JP2004303711A - 封口板 - Google Patents

Abstract

【課題】パッキン等のシール部材を併用しなくてもブリーザ膜１０および封口板本体２間の界面シール性を確保することができ、もって封口板１の構造を簡素化し、部品点数を削減し、製造・組立を容易化することができる封口板１を提供する。
【解決手段】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封口板１において、高分子材料からなる封口板本体２と、封口板本体２に設けた貫通孔９に取り付けられるブリーザ膜１０とを有し、封口板本体２に対してブリーザ膜１０をインサート成形により一体化することにした。また、シール性を一層向上させるため、ブリーザ膜１０の表面に、封口板本体２との接触面積を増大させる凹凸形状を設けることにした。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力容器の封口板または封口板用圧力調整機構に関するものである。更に詳しくは、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コンデンサー、キャパシタを含む）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または封口板用圧力調整機構に関するものであり、また、高分子材料からなる電子部品の封口板または封口板用圧力調整機構に関するものである。本発明の封口板は、電子部品業界または自動車業界等、上記圧力容器を利用する全ての分野において用いられるが、例えば、車載用圧力容器、定置式の燃料電池内、インバーター用キャパシタ、バッテリ等に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
図９に示すように、電池またはコンデンサー等の圧力容器（以下、図示の例にしたがってコンデンサーとも称する）５１には従来から、この圧力容器５１の内部に発生する圧力（ガス）を外部へ放出するための機構として、シリコーン製の安全弁（防爆弁）５２が設けられている。
【０００３】
しかしながら、近年におけるコンデンサーの高性能化に伴い、上記従来のシリコーン製安全弁５２では、以下のような問題が発生している。
▲１▼安全弁５２が作動するまで、容器５１内部に発生する圧力が徐々に蓄積されるため、コンデンサーの性能や寿命の低下を招いている。
▲２▼容器５１内部に蓄積される圧力が所定の大きさに達して安全弁５２が破裂作動すると、その補修のため、コンデンサーを継続使用することができなくなる。
【０００４】
そこで、従来、例えば図１０に示すように、上記安全弁５２に代えてブリーザ膜５３を設置する技術が開発されており、この従来技術によれば、ブリーザ膜５３が液体は透過させないが気体は透過させる選択透過性を有しているために、上記▲１▼および▲２▼の問題を解消することができる。
【０００５】
しかしながら、この図１０の従来技術においては、図示したようにブリーザ膜５３を固定部材５４を用いて封口板本体５５に取り付ける構造であるため、以下のような不都合がある。
【０００６】
すなわち、ブリーザ膜５３外周の、ブリーザ膜５３および封口板本体５５間の隙間５６から液体が漏洩しないようにパッキン等のシール部材５７を併用しなければならないために、封口板の構造が複雑で、部品点数が多く、製造・組立に多くの手間がかかる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１９０４３１号公報
【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、パッキン等のシール部材を併用しなくてもブリーザ膜および封口板本体間の界面シール性を確保することができ、もって封口板の構造を簡素化し、部品点数を削減し、製造・組立を容易化することができる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封口板において、型成形される封口板本体と、前記封口板本体に設けた貫通孔に取り付けられるブリーザ膜とを有し、前記封口板本体に対して前記ブリーザ膜をインサート成形により一体化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、上記請求項１の封口板において、ブリーザ膜の表面に、封口板本体との接触面積を増大させるための凹凸形状を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
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、型成形される封口板本体に対してブリーザ膜をインサート成形により一体化すると、インサート成形の終了と同時にブリーザ膜を封口板本体に対して接合することができ、両者間の界面シール性を確保することが可能となる。
【００１２】
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、ブリーザ膜の表面に、封口板本体との接触面積を増大させるための凹凸形状が設けられているために、両者の接合面積を増大させることができ、両者間の界面シール性を一層向上させることが可能となる。
【００１３】
尚、本発明には、以下の実施形態が含まれる。
【００１４】
（１−１） コンデンサーまたはキャパシタ用封口板にポーラスＰＴＦＥのブリーザを直接インサート成形させたことを特徴とする樹脂製封口板。
（１−２） 型成形する際にポーラスＰＴＦＥよりなるブリーザ膜（気液選択性透過膜）を直接インサート成形したことを特徴とするコンデンサーまたはキャパシタ用樹脂製封口板。
（１−３） 容器内で発生するガスや圧力を効率的に排出し、長期間の使用でも耐熱性、耐久性、透過性が劣らず、外部からの異物や液体の浸入がない膜をＰＴＦＥにて成立させ、封口板に直接インサート成形したことを特徴とする封口板（蓄圧防止膜付封口板）。
【００１５】
（２−１） 上記（１−１）ないし（１−３）のいずれかに記載の封口板において、インサート成形するポーラスＰＴＦＥに表面処理を施したことを特徴とするコンデンサーまたはキャパシタ用樹脂製封口板。
（２−２） 上記（１−１）ないし（１−３）のいずれかに記載の封口板において、膜（以下、ブリーザとも称する）表面に、金属ナトリウム表面処理またはプラズマ表面処理等の表面処理を施すことによりブリーザ表面を活性化させ、封口板との接着性を向上させることで、内部からの発生ガスを界面から漏らさない構造（透過面からのみ漏らす）を有することを特徴とする封口板。
【００１６】
（３−１） 上記（１−１）ないし（２−２）のいずれかに記載の封口板において、インサート成形するポーラスＰＴＦＥに環状の溝部を少なくとも一方向形成したことを特徴とするコンデンサーまたはキャパシタ用樹脂製封口板。
【００１７】
【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。
【００１８】
第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る封口板１の平面図を示しており、そのＡ−Ｏ−Ａ線拡大断面図が図２に示されている。図３は図２の要部拡大図である。
【００１９】
すなわち先ず、樹脂等の高分子材料よりなる封口板本体２が設けられており、この封口板本体２に、アルミ等の導電体よりなる一対の電極端子（リベット部とも称する）３が取り付けられるとともに、圧力容器内部に発生する圧力（ガス）を外部へ放出し、圧力容器内部の圧力の大きさを調整するためのブリーザ部４が設けられている。封口板本体２、電極端子３およびブリーザ部４はそれぞれ以下のように構成されている。
【００２０】
（１）封口板本体２
封口板本体２は、高分子材料によってプレート状、例えば円板状、楕円状あるいは略方形に形成されており、この封口板本体２には、アルミニウム等よりなる電極端子３が厚さ方向に貫通するとともにブリーザ部４が埋設されている。そして、封口板本体２は、図示しない圧力容器の開口部等に封着される。
【００２１】
高分子材料からなる封口板本体２の材質としては、具体的には、樹脂材料、エラストマー（ゴム、熱可塑性エラストマー、樹脂材料とゴムの混合物またはブロック共重合体またはグラフト共重合体等の弾性体）、樹脂材料とエラストマーの積層板材料等が用いられる。
【００２２】
樹脂材料としては、ポリオレフィン系樹脂、メタロセン触媒にて重合したポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド、シンジオタクチックポリスチレン、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、液晶性樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、ガラス繊維、炭素繊維またはウィスカー等の繊維状充填剤、炭素粒子、マイカ、ガラスビーズ等の粒子状充填剤等の充填剤・補強材、金属酸化物または加工助剤等が適宜配合される。
【００２３】
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、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。また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、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を適宜配合する。樹脂材料とゴムの混合物または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、フェノール系樹脂とアクリルゴム、ブチルゴムまたはフッ素ゴム等との混合物等が挙げられる。
【００２４】
上記高分子材料は、要求される耐熱性に応じて適宜選択されるが、当該実施例では、耐熱性およびコストの面で熱硬化性樹脂の一つであるフェノール樹脂を用いている。
【００２５】
（２）電極端子３
金属端子３はそれぞれ、封口板本体２の板厚内に埋設された円柱形の被埋設本体部３１を有しており、この被埋設本体部３１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３２が設けられている。また、被埋設本体部３１の下端部には、内部配線（図示せず）を接続するための円柱状の接続部３３が設けられている。
【００２６】
被埋設本体部３１は、所定の軸方向長さおよび径寸法を備えた一般的には円柱状を呈し、その全体が封口板本体２の板厚内に埋設されている。
更に、封口板本体２との密着性を高めるため、その外周面に環状の鍔部５が一体成形されており、この鍔部５の軸方向端面の図上上面および下面の何れか一方または双方（図では双方）には、やはり封口板本体２との密着性を高めるために環状の係合溝６が形成されていることが好ましい。
【００２７】
外側突出部３２は、被埋設本体部３１よりも小径の円柱形に形成されて、被埋設本体部３１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３４が設けられている。
【００２８】
電極端子３は、後記するブリーザ膜１０と同様、封口板本体２に対してインサート成形により一体化されている。また、この電極端子３は図示はしないが、一般に二本が一組として封口板本体２に一体化されているが、電極端子３はいくつあっても構わない。
【００２９】
電極端子３の材質は、アルミニウム電解コンデンサーでは、純アルミニウムまたはアルミニウム合金等の成形材料であるが、電池では、亜鉛、鉄、ニッケル等の金属の成形材料によって成形されている。
【００３０】
（３）ブリーザ部４
ブリーザ部４は先ず、封口板本体２に厚さ方向に貫通するように設けられた貫通孔９を有しており、この貫通孔９の内部に、この貫通孔９を遮るようにブリーザ膜１０が設置されている。
【００３１】
ブリーザ膜１０は、ポーラス状のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等によって比較的小径のプレート状に形成されており、そのポーラス構造によって気体は透過させるが液体は透過させない気液選択透過性を有している。
【００３２】
また、このブリーザ膜１０は、封口板本体２に対してインサート成形により一体化されており、その周縁部１０ａを全周に亙って封口板本体２に埋設・接合されている。このため、ブリーザ膜１０の外径寸法は貫通孔９の内径寸法よりも大きく形成されている。
【００３３】
このブリーザ膜１０を封口板本体２に対して一体化するに際しては、封口板本体２を成形する成形型（図示せず）のキャビティ空間にブリーザ膜１０を上記電極端子３とともに定置し、この状態でキャビティ空間に成形材料の充填して封口板本体２を射出成形する。したがって成形の終了と同時に、ブリーザ膜１０を封口板本体２に対して一体化することができる。
【００３４】
封口板本体２に設ける貫通孔９の開口形状が円形であってブリーザ膜１０が円板状である場合、ブリーザ膜１０はこれを貫通孔９に対して同心状に配置するのが望ましい。したがってこの位置決めの観点から、ブリーザ膜１０を成形型のキャビティ空間内に定置するに際しては、射出成形時にブリーザ膜１０が動かないよう、図４に示すように、ピン状の保持部材１１を用いてブリーザ膜１０を保持する。ブリーザ膜１０には、その位置決めのため、一方の端面に凹部状の位置決め部１２を設けてこの位置決め部１２に保持部材１１を差し込むようにし、すなわちブリーザ膜１０には所謂インロー部を設けておく。保持部材１１は、ブリーザ膜１０をその両端面から保持できるように一対の部材１１Ａ，１１Ｂの組み合わせによって構成されており、各保持部材１１Ａ，１１Ｂの端部にそれぞれ、封口板本体２の成形材料がブリーザ膜１０のガス透過面１０ｂへ回り込むことがないようにエッジ状を呈する環状の押圧部１３が設けられている。このエッジ状の押圧部１３はブリーザ膜１０の表面に食い込み、これにより封口板本体２の成形材料がブリーザ膜１０のガス透過面１０ｂへ回り込むのを防止するが、ブリーザ膜１０の表面を傷付けることがないようにその断面形状には丸み（アール）が付けられている。
【００３５】
また、上記で説明した成形型内でブリーザ膜１０を保持するためのピン状の保持部材１１については、図５に示すように、ブリーザ膜１０の凹部状の位置決め部（インロー部）１２円筒面への成形材料の回り込みやブリーザ膜１０の成形圧による変形を抑えるために、位置決め部１２側の保持部材１１の先端外周に環状の段差部１５を設け、この段差部１５の端面１５ａでブリーザ膜１０の端面を押圧するのが好ましい。
【００３６】
また、上記図４または図５の保持部材１１によると、保持部材１１の先端部とブリーザ膜１０との間に空間１６が形成されるため、ここにブリーザ膜１０が膨張・変形する余地が残されている。すなわち、封口板本体２の成形時に成形圧ならびに熱負荷が加えられると、ブリーザ膜１０が変形する虞がある。したがってこのブリーザ膜１０の膨張・変形を抑えるには、図６または図７に示すように、上記空間１６を可及的に小さくし、または完全に消滅させるのが良い。後者の場合、エッジ状の押圧部１３はその高さを押圧部１３全てがブリーザ膜１０に食い込む高さとし、型閉じ時に保持部材１１の先端面１１ａがその全面に亙ってブリーザ膜１０と接触するようにする。そして、このようにすれば上記空間１６が実質的に消滅するため、ブリーザ膜１０が膨張・変形するのを防止することができる。
【００３７】
上記構成のブリーザ部４によれば、以下の作用効果を奏することができる。
【００３８】
すなわち、上記構成の封口板１は、上記したように圧力容器の開口部に封着されて圧力容器の内部空間を密閉するが、圧力容器の内部にガス等が発生して圧力が高くなると、このガスないし圧力をブリーザ部４のブリーザ膜１０を透過させて外部へ放出し、反対に圧力容器内部の圧力が低くなることがあると、大気をブリーザ膜１０を透過させて内部へ導入し、これらの作用によりブリーザ機能を発揮する。また、このようにブリーザ膜１０はガス（気体）を透過させるが液体を透過させないことから、内封液が漏出したり、雨水等の外部液体が浸入したりするのを防止することができる。
【００３９】
また、上記構成の封口板１によれば、封口板本体２に対してブリーザ膜１０が電極端子３とともにインサート成形により一体化されているために、インサート成形の終了と同時にブリーザ膜１０を封口板本体２に対して接合することができる。したがって、両者２，１０間の界面シール性を確保して液体が漏出・浸入するのを防止することができ、更に加えて、パッキンなどのシール部材や固定部材が不要であるため、封口板１の構造を簡素化し、部品点数を削減し、製造・組立を容易化することができる。
【００４０】
第二実施例・・・
本実施例のブリーザ部４も、先に説明した第一実施例と基本的には同様の構成を備えているが、ブリーザ部４のブリーザ膜１０に予め表面処理を施されている点で、第一実施例と相違するものである。
【００４１】
ブリーザ部４のブリーザ膜１０に表面処理を施すとブリーザ膜１０の表面が活性化し、封口板本体２の成形材料の反応基と化学的に接着するため、両者２，１０の接合性が高められる。すなわち、前記表面処理を施すとブリーザ膜１０表面の炭素原子が取り除かれ、そこへ成形時に接触する封口板本体２の成形材料の反応基が付着し、化学的に結合するため、両者２，１０の接合性が高められる。
尚、本実施例では、ブリーザ膜１０の表面処理として、具体的には金属ナトリウム処理またはプラズマ表面処理を行なったが、ブリーザ膜１０の表面処理はこれに限られるものではない。
【００４２】
上記構成のブリーザ部４によれば、以下の作用効果を奏することができる。
【００４３】
すなわち、ブリーザ部４のブリーザ膜１０に予め表面処理を施すことによりブリーザ膜１０と封口板本体２との接合性が一層高められるために、ブリーザ膜１０と封口板本体２間の界面シール性を一層向上させることができる。
【００４４】
尚、当該第二実施例に係る封口板１の他の構成および作用効果は上記第一実施例と同じであるため、その説明を省略する。
【００４５】
第三実施例・・・
本実施例のブリーザ部４も、先に説明した第一実施例または第二実施例と基本的には同様の構成を備えているが、ブリーザ部４のブリーザ膜１０に予め凹凸形状を設けられている点で、第一実施例または第二実施例と相違するものである。
【００４６】
図８の例では、封口板本体２に埋設されるブリーザ膜１０の周縁部１０ａの三面（外周面１０ｃ、内側端面１０ｄおよび外側端面１０ｅ）のうちの二面（外周面１０ｃおよび内側端面１０ｄ）に凹凸形状１４として環状溝状の凹部が形成されているが、この凹凸形状１４は形成位置やその形成数、形状等は特に限定されるものではない。
【００４７】
上記構成のブリーザ部４によれば、以下の作用効果を奏することができる。
【００４８】
すなわち、ブリーザ部４のブリーザ膜１０に予め封口板本体２との接触面積を増大させるための凹凸形状１４を設けたために、ブリーザ膜１０と封口板本体２との接合面積を増大させることができ、これによりブリーザ膜１０および封口板本体２間の界面シール性を更に一層向上させることができる。また、形状効果（収縮率の違い）により物理的なシール性を確保することもできる。
【００４９】
尚、当該第三実施例に係る封口板１の他の構成および作用効果は上記第一実施例または第二実施例と同じであるため、その説明を省略する。
【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、型成形される封口板本体に対してブリーザ膜をインサート成形により一体化するようにしたために、インサート成形の終了と同時にブリーザ膜を封口板本体に対して接合することができる。したがって、両者間の界面シール性を確保して液体が漏出・浸入するのを防止することができ、更に加えて、封口板の構造を簡素化し、部品点数を削減し、製造・組立を容易化することができる。
【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、ブリーザ膜の表面に、封口板本体との接触面積を増大させるための凹凸形状を設けたために、両者の接合面積を増大させることができ、両者間の界面シール性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係る封口板の平面図
【図２】図１におけるＡ−Ｏ−Ａ線拡大断面図
【図３】図２の要部拡大図
【図４】同封口板の製造工程を示す断面図
【図５】保持部材の他の例を示す断面図
【図６】保持部材の他の例を示す断面図
【図７】保持部材の他の例を示す断面図
【図８】本発明の第三実施例に係る封口板の要部断面図
【図９】圧力容器（コンデンサー）の説明図
【図１０】従来例に係る封口板の要部断面図
【符号の説明】
１ 封口板
２ 封口板本体
３ 電極端子
３１ 被埋設本体部
３２ 外側突出部
３３，３４ 接続部
４ ブリーザ部
５ 鍔部
６ 係合部
９ 貫通孔
１０ ブリーザ膜
１０ａ 周縁部
１０ｂ ガス透過面
１０ｃ 外周面
１０ｄ，１０ｅ，１５ａ 端面
１１，１１Ａ，１１Ｂ 保持部材
１１ａ 先端面
１２ 位置決め部
１３ 押圧部
１４ 凹凸形状
１５ 段差部
１６ 空間

Claims (2)

1. 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封口板（１）において、高分子材料からなる封口板本体（２）と、前記封口板本体（２）に設けた貫通孔（９）に取り付けられるブリーザ膜（１０）とを有し、前記封口板本体（２）に対して前記ブリーザ膜（１０）をインサート成形により一体化したことを特徴とする封口板。
2. 請求項１の封口板において、ブリーザ膜（１０）の表面に、封口板本体（２）との接触面積を増大させるための凹凸形状（１４）を設けたことを特徴とする封口板。

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