JP2010109272A - 圧力開放弁 - Google Patents

Abstract

【課題】密封した場合の破裂に至るまでの寿命とゴム弁を取り付けた場合の水分浸入による寿命との中間を狙うことでラミネートパックタイプキャパシタの延命化を狙うことを目的とする。
【解決手段】ラミネートフィルムで包装されたキャパシタに設けられ、前記ラミネートフィルムの内部の圧力が一定圧力より高くなった場合に、その内部と外部とを連通させる圧力開放弁において、
前記圧力開放弁が、前記ラミネートフィルムに設けられた開口部に取付けられ、貫通孔を備えた樹脂材製ハウジングと、前記貫通孔に嵌着された略円柱状のゴム栓とよりなることを特徴とするものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、圧力開放弁に関する。
また、本発明は、ラミネートフィルムで包装されたキャパシタに設けられ、ラミネートフィルムの内部の圧力が一定圧力より高くなった場合に、その内部と外部とを連通させる圧力開放弁に関する。
更に、本発明は、ラミネートフィルム内部の圧力が上昇した際に、内部圧力を開放するようになした圧力開放弁に関する。

近年、キャパシタは、軽量化、薄型化が強く要求されている。そこで、電池の外装材に関しても、軽量化、薄型化に限界のある従来の金属缶に代わり、さらなる軽量化、薄型化が可能であり、金属缶に比べて自由な形状を採ることが可能な金属薄膜フィルム、または金属薄膜と熱融着性樹脂フィルムとを積層したラミネートフィルムが使用されるようになった。

キャパシタの外装材に用いられるラミネートフィルムの代表的な例としては、金属薄膜であるアルミニウム薄膜の片面にヒートシール層である熱融着性樹脂フィルムを積層するとともに、他方の面に保護フィルムを積層したラミネートフィルムが挙げられる。

外装材にラミネートフィルムを用いたフィルム外装キャパシタにおいては、一般に、正極、負極、および電解質等で構成される電気化学素子を、熱融着性樹脂フィルムが内側になるようにして外装材で包囲し、その外装材の周縁部を熱融着することによって電気化学素子を封止している。
熱融着性樹脂フィルムには、例えばポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムが用いられ、保護フィルムには、例えばナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムが用いられる。
電気化学素子の封止に際しては、キャパシタの正極および負極を外装材の外部へ引き出すために、正極および負極にはそれぞれ外部端子が接続され、これら外部端子を外装材から突出させている。

キャパシタの使用時において、キャパシタに規格範囲外の電圧が印加されたりすると、電解液溶媒の電気分解により発熱及びガス種が発生し、電池の温度上昇及び内圧が上昇することがある。
さらに、キャパシタが規格範囲外の高温で使用されたりしても、電解質塩の分解などによりガス種のもとになる物質が生成されたりする。

このような、キャパシタ内部でのガスの発生は、キャパシタの内圧上昇をもたらす。
フィルム外装キャパシタでは内圧が上昇しすぎるとフィルムが膨張し、最終的には外装材が破裂し、周囲の機器等に悪影響を及ぼすことがある。

そこで、従来のフィルム外装キャパシタにおいては、内部の圧力を外部に開放する圧力開放弁を設けたものが知られている。

具体的には、図４に示す圧力開放弁である（特許文献１）。
キャパシタをラミネートフィルム１００で包装し、そのラミネートフィルム１００に設けた開口部４００に圧力開放弁３００が取付けられている。
この圧力開放弁３００は、樹脂材製のハウジング５００に設けた溝部５１０に、オイルシールタイプの弁体６００を嵌着した構成としている。

そして、この弁体６００は、弁体６００が溝部５１０から抜け落ちないために、金属補強環６４０が埋設されている。
更に、弁部として機能するリップ部６５０には、コイルスプリング６６０が配置されている。
しかし、この様な構造の圧力開放弁３００を、１ｃｍ足らずの取り付けスペースに収まる形に製作することは、非常に困難であった。

そこで、ゴム状弾性体単体で構成された弁体を使用した圧力開放弁が提案された（特許文献２）。
しかし、弁体が、ゴム先端部に形成したスリット部であること、及び薄肉の本体部分で溝部に保持する態様であるため、密封性が劣るため、外部から内部に湿気が入り込む危険性が有ると共に、高い開弁圧の圧力開放弁とすることは出来ず、弁体が溝部から簡単に抜け出す危険性が有った。

また、これら弁体は、ゴム材を使用しているため、キャパシタの外部（大気）と内部の界面には、ゴムが存在することになる。ゴムはその特性上、必ずガス透過性を持っており、キャパシタ外部（大気中）に存在する水分子は、分圧、ガス拡散の関係から、必ずゴム内に浸透し、キャパシタ内部に入り込むことになり、ゴムを使用する以上、水分の浸入をゼロにすることは不可能である。

そして、水分のキャパシタ内部への浸入は電池性能を劣化させるものであり、極力少なくする必要がある。
つまりはゴムを使用する以上、取り付けるゴムの面積は可能な限り小さくすることが望ましい。

従来の圧力開放弁は、ガス発生の多少に係わらず、常に安定した圧力で内圧を開放し、異常時の多量のガス発生においても、十分な排気量を有しパックの破裂を防ぐことが可能であった。
しかし、リップ状の弁体を有した構造であることから、ある程度の面積は必要となり、このため、ある程度の水分の浸入を防ぐことはできないというリスクを持ち合わせている。
当然ながら完全に密封してしまえば、ラミネートパックは発生ガスで容易に膨らみ、破裂して機能を失う。

特開平２００６−２９４６６９号公報 特開平２００４−７１７２５号公報

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、密封した場合の破裂に至るまでの寿命とゴム弁を取り付けた場合の水分浸入による寿命との中間を狙うことでラミネートパックタイプキャパシタの延命化を狙うものである。
すなわち、通常の使用では、内部ガスは徐々に発生するものであり、そのガスを徐々に抜けばよく、その仕様として、ゴム膜を用いてガスを透過させることでの蓄圧防止を図り、必要な透過量は、ゴム膜の面積と厚さを調整することで対応可能とするものである。

本発明の圧力開放弁は、ラミネートフィルムで包装されたキャパシタに設けられ、前記ラミネートフィルムの内部の圧力が一定圧力より高くなった場合に、その内部と外部とを連通させる圧力開放弁において、
前記圧力開放弁が、前記ラミネートフィルムに設けられた開口部に取付けられ、貫通孔を備えた樹脂材製ハウジングと、前記貫通孔に嵌着された略円柱状のゴム栓とよりなるものである。

本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１記載の発明の圧力開放弁によれば、構造が簡単で、装着も容易であると共に、内部ガスは、徐々に、ゴム栓のガス透過性を利用して外部に放出し、外部からの水分の浸入を極力少なくすることが出来る。
また、請求項２記載の発明の圧力開放弁によれば、必要な内部ガスの透過量は、薄肉部にあたるゴム膜の面積と厚さを調整することで対応することが可能である。

更に、請求項３記載の発明の圧力開放弁によれば、ゴム栓を確実にハウジング側に固定出来る。
また、請求項４記載の発明の圧力開放弁によれば、ゴム栓とハウジングとの間の密封をより確かなものとすることが出来る。

また、請求項５記載の発明の圧力開放弁によれば、ゴム栓の姿勢が安定しており、内部ガスは、徐々に、ゴム栓のガス透過性を利用して外部に放出し、外部からの水分の浸入を極力少なくすることが出来る。
また、請求項６記載の発明の圧力開放弁によれば、必要な内部ガスの透過量は、薄肉部にあたるゴム膜の面積と厚さを調整することで対応することが可能である。

更に、請求項７記載の発明の圧力開放弁によれば、ゴム栓を確実にハウジング側に固定出来る。
また、請求項８記載の発明の圧力開放弁によれば、ゴム栓とハウジングとの間の密封をより確かなものとすることが出来る。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、第１図乃至第３図に基づき説明する。
図１は、本発明が適用されるキャパシタの全体図である。
図２は、本発明に係る圧力開放弁の第１実施例に係る断面図である。
図３は、本発明に係る圧力開放弁の第２実施例に係る断面図である。

＜第１実施例＞
図１及び図２において、本発明に係る圧力開放弁は、ラミネートフィルム１で包装されたキャパシタ２に設けられ、このラミネートフィルム１の内部Ｘの圧力が一定圧力より高くなった場合に、その内部Ｘと外部Ｙとを連通させる圧力開放弁３であって、この圧力開放弁３が、ラミネートフィルム１に設けられた開口部４に取付けられ、貫通孔５１を備えた樹脂材製ハウジング５と、貫通孔５１に嵌着された略円柱状のゴム栓６とより構成されている。

略円柱状のゴム栓６が、ハウジング５の外部Ｙ側端面５２と当接するフランジ部６２と、ハウジング５の内部Ｘ側端面５３と当接するフランジ部６３とを備えると共に、貫通孔５１の内周面５４の内部Ｘ側に、内部Ｘに向って拡径する円錐面５６を備え、円錐面５６と外部Ｙ側端面５２とにより区画される環状突部５７がゴム栓６の外周面６４に食込み、ゴム栓６が内部Ｘ側に抜け落ちることを確実に防止する構造としている点である。

そして、ハウジング５の材質としては、ポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂が好んで用いられる。
このことにより、ラミネートフィルム１と超音波溶着等の手段により、容易に一体化が可能となる。

ゴム栓６の材質は、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、フッ素ゴム、アクリル系ゴムまたは水素添加二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。

ラミネートフィルム１は、金属薄膜であるアルミニウム薄膜の片面にヒートシール層である熱融着性樹脂フィルムを積層するとともに、他方の面に保護フィルムを積層したラミネートフィルムが使用される。
熱融着性樹脂フィルムには、例えばポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムが用いられ、保護フィルムには、例えばナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムが用いられる。

そして、圧力開放弁３のハウジング５の端面５５と、ラミネートフィルム１の開口部４近傍の内部Ｘ側の面とが、超音波溶着等の熱融着により一体化される。

また、次に示す第２実施例の様に、ゴム栓６に、穴６６及び環状リブ６５を設ける態様としても良い。
また、ゴム栓６のフランジ部６２の外部Ｙ側端部は、面取りがされ、挿着し易い形状となっている。
このため、構造が簡単で、装着も容易である。

＜第２実施例＞
第２実施例を図３に基づき説明する。
第１実施例と相違する点は、このゴム栓６の略中心部には、内部Ｘ側から柱状の穴６６が形成され、結果として、外部Ｙ側に薄肉部６１を形成している。
この穴の深さを調整することにより、薄肉部６１の肉厚を調整でき、必要な内部ガスの透過量を制御出来る。

また、ゴム栓６の軸方向両端には、ハウジング５の両端面５２、５３と当接するフランジ部６２、６３が設けられている。
このことにより、ゴム栓を確実にハウジング側に固定出来る。

更に、ゴム栓６の外周面６４には、貫通孔５１の内周面５４と密接する環状リブ６５が２条設けてある。
このことにより、ゴム栓６とハウジング５との間の密封をより確かなものとすることが出来る。
このハウジング５は、ラミネートフィルム１に設けられた開口部４を取り囲む様に取付けられており、樹脂材製で、貫通孔５１を備えている。

また、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明が適用されるキャパシタの全体図である。 本発明に係る圧力開放弁の第１実施例に係る断面図である。 本発明に係る圧力開放弁の第２実施例に係る断面図である。 従来技術に係る圧力開放弁の断面図である。

符号の説明

１ ラミネートフィルム
２ キャパシタ
３ 圧力開放弁
４ 開口部
５ ハウジング
６ ゴム栓
５１ 貫通孔
５２ 端面
５３ 端面
５４ 内周面
５５ 端面
５６ 円錐面
５７ 環状突部
６１ 薄肉部
６２ フランジ部
６３ フランジ部
６４ 外周面
６５ 環状リブ
６６ 穴

Claims (8)

1. ラミネートフィルム（１）で包装されたキャパシタ（２）に設けられ、前記ラミネートフィルム（１）の内部（Ｘ）の圧力が一定圧力より高くなった場合に、その内部（Ｘ）と外部（Ｙ）とを連通させる圧力開放弁（３）において、
   前記圧力開放弁（３）が、前記ラミネートフィルム（１）に設けられた開口部（４）に取付けられ、貫通孔（５１）を備えた樹脂材製ハウジング（５）と、前記貫通孔（５１）に嵌着された略円柱状のゴム栓（６）であって、前記ハウジング（５）の内部（Ｘ）側端面（５３）と当接するフランジ部（６３）を備えると共に、前記貫通孔（５１）の内周面（５４）の内部（Ｘ）側に、前記内部（Ｘ）に向って拡径する円錐面（５６）を備え、前記円錐面（５６）と外部（Ｙ）側端面（５２）とにより区画される環状突部（５７）が前記ゴム栓（６）の外周面（６４）に食込み、前記ゴム栓（６）が前記内部（Ｘ）側に抜け落ちることを防止する様になしたことを特徴とする圧力開放弁。
2. 前記ゴム栓（６）の略中心部に薄肉部（６１）を設けたことを特徴とする請求項１記載の圧力開放弁。
3. 前記ゴム栓（６）の軸方向両端に前記ハウジング（５）の両端面（５２）、（５３）と当接するフランジ部（６２）、（６３）を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の圧力開放弁。
4. 前記ゴム栓（６）の外周面（６４）に、前記貫通孔（５１）の内周面（５４）と密接する環状リブ（６５）を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧力開放弁。
5. ラミネートフィルム（１）で包装されたキャパシタ（２）に設けられ、前記ラミネートフィルム（１）の内部（Ｘ）の圧力が一定圧力より高くなった場合に、その内部（Ｘ）と外部（Ｙ）とを連通させる圧力開放弁（３）において、
   前記圧力開放弁（３）が、前記ラミネートフィルム（１）に設けられた開口部（４）に取付けられ、貫通孔（５１）を備えた樹脂材製ハウジング（５）と、前記貫通孔（５１）に嵌着された略円柱状のゴム栓（６）とよりなることを特徴とする圧力開放弁。
6. 前記ゴム栓（６）の略中心部に薄肉部（６１）を設けたことを特徴とする請求項５記載の圧力開放弁。
7. 前記ゴム栓（６）の軸方向両端に前記ハウジング（５）の両端面（５２）、（５３）と当接するフランジ部（６２）、（６３）を設けたことを特徴とする請求項５または６記載の圧力開放弁。
8. 前記ゴム栓（６）の外周面（６４）に、前記貫通孔（５１）の内周面（５４）と密接する環状リブ（６５）を設けたことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の圧力開放弁。

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