JP2020029953A - 弁装置、収容体及び弁装置の取付方法 - Google Patents

弁装置、収容体及び弁装置の取付方法 Download PDF

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Abstract

【課題】筐体の材料に拘わらず収容体に接着可能な弁装置、該弁装置を含む収容体、及び、該弁装置の取付方法を提供する。【解決手段】弁装置は、収容体に取り付けられる弁装置である。この弁装置は、弁装置本体と、接着性部材とを備える。弁装置本体は、収容体の内部において発生したガスに起因して収容体の内部の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成されている。接着性部材は、弁装置本体の外周に接着されており、かつ、収容体に接着するように構成されている。【選択図】図1

Description

本発明は、弁装置、収容体及び弁装置の取付方法に関する。
特許第6359731号公報(特許文献1)は、袋用閉止弁を開示する。この袋用閉止弁は、密閉袋に取り付けられる。具体的には、この袋用閉止弁が密閉袋に挟まれた状態でヒートシール(熱シール)が行なわれることによって、この袋用閉止弁は密閉袋に取り付けられる(特許文献1参照)。
特許第6359731号公報
上記特許文献1に開示されている袋用閉止弁(弁装置)は、合成樹脂製である。しかしながら、袋用閉止弁の材料と袋の内層材料の組み合せや、それらの形状によっては、ヒートシールによって袋用閉止弁を密閉袋(収容体)に取り付けられない可能性がある。
本発明は、このような収容体に対する弁装置の取り付けの問題を解決するためになされたものであって、収容体に対する接着性に優れた弁装置、該弁装置を含む収容体、及び、該弁装置の取付方法を提供することである。
本発明のある局面に従う弁装置は、収容体に取り付けられる弁装置である。この弁装置は、弁装置本体と、接着性部材とを備える。弁装置本体は、収容体の内部において発生したガスに起因して収容体の内部の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成されている。接着性部材は、弁装置本体の外周に接着されており、かつ、収容体に接着するように構成されている。
この弁装置においては、弁装置本体の外周に予め収容体と接着可能な接着性部材が接着されている。したがって、この弁装置によれば、弁装置本体の材料に拘わらず、収容体と弁装置との接着を容易に行なうことができる。
上記弁装置において、弁装置本体は金属製であってもよい。
弁装置本体が金属製である場合に、弁装置本体と収容体とを直接接着するためには、弁装置本体を構成する金属との接着性を有する材料を収容体の内層を構成する熱融着性樹脂層として採用する必要がある。しかしながら、収容体の内層を構成する熱融着性樹脂層は、熱融着性樹脂層同士が互いに溶着して収容体を密封する機能を果たすものである。弁装置本体と収容体とを直接接着するための材料の選択すなわち材料の制限が、熱融着性樹脂層同士の溶着によって完全に密封するための、熱シールの圧力、温度、時間等の諸条件にも好ましくない影響を及ぼすこともある。したがって、収容体を密封するという機能を第一とすれば、弁装置本体と収容体とを直接接着することは、熱融着性樹脂層の材料選択の巾、設計の巾を狭くするという点で好ましくない。
これに対し、本発明に従う弁装置においては、弁装置本体の外周に予め接着性部材が接着されている。したがって、この弁装置によれば、弁装置本体が金属製であったとしても、収容体の内層である熱融着性樹脂層との接着性を有し且つ弁装置本体を構成する金属との接着性を有する材料を接着性部材の材料として適宜選択することにより、収容体と弁装置との接着を容易に行なうことができるので、熱融着性樹脂層の材料選択の巾が上述した直接接着する場合と比べて狭くならない。
また、弁装置本体と収容体との間に接着性部材を配置する方法として、たとえば、収容体、接着性部材及び弁装置本体を同時に熱シールする方法が考えられる。しかしながら、弁装置本体が金属製である場合には、弁装置本体の放熱性が高いため、同時に熱シールをしたとしても、収容体と接着性部材とは接着するが、弁装置本体と接着性部材とは接着しないという事態が生じ得る。本発明に従う弁装置においては、弁装置本体に予め接着性部材が接着されている。したがって、この弁装置によれば、上述のような事態を回避することができる。
上記弁装置において、接着性部材はフィルム状であってもよい。
接着性部材がフィルム状である場合には、ロール状に巻き取って接着性部材の巻取体とすることができる。この場合には、接着性部材の巻取体から所定長さ巻き出しつつカットしたものを、別途準備した弁装置本体の外周に対して沿わせる或いは巻き付けて接着することができ、弁装置本体に対する接着性部材の取り付け作業を効率よく行うことができる。
また、上記弁装置において、弁装置本体の外周のうち接着性部材が接着されている領域の少なくとも一部は湾曲していてもよい。
弁装置本体の外周の少なくとも一部が湾曲している場合には、弁装置本体の外周が平面である場合と比較して、弁装置本体の外周に接着性部材を接着することが難しい。本発明に従う弁装置においては、弁装置本体の外周に予め接着性部材が接着されている。したがって、この弁装置によれば、たとえば、収容体、接着性部材及び弁装置本体を同時に熱シールする場合と異なり、熱シール時に接着性部材が弁装置本体に接着しないという事態が生じない。
また、上記弁装置において、接着性部材は芯材を含んでいてもよい。
この弁装置は、内部における絶縁性を維持する必要がある収容体(たとえば、パウチ型リチウムイオン電池の収容体)に取付け可能である。この場合に、弁装置付近におけるシールをより強固にするために、弁装置付近において熱シールが複数回行なわれる可能性がある。仮に接着性部材が芯材を含んでいない場合に、熱シールが繰り返し行なわれると、熱及び圧力により収容体の内層を構成する熱融着性樹脂層と接着性部材とが溶融して圧力の弱い部分に押し出される可能性がある。その結果、収容体のバリア層を構成するアルミニウム箔等の金属箔層と金属で構成されている弁装置本体とが短絡する形で、収容体内における弁装置を挟んでいる箇所において絶縁層(収容体の内層を構成する熱融着性樹脂層及び接着性部材)が破壊され、収容体内において短絡が生じる可能性がある。本発明に従う弁装置において、接着性部材は芯材を含んでいる。したがって、この弁装置によれば、芯材が含まれている接着性部材が絶縁層の破壊を抑制するため、弁装置付近において熱シールが複数回行なわれたとしても、収容体内の絶縁性を維持することができる。
また、平面視において、接着性部材の幅方向の長さは、弁装置本体のうち接着性部材が接着されている領域の幅方向の長さよりも長くてもよい。
すなわち、この弁装置においては、接着性部材が弁装置本体の外周一周以上の範囲に及ぶ。したがって、この弁装置によれば、接着性部材の配置範囲が広いため、弁装置と収容体との接着をより確実なものとすることができる。
また、本発明の別の局面に従う収容体は、上記弁装置を備える。
また、本発明の別の局面に従う弁装置の取付方法は、収容体への弁装置の取付方法である。弁装置は、弁装置本体と、接着性部材とを備える。弁装置本体は、収容体の内部において発生したガスに起因して収容体の内部の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成されている。接着性部材は、弁装置本体の外周に接着されており、かつ、収容体に接着するように構成されている。弁装置の取付方法は、収容体によって弁装置を挟むステップと、収容体のうち弁装置を挟んでいる領域を熱シールするステップとを含む。
この取付方法において用いられる弁装置においては、弁装置本体の外周に予め接着性部材が接着されている。したがって、この弁装置の取付方法によれば、弁装置本体の材料に拘わらず、熱シールによって収容体と弁装置との接着を容易に行なうことができる。
本発明によれば、収容体に対する接着性に優れた弁装置、該弁装置を含む収容体、及び、該弁装置の取付方法を提供することができる。
弁装置と、弁装置が取り付けられる収容体とを示す斜視図である。 弁装置の平面図である。 図2のIII−III断面図である。 弁装置の製造手順を示すフローチャートである。 弁装置の収容体への取付手順を示すフローチャートである。 弁装置が取り付けられた状態の収容体の一部分を示す図である。 図6のVII−VII断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[1.概要]
図1は、本実施の形態に従う弁装置100と、弁装置100が取り付けられる収容体200とを示す斜視図である。図1に示されるように、弁装置100は、たとえば、収容体200に取り付けられる。
収容体200は、たとえば、基材層、バリア層及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層体(ラミネートフィルム)を成型することによって作成されている。収容体200は、たとえば、コーヒー、発酵食品(味噌等)、薬品及び二次電池(リチウムイオン電池等)を収容するように構成されている。収容体200の収容物は、たとえば、時間の経過に伴ないガスを発生する。なお、バリア層としては、優れたバリア機能とコストから、金属箔層、より具体的にはアルミニウム箔層を採用するのが一般的である。
弁装置100は、収容体200の内部と連通するように構成されており、たとえば、収容体200の内部において発生したガスに起因して収容体200の内部の圧力が所定圧力に達した場合に該圧力を低下させるように構成されている。弁装置100は、いわゆる復帰弁、破壊弁又は選択透過弁等を実現する機構を内部に含む。弁装置100は、収容体200に挟まれた状態でヒートシール(熱シール)されることによって、収容体200に取り付けられる。
一般的に、弁装置の筐体の材料によっては、ヒートシールによって弁装置を収容体に取り付けることが難しい場合がある。たとえば、弁装置の筐体が金属製である場合には、ヒートシールによって弁装置を収容体に取り付けることが難しい。しかしながら、本実施の形態に従う弁装置100においては、筐体の材料に拘わらず、弁装置100及び収容体200のヒートシールによる接着が可能となっている。以下、弁装置100の構成、製造方法及び収容体200への取付方法について順に説明する。
[2.弁装置の構成]
図2は、弁装置100の平面図である。図3は、図2のIII−III断面図である。図2及び図3を参照して、弁装置100は、弁装置本体110と、接着性フィルム120とを含んでいる。すなわち、弁装置100においては、弁装置本体110に接着性部材に相当する接着性フィルム120が予め取り付けられている。
弁装置本体110は、金属製である。弁装置本体110は、アルミニウム、真鍮又はステンレス等で構成されている。弁装置本体110は、いわゆる復帰弁、破壊弁又は選択透過弁等を実現する機構を含んでいる。弁装置本体110の内部には、通気口H1が形成されている。すなわち、弁装置本体110は、弁装置100が収容体200(図1)に取り付けられた場合に、収容体200の内部において発生したガスに起因して収容体200の内部の圧力が所定圧力に達したときは、通気口H1を通じてガスを収容体200の外部へ排出することによって、該圧力を低下させるように構成されている。なお、収容体200への取付け時に、弁装置100の下端側が収容体200の内部へ向けられる。
接着性フィルム120は、ヒートシールによって、弁装置本体110及び収容体200(図1)の両方に接着するように構成されている。接着性フィルム120としては、公知の種々の接着性フィルムを採用することができる。一例として、接着性フィルム120は、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)の単層フィルムであってもよいし、PPa、ポリエチレンナフタレート(PEN)及びPPaの積層フィルムであってもよい。また、上記のPPa樹脂に替えて、アイオノマー樹脂、変性ポリエチレン、EVA等の金属接着可能な樹脂も適用可能である。
本実施の形態において、接着性フィルム120は、PPa/PEN(芯材)/PPaからなる、芯材が含まれている三層構造の積層フィルムを採用している。芯材としては、上記したPEN以外にも公知の種々の材料を採用することができる。一例として、芯材は、ポリエステル繊維であってもよいし、ポリアミド繊維であってもよいし、カーボン繊維であってもよい。接着性フィルム120に芯材が含まれている理由については、後程詳しく説明する。
接着性フィルム120は、弁装置本体110のうち接着部112の外周を覆った状態で弁装置本体110に接着している。上述のように接着性フィルム120は収容体200(図1)にも接着するため、弁装置100によれば、弁装置本体110が金属製であっても、ヒートシールによって弁装置100と収容体200とを容易に接着することができる。なお、接着部112の断面形状は、涙目形状(円形部113と翼状延端部114,115とを含む形状)を有している。すなわち、接着部112の断面形状は、全周が湾曲した形状である。より詳細には、円形部113の外周断面が凸の湾曲であり、この円形部113の両端側と翼状延端部114,115の根元側とは外周断面が凹の湾曲でなだらかに接続されているため、弁装置本体110の接着部112の外周に対して接着性フィルム120を隙間を生じることなく接着することができる。
また、接着性フィルム120の幅方向の長さW1は、接着部112の幅方向の長さW2よりも長い。すなわち、弁装置100においては、接着性フィルム120が接着部112の外周一周以上の範囲に及ぶ(図3)。したがって、弁装置100によれば、接着性フィルム120の配置範囲が広いため、弁装置100と収容体200との接着をより確実なものとすることができる。
また、接着性フィルム120の配置範囲は、接着部112(弁装置本体110)の下端に至っている。この理由について次に説明する。上述のように、弁装置100が取り付けられる収容体200には、二次電池が収容される可能性がある。この場合に、接着部112(金属)の露出範囲が広いと、二次電池の電極と接着部112とが接触する可能性が高まり、短絡が生じやすくなる。本実施の形態に従う弁装置100においては、接着性フィルム120の配置範囲が接着部112の下端に至っている。したがって、この弁装置100によれば、仮に収容体200内に二次電池が収容されたとしても、弁装置100が原因で短絡が生じる可能性を低減することができる。なお、接着性フィルム120は、接着部112の下端よりも更に下方にはみ出すよう配置されてもよい。
[3.弁装置の製造方法]
図4は、弁装置100の製造手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、弁装置本体110及び接着性フィルム120が準備された状態で、たとえば、製造装置によって実行される。
図4を参照して、製造装置は、弁装置本体110の接着部112を接着性フィルム120によって挟む(ステップS100)。製造装置は、接着部112が接着性フィルム120によって挟まれた状態で、接着性フィルム120を接着部112にヒートシールする(ステップS110)。これにより、弁装置100が完成する。
[4.収容体への取付方法]
図5は、弁装置100の収容体200への取付手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、弁装置100及び収容体200が準備された状態で、たとえば、製造装置によって実行される。また、図6は弁装置100が取り付けられた状態の収容体200の一部分を示す図であり、図7は図6のVII−VII断面図である。
図5、図6及び図7を参照して、製造装置は、収容体200上に弁装置100を載置する(ステップS200)。たとえば、製造装置は、収容体200のフランジ部(周縁部)に弁装置100が挟まれるように、収容体200上に弁装置100を載置する(図1)。
製造装置は、弁装置100が収容体200のフランジ部に挟まれた状態で、1回目のヒートシール(一次ヒートシール)を行なう(ステップS210)。これにより、収容体200のフランジ部全体(一次シール部130(図6、図7))がヒートシールされる。その後、製造装置は、弁装置100の周囲におけるシールをより強固にするために、2回目のヒートシール(二次ヒートシール)を行なう(ステップS220)。これにより、弁装置100の周辺(二次シール部132)がさらに強固にヒートシールされる。これにより、弁装置100が収容体200に取り付けられる。
[5.特徴]
以上のように、本実施の形態に従う弁装置100においては、弁装置本体110の外周に収容体と接着可能な接着性フィルム120が予め接着されている。したがって、この弁装置100によれば、弁装置本体110の材料に拘わらず、収容体200と弁装置100との接着を容易に行なうことができる。
また、本実施の形態に従う弁装置100において、弁装置本体110は金属製である。弁装置本体110が金属製である場合に、弁装置本体110と収容体200とを直接接着するときは、収容体200の内層を構成する熱融着性樹脂層の材料が制限されるため、収容体200の密封性(熱融着性樹脂層同士の溶着)と収容体200及び弁装置本体110の直接接着性とを両立させる設計乃至材料選択が比較的難しい。本実施の形態に従う弁装置100においては、弁装置本体110の外周に予め接着性フィルム120が接着されているため、弁装置本体110が金属製であったとしても、収容体200の内層である熱融着性樹脂層との接着性を有し且つ弁装置本体110を構成する金属との接着性を有する材料を接着性フィルム120の材料として適宜選択することにより、収容体200と弁装置100との接着を容易に行なうことができる。したがって、熱融着性樹脂層の設計乃至材料選択の巾が上述した直接接着する場合と比べて狭くならない。
また、弁装置本体110と収容体200との間に接着性フィルム120を配置する方法として、たとえば、収容体200、接着性フィルム120及び弁装置本体110を同時にヒートシールする方法が考えられる。しかしながら、弁装置本体110が金属製である場合には、弁装置本体110の放熱性が高いため、同時に熱シールをしたとしても、収容体200と接着性フィルム120とは接着するが、弁装置本体110と接着性フィルム120とは接着しないという事態が生じ得る。本実施の形態に従う弁装置100においては、弁装置本体110に予め接着性フィルム120が接着されている。したがって、この弁装置100によれば、上述のような事態を回避することができる。
また、本実施の形態に従う弁装置100においては、フィルム状の接着性部材、具体的には、接着性フィルム120が採用されている。このように接着性部材がフィルム状である場合には、連続する接着性フィルム120をロール状に巻き取って接着性フィルム120の巻取体を製造し、この接着性フィルム120の巻取体から所定長さ巻き出しつつカットし、別途準備した弁装置本体110の外周に対して接着性フィルム120を沿わせる或いは巻き付けて接着することができる。すなわち、弁装置本体110に対する接着性部材の取り付け作業を効率よく行うことができる。
また、本実施の形態に従う弁装置100において、接着部112の外周は湾曲している。接着部112の外周が湾曲している場合には、接着部112の外周が平面である場合と比較して、接着部112の外周に接着性フィルム120を接着することが難しい。本実施の形態に従う弁装置100においては、接着部112の外周に予め接着性フィルム120が接着されている。したがって、この弁装置100によれば、たとえば、収容体200、接着性フィルム120及び弁装置本体110を同時にヒートシールする場合と異なり、ヒートシール時に接着性フィルム120が弁装置本体110に接着しないという事態が生じない。
また、本実施の形態に従う弁装置100において、接着性フィルム120は、芯材を含んでいる。この弁装置100は、内部における絶縁性を維持する必要がある収容体200(たとえば、パウチ型リチウムイオン電池の収容体)に取付け可能である。本実施の形態においては、弁装置100付近におけるシールをより強固にするために、弁装置100付近においてヒートシールが2回行なわれる。仮に接着性フィルム120が芯材を含んでいない場合に、ヒートシールが繰り返し行なわれると、熱及び圧力により収容体200の内層を構成する熱融着性樹脂層と接着性部材とが溶融して圧力の弱い部分に押し出される可能性がある。その結果、収容体200のバリア層を構成するアルミニウム箔等の金属箔層と金属で構成されている弁装置本体110とが短絡する形で、収容体200内における弁装置100を挟んでいる箇所において絶縁層(収容体の内層を構成する熱融着性樹脂層及び接着性部材)が破壊され、収容体200内において短絡が生じる可能性がある。本実施の形態に従う弁装置100において、接着性フィルム120は芯材を含んでいる。したがって、この弁装置100によれば、芯材が含まれている接着性フィルム120が絶縁層の破壊を抑制するため、弁装置100付近においてヒートシールが2回(複数回)行なわれたとしても、収容体200内の絶縁性を維持することができる。
[6.変形例]
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。
<6−1>
上記実施の形態において、接着部112の断面は涙目形状とされた。しかしながら、接着部112の断面形状はこれに限定されない。接着部112の断面形状は、たとえば、円形状であってもよいし、多角形状であってもよいし、一部が湾曲しており一部が湾曲していない形状であってもよい。すなわち、接着部112の断面形状(外周)は、湾曲していなくても、一部だけが湾曲していてもよい。
<6−2>
また、上記実施の形態において、弁装置本体110は金属製とされた。しかしながら、弁装置本体110は必ずしも金属製でなくてもよい。たとえば、弁装置本体110は、金属以外であって、ヒートシールによって収容体200と直接接着しない材料で構成されていてもよい。
<6−3>
また、上記実施の形態において、接着性フィルム120は、芯材を含むとされた。しかしながら、接着性フィルム120は、必ずしも芯材を含んでいなくてもよい。
<6−4>
また、上記実施の形態において、接着性フィルム120は接着部112の外周全体で接着しているとされた。しかしながら、接着性フィルム120は、必ずしも接着部112の外周全体と接着している必要はない。たとえば、接着性フィルム120は、接着部112の外周の一部とだけ接着していてもよい。この場合であっても、弁装置100と収容体200とのヒートシールを行なうことによって、接着性フィルム120は接着部112の外周全体と接着することになる。
<6−5>
また、上記実施の形態において、接着性部材として弁装置本体110とは別個に接着性フィルム120を準備し、この接着性フィルム120を弁装置本体110の接着部112の外周全体に接着する形で弁装置100を構成した。しかしながら、接着性フィルム120と同等の接着性を奏する接着性樹脂を弁装置本体110の接着部112の外周全体に流し込んで、例えば、図3のような外郭断面形状を有する弁装置を構成することも可能である。この場合であっても、弁装置100と収容体200とのヒートシールを行なうことによって、接着性部材である接着性樹脂から構成される層は収容体200の内層である熱融着性樹脂層と接着することになる。
<6−6>
また、上記実施の形態において、弁装置100の収容体200への取付手順として、弁装置100が収容体200のフランジ部に挟まれた状態での1回目のヒートシール(一次ヒートシール)と、その後の弁装置100の周囲におけるシールをより強固にするための2回目のヒートシール(二次ヒートシール)を行なっているが、1回目のヒートシール(一次ヒートシール)のみで、弁装置100の周辺を強固にヒートシールすることで、弁装置100を収容体200に取り付けることも可能である。さらに、ヒートシール方式による溶着を行っているが、熱量が加わることで樹脂を溶解させて接着できればよいのであるから、超音波シールや誘導加熱シール等の方法を採用してもよい。
100 弁装置、110 弁装置本体、112 接着部、113 円形部、114,115 翼状延端部、120 接着性フィルム、130 一次シール部、132 二次シール部、200 収容体、H1 通気口。

Claims (8)

  1. 収容体に取り付けられる弁装置であって、
    前記収容体の内部において発生したガスに起因して前記収容体の内部の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成された弁装置本体と、
    前記弁装置本体の外周に接着されており、かつ、前記収容体に接着するように構成された接着性部材を備える、弁装置。
  2. 前記弁装置本体は金属製である、請求項1に記載の弁装置。
  3. 前記接着性部材はフィルム状である、請求項1又は請求項2に記載の弁装置。
  4. 前記弁装置本体の外周のうち前記接着性部材が接着されている領域の少なくとも一部は湾曲している、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の弁装置。
  5. 前記接着性部材は芯材を含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の弁装置。
  6. 平面視において、前記接着性部材の幅方向の長さは、前記弁装置本体のうち前記接着性部材が接着されている領域の幅方向の長さよりも長い、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の弁装置。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の弁装置を備える、収容体。
  8. 収容体への弁装置の取付方法であって、
    前記弁装置は、
    前記収容体の内部において発生したガスに起因して前記収容体の内部の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成された弁装置本体と、
    前記弁装置本体の外周に接着されており、かつ、前記収容体に接着するように構成された接着性部材とを備え、
    前記弁装置の取付方法は、
    前記収容体によって前記弁装置を挟むステップと、
    前記収容体のうち前記弁装置を挟んでいる領域を熱シールするステップとを含む、弁装置の取付方法。
JP2018198413A 2018-10-22 2018-10-22 弁装置、収容体及び弁装置の取付方法 Active JP6821635B2 (ja)

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