JP5676400B2 - 電池収納部圧抜シール構造 - Google Patents

Description

主として潜水作業に用いる電池収納ケースにおいて、内部に収納した電池により発生したガスを放出する防爆構造に関する技術であって、具体的には、新規な電池収納部圧抜シール構造を提供するものである。

潜水作業に用いる電源としての電池の収納部は、外部からの水圧に対して、水深１００〜３００ｍの外部からの圧力、１〜３ＭＰａに耐える構造とすることが一般的である。しかるに、屋外で使用する機器であることから特に電池の交換の時に電池が濡れることがある。本発明は、この外部から圧力のかかる電池収納部の耐圧構造において、内部の電池が水に濡れたときの電池周辺の電気分解によって生じるガスによる内部圧力の放出構造に関わる技術である。

この現象が起きた時に、電池収納部内の圧力が上昇すると、電池の蓋を開けたときにこの蓋が内部の圧力で飛び、操作者が怪我をする可能性があった。このため、設計によって要求される内部の圧力上昇限度は異なるが、０．０５〜０．５ＭＰａにすることが望ましい。

この電池収納部の内部に溜まったガスの外部への放出を目的として、従来技術では、圧抜きバルブを取りつけるが、小さな場所に取りつける目的で、破損して再使用できない構造であったり、専用の取りつけ場所を確保しなければならない欠点があった。

特開２００６−１４０１６３ 特開２００９−００４２７１

上記の特許文献は、電池収納部の内部の圧力上昇に対する防爆構造でしかも限られた場所に取りつける構造が提案されているが、欠点としては、圧抜き部が破損して再使用できない構造であった。
尚、他の圧抜き構造としていわゆる逆止弁があるが、これには専用の取りつけ場所を確保しなければならないという構造上の欠陥があり、通常では採用はできない。

本発明は、以上のような従来技術の欠点を改良しようとするものであり、電池の電気分解で発生するガスを、耐圧密閉構造である電池収納部から、単純で、しかも小さな取りつけ場所で外部に放出する圧抜構造を提供することを目的とする。

本発明の要旨は、電池収納部圧抜シール構造に関するものであり、水中にて用いる機器の電池収納部外殻に対し、一定間隔をもって支持される外蓋を配置し、前記電池収納部外殻に前記外蓋に対向して溝部を形成すると共に、前記溝部に沿ってＵ字状弾性体を内蔵させ、前記Ｕ字状弾性体の足部先端が前記溝部の底面及び外蓋面に弾発力を持って接し、かつ当該Ｕ字状弾性体の開口部側を周囲の空間と繋がる隙間方向に配置したことを特徴とする。

そして、より具体的には、前記電池収納部外殻の開口部を囲んで前記溝部を形成したもので、前記溝部の断面構造が四角形状であり、更に、前記Ｕ字状弾性体の足部にあって、前記溝部の底面に接する側の足部の長さが外蓋面に接する側の足部の長さより長い電池収納部圧抜シール構造に係るものである。

本発明にあって、電池収納部が水中に沈められると、水圧、即ち外部側隙間から周囲の圧力が上昇し、Ｕ字形状の弾性体のＵの開口部に水圧が加わる。このため、前記弾性体は両足先端部が溝の底部と外蓋に弾性力で押しつけられるので、水が内部に浸入することはない。このように、弾性体におけるＵ字内側からの圧力が発生し、セルフシールの機能が発揮されることとなる。

一方、電池が濡れた場合、特に海水の場合は海水中に電解質を含むので、塩素と水素が気体となって多量に発生する。この結果、内部の圧力が周囲の圧力より高い状態となる。しかるに、Ｕ形状の弾性体は内部側隙間からのこの圧力により、足先先端部が狭まるように変形する。その結果、気体の流路が発生し気体が外部(海水中)に逃出する。このように、気体を外部へ逃出した後は内部の圧力が低下し、再び元の状態に戻ることとなる。このように、本発明の電池収納部圧抜シール構造は破損が発生しない構造となるのである。

図１は本発明の第１実施例の一部省略断面図である。 図２は図１の主要部の拡大断面図である。 図３はＵ形状弾性体の拡大断面図である。 図４は図２における水中に没した際の圧力がかかる状態図である。 図５は図２における内部から気体が抜ける際の状態図である。 図６は本発明の第２実施例の一部省略断面図である。

以下、本発明の電池収納部圧抜シール構造の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではないことは勿論である。

以下、具体例をもって本発明の電池収納部圧抜シール構造を説明するが、図１は本発明の第１実施例の一部省略断面図であり、図２は図１の主要部の拡大断面図である。図中、符号１は水中ライト等の機器を示したもので、この例では、説明を簡略化するために電池収納具そのものを示している。符号２は電池収納部であって、この収納部２内に筒型電池３が納められている。

さて、かかる電池３に対して電池収納部２の開口部４に対して外蓋５が螺着されている。即ち、機器１の電池収納部２の外殻６に対し、一定間隔（ｄ）をもって支持される外蓋５を配置する。そして、この外殻６には外蓋５に対向する部位に好ましくは断面四角形状の周溝部７を形成すると共に、当該溝部７に沿って図３に例示したごときＵ字状弾性体８を内蔵させ、かかるＵ字状弾性体８の足部先端８Ａ及び８Ｂが溝部７の底面７Ａ及び外蓋５の内面５Ａに弾発力を持って接し、かつ当該Ｕ字状弾性体８の開口部８Ｃ側を周囲の空間(即ち水中側)と繋がる側に向けて配置したことを特徴とするものである。

そして、より具体的には、前記Ｕ字形状弾性体８の足部８Ａ、８Ｂにあって、溝部７の底面７Ａに接する側の足部８Ａの長さが、外蓋５の内面５Ａに接する側の足部８Ｂの長さより長い構造とするのが好ましい。

図４は図２における水中に没した際の圧力がかかる状態図である。即ち、機器（電池収納具）１が水中に沈められると、水圧、即ち外部側隙間（ｄ）から水が入り込み、Ｕ字形状の弾性体８のＵ形状の開口部８Ｃに水圧が加わる。このため、前記弾性体８は両足部８Ａ、８Ｂが夫々溝部７の底部７Ａと外蓋５の内面５Ａに弾性力で押しつけられることになり、水が機器１の内部に侵入することはない。この状態を矢印で示した。このように、弾性体８におけるＵ形状の開口部８Ｃ側からの圧力が発生し、セルフシールの機能が発揮されることとなる。

更に詳しくは、水圧によってＵ字形状弾性体８は図２に示すように四角形状の溝部７の左側の側面に押しつけられ、その水圧によってＵ字形状弾性体８隙間（ｄ）を塞ぎ続けて、水圧による水の侵入を防止する。

一般のＯリングに用いられるゴム硬度７０度の弾性体にて形成されたＵ字形状弾性体８を用い、隙間（ｄ）を０．３ｍｍ以下とすれば、３００ｍ相当の水圧３ＭＰａで隙間（ｄ）へのはみ出し現象で破損しないことを確認した。

一方、電池３が水に濡れた場合、特に海水の場合は塩素と水素が気体となって多量に発生し、電池収納部２内に充満する。この結果、電池収納部２内の圧力がより高い状態となり、通常の場合には電池収納具１が破壊される可能性が高くなる。しかるに、図５は図２における内部から気体が抜ける際の状態図であり、本発明の電池収納部圧抜シール構造にあっては、電池収納部２内にて発生した気体が隙間（ｄ）を通ってＵ形状の弾性体８に達し、内側からのかかる気体の圧力により、両足部８Ａ，８Ｂ(特に足部８Ｂ側)が接触している夫々の面より離れるように変形する。この状態を矢印で示した。その結果、気体の流路が発生し気体が外部(海水中)に逃出する。このように、気体を外部へ逃出した後は電池収納部２の内部の圧力が低下し、再び元の状態に戻ることとなる。このように、本発明の電池収納部圧抜シール構造は内部にて気体の発生があっても破損が生じない構造となるのである。

一般のＯリングに用いられるゴム硬度７０度の弾性体にて形成されたＵ字形状弾性体８を用い、足部８Ａ、８Ｂの寸法を巾０．５ｍｍ、長さ１．０ｍｍとし、足先端の取りつけ時の変形量を０．１〜０．５ｍｍとしたところ、気体の流出開始圧力は０．０５〜０．２ＭＰａとなった。この結果から、巾２ｍｍ以下で高さ２ｍｍ以下の小さな四角形状溝部寸法での圧抜き構造が可能であることを確認した。

図６は本発明の第２実施例の一部省略断面図である。即ち、この例ではいわゆるボタン電池３が用いられた機器１に対する例であり、電池収納部２内にボタン電池３が納められている。かかる電池３に対して電池収納部２には丸型の開口部４が形成されており、この例では、開口部４の外殻６の側面に対して外蓋５が爪５Ｂをもって嵌め合わされている。即ち、機器１の電池収納部２の外殻６に対し、一定間隔（ｄ）をもって支持される外蓋５を配置したものである。そして、この外殻６の頂面には外蓋５に対向して断面四角形状の周溝部７を形成すると共に、当該溝部７にＵ字状弾性体８を内蔵させ、かかるＵ字状弾性体８の足部先端８Ａ及び８Ｂが溝部７の底面７Ａ及び外蓋５の内面５Ａに弾発力を持って接し、かつ当該Ｕ字状弾性体８の開口部８Ｃ側を周囲の空間(即ち水中側)と繋がる側に向けて配置したことを特徴とするものである。

前記Ｕ字形状弾性体８の挙動は実施例１と同様であるので説明は省略するが、水中にあってはセルフシールの機能が発揮され、内部にて気体の発生があっても破損が生じない構造となる。

ボタン電池に実施した実施例は、取りつけ時の内部の圧力上昇を極力抑えた例である。即ち、外蓋５を締めたときのシール開始から取りつけ完了までの内部の容積変化が小さいことと、内部の圧力を外部に放出しやすいことから、組立時の内部の圧力が上昇しにくい構造となる。圧力センサー等圧力の影響を受けやすい機器を電池と共に組み込みする目的の構造に適した実施例である。

以上の実施例からも分かるように、特にＵ字状弾性体の外蓋に接する側の足部厚さを薄くすること、及び外蓋側の足部先端の取りつけ時の変形量を反対側より小さくすることにより、かかる弾性体足部の動作開始圧力が溝部側の弾性体足部の動作開始圧力より小さくなり、安定した気体流出を可能とすることができる。更に、弾性体の足部長さを四角形状溝側部より短い寸法としておくと、空気放出の時に外部側の隙間へ挟み込まれて空気流路を塞ぐことを防止することができることともなる。

電池収納部から気体が流れる他のシール部にこの溝を設けた場合に同様の効果がえられることは言うまでもなく、更に、本構造の溝部及びこれに対応するＵ字状弾性体を複数個設けると、より信頼性が高まる構造となることも言うまでもない。

本発明の電池収納部圧抜シール構造は、上記のようにきわめて優れた特徴を有すると共に、従来より殆どの水中機器の電池収納部のシールにはＯリングと四角形状のＯリング溝部が用いられていることから、従来の圧抜き機構を持たない密閉用Ｏリング溝部を小さな寸法変更だけで本発明の構造に変更できる。そして、専用の取りつけ場所を確保せずに、圧抜き構造を実現できることとなった。このため、水中で使用される機器の全てについて適用可能であり、その工業的価値は著しく高い。

１ 機器
２ 電池収納部
３ 電池
４ 開口部
５ 外蓋
５Ａ 外蓋の内面
５Ｂ 爪
６ 電池収納部の外殻
７ 溝部
７Ａ 溝部の底面
８ Ｕ字状弾性体
８Ａ、８Ｂ Ｕ字状弾性体の足部（先端）
８Ｃ Ｕ字状弾性体の開口部
ｄ 一定間隔(隙間)

Claims (4)

1. 水中にて用いる機器の電池収納部外殻に対し、一定間隔をもって支持される外蓋を配置し、前記電池収納部外殻に前記外蓋に対向して溝部を形成すると共に、前記溝部に沿ってＵ字状弾性体を内蔵させ、前記Ｕ字状弾性体の足部先端が前記溝部の底面及び外蓋面に弾発力を持って接し、かつ前記Ｕ字状弾性体の開口部側を周囲の空間と繋がる隙間方向に配置したことを特徴とする電池収納部圧抜シール構造。
2. 前記溝部の断面構造が四角形状である請求項１に記載の電池収納部圧抜シール構造。
3. 前記電池収納部外殻の開口部を囲んで前記溝部を形成した請求項１又は２に記載の電池収納部圧抜シール構造。
4. 前記Ｕ字状弾性体の足部にあって、前記溝部の底面に接する側の足部の長さが外蓋面に接する側の足部の長さより長い請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池収納部圧抜シール構造。