(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素棒を抱持する筒部、亜鉛缶の内壁に密接する外周筒部、および両者を連結する連結部を有する封口体、並びに、炭素棒の頂部に嵌合するとともに、外周部が断面Ｕ字状に折曲され、その折曲部が封口体の前記連結部上面および外周筒部内壁に接する正極端子板を具備し、前記正極端子板の外周縁部が外側に屈曲され、その屈曲部が封口体の外周筒部内壁に設けた溝部に嵌合し、かつ封口体の外周筒部は前記溝部より上側に外周側が薄くなるように前記外周筒部の内側で傾斜させた傾斜部を有し、この傾斜部に向けて亜鉛缶の開口端部を屈曲させたマンガン乾電池。
【請求項２】
炭素棒を抱持する筒部、亜鉛缶の内壁に密接する外周筒部、および両者を連結する連結部を有する封口体、並びに、炭素棒の頂部に嵌合するとともに、外周部が断面Ｕ字状に折曲され、その折曲部が封口体の前記連結部上面および外周筒部内壁に接する正極端子板を具備し、前記正極端子板の外周縁部が外側に屈曲され、その屈曲部が封口体の外周筒部内壁に設けた溝部に嵌合し、かつ封口体の外周筒部は前記溝部より上側に外周側が薄くなるように前記外周筒部の内側で傾斜させた傾斜部と、この傾斜部に連なる肉薄部を有し、亜鉛缶の開口端部を前記肉薄部を巻き込んで前記傾斜部に向けて屈曲させたマンガン乾電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外装にメタルジャケットを使用せず、熱収縮性樹脂フィルムを基材とするラベルで素電池を被覆した外装構造のマンガン乾電池の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コスト低減を目的としてラベルで素電池（亜鉛缶が露出した状態）を被覆するだけの外装構造のマンガン乾電池においては、電池を封口する場合、負極亜鉛缶の開口部の内側に封口体を嵌合させるとともに、正極集電体である炭素棒の上端突出部に正極端子板を被せ、亜鉛缶側面を圧縮するかまたは亜鉛缶の開口端部を屈曲することにより電池内部の密閉性を維持している。
この封口時には、電池の気密性を向上させるために、負極亜鉛缶の開口部内径より大きな外径の封口体を用いて負極亜鉛缶開口端部に押し込んで固定し、正極端子板の外周縁部と負極亜鉛缶側面とで封口体をその内外周から圧縮したり、あるいは封口体外周の上部を負極亜鉛缶と共に屈曲して締め付けることにより密封性を向上させている。
【０００３】
しかしながら、封口体と正極端子板とが固定されていないため、負極亜鉛缶側面の圧縮または負極亜鉛缶の屈曲時に正極端子板がずれるという問題がある。また、放電中および保存中に多量に発生したガスにより正極端子板または封口体に負荷がかかることによっても同様の問題が生じる。この問題は、電池内部の密閉性を損ない、大気中の酸素ガスが電池内部に侵入することによる保存特性の悪化を引き起こす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するものであり、負極亜鉛缶側面の圧縮および負極亜鉛缶の屈曲時、または放電中および保存中に多量に発生するガスで正極端子板または封口体に負荷がかかることによって生じる正極端子板のずれの問題を解決し、保存中に大気中の酸素ガスが電池内部に侵入するのを防止して、保存特性に優れたマンガン乾電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、炭素棒を抱持する筒部、亜鉛缶の内壁に密接する外周筒部、および両者を連結する連結部を有する封口体、並びに、炭素棒の頂部に嵌合するとともに、外周部が断面Ｕ字状に折曲され、その折曲部が封口体の前記連結部上面および外周筒部内壁に接する正極端子板を具備し、前記正極端子板の外周縁部が外側に屈曲され、その屈曲部が封口体の外周筒部内壁に設けた溝部に嵌合し、かつ封口体の外周筒部は前記溝部より上側に外周側が薄くなるように前記外周筒部の内側で傾斜させた傾斜部を有し、この傾斜部に向けて亜鉛缶の開口端部を屈曲させたマンガン乾電池に関する。
【０００６】
また、本発明は、炭素棒を抱持する筒部、亜鉛缶の内壁に密接する外周筒部、および両者を連結する連結部を有する封口体、並びに、炭素棒の頂部に嵌合するとともに、外周部が断面Ｕ字状に折曲され、その折曲部が封口体の前記連結部上面および外周筒部内壁に接する正極端子板を具備し、前記正極端子板の外周縁部が外側に屈曲され、その屈曲部が封口体の外周筒部内壁に設けた溝部に嵌合し、かつ封口体の外周筒部は前記溝部より上側に外周側が薄くなるように前記外周筒部の内側で傾斜させた傾斜部と、この傾斜部に連なる肉薄部を有し、亜鉛缶の開口端部を前記肉薄部を巻き込んで前記傾斜部に向けて屈曲させたマンガン乾電池を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のマンガン乾電池は、上記のように、正極端子板はその外周部の断面Ｕ字状に折曲された折曲部が、封口体の前記連結部上面および外周筒部内壁に接し、しかも外周縁部を外側に屈曲させた屈曲部が封口体の外周筒部内壁に設けた溝部に嵌合して一体に結合される。したがって、封口体と正極端子板とを一体として集電体である炭素棒を中心に負極亜鉛缶の開口周縁部へ押し込んで固定し、負極亜鉛缶の側面を圧縮しながら亜鉛缶の開口端を曲げて封口する際に生じる正極端子板のずれや抜けを防止することができる。また、放電中および保存中に多量に発生したガスにより電池内部の圧力が高まった際に生じる正極端子板のずれや抜けも防止される。その結果、大気中の酸素が電池内部に侵入し、活物質と反応して自己放電を引き起こすことがなくなり、保存性能が良好に保たれる。
【０００８】
さらに、封口体の外周筒部は、前記溝部の上側に、外周側が薄くなるように傾斜させた傾斜部を設けている。したがって、封口体に正極端子板を組み合わせる際、正極端子板の外周折曲部が前記傾斜部に案内されて外周筒部の内側に嵌合させることができる。この傾斜部がないと、正極端子板を封口体に組み合わせる際、端子板の外周折曲部が封口体の外周筒部の内側に嵌合されない場合が生じたり、無理に嵌合させると正極端子板の外周端部が変形するといった不具合が生じる。また、封口体の外周筒部の前記溝部の上側の肉厚を薄くすれば、正極端子板の嵌合は容易になるが、亜鉛缶の開口端部を封口体の外周筒部に屈曲させた際これを支える部分の強度が弱く、亜鉛缶の開口端と封口体の外周筒部との密封性が損なわれる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明をその実施例を示す図面を参照しながら説明する。
《実施例１》
図１は本発明の一実施例における単４型マンガン乾電池の構造を示し、図２はその要部の拡大断面図である。
図中３は負極亜鉛缶を示す。亜鉛缶３は、下端にカップ状のブリキ板製負極端子板９を嵌合し、内部にはクラフト紙製底紙８、セパレータ７を介して正極合剤６を収容している。正極合剤６は、二酸化マンガン、炭素粉末及び電解液から構成されており、配合重量比は二酸化マンガン：炭素粉末：電解液＝５：１：４である。また、電解液は塩化亜鉛と水から構成されており、配合重量比は塩化亜鉛：水＝３：７に調整した。セパレータ７は、クラフト紙の一方の面にでんぷんを主材とする糊材を塗布した面が負極亜鉛缶３に対向するように配置されている。正極合剤６の中心部には正極集電体の炭素棒４が挿入され、正極合剤上には鍔紙５が載せられている。
【００１０】
亜鉛缶３の開口部を封口する封口体２は、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂やナイロンを成形したものからなる。この封口体２は、図２に示すように、炭素棒４を抱持する筒部１０、亜鉛缶３の内壁に密接する外周筒部１１、および両者を連結する連結部１２から構成されている。炭素棒４の頂部に嵌合させた正極端子板１は、外周部を断面Ｕ字状に折曲し、その折曲部を封口体２の連結部１２上でかつ外周筒部１１の内側に接するようにし、先端部１ａは外側に屈曲し、その屈曲部１ａを外周筒部１１の内側に設けた溝１１ａに嵌合させている。外周筒部１１には、溝１１ａより上方に外周側が薄くなるように傾斜させた傾斜部１１ｂを有する。
【００１１】
この乾電池を封口するには、正極端子板１をその端部屈曲部１ａを封口体２の溝１１ａに嵌合させて一体にして、発電要素を収容した負極亜鉛缶３の開口部に押し込む。次いで、亜鉛缶３の上部側面を圧縮することにより縮径させて亜鉛缶の内壁と封口体２の外周筒部とを密着させ、亜鉛缶の開口端を外周筒部１１の傾斜部１１ｂに向けて屈曲して締め付ける。以上のようにして作製された素電池は、熱収縮性樹脂フィルムを基材とするラベル１３で外装される。
【００１２】
この種のマンガン乾電池においては、封口体２の連結部１２の底部に環状の薄肉部１２ａを設け、さらにこの薄肉部上面にある正極端子板１の一部に少なくとも１個の排気孔１ｂを設けている。これは、マンガン乾電池の誤使用によって大量のガスが発生し、電池内部の内圧が過大になった場合の防爆対策である。大量のガスが発生し、電池内部の内圧が過大になった場合、封口体２底部の薄肉部１２ａはその圧力を受けて破れる。そして、薄肉部１２ａから逃げたガスは正極端子板１に設けた排気孔１ｂを通り外部に排出される。
上記の防爆機構を機能させるためには、封口体２と正極端子板１との嵌合を強固にしなくてはならない。封口体２と正極端子板１との嵌合を強固にすることにより、封口体底部の薄肉部１２ａが圧力を受け、防爆機構が作動する。
【００１３】
本実施例の乾電池においては、正極端子板１は、その外周部を上方へ立ち上がらせて断面Ｕ字状にするとともに、端縁部を外側に屈曲し、その屈曲部１ａを封口体２の外周筒部１１に設けた溝１１ａに嵌合させている。これによって正極端子板１と封口体２との嵌合が強固になっている。さらに、封口体２の外周筒部１１の溝１１ａ上方には、傾斜部１１ｂが設けてあり、これが正極端子板１の屈曲部を嵌合させた溝１１ａを補強することとなる。このため封口体の外周筒部１１が亜鉛缶開口端の屈曲部をしっかりと支え、正極端子板の抜けを防止することができる。
【００１４】
《実施例２》
本実施例の乾電池を図３に示す。ここに用いた封口体２は、図４に示すように、外周筒体１１が正極端子板１の屈曲部１ａを嵌合する溝１１ａより上方に外周側が薄くなるように傾斜させた傾斜部１１ｂを有し、さらにその上端に連なる肉薄部１１ｃを有する。
この乾電池は、封口の際亜鉛缶の開口端部を前記肉薄部１１ｃを巻き込んで前記傾斜部１１ｂに向けて屈曲させて締め付ける他は実施例１と同様である。
【００１５】
《比較例１》
図５に示す構造の封口体を用いた乾電池である。すなわち、封口体２は、その外周筒部１１に溝部１１ａがあり、そのすぐ上が肉薄部１１ｂとなっている。従って、封口体２の外周筒部１１には、傾斜部１１ｂが設けられていない。この他は実施例１と同様の構造である。
【００１６】
《比較例２》
図６の構造を有する封口体を用いた乾電池である。封口体２の外周筒部１１は、正極端子板１の屈曲部１ａを嵌合させる溝１１ａを中程に有し、下部から上部にかけて同じ肉厚となっている。
【００１７】
《比較例３》
図７に示すように、封口体２の外形は実施例１のものと同様で、外周筒部１１の上端には傾斜部１１ｂを有するが、正極端子板１の外周部は上方に向かって立ち上がらず、従って、端子板１の水平な周縁部は外周筒部１１の内側底部に設けられた溝部１１ａに嵌合している。
【００１８】
《比較例４》
図８に示すように、封口体２の外周筒部１１’が肉薄となり、その内側に接している端子板１の周縁立ち上がり部には、屈曲部がなく、外周筒部１１’には溝部もない。
【００１９】
上記実施例１、２および比較例１〜４の単４形マンガン乾電池について、製造直後と４５℃で３ヶ月保存後に、２０℃においてパルス放電試験を行った。パルス放電試験は、３．９Ωの負荷抵抗を接続し、１５秒間放電・４５秒間休止のサイクルを連続して繰り返す試験で、終止電圧０．９Ｖまでの放電持続時間を測定した。その結果を表１に示した。
表中の数値は、パルス放電試験を製造直後および保存後のそれぞれについて１０個ずつ行い、各々の平均放電持続時間を求め、製造直後および保存後の実施例１の平均放電持続時間を１００とした場合における性能比を示したものである。
【００２０】
【表１】
0003770756.tif 000002
【００２１】
表に示す結果から明らかなように、製造直後の放電性能に大きな差は見られないが、４５℃３ヶ月保存後において、実施例１の電池は良好な保存性能を示した。
比較例１は、封口体の外周筒部１１の溝１１ａの上側に、傾斜部１１ｂを設けるかまたは溝１１ａを有する部分と同じ様な肉厚にするなどの補強部が設けられていない。このため、正極端子板のずれや抜けが起こりやすくなっている。比較例２は、封口体の外周筒部１１の溝１１ａの上側が肉厚な補強部となっているため、正極端子板１が封口体２に挿入しにくい状態になっている。従って、封口体と正極端子板の嵌合が完全ではない。比較例３は、封口体の溝１１ａと嵌合する正極端子板１の周縁鍔部が長いため、正極端子板の鍔部に加わる圧力により、正極端子板のずれ、抜けが起こりやすくなっている。比較例４は従来例に相当するものである。
【００２２】
一方、実施例１および２は、封口体の外周筒部１１に溝１１ａがあり、溝部１１ａの上に傾斜部１１ｂからなる補強部があるので、正極端子板のずれや抜けがなく、しかも傾斜部１１ｂによって正極端子板１が封口体２へ組み入れやすい。しかも、正極端子板１はその外周縁が封口体に沿って立ち上がり、端部屈曲部１ａが亜鉛缶側に向かって折曲しているので、封口体との嵌合が完全となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、封口する際あるいは放電中や保存中に多量に発生したガスにより電池内部の圧力が高まった際に、正極端子板のずれや抜けがなくなり、従って大気中の酸素が電池内部に侵入して自己放電を引き起こすことがなく、良好な保存性能を持った優れたマンガン乾電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるマンガン乾電池の要部を断面にした正面図である。
【図２】同電池の封口部の断面図である。
【図３】本発明の他の実施例におけるマンガン乾電池の要部を断面にした正面図である。
【図４】同電池の封口部の断面図である。
【図５】比較例の電池の封口部の断面図である。
【図６】他の比較例の電池の封口部の断面図である。
【図７】さらに他の比較例の電池の封口部の断面図である。
【図８】他の比較例の電池の封口部の断面図である。
【符号の説明】
１  正極端子板
１ａ  屈曲部
１ｂ  孔
２  封口体
３  負極亜鉛缶
４  炭素棒
５  鍔紙
６  正極合剤
７  セパレータ
８  底紙
９  負極端子板
１０  筒部
１１  外周筒部
１１ａ  溝
１１ｂ  傾斜部
１２  連結部
１２ａ  肉薄部
１３  樹脂チューブ
【図１】
0003770756.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図８】
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