JP2013004184A - 密閉型電池及び安全弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】安全弁の弁座214には、弁口213から弁体230側に突出する環状の突起215が形成されている。突起215には、弁体230の軸方向の断面において縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第1の突起領域R1と第2の突起領域R2との2つの領域が弁口213の周回方向に並行するかたちで設けられている。また、第2の突起領域R2における弁体230との単位面積当たりの面圧は、第1の突起領域R1における弁体230との単位面積当たりの面圧よりも高い。
【選択図】図4
Description
F/Ll …(1)
一方、安全弁のシール機能は、以下の式(2)と相関がある。
l/L …(2)
このため、こうした特性を有する安全弁のシール機能を向上させようとして、例えばシール突起27のシール長「l」を長くすると、安全弁のシール機能は向上するものの同安全弁が開放する際の圧力は低下する。また、シール突起27の頂点間の長さ「L」を小さくすることによって安全弁のシール機能の向上を図ったとしても、シール突起27の頂点間の長さ「L」は弁口26の直径の範囲までしか小さくすることができず、シール機能を向上させるには限界があった。すなわち、安全弁の開弁機能を維持しつつ、安全弁のシール機能を向上させることは困難であった。
l2/L2+l1/L1 …(3)
すなわち、安全弁のシール機能は、安全弁として必要不可欠な開弁機能を担保する第2の突起領域によるシール機能(l2/L2)に、さらに、同第2の突起領域とは各別の領域である第1の突起領域によるシール機能(l1/L1)が加算されたものとなる。これにより、上記構成によれば、第1の突起領域によるシール機能が加算される分だけ、安全弁のシール機能が向上されるようになる。
上記弁口とは通常、円柱状に形成されることが多く、上記構成によれば、上記突起が円環状に形成されることにより、弁口と第1及び第2の突起領域との距離をそれぞれ均等にすることができる。このため、弁口寄りに位置する突起領域と弁口との距離を全周に亘り均一にすることが可能となり、こうした突起領域にかかる内部圧力の均等化が図られるようになる。これにより、開弁圧のばらつきやシール性のばらつきを抑制することができるようになり、より安定動作する安全弁が実現可能となる。
「1×R」〜「10/3×R」
の範囲で形成されていることを要旨とする。
本発明は、請求項7にかかるように、高精度な圧力管理やシール性が要求されるニッケル水素蓄電池を構成する安全弁に適用して特に有効であり、上記構成によれば、開弁機能とシール機能とを好適に両立可能な信頼性の高いニッケル水素蓄電池を実現することが可能となる。
l2/L2+l1/L1 …(3)
すなわち、安全弁のシール機能は、安全弁として必要不可欠な開弁機能を担保する第2の突起領域によるシール機能(l2/L2)に、さらに、同第2の突起領域とは各別の領域である第1の突起領域によるシール機能(l1/L1)が加算されたものとなる。これにより、上記構成によれば、第1の突起領域によるシール機能が加算される分だけ、安全弁のシール機能が向上されるようになる。
以下、本発明にかかる復帰式の安全弁を有する密閉型電池の第1の実施の形態について、図1〜図4を参照して説明する。
また、本実施の形態の電池モジュールの蓋体200は、その分解構造を図2に示すように、密閉区画された6つの電槽141の内部圧力を管理する安全弁としての機能を有しており、電池モジュールの一体電槽100に接合される弁ケース210と同弁ケース210に取り付けられる弁カバー220(弁蓋)とを備えて構成されている。
図4(a)に、例えば図3(c)の領域bに相当する部分の拡大構造を示すように、弁体収容部211は円筒状をなしており、その底面には、弁体収容部211の中心Oを中心として形成された円柱状の弁口213が設けられている。本実施の形態の弁口213の穴径は、例えば成形の容易性を考慮して約「1.0mm」以上に形成されている。また、弁体収容部211の内側壁には、弁体230を側面から支持する複数のリブ211aが弁体230に向かって突出形成されている。そして、弁体230は、弁体収容部211に収容されたとき、各リブ211aにより側面から支持されることにより弁体収容部211内に固定される。また、弁体230の高さは、弁体収容部211の深さよりも高く設定されている。
「1×R」〜「10/3×R」
の範囲で形成されることとなる。これにより、開弁圧を好適に維持できる。
図4(b)に示すように、弁体収容部211に弁体230が収容された状態で弁カバー220が弁カバー収容溝212に装着されると、弁体230の底面は、弁座214に形成された突起215に押し付けられる。これにより、弁体230の底面形状が突起215の形状に応じて弾性変形することにより、弁体230の底面と突起215とが密着して弁口213が封止される。こうして、各電槽141では、その密閉状態が維持されることにより、電槽141内部のガスや電解液の漏出が抑制される。
(1)上記突起215を、弁体230の軸方向の断面において該突起215の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第1の突起領域R1と第2の突起領域R2とによって構成した。そして、第2の突起領域R2における弁体230との単位面積当たりの面圧を、第1の突起領域R1における弁体230との単位面積当たりの面圧よりも高く設定した。よって、安全弁に要求される開弁機能が突起215の第2の突起領域R2にて担保されるとともに、第1の突起領域R1と第2の突起領域R2との2つの領域によって安全弁のシール機能が担保される。これにより、安全弁の開弁機能を維持しつつ、シール機能を向上させることが可能となる。
以下、本発明にかかる密閉型電池及び安全弁を具体化した第2の実施の形態について図5(a)及び図5(b)を参照して説明する。なお、この第2の実施の形態は、上記第1の突起領域R1及び第2の突起領域R2を2つの各別の突起によって構成したものであり、その基本的な構成は先の第1の実施の形態と共通になっている。
図5(b)に示すように、弁体収容部211に弁体230が収容された状態で弁カバー220が弁カバー収容溝212に装着されると、弁体230の底面は、弁座214に形成された突起216に押し付けられる。これにより、弁体230の底面形状が第1突起216a及び第2突起216bの各形状に応じて弾性変形することにより、弁体230の底面と第1突起216a及び第2突起216bとが密着して弁口213が封止される。こうして、各電槽141では、その密閉状態が維持されることにより、電槽141内部のガスや電解液の漏出が抑制される。
以下、本発明にかかる密閉型電池及び安全弁を具体化した第3の実施の形態について図6及び図7を参照して説明する。なお、この第3の実施の形態は、上記密閉型電池として上記電槽が連通されている密閉型電池を採用したものであり、その基本的な構成は先の第1の実施の形態と共通になっている。
なお上記各実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記第2の実施の形態では、密閉区画された複数の電槽141によって上記電槽を構成し、複数の電槽141の各々に対して上記安全弁を設けることとした。これに限らず、先の第3の実施の形態と同様、密閉型電池の電槽が連通する場合には、同電池の蓋体に各別の2つの突起を弁座に有する1つの安全弁を設けることとしてもよい。この場合にも、上記(4A)、(6A)に準じた効果を得ることができる。また、上記各実施の形態において、密閉区画された複数の単電池から構成される電池モジュールに対し、それら単電池の一部にだけ安全弁を設けてもよい。これにより密閉型電池における安全弁の設計自由度などの向上が図られるようになる。
・上記各実施形態では、安全弁が密閉型電池に用いられる場合について例示したがこれに限らず、このような安全弁を、密閉型電池に準じ、内部圧力が異常に上昇するおそれがある密閉型の容器に用いることもできる。これにより、このような安全弁の採用可能性が高められるようになる。
Claims (8)
- 正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を有する収容部を備えた弁ケースと、前記収容部に収容される弁体と、該弁体を前記弁口に設けられた弁座に押し付けることにより前記弁口を封止する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁を備えた密閉型電池であって、
前記弁座には、前記弁体側に突出する環状の突起が形成されてなるとともに、該突起には、前記弁体の軸方向の断面において該突起の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第1の突起領域と第2の突起領域との2つの領域が前記弁口の周回方向に並行して設けられており、
前記安全弁において、前記第2の突起領域の外周側に前記第1の突起領域の少なくとも一部が設けられてなり、前記第2の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧は、前記第1の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧よりも高い
ことを特徴とする密閉型電池。 - 前記突起は、円環状に形成されている
請求項1に記載の密閉型電池。 - 前記突起の前記弁体の軸方向の断面において、第1の突起領域の曲率半径は、前記第2の突起領域の曲率半径以上である
請求項1または2に記載の密閉型電池。 - 前記突起の前記弁体の軸方向の断面における前記第1の突起領域の曲率半径は、同断面における前記第2の突起領域の曲率半径をRとするとき、
「1×R」〜「10/3×R」
の範囲で形成されている
請求項3に記載の密閉型電池。 - 前記第1の突起領域及び前記第2の突起領域は2つの各別の突起からなる
請求項1〜4のいずれか一項に記載の密閉型電池。 - 前記第2の突起領域の前記弁体の軸方向における突出長は、前記第1の突起領域の前記弁体の軸方向における突出長よりも長い
請求項1〜5のいずれか一項に記載の密閉型電池。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の密閉型電池において、
当該密閉型電池は、ニッケル水素蓄電池からなる
ことを特徴とする密閉型電池。 - 正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を有する収容部を備えた弁ケースと、前記収容部に収容される弁体と、該弁体を前記弁口に設けられた弁座に押し付けることにより前記弁口を封止する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁であって、
前記弁座には、前記弁体側に突出する環状の突起が形成されてなるとともに、該突起には、前記弁体の軸方向の断面において該突起の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第1の突起領域と第2の突起領域との2つの領域が前記弁口の周回方向に並行して設けられており、
前記第2の突起領域の外周側に前記第1の突起領域の少なくとも一部が設けられてなり、前記第2の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧は、前記第1の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧よりも高い
ことを特徴とする安全弁。
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