JP7353383B2 - エネルギー貯蔵装置用防爆ケーシング及びエネルギー貯蔵装置 - Google Patents
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Description
(1)ダイヤフラム型爆発防止・圧力解放構造
この圧力解放構造では、一般的に、極限強さの低い材料を用いながら、材料の厚さを小さくしてダイヤフラムを形成し、内圧が上昇するとき、ダイヤフラムにひずみが発生し、ひずみがある程度に達すると、自動的に又は突き刺し機構によって破裂させることで、圧力解放の目的を果たす。これらのダイヤフラムの材料は、一般的に柔らかくて薄いため、意図しない損傷によるエネルギー貯蔵デバイスの不具合を防ぐために、一般的に、上下カバー保護機構、挟持又はカシメ機構、場合によってさらに突き刺し機構が配置される。構造が相対的に複雑であり、部品が多く、組み立てるのに手間がかかり、高さに占める空間も大きい。
(2)ノッチ型爆発防止・圧力解放構造
この圧力解放構造では、一般的に、筐体の表面に溝が形成されており、溝の材料を薄くして、そこの強度を低下させることで、エネルギー貯蔵デバイスにおける内圧が設計値まで上昇すると、溝である弱いところからガスが放出されて、圧力を解放させる。このような圧力解放構造では、溝の加工精度への要求が非常に高く、また、例えば、アルミニウム合金などのような硬度が低く且つ延性が良好な金属を使用する溝加工のみに適用される。一方、硬度の高い炭素鋼、ステンレス鋼又は他の合金では、破裂圧力を低く維持しながら信頼性の高い溝加工を行うことが困難である。さらに、溝では、強度が弱いため、製造中又は使用中に防爆弁の意図しない損傷が発生して、エネルギー貯蔵デバイスの不具合を引き起こすことが度々ある。
明細書に組み込まれ、明細書の一部をなす図面は、本出願の実施形態を示すものであり、その説明とともに本出願の原理を解釈するために用いられる。
Claims (22)
- 貫通孔を有する筐体本体と、
防爆素子と、を備えるエネルギー貯蔵装置用防爆ケーシングであって、
前記防爆素子は、
中心部と、
前記中心部の周りに配置される環状の圧力解放部と、を含み、
前記圧力解放部は、前記貫通孔内に配置され、前記貫通孔に密封接合され、
前記圧力解放部は、
前記筐体本体内の圧力が第1設定値に到達すると、前記筐体本体の変形により、クラックを生じるとともに、前記圧力解放部と前記筐体本体との間に隙間を生じ、
圧力が第2設定値に到達すると、前記筐体本体から脱落することができるように構成され、
前記第2設定値は、前記第1設定値より大きい、エネルギー貯蔵装置用防爆ケーシング。 - 前記筐体本体と前記中心部とは導体材料であり、前記筐体本体と前記中心部とは、それぞれエネルギー貯蔵装置の2つの電極として機能する、請求項1に記載の防爆ケーシング。
- 前記圧力解放部の径方向に沿う寸法を幅と定義し、軸方向に沿う寸法を高さと定義すると、前記高さに対する前記幅の比が≧0.5である、請求項1又は2に記載の防爆ケーシング。
- 前記圧力解放部は円環状であり、前記圧力解放部の軸方向に沿う寸法を高さと定義すると、前記圧力解放部の外周の高さに対する前記圧力解放部の外周の直径の比が≧1である、請求項1から3のいずれか1項に記載の防爆ケーシング。
- 前記圧力解放部は矩形環状であり、前記圧力解放部の軸方向に沿う寸法を高さと定義すると、前記圧力解放部の対角線の高さに対する前記圧力解放部の対角線の長さの比が≧1である、請求項1から4のいずれか1項に記載の防爆ケーシング。
- 前記圧力解放部は楕円環状であり、前記圧力解放部の軸方向に沿う寸法を高さと定義すると、前記圧力解放部の高さに対する前記圧力解放部の長軸の寸法の比が≧1である、請求項1から5いずれか1項に記載の防爆ケーシング。
- 前記筐体本体は、筒体をなすように、前記貫通孔において厚さ方向に沿って片側又は両側に延在し、前記圧力解放部は、前記筒体内に位置する、請求項1から6のいずれか1項に記載の防爆ケーシング。
- 前記筒体の前記筐体本体との連結部分を根元と定義すると、前記根元の外側には、外面取りが形成される、請求項7に記載の防爆ケーシング。
- 前記筒体の筐体本体との連結部分を根元と定義すると、前記根元の内側には、内面取りが形成され、前記圧力解放部は、前記内面取りに囲まれた領域内に充填される、請求項7又は8に記載の防爆ケーシング。
- 前記筐体本体は、端部に位置するカバープレートを含み、前記カバープレートには、前記貫通孔が設けられる、請求項1から9のいずれか1項に記載の防爆ケーシング。
- 前記カバープレートの厚さは0.1mm~1mmである、請求項10に記載の防爆ケーシング。
- 前記筐体本体はキャビティを囲み、
前記カバープレートは、前記キャビティに近接する内面と、前記内面と反対の外面とを有し、
前記内面と前記外面とが平面であり、
前記防爆素子は、前記キャビティに近接する下端面と、前記下端面と反対の上端面とを有し、
前記下端面と前記内面とが揃っており、
前記上端面と前記外面とが揃っている、請求項10又は11に記載の防爆ケーシング。 - 前記圧力解放部の径方向に沿う寸法を幅と定義し、軸方向に沿う寸法を高さと定義すると、前記幅が0.1mm~5mmであり、前記高さが0.2mm~5mmである、請求項1から12のいずれか1項に記載の防爆ケーシング。
- 前記中心部は、キャビティに近接する第1端面と、前記第1端面と反対の第2端面とを有し、
前記第1端面及び/又は前記第2端面は、前記圧力解放部の少なくとも一部を覆う延在部を形成するように、径方向に延在する、請求項1から13のいずれか1項に記載の防爆ケーシング。 - 前記筐体本体の表面が凹んで、ストライプ状の溝を形成し、前記溝の延長線が前記防爆素子を通過する、請求項1から14のいずれか1項に記載の防爆ケーシング。
- 前記溝は複数であり、複数の前記溝は、前記防爆素子の中心を中心に放射状をなす、請求項15に記載の防爆ケーシング。
- 前記圧力解放部は無機非金属材料である、請求項1から16のいずれか1項に記載の防爆ケーシング。
- 前記圧力解放部の材質はガラス又はセラミックである、請求項1から17のいずれか1項に記載の防爆ケーシング。
- 前記筐体本体の前記圧力解放部との密封接合部の材質は、タンタル、ニオブ、モリブデン、タングステン、チタン、白金、銅、アルミニウム、炭素鋼、コバール合金又はステンレス鋼である、請求項1から18のいずれか1項に記載の防爆ケーシング。
- 前記中心部の熱膨張係数は、前記圧力解放部の熱膨張係数と等しく、前記筐体本体の熱膨張係数は、前記圧力解放部の熱膨張係数以上である、請求項1から19のいずれか1項に記載の防爆ケーシング。
- エネルギー変換素子と、請求項1から20のいずれか1項に記載の防爆ケーシングと、を備える、エネルギー貯蔵装置。
- 前記エネルギー貯蔵装置は電池又はコンデンサである、請求項1から21のいずれか1項に記載のエネルギー貯蔵装置。
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