(57)【要約】 【課題】小さい取付けスペースに収まり、しかも、外部からの水蒸気の侵入を確実に阻止しつつ、安定した開弁圧を長期間に渡って維持することが可能な圧力開放弁を提供することを目的とする。【解決手段】ラミネートフィルムで包装されたキャパシタに設けられ、圧力開放弁が、前記ラミネートフィルムに設けられた開口部に取付けられ、貫通孔を備えた樹脂材製ハウジングと、前記貫通孔内に配置され、本体部分と、前記本体部分から前記ハウジングの外部側端面と弾性接触している傘形状の弁部と、前記本体部分を前記ハウジング側に保持するための係止手段とを有し、内部の圧力が一定圧力より高くなった場合に、前記弁部と前記端面との接触を解いて、内部の圧力を外部に開放するようになした弾性材製弁体とよりなる圧力開放弁において、  前記端面が、前記弁部と密封接触する環状突起を備えていることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラミネートフィルム（１）で包装されたキャパシタ（２）に設けられ、前記ラミネートフィルム（１）の内部（Ｘ）の圧力が一定圧力より高くなった場合に、その内部（Ｘ）と外部（Ｙ）とを連通させる圧力開放弁（３）であって、前記圧力開放弁（３）が、前記ラミネートフィルム（１）に設けられた開口部（４）に取付けられ、貫通孔（５１）を備えた樹脂材製ハウジング（５）と、前記貫通孔（５１）内に配置され、本体部分（６１）と、前記本体部分（６１）から前記ハウジング（５）の外部（Y）側端面（５２）と弾性接触している傘形状の弁部（６２）と、前記本体部分（６１）を前記ハウジング（５）側に保持するための係止手段（６３）とを有し、内部（Ｘ）の圧力が一定圧力より高くなった場合に、前記弁部（６２）と前記端面（５２）との接触を解いて、内部（Ｘ）の圧力を外部（Ｙ）に開放するようになした弾性材製弁体（６）とよりなる圧力開放弁において、
前記端面（５２）が、前記弁部（６２）と密封接触する環状突起（５３）を備えていることを特徴とする圧力開放弁。
【請求項２】
前記環状突起（５３）の先端部（５３１）が、半径（Ｒ）０．３ｍｍ以下に仕上げられていることを特徴とする請求項１記載の圧力開放弁。
【請求項３】
前記弁部（６２）の形状が、前記端面（５２）側に向かって末広がりである円錐形状を呈していることを特徴とする請求項１または２記載の圧力開放弁。
【請求項４】
前記弁部（６２）の形状が、前記端面（５２）と略平行に伸びる円盤形状を呈していることを特徴とする請求項１または２記載の圧力開放弁。
【請求項５】
前記弁部（６２）の形状が、前記端面（５２）側に向かって収斂する逆円錐形状を呈していることを特徴とする請求項１または２記載の圧力開放弁。
【請求項６】
前記環状突起（５３）の形状が、断面が対称形状の突起であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力開放弁。
【請求項７】
前記環状突起（５３）の形状が、断面が非対称形状の突起であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力開放弁。
【請求項８】
前記環状突起（５３）が、同心状に複数個設けられていることを特徴とする請求項６または７記載の圧力開放弁。
【請求項９】
前記本体部分（６１）の外部（Ｙ）側端部に位置決め用突起（６５）を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧力開放弁。
【請求項１０】
前記本体部分（６１）の外部（Ｙ）側端部に位置決め用凹部（６６）を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧力開放弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力開放弁に関する。
また、本発明は、ラミネートフィルムで包装されたキャパシタに設けられ、ラミネートフィルムの内部の圧力が一定圧力より高くなった場合に、その内部と外部とを連通させる圧力開放弁に関する。
更に、本発明は、ラミネートフィルム内部の圧力が上昇した際に、速やかに内部圧力を開放するようになした圧力開放弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、キャパシタは、軽量化、薄型化が強く要求されている。そこで、電池の外装材に関しても、軽量化、薄型化に限界のある従来の金属缶に代わり、さらなる軽量化、薄型化が可能であり、金属缶に比べて自由な形状を採ることが可能な金属薄膜フィルム、または金属薄膜と熱融着性樹脂フィルムとを積層したラミネートフィルムが使用されるようになった。
【０００３】
キャパシタの外装材に用いられるラミネートフィルムの代表的な例としては、金属薄膜であるアルミニウム薄膜の片面にヒートシール層である熱融着性樹脂フィルムを積層するとともに、他方の面に保護フィルムを積層したラミネートフィルムが挙げられる。
【０００４】
外装材にラミネートフィルムを用いたフィルム外装キャパシタにおいては、一般に、正極、負極、および電解質等で構成される電気化学素子を、熱融着性樹脂フィルムが内側になるようにして外装材で包囲し、その外装材の周縁部を熱融着することによって電気化学素子を封止している。
熱融着性樹脂フィルムには、例えばポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムが用いられ、保護フィルムには、例えばナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムが用いられる。
電気化学素子の封止に際しては、キャパシタの正極および負極を外装材の外部へ引き出すために、正極および負極にはそれぞれ外部端子が接続され、これら外部端子を外装材から突出させている。
【０００５】
キャパシタの使用時において、キャパシタに規格範囲外の電圧が印加されたりすると、電解液溶媒の電気分解により発熱及びガス種が発生し、電池の温度上昇及び内圧が上昇することがある。
さらに、キャパシタが規格範囲外の高温で使用されたりしても、電解質塩の分解などによりガス種のもとになる物質が生成されたりする。
【０００６】
このような、キャパシタ内部でのガスの発生は、キャパシタの内圧上昇をもたらす。
フィルム外装キャパシタでは内圧が上昇しすぎるとフィルムが膨張し、最終的には外装材が破裂し、周囲の機器等に悪影響を及ぼすことがある。
【０００７】
そこで、従来のフィルム外装キャパシタにおいては、内部の圧力を外部に開放する圧力開放弁を設けたものが知られている。
【０００８】
具体的には、図９に示す圧力開放弁である（特許文献１）。
この圧力開放弁は、キャパシタをラミネートフィルム１００で包装し、そのラミネートフィルム１００に設けた開口部４００に圧力開放弁３００が取付けられている。
この圧力開放弁３００は、樹脂材製のハウジング５００に設けた溝部５１０に、オイルシールタイプの弁体６００を嵌着した構成としている。
【０００９】
そして、この弁体６００は、弁体６００が溝部５１０から抜け落ちないために、金属補強環６４０が埋設されている。
更に、弁部として機能するリップ部６５０には、コイルスプリング６６０が配置されている。
しかし、この様な構造の圧力開放弁３００を、１ｃｍ足らずの取り付けスペースに収まる形に製作することは、非常に困難であった。
【００１０】
そこで、ゴム状弾性体単体で構成された弁体を使用した圧力開放弁が提案された（特許文献２）。
しかし、弁体が、ゴム先端部に形成したスリット部であること、及び薄肉の本体部分で溝部に保持する態様であるため、密封性が劣るため、外部から内部に湿気が入り込む危険性が有ると共に、高い開弁圧の圧力開放弁とすることは出来ず、弁体が溝部から簡単に抜け出す危険性が有った。
【００１１】
更に、図１０に示すゴム状弾性体単体で構成された、傘形状の弁部６２０を備えた弁体６００を、ラミネートフィルム１００に設けた開口部に保持された樹脂材製のハウジング５００に取り付けた圧力開放弁が提案された。
しかしながら、この種傘形状の弁部６２０を備えた弁体６００は、弁部６２０が薄肉で、ハウジング５００の端面５２０と接触する接触面積が大きい為、密封面圧が立ち難く、特に、端面５２０の面が粗いとシール性が損なわれる問題を惹起した。
【００１２】
そこで、傘形状の弁部６２０の先端側にリブを設け、面圧を立たせることによりシール性を向上させる提案がされた。
しかし、この態様によっても、十分な密封面圧が立ち難く、特に、リブを設けたことにより、傘形状の弁部６２０の開弁圧が高くなり、応答性能が低下する問題を惹起した。
この結果、外気がキャパシタ内に侵入し、大気中の水蒸気により、キャパシタの性能が低下する問題を招来した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平２００６−２９４６６９号公報
【特許文献２】特開平２００４−７１７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、小さい取付けスペースに収まり、しかも、外部からの水蒸気の侵入を確実に阻止しつつ、安定した開弁圧を長期間に渡って維持することが可能な圧力開放弁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】
【００１５】
本発明の圧力開放弁は、ラミネートフィルムで包装されたキャパシタに設けられ、前記ラミネートフィルムの内部の圧力が一定圧力より高くなった場合に、その内部と外部とを連通させる圧力開放弁であって、前記圧力開放弁が、前記ラミネートフィルムに設けられた開口部に取付けられ、貫通孔を備えた樹脂材製ハウジングと、前記貫通孔内に配置され、本体部分と、前記本体部分から前記ハウジングの外部側端面と弾性接触している傘形状の弁部と、前記本体部分を前記ハウジング側に保持するための係止手段とを有し、内部の圧力が一定圧力より高くなった場合に、前記弁部と前記端面との接触を解いて、内部の圧力を外部に開放するようになした弾性材製弁体とよりなる圧力開放弁において、
前記端面が、前記弁部と密封接触する環状突起を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１記載の発明の圧力開放弁によれば、小さい取付けスペースに収まり、しかも、外部からの水蒸気の侵入を確実に阻止しつつ、安定した開弁圧を長期間に渡って維持することができる。
また、請求項２記載の発明の圧力開放弁によれば、環状突起と傘形状の弁部との間で十分な密封面圧が立つ為、良好な密封性能が維持することが出来る。
【００１７】
更に、請求項３記載の発明の圧力開放弁によれば、必要な密封面圧を得る事が容易である。
また、請求項４記載の発明の圧力開放弁によれば、取り付けスペースを小さく出来る。
【００１８】
また、請求項５記載の発明の圧力開放弁によれば、環状突起と傘形状の弁部との間の接触位置を安定化出来る為、良好な密封性能を維持することが出来る。
また、請求項６記載の発明の圧力開放弁によれば、安定した密封性能を維持することが出来る。
【００１９】
また、請求項7記載の発明の圧力開放弁によれば、より内部の圧力を外部に開放し易く、より外部からの水蒸気等の内部への侵入が困難な性能とすることが出来る。
また、請求項８記載の発明の圧力開放弁によれば、一方の環状突起が損傷したとしても、安定した密封性能を維持することが出来る。
【００２０】
また、請求項９記載の発明の圧力開放弁によれば、自動組み立てが容易に行える。
また、請求項１０記載の発明の圧力開放弁によれば、歩留まり向上を図りつつ、自動組み立てが容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明が適用されるキャパシタの全体図である。
【図２】本発明に係る圧力開放弁の第１実施例に係る断面図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】本発明に適用される各種環状突起の断面図である。
【図５】本発明に係る圧力開放弁の第２実施例に係る断面図である。
【図６】本発明に係る圧力開放弁の第３実施例に係る断面図である。
【図７】本発明に係る圧力開放弁の第４実施例に係る断面図である。
【図８】本発明に係る圧力開放弁の第５実施例に係る部分断面図である。
【図９】従来技術に係る圧力開放弁の断面図である。
【図１０】従来技術に係る他の圧力開放弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図に基づき説明する。
【００２３】
＜第１実施例＞  
図１乃至図３において、本発明に係る圧力開放弁は、ラミネートフィルム１で包装されたキャパシタ２に設けられ、このラミネートフィルム１の内部Ｘの圧力が一定圧力より高くなった場合に、その内部Ｘと外部Ｙとを連通させる圧力開放弁３であって、この圧力開放弁３が、ラミネートフィルム１に設けられた開口部４に取付けられ、貫通孔５１を備えた樹脂材製ハウジング５と、この貫通孔５１内に配置され、本体部分６１と、本体部分６１からハウジング５の外部Y側端面５２と弾性接触している傘形状の弁部６２と、本体部分６１をハウジング５側に保持するための係止手段６３とを有し、内部Ｘの圧力が一定圧力より高くなった場合に、弁部６２と端面５２との接触を解いて、内部Ｘの圧力を外部Ｙに開放するようになした弾性材製弁体６とより構成されている。
そして、ハウジング５の外部Y側端面５２が、弁部６２と密封接触する環状突起５３を備えている。
【００２４】
この環状突起５３の先端部５３１の半径（Ｒ）は、０．３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下に仕上げられている事が好ましい。
また、環状突起５３の表面粗さは、Ｒａ＝３．２以下が望ましい。
このことにより、環状突起と傘形状の弁部との間で十分な密封面圧が立つ為、良好な密封性能が維持出来る。
【００２５】
更に、環状突起５３の形状は、図４に例示する様に、各種の形態の環状突起５３が適用可能である。
図４（ａ）、（ｃ）に示す様に、断面が対称形状の環状突起５３とした場合は、安定した密封性能を維持することが出来る。
図４（ｂ）に示す様に、断面が非対称形状の環状突起５３とした場合は、より内部Ｘの圧力を外部Ｙに開放し易く、より外部からの水蒸気等の内部への侵入が困難な性能とすることが出来る。
図４（ｄ）に示す様に、環状突起５３を同心状に複数個設ける態様とした場合は、一方の環状突起５３が損傷したとしても、安定した密封性能を維持することが出来る。
【００２６】
この様な環状突起５３を設ける態様とすることにより、環状突起５３と傘形状の弁部６２との間で十分な密封面圧が立つ為、良好な密封性能が維持することが出来ると共に、環状突起５３と傘形状の弁部６２との接触位置が安定する為、開弁圧を一定に維持出来る。
更に、弁部６２近傍にグリスや油が存在しても、環状突起５３と傘形状の弁部６２との接触領域が、環状突起５３の先端部５３１近傍に限定されるため、グリスや油による開弁圧への影響を最小限に留める事が出来る。
【００２７】
本発明の実施例と図１０に示す従来技術との開弁圧のバラツキを調べた所、共に油を介在させた場合では、従来技術の３σが±５６％であったのに対し、本発明では３σが±２２％であった。また、油を介在させない場合での、本発明の３σは±１９％であった。
この様に、従来技術に比べ、本発明の圧力開放弁は、開弁圧が安定していることが判った。
【００２８】
弾性材製弁体６の弁部６２の形状は、樹脂材製ハウジング５の端面５２側に向かって末広がりである円錐形状を呈している。
そして、図３に示す様に、弁部６２の外周側近傍が、環状突起５３の先端部５３１と弾性接触する構成となっている。
【００２９】
弁体６は、その円柱状の本体部分６１が、樹脂材製ハウジング５に設けた貫通孔５１に嵌着され、本体部分６１の内部Ｘ側端部に設けた係止手段６３により、貫通孔５１から抜け落ちるのを防いでいる。
【００３０】
内部Ｘの圧力が一定圧力以上に上昇すると、ハウジング５の貫通孔５１に設けた切り欠き部により形成された連通孔７を通り、環状突起５３の先端部５３１と傘形状の弁部６２との接触を解いて（傘形状の弁部６２が図上上方に変形して）、内部圧力を外部Ｙに放出する。
【００３１】
弾性材製弁体６の材質としては、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ビニル変性ブチルゴム、エチレンプロピレン系ゴム、フッ素ゴム、アクリル系ゴムまたは水素添加二トリルゴム等の飽和系ゴムが挙げられ、架橋剤、充填剤、可塑剤または老化防止剤等を適宜配合する。
これらの材質のうち、ガス透過が少なく、キャパシタの電解液に腐食されない、フッ素ゴム、エチレンプロピレン系ゴムが好んで用いられるが、フッ素ゴムは価格が高い欠点を有し、一方、エチレンプロピレン系ゴムは、価格は安いが、ガス透過性がフッ素ゴムに比べ劣る。
【００３２】
また、弾性材製弁体６の材質の硬度（Ｈｓ）は、４０〜９０、好ましくは６０〜８０のものが用いられる。
一般に硬度が高いゴムはガス透過が少ないが、硬度が高すぎると、シール性や装着性が悪くなる。
一方硬度が低いゴムはシール性や装着性は良好だが、ガス透過は悪くなる。
また、弁体６の大きさは、通常１０ｍｍ以下である。
【００３３】
また、ハウジング５の材質としては、ポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂が好んで用いられる。
このことにより、ラミネートフィルム１と超音波溶着等の手段により、容易に一体化が可能となる。
【００３４】
ラミネートフィルム１は、金属薄膜であるアルミニウム薄膜の片面にヒートシール層である熱融着性樹脂フィルムを積層するとともに、他方の面に保護フィルムを積層したラミネートフィルムが使用される。
熱融着性樹脂フィルムには、例えばポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムが用いられ、保護フィルムには、例えばナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムが用いられる。
【００３５】
そして、圧力開放弁３のハウジング５の端面５２と、ラミネートフィルム１の開口部４近傍の内部Ｘ側の面とが、超音波溶着等の熱融着により一体化される。
【００３６】
＜第２実施例＞  
第２実施例を図５に基づき説明する。
第１実施例と相違する点は、弁体６の弁部６２の形状が、ハウジング５の端面５２と略平行に伸びる円盤形状を呈している点である。
このことにより、圧力開放弁３の取り付けスペースを小さく出来る。
【００３７】
＜第３実施例＞  
第３実施例を図６に基づき説明する。
第１実施例と相違する点は、弁体６の弁部６２の形状が、ハウジング５の端面５２と略平行に伸びる円盤形状を呈していると共に、本体部分６１の外部Ｙ側端部に位置決め用突起６５を設ける態様とした点である。
このことにより、圧力開放弁３の取り付けスペースを小さく出来ると共に、位置決め用突起６５を利用して自動組み立てが容易に行える。
【００３８】
＜第４実施例＞  
第４実施例を図７に基づき説明する。
第１実施例と相違する点は、弁体６の弁部６２の形状が、ハウジング５の端面５２と略平行に伸びる円盤形状を呈していると共に、本体部分６１の外部Ｙ側端部に位置決め用凹部６６を設ける態様とした点である。
このことにより、圧力開放弁３の取り付けスペースを小さく出来ると共に、位置決め用凹部６６を利用して自動組み立てが容易に行える。
更に、第３実施例に比べ、歩留まり向上が図れるため、弾性材製弁体６の材質として、高価なフッ素ゴムを利用した場合に有利である。
【００３９】
＜第５実施例＞  
第５実施例を図８に基づき説明する。
第１実施例と相違する点は、弁体６の弁部６２の形状が、ハウジング５の端面５２側に向かって収斂する逆円錐形状を呈している点である。
【００４０】
具体的には、弁部６２の面（図上下面）とハウジング５の端面５２とのなす角度αが、１〜６０°、好ましくは５〜３０°である。
このことにより、環状突起５３と傘形状の弁部６２との間の接触位置を安定化出来る為、良好な密封性能を維持することが出来る。
【００４１】
また、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４２】
１    ラミネートフィルム
２    キャパシタ
３    圧力開放弁
４    開口部
５    ハウジング
６    弁体
７    連通路
５１  貫通孔
５２  端面
５３  環状突起
６１  本体部分
６２  弁部
６３  係止手段
６５  位置決め用突起
６６  位置決め用凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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