JP2018056079A - 気体透過部材及び通気性容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 容器本体への装着が比較的容易であり、コストが比較的抑制され、比較的小型化が図られ、比較的軽量化が図られ、しかも、比較的通気性にも優れた気体透過部材等を提供する。【解決手段】 容器本体の凹部に、内部空間と前記外部空間との間で通気を行うように装着される気体透過部材であって、前記凹部の貫通孔を塞ぐように前記凹部内に配されて、前記内部空間と前記外部空間との間で通気を行う気体透過シートと、前記凹部内に嵌め込まれて、前記気体透過シートに前記反対の側のみから当接しつつ前記気体透過シートを前記底面部に向けて押圧する押圧部材を備えた、気体透過部材。【選択図】 図２

Description

本発明は、気体透過部材及び通気性容器に関する。

従来、密封された容器内で気体が発生すると、容器内の圧力が上昇して容器が破損したり爆発したりするおそれがある。
例えば二次電池、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタといった蓄電素子においては、電極が収容されて密封された容器の内側で特定の気体が発生するため、かかる気体が容器の外側に排出されない場合には、容器の破損や爆発等が生じるおそれがある。

そこで、容器内の気体を容器の外側に排出する構造が提案されている。
例えば、内部空間と外部空間とを連通する貫通孔が形成された底面部を有する凹部を備えた容器本体の前記凹部に装着される気体透過部材であって、気体透過シートと、該気体透過シートに内部空間側及び外部空間側から当接してこれを挟持して保持する保持体とを備え、上記凹部の内壁上に接触し、且つ、外部空間側から引き抜く方向に力が加わった際に接触位置において上記内壁上を上記開口側に向かって押圧する押圧部を備えた気体透過部材が提案されている（特許文献１参照）。かかる気体透過部材によれば、容器本体の内部空間で発生した気体を、気体透過シートを通して外部空間に排出することが可能となる。また、かかる気体透過部材は、容器本体に取り付けられたときに、該容器本体からはずれ難いものとなる。

特開２０１５−１８１１５３号公報

しかし、特許文献１のような気体透過部材では、内部空間側及び外部空間側から保持体で気体透過シートを挟持させる必要があるため、その分、手間がかかり、取り付けが容易とはいい難い。
また、気体透過シートの内部空間側及び外部空間側に保持体を接触させる必要がある分、コストがかかる。
さらに、保持体を備える分、気体透過部材の幅や高さが大きくなって、大型化され、また、気体透過部材の重量が増大することになる。
一方、大型化を回避しようとすれば、その分、気体透過シートを小さくする必要があるため、通気面積が小さくなり、通気性が損なわれてしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、容器本体への装着が比較的容易であり、コストが比較的抑制され、比較的小型化が図られ、比較的軽量化が図られ、しかも、比較的通気性にも優れた気体透過部材、及び、該気体透過部材を備えた通気性容器を提供することを課題とする。

本発明に係る気体透過部材は、
内部空間と外部空間とを連通する貫通孔が形成された底面部を有する凹部を備えた容器本体の前記凹部に、前記内部空間と前記外部空間との間で通気を行うように装着される気体透過部材であって、
前記貫通孔を塞ぐように前記凹部内に配されて、前記内部空間と前記外部空間との間で通気を行う気体透過シートと、
前記凹部内の前記気体透過シートよりも前記底面部とは反対の側に嵌め込まれて、前記気体透過シートに前記反対の側のみから当接しつつ該気体透過シートを前記底面部に向けて押圧する押圧部材とを備える。

かかる構成によれば、凹部の気体透過シートよりも底面部とは反対の側（外部空間側）に押圧部材を嵌め込んで、該押圧部材が気体透過シートに上記反対の側のみから当接した状態で該気体透過シートを凹部の底面部に向けて押圧することができる。これによって、気体透過シートで貫通孔が塞がれるように、気体透過部材が容器本体にしっかりと固定され得る。
よって、底面部側及び底面部と反対の側（内部空間側及び外部空間側）から気体透過シーを保持体で挟持させてから凹部に装着する場合と比較して、容器本体への気体透過部材の装着が容易となる。
また、押圧部材が気体透過シートに外部空間側のみから接触することから、気体透過シートに内部空間側及び外部空間側から接触する保持体を用いる場合と比較して、気体透過シートと接触する面積が小さくなるため、コストが抑制される。
さらに、保持体を用いる場合と比較して、保持体を用いない分、気体透過部材の幅や高さが小さくなって、小型化され、また、気体透過部材の軽量化が図られる。
しかも、保持体を用いる場合と比較して、保持体を用いない分、気体透過シートを大きくすることができるため、通気面積が大きくなり、通気性に優れる。
このように、気体透過部材が、容器本体への装着が比較的容易であり、コストが比較的抑制され、比較的小型化が図られ、比較的軽量化が図られ、しかも、比較的通気性にも優れたものとなる。

本発明に係る通気性容器は、前記気体透過部材を備える。

かかる構成によれば、通気性容器が上記気体透過部材を備えていることによって、上記の通り、気体透過シートを内部空間側及び外部空間側から保持体で挟持してから凹部に装着する場合と比較して、容器本体への気体透過部材の装着が容易となり、コストも抑制され、小型化が図られ、軽量化が図られ、しかも、通気性にも優れる。
従って、通気性容器が、比較的容易に製造され得るものとなり、また、コストが比較的抑制され、比較的小型化が図られ、比較的軽量化が図られ、しかも、比較的通気性にも優れたものとなる。

以上の通り、本発明によれば、容器本体への装着が比較的容易であり、コストが比較的抑制され、比較的小型化が図られ、比較的軽量化が図られ、しかも、比較的通気性にも優れた気体透過部材、及び、該気体透過部材を備えた通気性容器が提供される。

本発明の一実施形態に係る気体透過部材を備えた通気性容器を示す概略側面図 本実施形態の気体透過部材が容器本体の凹部に装着された状態を示す概略断面図 本実施形態の気体透過部材が容器本体の凹部に装着された状態を示す概略上面図 本実施形態の気体透過部材の気体透過シートの層構成の一例を示す概略側面図

以下、本発明の実施形態に係る気体透過部材、及び、通気性容器について図面を参照しつつ説明する。

まず、本実施形態の気体透過部材を備えた通気性容器について説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態の通気性容器１は、容器本体３と、該容器本体３に装着される気体透過部材２１とを備えている。

容器本体３は、有底筒状の収容部５と、該収容部５の開口を覆う蓋部７とを有しており、収容部５と蓋部７とで囲まれた領域に内部空間Ｓが形成されている。

通気性容器１は、例えば、二次電池や、電解コンデンサ（アルミ電解コンデンサ等）や、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を構成する部材として、電極等を収容するために使用される。
通気性容器１がこれらの蓄電素子部材である場合には、容器本体３の内部空間Ｓでは、種々の気体が発生する。例えば、通気性容器１がアルミ電解コンデンサを構成する容器として使用される場合には、水素ガスが発生し、電気二重層キャパシタを構成する容器として使用される場合には、二酸化炭素ガスが発生することになる。
よって、通気性容器１内で発生する気体の種類に応じて、気体透過部材２１に備えられた気体透過シート２５の構成材料を選択することが好ましい。

容器本体３は、内部空間Ｓと外部空間とを連通する貫通孔９が形成された底面部１１ａを有する凹部１１を備えている。該凹部１１に気体透過部材２１が装着されるようになっている。
図１〜３に示す態様では、容器本体１１の蓋部７が凹部１１を有し、該凹部１１に気体透過部材２１が装着されるようになっている。

凹部１１は、貫通孔９が形成された底面部１１ａと、該底面部１１ａの外周縁から立設された内壁部１１ｂとを有している。
この凹部１１は、さらに、貫通孔９の外周縁と内壁部１１ｂとの間にて、底面部１１ａから上方に突出している環状の係合突起部１１ｃを有している。係合突起部１１ｃは、後述する当接部材２３の底面部１１ａ側の面に形成された環状の係合孔部２３ａと係合されるようになっている。
底面部１１ａは、後述するように気体透過シート２５が押圧部材３１によって底面部１１ａ側に押圧されているときに、気体透過シート２５を受ける受け部として機能している。

蓋部７は、凹部１１よりも、該凹部１１の径方向外側の位置に、気体透過部材２１の固定部材３１が固定される被固定部１３を有している。

気体透過部材２１は、上記したように、内部空間Ｓと外部空間とを連通する貫通孔９が形成された底面部１１ａを有する凹部１１を備えた容器本体３（ここでは、容器本体３の蓋部７）の前記凹部１１に、内部空間Ｓと外部空間との間で通気を行うように装着される。

気体透過部材２１は、貫通孔９を塞ぐように凹部１１内に配されて、内部空間Ｓと外部空間との間で通気を行う気体透過シート２５と、
凹部１１内の気体透過シート２５よりも底面部１１ａとは反対の側（外部空間側）に嵌め込まれて、気体透過シート２５に上記反対の側のみから当接しつつ気体透過シート２５を底面部１１ａに向けて押圧する押圧部材３１とを備える。

具体的には、気体透過部材２１は、さらに、
気体透過シート２５と凹部１１の底面部１１ａとの間に配されて底面部１１ａ側から気体透過シート２５の外周端側と当接する当接部材２３を有している。

当接部材２３は、凹部１１の底面部１１ａと、気体透過シート２５との間に配されるようになっている。
当接部材２３は、貫通孔９を囲むような形状に形成されて、気体透過シート２５の外周縁側に底面部１１ａ側から当接するようになっている。これにより、当接部材２３の内側の空間を介して気体透過シート２５が容器本体３の内側空間Ｓに向けて露出するようになっている。
当接部材２３の底面部１１ａ側の面には、その内周縁と外周縁との間に、底面部１１ａの係合突起部１１ｃと係合する環状の係合孔部２３ａが形成されている。
当接部材２３は、ゴム等の弾性材料から形成されている。
押圧部材３１によって気体透過シート２５が当接部材２３に向けて押圧されるようになっており、これによって、当接部材２３は、気体透過シート２５に圧接されるようになっている。
本実施形態では、当接部材２３の配置は、その係合孔部２３ａが底面部１１ａの係合突起部１１ｃに係合されることによって、決定されるようになっている。

気体透過シート２５は、当接部材２３を介して底面部１１ａ上に配されるようになっている。気体透過シート２５は、貫通孔９の中心を通る中心線Ｌと交差する方向に配されるようになっている。
気体透過シート２５の外周縁側は、当接部材２３と、押圧部材３１とによって挟まれるようになっており、気体透過シート２５の中央側は内部空間Ｓ及び外部空間に向けて露出するようになっている。

気体透過シート２５としては、特定の気体を選択的に透過させる選択性透過シートや、特定の気体に対して選択性を有さない非選択性透過シートが挙げられる。
本実施形態では、図４に示すように、複数（具体的には、２枚）の気体透過シート２５が用いられ、その一方が選択性透過シート２５ａであり、他方が非選択性透過シート２５ｂである。

選択性透過シート２５ａは、一方の面側から他方の面側へ特定の気体を選択的に透過可能に構成されている。選択性透過シート２５ａが透過可能な気体としては、特に限定されるものではなく、例えば、水素、二酸化炭素、酸素等のガスが挙げられる。
水素ガスに対する選択性を有する選択性透過シート２５ａとしては、例えば、芳香族ポリイミド等の樹脂を含むシート材や、水素透過性金属（バナジウム、バナジウム合金、パラジウム合金、ニオブ、ニオブ合金等）の層を含むシート材から構成されたものが挙げられる。水素透過性金属層を含むシート材としては、水素透過性金属層からなるシート材（金属箔）や、樹脂シート等の基材層に金属層が蒸着等されてなるシート材等が挙げられる。二酸化炭素を選択的に透過させる選択性透過シート２５ａとしては、シリコーンゴムからなるシート材、ＰＶＡ架橋シート材、ＰＥＧ架橋シート材等から構成されるものが挙げられる。

非選択性透過シート２５ｂは、選択性透過シート２５ａと重なるように選択性透過シート２５ａの少なくとも一方の面側に配置される。非選択性透過シート２５ｂとしては、重ねられる選択性透過シート２５ａの性状等に応じて適宜選択可能であるが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、セラミック、金属、樹脂等からなる多孔質膜等のシート材から形成されたものが挙げられる。特に、ＰＴＦＥによって形成された多孔質膜は、撥水性が高く、耐熱性、耐薬品性も高いため、非選択性透過シート２５ｂを構成するシート材として好ましい。

押圧部材３１は、凹部１１内に嵌め込まれて、気体透過シート２５に底面部１１ａとは反対の側のみから当接しつつ気体透過シート２５を底面部１１ａに向けて押圧するものである。
押圧部材３１は、気体透過シート２５に底面部１１ａとは反対の側から当接する当接部３３と、該当接部３３から底面部１１ａとは反対の方向、且つ、該当接部３３の径方向外方に向けて突出する突出部３５とを有している。

当接部３３は、貫通孔９を囲むような形状に形成されており、該当接部３３の内側の空間を介して気体透過シート２５が外部空間に向けて露出するようになっている。
当接部３３は、その外径（貫通孔９を外側空間から内側空間Ｓに向けて見たときの直径）は、凹部１１の内壁部１１ｂの直径よりも小さいように形成されている。

突出部３５は、該当接部３３から底面部１１ａとは反対の方向、且つ、該当接部３３の径方向外方に向けて突出するように形成されている。
また、突出部３５は、凹部１１の内壁部１１ｂに嵌め込まれるような大きさに形成されている。すなわち、内壁部１１ｂに嵌め込まれた状態で、貫通孔９を外側空間から内側空間Ｓに向けて突出部３５を見たときの外径（最も大きな径）が、内壁部１１ｂの直径と一致し、且つ、当接部３３の上記外径よりも大きくなるように形成されている。一方、凹部１１の内壁部１１ｂに嵌め込まれていない（凹部１１から外れている）状態では、突出部３５は、貫通孔９を外側空間から内側空間Ｓに向けて突出部３５を見たときの外径（最も大きな径）が、内壁部１１ｂの直径よりも大きく、且つ、当接部３３の上記外径よりも大きくなるように形成されている。また、押圧部材３１が凹部１１に挿入されると、突出部３５が撓んだ状態で内壁部１１ｂに嵌め込まれるようになっている。
さらに、このように嵌め込まれた状態で、突出部３３の先端部分、すなわち、内壁部１１ｂとの接触部部分が、当接部３３よりも、底面部１１ａとは反対の側（図２の上方、具体的には外側に斜め上方）に位置するように、突出部３３が形成されている。

このような当接部３３及び突出部３５を有することによって、押圧部材３３は、凹部１１の内壁部１１ｂに嵌め込まれたとき、気体透過シート２５に底面部１１ａとは反対の側のみから当接部３３が当接しつつ気体透過シート２５を底面部１１ａ側に向けて押圧する一方、気体透過シート２５からの反作用を受けて突出部３５が内壁部１１ｂを押圧する。これによって、押圧部材３１は、気体透過シート２５を底面部１１ａ側に押圧しつつ、凹部１１内で固定されるようになっている。

突出部３５の態様は、このように凹部１１の内壁部１１ｂに嵌め込まれて、気体透過シート２５を底面部１１ａ側に向けて押圧するものであればよく、特に限定されるものではない。
例えば、複数の突出部３５が、当接部３３から放射状に突出しているように形成された態様や、円錐状の１つの突出部３５が、当接部３３から放射状に上記径方向外側に向けて突出するように形成された態様等が、採用され得る。

押圧部材３１を形成する材料は、特に限定されるものではない。
押圧部材３１を形成する材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属、フェノール樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂等の合成樹脂が挙げられる。
特に、アルミニウム、ステンレス等の金属材料が、耐熱性、耐薬品性の観点から好ましい。
また、気体透過シート２５が金属材料によって形成されたものである場合には、押圧部材３１が、上記したような金属材料によって形成されていることが好ましい。

ここで、一般に、金属材料の方が、有機材料よりも耐熱性及び耐湿性に優れる。
よって、気体透過シート２５及び押圧部材３１が金属材料によって形成されていることによって、これらが有機材料によって形成されている場合よりも、気体透過部材が耐熱性及び耐湿性に優れるものとなる。

また、気体透過シート２５が金属材料によって形成されている場合において、前述した特許文献１に記載されたような保持体を用いる場合には、保持体が有機材料によって形成されていると、気体透過部材の耐熱性及び耐湿性が、気体を透過するうえで本来重要な気体透過シート２５ではなく、それを保持する部材に過ぎない保持体に依存してしまうことになる。
そこで、耐熱性及び耐湿性が保持体に依存しないように、保持体を金属材料によって形成することが考えられる。
しかし、一般的に、金属材料の方が有機材料よりも高価であるため、保持体を金属材料によって形成とすると、金属材料を用いる分、高価となり、コスト面で不利となる。
これに対し、押圧部材３１は、保持体よりも気体透過シート２５に接触する面積が小さいため、該押圧部材３１が金属材料によって形成されても、保持体よりも金属材料の使用量を低減し得る。
このように、押圧部材３１が金属材料によって形成されていても、比較的安価となり、コスト面で有利となるため、気体透過部材２１がより有用なものとなる。
また、押圧部材３１が金属材料によって形成されていることによって、気体透過部材２１の耐熱性及び耐湿性が、押圧部材３１に依存せず、気体透過シート２５に依存することになる。

上記の通り、本実施形態に係る気体透過部材２１は、
内部空間Ｓと外部空間とを連通する貫通孔９が形成された底面部１１ａを有する凹部１１を備えた容器本体３の前記凹部１１に、前記内部空間Ｓと前記外部空間との間で通気を行うように装着される気体透過部材２１であって、
前記貫通孔９を塞ぐように前記凹部１１内に配されて、前記内部空間Ｓと前記外部空間との間で通気を行う気体透過シート２５と、
前記凹部１１内の前記気体透過シート２５よりも前記底面部１１ａとは反対の側に嵌め込まれて、前記気体透過シート２５に前記反対の側のみから当接しつつ前記気体透過シート２５を前記底面部１１ａに向けて押圧する押圧部材３１とを備えている。

かかる構成によれば、凹部１１の気体透過シート２５よりも底面部１１ａとは反対の側に押圧部材３１を嵌め込んで、該押圧部材１１が気体透過シート２５に上記反対の側のみから当接した状態で該気体透過シート２５を凹部１１の底面部１１ａに向けて押圧することができる。これによって、気体透過シート２５で貫通孔９が塞がれるように、気体透過部材２１が容器本体にしっかりと固定され得る。
よって、底面部１１ａ側及び底面部１１ａと反対の側（内部空間Ｓ側及び外部空間側）から気体透過シート２５を保持体で挟持させてから凹部１１に装着する場合と比較して、容器本体３への気体透過部材２１の装着が容易となる。
また、押圧部材３１が気体透過シート２５に内部空間Ｓ側のみから接触することから、気体透過シート２５に内部空間Ｓ側及び外部空間側から接触する保持体を用いる場合と比較して、気体透過シート２５に接触する面積が小さくなるため、コストが抑制される。
さらに、保持体を用いる場合と比較して、保持体を用いない分、気体透過部材２１の幅や高さが小さくなって、小型化され、また、気体透過部材２１の軽量化が図られる。
しかも、保持体を用いる場合と比較して、保持体を用いない分、気体透過シート２５を大きくすることができるため、通気面積が大きくなり、通気性に優れる。
このように、気体透過部材２１が、容器本体３への装着が比較的容易であり、コストが比較的抑制され、比較的小型化が図られ、比較的軽量化が図られ、しかも、比較的通気性にも優れたものとなる。

また、本実施形態の通気性容器１は、上記気体透過部材２１を備えていることによって、上記の通り、気体透過シート２５を内部空間側及び外部空間側から保持体で挟持してから凹部１１に装着する場合と比較して、容器本体３への気体透過部材２１の装着が容易となり、コストも抑制され、小型化が図られ、軽量化が図られ、しかも、通気性にも優れる。
従って、通気性容器１が、比較的容易に製造され得るものとなり、また、コストが比較的抑制され、比較的小型化が図られ、比較的軽量化が図られ、しかも、比較的通気性にも優れたものとなる。

次に、本実施形態の通気性容器１の製造方法について、説明する。

本実施形態の通気性容器１の製造方法は、
上記した気体透過部材２１を容器本体３に装着して通気性容器１を製造する通気性容器１の製造方法であって、
前記貫通孔９を塞ぐように前記気体透過シート２５を前記凹部１１内に配し、
前記凹部１１の前記気体透過シート２５よりも前記底面部１１ａとは反対の側に前記押圧部材３１を嵌め込むことによって、前記気体透過シート２５に前記反対の側のみから前記押圧部材３１を当接させつつ前記気体透過シート２５を前記底面部１１ａに向けて押圧して、前記気体透過部材２１を前記容器本体３に装着する方法である。

具体的には、容器本体３の凹部１１の底面部１１ａに、該底面部１１ａの係合孔部１１ｃに当接部材２３の係合突起部２３ａが係合するように当接部材２３を配し、この当接部材２３上に気体透過シート２５を配し、この気体透過シート２５上に押圧部材３１を、該押圧部材３１が気体透過シート２５の外周縁側に当接してこれを底面部１１ａに向けて押圧するように、凹部１１の気体透過シート２５よりも底面部１１ａとは反対の側に嵌め込む。これにより、押圧部材３１が気体透過シート２５を底面部１１ａに向けて押圧した状態で固定される。

このようにして、凹部１１内で気体透過部材２１が組み立てられつつ、凹部１１内にて気体透過部材２１が容器本体３に固定されて、装着される。

本実施形態に係る通気性容器１の製造方法によれば、凹部１１の気体透過シート２５よりも底面部１１ａとは反対の側に押圧部材３１を嵌め込んで、気体透過シート２５に上記反対の側のみから押圧部材３１が当接した状態で気体透過シート２５を底面部１１ａに向けて押圧することができる。これによって、気体透過シート２５が貫通孔９を塞ぐように気体透過部材２１を容器本体３にしっかりと固定しながら、気体透過部材２１を容器本体３に装着して、通気性容器１を製造することができる。
従って、コストが比較的抑制され、比較的小型化が図られ、比較的軽量化が図られ、しかも、比較的通気性にも優れた通気性容器１が、比較的容易に製造され得る。

以上の通り、本実施形態によれば、容器本体３への装着が比較的容易であり、コストが比較的抑制され、比較的小型化が図られ、比較的軽量化が図られ、しかも、比較的通気性にも優れた気体透過部材、及び、該気体透過部材を備えた通気性容器が提供される。

本実施形態の気体透過部材２１、通気性容器１、及び、通気性容器１の製造方法は上記の通りであるが、本発明の気体透過部材、通気性容器、及び、通気性容器の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、押圧部材３１が気体透過シート２５に直接当接しつつこれを押圧する態様を示すが、その他、押圧部材３１が気体透過シート２５に当接部材を介して当接しつつこれを押圧する態様を採用してもよい。

以上のように本発明の実施形態及び実施例について説明を行なったが、各実施形態及び実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施形態及び実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１：通気性容器、３：容器本体、５：収容部、７：蓋部、９：貫通孔、１１：凹部、１１ａ：底面部、１１ｂ：内壁部、１１ｃ：係合突起部、２１：気体透過部材、２３：当接部材、２３ａ：係合孔部、２５：気体透過シート、３１：押圧部材

Claims (2)

1. 内部空間と外部空間とを連通する貫通孔が形成された底面部を有する凹部を備えた容器本体の前記凹部に、前記内部空間と前記外部空間との間で通気を行うように装着される気体透過部材であって、
   前記貫通孔を塞ぐように前記凹部内に配されて、前記内部空間と前記外部空間との間で通気を行う気体透過シートと、
   前記凹部内の前記気体透過シートよりも前記底面部とは反対の側に嵌め込まれて、前記気体透過シートに前記反対の側のみから当接しつつ該気体透過シートを前記底面部に向けて押圧する押圧部材とを備えた、気体透過部材。
2. 請求項１に記載の気体透過部材を備えた通気性容器。