(57)【要約】【課題】容器への取り付けが容易な蓄電デバイス用弁構造体を提供する。【解決手段】容器に取り付けられる弁構造体が提供される。弁構造体は、蓄電デバイス用であり、容器の内部において発生したガスを容器の外部へ排出する通路が形成されたケーシングと、ケーシング内に収容され、容器の内部において発生したガスに起因して容器の内圧が上昇した場合に、ガスを通路を介して容器の外部側へ通過させる弁機構とを備える。ケーシングは、第１平面と、第１平面に対し平行な第２平面とを含む。【選択図】図３
2020184417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に取り付けられる弁構造体であって、
前記容器の内部において発生したガスを前記容器の外部へ排出する通路が形成されたケーシングと、
前記ケーシングに保持され、前記容器の内部において発生した前記ガスに起因して前記容器の内圧が上昇した場合に、前記ガスを前記通路を介して前記容器の外部側へ通過させる弁機構と
を備え、
前記ケーシングは、第１平面と、前記第１平面に対し平行な第２平面とを含む、
蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項２】
前記ケーシングは、
前記通路に含まれる第１通気路を有し、前記容器の内部において発生した前記ガスが前記第１通気路に流入するように前記容器に固定される第１部分
を含む、
請求項１に記載の蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項３】
前記ケーシングは、
前記通路に含まれ、前記第１通気路よりも前記容器の外部側に位置する第２通気路を有し、前記弁機構を保持する第２部分と、
前記通路に含まれ、前記第１通気路よりも前記容器の外部側に位置する第３通気路を有し、前記第１平面及び前記第２平面を含む第３部分と
をさらに含む、
請求項２に記載の蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項４】
前記第３通気路は、前記第２通気路よりも前記容器の内部側に位置する、
請求項３に記載の蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項５】
前記第１部分は、前記第１通気路の延びる方向に沿って視たときに、非円形である、
請求項２から４のいずれかに記載の蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項６】
前記第１部分は、前記第１通気路の延びる方向に沿って視たときに、中央部から第１方向に向かうほど薄く形成された第１翼状部と、前記第１方向と反対の第２方向に向かうほど薄く形成された第２翼状部とを有する、
請求項２から５のいずれかに記載の蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項７】
前記第１平面及び前記第２平面は、前記第１方向及び前記第２方向に平行又は垂直である、
請求項６に記載の蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項８】
包装材料で構成されており、内部空間と、前記内部空間の周縁を画定する周縁シール部とを有する容器と、
前記容器の内部空間に収容された電池素子と、
前記周縁シール部に取り付けられた弁構造体と
を備える、蓄電デバイスであって、
前記弁構造体は、
前記容器の内部において発生したガスを前記容器の外部へ排出する通路が形成されたケーシングと、
前記ケーシングに保持され、前記容器の内部において発生した前記ガスに起因して前記容器の内圧が上昇した場合に、前記ガスを前記通路を介して前記容器の外部側へ通過させる弁機構と
を含み、
前記ケーシングは、第１平面と、前記第１平面に対し平行な第２平面とを含む、
蓄電デバイス。
【請求項９】
前記第１平面及び前記第２平面は、前記周縁シール部が延びる方向に平行又は垂直である、
請求項８に記載の蓄電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイス用弁構造体、及びこれを備える蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、パウチ型のリチウム二次電池を開示している。この電池では、電池素子を収容する袋の周縁に沿って形成される周縁シール部に、ガス抜きのための弁構造体が挟まれるようにして取り付けられている。この弁構造体は、袋内において発生したガスを排出することで、袋の形状が変形するのを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−３１９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような弁構造体の周縁シール部への取り付けは、典型的には、袋を構成する包装材料で弁構造体を挟み、包装材料とともに弁構造体をヒートシールすることにより行われる。また、典型的には、弁構造体は、冶具に含まれる把持具等により把持された状態で、ヒートシールを行う加工位置まで搬送され、ヒートシール中、加工位置に固定される。しかしながら、特許文献１の弁構造体において、周縁シール部から袋の外部に突出する部分は、円柱状である。これでは、弁構造体をしっかりと把持することが難しくなるため、例えば、弁構造体を加工位置まで搬送したり、加工位置に固定したりすることが難しくなり得、ひいては、弁構造体の容器への取り付けが難しくなり得る。
【０００５】
本発明は、容器への取り付けが容易な蓄電デバイス用弁構造体、及びこれを備える蓄電デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１観点に係る蓄電デバイス用弁構造体は、容器に取り付けられる弁構造体であって、前記容器の内部において発生したガスを前記容器の外部へ排出する通路が形成されたケーシングと、前記ケーシングに保持され、前記容器の内部において発生した前記ガスに起因して前記容器の内圧が上昇した場合に、前記ガスを前記通路を介して前記容器の外部側へ通過させる弁機構とを備える。前記ケーシングは、第１平面と、前記第１平面に対し平行な第２平面とを含む。
【０００７】
本発明の第２観点に係る蓄電デバイス用弁構造体は、第１観点に係る弁構造体であって、前記ケーシングは、前記通路に含まれる第１通気路を有し、前記容器の内部において発生した前記ガスが前記第１通気路に流入するように前記容器に固定される第１部分を含む。
【０００８】
本発明の第３観点に係る蓄電デバイス用弁構造体は、第２観点に係る弁構造体であって、前記ケーシングは、前記通路に含まれ、前記第１通気路よりも前記容器の外部側に位置する第２通気路を有し、前記弁機構を保持する第２部分と、前記通路に含まれ、前記第１通気路よりも前記容器の外部側に位置する第３通気路を有し、前記第１平面及び前記第２平面を含む第３部分とをさらに含む。
【０００９】
本発明の第４観点に係る蓄電デバイス用弁構造体は、第３観点に係る弁構造体であって、前記第３通気路は、前記第２通気路よりも前記容器の内部側に位置する。
【００１０】
本発明の第５観点に係る蓄電デバイス用弁構造体は、第２観点から第４観点のいずれかに係る弁構造体であって、前記第１部分は、前記第１通気路の延びる方向に沿って視たときに、非円形である。
【００１１】
本発明の第６観点に係る蓄電デバイス用弁構造体は、第２観点から第５観点のいずれかに係る弁構造体であって、前記第１部分は、前記第１通気路の延びる方向に沿って視たときに、中央部から第１方向に向かうほど薄く形成された第１翼状部と、前記第１方向と反対の第２方向に向かうほど薄く形成された第２翼状部とを有する。
【００１２】
本発明の第７観点に係る蓄電デバイス用弁構造体は、第６観点に係る弁構造体であって、前記第１平面及び前記第２平面は、前記第１方向及び前記第２方向に平行又は垂直である。
【００１３】
本発明の第８観点に係る蓄電デバイスは、包装材料で構成されており、内部空間と、前記内部空間の周縁を画定する周縁シール部とを有する容器と、前記容器の内部空間に収容された電池素子と、前記周縁シール部に取り付けられた弁構造体とを備える。前記弁構造体は、前記容器の内部において発生したガスを前記容器の外部へ排出する通路が形成されたケーシングと、前記ケーシングに保持され、前記容器の内部において発生した前記ガスに起因して前記容器の内圧が上昇した場合に、前記ガスを前記通路を介して前記容器の外部側へ通過させる弁機構とを含む。前記ケーシングは、第１平面と、前記第１平面に対し平行な第２平面とを含む。
【００１４】
本発明の第９観点に係る蓄電デバイスは、第８観点に係る蓄電デバイスであって、前記第１平面及び前記第２平面は、前記周縁シール部が延びる方向に平行又は垂直である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蓄電デバイス用弁構造体のケーシングは、互いに平行な一対の平面（第１平面及び第２平面）を含む。このような一対の平面は、弁構造体を把持し易くし、それにより、例えば、弁構造体を加工位置まで容易に搬送したり、加工位置に容易に固定したりすることが可能になる。その結果、弁構造体の容器への取り付けを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄電デバイス用弁構造体を備える蓄電デバイスの平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図。
【図３】弁構造体の平面図。
【図４】弁構造体を後面側から視た図。
【図５】弁構造体を前面側から視た図。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ断面図。
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図。
【図８Ａ】弁構造体の容器への取り付け方法を説明する図。
【図８Ｂ】弁構造体の容器への取り付け方法を説明する別の図。
【図８Ｃ】弁構造体の容器への取り付け方法を説明するさらに別の図。
【図９Ａ】ある変形例に係る弁構造体の断面図。
【図９Ｂ】ある変形例に係る弁構造体に含まれる破壊弁を示す図。
【図１０】別の変形例に係る弁構造体を後面側から視た図。
【図１１】さらに別の変形例に係る弁構造体の平面図。
【図１２Ａ】さらに別の変形例に係る弁構造体を後面側から視た図。
【図１２Ｂ】さらに別の変形例に係る弁構造体を後面側から視た図。
【図１２Ｃ】さらに別の変形例に係る弁構造体を後面側から視た図。
【図１３Ａ】さらに別の変形例に係る弁構造体の断面図。
【図１３Ｂ】さらに別の変形例に係る弁構造体の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る蓄電デバイス用弁構造体、及びこれを備える蓄電デバイスについて説明する。
【００１８】
＜１．蓄電デバイスの全体構成＞
図１に、本実施形態に係る蓄電デバイス１の平面図を示す。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。これらの図では、本来外部から視認できない部位が、参考のため、部分的に点線で示されている。以下では、説明の便宜のため、特に断らない限り、図１の上下方向を「前後」と称し、左右方向を「左右」と称し、図２の上下方向を「上下」と称する。ただし、蓄電デバイス１の使用時の向きは、これに限定されない。
【００１９】
蓄電デバイス１は、収容体１０１と、これに収容された電池素子４００とを備える。収容体１０１は、容器１００と、容器１００に取り付けられたタブ３００及びタブフィルム３１０とを備える。電池素子４００は、容器１００の内部空間Ｓ１に収容される。
【００２０】
容器１００は、包装材料１１０及び１２０から構成される。平面視における容器１００の外周部分においては、包装材料１１０及び１２０がヒートシールされ、互いに融着しており、これにより、周縁シール部１３０が形成されている。そして、この周縁シール部１３０により、外部空間から遮断された容器１００の内部空間Ｓ１が形成される。周縁シール部１３０は、容器１００の内部空間Ｓ１の周縁を画定する。なお、ここでいうヒートシールの態様には、熱源からの加熱溶着、超音波溶着等の態様が想定される。いずれにせよ、周縁シール部１３０とは、包装材料１１０及び１２０が融着され、一体化している部分を意味する。
【００２１】
包装材料１１０及び１２０は、例えば、樹脂成形品又はフィルムから構成される。ここでいう樹脂成形品とは、射出成形や圧空成形、真空成形、ブロー成形等の方法により製造することができ、意匠性や機能性を付与するためにインモールド成形を行ってもよい。樹脂の種類は、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ＡＢＳ等とすることができる。また、ここでいうフィルムとは、例えば、インフレーション法やＴダイ法等の方法により製造することができるプラスチックフィルムや、これらのプラスチックフィルムを金属箔に積層したものである。また、ここでいうフィルムは、延伸されたものであってもなくてもよく、単層のフィルムであっても積層フィルムであってもよい。また、ここでいう積層フィルムは、コーティング法により製造されてもよいし、複数枚のフィルムが接着剤等により接着されたものでもよいし、多層押出法により製造されてもよい。
【００２２】
以上のとおり、包装材料１１０及び１２０は様々に構成することができるが、本実施形態では、ラミネートフィルムから構成される。ラミネートフィルムは、基材層、バリア層及び熱融着性樹脂層を積層した積層体とすることができる。基材層は、包装材料１１０及び１２０の基材として機能し、典型的には、容器１００の外層側を形成し、絶縁性を有する樹脂層である。バリア層は、包装材料１１０及び１２０の強度向上の他、蓄電デバイス１内に少なくとも水分等が侵入することを防止する機能を有し、典型的には、アルミニウム合金等からなる金属層である。熱融着性樹脂層は、典型的には、ポリオレフィン等の熱融着可能な樹脂からなり、容器１００の最内層を形成する。
【００２３】
容器１００の形状は、特に限定されず、例えば、袋状（パウチ状）とすることができる。ここでいう袋状には、三方シールタイプ、四方シールタイプ、ピロータイプ、ガセットタイプ等が考えられる。ただし、本実施形態の容器１００は、図２のような形状を有し、トレイ状に成形された包装材料１１０と、同じくトレイ状に成形され、包装材料１１０の上から重ね合わされた包装材料１２０とを、平面視における外周部分に沿ってヒートシールすることにより製造される。包装材料１１０は、平面視における外周部分に相当する角環状のフランジ部１１４と、フランジ部１１４の内縁に連続し、そこから下方に膨出する成形部１１２とを含む。同様に、包装材料１２０は、平面視における外周部分に相当する角環状のフランジ部１２４と、フランジ部１２４の内縁に連続し、そこから上方に膨出する成形部１２２とを含む。包装材料１１０及び包装材料１２０は、それぞれの成形部１１２及び１２２が互いに反対方向に膨出するように重ね合わされる。この状態で、包装材料１１０のフランジ部１１４と、包装材料１２０のフランジ部１２４とが、一体化するようにヒートシールされ、周縁シール部１３０を構成する。周縁シール部１３０は、容器１００の外周全体に亘って延び、角環状に形成される。なお、包装材料１１０及び包装材料１２０の一方は、シート状であってもよい。
【００２４】
電池素子４００は、例えば、リチウムイオン電池（二次電池）やキャパシタ等の蓄電部材であり、電解液を含む。電池素子４００に異常が生じると、容器１００の内部空間Ｓ１内にガスが発生し得る。また、電池素子４００がキャパシタである場合には、キャパシタにおける化学反応に起因して容器１００の内部空間Ｓ１内にガスが発生し得る。また、蓄電デバイス１は、全固体電池であってもよく、この場合、電池素子４００は、ガスを発生し得る固体電解質を含み得る。例えば、固体電解質が硫化物系である場合、硫化水素のガスが発生し得る。
【００２５】
タブ３００は、電池素子４００における電力の入出力に用いられる金属端子である。タブ３００は、容器１００の周縁シール部１３０の左右方向の端部に分かれて配置されており、一方が正極側の端子を構成し、他方が負極側の端子を構成する。各タブ３００の左右方向の一方の端部は、容器１００の内部空間Ｓ１において電池素子４００の電極（正極又は負極）に電気的に接続されており、他方の端部は、周縁シール部１３０から外側に突出している。以上の蓄電デバイス１の形態は、例えば、蓄電デバイス１を多数直列接続して高電圧で使用する電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両で使用するのに特に好ましい。なお、正極及び負極の端子を構成する２つのタブ３００の取付け位置は特に限定されず、例えば、周縁シール部１３０の同じ１つの辺に配置されていてもよい。
【００２６】
タブ３００を構成する金属材料は、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅等である。電池素子４００がリチウムイオン電池である場合、正極に接続されるタブ３００は、典型的には、アルミニウム等によって構成され、負極に接続されるタブ３００は、典型的には、銅、ニッケル等によって構成される。
【００２７】
左側のタブ３００は、周縁シール部１３０のうち左端部において、タブフィルム３１０を介して包装材料１１０及び１２０に挟まれている。右側のタブ３００も、周縁シール部１３０のうち右端部において、タブフィルム３１０を介して包装材料１１０及び１２０に挟まれている。
【００２８】
タブフィルム３１０は、いわゆる接着性フィルムであり、包装材料１１０及び１２０と、タブ３００（金属）との両方に接着するように構成されている。タブフィルム３１０を介することによって、タブ３００と、包装材料１１０及び１２０の最内層（熱融着性樹脂層）とが異素材であっても、両者を固定することができる。
【００２９】
蓄電デバイス１の動作に伴い、容器１００の内部空間Ｓ１でガスが発生すると、内部空間Ｓ１内の圧力が徐々に上昇してゆく。内部空間Ｓ１内の圧力が過剰に上昇すると、容器１００が破裂し、蓄電デバイス１が破壊される虞がある。収容体１０１は、このような事態を防止するための機構として、弁構造体２００を備える。弁構造体２００は、内部空間Ｓ１内の圧力を調整するためのガス抜き弁であり、容器１００の周縁シール部１３０に取り付けられている。以下、弁構造体２００の構成について、詳細に説明する。
【００３０】
＜２．弁構造体の構成＞
図３は、弁構造体２００の平面図である。同図に示すとおり、弁構造体２００は、ケーシング２０１を有し、ケーシング２０１は、第１部分１０、第２部分２０及び第３部分３０を含む。本実施形態では、これらの部分１０〜３０は、第１部分１０、第３部分３０、第２部分２０の順に、容器１００の内部から外部に向かう方向（後ろ側から前側へ向かう方向）に連続して配置される。図４は、弁構造体２００を第１部分１０側から（後ろ側から）視た図であり、図５は、弁構造体２００を第２部分２０側から（前側から）視た図である。
【００３１】
図６は、図４のＶＩ−ＶＩ断面図であり、図７は、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。図６及び図７に示す通り、本実施形態の弁構造体２００は、繰り返しのガス抜きが可能な逆止弁であり、特にボールスプリング型の逆止弁である。弁構造体２００は、内部空間Ｓ１内の圧力に応じて、開状態と閉状態との間を切り替わるリリーフ弁である。ケーシング２０１の内部には、通路Ｌ１が形成されている。通路Ｌ１は、容器１００の内部空間Ｓ１に面する入口Ｏ１と、外部空間に面する出口Ｏ２とを有する。通路Ｌ１は、弁構造体２００の開状態において、容器１００の内部空間Ｓ１を外部空間に連通させ、内部空間Ｓ１において発生したガスを容器１００の外部へ排出することができる。弁構造体２００は、内部空間Ｓ１で発生したガスにより内部空間Ｓ１内の圧力が上昇した場合に、開状態となる。一方、弁構造体２００は、閉状態において、内部空間Ｓ１を外部空間から密閉する。
【００３２】
第１部分１０は、弁構造体２００を容器１００に取り付けるための部位である。第１部分１０は、容器１００の成形時に、包装材料１１０及び１２０とともにヒートシールされる。このヒートシールにより、第１部分１０の外周面と、包装材料１１０及び１２０とが融着して接合され、第１部分１０は、包装材料１１０及び１２０に挟まれる態様で、周縁シール部１３０に固定される（図２参照）。
【００３３】
第３部分３０は、周縁シール部１３０の外側に配置されており、包装材料１１０及び１２０に挟まれていない（図１及び図２参照）。また、第３部分３０よりもさらに外側に配置される第２部分２０も、周縁シール部１３０の外側に配置されており、包装材料１１０及び１２０に挟まれていない。その結果、第１部分１０を容器１００にヒートシールにより取り付ける時の熱で、第２部分２０に保持される、後述される弁機構を構成する各種部品が変形等により破壊される虞が低減される。
【００３４】
第１部分１０、第２部分２０及び第３部分３０は、互いに同軸に、前後方向に平行（略平行である場合を含む。以下、同様。）に延びる。ここで、これらの部分１０〜３０に共通する中心軸を、参照符号Ｃ１で表す。第１部分１０は、第１通気路Ａ１を有し、第２部分２０は、第２通気路Ａ２を有し、第３部分３０は、第３通気路Ａ３を有する。これらの通気路Ａ１〜Ａ３も、中心軸Ｃ１を中心軸として、互いに同軸に、前後方向に平行に延びる。本実施形態では、入口Ｏ１及び出口Ｏ２は、ケーシング２０１の外周面ではなく、前後方向の端面に配置されており、特に、前後方向に直線状に延びる中心軸Ｃ１は、入口Ｏ１及び出口Ｏ２の中心を通る。これに限定されないが、通気路Ａ１〜Ａ３の中心軸Ｃ１に直交する断面は、円形である。通気路Ａ１〜Ａ３は、互いに連通しており、全体として通路Ｌ１を構成する。第３通気路Ａ３は、第１通気路Ａ１よりも容器１００の外部側に配置され、第３通気路Ａ３よりもさらに容器１００の外部側に、第２通気路Ａ２が配置される。言い換えると、第３通気路Ａ３は、第２通気路Ａ２よりも容器１００の内部側に配置され、第３通気路Ａ３よりもさらに容器１００の内部側に、第１通気路Ａ１が配置される。
【００３５】
図４及び図５に示す通り、第２部分２０の外形は、概ね、中心軸Ｃ１を中心軸とする円柱形状である。一方、図４に示す通り、第３部分３０の外形は、概ね、中心軸Ｃ１を中心軸とする円柱の一部を切り欠いたような形状を有する。より具体的には、第３部分３０の外形は、概ね、中心軸Ｃ１を中心軸とする円柱を、中心軸Ｃ１から一定の距離を空けた平面で切り欠くとともに、中心軸Ｃ１に対し当該平面と対称な位置にある平面でさらに切り欠いたような形状を有する。よって、第３部分３０は、一対の平面Ｄ１及びＤ２を有する。以下、Ｄ１で示される平面を第１平面と呼び、Ｄ２で示される平面を第２平面と呼ぶことがある。第１平面Ｄ１及び第２平面Ｄ２は、互いに平行（略平行である場合を含む。以下、同様。）である。第１平面Ｄ１及び第２平面Ｄ２は、中心軸Ｃ１の延びる方向に平行（略平行な場合を含む。以下、同様。）である。また、本実施形態では、第１平面Ｄ１及び第２平面Ｄ２は、周縁シール部１３０が延びる方向に平行（略平行な場合を含む。以下、同様。）である。第３部分３０の外周面は、第１平面Ｄ１及び第２平面Ｄ２と、これらの平面Ｄ１及びＤ２を連結する湾曲面Ｄ３及びＤ４とにより構成される。湾曲面Ｄ３及びＤ４は、各々、中心軸Ｃ１の延びる方向に沿って視たときに、中心軸Ｃ１を中心とする円弧状であり、第２部分２０の外形に重なる。以上のような第２部分２０は、一対の平面Ｄ１及びＤ２が形成されるように円筒形の部材の外周面を切削することにより、成形することができる。
【００３６】
第１部分１０は、図４に示す通り、中心軸Ｃ１の延びる方向に沿って視たときに、その外形が非円形である。より具体的には、第１部分１０は、中心軸Ｃ１の延びる方向に沿って視たときに、その左右方向の中央部から左に向かうほど薄く形成された第１翼状部４１と、右に向かうほど薄く形成された第２翼状部４２とを有する。よって、本実施形態では、第１部分１０は、蓄電デバイス１の幅方向（左右方向）の中央部に近づくほど厚くなり、蓄電デバイス１の幅方向（左右方向）の端部に近づくほど薄くなる。
【００３７】
本実施形態では、翼状部４１及び４２により、第１部分１０の外周面は、包装材料１１０に覆われる下側半分においても、包装材料１２０に覆われる上側半分においても、それぞれ滑らかな湾曲面を描いている。また、翼状部４１及び４２により、例えば第１部分１０が円筒状に形成されている場合と比べ、周縁シール部１３０のうち第１部分１０が挟まれていない部分から周縁シール部１３０のうち第１部分１０が挟まれている部分へ移行する位置において、蓄電デバイス１の上下方向の厚みの変化が滑らかになる。その結果、周縁シール部１３０において第１部分１０が取り付けられている位置の周辺部分において、包装材料１１０及び１２０に無理な力が加わらないため、第１部分１０を周縁シール部１３０に強固に固定することができる。
【００３８】
以上のとおり、本実施形態では、第１部分１０、第２部分２０及び第３部分３０の外形は、中心軸Ｃ１の延びる方向に沿って視たときに、それぞれの部分に割り当てられている役割に応じて、いずれも異なる形状を有する。
【００３９】
第２部分２０は、弁機構を保持する。当該弁機構は、容器１００の内部空間Ｓ１において発生したガスに起因して内部空間Ｓ１内の圧力が上昇した場合に、第１通気路Ａ１及び第３通気路Ａ３を通過したガスを第２通気路Ａ２を介して容器１００の外部側へ通過させる。すなわち、第２部分２０には、弁構造体２００のガス抜き弁としての機能を発揮するための主な構造を有する部分が保持される。本実施形態では、第２部分２０の内部の第２通気路Ａ２内に、弁機構としてのバネ２１２、ボール２１３及びバルブシート２１４が収容される。第２通気路Ａ２内には、第３部分３０に連続する挿入部２１５も収容されている。これらの部２１２〜２１５は、第２通気路Ａ２内において出口Ｏ２から入口Ｏ１に向かって、この順に配置されている。なお、本実施形態では、第２部分２０、バルブシート２１４及び挿入部２１５が別部品として構成されているが、これらの少なくとも一部を一体的に構成してもよい。また、本実施形態では、図６及び図７に示す通り、挿入部２１５は、第３部分３０及び第１部分１０と一体的に構成されているが、これらの少なくとも一部が別部品として構成されてもよい。
【００４０】
バルブシート２１４は、バネ２１２により外側から付勢される弁体としてのボール２１３を受け取り、このとき、弁構造体２００の閉状態が形成される。バネ２１２は、図６及び図７の例では、コイルばねであるが、これに限定されず、例えば、板バネとすることもできる。
【００４１】
第１部分１０は、容器１００の内部空間Ｓ１において発生したガスが第１通気路Ａ１に流入するように、周縁シール部１３０に固定される。すなわち、第１部分１０の内部の第１通気路Ａ１は、容器１００の内部空間Ｓ１に連通している。よって、内部空間Ｓ１内の圧力、すなわち、第１通気路Ａ１及びこれに連通する第３通気路Ａ３内の圧力が所定の圧力に達すると、内部空間Ｓ１から流れ出し、第１通気路Ａ１及び第３通気路Ａ３を通過したガスが、ボール２１３を出口Ｏ２側に押圧する。ボール２１３が押圧され、バルブシート２１４から離れると、バネ２１２が変形して、ボール２１３が出口Ｏ２側へ移動し、弁構造体２００の開状態が形成される。この開状態において、内部空間Ｓ１内で発生したガスは、ボール２１３とバルブシート２１４との間に形成された隙間を介して出口Ｏ２に向かって流れ出し、出口Ｏ２を介して外部空間へ排出される。このようにして、内部空間Ｓ１内のガスが通路Ｌ１を介して排出されると、ボール２１３を出口Ｏ２側に押圧する力が弱まり、これよりもバネ２１２がボール２１３を入口Ｏ１側に付勢する力が大きくなる。その結果、バネ２１２の形状が復元し、再度、弁構造体２００の閉状態が形成される。
【００４２】
弁構造体２００は、閉状態において、容器１００の内部空間Ｓ１内への大気の進入を防止することができる。一方、開状態においても、内部空間Ｓ１内への大気の進入は生じ難い。開状態においては、内部空間Ｓ１内の圧力が外部空間内の圧力よりも高い又は同等の状態が維持されるためである。よって、弁構造体２００は、容器１００内への大気の進入を効果的に防止し、これに含まれる水分等による電池素子４００の劣化を防止することができる。
【００４３】
弁構造体２００の各部を構成する材料は、特に限定されない。好ましい例を挙げると、ボール２１３をフッ素樹脂製とし、バルブシート２１４をフッ素ゴム製とすることができる。さらに、バネ２１２をステンレス等の金属製とし、第１部分１０、第２部分２０、第３部分３０及び挿入部２１５を、アルミニウム合金、ステンレス、鋼板、チタン等の金属製とすることができる。また、第１部分１０は、包装材料１１０及び１２０の最内層と直に接着する材料から構成してもよい。例えば、第１部分１０は、包装材料１１０及び１２０の最内層と同じ熱融着性を備えた材料、例えば、ポリオレフィン等の樹脂から構成することができる。仮に耐熱性等の理由で、第１部分１０を以上のような材料で構成することができない場合、例えば、第１部分１０が金属製の場合、第１部分１０と包装材料１１０及び１２０の最内層との両方に接着可能なフィルムを介してこれらを接着することができる。
【００４４】
バルブシート２１４と、挿入部２１５とは、接着剤により接着することができる。この接着剤の材料も特に限定されないが、バルブシート２１４をフッ素ゴム製とし、挿入部２１５をアルミニウム等の金属製とする場合の好ましい例としては、酸変性ポリオレフィン及びエポキシ樹脂から構成することができる。このような接着剤は、例えば、変性シリコン樹脂製の接着剤が使用される場合に比べて、電解液による接着性能の劣化を抑制することができる点で優れる。また、弁構造体２００の開封防止の観点から、その他の様々な箇所にも、適宜接着剤を塗布することができる。例えば、第２部分２０の後ろ側の端面と、第３部分３０の前側の端面との間に接着剤を塗布することができる。
【００４５】
また、第１部分１０の表面には、特に耐電解液性の観点から、腐食防止剤のコーティングを施し、腐食防止被膜層を形成することが好ましい。なお、これは、特に第１部分１０をアルミニウム等の金属製とする場合に当てはまるが、第１部分１０をその他の材料から構成する場合にも当てはまり得る。このようなコーティングは、第１部分１０を腐食防止剤の液体中に浸漬することにより施すことができる。これにより、第１部分１０の外側表面、及び第１通気路Ａ１に面する内側表面に腐食防止被膜層を形成することができ、放出されたガスによる外側表面の腐食、及び第１通気路Ａ１を通り抜けるガスによる内側表面の腐食を防止することができる。また、特に耐電解液性の観点から、第１部分１０だけでなく、第３部分３０、第２部分２０及び挿入部２１５の表面にも、同様のコーティングを施し、腐食防止被膜層を形成してもよい。ただし、電解液による第１部分１０と包装材料１１０及び１２０との接着性能の劣化を抑制する観点からは、このようなコーティングは、特に第１部分１０に施すことが有意義である。腐食防止剤の材料は、特に限定されないが、耐酸性のものが好ましく、腐食防止被膜層は、リン酸クロメート処理等により形成することができる。
【００４６】
＜３．弁構造体の取り付け方法＞
次に、弁構造体２００の容器１００への取り付け方法について説明する。まず、図示されない固定具により、包装材料１１０及び１２０を両者が対面した状態に固定する。また、冶具５００の把持具５０１により、弁構造体２００を把持する（図８Ａ参照）。このとき、把持具５０１が第３部分３０の第１平面Ｄ１及び第２平面Ｄ２にしっかりと接触し、把持具５０１により第３部分３０がしっかりと挟み込まれるような態様で、弁構造体２００が把持される。なお、図８Ａ〜図８Ｃにおいては、弁構造体２００の取り付けの説明に焦点を当てるべく、包装材料１１０及び１２０の成形部１１２及び１２２を特に図示していないが、成形部１１２及び１２２は、弁構造体２００の取り付け前、取り付け中又は取り付け後に適宜形成される。
【００４７】
以上の状態で、冶具５００が駆動され、把持具５０１により把持された弁構造体２００が移動し、第１部分１０が、互いに対面する包装材料１１０及び１２０の隙間に進入させられる（図８Ｂ参照）。このとき、弁構造体２００は、第３部分３０が同隙間に入り込まないように移動させられる。よって、第１部分１０は、包装材料１１０及び１２０の外周部分に挟まれる。また、このとき、弁構造体２００は、包装材料１１０及び１２０において周縁シール部１３０となる部分と、第３部分３０の第１平面Ｄ１及び第２平面Ｄ２とが平行になるように移動させられる。
【００４８】
以上の状態で、一対の加熱されたシールバー６００が、包装材料１１０及び１２０の外周部分を外側から挟み込む（図８Ｃ参照）。その結果、包装材料１１０及び１２０の外周部分が、シールバー６００からの熱を受けて融着し、周縁シール部１３０が形成される。以上により、弁構造体２００のうち第１部分１０のみが、包装材料１１０及び１２０に挟み込まれるようにして、弁構造体２００が周縁シール部１３０に固定される。このとき、第１部分１０に含まれる翼状部４１及び４２は、それぞれの先鋭な端部を結ぶ線が、周縁シール部１３０の延びる方向（左右方向）に対して傾くことなく固定される。その後、一対のシールバー６００が所定の位置に退避するとともに、把持具５０１が弁構造体２００を解放し、所定の位置に退避する。
【００４９】
以上の工程では、把持具５０１は、一対の平行な第１平面Ｄ１及び第２平面Ｄ２により、弁構造体２００をしっかりと把持することができる。そのため、包装材料１１０及び１２０に対し弁構造体２００を所望の位置まで正確に搬送することができる。また、ヒートシール加工中、包装材料１１０及び１２０に対し弁構造体２００を所望の位置にしっかりと固定することができる。すなわち、弁構造体２００を容器１００に対し正確に位置合わせすることができる。なお、ここでいう位置合わせには、弁構造体２００の中心軸Ｃ１周りの位相を調整することが含まれる。すなわち、容器１００の周縁シール部１３０に対する第１部分１０の中心軸Ｃ１周りの角度を正確に調整することができる。以上の構成によれば、弁構造体２００の容器１００への取り付けを容易にすることができる。
【００５０】
＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。
【００５１】
＜４−１＞
上記実施形態の弁構造体２００は、ボールスプリング型であったが、これに限定されず、例えば、ポペット型、ダックビル型、アンブレラ型、ダイヤフラム型等とすることができる。また、上記実施形態の弁構造体２００は、繰り返しのガス抜きが可能な逆止弁であったが、１回限りのガス抜きが可能な破壊弁であってもよい。また、逆止弁及び破壊弁の両方を含んでいてもよい。
【００５２】
本変形例でいう破壊弁は、様々に構成することができる。例えば、図９Ａに示すように、弁構造体２００内の通路Ｌ１を閉塞するようにケーシング２０１保持される、弁機構としての薄板又はフィルム２５０により、破壊弁を構成することができる。この破壊弁（これ以降、破壊弁に、参照符号２５０を付す）は、例えば、出口Ｏ２を覆うようにケーシング２０１にラミネートフィルムをヒートシールにより取り付けることで、構成することができる。この例では、容器１００の内部空間Ｓ１内の圧力が上昇すると、破壊弁２５０であるラミネートフィルムが剥離することにより開弁する。別の例を挙げると、破壊弁２５０をアルミニウム等の金属製の薄板とし、図９Ｂに示すように、同薄板にその中心付近から放射状に延びる切欠き部２５１を形成してもよい。切欠き部２５１は、破壊弁２５０を厚み方向に貫通しておらず、他の部位に比べて薄く形成されている。この場合、破壊弁２５０は、容器１００の内部空間Ｓ１内の圧力が上昇すると、破壊弁２５０がケーシング２０１から脱落するのではなく、破壊弁２５０が破断することにより開弁し得る。
【００５３】
＜４−２＞
第３部分３０の第１平面Ｄ１及び第２平面Ｄ２は、周縁シール部１３０が延びる方向に平行でなくてもよく、様々な方向を向くことができる。ただし、容器１００への弁構造体２００の取り付け時の作業性の観点からは、周縁シール部１３０が延びる方向（左右方向）に対し平行であるか、図１０に示すように垂直（略垂直である場合を含む。以下、同様。）であることが好ましい。
【００５４】
＜４−３＞
上記実施形態では、第３部分３０は、第２部分２０よりも容器１００の内部側に配置されたが、図１１に示すように、第２部分２０よりも容器１００の外部側に配置してもよい。
【００５５】
＜４−４＞
第１部分１０の形状は上述したものに限定されない。例えば、第１部分１０の外形は、第１通気路Ａ１の延びる方向に沿って視たときに、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すような非円形であってもよい。また、第１部分１０の外形は、第１通気路Ａ１の延びる方向に沿って視たときに、図１２Ｃに示すように円形であってもよいし、楕円形であってもよい。楕円形である場合、その長軸が左右方向に平行（略平行である場合を含む。）に延びていることが好ましい。すなわち、第１部分１０は、中心軸Ｃ１に沿って延びる円筒形状又は楕円筒形状であってもよい。
【００５６】
＜４−５＞
第２部分２０の形状は上述したものに限定されず、第２部分２０の外形は、中心軸Ｃ１の延びる方向に沿って視たときに、非円形であってもよく、例えば、楕円形であってもよいし、三角形、四角形、五角形以上の多角形であってもよい。
【００５７】
＜４−６＞
第３部分３０の形状は上述したものに限定されない。例えば、第３部分３０は、互いに平行な一対の平面Ｄ１及びＤ２を有する限り、それ以外の部分の形状は特に問わない。例えば、湾曲面Ｄ３及びＤ４もそれぞれ平面状とし、第３部分３０の外形を、中心軸Ｃ１の延びる方向に沿って視たときに、四角形としてもよい。或いは、第３部分３０の外形を、中心軸Ｃ１の延びる方向に沿って視たときに、正六角形状、正八角形状としてもよい。
【００５８】
＜４−７＞
上記実施形態では、周縁シール部１３０に固定される第１部分１０と、弁機構を保持する第２部分２０と、一対の平面Ｄ１及びＤ２を含む第３部分３０とが、通路Ｌ１の延びる方向に独立した別個の部位として形成されていた。しかしながら、この態様に限らず、例えば、図１３Ａに示すように、第２部分２０を省略し、弁機構を第１部分１０に移動させてもよい。或いは、図１３Ｂに示すように弁機構を保持する第２部分２０の外面に、一対の平面Ｄ１及びＤ２を形成し、第３部分３０を省略してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  蓄電デバイス
１００  容器
１１０  包装材料
１２０  包装材料
１３０  周縁シール部
１０１  収容体
２００  弁構造体
２０１  ケーシング
１０  第１部分
２０  第２部分
３０  第３部分
４００  電池素子
４１  第１翼状部
４２  第２翼状部
Ｌ１  通路
Ａ１  第１通気路
Ａ２  第２通気路
Ａ３  第３通気路
Ｄ１  第１平面
Ｄ２  第２平面
Ｏ１  入口
Ｏ２  出口
Ｓ１  内部空間
【図１】
2020184417.tif 000003
【図２】
2020184417.tif 000004
【図３】
2020184417.tif 000005
【図４】
2020184417.tif 000006
【図５】
2020184417.tif 000007
【図６】
2020184417.tif 000008
【図７】
2020184417.tif 000009
【図８Ａ】
2020184417.tif 000010
【図８Ｂ】
2020184417.tif 000011
【図８Ｃ】
2020184417.tif 000012
【図９Ａ】
2020184417.tif 000013
【図９Ｂ】
2020184417.tif 000014
【図１０】
2020184417.tif 000015
【図１１】
2020184417.tif 000016
【図１２Ａ】
2020184417.tif 000017
【図１２Ｂ】
2020184417.tif 000018
【図１２Ｃ】
2020184417.tif 000019
【図１３Ａ】
2020184417.tif 000020
【図１３Ｂ】
2020184417.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月11日(2019.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に取り付けられる弁構造体であって、
前記容器の内部において発生したガスを前記容器の外部へ排出する通路が形成されたケーシングと、
前記ケーシングに保持され、前記容器の内部において発生した前記ガスに起因して前記容器の内圧が上昇した場合に、前記ガスを前記通路を介して前記容器の外部側へ通過させる弁機構と
を備え、
前記ケーシングは、
前記通路に含まれる第１通気路を有し、前記容器の内部において発生した前記ガスが前記第１通気路に流入するように前記容器に固定される第１部分と、
前記通路に含まれ、前記第１通気路よりも前記容器の外部側に位置する第２通気路を有し、前記弁機構を保持する第２部分と、
前記通路に含まれ、前記第１通気路よりも前記容器の外部側に位置する第３通気路を有し、第１平面と、前記第１平面に対し平行な第２平面とを含む第３部分と
を含み、
前記第２部分は、前記第２通気路の延びる方向に沿って視たときに、互いに平行な一対の平面を有さない、
蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項２】
前記第１部分は、前記第１通気路の延びる方向に沿って視たときに、中央部から第１方向に向かうほど薄く形成された第１翼状部と、前記第１方向と反対の第２方向に向かうほど薄く形成された第２翼状部とを有する、
請求項１に記載の蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項３】
容器に取り付けられる弁構造体であって、
前記容器の内部において発生したガスを前記容器の外部へ排出する通路が形成されたケーシングと、
前記ケーシングに保持され、前記容器の内部において発生した前記ガスに起因して前記容器の内圧が上昇した場合に、前記ガスを前記通路を介して前記容器の外部側へ通過させる弁機構と
を備え、
前記ケーシングは、
前記通路に含まれる第１通気路を有し、前記容器の内部において発生した前記ガスが前記第１通気路に流入するように前記容器に固定される第１部分
を含むとともに、
前記第１部分よりも前記容器の外部側に位置する部分に、第１平面と、前記第１平面に対し平行な第２平面とを含み、
前記第１部分は、前記第１通気路の延びる方向に沿って視たときに、中央部から第１方向に向かうほど薄く形成された第１翼状部と、前記第１方向と反対の第２方向に向かうほど薄く形成された第２翼状部とを有する、
蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項４】
前記ケーシングは、
前記通路に含まれ、前記第１通気路よりも前記容器の外部側に位置する第２通気路を有し、前記弁機構を保持する第２部分と、
前記通路に含まれ、前記第１通気路よりも前記容器の外部側に位置する第３通気路を有し、前記第１平面及び前記第２平面を含む第３部分と
をさらに含む、
請求項３に記載の蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項５】
前記第３通気路は、前記第２通気路よりも前記容器の内部側に位置する、
請求項１、２又は４に記載の蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項６】
前記第１部分は、前記第１通気路の延びる方向に沿って視たときに、非円形である、
請求項１から５のいずれかに記載の蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項７】
前記第１平面及び前記第２平面は、前記第１方向及び前記第２方向に平行又は垂直である、
請求項２〜４のいずれかに記載の蓄電デバイス用弁構造体。
【請求項８】
包装材料で構成されており、内部空間と、前記内部空間の周縁を画定する周縁シール部とを有する容器と、
前記容器の内部空間に収容された電池素子と、
前記周縁シール部に取り付けられた弁構造体と
を備える、蓄電デバイスであって、
前記弁構造体は、
前記容器の内部において発生したガスを前記容器の外部へ排出する通路が形成されたケーシングと、
前記ケーシングに保持され、前記容器の内部において発生した前記ガスに起因して前記容器の内圧が上昇した場合に、前記ガスを前記通路を介して前記容器の外部側へ通過させる弁機構と
を含み、
前記ケーシングは、
前記通路に含まれる第１通気路を有し、前記容器の内部において発生した前記ガスが前記第１通気路に流入するように前記容器に固定される第１部分と、
前記通路に含まれ、前記第１通気路よりも前記容器の外部側に位置する第２通気路を有し、前記弁機構を保持する第２部分と、
前記通路に含まれ、前記第１通気路よりも前記容器の外部側に位置する第３通気路を有し、第１平面と、前記第１平面に対し平行な第２平面とを含む第３部分と
を含み、
前記第２部分は、前記第２通気路の延びる方向に沿って視たときに、互いに平行な一対の平面を有さない、
蓄電デバイス。
【請求項９】
包装材料で構成されており、内部空間と、前記内部空間の周縁を画定する周縁シール部とを有する容器と、
前記容器の内部空間に収容された電池素子と、
前記周縁シール部に取り付けられた弁構造体と
を備える、蓄電デバイスであって、
前記弁構造体は、
前記容器の内部において発生したガスを前記容器の外部へ排出する通路が形成されたケーシングと、
前記ケーシングに保持され、前記容器の内部において発生した前記ガスに起因して前記容器の内圧が上昇した場合に、前記ガスを前記通路を介して前記容器の外部側へ通過させる弁機構と
を含み、
前記ケーシングは、
前記通路に含まれる第１通気路を有し、前記容器の内部において発生した前記ガスが前記第１通気路に流入するように前記容器に固定される第１部分
を含むとともに、
前記第１部分よりも前記容器の外部側に位置する部分に、第１平面と、前記第１平面に対し平行な第２平面とを含み、
前記第１部分は、前記第１通気路の延びる方向に沿って視たときに、中央部から第１方向に向かうほど薄く形成された第１翼状部と、前記第１方向と反対の第２方向に向かうほど薄く形成された第２翼状部とを有する、
蓄電デバイス。
【請求項１０】
前記第１平面及び前記第２平面は、前記周縁シール部が延びる方向に平行又は垂直である、
請求項８又は９に記載の蓄電デバイス。