KR20210043559A - 밸브 장치, 수용체, 축전 디바이스 및 밸브 장치의 장착 방법 - Google Patents

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미호 사사키
아쓰코 다카하기
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다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

밸브 장치는, 수용체에 장착되는 밸브 장치이다. 이 밸브 장치는 밸브 장치 본체와, 접착성 부재를 구비한다. 밸브 장치 본체는, 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스에 기인하여 수용체의 내부의 압력이 상승한 경우에 상기 압력을 저하시키도록 구성되어 있다. 접착성 부재는, 밸브 장치 본체의 외주에 접착되어 있고, 또한, 수용체에 접착하도록 구성되어 있다. 밸브 장치 본체에 있어서는, 단면에 가스가 통과하는 구멍이 형성되어 있다.

Description

밸브 장치, 수용체, 축전 디바이스 및 밸브 장치의 장착 방법
본 발명은, 밸브 장치, 수용체, 축전 디바이스 및 밸브 장치의 장착 방법에 관한 것이다.
일본특허 제6359731호 공보(특허문헌 1)는, 백용 폐지 밸브를 개시한다. 이 백용 폐지 밸브는, 밀폐백에 장착된다. 구체적으로는, 이 백용 폐지 밸브가 밀폐백에 끼워진 상태에서 히트 실링(열 실링)이 행해지는 것에 의해, 이 백용 폐지 밸브는 밀폐백에 장착된다(특허문헌 1 참조).
일본특허 제6359731호 공보
상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 백용 폐지 밸브(밸브 장치)는, 합성 수지제이다. 그러나, 백용 폐지 밸브의 재료와 백의 내층 재료의 조합이나, 이들의 형상에 따라서는, 히트 실링에 의해 백용 폐지 밸브를 밀폐백(수용체)에 장착되지 않을 가능성이 있다.
본 발명은, 이와 같은 수용체에 대한 밸브 장치의 장착의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 수용체에 대한 접착성이 우수한 밸브 장치, 그 밸브 장치를 포함하는 수용체, 축전 디바이스, 및 그 밸브 장치의 장착 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르는 밸브 장치는, 수용체에 장착되는 밸브 장치이다. 이 밸브 장치는, 밸브 장치 본체와, 접착성 부재를 구비한다. 밸브 장치 본체는, 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스에 기인하여 수용체의 내부의 압력이 상승한 경우에 이 압력을 저하시키도록 구성되어 있다. 접착성 부재는, 밸브 장치 본체의 외주에 접착되어 있고, 또한, 수용체에 접착하도록 구성되어 있다. 밸브 장치 본체에 있어서는, 단면(端面)에 가스가 통과하는 구멍이 형성되어 있다.
이 밸브 장치에 있어서는, 밸브 장치 본체의 외주에 미리 수용체와 접착 가능한 접착성 부재가 접착되어 있다. 따라서, 이 밸브 장치에 의하면, 밸브 장치 본체의 재료에 관계없이, 수용체와 밸브 장치의 접착을 용이하게 행할 수 있다.
상기 밸브 장치에 있어서, 밸브 장치 본체는 금속제라도 된다.
밸브 장치 본체가 금속제인 경우에, 밸브 장치 본체와 수용체를 직접 접착하기 위해서는, 밸브 장치 본체를 구성하는 금속과의 접착성을 가지는 재료를 수용체의 내층을 구성하는 열융착성(熱融着性) 수지층으로서 채용할 필요가 있다. 그러나, 수용체의 내층을 구성하는 열융착성 수지층은, 열융착성 수지층끼리가 서로 용착하여 수용체를 밀봉하는 기능을 수행하는 것이다. 밸브 장치 본체와 수용체를 직접 접착하기 위한 재료의 선택 즉 재료의 제한이, 열융착성 수지층끼리의 용착(溶着)에 의해 완전히 밀봉하기 위한, 열 실링의 압력, 온도, 시간 등의 모든 조건에도 바람직하지 않은 영향을 미치는 경우도 있다. 따라서, 수용체를 밀봉한다는 기능을 제1로 하면, 밸브 장치 본체와 수용체를 직접 접착하는 것은, 열융착성 수지층의 재료 선택의 폭, 설계의 폭을 좁게 한다는 점에서 바람직하지 않다.
이에 대하여, 본 발명에 따르는 밸브 장치에 있어서는, 밸브 장치 본체의 외주에 미리 접착성 부재가 접착되어 있다. 따라서, 이 밸브 장치에 의하면, 밸브 장치 본체가 금속제였다고 해도, 수용체의 내층인 열융착성 수지층과의 접착성을 가지고 또한 밸브 장치 본체를 구성하는 금속과의 접착성을 가지는 재료를 접착성 부재의 재료로서 적절히 선택함으로써, 수용체와 밸브 장치의 접착을 용이하게 행할 수 있으므로, 열융착성 수지층의 재료 선택의 폭이 전술한 직접 접착하는 경우와 비교하여 좁아지지 않는다.
또한, 밸브 장치 본체와 수용체 사이에 접착성 부재를 배치하는 방법으로서, 예를 들면, 수용체, 접착성 부재 및 밸브 장치 본체를 동시에 열 실링하는 방법이 고려된다. 그러나, 밸브 장치 본체가 금속제인 경우에는, 밸브 장치 본체의 방열성이 높으므로, 동시에 열 실링을 하였다고 해도, 수용체와 접착성 부재는 접착하지만, 밸브 장치 본체와 접착성 부재는 접착하지 않는다는 사태가 발생할 수 있다. 본 발명에 따르는 밸브 장치에 있어서는, 밸브 장치 본체에 미리 접착성 부재가 접착되어 있다. 따라서, 이 밸브 장치에 의하면, 전술한 바와 같이 사태를 회피할 수 있다.
상기 밸브 장치에 있어서, 접착성 부재는 필름형이라도 된다.
접착성 부재가 필름형인 경우에는, 롤형으로 권취하여 접착성 부재의 권취체로 할 수 있다. 이 경우에는, 접착성 부재의 권취체로부터 소정 길이 권출하면서 자른 것을, 별도 준비한 밸브 장치 본체의 외주에 대하여 따르게 하거나 또는 권취하여 접착할 수 있고, 밸브 장치 본체에 대한 접착성 부재의 장착 작업을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 상기 밸브 장치에 있어서, 밸브 장치 본체의 외주 중 접착성 부재가 접착되어 있는 영역 중 적어도 일부는 만곡되어 있어도 된다.
밸브 장치 본체의 외주의 적어도 일부가 만곡되어 있는 경우에는, 밸브 장치 본체의 외주가 평면인 경우와 비교하여, 밸브 장치 본체의 외주에 접착성 부재를 접착하는 것이 어렵다. 본 발명에 따르는 밸브 장치에 있어서는, 밸브 장치 본체의 외주에 미리 접착성 부재가 접착되어 있다. 따라서, 이 밸브 장치에 의하면, 예를 들면, 수용체, 접착성 부재 및 밸브 장치 본체를 동시에 열 실링하는 경우와 상이하고, 열 실링 시에 접착성 부재가 밸브 장치 본체에 접착되지 않는다는 사태가 발생하지 않는다.
또한, 상기 밸브 장치에 있어서, 접착성 부재는 심재(芯材)를 포함해도 된다.
이 밸브 장치는, 내부에서의 절연성을 유지할 필요가 있는 수용체(예를 들면, 파우치형 리튬 이온 전지의 수용체)에 장착 가능하다. 이 경우에, 밸브 장치 부근에서의 실링을 보다 견고하게 하기 위하여, 밸브 장치 부근에 있어서 열 실링이 복수 회 행해질 가능성이 있다. 만일 접착성 부재가 심재를 포함하지 않는 경우에, 열 실링이 반복하여 행해지면, 열 및 압력에 의해 수용체의 내층을 구성하는 열융착성 수지층과 접착성 부재가 용융되어 압력이 약한 부분에 압출(押出)될 가능성이 있다. 그 결과, 수용체의 배리어층을 구성하는 알루미늄박 등의 금속박층과 금속에 의해 구성되어 있는 밸브 장치 본체가 단락되는 형태로, 수용체 내에서의 밸브 장치를 끼고 있는 개소에 있어서 절연층(수용체의 내층을 구성하는 열융착성 수지층 및 접착성 부재)이 파괴되어, 수용체 내에 있어서 단락이 생길 가능성이 있다. 본 발명에 따르는 밸브 장치에 있어서, 접착성 부재는 심재를 포함하고 있다. 따라서, 이 밸브 장치에 의하면, 심재가 포함되어 있는 접착성 부재가 절연층의 파괴를 억제하므로, 밸브 장치 부근에 있어서 열 실링이 복수 회 행해졌다고 해도, 수용체 내의 절연성을 유지할 수 있다.
또한, 평면에서 볼 때, 접착성 부재의 폭 방향의 길이는, 밸브 장치 본체 중 접착성 부재가 접착되어 있는 영역의 폭 방향의 길이보다 길어도 된다.
즉, 이 밸브 장치에 있어서는, 접착성 부재가 밸브 장치 본체의 외주 일주(一周) 이상의 범위에 달한다. 따라서, 이 밸브 장치에 의하면, 접착성 부재의 배치 범위가 넓기 때문에, 밸브 장치와 수용체의 접착을 보다 확실한 것으로 할 수 있다.
또한, 밸브 장치 본체에는, 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스를 통과시키는 구멍이 형성되어 있고, 접착성 부재는, 구멍을 덮지 않는 위치에 있어서, 밸브 장치 본체의 외주에 접착되어 있어도 된다.
또한, 밸브 장치 본체는, 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스에 기인하여 수용체의 내부의 압력이 상승한 경우에, 이 압력을 저하시키는 밸브 기구(機構)가 내부에 형성된 제1 부분과, 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스를 밸브 기구로 유도하는 통기로가 내부에 형성된 제2 부분을 포함하고, 제1 부분과 제2 부분의 경계에는 단차(段差)가 형성되어 있어도 된다.
또한, 밸브 장치 본체 중 접착성 부재가 접착되어 있는 영역의 단면(斷面) 형상은, 원형부와, 원형부의 수평 방향의 양단의 각각으로부터 연장되는 날개형 연장 단부(端部)를 가지는 눈물을 머금은 눈(watery eye) 형상이라도 된다.
또한, 본 발명의 다른 태양에 따르는 수용체는, 상기 밸브 장치를 구비한다.
또한, 본 발명의 다른 태양에 따르는 축전 디바이스는, 전지 요소와, 수용체와, 밸브 장치를 구비한다. 수용체는, 전지 요소를 수용한다. 밸브 장치는, 수용체에 장착되어 있다. 밸브 장치는 밸브 장치 본체와, 접착성 부재를 포함한다. 밸브 장치 본체는, 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스에 기인하여 수용체의 내부의 압력이 상승한 경우에, 이 압력을 저하시키도록 구성되어 있다. 접착성 부재는, 밸브 장치 본체의 외주에 접착되어 있고, 또한, 수용체에 접착되어 있다. 밸브 장치 본체에 있어서는, 단면에 가스가 통과하는 구멍이 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 태양에 따르는 밸브 장치의 장착 방법은, 수용체로의밸브 장치의 장착 방법이다. 밸브 장치는 밸브 장치 본체와, 접착성 부재를 구비한다. 밸브 장치 본체는, 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스에 기인하여 수용체의 내부의 압력이 상승한 경우에, 이 압력을 저하시키도록 구성되어 있다. 접착성 부재는, 밸브 장치 본체의 외주에 접착되어 있고, 또한, 수용체에 접착하도록 구성되어 있다. 밸브 장치 본체에 있어서는, 단면에 가스가 통과하는 구멍이 형성되어 있다. 밸브 장치의 장착 방법은, 수용체에 의해 밸브 장치를 끼는 스텝과, 수용체 중밸브 장치를 끼고 있는 영역을 열 실링하는 단계를 포함한다.
이 장착 방법에 있어서 사용되는 밸브 장치에 있어서는, 밸브 장치 본체의 외주에 미리 접착성 부재가 접착되어 있다. 따라서, 이 밸브 장치의 장착 방법에 의하면, 밸브 장치 본체의 재료에 관계없이, 열 실링에 의해 수용체와 밸브 장치의 접착을 용이하게 행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 수용체에 대한 접착성이 우수한 밸브 장치, 그 밸브 장치를 포함하는 수용체, 축전 디바이스, 및 그 밸브 장치의 장착 방법을 제공할 수 있다.
[도 1] 밸브 장치와, 밸브 장치가 장착되는 수용체를 나타내는 사시도이다.
[도 2] 실시형태 1에 따르는 밸브 장치의 평면도이다.
[도 3] 도 2의 III-III 단면도이다.
[도 4] 밸브 장치의 제조 순서를 나타내는 플로차트다.
[도 5] 밸브 장치의 수용체로의 장착 순서를 나타낸 플로차트다.
[도 6] 밸브 장치가 장착된 상태의 수용체의 일부분을 나타내는 도면이다.
[도 7] 도 6의 VII-VII 단면도이다.
[도 8] 실시형태 2에 따르는 밸브 장치의 평면도이다.
[도 9] 도 8의 IX-IX 단면도이다.
[도 10] 도 8의 X-X 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
그리고, 도면 중 동일하거나 또는 상당히 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
[1. 실시형태 1]
<1-1. 개요>
도 1은, 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)와, 밸브 장치(100)가 장착되는 수용체(200)를 나타내는 사시도이다. 도 1에 나타내어지는 바와 같이, 밸브 장치(100)는 예를 들면, 수용체(200)에 장착된다.
수용체(200)는 예를 들면, 기재층(基材層), 배리어층 및 열융착성 수지층을 이 순서로 가지는 적층체(라미네이트 필름)를 성형함으로써 작성되고 있다. 수용체(200)는 예를 들면, 커피, 발효 식품(된장 등), 약품 및 이차전지(리튬 이온 전지 등)을 수용하도록 구성되어 있다. 수용체(200)의 수용물은 예를 들면, 시간의 경과에 따르지 않는 가스를 발생한다. 그리고, 배리어층으로서는, 우수한 배리어 기능과 비용으로부터, 금속박층, 보다 구체적으로는 알루미늄박층을 채용하는 것이 일반적이다. 예를 들면, 수용체(200) 내에 리튬 이온 전지 등의 전지 요소(콘덴서, 커패시터 등을 포함함)가 수용되면, 라미네이트형 전지가 구성된다. 그리고, 리튬 이온 전지 등의 이차전지가 수용된 라미네이트형 전지는, 축전 디바이스의 일례이며, 수용체(200) 내에는 일차전지 및 이차전지 중 어느 것이 수용되어도 된다. 바람직하게는, 수용체(200) 내에는 이차전지가 수용된다. 수용체(200) 내에 수용되는 이차전지의 종류에 대해서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 전고체 전지, 납 축전지, 니켈·수소 축전지, 니켈·카드뮴 축전지, 니켈·철 축전지, 니켈 아연 축전지, 산화 은·아연 축전지, 금속 공기 전지, 다가 양이온 전지, 콘덴서, 커패시터 등을 들 수 있다.
밸브 장치(100)는, 수용체(200)의 내부와 연통(連通)하도록 구성되어 있고, 예를 들면, 수용체(200)의 내부에 있어서 발생한 가스에 기인하여 수용체(200)의 내부의 압력이 소정 압력에 도달한 경우에 이 압력을 저하시키도록 구성되어 있다. 밸브 장치(100)는, 소위 복귀 밸브, 파괴 밸브 또는 선택 투과 밸브 등을 실현하는 기구를 내부에 포함한다. 밸브 장치(100)는, 수용체(200)에 끼인 상태에서 히트 실링(열 실링)됨으로써, 수용체(200)에 장착된다. 즉, 밸브 장치(100)와 수용체(200)의 접착 강도는, 수용체(200)의 내부의 압력이 밸브 장치(100)에 포함되는 밸브 기구(복귀 밸브, 파괴 밸브 또는 선택 투과 밸브 등)가 개방하는 압력에 도달해도, 밸브 장치(100)와 수용체(200)의 접착이 해제되지 않는 강도이다.
일반적으로, 밸브 장치의 하우징의 재료에 따라서는, 히트 실링에 의해 밸브 장치를 수용체에 장착하는 것이 어려운 경우가 있다. 예를 들면, 밸브 장치의 하우징이 금속제인 경우에는, 히트 실링에 의해 밸브 장치를 수용체에 장착하는 것이 어렵다. 그러나, 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)에 있어서는, 하우징의 재료에 관계없이, 밸브 장치(100) 및 수용체(200)의 히트 실링에 의한 접착이 가능해지고 있다. 이하, 밸브 장치(100)의 구성, 제조 방법 및 수용체(200)로의 장착 방법에 대하여 순서대로 설명한다.
<1-2. 밸브 장치의 구성>
도 2는, 밸브 장치(100)의 평면도이다. 도 3은 도 2의 III-III 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여, 밸브 장치(100)는 밸브 장치 본체(110)와, 접착성 필름(120)을 포함하고 있다. 즉, 밸브 장치(100)에 있어서는, 밸브 장치 본체(110)에 접착성 부재에 상당하는 접착성 필름(120)이 미리 장착되어 있다.
밸브 장치 본체(110)는 금속제이다. 밸브 장치 본체(110)는 알루미늄, 놋쇠또는 스테인레스 등으로 구성되어 있다. 밸브 장치 본체(110)는, 소위 복귀 밸브, 파괴 밸브 또는 선택 투과 밸브 등을 실현하는 기구를 포함하고 있다. 밸브 장치 본체(110)의 내부에는, 통기구(H1)가 형성되어 있다. 즉, 밸브 장치 본체(110)에 있어서는, 수용체(200) 내에 배치되는 단면에 가스가 통과하는 구멍이 형성되어 있다. 즉, 밸브 장치 본체(110)는, 밸브 장치(100)가 수용체(200)(도 1)에 장착된 경우에, 수용체(200)의 내부에 있어서 발생한 가스에 기인하여 수용체(200)의 내부의 압력이 소정 압력에 도달했을 때는, 통기구(H1)를 통하여 가스를 수용체(200)의 외부로 배출함으로써, 해당 압력을 저하시키도록 구성되어 있다. 그리고, 수용체(200)로의 장착 시에, 밸브 장치(100)의 하단측이 수용체(200)의 내부로 향해진다.
접착성 필름(120)은, 히트 실링에 의해, 밸브 장치 본체(110) 및 수용체(200)(도 1)의 양쪽에 접착하도록 구성되어 있다. 즉, 밸브 장치(100)가 수용체(200)에 장착된 경우에서의 접착성 필름(120)과 수용체(200)의 접착 강도는, 수용체(200)의 내부의 압력이 밸브 장치(100)에 포함되는 밸브 기구(복귀 밸브, 파괴 밸브 또는 선택 투과 밸브 등)가 개방하는 압력에 도달해도, 접착성 필름(120)과 수용체(200)의 접착이 해제되지 않는 강도이다. 접착성 필름(120)으로서는, 공지의 각종 접착성 필름을 채용할 수 있다. 일례로서, 접착성 필름(120)은 무수 말레산변성 폴리프로필렌(PPa)의 단층 필름이라도 되고, PPa, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 및 PPa의 복수 층의 적층 필름이라도 된다. 또한, PPa, 폴리프로필렌(PP), PPa의 복수 층의 적층 필름이 적용되어도 된다. 또한, 상기의 PPa 수지 대신에, 아이오노머 수지, 변성 폴리에틸렌, EVA 등의 금속 접착 가능한 수지도 적용할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 접착성 필름(120)은, PPa/PEN(심재)/PPa로 이루어지는, 심재가 포함되어 있는 3층 구조의 적층 필름을 채용하고 있다. 심재로서는, 상기한 PEN 이외에도 공지의 각종 재료를 채용할 수 있다. 일례로서, 심재는 폴리에스테르 섬유라도 되고, 폴리아미드 섬유라도 되고, 카본 섬유라도 된다. 접착성 필름(120)에 심재가 포함되어 있는 이유에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다.
접착성 필름(120)은, 밸브 장치 본체(110) 중 접착부(112)의 외주를 덮은 상태에서 밸브 장치 본체(110)에 접착하고 있다. 전술한 바와 같이 접착성 필름(120)은 수용체(200)(도 1)에도 접착하므로, 밸브 장치(100)에 의하면, 밸브 장치 본체(110)가 금속제라도, 히트 실링에 의해 밸브 장치(100)와 수용체(200)를 용이하게 접착할 수 있다. 그리고, 접착부(112)의 단면 형상은, 눈물을 머금은 눈 형상(원형부(113)와 날개형 연장 단부(114, 115)를 포함하는 형상)을 가지고 있다. 즉, 접착부(112)의 단면 형상은, 전체 주위가 만곡된 형상이다. 보다 상세하게는, 원형부(113)의 외주 단면이 볼록한 만곡이며, 이 원형부(113)의 양단측과 날개형 연장 단부(114, 115)의 근원측은 외주 단면이 오목한 만곡으로 완만하게 접속되어 있으므로, 밸브 장치 본체(110)의 접착부(112)의 외주에 대하여 접착성 필름(120)을 간극을 생기지 않게 접착할 수 있다.
또한, 접착성 필름(120)의 폭 방향의 길이 W1은, 접착부(112)의 폭 방향의 길이 W2보다 길다. 즉, 밸브 장치(100)에 있어서는, 접착성 필름(120)이 접착부(112)의 외주 일주 이상의 범위에 미친다(도 3). 따라서, 밸브 장치(100)에 의하면, 접착성 필름(120)의 배치 범위가 넓기 때문에, 밸브 장치(100)와 수용체(200)의 접착을 보다 확실한 것으로 할 수 있다.
또한, 접착성 필름(120)의 배치 범위는, 접착부(112)(밸브 장치 본체(110))의 하단에 이르고 있다. 이 이유에 대하여 다음에 설명한다. 전술한 바와 같이, 밸브 장치(100)가 장착되는 수용체(200)에는, 이차전지가 수용될 가능성이 있다. 이 경우에, 접착부(112)(금속)의 노출 범위가 넓으면, 이차전지의 전극과 접착부(112)가 접촉할 가능성이 높아지고, 단락이 생기기 쉬워진다. 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)에 있어서는, 접착성 필름(120)의 배치 범위가 접착부(112)의 하단에 이르고 있다. 따라서, 이 밸브 장치(100)에 의하면, 만일 수용체(200) 내에 이차전지가 수용되었다고 해도, 밸브 장치(100)가 원인으로 단락이 생길 가능성을 저감할 수 있다. 그리고, 접착성 필름(120)은, 접착부(112)의 하단보다 더욱 아래쪽으로 비어져 나오도록 배치되어도 된다.
<1-3. 밸브 장치의 제조 방법>
도 4는, 밸브 장치(100)의 제조 순서를 나타내는 플로차트다. 이 플로차트에 나타내어지는 처리는, 밸브 장치 본체(110) 및 접착성 필름(120)이 준비된 상태에서, 예를 들면, 제조 장치에 의해 실행된다.
도 4를 참조하여, 제조 장치는, 밸브 장치 본체(110)의 접착부(112)를 접착성 필름(120)에 의해 낀다(스텝 S100). 제조 장치는, 접착부(112)가 접착성 필름(120)에 의해 끼인 상태에서, 접착성 필름(120)을 접착부(112)에 히트 실링한다(스텝 S110). 이에 의해, 밸브 장치(100)가 완성된다.
<1-4. 수용체로의 장착 방법>
도 5는, 밸브 장치(100)의 수용체(200)로의 장착 순서를 나타내는 플로차트다. 이 플로차트에 나타내어지는 처리는, 밸브 장치(100) 및 수용체(200)가 준비된 상태에서, 예를 들면, 제조 장치에 의해 실행된다. 또한, 도 6은 밸브 장치(100)가 장착된 상태의 수용체(200)의 일부분을 나타내는 도면이며, 도 7은 도 6의 III-III 단면도이다.
도 5, 도 6 및 도 7을 참조하여, 제조 장치는, 수용체(200) 상에 밸브 장치(100)를 탑재한다(스텝 S200). 예를 들면, 제조 장치는, 수용체(200)의 플랜지부(주위 에지부)에 밸브 장치(100)가 끼어지도록, 수용체(200) 상에 밸브 장치(100)를 탑재한다(도 1).
제조 장치는, 밸브 장치(100)가 수용체(200)의 플랜지부에 끼인 상태에서, 1회째의 히트 실링(1차 히트 실링)을 행한다(스텝 S210). 이에 의해, 수용체(200)의 플랜지부 전체(1차 실링부(130)(도 6, 도 7))가 히트 실링된다. 그 후, 제조 장치는, 밸브 장치(100)의 주위에서의 실링을 보다 견고하게 하기 위하여, 2회째의 히트 실링(2차 히트 실링)을 행한다(스텝 S220). 이에 의해, 밸브 장치(100)의 주변(2차 실링부(132))이 더욱 견고하게 히트 실링된다. 이에 의해, 밸브 장치(100)가 수용체(200)에 장착된다.
<1-5. 특징>
이상과 같이, 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)에 있어서는, 밸브 장치 본체(110)의 외주에 수용체와 접착 가능한 접착성 필름(120)이 미리 접착되어 있다. 따라서, 이 밸브 장치(100)에 의하면, 밸브 장치 본체(110)의 재료에 관계없이, 수용체(200)와 밸브 장치(100)의 접착을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)에 있어서, 밸브 장치 본체(110)는 금속제이다. 밸브 장치 본체(110)가 금속제인 경우에, 밸브 장치 본체(110)와 수용체(200)를 직접 접착할 때는, 수용체(200)의 내층을 구성하는 열융착성 수지층의 재료가 제한되므로, 수용체(200)의 밀봉성(열융착성 수지층끼리의 용착)과 수용체(200) 및 밸브 장치 본체(110)의 직접 접착성을 양립시키는 설계 내지 재료 선택이 비교적 어렵다. 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)에 있어서는, 밸브 장치 본체(110)의 외주에 미리 접착성 필름(120)이 접착되어 있으므로, 밸브 장치 본체(110)가 금속제였다고 해도, 수용체(200)의 내층인 열융착성 수지층의 접착성을 가지고 또한 밸브 장치 본체(110)를 구성하는 금속과의 접착성을 가지는 재료를 접착성 필름(120)의 재료로서 적절히 선택함으로써, 수용체(200)와 밸브 장치(100)의 접착을 용이하게 행할 수 있다. 따라서, 열융착성 수지층의 설계 내지 재료 선택의 폭이 전술한 직접 접착하는 경우와 비교하여 좁아지지 않는다.
또한, 밸브 장치 본체(110)와 수용체(200) 사이에 접착성 필름(120)을 배치하는 방법으로서, 예를 들면, 수용체(200), 접착성 필름(120) 및 밸브 장치 본체(110)를 동시에 히트 실링하는 방법이 고려된다. 그러나, 밸브 장치 본체(110)가 금속제인 경우에는, 밸브 장치 본체(110)의 방열성이 높으므로, 동시에 열 실링을 하였다고 해도, 수용체(200)와 접착성 필름(120)은 접착하지만, 밸브 장치 본체(110)와 접착성 필름(120)은 접착하지 않는다는 사태가 발생할 수 있다. 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)에 있어서는, 밸브 장치 본체(110)에 미리 접착성 필름(120)이 접착되어 있다. 따라서, 이 밸브 장치(100)에 의하면, 전술한 바와 같은 사태를 회피할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)에 있어서는, 필름형의 접착성 부재, 구체적으로는, 접착성 필름(120)이 채용되고 있다. 이와 같이 접착성 부재가 필름형인 경우에는, 연속하는 접착성 필름(120)을 롤형으로 권취하여 접착성 필름(120)의 권취체를 제조하고, 이 접착성 필름(120)의 권취체로부터 소정 길이 권출하면서 자르고, 별도 준비한 밸브 장치 본체(110)의 외주에 대하여 접착성 필름(120)을 따르게 하거나 또는 감아서 접착할 수 있다. 즉, 밸브 장치 본체(110)에 대한 접착성 부재의 장착 작업을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)에 있어서, 접착부(112)의 외주는 만곡되어 있다. 접착부(112)의 외주가 만곡되어 있는 경우에는, 접착부(112)의 외주가 평면인 경우와 비교하여, 접착부(112)의 외주에 접착성 필름(120)을 접착하는 것이 어렵다. 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)에 있어서는, 접착부(112)의 외주에 미리 접착성 필름(120)이 접착되어 있다. 따라서, 이 밸브 장치(100)에 의하면, 예를 들면 수용체(200), 접착성 필름(120) 및 밸브 장치 본체(110)를 동시에 히트 실링하는 경우와 상이하게, 히트 실링 시에 접착성 필름(120)이 밸브 장치 본체(110)에 접착되지 않는다는 사태가 발생하지 않는다.
또한, 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)에 있어서, 접착성 필름(120)은 심재를 포함하고 있다. 이 밸브 장치(100)는, 내부에서의 절연성을 유지할 필요가 있는 수용체(200)(예를 들면, 파우치형 리튬 이온 전지의 수용체)에 장착 가능하다. 본 실시형태에 있어서는, 밸브 장치(100) 부근에서의 실링을 보다 견고하게 하기 위하여, 밸브 장치(100) 부근에 있어서 히트 실링이 2회 행해진다. 만일 접착성 필름(120)이 심재를 포함하지 않는 경우에, 히트 실링이 반복하여 행해지면, 열 및 압력에 의해 수용체(200)의 내층을 구성하는 열융착성 수지층과 접착성 부재가 용융하여 압력이 약한 부분에 압출될 가능성이 있다. 그 결과, 수용체(200)의 배리어층을 구성하는 알루미늄박 등의 금속박층과 금속에 의해 구성되어 있는 밸브 장치 본체(110)가 단락되는 형태로, 수용체(200) 내에서의 밸브 장치(100)를 끼고 있는 개소에 있어서 절연층(수용체의 내층을 구성하는 열융착성 수지층 및 접착성 부재)이 파괴되고, 수용체(200) 내에 있어서 단락이 생길 가능성이 있다. 본 실시형태에 따르는 밸브 장치(100)에 있어서, 접착성 필름(120)은 심재를 포함하고 있다. 따라서, 이 밸브 장치(100)에 의하면, 심재가 포함되어 있는 접착성 필름(120)이 절연층의 파괴를 억제하므로, 밸브 장치(100) 부근에 있어서 히트 실링이 2회(복수 회)행해졌다고 해도, 수용체(200) 내의 절연성을 유지할 수 있다.
[2. 실시형태 2]
도 8은, 본 실시형태 2에 따르는 밸브 장치(100A)의 평면도이다. 도 8에 나타내어지는 바와 같이, 밸브 장치(100A)는 밸브 장치 본체(110A)와, 접착성 필름(120A)을 포함하고 있다. 즉, 밸브 장치(100A)에 있어서는, 접착성 필름(120A)이 미리 밸브 장치 본체(110A)에 접착되어 있다.
밸브 장치 본체(110A)는 예를 들면 금속으로 구성되어 있고, 밸브 기능부(310)와, 실링 장착부(320)를 포함하고 있다. 실링 장착부(320)에는, 적어도 그 일부에 접착부(112A)가 형성되어 있다. 즉, 접착부(112A)의 주위에는, 접착성 필름(120A)이 접착되어 있다. 접착부(112A)는, 수용체(200)(도 1)에 끼어서 고정되는 부분이며, 히트 실링됨으로써, 접착부(112A)의 외측의 주위면과 수용체(200)의 최내층인 열융착성 수지층이 접착성 필름(120A)을 통하여 융착하여 접합된다.
밸브 장치(100A)가 수용체(200)에 장착된 경우에서의 접착성 필름(120A)과 수용체(200)의 접착 강도는, 수용체(200)의 내부의 압력이 밸브 장치(100A)에 포함되는 밸브 기구(복귀 밸브, 파괴 밸브 또는 선택 투과 밸브 등)이 개방하는 압력에 도달해도, 접착성 필름(120A)과 수용체(200)의 접착이 해제되지 않는 강도이다.
접착성 필름(120A)의 재질 등은, 예를 들면 상기 실시형태 1에서의 접착성 필름(120)과 동일하다. 접착성 필름(120A)은, 상기 실시형태 1에서의 접착성 필름(120)과 같이, 밸브 장치 본체(110A) 및 수용체(200)의 양쪽에 히트 실링에 의해 접착하도록 구성되어 있다.
도 9는 도 8의 IX-IX 단면도이다. 도 9에 나타내어지는 바와 같이, 밸브 장치(100A)에 있어서, 밸브 기능부(310) 및 실링 장착부(320)의 각각의 단면은 정원(正圓) 형상이며, 실링 장착부(320)의 내부에는 통기로(A1)가 형성되어 있다. 통기로(A1)의 단면은 정원 형상이다. 접착성 필름(120A)은 통기로(A1)를 덮고 있지 않다. 그리고, 실링 장착부(320)의 단면 형상은, 반드시 정원 형상일 필요는 없고, 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같은 눈물을 머금은 눈 형상이라도 된다.
밸브 기능부(310)의 단면의 직경은, 실링 장착부(320)의 단면의 직경보다 길다. 그 결과, 밸브 기능부(310)와 실링 장착부(320)의 경계에는 단차가 형성되어 있다(도 8). 실링 장착부(320)의 직경이 보다 짧으므로, 수용체(200)에 밸브 장치(100A)가 장착된 경우의 밀폐성이 높아진다.
도 10은 도 8의 X-X 단면도이다. 도 10에 나타내어지는 바와 같이, 실링 장착부(320)의 내부에는, 통기로(A1)가 형성되어 있다. 통기로(A1)는 예를 들면, 수용체(200) 내에 있어서 발생한 가스를 밸브 기능부(310)로 유도한다.
밸브 기능부(310)의 내부에는, 수용체(200)(도 1) 내에 있어서 발생한 가스를 배출하도록 구성된 밸브 기구가 설치되어 있다. 구체적으로는, 밸브 기능부(310)는 O링(312)과, 볼(314)과, 스프링(316)과, 멤브레인(318)을 포함하고 있다. 즉, 밸브 기능부(310)에는, 볼 스프링형의 밸브 기구가 설치되어 있다. 그리고, 밸브 기능부(310) 내에 설치되는 밸브 기구는, 가스에 기인하여 상승한 수용체(200) 내의 압력을 저감 가능하면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 포핏(poppet)형, 덕 빌(duckbill)형, 엄브렐러형, 다이어프램형 등의 밸브 기구라도 된다. 또한, 볼(314)은, 반드시 구형일 필요는 없고, 예를 들면, 반구형이라도 되고, 장구형이라도 되고, 편구형이라도 된다. 또한, 예를 들면, 볼(314)이 반구형인 경우에, 평평한 면으로부터 기둥형의 부재가 연장되어 있어도 된다.
O링(312)은 중공(中空) 원형의 링이며, 예를 들면, 불소 고무에 의해 구성되어 있다. 볼(314) 및 스프링(316)의 각각은, 예를 들면 스테인레스에 의해 구성되어 있다. 그리고, 볼(314)은 수지로 구성되어도 된다. 예를 들면, 수용체(200) 내에 전지 요소(예를 들면, 리튬 이온 전지)가 수용되는 경우에, 멤브레인(318)은 예를 들면, 10-2∼100㎛ 정도의 포어 직경(pore diameter)을 가지고, 전해액을 누설하지 않고, 가스만을 투과(선택 투과)시키는 PTFE 멤브레인에 의해 구성된다. 그리고, PTFE란, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)의 의미이다. 또한, PTFE 멤브레인은 부드러운 재질이므로, 강도가 부족한 경우에는 폴리프로필렌이나 폴리에스테르 등의 메쉬나 부직포와 일체 성형하여 보강한 것을 사용할 수도 있다. 또한, 본 실시형태 2에 있어서도, 상기 실시형태 1과 같이 수용체(200) 내에 일차전지 및 이차전지 중 어느 것이 수용되어도 된다. 바람직하게는, 수용체(200) 내에는 이차전지가 수용된다. 수용체(200) 내에 수용되는 이차전지의 종류에 대해서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 전고체 전지, 납 축전지, 니켈·수소 축전지, 니켈·카드뮴 축전지, 니켈·철 축전지, 니켈 아연 축전지, 산화 은·아연 축전지, 금속 공기 전지, 다가 양이온 전지, 콘덴서, 커패시터 등을 들 수 있다.
밸브 장치(100A)가 수용체(200)에 장착되고, 수용체(200) 내에 전지 요소가 수용된 상태에서, 수용체(200) 내의 압력이 소정 압력에 도달하면, 통기로(A1)로부터 유도된 가스가 볼(314)을 배기구(O1) 측에 압압(押壓)한다. 볼(314)이 압압되고 스프링(316)이 수축하면, 수용체(200) 내의 가스는, 볼(314)과 O링(312) 사이에 형성된 간극을 통과하고, 멤브레인(318)을 투과하여, 배기구(O1)로부터 수용체(200)의 외부로 배출된다.
이상과 같이, 본 실시형태 2에 따르는 밸브 장치(100A)에 있어서는, 밸브 장치 본체(110A)의 외주에 수용체(200)와 접착 가능한 접착성 필름(120A)이 미리 접착되어 있다. 따라서, 이 밸브 장치(100A)에 의하면, 밸브 장치 본체(110A)의 재료에 관계없이, 수용체(200)와 밸브 장치(100A)의 접착을 용이하게 행할 수 있다. 그리고, 본 실시형태 2에 따르는 밸브 장치(100A)의 제조 방법, 및 밸브 장치(100A)의 수용체(200)로의 장착 방법은, 상기 실시형태 1에 따르는 밸브 장치(100)와 동일하다.
[3. 변형예]
이상, 실시형태 1, 2에 대하여 설명하였으나, 본 발명은, 상기 실시형태 1, 2에 한정되지 않고, 그 취지를 벗어나지 않는 한, 각종 변경이 가능하다. 이하, 변형예에 대하여 설명한다.
<3-1>
상기 실시형태 1에 있어서, 접착부(112)의 단면은 눈물을 머금은 눈 형상으로 하였다. 그러나, 접착부(112)의 단면 형상은 이것에 한정되지 않는다. 접착부(112)의 단면 형상은, 예를 들면 원 형상이라도 되고, 다각 형상이라도 되고, 일부가 만곡되어 있고 일부가 만곡되어 있지 않은 형상이라도 된다. 즉, 접착부(112)의 단면 형상(외주)은, 만곡되어 있지 않아도 되고, 일부만이 만곡되어 있어도 된다.
<3-2>
또한, 상기 실시형태 1, 2에 있어서, 밸브 장치 본체(110, 110A)는 금속제로 하였다. 그러나, 밸브 장치 본체(110, 110A)는 반드시 금속제가 아니어도 된다. 예를 들면, 밸브 장치 본체(110, 110A)는 금속 이외이며, 히트 실링에 의해 수용체(200)와 직접 접착하지 않는 재료에 의해 구성되어 있어도 된다.
<3-3>
또한, 상기 실시형태 1, 2에 있어서, 접착성 필름(120, 120A)은, 심재를 포함한다고 하였다. 그러나, 접착성 필름(120, 120A)은 반드시 심재를 포함하고 있지 않아도 된다.
<3-4>
또한, 상기 실시형태 1, 2에 있어서, 접착성 필름(120, 120A)은 각각 접착부(112, 112A)의 외주 전체에서 접착하고 있다고 하였다. 그러나, 접착성 필름(120, 120A)은, 반드시 접착부(112, 112A)의 외주 전체와 접착하고 있을 필요는 없다. 예를 들면, 접착성 필름(120, 120A)은, 각각 접착부(112, 112A)의 외주의 일부에만 접착하고 있어도 된다. 이 경우라도, 밸브 장치(100, 100A)와 수용체(200)의 히트 실링을 행함으로써, 접착성 필름(120, 120A)은 접착부(112, 112A)의 외주 전체와 접착하게 된다.
<3-5>
또한, 상기 실시형태 1, 2에 있어서, 접착성 부재로서 밸브 장치 본체(110, 110A)와는 별개로 접착성 필름(120, 120A)을 준비하고, 이 접착성 필름(120, 120A)을 밸브 장치 본체(110, 110A)의 접착부(112, 112A)의 외주 전체에 접착하는 형태로 밸브 장치(100, 100A)를 구성하였다. 그러나, 접착성 필름(120, 120A)과 동등한 접착성을 나타내는 접착성 수지를 밸브 장치 본체(110, 110A)의 접착부(112, 112A)의 외주 전체에 유입하여, 예를 들면, 도 3, 도 9와 같은 외곽 단면 형상을 가지는밸브 장치를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우라도, 밸브 장치(100, 100A)와 수용체(200)의 히트 실링을 행함으로써, 접착성 부재인 접착성 수지로 구성되는 층은 수용체(200)의 내층인 열융착성 수지층과 접착하게 된다.
<3-6>
또한, 상기 실시형태 1, 2에 있어서, 밸브 장치(100, 100A)의 수용체(200)로의 장착 순서로서, 밸브 장치(100, 100A)가 수용체(200)의 플랜지부에 끼인 상태에서의 1회째의 히트 실링(1차 히트 실링)과, 그 후의 밸브 장치(100, 100A)의 주위에서의 실링을 보다 견고하게 하기 위한 2회째의 히트 실링(2차 히트 실링)을 행하고 있지만, 1회째의 히트 실링(1차 히트 실링)만으로, 밸브 장치(100, 100A)의 주변을 견고하게 히트 실링함으로써, 밸브 장치(100, 100A)를 수용체(200)에 장착하는 것도 가능하다. 또한, 히트 실링 방식에 의한 용착을 행하고 있지만, 열량이 가해짐으로써 수지를 용해시켜 접착할 수 있으면 되므로, 초음파 실링이나 유도가열 실링 등의 방법을 채용해도 된다.
100, 100A : 밸브 장치
110, 110A : 밸브 장치 본체
112, 112A : 접착부
113 : 원형부
114, 115 : 날개형 연장 단부
120, 120A : 접착성 필름
130 : 1차 실링부
132 : 2차 실링부
200 : 수용체
310 : 밸브 기능부
320 : 실링 장착부
A1 : 통기로
H1 : 통기구
O1 : 배기구

Claims (12)

  1. 수용체에 장착되는 밸브 장치로서,
    상기 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스에 기인하여 상기 수용체의 내부의 압력이 상승한 경우에 상기 압력을 저하시키도록 구성된 밸브 장치 본체; 및
    상기 밸브 장치 본체의 외주에 접착되어 있고, 또한, 상기 수용체에 접착하도록 구성된 접착성 부재를 구비하고,
    상기 밸브 장치 본체에 있어서는, 단면(端面)에 상기 가스가 통과하는 구멍이 형성되어 있는,
    밸브 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 장치 본체는 금속제인, 밸브 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착성 부재는 필름형인, 밸브 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 장치 본체의 외주 중 상기 접착성 부재가 접착되어 있는 영역의 적어도 일부는 만곡하고 있는, 밸브 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착성 부재는 심재(芯材)를 포함하는, 밸브 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    평면에서 볼 때, 상기 접착성 부재의 폭 방향의 길이는, 상기 밸브 장치 본체 중 상기 접착성 부재가 접착되어 있는 영역의 폭 방향의 길이보다 긴, 밸브 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착성 부재는, 상기 구멍을 덮지 않는 위치에 있어서, 상기 밸브 장치 본체의 외주에 접착되어 있는, 밸브 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 장치 본체는,
    상기 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스에 기인하여 상기 수용체의 내부의 압력이 상승한 경우에 상기 압력을 저하시키는 밸브 기구(機構)가 내부에 형성된 제1 부분과,
    상기 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스를 상기 밸브 기구로 유도하는 통기로가 내부에 형성된 제2 부분을 포함하고,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 경계에는 단차(段差)가 형성되어 있는, 밸브 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 장치 본체 중 상기 접착성 부재가 접착되어 있는 영역의 단면(斷面) 형상은, 원형부와, 상기 원형부의 수평 방향의 양단의 각각으로부터 연장되는 날개형 연장 단부(端部)를 가지는 눈물을 머금은 눈(watery eye) 형상인, 밸브 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 밸브 장치를 구비하는, 수용체.
  11. 전지 요소;
    상기 전지 요소를 수용하는 수용체; 및
    상기 수용체에 장착된 밸브 장치를 포함하고,
    상기 밸브 장치는,
    상기 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스에 기인하여 상기 수용체의 내부의 압력이 상승한 경우에 상기 압력을 저하시키도록 구성된 밸브 장치 본체와,
    상기 밸브 장치 본체의 외주에 접착되어 있고, 또한, 상기 수용체에 접착된 접착성 부재를 구비하고,
    상기 밸브 장치 본체에 있어서는, 단면에 상기 가스가 통과하는 구멍이 형성되어 있는,
    축전 디바이스.
  12. 수용체로의 밸브 장치의 장착 방법으로서,
    상기 밸브 장치는,
    상기 수용체의 내부에 있어서 발생한 가스에 기인하여 상기 수용체의 내부의 압력이 상승한 경우에 상기 압력을 저하시키도록 구성된 밸브 장치 본체; 및
    상기 밸브 장치 본체의 외주에 접착되어 있고, 또한, 상기 수용체에 접착하도록 구성된 접착성 부재를 구비하고,
    상기 밸브 장치 본체에 있어서는, 단면에 상기 가스가 통과하는 구멍이 형성되어 있고,
    상기 밸브 장치의 장착 방법은,
    상기 수용체에 의해 상기 밸브 장치를 끼는 단계; 및
    상기 수용체 중 상기 밸브 장치를 끼고 있는 영역을 열 실링하는 단계를 포함하는,
    밸브 장치의 장착 방법.
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