JP2974989B2 - 電池の安全弁 - Google Patents
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Description
り、特に、ニッケル水素電池等の二次電池において、充
電時等に発生するガスを逃がすための安全弁を安定して
作動させる構造に関する。
内部にタブ3の溶接された電池用電極4が封入されてお
り、筒体2の上部には蓋部5が固着されている。そし
て、蓋部5に設けられる外部端子6に対しては、タブ3
との間に設けられる集電体7が固着されている。
すように、封口板9と、キャップ10と、封口体11
と、ばね12とを有している。
の外面には円形凹部14が形成されている。そして、円
形凹部14の中心には孔部15が形成され、孔部15の
周縁と円形凹部14との間には円環形状の凸部16が形
成されている。
て、封口板9の円形凹部14とほぼ同じ直径の胴部17
が形成されている。そして、胴部17の周面にはガスを
逃がすための小孔18が形成されており、胴部17の外
側の縁部19が、封口板9の縁部13に固着されてい
る。封口体11は、ステンレス鋼等の円板20と、ゴム
材の円板21とを重ねて貼着したものであって、ゴム板
の円板21が封口板9の円形凹部14側にあるように円
形凹部14内に載置され、キャップ10の裏面に当接さ
れたばね12によって円形凹部14と凸部16に押圧さ
れて孔部15を閉じるようになっている。
ので、例えば、電池1の充電時に発生する電池1内の水
素ガスの圧力が20kg/cm2 を超えると、封口体11
は、ばね12の弾力に抗して上方へ変位し、したがっ
て、封口板9の孔部15が開口されて、電池1内の水素
ガスはキャップ10の小孔18から外部へ放出され、電
池1の内圧を減少させ、しかるのち、ばね12によって
封口体11は、再び、封口板9の孔部15を閉じるよう
になっている。
定する要素としては、封口板9の孔部15の直径、封口
板9の凸部16の断面形状、ばね12の荷重等があり、
特に凸部16の断面形状の微妙な違いが開弁圧に大きな
影響を及ぼすことが知られている。
ては、ゴム製の円板21を備えた封口体11を封口板9
の凸部16に対してばね12で押しているだけであるた
め、ゴム材の弾性変形量の正確な規制ができない構造で
あり、したがって、電池1を様々な温度下で長期間使用
すると、ゴム材が永久変形して開弁圧が大きく変動する
ことがある。また、電池1の高い内圧をシールするため
には大きなばね力でゴム材を凸部16へ押し付けなけれ
ばならないが、押付け力が大きいと、長い間にはそれに
伴ってゴム材の永久変形量も大きくなる。これを防ぐた
めにばねの力を弱くして凸部16の面積を大きくする
と、結果として長い間にはゴム材が凸部16に貼り付
き、開弁機能が妨げられる等の問題が生ずる。
されたもので、その目的は、ゴム材等の弾性板部の弾性
変形量が常に規制された一定量となるようにして弾性板
部への悪影響が生じることのない封口体を使用し、安定
した作動により一定の開弁圧を保持することのできる電
池の安全弁を提供することにある。
を解決するため、本発明の電池の安全弁は、電池の蓋部
を構成し、中心に孔部が形成された封口板の外側に固着
されたキャップ内に設けられ、前記孔部を囲んで封口板
の外面に形成した凹部内にあって前記孔部を開閉可能に
塞ぐ板状封口体と、この封口体を前記封口板に対して押
圧する弾性手段とを備えた電池の安全弁において、封口
板の孔部の周りの前記凹部に、前記孔部に続く第1の平
面部を形成するとともに、この第1の平面部の周りに段
差を設けて第1の平面部より高くそれに平行する第2の
平面部を形成し、金属板部と弾性板部を重ねて構成した
封口体の弾性板部を、前記封口板の第1の平面部に当接
させ、金属板部を第2の平面部に当接させるとともに、
前記弾性手段により、封口体の弾性板部を第1の平面部
に、金属板部を第2の平面部にそれぞれ押圧したことを
特徴とする。
の平面部と第2の平面部の高さの差より一定比率だけ大
きくし、弾性手段により圧縮される弾性板部の弾性変形
量を一定にすることができる。
部に対向する面に、前記封口板の孔部を囲む環状凸部を
形成し、この環状凸部が第1の平面部に圧接されるよう
にすることができる。
つの実施の形態を図1を参照して説明する。なお、電池
1本体は、従来の技術と同一につき、説明は省略する。
は、封口板26と、キャップ27と、封口体28と、弾
性手段としてのばね29とを有している。
側には、図3に拡大して示すように段差31を設けて2
段に形成された円形凹部を有している。この凹部には、
第1の平面部32とその外周の第2の平面部33とが設
けられている。第2の平面部33は第1の平面部32よ
り高く環状をなしており、第1、第2の平面部32,3
3の高さの差はtとなっている。また、第1の平面部3
2の中心には孔部34が形成されている。第2の平面部
33の周りの段差31は封口体28の封口板26に対す
る位置決めに役立つ。
のものであって、封口板26の第2の平面部33とほぼ
同じ直径の胴部35を有している。そして、胴部35の
周面の例えば4か所にはガスを逃がすための小孔36が
形成され、胴部35の外側の縁部37が、封口板26の
縁部30上に固着されるようになっている。
金属板部としてのステンレス鋼の円板38と、弾性板部
としてのゴム材の円板39とを貼着したものであって、
円板39の下面には、封口板26の孔部34よりやや大
径とされる断面が例えば半円形状の環状凸部40が形成
されている。ゴム材円板39の径は円板38の径より小
さく、第1の平面部32の径より小さい。また、第1、
第2の平面部32,33の高さの差tはゴム材円板39
の厚さTの例えば80%程度とされる。そして、封口体
28は、ゴム材の円板39側を封口板26の第1の平面
部32に載置し、キャップ27の裏面と封口体のステン
レス鋼の円板38との間に装着されたばね29によっ
て、円板39の環状凸部40が第1の平面部32に押圧
され、孔部34を閉じるようになっている。ばね29は
下方の径が小さい円錐状コイルばねにより形成されてい
る。
るので、封口体28の円板38は封口板26の段差31
によって第2の平面部33上で位置が決められる。そし
て、例えば、電池1の充電時に発生する水素ガスの圧力
が、所定の圧力(例えば、20kg/cm2 )を超えると、
封口体28は、ばね29の弾性力に抗して上昇し、封口
板26の孔部34が開口して電池1内の水素ガスはキャ
ップ27の小孔36から外部へ放出され、電池1の内圧
は減少する。すると、ばね29によって封口板26の孔
部34は封口体28により閉じられる。
に対する第1の平面部32の深さtが封口体28のゴム
材の凸部40を含む円板39の厚さTの80%程度とし
ておけば、ばね29の荷重が強い場合でも、封口体28
のゴム材の円板39はその厚さTの20%程度圧縮変形
されるだけですむ。すなわち、tとTの比を一定値にし
ておくことによって、ばね29の力に影響なく、ゴム材
円板39の最大圧縮変形量を常に一定になるよう規制す
ることができる。
酸化皮膜を取り除く目的から、電池組立完了後に例えば
60℃での熱処理を例えば7日間にわたって行う。この
熱処理工程において、ゴム等の材料は変形や応力緩和と
いった影響を強く受けるため、熱処理前と熱処理後では
材料の状態や内部応力に変化が生じる。ところで、安全
弁の開弁圧試験は組立前にしかできないため、熱処理後
の電池における実際の開弁圧を知ることはできない。さ
らに、実際の電池は様々な温度環境下で使用されること
が予測される。このような背景から、製品電池の安全弁
を設定値付近で安定かつ確実に作動させるためには、熱
処理前後におけるゴムへの影響を最小にすることが必要
である。上述の構成はこの要求を満たすことができる。
的な影響(組立て直後の開弁圧を測定してその値を10
0%とし(初期値)、その後、60℃の炉に入れてから
の経過日数における開弁圧が、初期値の開弁圧の何%で
あるかを示す)を従来の安全弁(○印)、本発明の安全
弁(×印)について比較実験したグラフを示すものであ
る。このグラフから明らかなように、従来の安全弁は、
数日経過後において開弁圧が150%上昇(例えば、正
常な開弁圧を17〜20kg/cm2 とすると、ゴム材の変
形、貼付き等により25〜30kg/cm2 の圧力を加えな
いと弁が開かない)するのに対して、本発明の安全弁
は、数日以上経過しても組立て直後の開弁圧と変ること
なく100%付近(17〜20kg/cm2 )で開き、安定
して作動することが判明した。
全弁では、封口板の孔部の周りの凹部に、孔部に続く第
1の平面部を形成するとともに、この第1の平面部の周
りに段差を設けて第1の平面部より高い第2の平面部を
形成し、金属板部と弾性板部を重ねて構成した封口体の
弾性材部を、封口板の第1の平面部に当接させ、金属板
部を第2の平面部に当接させるように弾性手段により封
口体を封口板に対して押圧しているので、金属板部の第
2の平面部への当接により弾性手段の力に関係なく弾性
板部の弾性変形量が規制される。したがって、強い弾性
変形の継続により弾性板部が永久変形をおこしにくく、
また、弾性板部が封口板に貼り付くことはない。また、
温度、時間による開弁圧の変動は小さく、したがって、
開弁精度が向上し、安定した安全弁が提供される。
す縦断面図。
る開弁圧変化率との関係を示す図。
Claims (3)
- 【請求項1】電池の蓋部を構成し、中心に孔部が形成さ
れた封口板の外側に固着されたキャップ内に設けられ、
前記孔部を囲んで封口板の外面に形成した凹部内にあっ
て前記孔部を開閉可能に塞ぐ板状封口体と、この封口体
を前記封口板に対して押圧する弾性手段とを備えた電池
の安全弁において、封口板の孔部の周りの前記凹部に、
前記孔部に続く第1の平面部を形成するとともに、この
第1の平面部の周りに段差を設けて第1の平面部より高
くそれに平行する第2の平面部を形成し、金属板部と弾
性板部を重ねて構成した封口体の弾性板部を、前記封口
板の第1の平面部に当接させ、金属板部を第2の平面部
に当接させるとともに、前記弾性手段により、封口体の
弾性板部を第1の平面部に、金属板部を第2の平面部に
それぞれ押圧したことを特徴とする電池の安全弁。 - 【請求項2】前記封口体の弾性板部の厚さを、前記第1
の平面部と第2の平面部の高さの差より一定比率だけ大
きくし、弾性手段により圧縮される弾性板部の弾性変形
量を一定にしたことを特徴とする請求項1記載の電池の
安全弁。 - 【請求項3】前記封口体の弾性板部の第1の平面部に対
向する面に、前記封口板の孔部を囲む環状凸部を形成
し、この環状凸部が第1の平面部に圧接されるようにし
たことを特徴とする請求項1または2記載の電池の安全
弁。
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1997
- 1997-10-02 JP JP9269904A patent/JP2974989B2/ja not_active Expired - Fee Related
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