JP2021093355A

JP2021093355A - 圧力解放装置

Info

Publication number: JP2021093355A
Application number: JP2020190892A
Authority: JP
Inventors: クオフォンユエ; Guofeng Yue; チーホントン; Qihong Teng
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US20210148478A1; US11578808B2; CN112821006A; KR20210060361A

Abstract

【課題】圧力が所定値よりも高くなったときに、バッテリーパック内に蓄積したガスを放出する圧力解放装置を提供すること。【解決手段】圧力解放装置１０１が、取付台座３５０５と、バルブコア３５０４と、圧力解放部材３５０２とを備える。取付台座３５０５は、内部に流体通路３４０１が設けられ、流体通路３４０１は、圧力解放を受けるコンポーネントの内部空間と連通することが可能である。バルブコア３５０４は、取付台座３５０５内の流体通路３４０１と位置合わせされるように配置され、圧力解放通路３４０２は、バルブコア３５０４の外縁部と、取付台座３５０５の流体通路３４０１の内壁との間に形成される。圧力解放部材３５０２は、バルブコア３５０４の外縁部に被せられる。圧力解放部材３５０２は、その変形によって圧力解放通路３４０２を開閉する。【選択図】図３Ａ

Description

本願は、圧力解放装置に関し、特にバッテリーパックの圧力解放装置に関する。

バッテリーは、使用中にガスを発生する。ガスが適時放出されずにバッテリーパック内に蓄積する場合、バッテリーパック内の圧力が増大し、バッテリーパックの使用に影響を与える。したがって、バッテリーの製造の際、バッテリーパックに圧力解放装置を取り付けることが多くの場合に必要となる。バッテリーパック内の圧力が所定値よりも高くなると、圧力解放装置は、自動的に開放して、バッテリーパック内に蓄積したガスを放出し、内部の過剰圧力を解放することができる。

本願は、取付台座と、バルブコアと、圧力解放部材とを備える圧力解放装置を提供する。取付台座は、内部に流体通路が設けられ、流体通路は、圧力解放を受けるコンポーネントの内部空間と連通することが可能である。バルブコアは、取付台座内の流体通路と位置合わせされるように配置され、圧力解放通路が、バルブコアの外縁部と、取付台座の流体通路の内壁との間に形成される。圧力解放部材は、バルブコアの外縁部に被せられる。圧力解放部材は、変形可能であり、その変形によって圧力解放通路を開閉するように構成される。本願では、圧力解放装置のバルブコアの外側に圧力解放部材を提供することによって、及び圧力解放部材自体の変形性能を用いることによって、圧力解放装置が、繰返し使用及び複数の圧力解放の効果を達成することができる。

上述した圧力解放装置において、圧力解放部材は、圧力受容側を有し、圧力解放部材は、圧力解放通路が閉鎖する閉塞動作状態と、開放動作状態とになるように構成することができ、圧力解放部材の圧力受容側における圧力が所定値を超える場合、圧力解放部材は、変形し、圧力解放部材が、閉塞動作状態から、圧力解放通路が開放する開放動作状態に変化するようになっており、圧力解放部材の圧力受容側における圧力が所定値未満となる場合、圧力解放部材は、閉塞動作状態に戻る。

上述した圧力解放装置において、圧力解放部材は、変形特性を有する材料から作製される。

上述した圧力解放装置において、バルブコアは、円形断面を有し、圧力解放部材は、リングの形態であり、圧力解放部材は、内縁部及び外縁部を有し、内縁部は、バルブコアに接続され、外縁部は、自由状態において取付台座に当接し、圧力解放通路を閉鎖する。

上述した圧力解放装置において、圧力解放部材は内縁部から外縁部まで外方かつ下方に延在する。

上述した圧力解放装置において、バルブコアは、プラスチックから作製され、圧力解放部材は、二次成形プロセスによってバルブコアの外面に固定される。

上述した圧力解放装置において、バルブコアには、バルブコア貫通穴が設けられ、圧力解放装置は、防水ガス透過性薄膜を更に備え、防水ガス透過性薄膜は、圧力解放通路からのガスを、防水ガス透過性薄膜を通して外部環境に放出することが可能であるように、バルブコアのバルブコア貫通穴を覆う。上述した圧力解放装置において、圧力解放装置は、保護カバーを更に備え、保護カバーには、保護カバー貫通穴が設けられ、保護カバーは、取付台座上にスナップ留めされ、バルブコア及び圧力解放部材は、取付台座及び保護カバーによって形成される空間内に収容されるようになっている。

上述した圧力解放装置は、シールリングを更に備える。取付台座は、圧力解放部材に近い位置に少なくとも１つの開口が設けられ、圧力解放部材の外縁部が上方に撓むと、圧力解放部材の外縁部と流体通路の内壁との間に流れるガスを、少なくとも１つの開口を通して外部環境に解放することが可能である。

上述した圧力解放装置において、圧力解放装置は、バッテリーパックにおいて使用され、バッテリーパックは、バッテリーパックハウジングを備え、バッテリーパックハウジングには、取付け穴が設けられ、圧力解放装置は、取付け穴を通してバッテリーパックハウジングに取り付けられる。

本願では、圧力解放部材は、圧力解放装置内に配置され、圧力解放部材自体の弾性を用いて、圧力解放装置内の圧力解放通路を開閉し、それにより、圧力解放装置の集中的な圧力解放の効果を達成する。圧力解放部材の弾性によって、圧力解放部材が初期状態に適時戻ることが可能であり、圧力解放のたびに圧力解放装置の既存構造が破壊されないことにより、本願の圧力解放装置は、複数回の集中的な圧力解放の効果を達成するとともに、バッテリーパックにおいて繰り返し用いることができ、それにより、圧力解放装置の使用コストが大幅に低減される。

本願の一実施形態に係る圧力解放装置１０１を用いるバッテリーパック１００の概略図である。図１のバッテリーパック１００の外側から見た圧力解放装置１０１、及びバッテリーパック１００の天板１０５の部分斜視図である。図１のバッテリーパック１００の内側から見た圧力解放装置１０１、及びバッテリーパック１００の天板１０５の部分斜視図である。図１の圧力解放装置１０１の斜視図である。図３Ａの圧力解放装置１０１の分解図である。図３Ａの矢視線Ａ−Ａに沿う図３Ａの圧力解放装置１０１の軸方向断面図である。図３Ａの矢視線Ａ−Ａに対して９０度の角度にある線に沿う図３Ａの圧力解放装置１０１の軸方向断面図である。図３Ｃの矢視線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。集中圧力解放状態にある図１の圧力解放装置１０１の縦断面図である。図２Ａのバッテリーパック１００の天板の部分斜視図である。図１の圧力解放装置１０１を、図５に示すバッテリーパック１００の天板１０５に取り付けるステップの概略図である。図１の圧力解放装置１０１を、図５に示すバッテリーパック１００の天板１０５に取り付けるステップの概略図である。異なる位置で切断した、図２Ａのバッテリーパック１００の天板１０５に取り付けられた圧力解放装置１０１の軸方向断面図である。異なる位置で切断した、図２Ａのバッテリーパック１００の天板１０５に取り付けられた圧力解放装置１０１の軸方向断面図である。

本開示の特定の実施形態を、本明細書の一部をなす添付図面を参照して以下で説明する。本開示において方向を示す「前」、「後」、「上」、「下」、「左」、及び「右」等の用語は、本開示において種々の例示的な構造部及び構造要素を説明するのに用いられるが、本明細書において用いられるこれらの用語は、単に説明を容易にするために用いられ、添付図面に示す例示的な向きに基づいて決定されていることを理解すべきである。本開示に開示する実施形態は、異なる方向で配置することができるため、方向を示すこれらの用語は、例示的なものにすぎず、限定として理解すべきではない。可能な場合、本開示において用いられる同じ又は同様の参照符号は、同じ構成要素を指す。

図１は、本願の一実施形態に係る圧力解放装置１０１を用いるバッテリーパック１００の概略図を示している。図１に示すように、バッテリーパック１００は、概ね矩形である。他の実施形態において、バッテリーパック１００は、他の形状を有することもできる。バッテリーパック１００は、バッテリーパックハウジング１０２及び圧力解放装置１０１を備える。バッテリーパックハウジング１０２は、バッテリーセル（図示せず）を収容するために内部に形成された収容空間を有する。圧力解放装置１０１は、バッテリーパックハウジング１０２の天板１０５に取り付けられ、バッテリーパックハウジング１０２内の収容空間と連通し、バッテリーパックハウジング１０２内の収容空間の圧力を解放することができる。

図２Ａは、図１のバッテリーパック１００の外側から見た圧力解放装置１０１、及びバッテリーパック１００の天板１０５の部分斜視図であり、バッテリーパックハウジング１０２の外部の圧力解放装置１０１の構造を示している。図２Ｂは、図１のバッテリーパック１００の内側から見た圧力解放装置１０１、及びバッテリーパック１００の天板の部分斜視図であり、バッテリーパックハウジング１０２内の圧力解放装置１０１の構造を示している。図２Ａ、２Ｂに示すように、バッテリーパックハウジング１０２には取付け穴２３０が設けられており、圧力解放装置１０１は、取付け穴２３０を通してバッテリーパックハウジング１０２に取り付けられる。圧力解放装置１０１の下部は、取付け穴２３０を通過して、バッテリーパック１００内に延在し、圧力解放装置１０１の上部は外部環境にさらされる。バッテリーパック１００内のガス圧力が所定値以上になると、圧力解放装置１０１は、バッテリーパック１００内のガスを外部環境に集中的に解放し、バッテリーパック１００の圧力を解放することができる。

図３Ａは、図１の圧力解放装置１０１の斜視図であり、図３Ｂは、図３Ａの圧力解放装置１０１の分解図を示している。図３Ｃは、図３Ａの矢視線Ａ−Ａに沿う図３Ａの圧力解放装置１０１の軸方向断面図であり、図３Ｄは、図３Ａの矢視線Ａ−Ａに対して９０度の角度にある線に沿う図３Ａの圧力解放装置１００の軸方向断面図であり、図３Ｅは、図３Ｃの矢視線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。これらの図は、圧力解放装置１０１の具体的な構造をまとめて示している。

図３Ａ、３Ｂに示すように、圧力解放装置１０１は、保護カバー３５０１と、圧力解放部材３５０２と、防水ガス透過性薄膜３５０３と、バルブコア３５０４と、取付台座３５０５と、シールリング３５０６とを備える。圧力解放部材３５０２及びシールリング３５０６の双方は、円形リングの形態であり、弾性材料から作製される。この実施形態では、圧力解放部材３５０２及びシールリング３５０６は、シリカゲル又はゴムから作製される。例えば、圧力解放部材３５０２は、ＬＲ又はＨＮＢＲ材料から作製され、シールリング３５０６は、ＶＭＱ又はＥＰＤＭ材料から作製される。保護カバー３５０１、防水ガス透過性薄膜３５０３、バルブコア３５０４、及び取付台座３５０５の断面は、概ね円形である。防水ガス透過性薄膜３５０３は、防水かつガス透過性の材料から作製され、保護カバー３５０１、バルブコア３５０４、及び取付台座３５０５は、耐熱性で、いくらかの剛性を有する材料から作製される。この実施形態では、防水ガス透過性薄膜３５０３は、ｅＰＴＦＥ材料から作製される。保護カバー３５０１、バルブコア３５０４、及び取付台座３５０５は、ＰＡ６６材料から作製される。

図３Ｃ、３Ｄに示すように、保護カバー３５０１は、取付台座３５０５にスナップ留めされ、防水ガス透過性薄膜３５０３、バルブコア３５０４、及び圧力解放部材３５０２は、取付台座３５０５及び保護カバー３５０１によって形成される空間内に収容することができるようになっている。

図３Ｂと組み合わせて図３Ｃ、３Ｄから理解できるように、保護カバー３５０１は、頂部カバー３３０及びカバー壁３３１を有し、頂部カバー３３０は、円形の平板の形態であり、カバー壁３３１は、頂部カバー３３０の外縁部から下方に鉛直に延在する。保護カバー３５０１には、圧力解放装置１０１内のガスを外部環境に放出するのを補助する複数の保護カバー貫通穴３５１１が設けられる。取付台座３５０５の頂端部に当接する複数のリブ３４６０が、頂部カバー３３０の内面に設けられる。カバー壁３３１には、複数のノッチ３８０と、ノッチ３８０に配置された複数のスナップ受け３３２とが設けられる。スナップ受け３３２の内面及び外面は、カバー壁３３１の内面及び外面とそれぞれ同一平面になる。スナップ受け３３２と、カバー壁３３１の対応するノッチ３８０の側壁とは、仕切りスロット３３３によって分離され、仕切りスロット３３３は、カバー壁３３１の外縁部から頂部カバー３３０に向かって延在する。仕切りスロット３３３は、スナップ受け３３２の上端部３３４がカバー壁３３１に接続され、スナップ受け３３２の下端部３３５とカバー壁３３１との間に隙間ができるように設けられ、そのため、スナップ受け３３２の下端部３３５に外力が加わると、スナップ受け３３２の下端部３３５は、カバー壁３３１に対して拡張及び収縮することができる。換言すれば、スナップ受け３３２の下端部３３５に対して、内方に向かう力が加わると、スナップ受け３３２の下端部３３５は、カバー壁３３１によって包囲された空間に向かって撓み、スナップ受け３３２の下端部３３５に対して、外方に向かう力が加わると、スナップ受け３３２の下端部３３５は、カバー壁３３１によって包囲された空間から外方に撓む。スナップ受け３３２は、下端部３３５に近い位置にスナップ穴３３６が設けられ、スナップ穴３３６は、スナップ受け３３２の内面及び外面を通って延在し、取付台座３５０５上のスナップ部材３５０に嵌合し、スナップ部材３５０を受けるのに用いられる。この実施形態では、保護カバー３５０１のカバー壁３３１に、６つのスナップ受け３３２が設けられる。他の実施形態において、スナップ受け３３２の数は異なってもよい。

図３Ｂ〜図３Ｄに示すように、バルブコア３５０４は、バルブコア本体３４０及びバルブコア取付け部材３４１を備える。バルブコア本体３４０は、円形断面を有し、バルブコア外側リム３４２と、バルブコア中央ポスト３４４と、複数のバルブコアスポーク３４３とを備える。バルブコア外側リム３４２は、リングの形態であり、バルブコア中央ポスト３４４は、バルブコア外側リム３４２の中心位置に位置し、バルブコア５０４の軸に沿って延在する。バルブコアスポーク３４３は、一端部がバルブコア中央ポスト３４４に接続され、他端部がバルブコア外側リム３４２に接続される。バルブコアスポーク３４３は、防水ガス透過性薄膜３５０３を支持するのに用いることができる。この実施形態では、バルブコア３５０４に８つのバルブコアスポーク３４３があり、８つのバルブコアスポーク３４３は、バルブコア中央ポスト３４４の周りに均等に配置されているため、バルブコア外側リム３４２の内側には８つのバルブコア貫通穴３５１４が形成される。バルブコア取付け部材３４１は、バルブコア中央ポスト３４４から下方に延在するように形成され、バルブコア本体３４０に対して略垂直になっている。

図３Ｃ、３Ｄに示すように、バルブコア取付け部材３４１は、延長部３４２２及び一対のアーム３４２４を備える。延長部３４２２は、概ね円筒形であり、延長部３４２２の近位端部は、バルブコア本体３４０に接続される。一対のアーム３４２４は、延長部３４２２の遠位端部に接続され、一対のアーム３４２４は、凹部３４２０によって離隔している。互いに反対に面する一対のアーム３４２４の外面に、斜面形状のフランジが設けられ、フランジは、一対のアーム３４２４の端部から延長部３４２２の遠位端部に向かって斜め外方に延在する。したがって、一対のアーム３４２４の外面と延長部３４２２との間に段差付きのスナップ部分が形成される。一対のアーム３４２４が外力によって押されると、一対のアーム３４２４は、付勢されて、一対のアーム３４２４の内側が互いに当接するまで凹部３４２０に向かって互いに近づくことができる。外力が取り除かれると、一対のアーム３４２４は、互いから離れ、互いに対する拡張位置に戻る。バルブコア取付け部材３４１の上述の構成により、バルブコア取付け部材３４１が拡張可能かつ収縮可能となり、バルブコア３５０４を取付台座３５０５に取外し可能に取り付けることができるようになっている。

図３Ｂ〜図３Ｄに示すように、防水ガス透過性薄膜３５０３は、薄い円形のシートであり、そのサイズは、バルブコア本体３４０の断面とおおよそ同じであり、防水ガス透過性薄膜３５０３が、バルブコア本体３４０の上面をぴったりと覆うことができるようになっている。防水ガス透過性薄膜３５０３は、液体の浸透を防ぐとともに、ガスを透過させることができ、それにより、防塵、防水かつガス透過性の効果が実現される。この実施形態では、防水ガス透過性薄膜３５０３は、ＩＰ６７の要件を満たす。さらに、この実施形態では、防水ガス透過性薄膜３５０３は、超音波溶接によってバルブコア３５０４の上面に固定され、この場合、バルブコアスポーク３４３も溶接される。他の実施形態において、防水ガス透過性薄膜３５０３は、接着剤を用いた接合、又は二次成形プロセスによる固定等の、他の接続手段によってバルブコア３５０４に接続することもできる。

圧力解放部材３５０２は、リングの形態である。圧力解放部材３５０２は、外方に広がる軸方向セクションを有し、この軸方向セクションは、圧力解放部材３５０２の内周面を形成する内縁部３５５１と、内縁部３５５１から下方かつ外方に延在する外縁部３５５３とを備える。自由状態、すなわち、外力による干渉がない状態では、圧力解放部材３５０２の外縁部３５５３は、内縁部３５５１から外方に延在し、内縁部３５５１よりも下に位置する。この実施形態では、圧力解放部材３５０２は、バルブコア本体３４０の外径におおよそ等しい内径を有し、二次成形によってバルブコア３５０４に固定的に接続され、圧力解放部材３５０２の内周面及びバルブコア３５０４の外周面が互いに密接に取り付けられるようになっている。他の実施形態では、他の固定手段を用いることもできる。例えば、圧力解放部材３５０２の内径は、バルブコア本体３４０の外径よりも僅かに小さく、圧力解放部材３５０２は、その拡張及び縮小する性質によって、バルブコア３５０４の外縁部に固定的に被さることができるようになっている。図３Ｃ、３Ｄに示すように、圧力解放部材３５０２がバルブコア３５０４の上に被せられると、圧力解放部材３５０２及びバルブコア３５０４は、通常、全体として傘のような形状に形成される。

更に図３Ｂ〜図３Ｄに示すように、取付台座３５０５は、本体部分３０１を有する。本体部分３０１は、円形断面を有する円筒形スリーブの形態である。図４Ａに示すように、本体部分３０１は、頭部３４３１と挿入部分３４３２とに分けられる。頭部３４３１は、頭部の接続端部３４３５において、挿入部分３４３２の上端部３４３８に接続される。挿入部分３４３２は、取付け穴２３０に挿入されるように構成され、頭部３４３１は、取付け穴２３０の外部に位置するとともに、保護カバー３５０１に接続される。

スナップ部材３５０は、頭部３４３１の外面に設けられる。スナップ部材３５０は、頭部３４３１の外面から外方に突出するように形成される。スナップ部材３５０は、保護カバー３５０１上のスナップ受け３３２にスナップ留めされ、嵌合するように用いられる。スナップ部材の数は、スナップ受け３３２の数と同数である。この実施形態では、保護カバー３５０１に６つのスナップ受け３３２が設けられているため、取付台座３５０５も、頭部３４３１の外面に６つのスナップ部材３５０が設けられている。図３Ｂ、３Ｄから理解できるように、スナップ部材３５０は、概ね角柱形であり、その下面３４５２は、頭部３４３１の外面に対して垂直な平坦面であり、上面３４５１は、頭部３４３１の外面から下方に傾斜して延在する傾斜面である。図３Ｄに示すように、保護カバー３５０１が取付台座３５０５にスナップ留めされると、保護カバー３５０１は、取付台座３５０５の上から頭部３４３１の外側に固定され、保護カバー３５０１の内面は、カバー壁３３１において頭部３４３１の外面に密接に取り付けられ、それにより、水平方向における保護カバー３５０１と取付台座３５０５との固定接続を確実にする。保護カバー３５０１が取付台座３５０５の上から下方にスナップ留めされると、スナップ受け３３２は、外方に拡張することができ、６つのスナップ部材３５０が６つのスナップ受け３３２のスナップ穴３３６にそれぞれ収容されるようになっている。この場合、スナップ部材３５０の下面３４５２は、スナップ穴３３６に当接し、スナップ部材３５０は、取付台座３５０５に対する保護カバー３５０１の上方移動を防ぐことができるように、スナップ穴３３６に適合するように構成される。さらに、図３Ｄに示すように、保護カバー３５０１が取付台座３５０５の頂端部にスナップ留めされると、保護カバー３５０１の頂部カバー３３０の内面に設けられたリブ３４６０が、取付台座５０５の頂端部に正確に当接し、それにより、保護カバー５０１が取付台座５０５に対して下方に移動することを防ぐ。

図３Ｂ、３Ｃ、３Ｄに示すように、取付台座３５０５の頭部３４３１は、挿入部分３４３２よりも大きい外径を有する。取付台座３５０５の本体部分３０１は、内部に頭部３４３１及び挿入部分３４３２を通り抜ける流体通路３４０１が設けられる。頭部３４３１における流体通路３４０１の部分は、挿入部分３４３２における流体通路３４０１の部分よりも大きい内径を有し、したがって、取付台座３５０５は、頭部３４３１と挿入部分３４３２とが合一する位置において、環状支持プラットフォーム３４５９を形成する。支持構造体３５１２が流体通路３４０１内に設けられ、支持構造体３５１２は、挿入部分３４３２内に位置し、支持プラットフォーム３４５９から内方に延在する。図３Ｂに示すように、支持構造体３５１２は、中央支持ポスト３３７及び複数の支持板３３８を備える。中央支持ポスト３３７は、流体通路３４０１の中心部に位置する。支持板３３８は、一端部が中央支持ポスト３３７に固定され、他端部が本体部分３０１の内壁に固定され、複数の支持板３３８が、流体通路３４０１内に径方向に配置されるようになっている。この実施形態では、全部で６つの支持板３３８があり、６つの支持板３３８は、流体通路３４０１を６つのサブ通路３３９に分割し、各サブ通路３３９は、鉛直連通構造を有する。支持構造体３５１２は、中央支持ポスト３３７が位置する位置において比較的大きな高さを有し、中央支持ポスト３３７を用いて、バルブコア３５０４に係合し、バルブコア３５０４を支持することができるようになっている。図３Ｃに示すように、中央支持ポスト３３７には、取付け部材貫通穴３５１０が設けられる。取付け部材貫通穴３５１０の内径は、バルブコア取付け部材３４１の延長部３４２２の外径とおおよそ等しく、バルブコア３４０の延長部３４２２は、取付台座３５０５の取付け部材貫通穴３５１０にぴったりと収容することができるようになっている。バルブコア３５０４が、バルブコア取付け部材３４１の一対のアーム３４２４によって中央支持ポスト３３７の上に係合すると、バルブコア本体３４０の中央部の下面は、中央支持ポスト３３７の上面に正確に取り付けられ、取付台座３５０５に対するバルブコア３５０４の上方移動及び下方移動を制限する。

取付台座３５０５は、制止部分３０２及び一対のラグ３０３を更に備える。制止部分３０２及び一対のラグ３０３は、協働して、バッテリーパック１００の天板１０５の取付け穴２３０に取付台座３５０５を保持する。制止部分３０２は、挿入部分３４３２の上端部に配置され、本体部分３０１から外方に突出する。図示の実施形態では、制止部分３０２は、頭部３４３１の接続端部３４３５に配置され、頭部３４３１の接続端部３４３５の周りにフランジ形状を有するように形成される。いくつかの実施形態において、制止部分３０２のサイズが、制止部分３０２を取付け穴２３０に挿入することができないように構成されるのであれば、制止部分３０２は、挿入部分３４３２の上端部３４３８から直接延在させることもできる。

一対のラグ３０３は、挿入部分３４３２の外周面に配置され、したがって、ラグ３０３は、制止部分３０２よりも下に位置する。ラグ３０３は、クランプ空間３９００を形成するように、制止部分３０２から或る距離だけ分離している。クランプ空間３９００の高さは、バッテリーパックハウジング１０２を制止部分３０２と挿入部分３４３２との間に正確にクランプすることができるように、バッテリーパックハウジング１０２の天板１０５の厚さに等しいか、又はバッテリーパックハウジング１０２の厚さよりも僅かに大きい。

図３Ｄに示すように、制止部分３０２の下面は、頭部３４３１の下縁部と同一平面にあり、制止部分３０２の下面には、シールリング３５０６を収容するシールリング溝３４５５が設けられる。図３Ａと組み合わせて図３Ｃから理解できるように、シールリング溝３４５５の内側は、円形リング形状のプラットフォーム３４５６として形成され、外側は、複数の外側当接要素３４５７を有するように形成され、複数の外側当接要素３４５７は、制止部分３０２の外縁部に沿って間隔を置いて配置される。図３Ａに示すように、複数の外側当接要素３４５７のうちのいくつかは、制止部分３０２の下面にそれぞれ独立して配置され、外側当接要素３４５７の残りに関しては、制止部分３０２の外縁部に近い端部が接続バー３４５８によってともに接続され、本体部分３０１に面する端部は、依然として分離して配置される。図３Ａは、５つの外側当接要素３４５７を示しており、制止部分３０２の２つの径方向側部に位置する２つの外側当接要素３４５７は、独立して配置され、上述した２つの外側当接要素３４５７の間に配置された残りの３つの外側当接要素３４５７の外側端部は、接続バー３４５８によってともに接続される。円形リング形状のプラットフォーム３４５６及び複数の外側当接要素３４５７は、シールリング溝３４５５が、シールリング３５０６に係合する制止部分３０２の下面に形成されるように、互いに合致するように構成される。

図３Ａ、３Ｂ、３Ｃに示すように、取付台座３５０５の一対のラグ３０３は、挿入部分３４３２の外面から外方に突出し、挿入部分３４３２の軸に対して対称的に配置される。図３Ｃ、３Ｅに示すように、ラグ３０３のそれぞれは、弾性アーム３７０１及び収容部分３７０２を備える。弾性アーム３７０１の近位端部３７１１は、挿入部分３４３２に接続され、弾性アーム３７０１の遠位端部３７１２は、自由端部であり、制止部分３０２に向かって延在又は突出する突出部３７０４が、その上面に設けられる。収容部分３７０２は、挿入部分３４３２に接続され、収容空間３７０３が、収容部分３７０２内に設けられる。収容部分３７０２はＵ字形状であり、Ｕ字の開放端は、挿入部分３４３２の外面に接続され、収容部分３７０２及び挿入部分３４３２がともに収容空間３７０３を形成するようになっている。図３Ｃに示すように、自由状態において、弾性アーム３７０１の大部分が、収容部分３７０２の収容空間３７０３内に収容される。弾性アーム３７０１の上面は、収容部分３７０２の上面と概ね同一平面にあるが、弾性アーム３７０１の遠位端部３７１２の突出部３７０４は、収容部分３７０２の上面よりも高いところにある。弾性アーム３７０１の自由端部３７１２に下向きの力が加わると、弾性アーム３７０１の遠位端部３７１２は、下方に移動することができ、弾性アーム３７０１全体が、収容部分３７０２の収容空間３７０３内に収容されるようになっている。

図３Ｂ、３Ｃから理解できるように、取付台座３５０５も、頭部３４３１に複数の開口３４０３が設けられ、複数の開口３４０３は、制止部分３０２の上縁部に配置され、頭部３４３１を通り抜け、流体通路３４０１内のガスを、開口３４０３を通して外部環境に放出することができるようになっている。開口３４０３は細長く、開口３４０３の長さ方向は、頭部３４３１の周方向に対応し、複数の開口３４０３は、頭部３４３１の周方向に間隔を置いて配置される。この実施形態では、頭部３４３１には、６つの開口３４０３が設けられるが、他の実施形態において、開口３４０３の数は異なってもよい。

シールリング３５０６は、円形リング形状を有し、取付台座３５０５のシールリング溝３４５５内に収容される。図３Ａ、３Ｄに示すように、シールリング３５０６がシールリング溝３４５５内に係合すると、シールリング３５０６の内側が円形リング形状のプラットフォーム３４５６の外面に嵌まり、シールリング３５０６の外側が外側当接要素３４５７の内縁部に当接する。この実施形態では、シールリング３５０６及びシールリング溝３４５５は、締まり嵌めによってともに係合する。分離して配置される複数の外側当接要素３４５７間には空間があるため、締まり嵌めされたシールリング３５０６は、余分だけ押し出され、それにより、シールリング３５０６とシールリング溝３４５５との間の固定係合を確実にするだけでなく、シールリング３５０６とシールリング溝３４５５との間の密接な係合を確実にすることができる。他の実施形態において、シールリング３５０６は、二次成形によって取付台座３５０５の下面に固定することもできる。

圧力解放装置１０１を組み立てるために、まず、圧力解放部材３５０２を、二次成形によってバルブコア３５０４に固定接続することができ、防水ガス透過性薄膜３５０３を、超音波溶接によってバルブコア３５０４の上面に固定し、次に、圧力解放部材３５０２及び防水ガス透過性薄膜３５０３が上に固定されたバルブコア３５０４を、取付台座３５０５の支持構造体３５１２上に係合させ、最後に、保護カバー３５０１を、スナップ接続によって取付台座３５０５の上に固定する。図３Ｃ、３Ｄに示すように、支持構造体３５１２は、中央支持ポスト３３７の位置において比較的高い高さを有するため、圧力解放部材３５０２が上に配置されたバルブコア３５０４が、流体通路３４０１と位置合わせされ、取付台座３５０５の支持構造体３５１２上に係合する場合、バルブコア本体３４０の中央部は、支持構造体３５１２に当接し、バルブコア本体３４０の縁部は、支持構造体３５１２の上に懸架され、したがって、バルブコア３５０４の外縁部と取付台座３５０５の流体通路３４０１の内壁との間に、圧力解放通路３４０２が形成される（図４に示す）。

図４は、集中圧力解放状態にある、図１の圧力解放装置１０１の縦断面図であり、集中圧力解放状態において圧力解放部材３５０２が変形することを示している。

使用時、圧力解放装置１０１の底部が、圧力解放を受けるコンポーネントに面する。この実施形態では、圧力解放を受けるコンポーネントは、バッテリーパック１００である。取付台座３５０５は内部に流体通路３４０１が設けられるため、圧力解放装置１０１における圧力解放部材３５０２の下側が、バッテリーパック１００の内部と連通する。内部圧力解放部材３５０２の下側は、圧力受容側である。図３Ｃに示すように、自由状態では、圧力解放部材３５０２は斜め下方に延在し、圧力解放部材３５０２の外縁部は、取付台座３５０５の内側の支持プラットフォーム３４５９に当接し、それにより、圧力解放通路３４０２が閉鎖して、圧力解放部材３５０２が閉塞動作状態になる。圧力解放部材３５０２は、弾性材料から作製され、外力の作用によって変形することができる。しかしながら、バッテリーパック１００内の圧力が所定値未満である場合、圧力解放部材３５０２が受ける圧力は小さく、変形の程度も少ないため、圧力解放通路３４０２を開放するのに十分ではない。この場合、保護カバー３５０１及びバルブコア３５０４の双方に貫通穴が設けられることから、バッテリーパック１００内のガスは、防水ガス透過性薄膜３５０３を通して外部環境にゆっくりと放出することができる。

図４に示すように、バッテリーパック１００内のガス圧力が所定値を超える場合、すなわち、圧力解放部材３５０２の下側のガス圧力が比較的大きくなる場合、圧力解放部材３５０２は変形し、圧力解放部材３５０２の外縁部が上方に撓み、それにより、圧力解放通路３４０２が開放して、圧力解放部材３５０２が開放動作状態となる。頭部３４３１における開口３４０３は、圧力解放通路３４０２のすぐ外側で支持プラットフォーム３４５９の上方に設けられるため、圧力解放通路３４０２から漏出するガスは、開口３４０３を通して直接外部環境に速やかに放出することができる。圧力解放部材３５０２が変形し、圧力を解放するように開放すると、防水ガス透過性薄膜３５０３は、透過性の役割を果たすこともできる。しかしながら、防水ガス透過性薄膜３５０３の透過効率は、圧力解放部材３５０２の開放によってもたらされる透過効率よりもはるかに低い。圧力解放のために十分な時間が経過し、バッテリーパック１００内のガス圧力が所定値を下回ると、圧力解放部材３５０２は、再び、図３Ｃに示す初期状態に戻り、圧力解放通路３４０２が閉鎖され、ガスは、防水ガス透過性薄膜３５０３のみによってバッテリーパック１００から排出される。すなわち、バッテリーパック１００内の圧力が所定値に達しない場合、バッテリーパック１００のガス透過作用は、防水ガス透過性薄膜３５０３によって達成される。また、バッテリーパック１００内の圧力が所定値以上となる場合、バッテリーパック１００は、圧力解放部材３５０２を通して圧力を速やかに解放する。この場合、防水ガス透過性薄膜３５０３も透過性の役割を果たすが、防水ガス透過性薄膜３５０３を通した圧力解放速度は遅い。

本願は、バルブコア３５０４及び取付台座３５０５が互いに協働して、圧力解放装置１０１における圧力解放通路３４０２を画定する構造を用いる。圧力解放部材３５０４の弾性を用いて、圧力解放通路３４０２を開閉し、それにより、バッテリーパック１００内の圧力を解放する。圧力解放装置１０１の固有の構造は、圧力解放部材３５０４が開放して圧力を解放するたびに損傷することがなく、したがって、本願の圧力解放装置１０１は、圧力解放装置１０１を圧力解放の後に新しいものに交換することなく再使用することができ、それにより、圧力解放装置１０１の使用コストが大幅に低減される。さらに、本願の圧力解放装置１０１が圧力を解放することができる所定の圧力値は、圧力解放部材３５０２の材料の選択に基づいて調整することができる。圧力解放部材３５０２が比較的高い弾性及び比較的低い硬度を有する場合、圧力解放装置１０１の所定の圧力値は、比較的低くなる。また、圧力解放部材３５０２が比較的低い弾性及び比較的高い硬度を有する場合、圧力解放装置１０１の所定の圧力値は、比較的高くなる。本願では、ＬＲ又はＨＮＢＲ材料を用いて圧力解放部材３５０２を準備する。バッテリーパック１００内の圧力が比較的低い場合、本願の圧力解放装置１０１は、圧力解放を実行することができ、それにより、バッテリーパック１００の取付け及び使用が効果的に保証される。

図５は、図２Ａのバッテリーパック１００の天板１０５の部分斜視図を示しており、天板１０５における取付け穴２３０の具体的な構造を示している。図５に示すように、一対のノッチ５３１３及び一対のスロット５３１４が、取付け穴２３０の壁に設けられる。取付け穴２３０は、概ね円形であり、取付け穴２３０の直径は、挿入部分３４３２の断面の直径に等しいか、又は挿入部分３４３２の断面の直径よりも僅かに大きい。ノッチ５３１３の数は、圧力解放装置１０１におけるラグ３０３の数と同数であり、スロット５３１４の数は、圧力解放装置１０１における弾性アーム３７０１の数と同数である。この実施形態の圧力解放装置１０１における一対のラグ３０３及び一対の弾性アーム３７０１と対応して、一対のノッチ５３１３及び一対のスロット５３１４が、取付け穴２３０に対応して設けられる。一対のノッチ５３１３及び一対のスロット５３１４は、取付け穴２３０の中心に対してそれぞれ対称的に配置され、一対のスロット５３１４及び一対のノッチ５３１３が互い違いになっている。図示の実施形態では、一対のノッチ５３１３及び一対のスロット５３１４は、取付け穴２３０の壁における四分割された４つの位置において分離して配置される。ノッチ５３１３は、取付台座５０５のラグ３０３を受けることができるようなサイズになっており、スロット５３１４は、ラグ３０３の弾性アーム７０１を受けることができるようなサイズになっている。

図６Ａ、６Ｂは、図３Ａの圧力解放装置１０１を、図５に示すバッテリーパック１００の天板１０５に取り付けるステップの概略図である。図示を容易にするために、図６Ａ、６Ｂは、図３Ｃの矢視線Ｃ−Ｃに沿う圧力解放装置１０１の断面図において、圧力解放装置１０１とバッテリーパックハウジング１０２との間の取付け及び適合関係を示している。

図６Ａに示すように、圧力解放装置１０１を、バッテリーパック１００の外側からバッテリーパックハウジング１０２の天板１０５に取り付ける場合、圧力解放装置１０１の一対のラグ３０３を、天板１０５の取付け穴２３０における一対のノッチ５３１３とそれぞれ位置合わせし、次いで、圧力解放装置１０１の挿入部分３４３２を取付け穴２３０に挿入する。圧力解放装置１０１は、一対のラグ３０３がバッテリーパックハウジング１０２の天板１０５よりも下の位置に移動するまで更に挿入される。制止部分３０２の断面積は、取付け穴２３０の断面積よりも大きいため、制止部分３０２は、天板１０５に当接する。その後、圧力解放装置１０１を天板１０５に対して９０度回転させる。回転の間、ラグ３０３上の２つの弾性アーム３７０１は、バッテリーパックハウジング１０２の下面に常に当接する。９０度の回転の後、一対の弾性アーム７０１は、一対のスロット５３１４の位置にそれぞれ達し、一対の弾性アーム３７０１の遠位端部３７１２は、対応するスロット５３１４内に部分的に収容されるように上方に跳ね返り、それにより、圧力解放装置１０１を取付け穴２３０内の適切な位置に取り付ける。弾性アーム３７０１とスロット５３１４との間の係合及び適合関係により、圧力解放装置１０１及び取付け穴２３０は、互いに容易には移動しなくなり、それにより、圧力解放装置１０１をバッテリーパックハウジング１０２内に取り付けるプロセス中、圧力解放装置１０１が位置決めされ、圧力解放装置１０１のバッテリーパックハウジング１０２に対する回転、及びバッテリーパックハウジング１０２からの係脱が防止される。ラグ３０３が回転後にノッチ５３１３の位置から外れると、回転後のラグ３０３は、バッテリーパックハウジング１０２の下面に当接し、バッテリーパックハウジング１０２の上面における制止部分３０２と協働し、クランプ空間３９００内にバッテリーパックハウジング１０２の天板１０５をクランプし、それにより、バッテリーパックハウジング１０２上に圧力解放装置１０１を固定し、バッテリーパックハウジング１０２に対する圧力解放装置１０１の上下移動を制限する。

図７Ａ、７Ｂは、それぞれ異なる位置で切り取った、図２Ａのバッテリーパック１００の天板１０５に取り付けられた圧力解放装置１０１の軸方向断面図であり、シールリング３５０６とバッテリーパック１００の天板１０５との間の適合関係を示している。図７Ａ、７Ｂに示すように、圧力解放装置１０１は、バッテリーパックハウジング１０２における取付け穴２３０内の位置に取り付けられ、頭部３４３１は、概してバッテリーパックハウジング１０２の上に位置し、挿入部分３４３２は、概してバッテリーパックハウジング１０２の下に位置する。制止部分３０２及びラグ３０３は、バッテリーパックハウジング１０２の上面及び下面にそれぞれ当接する。シールリング３５０６が締まり嵌めによって制止部分３０２の下面に取り付けられ、また、シールリング５０６がバッテリーパックハウジング１０２の上面に当接する場合、バッテリーパックハウジング１０２の天板１０５は、圧力解放装置１０１の制止部分３０２とラグ３０３との間の緩みを防止され、バッテリーパックハウジング１０２の天板１０５に対する制止部分３０２及びラグ３０３の締結効果が促進される。さらに、シールリング３５０６の配置は、圧力解放装置１０１をバッテリーパックハウジング１０２からシールするのにも役立ち、外部の埃粒子又は液体が圧力解放装置１０１とバッテリーパックハウジング１０２との間の隙間を通してバッテリーパック１００に入ることを効果的に防止する。

本願では、制止部分３０２を圧力解放装置１０１の取付台座３５０５の挿入部分３４３２の上端部に配置し、ラグ３０３を挿入部分３４３２に配置し、バッテリーパックハウジング１０２における取付け穴２３０の壁内にラグ３０３を受けることが可能なノッチ５３１３を配置するとともに、制止部分３０２と、ラグ３０３と、取付け穴２３０との間の適合関係により、制止部分３０２及びラグ３０３によって圧力解放装置１０１をバッテリーパック１００に固定的に取り付けるには、追加の取付け部品及び取付けツールを必要とすることなく、挿入部分３４３２を取付け穴２３０に挿入するステップと、挿入部分３４３２を回転させるステップとの２つのステップのみが必要であり、それにより、圧力解放装置１０１の組立てステップが大幅に簡略化される。この実施形態では、圧力解放装置１０１のラグ３０３は、２つのラグ３０３を含むが、他の実施形態では、１つ、３つ、４つ等の他の数のラグ３０３を用いることができる。さらに、その数のラグ３０３の配置に適合するように、バッテリーパックハウジング１０２における取付け穴３００に、対応する数のスナップ受け部分３１３を設けることも必要である。

本願の圧力解放装置１０１は、バッテリーパック１００に用いられる。他の実施形態において、圧力解放装置１０１は、圧力解放を必要とする他のコンポーネントに設けることもできる。この実施形態では、圧力解放装置１０１を採用するバッテリーパック１００は、電気車両、例えば、電気自動車、ハイブリッド車両等に取り付けられる。他の実施形態において、圧力解放装置１０１は、他の技術分野におけるバッテリーパック１００にも用いることができる。

１００バッテリーパック
１０１圧力解放装置
１０２バッテリーパックハウジング
１０５天板
２３０穴
３００穴
３０１本体部分
３０２制止部分
３０３ラグ
３１３部分
３３０頂部カバー
３３１カバー壁
３３３スロット
３３４上端部
３３５下端部
３３６スナップ穴
３３７中央支持ポスト
３３８支持板
３３９サブ通路
３４０バルブコア本体
３４１部材
３４２バルブコア外側リム
３４３バルブコアスポーク
３４４バルブコア中央ポスト
３５０スナップ部材
３８０ノッチ
５０１保護カバー
５０４バルブコア
５０５取付台座
５０６シールリング
７０１弾性アーム
３４０１流体通路
３４０２圧力解放通路
３４０３開口
３４２０凹部
３４２２延長部
３４２４アーム
３４３１頭部
３４３２挿入部分
３４３５接続端部
３４３８上端部
３４５１上面
３４５２下面
３４５５シールリング溝
３４５６プラットフォーム
３４５７外側当接要素
３４５８接続バー
３４５９支持プラットフォーム
３４６０リブ
３５０１保護カバー
３５０２圧力解放部材
３５０３防水ガス透過性薄膜
３５０４バルブコア
３５０５取付台座
３５０６シールリング
３５１０部材貫通穴
３５１１保護カバー貫通穴
３５１２支持構造体
３５１４バルブコア貫通穴
３５５１内縁部
３５５３外縁部
３７０１弾性アーム
３７０２収容部分
３７０３収容空間
３７０４突出部
３７１１近位端部
３７１２遠位端部
３９００クランプ空間
５３１３ノッチ
５３１４スロット

Claims

圧力解放装置において、
内部に流体通路（３４０１）が設けられ、該流体通路（３４０１）が、圧力解放を受けるコンポーネントの内部空間と連通可能な取付台座（３５０５）と、
前記取付台座（３５０５）内の前記流体通路（３４０１）と位置合わせされて配置されるバルブコア（３５０４）であって、該バルブコア（３５０４）の外縁部と、前記取付台座（３５０５）の前記流体通路（３４０１）の内壁との間に、圧力解放通路（３４０２）が形成されるバルブコア（３５０４）と、
前記バルブコア（３５０４）の前記外縁部に被せられる圧力解放部材（３５０２）であって、該圧力解放部材（３５０２）は、変形可能であり、その変形によって前記圧力解放通路（３４０２）を開閉する圧力解放部材（３５０２）とを具備する圧力解放装置。
前記圧力解放部材（３５０２）は圧力受容側を有し、前記圧力解放部材（３５０２）は、前記圧力解放通路（３４０２）が閉鎖する閉塞動作状態と、開放動作状態とになるように構成することができ、
前記圧力解放部材（３５０２）の前記圧力受容側における圧力が所定値を超える場合、前記圧力解放部材（３５０２）は、変形し、前記圧力解放部材（３５０２）が、前記閉塞動作状態から、前記圧力解放通路（３４０２）が開放する前記開放動作状態に変化するようになっており、
前記圧力解放部材（３５０２）の前記圧力受容側における前記圧力が前記所定値未満となる場合、前記圧力解放部材（３５０２）は、前記閉塞動作状態に戻る請求項１に記載の圧力解放装置。
前記圧力解放部材（３５０２）は変形特性を有する材料から成る請求項１に記載の圧力解放装置。
前記バルブコア（３５０４）は円形断面を有し、
前記圧力解放部材（３５０２）はリングの形態であり、前記圧力解放部材（３５０２）は内縁部（３５５１）及び外縁部（３５５３）を有し、前記内縁部（３５５１）は前記バルブコア（３５０４）に接続され、前記外縁部（３５５３）は自由状態において前記取付台座（３５０５）に当接し、前記圧力解放通路（３４０２）を閉鎖する請求項１に記載の圧力解放装置。
前記圧力解放部材（３５０２）は前記内縁部（３５５１）から前記外縁部（３５５３）まで外方かつ下方に延在する請求項４に記載の圧力解放装置。
前記バルブコア（３５０４）はプラスチックから成り、前記圧力解放部材（３５０２）は、二次成形プロセスによって前記バルブコア（３５０４）の外面に固定される請求項１に記載の圧力解放装置。
前記バルブコア（３５０４）には、バルブコア貫通穴（３５１４）が設けられ、
前記圧力解放装置（１０１）は防水ガス透過性薄膜（３５０３）を更に備え、該防水ガス透過性薄膜（３５０３）は、前記圧力解放通路（３４０１）からのガスを、該防水ガス透過性薄膜（３５０３）を通して外部環境に放出することが可能であるように、前記バルブコア（３５０４）の前記バルブコア貫通穴（３５１４）を覆う請求項１に記載の圧力解放装置。
前記圧力解放装置（１０１）は、保護カバー（３５０１）を更に備え、該保護カバー（３５０１）には、保護カバー貫通穴（３５１１）が設けられ、前記保護カバー（３５０１）は、前記取付台座（３５０５）上にスナップ留めされ、前記バルブコア（３５０４）及び前記圧力解放部材（３５０２）は、前記取付台座（３５０５）及び前記保護カバー（３５０１）によって形成される空間内に収容されるようになっている請求項１に記載の圧力解放装置。
前記取付台座（３５０５）は、前記圧力解放部材（３５０２）に近い位置に少なくとも１つの開口（３４０３）が設けられ、前記圧力解放部材（３５０２）の前記外縁部が上方に撓むと、前記圧力解放部材（３５０２）の前記外縁部と前記流体通路（３４０１）の前記内壁との間に流れるガスを、前記少なくとも１つの開口（３４０３）を通して外部環境に解放することが可能である請求項１に記載の圧力解放装置。
前記圧力解放装置（１０１）は、バッテリーパック（１００）において使用され、該バッテリーパック（１００）は、バッテリーパックハウジング（１０２）を備え、該バッテリーパックハウジング（１０２）には、取付け穴（２３０）が設けられ、前記圧力解放装置（１０１）は、前記取付け穴（２３０）を通して前記バッテリーパックハウジング（１０２）に取り付けられる請求項１〜９の何れか１項に記載の圧力解放装置。