WO2024005114A1

WO2024005114A1 - 蓄電デバイス用ケースおよび蓄電デバイス

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Publication number: WO2024005114A1
Application number: PCT/JP2023/024106
Authority: WO
Inventors: 貴藤田; 竜太井上; 孝雄矢部
Original assignee: 日本ケミコン株式会社
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2023-06-29
Publication date: 2024-01-04
Also published as: TW202407733A

Abstract

この蓄電デバイス用ケースは、収納部の内部圧力が閾値を超えたときに解放状態となる弁を有し、弁は、収納部を形成する筐体底部の一部に、筐体底部の厚み方向に形成された溝からなり、溝における最も深い位置に、所定の面積をもって形成されており、筐体底部の面方向に形成された平坦面部を備える第１の弁部と、一端が第１の弁部と接続し、他端が収納部の外周方向に所定長さで形成されるとともに、平坦面部と筐体底部の面との間で深さを変化させる傾斜面部を備える第２の弁部とを備えており、筐体底部の面に沿って異なる方向に、少なくとも第２の弁部が複数形成されており、筐体底部に面した弁の開口部は、第１の弁部に隣接する部分の開口幅が第２の弁部に隣接する開口幅よりも広い。これにより、ケースの内部圧力の上昇に対して弁の動作範囲の抑制や、開弁時のケース内部からの放出状態のコントロールが可能となる。

Description

蓄電デバイス用ケースおよび蓄電デバイス

　本開示は、電解コンデンサなど蓄電デバイスについて、動作によりケース内部の圧力上昇に対する調整技術に関する。

　蓄電デバイスは、たとえば定格電圧を超えた電圧が印加されたことで電解液が気化するなどの異常状態の発生により、ケースの内部圧力が急激に上昇する場合がある。このような内部圧力の上昇に対し、蓄電デバイスには、たとえばケースの一部を脆弱にした弁を設け、ケースの許容強度を超えたときにこの弁を作動させて、内部の圧力を放出するものがある。

　このようなケースの弁構造に関し、アルミニウムケース外側の底面部に、外周部分に連なって少なくとも２片の溝が形成されており、この溝の厚さを勾配により異ならせたものがある（例えば、特許文献１）。また、コンデンサ用ケースの底部に防爆溝を備えておりこの防爆溝の厚みを中心側とケースの外周部付近とで異ならせているものがある（例えば、特許文献２）。

実開昭６０－２２８２７号公報特開２０００－０２１６９２号公報

　ところで、従来のケースに設けられた防爆機能を有する弁は、たとえば一部に脆弱な部分を設けて、開弁する位置を予め想定可能な状態にしている。しかしながら、この弁が作動する状態は、ケース内が非常に高圧状態であるということであり、開弁によって急激にケース内の圧力が外部に解放されて、弁がほぼ全開状態となるおそれがある。蓄電デバイスが搭載された電子機器では、このように弁が大きく解放されてしまうと、ケース内に貯まっていたガス以外に、電解液などが広い範囲で噴出し、周囲の電子部品などに大きな影響を与えるおそれがある。
　また蓄電デバイスでは、弁が大きく解放された場合、内部圧力の急激な放出に伴って、ケース内に配置された素子が変形するおそれがある。

　本開示の技術の発明者は、弁を形成する溝の形状により、ケース内部圧力の作用方向や作用位置を調整することで、弁の開放位置や弁の作動範囲の調整が可能になるとの知見を得た。

　斯かる課題の開示や示唆はなく、特許文献１、２に開示された構成では斯かる課題を解決することができない。

　そこで、本開示の技術の目的は、ケースの内部圧力の上昇に対して作動する弁の動作範囲を抑制するとともに、開弁時のケース内部からの放出状態をコントロール可能な防爆弁を提供することにある。

　上記目的を達成するため、本開示の蓄電デバイス用ケースの一側面は、収納部の内部圧力が閾値を超えたときに解放状態となる弁を有する蓄電デバイス用ケースであって、前記弁は、前記収納部を形成する筐体底部の一部に、前記筐体底部の厚み方向に形成された溝からなり、当該溝における最も深い位置に、所定の面積をもって形成されており、前記筐体底部の面方向に形成された平坦面部を備える第１の弁部と、一端が前記第１の弁部と接続し、他端が前記収納部の外周方向に所定長さで形成されるとともに、前記平坦面部と前記筐体底部の面との間で深さを変化させる傾斜面部を備える第２の弁部とを備えており、前記筐体底部の面に沿って異なる方向に、少なくとも前記第２の弁部が複数形成されており、前記筐体底部に面した前記弁の開口部は、前記第１の弁部に隣接する部分の開口幅が前記第２の弁部に隣接する開口幅よりも広い。

　この蓄電デバイス用ケースにおいて、前記弁は、前記筐体底部から前記平坦面部または前記傾斜面部の側面に向けて開口幅を減少させる傾斜壁を備える。
　この蓄電デバイス用ケースにおいて、前記第２の弁部は、前記傾斜面部の開口幅が一定に形成されており、前記第１の弁部は、前記第２の弁部と接続する前記平坦面部の一部が前記傾斜面部の幅と同一またはそれに近い幅で形成される。
　この蓄電デバイス用ケースにおいて、前記筐体底部に面した前記弁の開口部のうち前記第２の弁部に隣接する部分は、前記傾斜面部の長さ方向に沿って開口幅が変化している。
　この蓄電デバイス用ケースにおいて、前記第２の弁部の開口部は、前記傾斜面部の長さ方向に沿って前記第１の弁部側に向けて漸次開口幅を広く形成している。
　この蓄電デバイス用ケースにおいて、前記弁は、前記筐体底部の底面に平行な方向を基準とし、前記第１の弁部の一部に設定した基準位置から前記第２の弁部との接続位置までの前記第１の弁部の長さと、該接続位置から先端部分までの前記第２の弁部の長さとの比率が、０．１２以上かつ０．９以下の範囲に設定される。

　上記目的を達成するため、本開示の蓄電デバイスの一側面は、蓄電素子を収納する収納部を備えるとともに、筐体底部側に前記収納部の内部圧力が閾値を超えたときに解放状態となる弁を有するケースを備え、前記弁は、前記筐体底部の厚み方向に形成された溝からなり、当該溝における最も深い位置に、所定の面積をもって形成されており、前記筐体底部の面方向に形成された平坦面部を備える第１の弁部と、一端が前記第１の弁部と接続し、他端が前記収納部の外周方向に所定長さで形成されるとともに、前記平坦面部と前記筐体底部の面との間で深さを変化させる傾斜面部を備える第２の弁部とを備えており、前記筐体底部の面に沿って異なる方向に、少なくとも前記第２の弁部が複数形成されており、前記筐体底部に面した前記弁の開口部は、前記第１の弁部に隣接する部分の開口幅が前記第２の弁部に隣接する開口幅よりも広い。

　本開示の構成によれば、次のいずれかの効果が得られる。
　(1) 最も深く、かつ所定面積の平坦面部を持つ第１の弁部を備えることで、ケース内圧力が作動圧力に達して弁が作動する時に所定面積の開放領域が確保され、蓄積されたガスなどの急激な放出状態を防止できる。
　(2) 第１の弁部が開弁して初期の圧力放出後に、ケース内部の残留圧力の大きさに対し、徐々に肉厚化している傾斜面部により、第２の弁部側の開弁範囲を抑制することができる。
　(3) 第２の弁部から第１の弁部に向けて傾斜面を備えるとともに、筐体底面に対する弁の開口広さを第２の弁部から第１の弁部に向けて広くして、収納部内のガスや電解液により生じる圧力を第１の弁部側に集約させることで、開弁位置を設定することができる。
　(4) 収納部内の圧力上昇に対し、所定面積を持った第１の弁部が開弁して開放状態となることで、急激な外部放出による蓄電素子の破損や変形の防止、および蓄電素子の一部が開弁部分に延伸してケース外に露出するのを防止できる。

　そして、本開示の技術の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

一実施形態に係る蓄電デバイスの構成例を示す図である。Ａは弁が形成されたケースの底部側の構成を示す図であり、Ｂは弁の一部を表す図である。ＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。弁の断面を示す図である。弁が作動した状態を示す図である。実施例に係る弁部を示す図であり、Ａはケース底部側の構成を示す図、Ｂは、弁の一部を表す断面図である。弁部の寸法条件に対する弁作動時の状態の実験結果を示す図である。弁部２２の長さＬ１に対する弁作動圧の計測結果を示す図である。弁部２２の長さＬ１に対する開弁面積の計測結果を示す図である。

　〔一実施形態〕
　図１は、蓄電デバイスの構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、本開示の技術が斯かる構成に限定されない。
　この蓄電デバイス２は、たとえば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ、その他の蓄電デバイスの一例であり、図１に示すように、有底筒状の外装ケース４内の収納部６内に蓄電素子８や電解液が収納されている。外装ケース４は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などの金属材料で構成されている。蓄電素子８は、たとえば帯状の陽極箔と陰極箔がセパレータを介して積層されるとともに、その積層体を所定方向に巻回して形成されている。この蓄電素子８には、たとえば巻回端面の一方側に、陽極箔と陰極箔から少なくとも１本ずつの外部端子１０Ａ、１０Ｂが突出して設けられている。

　蓄電デバイス２は、外部端子１０Ａ、１０Ｂが突出した面を外装ケース４の開口部１２に向けて収納部６内に蓄電素子８が収納されており、この外部端子１０Ａ、１０Ｂが開口部１２から外部に突出状態となっている。外装ケース４には、開口部１２側に収納部６を封止するための封口部材１４が配置されている。そして、外装ケース４は、開口部１２側であり、かつ封口部材１４の配置位置に合わせて外周側から押圧されて、封口部材１４と密着状態にした加締め部１６を備える。

　外装ケース４には、収納部６の一部を形成するとともに、収納部６内に配置される蓄電素子８の外部端子１０Ａ、１０Ｂが突出しない巻回端面と対向する底面部１８を備える。そしてこの底面部１８には、外装ケース４の内側の一部に弁２０が形成されている。この弁２０は、本開示の収納部６の圧力上昇に対して開放することで、収納部６内の圧力を低下させて蓄電デバイス２の爆発による破壊を防止する機能部品である。弁２０は、収納部６内の底面部１８上において、筐体である外装ケース４の側面と底面部１８の接する部分よりも内側に設けられている。
　弁２０は、底面部１８の一部の厚さを減少させた溝であり、底面部１８の中心もしくはそれに近い位置を含む範囲に形成される。つまり弁２０は、底面部１８の一部を薄肉化することで非薄肉部分よりも耐圧が低下する。これにより蓄電デバイス２は、収納部６の内部圧力が上昇したときに、耐圧が低い弁２０を破断させることで収納部６内に蓄積されたガスなどを放出して内圧の調整を可能にする。

　図２Ａは、ケースの底部側の構成例であり、図２Ｂは弁の一部を表している。
　弁２０は、たとえば図２Ａに示すように底面部１８の中央側に形成された第１の弁部２２（以下、「弁部２２」とする。）と、この弁部２２から放射方向に複数本が形成されており、一端が弁部２２に連通し、他端が収納部６の外周方向に所定長さで形成された第２の弁部２４－１、２４－２、２４－３（以下、「弁部２４－１、２４－２、２４－３」とする。）を備えている。
　弁部２２は、たとえば図２Ｂに示すように、弁２０を形成する溝の中で最も深い位置であって平面形状に形成した平坦面部２６と、この平坦面部２６と底面部１８との間の壁部２８で形成される。

　平坦面部２６は、収納部６内の圧力Ｐが所定値を超えたときに、最初に破断して開弁状態となる部分である。この平坦面部２６は、たとえば外装ケース４の底面部１８の面方向に形成されている。この面方向とは、底面部１８に対して平行またはそれに近い角度状態の方向を示している。これにより平坦面部２６は、たとえば収納部６内の圧力成分のうち底面部１８方向に作用する圧力Ｐに対して、垂直またはそれに近い角度で受けることになる。平坦面部２６は、たとえば収納部６の容積や蓄電デバイス２の容量や運転時の電圧値などから想定可能な発生するガス量、内部圧力Ｐの大きさ、開弁によって放出させるガスの流量や流速に基づいて、長さＬ１（図３）や面積、幅などが設定されればよい。
　壁部２８は、底面部１８に面した弁２０の開口幅Ｗ４（図４Ｃ）と平坦面部２６の幅Ｗ１（図４Ｃ）との差分により角度が決まる傾斜壁である。

　弁部２４－１、２４－２、２４－３は、弁部２２の平坦面部２６から放射方向に複数本が形成され、かつ平坦面部２６から離間するに従って溝が浅くなる傾斜面部３０と、この傾斜面部３０と底面部１８との間の壁部３２が形成される。
　傾斜面部３０は、平坦面部２６よりも弁の作動圧を高く設定した弁体である。傾斜面部３０は、たとえば溝幅Ｗ１（図４Ａ、Ｂ）が一定であり、かつ傾斜方向の長さＬ２（図３）が溝幅Ｗ１よりも十分に長く設定されている。弁部２４－１、２４－２、２４－３の各傾斜面部３０は、一端側が平坦面部２６と連通しており、他端側が底面部１８と同じ高さに形成されている。このように弁部２４－１、２４－２、２４－３は、傾斜面部３０により弁体であるケース底部の厚さを変化させることで、傾斜面部３０上の位置により収納部６の内部圧力に対する作動圧を異ならせている。具体的に弁部２４－１、２４－２、２４－３は、傾斜面部３０の長辺方向に沿って、平坦面部２６と連通する部分の作動圧が低く、平坦面部２６から離間するに従って弁体が厚くなるので作動圧が高くなる。弁部２４－１、２４－２、２４－３の作動圧の変化度合いは、傾斜面部３０の傾斜角度によって決まる。
　傾斜面部３０の傾斜角度は、たとえば平坦面部２６から離間方向の長辺の長さと、傾斜面部３０の深さにより決まる。
　また弁部２４－１、２４－２、２４－３は、傾斜面部３０の傾斜方向の長さＬ２や幅Ｗ１を同一に設定してもよく、またはそれぞれ異なる長さや幅で形成してもよい。傾斜面部３０の長さＬ２を異ならせた場合、弁部２４－１、２４－２、２４－３間で傾斜面部３０の傾斜角度が異なって、弁の肉厚の変化状態、すなわち、弁の作動圧が異なってくる。これにより、弁２０は、たとえば弁部２２が開弁した後、弁部２４－１、２４－２、２４－３同士で開弁タイミングが異なり、収納部６内に残留する圧力に応じて弁の開放面積を調整することができる。
　壁部３２は、底面部１８に面した弁２０の開口幅Ｗ２（図４Ａ）やＷ３（図４Ｂ）と傾斜面部３０の幅Ｗ１（図４Ａ、Ｂ）との差分により角度が決まる傾斜壁である。

　なお、この実施形態では、弁部２４（２４－１、２４－２、２４－３）の数が３本の場合を示したが、これに限らない。弁部２４は、傾斜面部３０が平坦面部２６に連通し、異なる方向に複数本が形成されればよい。
　また、弁２０は、１の平坦面部２６と複数の弁部２４－１、２４－２、２４－３の傾斜面部３０で構成されるように特定したが、これに限られない。弁２０は、たとえば同じ幅Ｗ１で形成されており、最も深い溝の平坦面部２６の一部と１つの傾斜面部３０が連通した弁部と、同様に平坦面部２６の他の一部と他の傾斜面部３０が連通した複数の弁部を備え、これら弁部の平坦面部２６同士が連通して形成されるものと特定してもよい。

　この弁２０は、たとえば弁部２２、２４に対応する形状を備えた単一の金型を利用し、外装ケース４の底面部１８に対して押圧することで形成してもよく、または弁部２２、２４ごとにそれぞれ独立した複数の金型、または共通の金型を複数回利用して形成してもよい。その他弁２０は、たとえば外装ケース４の底面部１８に対して、刃物やレーザカッターなどの切削機器などを利用した切削加工、その他加工処理により形成してもよい。

　図３は、図２ＡのＩＩＩ－ＩＩＩ線断面の一例を示している。
　蓄電デバイス２の収納部６内は、電解液等の蒸発、化学反応によってガスが生成されており、このような気化に伴う体積の膨張の影響によって内部圧力が上昇する。蓄電デバイス２内のガスは、たとえば運転動作時間に伴う劣化や、過電流の印加による温度上昇などが要因となって発生する。収納部６内には、たとえばガス発生による体積の膨張で、外装ケース４の全方向に放射状に圧力Ｐが作用する。外装ケース４は、負荷された圧力ＰＡによって生じる応力に対し、それぞれの筐体剛性によって収納部６が維持される。弁２０には、たとえば図３に示すように、底面部１８と蓄電素子８との間の収納部６の空間内を通じて、底面部１８に対して直交またはそれに近い交差方向に所定の圧力ＰＡが作用する。

　弁部２４（２４－１、２４－２、２４－３）では、たとえば圧力ＰＡに対し、傾斜面部３０に対して垂直方向に作用する圧力のほか、収納部６内のガスが集約されることで傾斜面方向に圧力ＰＢが作用する。これにより傾斜面部３０では、傾斜面に垂直方向の応力が作用する。また、圧力ＰＢは、肉薄な弁部２２側に作用する。これにより、弁２０では、平坦面部２６に圧力ＰＡおよび圧力ＰＢによる応力が集中することになる。

　図４は、弁の断面の一例として、図２ＢのＩＶＡ－ＩＶＡ線断面、ＩＶＢ－ＩＶＢ線断面、ＩＶＣ－ＩＶＣ線断面を示している。
　弁部２４は、たとえば図４Ａに示すように、外装ケース４の外周側に近い部分において、溝の深さＨ２を小さくすることで、弁体の厚さＨ１が肉厚であり、収納部６内の圧力Ｐに対する剛性が高く設定されている。
　弁部２４は、たとえば図４Ｂに示すように、弁部２２側に近くなるのに従って、溝の深さＨ４が大きくなっており、これにより弁体の厚さＨ３が肉薄になっていく。これにより、弁部２４は、弁の厚さＨ１のときよりも圧力Ｐに対する剛性が低下しており、すなわち、弁の作動圧が低く設定されている。

　また、弁部２２では、たとえば図４Ｃに示すように、底面部１８の中央側であって、溝の深さＨ６が弁部２４の溝の深さＨ２、Ｈ４よりも深くなっており、これにより弁体の厚さＨ５が弁２０の中で最も薄肉状態となっている。

　弁部２２、２４の溝には、たとえば平坦面部２６または傾斜面部３０に、底面部１８に対して直交方向に作用する圧力ＰＡが作用するほか、それぞれの壁部２８、３２の傾斜面に沿って溝内にガスが集められることで、所定の圧力ＰＣが作用する。

　弁部２４は、傾斜面部３０の長辺方向に沿って、弁部２２側にいくに従って、溝が深くなるとともに、ケースの底面部１８に面する開口部分の幅Ｗ２、Ｗ３が広く形成されている。すなわち弁部２４の各部分の開口幅の関係は、Ｗ２＜Ｗ３であり、弁部２２に向かって開口幅が漸次広くなっている。さらに、弁部２４と弁部２２との開口幅の関係は、Ｗ３＜Ｗ４となっている。そして、弁部２４の開口幅は、弁部２２と接続する部分において、弁部２２の開口幅Ｗ４と同じに設定されている。
　また弁部２４では、傾斜面部３０の長辺方向に沿って、開口幅が大きくなるとともに、溝が深くなることで、開口部から壁面が露出状態となっていく。この壁面は、弁部２４内で所定の傾斜角度で形成されている。この壁面の傾斜角度は、たとえば傾斜面部３０の幅Ｗ１と弁部２４の開口幅Ｗ２、Ｗ３との関係、および傾斜面部３０に設定された傾斜状態などにより決まるものであり、弁部２４内で一定の角度にしてもよく、または傾斜面部３０の長辺方向に沿って角度が変わるように設定してもよい。
　そして、この壁面は、弁部２２に向けて露出量が大きくなり、気化した電解液のガスを弁部２２側に流動し易くさせることで、弁部２２に対する応力負荷を大きくしている。

　図５は、外装ケース４を外部から示した図であり、弁が開いた状態例を示している。
　外装ケース４は、たとえば図５Ａに示すように、収納部６の内部圧力が上昇し、弁部２２の作動圧力値を超えたことにより、平坦面部２６の一部または全部が圧壊し、開弁状態となる。この状態がたとえば弁２０の第１の放出状態である。この開弁により収納部６内部に貯まったガスや電解液の一部が外部に所定流量で放出され、収納部６内の圧力を低下させることができる。

　さらに、外装ケース４は、たとえば図５Ｂに示すように、第１の放出状態の後、さらにケース内部で圧力が上昇し、または十分な放出ができておらず内部の圧力が低下していない場合、弁部２４のうち、平坦面部２６に近い部分から肉厚となる傾斜方向に沿って、連続的に傾斜面部３０の一部または全部が圧壊して開弁状態となる。このとき、第１の放出状態で一定の放出処理が行われ、収納部６内の一定の圧力が低下しているため、暴発的に弁２０が拡開状態にならない。また、内部の圧力の大きさに対し、傾斜面部３０の剛性に応じた部分までが開弁状態となる。

　＜一実施形態の効果＞
　斯かる構成によれば、以下のいずれかの効果が期待できる。
　(1) 所定面積を持ち、薄肉な弁部２２側を初めに開弁させることで、弁２０による開放位置が設定できるとともに、弁２０の動作範囲が抑制できる。
　(2) 作動圧が低い弁部２２を所定の面積で構成することで、内部圧力が閾値を超えたときに所定範囲の放出領域が確保され、蓄積されたガスなどの急激な放出状態を防止できる。
　(3) 弁部２２が開弁して初期の圧力放出後に、外装ケース４内部の残留圧力の大きさに対し、徐々に肉厚化している傾斜面部３０により、弁部２４側の開弁範囲を抑制することができる。

　(4) 弁部２４から弁部２２に向けて傾斜面を備えるとともに、底面部１８に対する弁２０の開口広さを弁部２４から弁部２２に向けて広くし、収納部６内のガスや電解液により生じる圧力を弁部２２側に集約させることで、開弁位置を設定することができる。
　(5) 収納部６内の圧力上昇に対し、所定面積を持った弁部２２が開弁して開放状態となることで、急激な外部放出による蓄電素子８の破損や変形の防止、および蓄電素子８の一部が開弁部分に延伸してケース外に露出するのを防止できる。
　(6) 傾斜面部３０の幅を一定にして弁体に作用する圧力を均等にすることで、弁体の肉厚による弁作動圧を設定することが可能となる。

　図６は、実施例に係る弁部の構成例を示している。図６に示す構成において、図２等と同一部分には同一の符号を付している。
　弁２０は、たとえば図６Ａに示すように、外装ケース４の底面部１８の中央側に形成された弁部２２から放射状に直線、またはそれに近い状態で３つの弁部２４－１、２４－２、２４－３が形成されている。すなわち、この弁２０は、たとえば底面部１８の中心、またはそれに近い位置であって、弁部２２の中央部分に交差するように設定した基準位置Ｏ（図６Ｂ）に基づいて分けると、弁部２２の一部と弁部２４－１、２４－２、２４－３を組み合せて構成されている。

　この弁部の長さＬは、たとえば図６Ｂに示すように、基準位置Ｏから弁部２４との接続位置までの長さＬ１と、底面に平行方向Ｓにとった弁部２４の長さＬ２の合計値である。また、弁部２４の傾斜面部３０（図２Ｂ）と弁部２２の平坦面部２６（図２Ｂ）との間の傾斜角度θは、たとえば弁部の長さＬと弁部２４の長さＬ２のほか、底面部１８の厚さおよび弁部２２の深さなどにより決まる。

　図７は、弁部の寸法条件に対する弁作動時の状態の実験結果の一例を示している。
　この実験例では、弁部２２と弁部２４の長さによる弁作動状態や、開弁面積の状態を確認することを目的としている。
　実験に用いる弁は、図７に示すように、比較例１と実施例１～５を設定した。弁は、たとえば全体の長さＬ＝４．１［ｍｍ］とし、平坦面部２６を有する弁部２２の長さＬ１に基づいて、傾斜面部３０を有する弁部２４の長さＬ２が設定される。比較例１は、弁部２４の長さＬ１を最も短くした１．１６［ｍｍ］とする。実施例は、たとえばＬ１を２．１６［ｍｍ］～３．９６［ｍｍ］まで、所定の間隔に設定している。そして、設定した長さＬ１に対応して、全体長さＬ＝４．１［ｍｍ］から弁部２４の長さＬ２が決まる。このときの長さＬ１を基準としたときの長さＬ２の比率は、比較例１が２．５３、実施例１～５がそれぞれ０．９０、０．３４、０．１２、０．０７６、０．０３５となっている。

　実験に用いる蓄電デバイス２の一例であるコンデンサは、たとえば直径がφ１０［ｍｍ］であって、内部に不燃性ガスを封入したものを用いている。この実験では、たとえば比較例１、実施例１～５に示した寸法条件で形成したコンデンサを、それぞれ５個以上使用し、同じ測定条件下で弁部２２を開弁させて、そのときの内部圧力値を計測する。この実験では、測定条件として、各コンデンサに対して逆電印加し、たとえば１７０［℃］となるように制御する。

　弁作動圧の測定値は、たとえば図７に示すように、比較例１では２．０４［ＭＰａ］と最も高い値を計測した。また実施例１～５では、上から順に、１．６８［ＭＰａ］、１．６４［ＭＰａ］、１．５７［ＭＰａ］、１．５７［ＭＰａ］、１．５６［ＭＰａ］となった。

　また、コンデンサの実験では、開弁状態の評価として、弁の開弁面積をそれぞれ計測する。この計測では、寸法条件ごとに、開弁面積の平均値を算出する。たとえば、それぞれの寸法ごとに開弁面積の平均値を基準面積として、基準面積と０．５［ｍｍ²］以上の差を有する開弁面積で開弁した数を計測し、その評価を行う。この評価では、たとえば基準面積との差が０．５［ｍｍ²］以上に開口した数が１０個計測したうちの２個以下の場合、バラつきが少ないことを示す「小」と設定し、開口数が２－４個の場合に「中」と設定し、開口数が５個以上の場合に「大」と設定する。
　この開弁状態の評価は、たとえば弁が作動したときに放出される収納部内のガスやその他の物質の放出量や放出位置の安定化などに影響する。

　この実験結果として、弁部２２の長さＬ１に対する弁作動圧は、たとえば図８に示すように、長さＬ１が小さい値の比較例１の条件のときに最も高い値となった。そして、弁作動圧は、実施例１～実施例５の順に、Ｌ１の値が順に大きくなるのに沿って、微小に弁作動圧が減少している。

　また、弁部２２の長さＬ１に対する開弁面積の評価では、たとえば図９に示すように、長さＬ１を小さい値に設定した比較例１および、実施例１～３の範囲において開弁面積の平均値が約０．２～３．０の範囲であるとともに、分布のバラつき範囲が小さくなっている。これに対し、長さＬ１を大きく設定した実施例４、５では、開弁面積が大きくなるとともに、面積のバラつき範囲が大きくなった。

　斯かる実験結果に基づき、弁部２２の長さＬ１の設定範囲は、たとえば弁作動圧の計測結果に対する許容範囲（図８）、および開弁面積の計測結果の許容範囲（図９）から、下限値Ｌａとして２．１６［ｍｍ］、上限値Ｌｂとして３．６６［ｍｍ］の範囲を採用すればよい。このとき弁部２２の長さＬ１に対する弁部２４との長さＬ２の比率は、たとえば弁部２２に対して、最小値が０．１２以上であり、かつ最大値が０．９となる。

　＜実施例の効果＞
　斯かる構成によれば、以下のいずれかの効果が期待できる。
　(1) 一実施形態と同様の効果が得られる。
　(2) 肉薄に形成した弁部２２の長さＬ１と傾斜面部を有する弁部２４の長さＬ２の割合について、弁作動圧や開弁面積のバラつきの実験結果に基づいて設定することで、開弁位置や範囲、内部ガスなどの放出時の状態を想定でき、開弁時の状態を調整することが可能となる。
　(3) 弁部２２と弁部２４の長さを設定することで、弁作動時の圧力の調整精度が高められる。
　(4) 弁作動時の圧力や開口面積を想定して、弁部２２の長さＬ１を大きくとることで、弁作動時に急激な内部圧力の放出を防止し、蓄電デバイスの内部圧力をゆるやかに低下させることできる。

＜変形例＞
　以上説明した実施形態について、その特徴事項や変形例を以下に列挙する。

　(1) 上記実施形態では、傾斜面部３０は、長辺方向に沿って単一の傾斜角度で形成される場合を示したがこれに限らない。傾斜面部３０は、長辺方向に沿って、傾斜角度を異ならせてもよい。このとき傾斜面部３０は、たとえば底面部１８から弁部２２の平坦面部２６との間で、連続的に傾斜角度を増加または減少させてもよく、または所定長さごとに段階的に傾斜角度を変化させてもよい。これにより、弁２０は、弁部２４上において、ガスや電解液の誘導性や内部圧力の集約処理について、より精緻な調整が可能となる。

　(2) 上記実施例では、弁部２２の長さＬ１に対する弁部２４の長さＬ２の設定において、長さＬ１を基準として長さＬ２の比率を設定する場合を示したがこれに限られない。弁の形成では、たとえば弁の長さＬである、（Ｌ１＋Ｌ２）に対し、弁部２２の長さＬ１、または弁部２４の長さＬ２の比率を設定してもよい。

　(3) 上記実施例では、一例としてφ１０［ｍｍ］のコンデンサを利用した場合であって、弁部２２、２４の長さＬ１、Ｌ２の比率を設定したが、本開示の技術が斯かる比率の値に限定されない。弁部２２、２４の長さの比率は、たとえばコンデンサまたは外装ケースの外径、弁の長さＬの設定値などによって、異なる値を採用してもよい。コンデンサは、たとえば外径寸法がφ８［ｍｍ］からφ１８［ｍｍ］のものを用いることができる。そして、このコンデンサに利用するため、外径寸法φ８［ｍｍ］に応じて弁部２２、２４の長さＬ１、Ｌ２の比率を設定すればよい。またコンデンサの外形寸法がφ１８［ｍｍ］のコンデンサの場合は、この外形寸法に応じて弁部２２、２４の長さＬ１、Ｌ２の比率を設定すればよい。

　(4) 上記実施例では、弁部の長さＬ１、Ｌ２やその比率について、実験の計測結果に対し、弁作動圧や開弁面積やその値のバラつきを基準に値を選定する場合を示したがこれに限られない。本開示の技術では、たとえば弁作動直後の開弁面積や弁作動圧とともに、開弁後所定時間が経過したときの外装ケース内部の状態を計測し、その計測結果も含めて弁部２２、２４の長さＬ１、Ｌ２の値や比率を選定してもよい。つまり、蓄電デバイス２では、たとえば開弁後に、さらに内部圧力や温度の上昇を防止して内部の状態を安定化できるように、弁部２２、２４の値やその比率を大きく設定するようにしてもよい。

　(5) 上記実施例では、たとえば３方向に形成される弁について、弁部２２、２４の長さＬ１、Ｌ２の比率を共通に設定する場合を示したが、これに限られない。弁２０は、たとえばそれぞれの弁部２４－１、２４－２、２４－３毎に、弁部２２との長さＬ１、Ｌ２の比率を異ならせてもよい。この場合、たとえば弁２０が底面部１８の中央に形成されていない場合など、内部圧力の作用する状態に合せて、弁部２４－１、２４－２、２４－３ごとに長さＬ２や弁部２２の長さＬ１との比率を異ならせてもよい。

　以上説明したように、本開示の技術に関し最も好ましい実施形態および実施例について説明した。本開示の技術は、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、本開示の技術の範囲に含まれることは言うまでもない。

　本開示の蓄電デバイス用ケースおよび蓄電デバイスは、ケース底部に、最も薄肉で所定面積の弁部と、その周縁方向に段階的に厚さを変化させた複数の弁部を形成することで、収納部内の圧力が所定値に達した時に、開弁する位置を設定できるほか、内部圧力の放出状態を調整することができ、有用である。

　２　蓄電デバイス
　４　外装ケース
　６　収納部
　８　蓄電素子
　１０Ａ、１０Ｂ　外部端子
　１２　開口部
　１４　封口部材
　１６　加締め部
　１８　底面部
　２０　弁
　２２　第１の弁部
　２４、２４－１、２４－２、２４－３　第２の弁部
　２６　平坦面部
　２８、３２　壁部
　３０　傾斜面部

Claims

　収納部の内部圧力が閾値を超えたときに解放状態となる弁を有する蓄電デバイス用ケースであって、
　前記弁は、前記収納部を形成する筐体底部の一部に、前記筐体底部の厚み方向に形成された溝からなり、
　当該溝における最も深い位置に、所定の面積をもって形成されており、前記筐体底部の面方向に形成された平坦面部を備える第１の弁部と、
　一端が前記第１の弁部と接続し、他端が前記収納部の外周方向に所定長さで形成されるとともに、前記平坦面部と前記筐体底部の面との間で深さを変化させる傾斜面部を備える第２の弁部と、
　を備えており、前記筐体底部の面に沿って異なる方向に、少なくとも前記第２の弁部が複数形成されており、
前記筐体底部に面した前記弁の開口部は、前記第１の弁部に隣接する部分の開口幅が前記第２の弁部に隣接する開口幅よりも広い
　ことを特徴とする蓄電デバイス用ケース。
　前記弁は、前記筐体底部から前記平坦面部または前記傾斜面部の側面に向けて開口幅を減少させる傾斜壁を備えることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス用ケース。
　前記第２の弁部は、前記傾斜面部の開口幅が一定に形成されており、
　前記第１の弁部は、前記第２の弁部と接続する前記平坦面部の一部が前記傾斜面部の幅と同一またはそれに近い幅で形成されることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス用ケース。
　前記筐体底部に面した前記弁の開口部のうち前記第２の弁部に隣接する部分は、前記傾斜面部の長さ方向に沿って開口幅が変化していることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス用ケース。
　前記第２の弁部の開口部は、前記傾斜面部の長さ方向に沿って前記第１の弁部側に向けて漸次開口幅を広く形成していることを特徴とする請求項４に記載の蓄電デバイス用ケース。
　前記弁は、前記筐体底部の底面に平行な方向を基準とし、前記第１の弁部の一部に設定した基準位置から前記第２の弁部との接続位置までの前記第１の弁部の長さと、該接続位置から先端部分までの前記第２の弁部の長さとの比率が、０．１２以上かつ０．９以下の範囲に設定されることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス用ケース。
　蓄電素子を収納する収納部を備えるとともに、筐体底部側に前記収納部の内部圧力が閾値を超えたときに解放状態となる弁を有するケースを備え、
　前記弁は、前記筐体底部の厚み方向に形成された溝からなり、
　当該溝における最も深い位置に、所定の面積をもって形成されており、前記筐体底部の面方向に形成された平坦面部を備える第１の弁部と、
　一端が前記第１の弁部と接続し、他端が前記収納部の外周方向に所定長さで形成されるとともに、前記平坦面部と前記筐体底部の面との間で深さを変化させる傾斜面部を備える第２の弁部と、
　を備えており、前記筐体底部の面に沿って異なる方向に、少なくとも前記第２の弁部が複数形成されており、
前記筐体底部に面した前記弁の開口部は、前記第１の弁部に隣接する部分の開口幅が前記第２の弁部に隣接する開口幅よりも広い
　ことを特徴とする蓄電デバイス。