導電性の支持体を使用することは可能であろう。他方、支持体自体が金属製端部キャップと機械的かつ電気的に接触しなければならない場合、当該分野の専門家にとって公知の如く、支持体は金属その他適当な導電性材料から作らねばならない。以下の実施例では代表的なＤサイズ電池の場合であって、本発明の支持体は、厚さ２８mils又は０.７mmの冷間圧延鋼を打ち抜いて作られており、これが支持体について、比較的容易な作り方で経済的な材料であることがわかった。リング(22)は約１５度の上向き角度でリブ(20)の底部と繋がっている。
図２は、本発明の支持体を用いた電池シール装置を一部破断して示す斜視図であり、この実施例で使用する電池はＤサイズのアルカリ電池である。図３は、Ｄサイズのアルカリ電池の断面図であり、その一端部はクリンプを施すことによってシール装置で密閉される。図２は、本発明の支持体(10)を組み込んだシール装置(50)が、電池組み立て中、単一要素として取り扱うことができるように一体要素として予め組み立てられた望ましい実施例を示している。図２及び図３を参照すると、図示のシール装置(50)は、本発明の金属製の支持体(10)、プラスチック成形されたシール部材(60)、金属製の集電体(80)及び電池の電気端子としても機能する金属キャップ(100)を含んでいる。この実施例では、キャップ(100)は電池の負極端子である。金属性の集電体は、当該分野の専門家では、一般的には釘と称されており、この種の集電体は、必要に応じて本発明を実施する際に用いられる。図示の実施例において、金属製の集電体は、釘よりもリベットに似ている。図示のプラスチック製のシール部材(60)は、一般的にディスク又は車輪状であり、中心部に円筒形ハブ(62)を有する一体構造であり、該ハブの周囲には環状の圧力解放部(64)が繋がっており、さらに径方向外向きに、環状ボス(66)、下向きに突出するスカート(68)、環状ばね又は屈曲手段(70)が連続しており、外周部は、上向きに延びる円筒形リム又は壁部(72)となっている。ハブ(62)は図示の如く、軸心に孔が形成され、該孔の中に集電体(80)の上部分(120)が挿通しており、この実施例では、支持体(10)は、その頂部でかしめられる(peened)か又はリベット留めされて、プラスチック製のシール部材に固定される。図示の実施例では、環状の圧力解放部(64)は一般的に平らな面であり、その内縁部にはリング状の薄膜部(63)を有しており、薄膜部は、ハブ(62)に繋がっており、ダイヤフラム(59)へ繋がっている。より厚肉の環状ダイヤフラム(59)とその外端部にあるリング状のヒンジ部材(65)は、環状ボス(66)に繋がっている。図示のボス(66)は、比較的厚肉のリングである。それは、電池内部からの圧力作用を受けると、シール部材の上面が支持体(10)の環状リング部(24)の下面に接触することによって、シール部材が膨らむのを防止する。スカート(68)は、ボス(66)の外側部から下向きに延びて、図３に示されるように、電池(例えば、アルカリ電池)のアノード成分とカソード成分が混ざり合うのを防ぐ役割を果たしている。シール部材(60)のばね手段(70)は周方向に形成され、スカート(68)から径方向外向きに繋がっており、壁(73)(74)により形成された環状のＶ字状溝(71)を含んでいる。最後に、上向きに延びるリム(72)は、壁(74)の上部分から突出しており、その上部分(76)の内面には径方向内向きに複数の突起(75)が突出し、金属製端部キャップ(100)を内側で積極的に固定できるようにしている。その結果、電池の組立て工程中、シール装置を１つの一体ユニットとして取り扱うことができる。リム(72)の内面の周方向には肩部(77)が形成され、該肩部は、クリンプ工程中、金属製の支持体(10)の縁部を支持する作用を有する。プラスチック製のシール部材(60)を製作するのに適した材料の例として、ナイロン、ナイロン合金、ポリスルホン及び充填材入り(filled)ポリプロピレンを挙げることができるが、これらに限定されるもので���い。
これらの材料は、例えば、′５９５特許に開示されており、その開示については文献の引用を以て本願への記載加入とする。
組み立て工程中、キャップ(100)は、突起(75)の上に載置され、押圧されて突起を通り過ぎるとパチンと留められ、リム(72)の円筒壁が形成する空間の中に入れられる。図示された複数のリブ(79)は、壁(74)の上部の外表面から径方向外向きに延びると共に、リム(72)の下部の外肩部から下向きに延びている。これらのリブは、電池の正極端子として供される筒状の金属容器の頂部に挿入されるようになっている。同時に、シール装置が缶の中に入れられたとき、組立て工程中、缶の外部から電解液が汲み出されないようにするため、入り込んだ空気を脱出させることができる。これらリブの寸法は、図３に示されるように、対応する内部電池壁(112)に僅かに締まり嵌めとなるように作られる。この結果、シール装置は組立て工程及びクリンプ工程中、電池容器内の適当位置に保持される。シール手段は、′９８５特許及び′６０２特許に記載された特定形状のものが望ましいけれども、当該分野の専門家であれば、その他構造のものを使用できることは理解できるであろう。
シールがクリンプによって形成されるとき、支持体(10)の径方向端部(30)は、図２及び図３に示す如く、シール部材(60)のリム又は壁(72)の内部に食い込むようになっている。支持体の縁部(30)は、良好な密封状態を形成するために、シール部材(60)のリム壁(76)を壁の肉厚の２５％以上圧縮する。前述したように、図示の金属製の支持体(10)は、縁部がばねのような弾力性を有しており、シール部材の壁に径方向外向きの圧縮力が作用し、これが電池の寿命がなくなるまで維持され、広い温度範囲(例えば、−３０℃から＋８０℃の範囲)に亘って密封状態が確実に維持される。さらにまた、屈曲手段(70)はシール部材のリムを、組立て工程とクリンプ工程中、温度変化があっても、圧力抜き部を含むシール基部の他の部分に悪影響を及ぼすことなく、径方向内向き及び外向きに移動させることができる。
図３に示されるように、リム(72)の底部の肩部(78)は、電池容器を形成する金属缶(110)の内側にクリンプされた環状肩部の上に載置されて、電池(120)内のシール装置を支持するものである。負電荷が付与された電池(120)のアノード端子を形成する金属端部キャップ(100)は、この実施例では、中央に平らなディスク部(112)を有する金属製の支持体であって、前記ディスク部はその中心に向けて僅かに下向きに傾斜し、中心部は下向きに突出するディンプル(114)が形成されている。比較的浅い円筒部(116)は、ディスク部(112)の外周部から下向きに延びており、フランジ(117)は円筒部(116)の底部から連続して径方向外向きに延びて、その外周部は上向きに延びるリム(118)となっており、該リムは、その周囲を取り囲む外縁部(119)を有している。前述したシール手段の場合、この構造を有する端部キャップが望ましいけれども、発明の実施に際しては、前記構造に限定されるものではない。それゆえ、例えば、′９８５特許に記載されたような他の構造の端部キャップを使用するこもできる。
図３に示されたシール装置(50)は、電池の金属壁の上端部の円周方向に永久的に形成された屈曲部(130)により、電池(120)の上端部はクリンプシールされている。クリンプによって、電池の壁はプラスチック製のシール部材(60)のリム(76)の外表面に押圧され、金属キャップ(100)の縁部(119)の上方にて下向きに屈曲させられ、電池を密閉している。同時に、クリンプ工程中、径方向内向きの力が、支持体(10)の外縁部(30)の周囲に作用し、その結果、支持体の中央部に力が作用し、支持体は上向きに永久的に撓んで、集電体の上端部と端部キャップ(100)のディンプルとの間で永久的な物理的接触と電気的接触が確実に得られるようにしている。図示の例では、金属アノードの集電体又はリベット(80)は、その上部分の頂部が金属の支持体(10)の上に打ち込まれるかリベット留めされ、ハブ(62)の頂部に当接し、適当位置にてしっかりと固定されている。集電体は、フランジ(122)の存在により、上向きに移動しないようになっている。図３において、端部キャップの上部の平らな部分は、中心に向けて下向きに鉢型に凹んでいるが、クリンプする前におけるキャップの構造を説明するために示したものである。しかしながら、クリンプ工程及びシール工程中、シール装置の側部に径方向内向きの力が加えられ、この望ましい実施例では、シール装置は永久的に内向きに押圧される結果となっている。これは、支持体の上部を僅かに上向きに撓ますことになり、集電体の上端部はディンプルを永久的に上方向に押圧する結果、キャップ端子の上部の平らな部分は永久的にフラットである。これはまた、集電体の上端部により、ディンプルの上に上向きの力が永久的に作用することになり、電池の寿命がなくなるまで、金属製の集電体と端部キャップとの間で、永久的に機械的接触と電気的接触が確実に行われる。
図３の電池(120)は、ゲル状の亜鉛アノードと、ＭｎＯ2カソードを有する典型的なＤサイズのアルカリ電池を示したものである。当該分野の専門家にとって公知のことであるが、電池(120)の内側は、ＭｎＯ2カソード物質(122)が金属缶(110)の内側表面と接触し、ゲル状の亜鉛アノード物質(124)とは、非導電性の膜(126)を介して分離されている。非導電性の膜は、アノード物質が缶の底部に接触するのを防止する作用も有する。プラスチック製のシール部材(60)のスカート(68)は、セパレータの上に重ねられ、アノード物質とカソード物質が缶の中で混ざり合うのを防止する。集電体(80)は、図３に示される如く、アノード物質の中を延びており、これによって、ゲル状の亜鉛アノードと金属端部キャップ端子とは電気的に接触する。
発明の実施に際しては、当該分野の専門家であれば、前述した発明の範囲及び精神から逸脱することなく、他に種々な形態及び変形をなし得ることは理解されるであろう。それゆえ、添付の請求の範囲は、前記の記載に限定されるものでなく、当該分野の専門家にとって均等とみなし得るすべての特徴及び形態を含み、本発明に存在する特許性のある新規な特徴をすべて包含するものと解されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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