JP2013534028A - 容器のための改良された過圧安全ベント及び排気装置 - Google Patents

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Abstract

使用中にガスの過圧が中で生じることのある容器、例えば車両用の電池、のためのベント及び排気装置であって、前記装置は、斯かる容器の開口に配置するように適合されていて内部空洞(５)を備えた中空の本体(２)を有し、内部空洞は、閉じられているが、外側及び容器の内側に連結された通路(６)と連通しており、この通路から、容器内で生じるガスが通過して前記本体(２)の外側に流出することができ、斯かる通路(６)には、斯かるガスが透過することのできるフィルター要素(１８)が配置されている。斯かるフィルター要素(１８)は、支持ユニット(２０)と一体になっており、フィルター要素は、斯かる空洞(５)に配置されていて通路(６)をふさぐ位置にフィルター要素を押すようになっているが、圧力が所定の値を超えると、ガスのベントのために通路を一時的に開く付勢手段(３０)の影響下にある。
【選択図】図１

Description

本発明の主題事項は、主請求項の前段による容器のためのベント及び排気装置である。この種の装置は、ヨーロッパ特許(EP)第0,875,949号、フランス特許第2,315,773号及び米国特許第3,436,273号から公知である。
中に発電用の化学物質を含む空間又はスペースが存在している可動部品、電気部品が中に置かれる容器であって、容器それ自体の使用の間、中で圧力下にガスが形成される容器(例えば、車両、土地、水又は飛行の安全性(flight-worthy)のための電池)、が知られている。特に、斯かる容器は、連続的にゆっくりと換気しなければならないが、それらの容器はまた、もしも内部圧力が所定の安全限界値を超えた場合には、(爆発を防止するため)急にベントをしなければならない。
特に、しかし限定的にではなく、車両用電池、特にリチウムを含む電池に関連し、これらの容器が、一以上の開口を備え、開口には、それらの内部環境の排出のための(開口を閉じるための)装置又はそれらの容器の内側で生じるガス(例えば、水素)の急速なベントのための装置が、選択的に配置されていることが知られている。二つの独立の部分であって、それら自体の間で結合されており、第一の部分が排出で作用し、もう一方の部分が急速なベント用である二つの部分を有する装置も、知られている。
単に換気をするだけの装置の場合には、容器又は電池の外側への急速な圧力の放出を行うことができず、明らかな不利益を伴う。同時に、急速なベントのためにのみ作用する装置は、電池から急速に圧力を放出することができるが、この電池が、何らかの知られた理由で(例えば、装置が極めて高い温度を受けている時又は電池がショートしている時)、限界値に達した時だけである。斯かる装置は、容器の内部圧力を許容値に維持する電池の排気又はむしろ使用中に電池内に生じるガスの電池の外側へのゆっくりとした放出をすることができない。
排気装置が、電池の対応する開口に配置することのできる本体の空洞を備えており、本体の内部空洞は、電池の内側と連通するように、この開口に挿入された端に開いており、一方、もう一方の端は、電池の内側から外側へガスをゆっくりと通過させるように適合させた濾過要素又は膜によって閉じられた開口を通じて外部環境と連通している。この膜は、親水性又は疎水性であり、水を容器内に入り込ませない。この膜は、例えば、ポリマー材料又は不織布材料でよい。
代わりに、ベント装置が、容器又は電池の対応する開口を閉じるための本体を備え、前記本体は、もしも容器の内部が過圧になった場合には、壊れるため、ガスが容器の外側に流出できるようにする部分を有している。これらの種類の装置は、電池(又は類似のもの)の正しい使用にとって必要で、ひとたび支障が生じると、電池等の開口を完全に自由のままにし、たとえ電池内の圧力が許容可能で安全な値に戻っても、内部ガスが自由に流出し続ける。これは、装置の割れた部分が、独立して再び閉じないからである。しかしながら、この状況は、電池から連続して流出する然る量のガス(例えば、水素)が、空気に触れると出火する(著しいことさえある)ことがあり、その結果として生じる電池内及び電池の周りの危険、したがって、電池の(並びに近接する電池及び／又はその電池を装備した車両の)爆発の危険を伴うので、極めて危険なことがある。
本発明の目的は、使用中にガスの過圧が生じることのある容器のためのガス抜き装置と排出装置との両方として作用するのに適した装置を提供することである。
特に、本発明の目的は、公知の装置の両方の特性(排気及びベント)を有する単一体(monobody)装置を提供することであり、公知の装置の両方の特性を有する単一体であることが、斯かる装置を過圧安全装置にすることを可能にしている。
他の目的は、ガスのベント、したがって、容器の内部圧力のベントを、斯かる圧力が前記容器の内側で許容可能な値に戻るのに必要な時にのみ行うことのできる上記の種類の装置を提供することである。
さらに別の目的は、費用の抑えられた使用が簡単な上記の種類の装置を提供することである。
当業者にとって明らかになるであろうこれらの及び他の目的は、添付の請求項による排気及びベント装置によって達成される。
本発明のより良い理解のために、純粋に例示として、限定的でない以下の図面を添付する。
本発明による装置の長手方向断面図を示している。 図１の装置の部品の下から見た斜視図を示している。 図１の装置の他の部品の上から見た斜視図を示している。
上記の図面を参照して、本発明による装置が、１により全体的に示され、第一の部分３と第二の部分４とを有する本体２を備え、第一の部分と第二の部分はそれら自体の間で結合されており、第一の部分３は、第二の部分４と比較して、より大きな横断方向の寸法を有している。
本体２は、５において内部が中空になっており、この空洞は第一の部分３に在る。この空洞は、第二の部分４に設けられた通路６に連通されており、この通路は、容器から換気及び場合によりベントしなければならないリチウム(図示せず)を入れた容器、例えば電池の開口と連通されるように適合された第二の部分４の自由端１０に向かって開いている。
この実施例では、端１０は、端の容器又は電池の開口への導入に順応する様に適合された先細りになった側方外側部分１２を備えている。この先細りになった部分１２は、電池内に存在し(知られた理由のために、したがって、これ以上説明はしない)電池自体の使用に伴って発生するガスによって生じる電池内の過圧があっても、何らかの公知の態様で、本体２の第二の部分４を電池の開口に閉じこめることができるように、また、装置１とこの開口の連結を維持するようになっているアンダーカット１３を有している。
本体２と電池との間の気密な連結を維持するため、第一の部分３が第二の部分４とつながるこの本体の帯域１５の近傍には、封止要素、例えばＯ−リング１６が、第二の部分を囲んで配置されている。
通路６は、本体２の空洞５と連通している。空洞２に連通されたこの通路の端１７の近くには、容器又は電池の内側から空洞５へ向かってガスが流れることができるように適合されたフィルター要素１８が、配置されている。空洞は、蓋１９によって閉じられているが、以下に説明するように、蓋は、ガスが装置１の外側に流出するための開口又は排出路を有している。
フィルター要素１８は、膜でもよく、焼結材料から形成することもできる。フィルター要素は、ポリマー材料(ポリエステル又はポリプロピレンなど)、金属塩又はその他、疎水性又は親水性、又は不織布材料でよい。他の材料を使用することができるのは明らかであるが、ただし、それらの材料が、容器内で発生し８０〜１００バールの限界内の圧力を有するガスを、電池自体にとって危険なことがあるより高い圧力(例えば、１００バールに等しい圧力)の発生をもたらすことなしに、電池から流出させることが条件である。
フィルター要素１８は、この要素を支持すると同時にこの要素を保護するような形状を有しているリング形状の支持ユニット２０(図３)に接合されている(支持ユニットと一体になっている)。より詳細には、支持ユニット２０は、前記のように、リング形の形状を有し、一体成型（comolding）、超音波溶接、熱溶接などによって、このユニットに固定された要素１８を支持する。この要素は、ユニット２０の穴２２の近くに配置されている。
電池から本体２に進入するガスの高圧により引き起こされる破裂に対して保護されるよう、このユニット２０は、穴２２内に、アーム構造体又は半径方向構造体２３を有し、この構造体のアーム２３Ａ，２３Ｂ及び２３Ｃが、一端において、穴２２の幾何学的中心に配置されたボディ２３Ｄに連結されており、他端において、ユニット２０に連結されている。斯かるアーム２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの近くには、通路６に向き合わせたフィルター要素１８が、通路から来るガスの圧力がこの要素を、この要素を支持し要素自体を引き裂くことのある過剰な変形を防止する前記アームの方へ押す態様で、配置されている。
リング形状のユニット２０は、ユニットの面のうちの一つの空洞５に向いた面２０Ａ上に、この面２０Ａの平坦な帯域２６を画定する隆起した縁２５を有しており、平坦な帯域には、本体２の空洞５内に配置されたバネ(又は同等の付勢要素)３０の第一の端２９が載っており、バネ(又は同等の付勢要素)は、他の(第二の)端３１で空洞５を閉じている蓋１９に当接している。蓋１９は、本体２の内側に向いた第一の面３３を有し、この第一の面には、この面のリング形状の帯域３６を画定するリング形状の突出部３５があり、このリング形状の帯域には、バネ３０の第二の端３１が当接している。
蓋１９は、小さなグラスの形をしており、面３３には、装置１の本体２の第一の部分３に向いている隆起した又は突出している縁４０に溝がついており、特に、この第一の部分３の側部外面４１と部分的に重ね合わされている(第一の部分は、基本的に円筒状の形状を有し、したがって、この面４１は、この円筒の側面に相当する)。側部外面には、少なくともリング形状のノッチ４３があり、このノッチには、ストッパー６９を上記本体２の第一の部分３に連結させるため、この縁４０の端４４が、連結されている。この(取り外し可能な)連結は、クリックカップリング又はスクリューカップリング又は差込みカップリングによって得ることができ(この目的のため、適当な構造体が上記表面又は面４１に備わっている)、本体２の空洞５に存在するガスの押圧力が万一ある場合にも分離を防止するように、このストッパーを本体２にきつく連結させることができる。
この空洞からガスが流出することができるよう、蓋１９及び／又は本体２の部分３には、十分な開口が備わっている。この実施例では、面３３に部分的に及び縁４０に、ノッチ５０が(この縁の自由端５１まで)形成されており、前記ノッチは、本体２の空洞５を、外部環境と連通させている。
ここで、装置１が、電池の開口に連結されていると仮定する。斯かる連結は、図面に示す実施例によれば、クリック止めによって行われるが、第二の部分４が、斯かる開口にネジ止め又は差込みによって連結される(それ自体は公知の)態様で具現化されることも考えられる。
電池の通常の使用の間、電池内で生じるガス(例えば、水素)は、フィルター要素１８(適した態様で、一以上の種類のガス又は分子を通過させるように具現化されている)によって、「換気」され、フィルター要素は、斯かるガスを通路６から空洞５へと通過させ、したがって、ノッチ(又は同等の開口)５０を通して、外部環境へと進出させる。
もしも電池内に過圧が生じた場合には、ガスが要素１８に作用し、要素は、バネ３０に抗して空洞５内に押される。バネの弾性特性が、越えると電池のベントが行われる圧力限界を規定していることに留意すべきである。
そのため、高くなった圧力により、要素１８及びユニット１０は、空洞５内に押され、通路６からのガスが、比較的多量に、ノッチ５０に達することができ、環境に排出され、電池内の過圧が、電池を爆発させるのを防止する。ユニット２０は、その面のうちの本体２に向いた一つの面２０Ａに、上記の帯域１５に隣接するこの本体の部分３の平坦な端部３Ａと協働するように適合された(例えば、三角形状の)突起部６０を有しており、この突起部が、電池内に過圧がない時には、ガスがユニット２０を回ってフィルター要素１８を迂回するのを防止する封止要素として作用することに留意すべきである。そのほか、前記面２０Ａには、例えば、リング形状で、斯かる部分３Ａと協働し、本体２が連結された容器内に過圧が存在しない時に斯かる部分と共にシールを形成するようになっている封止要素を配置してもよい。
装置１の外側へのガスの流出により、電池内の圧力が低下し、バネ３０が、ユニット２０及び要素１８を、通路６をふさいでガスの装置の外側への自由な流動を妨げる位置に戻す。バネ３０は、通路６を閉じた状態に維持し、公知のベント装置のようには、(大量に流出すると、空気に触れると発火することのある)ガスの連続した流出の危険がない。
したがって、本発明は、排気(通路６をふさぐ要素１８)とベント(通路６から離れた要素１８)の機能を、全て安全な態様で行い、そのため、電池内の過圧の「危ない」局面を終息させ、装置が通路６を再び閉じて電池の「排気」の作業に戻る一体型の装置を提供するものである。
本発明の具体的な構成を説明してきたが、先の説明に照らして、他の構成も可能である。例えば、蓋１９を、(例えば、溶接によって)永続的な態様で、本体２に固定してもよく、フィルター要素１８が、ユニット２０の存在なしに、しかし過圧に対して独立に補強されて作用することもできる。例示として、(ユニット２０のような)要素１８の破裂に対する防護手段が、斯かる要素の一部分、例えば要素に挿入されたナイロンなどの抵抗性材料の層、であってもよい。この場合、付勢要素３０(例えば、バネ)が、直接斯かるベント要素に作用してもよい。
斯かる変更形態も、以下の特許請求の範囲の範囲内に包含されると考えられる。
蓋１９は、小さなグラスの形をしており、面３３には、装置１の本体２の第一の部分３に向いている隆起した又は突出している縁４０に溝がついており、特に、この第一の部分３の側部外面４１と部分的に重ね合わされている(第一の部分は、基本的に円筒状の形状を有し、したがって、この面４１は、この円筒の側面に相当する)。側部外面には、少なくともリング形状のノッチ４３があり、このノッチには、頂部１９を上記本体２の第一の部分３に連結させるため、この縁４０の端４４が、連結されている。この(取り外し可能な)連結は、クリックカップリング又はスクリューカップリング又は差込みカップリングによって得ることができ(この目的のため、適当な構造体が上記表面又は面４１に備わっている)、本体２の空洞５に存在するガスの押圧力が万一ある場合にも分離を防止するように、このストッパーを本体２にきつく連結させることができる。
そのため、高くなった圧力により、要素１８及びユニット２０は、空洞５内に押され、通路６からのガスが、比較的多量に、ノッチ５０に達することができ、環境に排出され、電池内の過圧が、電池を爆発させるのを防止する。ユニット２０は、その面のうちの本体２に向いた一つの面２０Ａに、上記の帯域１５に隣接するこの本体の部分３の平坦な端部３Ａと協働するように適合された(例えば、三角形状の)突起部６０を有しており、この突起部が、電池内に過圧がない時には、ガスがユニット２０を回ってフィルター要素１８を迂回するのを防止する封止要素として作用することに留意すべきである。そのほか、前記面２０Ａには、例えば、リング形状で、斯かる部分３Ａと協働し、本体２が連結された容器内に過圧が存在しない時に斯かる部分と共にシールを形成するようになっている封止要素を配置してもよい。

Claims (8)

  1. 使用中にガスの過圧が中で生じることのある容器、例えば、車両用の電池などの可動部品、電気又は化学部品の容器のためのベント及び排気装置であって、前記装置が、斯かる容器の開口に配置するように適合された中空の本体(２)を有し、斯かる本体(２)の内部空洞(５)は、閉じられているが、本体(２)の外側及び前記本体(２)の外側にベントするため、容器内で生じたガスが通過することのできる容器の内側に連結された通路(６)と連通しており、この通路(６)には、斯かるガスが透過することのできるフィルター要素(１８)が配置され、このフィルター要素(１８)は、斯かる本体(２)の内部空洞(５)に配置されていて通路(６)をふさぐ又閉じる位置にフィルター要素を押すようになっている付勢手段(３０)の影響下にあり、斯かる手段(３０)は、圧力が所定の値を超えると、ガスのベントのために前記通路(６)を開くが、容器内のガスの圧力が前記所定の値よりも下に戻ると、斯かるフィルター要素(１８)をふさぐ位置に戻す装置において、フィルター要素(１８)が、支持ユニット(２０)と一体になっており、斯かるユニットに、付勢手段(３０)が直接作用することを特徴とする装置。
  2. 支持ユニット(２０)が、リング形の形状を有し、支持ユニットの中央穴(２２)の近くには、フィルター要素(１８)が配置され、容器の内側から来る過圧からフィルター要素(１８)を保護する手段(２３)が備わっているのが好ましいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 斯かる保護手段が、支持ユニット(２０)の穴(２２)内で半径方向に配置されたアーム(２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ)であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  4. フィルター要素(１８)が、内部補強ユニット、例えばナイロン等のプラスチック材料の層、を有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  5. 付勢手段(３０)が、付勢手段の端のうちの一つ(３１)であってフィルター要素(１８)に作用する端(２９)と反対側の端で、装置(１)の本体(２)の内部空洞(５)を閉じる要素(１９)に作用することを特徴とする請求項１に記載の装置。
  6. 前記閉じる要素(１９)が、二者択一的に、斯かる本体に固定されている又は取り外し可能な態様で、少なくとも一つの前記閉じる要素(１９)と装置の前記本体(２)との間の機械的結合により本体に連結されており、装置は斯かる本体(２)の内部空洞(５)と外部環境とを通じさせる少なくとも一つの通路(５０)を備え、斯かる通路を通じて、容器から来るガスが通過することを特徴とする請求項５に記載の装置。
  7. 前記本体(２)が、第一の部分(３)と第二の部分(４)とを備え、それらの部分は、それらの間で結合されており、第一の部分が、付勢手段(３０)を収容し閉じる要素(１９)の端で閉じられた空洞(５)を有し、第二の部分(４)が、容器の内側と連通した通路(６)を有し、この第二の部分が、容器の対応する開口の近くで容器と連結されるように適合された端部(１２)を有し、第一及び第二の部分(３、４)が結合されている斯かる本体(２)の帯域(１５)の近くには、支持ユニットと一体になった可動のフィルター要素が、前記空洞(５)の内側に配置され、前記付勢手段(３０)の影響下にあることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  8. 本体(２)の前記第一の部分(３)が、第二の部分(４)の横断方向の寸法よりも大きな横断方向の寸法を有し、前記第一の部分(３)が、斯かるフィルター要素(１９)又はフィルター要素の支持ユニット(２０)が載る部分(３Ａ)を有し、前記支持体は、前記部分(３Ａ)上に封止部を形成し、容器の内側にガスの過圧がない場合には、斯かるガスが前記フィルター要素の周りを循環し、フィルター要素を通過するのを防止するようになっていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
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