JP7192295B2 - 調圧弁、その製造方法、および蓄電デバイスモジュール - Google Patents

Description

本発明は蓄電デバイスモジュールの筐体内圧などの調圧に用いられる弁に関する。

蓄電デバイスモジュールには複数のキャパシタセルが搭載され、各キャパシタセルは駆動時、電解液の化学反応でガスを発生する。各キャパシタセルから放出したガスはモジュール筐体に充満し、長時間使用で筐体内圧を上昇させる。この内圧上昇を抑制するため、調圧弁が設けられる。この調圧弁は、筐体内圧が上昇すると、筐体からガスを筐体外に排出するとともに、圧力低下後は再び筐体を封止状態に維持する復元性を有する。
このような調圧弁に関し、電池からの放出ガスを抜き、高水圧下で漏水を防止する構造が知られている（たとえば、特許文献１）。

実開平６－２８９９１公報

ところで、復元性を有する調圧弁は、筐体の内圧上昇に応じてガス放出、封止を繰り返すことが可能である。この調圧弁を備える蓄電デバイスモジュールの設置環境は多種多様であり、車載用途などでは室外使用となり、水、粉塵、泥など、異物の侵入を避けることができないという課題がある。調圧機能を司る調圧部が露出している構造では、調圧部に異物が付着すれば、調圧機能が低下するという課題がある。
斯かる調圧弁を備えた蓄電デバイスモジュールなどでは、水、粉塵、泥などの異物が侵入すると、筐体の防護機能が低下し、蓄電デバイスモジュールの性能劣化だけでなく、併設された電源回路などの回路機能の低下を来すという課題がある。

そこで、本発明の目的は上記課題に鑑み、水、粉塵、泥などの異物による調圧機能の低下を防止し、ひいては調圧弁を搭載する機器の性能劣化を防止することにある。

上記目的を達成するため、本発明の調圧弁の一側面によれば、筐体に設置されて該筐体の内圧を調圧する調圧弁であって、前記内圧が一定圧力以上で前記筐体のガスを排出して調圧する調圧部と、前記筐体に接して前記調圧部を密封状態に維持するカバー部とを備える。
この調圧弁において、前記調圧部は、前記筐体に形成された開口部に着脱可能に取り付けられるベース部と、このベース部と前記カバー部との間に復元力を作用させ、前記筐体の内圧が一定圧力未満で前記カバー部を前記筐体上に閉止させるスプリングとを含んでよい。
この調圧弁において、前記カバー部は、スプリングの復元力を受けて前記筐体にエッジ部が接し、前記カバー部を密封状態にしてもよい。
この調圧弁において、前記カバー部は、前記スプリングを装着する軸部と、前記スプリングの復元力を調整可能に前記軸部に前記スプリングを係止するストッパとを備えてよい。
この調圧弁において、前記内圧Ｐが復元力Ｆに対してＰ＞Ｆであれば、カバー部が押し上げられて前記カバー部のエッジ部が筐体から離れ、かつＯリングが弁座部から離れ、Ｐ≦Ｆであれば、前記エッジ部が元位置に復帰してよい。
この調圧弁において、前記ベース部および前記筐体に密着して前記開口部を封止する封止部を備えてよい。

上記目的を達成するため、本発明の蓄電デバイスモジュールの一側面によれば、蓄電デバイスが搭載された筐体に、上記のいずれかの調圧弁を備える。
上記目的を達成するため、本発明の調圧弁の製造方法の一側面によれば、調圧部を形成する工程と、前記調圧部を覆うカバー部を成形する工程と、前記調圧部を支持するベース部を形成する工程と、前記ベース部との間に復元力を作用させるスプリングを前記カバー部の軸部に装着し、この軸部に前記スプリングを係止するストッパを取り付ける工程と、前記ベース部を筐体の開口部内に設置する工程と、前記調圧部が前記筐体との間で密閉状態になるように、前記カバー部を前記筐体に接触させる工程とを含む。

本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 筐体内圧に応じてガス排出を行う調圧部がカバー部によって閉じられて防護でき、外部からの水、粉塵、泥などの異物の侵入を回避できる。
(2) 調圧部に対する異物による影響や性能劣化を防止できる。
(3) 調圧機能の維持により、調圧弁を備えた密閉筐体を異物侵入から防護することができ、調圧弁を搭載する蓄電デバイスモジュールなどの機器の性能劣化を防止できる。

一実施の形態に係る調圧弁を示す断面図である。 調圧機能を説明するための図である。 調圧弁の取り付けを示す図である。

図１は、一実施の形態に係る調圧弁の断面を示している。図１に示す構成は一例であって、本発明が斯かる構成に限定されるものではない。
この調圧弁２は蓄電デバイスを備える蓄電デバイスモジュールなどの筐体４に設置され、筐体内圧を調整する。筐体４には調圧弁２を挿抜させるための開口部６が形成され、この開口部６に調圧弁２が設置される。この調圧弁２には、調圧部８とカバー部１０が備えられる。

調圧部８は、筐体４の内圧が一定圧力（復元力Ｆ）以上でＯリング１２を開き、一定圧力未満でＯリング１２を閉じる。このＯリング１２は弁の一例であり、カバー部１０の内面部に係止部１４によって固定されている。この調圧弁２において、少なくともＯリング１２が閉じているとき、カバー部１０のエッジ部１５が筐体４と接し、調圧部８がカバー部１０および筐体４により密封状態に維持される。

調圧部８にはベース部１６およびスプリング１８が備えられる。ベース部１６はたとえば、合成樹脂の成形体の円筒体であり、複数の脚部２０が形成されている。この脚部２０の弾性を利用して筐体４の開口部６にベース部１６が着脱可能に取り付けられる。脚部２０には筐体４にベース部１６を係止させるための係止突部２２が形成されている。このベース部１６の上部には円環状の弁座部２４が形成されている。
スプリング１８は、ベース部１６とカバー部１０との間に復元力を作用させ、筐体４の内圧が一定圧力未満でベース部１６の弁座部２４にＯリング１２を閉止させる。

カバー部１０には中央部にスプリング１８を装着する軸部２６が備えられ、この軸部２６にスプリング１８が装着されるとともに、このスプリング１８の復元力Ｆを調整可能に係止するストッパ２８が備えられている。軸部２６はベース部１６の軸受部３０に回動および摺動可能に支持されている。ストッパ２８はたとえば、ナットで構成し、軸部２６のスプリング１８の復元力Ｆによる調圧位置にたとえば、ねじなどで固定し、接着剤で固定すればよい。
ベース部１６には筐体４に密着して開口部６を封止するＯリング３２が備えられる。このＯリング３２は封止部の一例であり、Ｏリング以外の他のシール部材でもよい。このＯリング３２は、弁座部２４の背面側と筐体４との間に挟み込まれ、筐体４はＯリング３２と脚部２０の係止突部２２との間に挟み込まれる。
この調圧弁２によれば、カバー部１０による調圧部８の防護機能と、調圧部８により復元性を持つ調圧機能が得られる。

＜防護機能＞
スプリング１８の復元力Ｆに対して筐体内圧ＰがＦ≧Ｐであれば、図１に示すように、カバー部１０のエッジ部１５が筐体４の外面部に接し、調圧弁２の調圧部８が密封状態に維持される。これにより、調圧部８は防護される。つまり、カバー１０の内部への水、粉塵、泥などの異物の侵入が阻止される。

＜調圧機能＞
筐体内圧Ｐが上昇し、筐体内圧Ｐがスプリング１８の復元力Ｆに対してＰ＞Ｆとなれば、図２に示すように、筐体内圧Ｐを受けてカバー部１０が押し上げられる。これにより、Ｏリング１２が弁座部２４から離れる。同時に、カバー部１０のエッジ部１５が筐体４から離れる。
このとき、筐体内圧Ｐを上昇させているガスＧがＯリング１２と弁座部２４の隙間から流れ出し、カバー部１０のエッジ部１５側から外気に放出される。

このガス放出により、筐体内圧Ｐが低下し、筐体内圧ＰがＦ≧Ｐとなれば、Ｏリング１２は下降して弁座部２４に接して閉じる。これに連動し、エッジ部１５が筐体４の外面部に接し、図１の状態（元位置）に復帰する。
このような動作は、筐体内圧Ｐの上昇に応じて繰り返され、筐体内圧ＰがＦ≧Ｐの状態に維持される。
ガスＧの排出時、カバー部１０のエッジ部１５が筐体４から離れるが、ガスＧの排出力により、カバー１０の内部への水、粉塵、泥などの異物の侵入を阻止する。

＜調圧弁２の製造方法＞
この一実施の形態に係る調圧弁２の製造方法には一例として以下の工程が含まれる。
Ａ) カバー部１０、ベース部１６などの形成工程
この形成工程では、カバー１０およびベース部１６をたとえば、合成樹脂で成形する。スプリング１８やストッパ２８を加工し、または既存の部品から選択する。ベース部１６の形成には、係止突部２２および弁座部２４の形成が含まれる。また、Ｏリング１２、３２は、ゴムなどの弾性材料で加工してよいが、既存のＯリングから選択してもよい。

Ｂ) 組立工程
この組立工程では、カバー部１０にＯリング１２を取り付けて調圧部８を形成し、ベース部１６にＯリング３２を取り付ける。ベース部１６との間に復元力Ｆを作用させるスプリング１８をカバー部１０の軸部２６に装着し、この軸部２６にスプリング１８を係止するストッパ２８を取り付ける。

＜調圧弁２の筐体４への取付け＞
筐体４には図３に示すように、調圧弁２のベース部１６を装着するための開口部６が形成される。
組み立てを完了している調圧弁２のベース部１６を筐体４の開口部６に合わせ、脚部２０を開口部６に滑り込ませて押圧し、脚部２０の中途部にある係止突部２２を筐体４の内側天井面に係止させる。このような装着はベース部１６の構成材料である合成樹脂の弾性を利用してスムーズに行うことができる。これにより、調圧弁２は筐体４に強固に密着状態で装着される。
このような装着状態からベース部１６の脚部２０を圧縮させて係止突部２２と筐体４との係合を解くことができ、調圧弁２を筐体４から外すことができる。

＜一実施の形態の効果＞
この一実施の形態によれば、次の効果が得られる。
(1) この調圧弁２は少なくともＯリング１２が閉じているとき、筐体４にカバー部１０のエッジ部１５が接してカバー部１０内に調圧部８が密封状態に維持されるので、Ｏリング１２、弁座部２４を含む調圧部８を防護することができる。つまり、筐体内圧ＰがＦ≧Ｐとなれば、スプリング１８の復元力Ｆが荷重として作用し、Ｏリング１２が弁座部２４に対してその荷重が加わり、カバー部１０のエッジ部１５が筐体４に対してその荷重が加わることになる。
(2) この調圧弁２は上記構成部材により容易に組み立てることができ、組立性に優れる。
(3) この調圧弁２は部品点数が少なく、軽量かつコンパクトである。
(4) この調圧弁２はスプリング１８の復元力Ｆ、Ｏリング１２および弁座部２４の開閉機能を維持しており、スプリング１８の復元力Ｆによる調圧機能の高い復元性を維持することができる。

＜他の実施の形態＞
(1) ストッパ位置の調節機能
軸部２６にねじ溝を備え、このねじ溝にストッパ２８を構成するナットを取り付ければ、ストッパ２８の位置調整により復元力Ｆを加減でき、併せて調圧機能を調整することができる。
(2) エッジ部１５の封止機能
エッジ部１５にＯリングなどの封止部材を設置すれば、エッジ部１５と筐体４との密着性を高めることができ、弁座部２４にＯリング１２が接しているとき、より高い封止機能を実現することができる。
(3) 筐体４の多様性
筐体４について、蓄電デバイスモジュール筐体を例示したが、本発明の調圧弁は調圧機能を必要とする密封筐体に用いられ、蓄電デバイスモジュールの筐体に限定されない。
(4) 調圧部８
一実施の形態では弁座部２４に対してＯリング１２を開閉する弁機構を例示したが、調圧部８にはガス透過性を備えるガス抜き弁を用いてもよい。

以上説明したように、調圧弁、その製造方法、および蓄電デバイスモジュールの最も好ましい一実施の形態について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

この発明によれば、調圧弁の弁および調圧部の防護機能を高めることができ、蓄電デバイスモジュールのたとえば、車載用途などで、水、粉塵、泥など、異物の侵入を回避することができる。

２ 調圧弁
４ 筐体
６ 開口部
８ 調圧部
１０ カバー部
１２ Ｏリング
１４ 係止部
１５ エッジ部
１６ ベース部
１８ スプリング
２０ 脚部
２２ 係止突部
２４ 弁座部
２６ 軸部
２８ ストッパ
３０ 軸受部
３２ Ｏリング

Claims (8)

1. 筐体に設置されて該筐体の内圧を調圧する調圧弁であって、
   前記内圧が一定圧力以上で前記筐体のガスを排出して調圧する調圧部と、
   前記筐体に接して前記調圧部を密封状態に維持するカバー部と、
   を備えることを特徴とする調圧弁。
2. 前記調圧部は、
   前記筐体に形成された開口部に着脱可能に取り付けられるベース部と、
   このベース部と前記カバー部との間に復元力を作用させ、前記筐体の内圧が一定圧力未満で前記カバー部を前記筐体上に閉止させるスプリングと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の調圧弁。
3. 前記カバー部は、スプリングの復元力を受けて前記筐体にエッジ部が接し、前記カバー部を密封状態にすることを特徴とする請求項１に記載の調圧弁。
4. 前記カバー部は、
   前記スプリングを装着する軸部と、
   前記スプリングの復元力を調整可能に前記軸部に前記スプリングを係止するストッパと、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の調圧弁。
5. 前記内圧Ｐが復元力Ｆに対してＰ＞Ｆであれば、カバー部が押し上げられて前記カバー部のエッジ部が筐体から離れ、かつＯリングが弁座部から離れ、Ｐ≦Ｆであれば、前記エッジ部が元位置に復帰することを特徴とする請求項１に記載の調圧弁。
6. 前記ベース部および前記筐体に密着して前記開口部を封止する封止部を備えることを特徴とする請求項２に記載の調圧弁。
7. 蓄電デバイスが搭載された筐体に、請求項１ないし請求項６のいずれかの請求項に記載の調圧弁を備えることを特徴とする蓄電デバイスモジュール。
8. 調圧部を形成する工程と、
   前記調圧部を覆うカバー部を成形する工程と、
   前記調圧部を支持するベース部を形成する工程と、
   前記ベース部との間に復元力を作用させるスプリングを前記カバー部の軸部に装着し、この軸部に前記スプリングを係止するストッパを取り付ける工程と、
   前記ベース部を筐体の開口部内に設置する工程と、
   前記調圧部が前記筐体との間で密閉状態になるように、前記カバー部を前記筐体に接触させる工程と、
   を含むことを特徴とする調圧弁の製造方法。

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