JP2005322415A - 封口板 - Google Patents
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Abstract
【課題】電池またはコンデンサー等の圧力容器の開口部を閉塞する高分子材料からなる封口板本体にその板厚方向に貫通するように金属端子4を埋設してなる封口板において、金属端子4のリード線接続部8に接続し得るリード線の接続本数を増加させることが可能な封口板を提供する。
【解決手段】金属端子4におけるリード線接続部8に、その表面積を拡大する表面積拡大部7を設けて、金属端子4における被埋設本体部5の断面積よりもリード線接続部8の表面積を大きく形成したことを特徴とする。
【選択図】 図6
【解決手段】金属端子4におけるリード線接続部8に、その表面積を拡大する表面積拡大部7を設けて、金属端子4における被埋設本体部5の断面積よりもリード線接続部8の表面積を大きく形成したことを特徴とする。
【選択図】 図6
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、封口板に係り、特に、電池(一次電池および二次電池を含む)またはコンデンサー(電解コンデンサーおよび電気二重層型コンデンサーを含む)等の圧力容器における開口部を閉塞するために用いられる封口板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、図29に示すように、電池、燃料電池、コンデンサーまたは電気二重層等の圧力容器51の開口部を閉塞する高分子材料からなる封口板本体53を有し、この封口板本体53にその板厚方向に貫通するように金属端子54を埋設した構造の封口板52が知られている。
【0003】
しかしながら、この従来の封口板52においては、図30に示すように、金属端子54における被埋設本体部55の断面積d(d'を直径とする円の面積)に対するリード線接続部56の表面積D(D'を直径とする円の面積)がその大きさを同じ(D/d=1・・・A式)に形成されているために、以下のような不都合がある。
【0004】
すなわち、近年、電池等においては、その容量の増大化に伴う素子(箔)57の多層化によって金属端子54に接続すべきリード線58の本数が増加する傾向にあるが、上記従来技術における面積設定ではリード線接続部56の表面積が小さ過ぎ、よってリード線接続部56にリード線58を溶着する場合でも、またリード線接続部56にタブ59を設けて、このタブ59にリード線58をカシメ固定する場合でも、6本程度のリード線58を接続するのが限界である。したがって、より多くのリード線58を金属端子54に接続し得るよう、従来の封口板52はこれを改良する必要がある。
【0005】
尚、このように金属端子54における被埋設本体部55の断面積dに対するリード線接続部56の表面積Dの大きさが同じに形成されていると言うことは、円柱形を呈する被埋設本体部55の下端面がそのままリード線接続部56とされていると言うことである。
【0006】
また、上記従来の封口板52においては併せて、封口板本体53の反容器側外周にガスケット装着用の段差部60が設けられ、この段差部60に非接着で装着されたガスケット61がその外周側から容器51の端部62に抱持されることによって支持されているために、以下のような不都合がある。
【0007】
すなわち、容器51内部の電解液等の反応時に容器51内部の圧力が上昇し、これにより容器51が膨張し変形することによって、容器51の端部62によるガスケット61の保持力が低下することがあり、このようなことがあると、ガスケット61が封口板52の段差部60からずれ、シール機能が低下し、電解液等が漏れ、電池等の作動効率や寿命が低下する虞がある。また、振動の影響を受ける使用箇所においては、ガスケット61が脱落することもある。容器51の平面形状が円形でなく角形である場合には、その一辺の中央部が変形大となり易いため、特に容器51の変形によるシール性の低下が顕著である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、金属端子のリード線接続部に接続し得るリード線の接続本数を従来よりも増加させることが可能な封口板を提供することを目的とする。またこれに加えて、金属端子と封口板本体との接合性に優れた封口板を提供することを目的とし、また、ガスケットが封口板本体における装着部からずれることがなく、もってシール性に優れた封口板を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1による封口板は、電池またはコンデンサー等の圧力容器の開口部を閉塞する高分子材料からなる封口板本体にその板厚方向に貫通するように金属端子を埋設してなる封口板において、前記金属端子におけるリード線接続部に、その表面積を拡大する表面積拡大部を設け、前記金属端子における被埋設本体部の断面積よりも前記リード線接続部の表面積を大きく形成したことを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の請求項2による封口板は、上記した請求項1の封口板において金属端子の外周に鍔状の抜止め係合部を設け、前記抜止め係合部が、前記金属端子の外周面から径方向外方に向けて一体成形された爪支持部と、前記爪支持部から軸方向一方または両方に向けて一体成形された爪部と、前記爪部の内周側に設けられた溝部とを備えていることを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明の請求項3による封口板は、上記した請求項1の封口板において封口板本体の反容器側外周にガスケット装着用の溝を設けたことを特徴とするものである。
【0012】
上記構成を備えた本発明の請求項1による封口板のように、金属端子におけるリード線接続部に、その表面積を拡大する表面積拡大部を設け、金属端子における被埋設本体部の断面積よりもリード線接続部の表面積を大きく形成すると、このリード線接続部の表面積の拡大に伴って、その分、従来よりも多くの本数のリード線をこの接続部に接続することが可能となる。尚、この発明は、その一面として、上記説明におけるA式を
D/d>1・・・B式
に変更するものでもある。
【0013】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項2による封口板のように金属端子の外周に鍔状の抜止め係合部を設け、この抜止め係合部が、金属端子の外周面から径方向外方に向けて一体成形された爪支持部と、爪支持部から軸方向一方または両方に向けて一体成形された爪部と、爪部の内周側に設けられた溝部とを備えたものであると、この抜止め係合部が高分子材料製の封口板本体の肉厚内に埋設されることによって、金属端子と封口板本体との係合力ないし接合力を高めることが可能となる。
【0014】
また、上記構成を備えた本発明の請求項3による封口板のように、封口板本体の反容器側外周にガスケット装着用の溝を設けると、この溝が上記従来技術における段差部とは違って、自らガスケットを抱持する機能を有しているために、ガスケットが封口板本体に対してずれるのを防止することが可能となる。
【0015】
尚、本件提案には、以下の技術的事項が含まれる。
【0016】
すなわち、本件出願が提案する一の封口板は、電池(一次電池および二次電池を含む)またはコンデンサー(電解コンデンサーおよび電気二重層型コンデンサーを含む)等の圧力容器を封口する封口板の下記に記す構成からなるものとする。
▲1▼ 端子のリード線接続面が円もしくは角等の形状を有し、端子最外径の断面積dに対してリード線接続部の表面積DがD/d>1としたことを特徴とする端子形状。
▲2▼ 端子外周部は羽根形状を有しており、爪の長さをL1/T≧1、爪支持部肉厚をT/L2≧1とした特徴をもつ構成とする(L1、L2、Tについては、後記実施例参照)。
▲3▼ 封口板本体の反容器側外周にガスケット装着用の溝を設けたことを特徴とする。
【0017】
また、本発明で使用する高分子材料からなる封口板には、樹脂材料、エラストマー(ゴム、熱可塑性エラストマー、または樹脂材料とゴムの混合物、ブロック共重合体もしくはグラフト共重合体等の弾性体)、または樹脂材料とエラストマーの積層板材料等からなる封口板が適宜選択される。
【0018】
樹脂材料としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂もしくは液晶性樹脂等の熱硬化型樹脂、または熱軟化温度が150℃以上の耐熱性樹脂等が挙げられ、ガラス繊維、炭素繊維もしくはウィスカー等の繊維状充填剤、炭素粒子やガラスビーズ等の粒子状充填剤、金属酸化物または加工助剤等が適宜配合される。
【0019】
エラストマーとしては、ゴム材料では、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ビニル変性ブチルゴム、エチレンプロピレン系ゴム、フッ素系ゴム、アクリル系ゴムまたは水素添加ニトリルゴム等の飽和系ゴムが挙げられ、架橋剤、充填剤、可塑剤または老化防止剤等を適宜配合する。熱可塑性エラストマーでは、オレフィン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、水素添加スチレン−ブタジエンブロック共重合体または水素添加スチレン−イソプレンブロック共重合体等が挙げられ、ブロック共重合方法、グラフト共重合方法、動的架橋方法等で製造され、架橋剤、可塑剤、老化防止剤または充填剤等を適宜配合する。樹脂材料とゴムの混合物、ブロック共重合体またはグラフト共重合体等のエラストマーでは、フェノール系樹脂と水素化ニトリルゴム、またはフェノール系樹脂とアクリルゴム、ブチルゴムもしくはフッ素ゴム等との混合物等が挙げられる。
【0020】
金属端子は、アルミ電解コンデンサー用には主にアルミニウム、電池用には主に銅、亜鉛、鉛またはニッケル等の金属が電池の陰極物質または陽極物質に合わせて適宜用いられる。また、この金属端子の基本製法は、ヘッダー加工によって形成するのが好適である。
【0021】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【0022】
図1は、本発明の実施例に係る封口板1の平面図を示しており、同封口板1の一部切欠した正面図が図2に、底面図が図3に示されている。また、図4は、同封口板1を電池等の圧力容器2に装着した状態の概略斜視図を示している。また図5は金属端子4の平面図、図6は一部切欠した正面図、図7は底面図、図8は側面図である。
【0023】
当該実施例に係る封口板1は、以下のように構成されている。
【0024】
すなわち先ず、圧力容器2の開口部を閉塞する高分子材料からなる封口板本体3が設けられており、この封口板本体3にその板厚方向に貫通するように一対の金属端子4が埋設されている。
【0025】
金属端子4はそれぞれ、封口板本体3の板厚内に埋設された円柱形の被埋設本体部5を有しており、この被埋設本体部5の上端部に、封口板本体2より上方に突出する同じく円柱形の外側突出部6が設けられている。また、被埋設本体部5の下端部外周に鍔状の表面積拡大部7が設けられており、被埋設本体部5および表面積拡大部7の下面部に平面状のリード線接続部8が設けられている。
【0026】
被埋設本体部5は、所定の軸方向長さおよび径寸法を備えた円柱形に形成されており、その全体が封口板本体3の板厚内に埋設されている。
【0027】
外側突出部6は、被埋設本体部5よりも小径の円柱形に形成されて、被埋設本体部5に対して同軸上に一体成形されており、また、外部配線(図示せず)を接続し得るよう、その上端面に開口するネジ穴状の配線接続部9が設けられている。
【0028】
表面積拡大部7は、被埋設本体部5の下端部外周に全周に亙って鍔状のものとして一体成形されており、円の180度対称位置を平行に切り欠いたような略長方形の平面形状に形成されている。したがって、この表面積拡大部7はその平面形状について長手方向を備えて方向性を有しており、当該封口板1成形時にこの長手方向ないし方向性を容易に認識ないし特定し得るよう、この長手方向に沿って外側突出部6の外周面の一部に平面状の切欠部10が設けられている。
【0029】
リード線接続部8は、被埋設本体部5および表面積拡大部7の下面部全体に亙って設けられており、よってこのリード線接続部8の表面積Dが被埋設本体部5の断面積dよりも大きく形成されている(D/d>1)。また、このリード線接続部8は、素子(箔)11から通じるリード線12を所要本数溶着し得るよう、その全面を平面状に形成されている。
【0030】
尚、図示したように、このリード線接続部8の外周に全周に亙って段差部(段付き形状)13が形成され、その結果としてリード線接続部8の平面形状が表面積拡大部7の平面形状よりも一回り小さく形成されているのは、成形時の樹脂廻りを防止すべく、この段差部13に金型を突き当てるためである。
【0031】
すなわち、図9に示すように、リード線接続部8の外周に全周に亙って段差部13を形成し、図10に示すように、この段差部13に金型14を突き当てた状態で金型キャビティ15に成形材料(図示せず)を充填することにより、成形材料がリード線接続部8の方へ流れてリード線接続部8に付着するのを防止する。
【0032】
金型14には、この突当て時の面圧を局部的に大きくするように凸部16を設けたり(端子4側に凸部16を設けても可)、またはこの凸部16に代えて、図11に示すようにテーパー部17を設けたりするのが好適であり、これらの凸部16またはテーパー部17によって金属端子4はその一部が潰れることになる。
【0033】
また、段差部13に代えて、図12に示すように、テーパー部18をリード線接続部8の外周に設けるようにしても良く、この場合には、図13に示すように金型14の角部19をこのテーパー部18に突き当てる。
【0034】
また、このように段差部13またはテーパー部18に金型14を突き当てることによってリード線接続部8と金型14との間に隙間20が設定され、その一方で本発明では、リード線接続部8の表面積拡大によって射出圧力Pに対する受圧面積が大きくなったことにより、リード線接続部8が弓なりに変形することが懸念されるが、これを防止するには、図14に示すように、変形防止のための押さえ部21を金型14に設けるのが有効である。押さえ部21は、金型14からリード線接続部8へ向けて突出形成された突起状のものとして設けられており、図15または図16に斜線で示す平面形状をもってリード線接触部8に接触し、その変形を防止する。図15の場合は、押さえ部21の平面形状がリード線接続部8と同じ幅の矩形状に形成されており、また図16の場合は、押さえ部21の平面形状がリード線接続部8の幅よりも小径の円形に形成されている。
【0035】
金属端子4の構造説明に戻って、被埋設本体部5の外周には、鍔状を呈する環状の抜止め係合部22が一体成形されており、図17に拡大して示すように、この抜止め係合部22には、被埋設本体部5の外周面から径方向外方に向けて一体成形された環状の爪支持部23と、この爪支持部23から軸方向一方(下方向)へ向けて一体成形された環状の爪部24と、この爪部24の内周側に設けられた環状の溝部25とが設けられている。溝部25は、その溝底部の断面形状を半円形に形成されており、この半円形の半径寸法Tに対して、爪部24がその高さ(軸方向長さ)L1を
L1/T≧1・・・C式
を充足するように形成されるとともに、爪支持部23がその肉厚(軸方向厚)L2を
T/L2≧1・・・D式
を充足するように形成されている。
【0036】
上記構成の金属端子4は、プラスマイナス一対の端子をもって封口板本体3に上下方向に貫通するように埋設されており、この一対の金属端子4は、封口板本体3の平面形状における縦横長さを共にコンパクトに設定すべく、表面積拡大部7の長手方向を互いに平行とする向きに並べられている。
【0037】
また、上記構成の金属端子4を埋設する封口板本体3は、所定の高分子材料をもって平面略矩形の板状に形成されており、その反容器側の面(上面)の周縁部に、シール用ガスケット(図示せず)を装着するための溝26がエンドレスに設けられている。
【0038】
この溝26の断面形状は、以下のとおりとされている。
【0039】
すなわち、図18(A)は、この溝26の断面形状を拡大して示しており、その断面構造説明図が同図(B)に示されている。
この図18(B)に示されているように、溝26の断面形状は基本的に矩形とされており、それぞれ断面直線状の内側側面27、底面28および外側側面29が設けられている。そして、同図に点線で示すとともに図18(A)に実線で示すように、内側側面27および底面28間の内側角部に断面円弧状のアール部30が形成されるとともに、底面28および外側側面29間の外側角部に斜面状のテーパー部31が形成されており、これらのアール部30およびテーパー部31による補強作用によって、封口板本体3がカシメによるガスケットの荷重に耐え得るように構成されている。また、所定の径方向幅wを備えた溝26の外周壁32の断面形状はこれも矩形とされている。
【0040】
上記構成を備えた封口板1は、上記したように電池またはコンデンサー等の圧力容器2における開口部を閉塞するようこれに装着されるものであって、上記構成により以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
【0041】
すなわち先ず、金属端子4における被埋設本体部5の下端部外周に鍔状の表面積拡大部7が設けられて、この被埋設本体部5および表面積拡大部7の下面部にリード線接続部8が設けられ、このリード線接続部8の表面積Dが被埋設本体部5の断面積dよりも大きく形成されているために、このリード線接続部8の表面積Dの拡大に伴って、その分、従来よりも多くの本数のリード線12をこの接続部8に接続することが可能である。したがって、近年における電池等の容量増大化に伴う素子(箔)11の多層化に対応して、従来よりも多くの本数のリード線12を接続可能な封口板1を提供することができる。
【0042】
また、金属端子4における被埋設本体部5の外周に、爪支持部23、爪部24および溝部25を備えた抜止め係合部22が設けられているために、金属端子4の線膨張係数と高分子材料製の封口板本体3の線膨張係数の差によって両者の間に隙間が発生するのに対して、上記抜止め係合部13をもって膨張または収縮の変化に追従することが可能である。したがって、金属端子4と高分子材料製の封口板本体3との係合力ないし接合力を高めることができる。
【0043】
また、封口板本体3の反容器側の面(上面)の周縁部に、シール用ガスケットを装着するための溝26が設けられているために、この溝26によるガスケット抱持機能によって、ガスケットが圧力容器2の変形や振動等によって封口板本体3に対してずれるのを防止することが可能である。したがって、ガスケットがずれることがなく、シール性に優れた封口板1を提供することができる。
【0044】
また、上記実施例に係る封口板1は、その構成を以下のように付加、変更することが可能である。
【0045】
▲1▼ 上記実施例において、金属端子4の表面積拡大部7の平面形状が略長方形であるのに対して、この表面積拡大部7の平面形状をその他の形状の長方形、四角形、正方形、多角形、正多角形、長円形、楕円形または円形等とする。図19ないし図21はこの平面形状を楕円形とした場合、図22ないし図24はこの平面形状を円形とした場合をそれぞれ示しており、何れの場合も、またその他の場合であっても、表面積拡大部7の平面形状の変更に伴ってリード線接続部8の平面形状が変更されることになる。また、上記実施例のように表面積拡大部7の平面形状が方向性を有する場合には、隣接する端子4との干渉防止やリード線12との位置ずれ防止等を目的として、位置決め用の切欠部10を設ける。平面形状が方向性を有しない場合には、切欠部10を設けるには及ばない。
【0046】
▲2▼ 上記実施例において、金属端子4のリード線接続部8が、リード線12を溶着するために平面状に形成されているのに対して、図25および図26に示すように、リード線接続部8にタブ33を設けて、このタブ33にリード線12をカシメ付ける構造とする。タブ33を三本以上設ける場合、その配置は、本発明によるリード線接続部8の表面積の拡大に伴って、図示したような一次元的な配置(一列)ではなく、二次元的な配置(例えば、等配配置)とすることも可能である。
【0047】
▲3▼ 上記実施例において、金属端子4の抜止め係合部22に爪部24が軸方向一方(上方向)に向けて設けられているのに対して、爪支持部23から軸方向両方(上下両方向)に向けてそれぞれ爪部24を形成する。これによって、金属端子4と高分子材料製の封口板本体3との係合力ないし接合力を一層高めることができる。また、爪部24を同じ方向に向けて複数設けるようにしても良い(一方向複数本、両方向複数本など)。
【0048】
▲4▼ 上記実施例における図18に示した形状の溝26に対して、図27に示すように、その底面28にビード34を追加形成する。これによって、局部的に潰し代を増大して密着性を高めることが可能となり、よってシール性を一層向上させることができる。また、ガスケットの円周方向への広がりに対する強制力が発揮されることから、振動等を伴う使用箇所においては、ずれに対して、より剛直となる。
【0049】
▲5▼ また、上記実施例において、溝26の外周壁32が断面矩形状であるのに対して、図28に示すように、この外周壁32の断面形状を略三角形とし、その先端部に断面略半円形のアール部35を形成することにする。
【0050】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【0051】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項1による封口板においては、金属端子におけるリード線接続部に、その表面積を拡大する表面積拡大部を設け、金属端子における被埋設本体部の断面積よりもリード線接続部の表面積を大きく形成したために、このリード線接続部の表面積の拡大に伴って、その分、従来よりも多くの本数のリード線をこの接続部に接続することが可能である。したがって近年における電池等の容量増大化に伴う素子(箔)の多層化に対応して、従来よりも多くの本数のリード線を接続可能な封口板を提供することができる。
【0052】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項2による封口板においては、金属端子の外周に鍔状の抜止め係合部を設け、この抜止め係合部が、金属端子の外周面から径方向外方に向けて一体成形された爪支持部と、爪支持部から軸方向一方または両方に向けて一体成形された爪部と、爪部の内周側に設けられた溝部とを備えたものであるために、金属端子の線膨張係数と高分子材料製の封口板本体の線膨張係数の差によって両者の間に隙間が発生するのに対して、上記抜止め係合部をもって膨張または収縮の変化に追従することが可能である。したがって、金属端子と高分子材料製の封口板本体との係合力ないし接合力を高めることができる。
【0053】
また、上記構成を備えた本発明の請求項3による封口板においては、封口板本体の反容器側外周にガスケット装着用の溝が設けられているために、この溝によるガスケット抱持機能によって、ガスケットが圧力容器の変形や振動等によって封口板本体に対してずれるのを防止することが可能である。したがって、ガスケットがずれることがなく、シール性に優れた封口板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る封口板の平面図
【図2】同封口板の一部切欠した正面図
【図3】同封口板の底面図
【図4】同封口板を圧力容器に装着した状態を示す概略斜視図
【図5】金属端子の平面図
【図6】同金属端子の一部切欠した正面図
【図7】同金属端子の底面図
【図8】同金属端子の側面図
【図9】同金属端子の要部拡大断面図
【図10】同金属端子を金型に装着した状態を示す断面図
【図11】同金属端子を金型に装着した状態を示す断面図
【図12】金属端子の他の例を示す要部断面図
【図13】同金属端子を金型に装着した状態を示す断面図
【図14】金型の押さえ部の構造を示す断面図
【図15】同押さえ部の平面形状を示す封口板の平面図
【図16】他の例による押さえ部の平面形状を示す封口板の平面図
【図17】抜止め係合部の断面図
【図18】(A)は溝の断面図、(B)は同溝の断面構造説明図
【図19】金属端子の他の例を示す平面図
【図20】同金属端子の一部切欠した正面図
【図21】同金属端子の底面図
【図22】金属端子の他の例を示す平面図
【図23】同金属端子の一部切欠した正面図
【図24】同金属端子の底面図
【図25】他の例による金属端子の一部切欠した正面図
【図26】同金属端子の底面図
【図27】溝の他の例を示す断面図
【図28】溝の他の例を示す断面図
【図29】従来例に係る封口板の装着状態を示す断面図
【図30】従来例に係る金属端子の断面図
【符号の説明】
1 封口板
2 圧力容器
3 封口板本体
4 金属端子
5 被埋設本体部
6 外側突出部
7 表面積拡大部
8 リード線接続部
9 配線接続部
10 切欠部
11 素子(箔)
12 リード線
13 段差部
14 金型
15 金型キャビティ
16 凸部
17,18,31 テーパー部
19 角部
20 隙間
21 押さえ部
22 抜止め係合部
23 爪支持部
24 爪部
25 溝部
26 溝
27 内側側面
28 底面
29 外側側面
30,35 アール部
32 外周壁
33 タブ
34 ビード
【発明の属する技術分野】
本発明は、封口板に係り、特に、電池(一次電池および二次電池を含む)またはコンデンサー(電解コンデンサーおよび電気二重層型コンデンサーを含む)等の圧力容器における開口部を閉塞するために用いられる封口板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、図29に示すように、電池、燃料電池、コンデンサーまたは電気二重層等の圧力容器51の開口部を閉塞する高分子材料からなる封口板本体53を有し、この封口板本体53にその板厚方向に貫通するように金属端子54を埋設した構造の封口板52が知られている。
【0003】
しかしながら、この従来の封口板52においては、図30に示すように、金属端子54における被埋設本体部55の断面積d(d'を直径とする円の面積)に対するリード線接続部56の表面積D(D'を直径とする円の面積)がその大きさを同じ(D/d=1・・・A式)に形成されているために、以下のような不都合がある。
【0004】
すなわち、近年、電池等においては、その容量の増大化に伴う素子(箔)57の多層化によって金属端子54に接続すべきリード線58の本数が増加する傾向にあるが、上記従来技術における面積設定ではリード線接続部56の表面積が小さ過ぎ、よってリード線接続部56にリード線58を溶着する場合でも、またリード線接続部56にタブ59を設けて、このタブ59にリード線58をカシメ固定する場合でも、6本程度のリード線58を接続するのが限界である。したがって、より多くのリード線58を金属端子54に接続し得るよう、従来の封口板52はこれを改良する必要がある。
【0005】
尚、このように金属端子54における被埋設本体部55の断面積dに対するリード線接続部56の表面積Dの大きさが同じに形成されていると言うことは、円柱形を呈する被埋設本体部55の下端面がそのままリード線接続部56とされていると言うことである。
【0006】
また、上記従来の封口板52においては併せて、封口板本体53の反容器側外周にガスケット装着用の段差部60が設けられ、この段差部60に非接着で装着されたガスケット61がその外周側から容器51の端部62に抱持されることによって支持されているために、以下のような不都合がある。
【0007】
すなわち、容器51内部の電解液等の反応時に容器51内部の圧力が上昇し、これにより容器51が膨張し変形することによって、容器51の端部62によるガスケット61の保持力が低下することがあり、このようなことがあると、ガスケット61が封口板52の段差部60からずれ、シール機能が低下し、電解液等が漏れ、電池等の作動効率や寿命が低下する虞がある。また、振動の影響を受ける使用箇所においては、ガスケット61が脱落することもある。容器51の平面形状が円形でなく角形である場合には、その一辺の中央部が変形大となり易いため、特に容器51の変形によるシール性の低下が顕著である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、金属端子のリード線接続部に接続し得るリード線の接続本数を従来よりも増加させることが可能な封口板を提供することを目的とする。またこれに加えて、金属端子と封口板本体との接合性に優れた封口板を提供することを目的とし、また、ガスケットが封口板本体における装着部からずれることがなく、もってシール性に優れた封口板を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1による封口板は、電池またはコンデンサー等の圧力容器の開口部を閉塞する高分子材料からなる封口板本体にその板厚方向に貫通するように金属端子を埋設してなる封口板において、前記金属端子におけるリード線接続部に、その表面積を拡大する表面積拡大部を設け、前記金属端子における被埋設本体部の断面積よりも前記リード線接続部の表面積を大きく形成したことを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の請求項2による封口板は、上記した請求項1の封口板において金属端子の外周に鍔状の抜止め係合部を設け、前記抜止め係合部が、前記金属端子の外周面から径方向外方に向けて一体成形された爪支持部と、前記爪支持部から軸方向一方または両方に向けて一体成形された爪部と、前記爪部の内周側に設けられた溝部とを備えていることを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明の請求項3による封口板は、上記した請求項1の封口板において封口板本体の反容器側外周にガスケット装着用の溝を設けたことを特徴とするものである。
【0012】
上記構成を備えた本発明の請求項1による封口板のように、金属端子におけるリード線接続部に、その表面積を拡大する表面積拡大部を設け、金属端子における被埋設本体部の断面積よりもリード線接続部の表面積を大きく形成すると、このリード線接続部の表面積の拡大に伴って、その分、従来よりも多くの本数のリード線をこの接続部に接続することが可能となる。尚、この発明は、その一面として、上記説明におけるA式を
D/d>1・・・B式
に変更するものでもある。
【0013】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項2による封口板のように金属端子の外周に鍔状の抜止め係合部を設け、この抜止め係合部が、金属端子の外周面から径方向外方に向けて一体成形された爪支持部と、爪支持部から軸方向一方または両方に向けて一体成形された爪部と、爪部の内周側に設けられた溝部とを備えたものであると、この抜止め係合部が高分子材料製の封口板本体の肉厚内に埋設されることによって、金属端子と封口板本体との係合力ないし接合力を高めることが可能となる。
【0014】
また、上記構成を備えた本発明の請求項3による封口板のように、封口板本体の反容器側外周にガスケット装着用の溝を設けると、この溝が上記従来技術における段差部とは違って、自らガスケットを抱持する機能を有しているために、ガスケットが封口板本体に対してずれるのを防止することが可能となる。
【0015】
尚、本件提案には、以下の技術的事項が含まれる。
【0016】
すなわち、本件出願が提案する一の封口板は、電池(一次電池および二次電池を含む)またはコンデンサー(電解コンデンサーおよび電気二重層型コンデンサーを含む)等の圧力容器を封口する封口板の下記に記す構成からなるものとする。
▲1▼ 端子のリード線接続面が円もしくは角等の形状を有し、端子最外径の断面積dに対してリード線接続部の表面積DがD/d>1としたことを特徴とする端子形状。
▲2▼ 端子外周部は羽根形状を有しており、爪の長さをL1/T≧1、爪支持部肉厚をT/L2≧1とした特徴をもつ構成とする(L1、L2、Tについては、後記実施例参照)。
▲3▼ 封口板本体の反容器側外周にガスケット装着用の溝を設けたことを特徴とする。
【0017】
また、本発明で使用する高分子材料からなる封口板には、樹脂材料、エラストマー(ゴム、熱可塑性エラストマー、または樹脂材料とゴムの混合物、ブロック共重合体もしくはグラフト共重合体等の弾性体)、または樹脂材料とエラストマーの積層板材料等からなる封口板が適宜選択される。
【0018】
樹脂材料としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂もしくは液晶性樹脂等の熱硬化型樹脂、または熱軟化温度が150℃以上の耐熱性樹脂等が挙げられ、ガラス繊維、炭素繊維もしくはウィスカー等の繊維状充填剤、炭素粒子やガラスビーズ等の粒子状充填剤、金属酸化物または加工助剤等が適宜配合される。
【0019】
エラストマーとしては、ゴム材料では、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ビニル変性ブチルゴム、エチレンプロピレン系ゴム、フッ素系ゴム、アクリル系ゴムまたは水素添加ニトリルゴム等の飽和系ゴムが挙げられ、架橋剤、充填剤、可塑剤または老化防止剤等を適宜配合する。熱可塑性エラストマーでは、オレフィン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、水素添加スチレン−ブタジエンブロック共重合体または水素添加スチレン−イソプレンブロック共重合体等が挙げられ、ブロック共重合方法、グラフト共重合方法、動的架橋方法等で製造され、架橋剤、可塑剤、老化防止剤または充填剤等を適宜配合する。樹脂材料とゴムの混合物、ブロック共重合体またはグラフト共重合体等のエラストマーでは、フェノール系樹脂と水素化ニトリルゴム、またはフェノール系樹脂とアクリルゴム、ブチルゴムもしくはフッ素ゴム等との混合物等が挙げられる。
【0020】
金属端子は、アルミ電解コンデンサー用には主にアルミニウム、電池用には主に銅、亜鉛、鉛またはニッケル等の金属が電池の陰極物質または陽極物質に合わせて適宜用いられる。また、この金属端子の基本製法は、ヘッダー加工によって形成するのが好適である。
【0021】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【0022】
図1は、本発明の実施例に係る封口板1の平面図を示しており、同封口板1の一部切欠した正面図が図2に、底面図が図3に示されている。また、図4は、同封口板1を電池等の圧力容器2に装着した状態の概略斜視図を示している。また図5は金属端子4の平面図、図6は一部切欠した正面図、図7は底面図、図8は側面図である。
【0023】
当該実施例に係る封口板1は、以下のように構成されている。
【0024】
すなわち先ず、圧力容器2の開口部を閉塞する高分子材料からなる封口板本体3が設けられており、この封口板本体3にその板厚方向に貫通するように一対の金属端子4が埋設されている。
【0025】
金属端子4はそれぞれ、封口板本体3の板厚内に埋設された円柱形の被埋設本体部5を有しており、この被埋設本体部5の上端部に、封口板本体2より上方に突出する同じく円柱形の外側突出部6が設けられている。また、被埋設本体部5の下端部外周に鍔状の表面積拡大部7が設けられており、被埋設本体部5および表面積拡大部7の下面部に平面状のリード線接続部8が設けられている。
【0026】
被埋設本体部5は、所定の軸方向長さおよび径寸法を備えた円柱形に形成されており、その全体が封口板本体3の板厚内に埋設されている。
【0027】
外側突出部6は、被埋設本体部5よりも小径の円柱形に形成されて、被埋設本体部5に対して同軸上に一体成形されており、また、外部配線(図示せず)を接続し得るよう、その上端面に開口するネジ穴状の配線接続部9が設けられている。
【0028】
表面積拡大部7は、被埋設本体部5の下端部外周に全周に亙って鍔状のものとして一体成形されており、円の180度対称位置を平行に切り欠いたような略長方形の平面形状に形成されている。したがって、この表面積拡大部7はその平面形状について長手方向を備えて方向性を有しており、当該封口板1成形時にこの長手方向ないし方向性を容易に認識ないし特定し得るよう、この長手方向に沿って外側突出部6の外周面の一部に平面状の切欠部10が設けられている。
【0029】
リード線接続部8は、被埋設本体部5および表面積拡大部7の下面部全体に亙って設けられており、よってこのリード線接続部8の表面積Dが被埋設本体部5の断面積dよりも大きく形成されている(D/d>1)。また、このリード線接続部8は、素子(箔)11から通じるリード線12を所要本数溶着し得るよう、その全面を平面状に形成されている。
【0030】
尚、図示したように、このリード線接続部8の外周に全周に亙って段差部(段付き形状)13が形成され、その結果としてリード線接続部8の平面形状が表面積拡大部7の平面形状よりも一回り小さく形成されているのは、成形時の樹脂廻りを防止すべく、この段差部13に金型を突き当てるためである。
【0031】
すなわち、図9に示すように、リード線接続部8の外周に全周に亙って段差部13を形成し、図10に示すように、この段差部13に金型14を突き当てた状態で金型キャビティ15に成形材料(図示せず)を充填することにより、成形材料がリード線接続部8の方へ流れてリード線接続部8に付着するのを防止する。
【0032】
金型14には、この突当て時の面圧を局部的に大きくするように凸部16を設けたり(端子4側に凸部16を設けても可)、またはこの凸部16に代えて、図11に示すようにテーパー部17を設けたりするのが好適であり、これらの凸部16またはテーパー部17によって金属端子4はその一部が潰れることになる。
【0033】
また、段差部13に代えて、図12に示すように、テーパー部18をリード線接続部8の外周に設けるようにしても良く、この場合には、図13に示すように金型14の角部19をこのテーパー部18に突き当てる。
【0034】
また、このように段差部13またはテーパー部18に金型14を突き当てることによってリード線接続部8と金型14との間に隙間20が設定され、その一方で本発明では、リード線接続部8の表面積拡大によって射出圧力Pに対する受圧面積が大きくなったことにより、リード線接続部8が弓なりに変形することが懸念されるが、これを防止するには、図14に示すように、変形防止のための押さえ部21を金型14に設けるのが有効である。押さえ部21は、金型14からリード線接続部8へ向けて突出形成された突起状のものとして設けられており、図15または図16に斜線で示す平面形状をもってリード線接触部8に接触し、その変形を防止する。図15の場合は、押さえ部21の平面形状がリード線接続部8と同じ幅の矩形状に形成されており、また図16の場合は、押さえ部21の平面形状がリード線接続部8の幅よりも小径の円形に形成されている。
【0035】
金属端子4の構造説明に戻って、被埋設本体部5の外周には、鍔状を呈する環状の抜止め係合部22が一体成形されており、図17に拡大して示すように、この抜止め係合部22には、被埋設本体部5の外周面から径方向外方に向けて一体成形された環状の爪支持部23と、この爪支持部23から軸方向一方(下方向)へ向けて一体成形された環状の爪部24と、この爪部24の内周側に設けられた環状の溝部25とが設けられている。溝部25は、その溝底部の断面形状を半円形に形成されており、この半円形の半径寸法Tに対して、爪部24がその高さ(軸方向長さ)L1を
L1/T≧1・・・C式
を充足するように形成されるとともに、爪支持部23がその肉厚(軸方向厚)L2を
T/L2≧1・・・D式
を充足するように形成されている。
【0036】
上記構成の金属端子4は、プラスマイナス一対の端子をもって封口板本体3に上下方向に貫通するように埋設されており、この一対の金属端子4は、封口板本体3の平面形状における縦横長さを共にコンパクトに設定すべく、表面積拡大部7の長手方向を互いに平行とする向きに並べられている。
【0037】
また、上記構成の金属端子4を埋設する封口板本体3は、所定の高分子材料をもって平面略矩形の板状に形成されており、その反容器側の面(上面)の周縁部に、シール用ガスケット(図示せず)を装着するための溝26がエンドレスに設けられている。
【0038】
この溝26の断面形状は、以下のとおりとされている。
【0039】
すなわち、図18(A)は、この溝26の断面形状を拡大して示しており、その断面構造説明図が同図(B)に示されている。
この図18(B)に示されているように、溝26の断面形状は基本的に矩形とされており、それぞれ断面直線状の内側側面27、底面28および外側側面29が設けられている。そして、同図に点線で示すとともに図18(A)に実線で示すように、内側側面27および底面28間の内側角部に断面円弧状のアール部30が形成されるとともに、底面28および外側側面29間の外側角部に斜面状のテーパー部31が形成されており、これらのアール部30およびテーパー部31による補強作用によって、封口板本体3がカシメによるガスケットの荷重に耐え得るように構成されている。また、所定の径方向幅wを備えた溝26の外周壁32の断面形状はこれも矩形とされている。
【0040】
上記構成を備えた封口板1は、上記したように電池またはコンデンサー等の圧力容器2における開口部を閉塞するようこれに装着されるものであって、上記構成により以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
【0041】
すなわち先ず、金属端子4における被埋設本体部5の下端部外周に鍔状の表面積拡大部7が設けられて、この被埋設本体部5および表面積拡大部7の下面部にリード線接続部8が設けられ、このリード線接続部8の表面積Dが被埋設本体部5の断面積dよりも大きく形成されているために、このリード線接続部8の表面積Dの拡大に伴って、その分、従来よりも多くの本数のリード線12をこの接続部8に接続することが可能である。したがって、近年における電池等の容量増大化に伴う素子(箔)11の多層化に対応して、従来よりも多くの本数のリード線12を接続可能な封口板1を提供することができる。
【0042】
また、金属端子4における被埋設本体部5の外周に、爪支持部23、爪部24および溝部25を備えた抜止め係合部22が設けられているために、金属端子4の線膨張係数と高分子材料製の封口板本体3の線膨張係数の差によって両者の間に隙間が発生するのに対して、上記抜止め係合部13をもって膨張または収縮の変化に追従することが可能である。したがって、金属端子4と高分子材料製の封口板本体3との係合力ないし接合力を高めることができる。
【0043】
また、封口板本体3の反容器側の面(上面)の周縁部に、シール用ガスケットを装着するための溝26が設けられているために、この溝26によるガスケット抱持機能によって、ガスケットが圧力容器2の変形や振動等によって封口板本体3に対してずれるのを防止することが可能である。したがって、ガスケットがずれることがなく、シール性に優れた封口板1を提供することができる。
【0044】
また、上記実施例に係る封口板1は、その構成を以下のように付加、変更することが可能である。
【0045】
▲1▼ 上記実施例において、金属端子4の表面積拡大部7の平面形状が略長方形であるのに対して、この表面積拡大部7の平面形状をその他の形状の長方形、四角形、正方形、多角形、正多角形、長円形、楕円形または円形等とする。図19ないし図21はこの平面形状を楕円形とした場合、図22ないし図24はこの平面形状を円形とした場合をそれぞれ示しており、何れの場合も、またその他の場合であっても、表面積拡大部7の平面形状の変更に伴ってリード線接続部8の平面形状が変更されることになる。また、上記実施例のように表面積拡大部7の平面形状が方向性を有する場合には、隣接する端子4との干渉防止やリード線12との位置ずれ防止等を目的として、位置決め用の切欠部10を設ける。平面形状が方向性を有しない場合には、切欠部10を設けるには及ばない。
【0046】
▲2▼ 上記実施例において、金属端子4のリード線接続部8が、リード線12を溶着するために平面状に形成されているのに対して、図25および図26に示すように、リード線接続部8にタブ33を設けて、このタブ33にリード線12をカシメ付ける構造とする。タブ33を三本以上設ける場合、その配置は、本発明によるリード線接続部8の表面積の拡大に伴って、図示したような一次元的な配置(一列)ではなく、二次元的な配置(例えば、等配配置)とすることも可能である。
【0047】
▲3▼ 上記実施例において、金属端子4の抜止め係合部22に爪部24が軸方向一方(上方向)に向けて設けられているのに対して、爪支持部23から軸方向両方(上下両方向)に向けてそれぞれ爪部24を形成する。これによって、金属端子4と高分子材料製の封口板本体3との係合力ないし接合力を一層高めることができる。また、爪部24を同じ方向に向けて複数設けるようにしても良い(一方向複数本、両方向複数本など)。
【0048】
▲4▼ 上記実施例における図18に示した形状の溝26に対して、図27に示すように、その底面28にビード34を追加形成する。これによって、局部的に潰し代を増大して密着性を高めることが可能となり、よってシール性を一層向上させることができる。また、ガスケットの円周方向への広がりに対する強制力が発揮されることから、振動等を伴う使用箇所においては、ずれに対して、より剛直となる。
【0049】
▲5▼ また、上記実施例において、溝26の外周壁32が断面矩形状であるのに対して、図28に示すように、この外周壁32の断面形状を略三角形とし、その先端部に断面略半円形のアール部35を形成することにする。
【0050】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【0051】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項1による封口板においては、金属端子におけるリード線接続部に、その表面積を拡大する表面積拡大部を設け、金属端子における被埋設本体部の断面積よりもリード線接続部の表面積を大きく形成したために、このリード線接続部の表面積の拡大に伴って、その分、従来よりも多くの本数のリード線をこの接続部に接続することが可能である。したがって近年における電池等の容量増大化に伴う素子(箔)の多層化に対応して、従来よりも多くの本数のリード線を接続可能な封口板を提供することができる。
【0052】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項2による封口板においては、金属端子の外周に鍔状の抜止め係合部を設け、この抜止め係合部が、金属端子の外周面から径方向外方に向けて一体成形された爪支持部と、爪支持部から軸方向一方または両方に向けて一体成形された爪部と、爪部の内周側に設けられた溝部とを備えたものであるために、金属端子の線膨張係数と高分子材料製の封口板本体の線膨張係数の差によって両者の間に隙間が発生するのに対して、上記抜止め係合部をもって膨張または収縮の変化に追従することが可能である。したがって、金属端子と高分子材料製の封口板本体との係合力ないし接合力を高めることができる。
【0053】
また、上記構成を備えた本発明の請求項3による封口板においては、封口板本体の反容器側外周にガスケット装着用の溝が設けられているために、この溝によるガスケット抱持機能によって、ガスケットが圧力容器の変形や振動等によって封口板本体に対してずれるのを防止することが可能である。したがって、ガスケットがずれることがなく、シール性に優れた封口板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る封口板の平面図
【図2】同封口板の一部切欠した正面図
【図3】同封口板の底面図
【図4】同封口板を圧力容器に装着した状態を示す概略斜視図
【図5】金属端子の平面図
【図6】同金属端子の一部切欠した正面図
【図7】同金属端子の底面図
【図8】同金属端子の側面図
【図9】同金属端子の要部拡大断面図
【図10】同金属端子を金型に装着した状態を示す断面図
【図11】同金属端子を金型に装着した状態を示す断面図
【図12】金属端子の他の例を示す要部断面図
【図13】同金属端子を金型に装着した状態を示す断面図
【図14】金型の押さえ部の構造を示す断面図
【図15】同押さえ部の平面形状を示す封口板の平面図
【図16】他の例による押さえ部の平面形状を示す封口板の平面図
【図17】抜止め係合部の断面図
【図18】(A)は溝の断面図、(B)は同溝の断面構造説明図
【図19】金属端子の他の例を示す平面図
【図20】同金属端子の一部切欠した正面図
【図21】同金属端子の底面図
【図22】金属端子の他の例を示す平面図
【図23】同金属端子の一部切欠した正面図
【図24】同金属端子の底面図
【図25】他の例による金属端子の一部切欠した正面図
【図26】同金属端子の底面図
【図27】溝の他の例を示す断面図
【図28】溝の他の例を示す断面図
【図29】従来例に係る封口板の装着状態を示す断面図
【図30】従来例に係る金属端子の断面図
【符号の説明】
1 封口板
2 圧力容器
3 封口板本体
4 金属端子
5 被埋設本体部
6 外側突出部
7 表面積拡大部
8 リード線接続部
9 配線接続部
10 切欠部
11 素子(箔)
12 リード線
13 段差部
14 金型
15 金型キャビティ
16 凸部
17,18,31 テーパー部
19 角部
20 隙間
21 押さえ部
22 抜止め係合部
23 爪支持部
24 爪部
25 溝部
26 溝
27 内側側面
28 底面
29 外側側面
30,35 アール部
32 外周壁
33 タブ
34 ビード
Claims (3)
- 電池またはコンデンサー等の圧力容器(2)の開口部を閉塞する高分子材料からなる封口板本体(3)にその板厚方向に貫通するように金属端子(4)を埋設してなる封口板(1)において、
前記金属端子(4)におけるリード線接続部(8)に、その表面積を拡大する表面積拡大部(7)を設け、前記金属端子(4)における被埋設本体部(5)の断面積(d)よりも前記リード線接続部(8)の表面積(D)を大きく形成したことを特徴とする封口板。 - 請求項1の封口板において、
金属端子(4)の外周に鍔状の抜止め係合部(22)を設け、
前記抜止め係合部(22)が、前記金属端子(4)の外周面から径方向外方に向けて一体成形された爪支持部(23)と、前記爪支持部(23)から軸方向一方または両方に向けて一体成形された爪部(24)と、前記爪部(24)の内周側に設けられた溝部(25)とを備えていることを特徴とする封口板。 - 請求項1の封口板において、
封口板本体(3)の反容器側外周にガスケット装着用の溝(26)を設けたことを特徴とする封口板。
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