(57)【要約】【課題】研磨加工を行うことなく切断加工のみで十分な寸法精度を得ることが可能な弾性シートの切断方法、および、当該方法により切断して得られた弾性片を弁体に用いた密閉型二次電池用の安全弁を提供する。【解決手段】保護シート３５の上面３５ａ（平面）上に保持した弾性シート１０を、相互に直交する二方向から切断刃３３により切断加工して、直方体をなす多数の弾性片１５を得る弾性シートの切断方法であり、両面に粘着層を有する両面テープ２０を介して、弾性シートにおける裏面１０ａ（一の面）の４辺１１ａ〜１１ｄ近傍を保護シートの上面上に貼り付け固定した状態で、切断加工を行う。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面（３５ａ）上に保持した弾性シート（１０）を、相互に直交する二方向から切断刃（３３）により切断加工して、直方体をなす多数の弾性片（１５）を得る弾性シートの切断方法において、
両面に粘着層を有する両面テープ（２０）を介して、前記弾性シート（１０）における一の面（１０ａ）の４辺（１１ａ〜１１ｄ）近傍を前記平面（３５ａ）上に貼り付け固定した状態で、切断加工を行うことを特徴とする弾性シートの切断方法。
【請求項２】
前記弾性シート（１０）は、隣り合う前記辺（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）に貼り付けられる前記両面テープ（２０）の相互間に隙間（Ｓ）が存在し、かつ、４箇所のコーナ部（１２）に前記両面テープ（２０）が介在しない状態で、前記平面（３５ａ）上に貼り付け固定されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性シートの切断方法。
【請求項３】
外装缶（５０）の開口部（５１）に気密に取り付けられるとともにガス抜き孔（６１）が開口された封口板（６０）と、前記封口板（６０）に取り付けられるとともに通気孔（７１）が開口された端子キャップ（７０）と、前記封口板（６０）と前記端子キャップ（７０）との間に前記ガス抜き孔（６１）を覆うように圧縮された状態で配置される弾性部材からなる弁体（８０）と、を有する密閉型二次電池用の安全弁において、
請求項１または請求項２に記載の弾性シートの切断方法により切断して得られた弾性片（１５）を、前記弁体（８０）に用いたことを特徴とする密閉型二次電池用の安全弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性シートの切断方法、および、当該方法により切断して得られた弾性片を弁体に用いた密閉型二次電池用の安全弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繰り返し使用可能な電池として、密閉型二次電池が広く使用されている。この密閉型二次電池は、誤使用による異常電流充電や逆充電、あるいは、使用後の電池の火中への廃棄などによって高温状態にさらされた場合において、外装缶内部の電解液が化学反応によって異常にガスを発生ことがある。異常なガス発生に伴い、外装缶内部の圧力が上昇する。この圧力上昇に伴う外装缶の破損を防止するために、密閉型二次電池には、外装缶内部の圧力上昇に応じて、外装缶内のガスを外部に放出する復帰型の安全弁が設けられている。
【０００３】
この種の安全弁は、外装缶の開口部に気密に取り付けられるとともにガス抜き孔が開口された封口板と、封口板に取り付けられるとともに通気孔が開口された端子キャップと、封口板と端子キャップとの間にガス抜き孔を覆うように圧縮された状態で配置される高分子ゴムなどからなるゴム製弁体と、を有している。
【０００４】
外装缶内部の圧力が上昇してある値以上になると、安全弁のゴム製弁体が圧縮されてガス抜き孔が開き、外装缶内部のガスが、ガス抜き孔から通気孔を通って外部に放出される。ガス放出に伴って外装缶内部の圧力がある値以下になると、ゴム製弁体は自身の弾発力で膨張し、ガス抜き孔を閉じる状態に自動的に復帰する。安全弁のこのような作用により、圧力上昇に伴う外装缶の破損を防止している。なお、安全弁は、例えば、２．９４〜３．９２ＭＰａ（３０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力範囲で作動するように設計されている。
【０００５】
密閉型二次電池用の安全弁に用いられるゴム製弁体は、例えば、寸法が２ｍｍ〜６ｍｍ程度の直方体をなしている。ゴム製弁体の製造にあたっては、金型を用いた加硫成形により約２０００個取りする金型成形方式が広く採用されている。しかしながら、この金型成形方式では、バリ処理を行う後工程が必要であり、金型も複雑で型費用が高く、また、ゴム製弁体の寸法に変更があったときなどでは、試作から量産に至るまでには比較的長時間を要するという問題がある。
【０００６】
そこで、近年では、弾性シートを切断加工して直方体をなす多数のゴム製弁体を製造するようにした切断方式も提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された技術では、弾性シートの片面または両面を研磨した後に切断加工している。さらに、封口板と端子キャップとの間にゴム製弁体を配置するにあたり、ガス抜き孔を覆う面および当該面に対向する面の少なくとも一の面が研磨面となるように配置している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−６３８８５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、切断加工の前に研磨加工を必要とするため、工程の簡素化を図ることが阻害される。
【０００９】
さらに、封口板、端子キャップおよびゴム製弁体を組み立てる際に、ゴム製弁体の姿勢を一定にする作業、すなわち、研磨面をガス抜き孔の側に向けるなどの作業が必要であり、組み立て作業が煩雑になるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、研磨加工を行うことなく切断加工のみで十分な寸法精度を得ることが可能な弾性シートの切断方法、および、当該方法により切断して得られた弾性片を弁体に用いた密閉型二次電池用の安全弁を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【００１２】
（１）平面上に保持した弾性シートを、相互に直交する二方向から切断刃により切断加工して、直方体をなす多数の弾性片を得る弾性シートの切断方法において、
両面に粘着層を有する両面テープを介して、前記弾性シートにおける一の面の４辺近傍を前記平面上に貼り付け固定した状態で、切断加工を行うことを特徴とする弾性シートの切断方法。
【００１３】
（２）前記弾性シートは、隣り合う前記辺に貼り付けられる前記両面テープの相互間に隙間が存在し、かつ、４箇所のコーナ部に前記両面テープが介在しない状態で、前記平面上に貼り付け固定されていることを特徴とする上記（１）に記載の弾性シートの切断方法。
【００１４】
（３）外装缶の開口部に気密に取り付けられるとともにガス抜き孔が開口された封口板と、前記封口板に取り付けられるとともに通気孔が開口された端子キャップと、前記封口板と前記端子キャップとの間に前記ガス抜き孔を覆うように圧縮された状態で配置される弾性部材からなる弁体と、を有する密閉型二次電池用の安全弁において、
上記（１）または上記（２）に記載の弾性シートの切断方法により切断して得られた弾性片を、前記弁体に用いたことを特徴とする密閉型二次電池用の安全弁。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１（Ａ）は、本発明に係る弾性シート１０の切断方法を具現化した切断装置３０を示す構成図、図１（Ｂ）は、弾性シート１０の一の面１０ａへの両面テープ２０の貼り付け形態の説明に供する図である。また、図２は、相互に直交する二方向から切断刃３３により切断加工した後の弾性シート１０を示すとともに、切断加工により得られる弾性片１５を拡大して示す斜視図である。
【００１７】
本実施形態の切断装置３０は、平面上に保持した弾性シート１０を、相互に直交する二方向から切断刃３３により切断加工して、直方体をなす多数の弾性片１５を得るために使用される。
【００１８】
図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、切断装置３０は、概説すれば、上面３１ａに凹部３２が形成されたカット台３１と、カット台３１の凹部３２に対して上下動自在な切断刃３３と、切断刃３３に対してカット台３１を９０度の角度で回転駆動する割り出し機構３４と、凹部３２の底部に貼り付けられ切断刃３３の先端を保護する保護シート３５と、を有している。そして、保護シート３５の上面３５ａ（平面に相当する）上に、弾性シート１０が保持されるが、当該弾性シート１０は、その裏面１０ａ（一の面に相当する）の４辺１１ａ〜１１ｄの近傍が、両面に粘着層を有する両面テープ２０を介して保護シート３５上に貼り付け固定されている。この状態で切断加工が行われる。
【００１９】
前記カット台３１は、例えば、塩化ビニル系の材料から形成されている。前記保護シート３５も、塩化ビニル系の材料から形成され、その厚さは例えば、０．５ｍｍである。保護シート３５は、切断加工時にずれが生じないように、図示しない両面テープなどを介して、凹部３２の底部に貼り付けられている。保護シート３５は、切断加工を例えば１０回程度実施する毎に、新たなものに交換される。
【００２０】
前記切断刃３３は、凹部３２の幅よりも狭い幅寸法を有し、図１の紙面に直交する方向にもスライド移動自在に構成されている。切断刃３３の上下動やスライド移動の動作、切断刃３３の移動量、および、割り出し機構３４の割り出し動作は、図示しないコントローラによってＮＣ制御される。
【００２１】
前記弾性シート１０の材料は、弾性を有する限りにおいて特に限定されないが、例えば、切断加工後の弾性片１５を密閉型二次電池用の安全弁の弁体に用いる場合には、ＥＰＤＭを主成分とするゴム材料を例示できる。弾性シート１０の大きさは、切断刃３３の大きさに応じて適宜選択できるものであり、特に限定されないが、例えば、１１０ｍｍ×１１０ｍｍである。また、弾性シート１０の厚さ寸法も特に限定されないが、上記の安全弁の弁体に用いる場合には、厚さ寸法は、例えば、２ｍｍ〜６ｍｍ程度である。
【００２２】
弾性シート１０の裏面１０ａの全面を両面テープ２０を介して保護シート３５上に貼り付け固定した場合には、切断刃３３を入れたときに、弾性シート１０への切断刃３３による応力歪が緩和されずに形状ズレとなって現れてしまう。一方、本実施形態のように、弾性シート１０における裏面１０ａの４辺１１ａ〜１１ｄ近傍のみを両面テープ２０を介して保護シート３５上に貼り付け固定した場合には、切断刃３３を入れたときに、弾性シート１０への応力歪の影響が周囲に拡散して緩和される結果、形状ズレが現れず、寸法公差を小さくすることができる。
【００２３】
図１（Ｂ）を参照して、弾性シート１０は、隣り合う辺１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに貼り付けられる両面テープ２０の相互間に隙間Ｓが存在し、かつ、二点鎖線で囲まれる４箇所のコーナ部１２に両面テープ２０が介在しない状態で、保護シート３５上に貼り付け固定するのがより好ましい。このような両面テープ２０の貼り付け形態によれば、両面テープ２０で貼り付け固定されていない部位を通って、弾性シート１０への応力歪の影響に対する緩和が一層促進されるため、寸法公差をさらに小さくすることができる。
【００２４】
両面テープ２０を貼り付けた周辺部は、切断加工後には捨てられる部位となる。１枚の弾性シート１０からできるだけ数多くの弾性片１５を形成して歩留まりを上げる観点から、両面テープ２０の幅ｗは、切断加工後の寸法精度を向上するために弾性シート１０を貼り付け固定するという機能を発揮し得る範囲内で、できる限り小さいことが好ましい。一例をあげれば、両面テープ２０の幅ｗは、５ｍｍである。また、前記隙間Ｓの寸法も、上記の機能を十分に発揮し得る範囲内で、トライアンドエラーにより決定される。隙間Ｓの寸法は、例えば、５ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００２５】
図２を参照して、切断刃３３は、例えばＹ方向に沿って配置され、Ｘ方向に沿ってスライド移動する。切断加工時には、切断刃３３は、まず、図中ｐ１の切断位置にスライド移動され、その切断位置ｐ１で上下動される。この動作で、切断位置ｐ１での切断が終わる。次いで、切断刃３３は、切断位置ｐ２にスライド移動され、その切断位置ｐ２で上下動される。この操作を、切断位置ｐｎまで順次繰り返す。その後、割り出し機構３４によりカット台３１を９０度回転し、切断位置ｐ１から切断位置ｐｎまでの各位置での切断を順次同様に繰り返す。この一連の動作により、保護シート３５上に貼り付け固定した弾性シート１０は、相互に直交する二方向から切断刃３３により切断加工され、直方体をなす多数の弾性片１５が形成される。弾性片１５を拡大して示した図において、符号１６は、弾性シート１０の上面および下面をなす金型成形面を示し、符号１７は、切断面を示している。
【００２６】
次に、本発明に係る弾性シート１０の切断方法の効果を確認するために行った実験について説明する。
【００２７】
実験は、弾性シート１０を切断加工して直方体をなす多数の弾性片１５を形成し、このうち任意に選んだ２０個の試料のそれぞれについて、寸法を測定した。寸法測定は、試料の切断面間の寸法（図２の寸法ｘ、寸法ｙ）に対して行った。なお、高さ方向の寸法（図２の寸法ｚ）は、使用に供された弾性シート１０そのものの厚さであり、実施例において測定した。
【００２８】
弾性シート１０は、ＥＰＤＭを主成分とするゴム材料を金型成形した、１１０ｍｍ×１１０ｍｍの大きさのものを使用した。弾性シート１０の厚さ寸法は、３ｍｍ±０．０５ｍｍである。弾性シート１０の上面および下面は金型成形面のままであり、研磨加工などの切断前の前処理は施していない。硬さが７１度（ＪＩＳスプリング式硬さ試験）の弾性シート１０を使用した。
【００２９】
本発明の実施例では、両面テープ２０を介して弾性シート１０における裏面１０ａの４辺１１ａ〜１１ｄ近傍を保護シート３５上に貼り付け固定した状態で切断加工した。弾性シート１０は、図１（Ｂ）に示したように、隣り合う辺１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに貼り付けられる両面テープ２０の相互間に隙間Ｓが存在し、かつ、４箇所のコーナ部１２に両面テープ２０が介在しない状態で、保護シート３５上に貼り付け固定した。
【００３０】
比較例１では、弾性シート１０を貼り付け固定せずに、保護シート３５上に載置しただけの状態で切断加工した。
【００３１】
比較例２では、両面テープ２０を介して弾性シート１０における裏面１０ａの全面を保護シート３５上に貼り付け固定した状態で切断加工した。
【００３２】
実施例、比較例１、２のいずれも、切断装置３０のコントローラに設定したＸ方向の寸法およびＹ方向の寸法はともに３ｍｍである。寸法（３ｍｍ）の規格は±０．０５ｍｍである。測定結果を図３に示す。図中、標準偏差は符号「σ」で示される。
【００３３】
図３に示すように、弾性シート１０を固定せずに切断加工した比較例１にあっては、切断面同士の間では寸法（３ｍｍ）の規格（±０．０５ｍｍ）をまったく満足しなかった。
【００３４】
弾性シート１０の裏面１０ａ全面を貼り付け固定して切断加工した比較例２にあっては、切断面同士の間でも寸法（３ｍｍ）の規格（±０．０５ｍｍ）を満たしているものの、寸法のばらつきにおける精度が、本発明の実施例に比べて悪かった。
【００３５】
本発明の実施例にあっては、切断面同士の間でも寸法（３ｍｍ）の規格（±０．０５ｍｍ）を満たし、寸法のばらつきにおける精度は、比較例１はもちろんのこと、比較例２よりも良かった。さらに、弾性シート１０そのものの厚さであるｚの最大寸法と最小寸法との差は、３．０５−２．９６＝０．０９ｍｍであるのに対して、ｘの差は、３．０２−２．９７＝０．０５ｍｍ、ｙの差は、３．０２−２．９６＝０．０６ｍｍであり、切断面間の寸法の方が、材料自体の厚さよりもばらつきが小さかった。
【００３６】
以上の実験結果より、本発明に係る弾性シート１０の切断方法によれば、弾性シート１０を切断加工するだけでも、直方体をなす多数の弾性片１５を、十分な寸法精度で形成できることが判明した。
【００３７】
次に、上述した弾性シート１０の切断方法により切断して得られた弾性片１５を、密閉型二次電池用の安全弁４０の弁体８０に適用した実施形態について説明する。
【００３８】
図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係る弾性シート１０の切断方法により切断して得られた弾性片１５を弁体８０に用いた密閉型二次電池用の安全弁４０を示す断面図、図５は、図４に示される安全弁４０を密閉型二次電池の外装缶５０に組み付けた状態を示す断面図である。
【００３９】
密閉型二次電池用の安全弁４０は、図４および図５に示すように、外装缶５０の開口部５１に気密に取り付けられるとともにガス抜き孔６１が開口された封口板６０と、封口板６０に取り付けられるとともに通気孔７１が開口された端子キャップ７０と、封口板６０と端子キャップ７０との間にガス抜き孔６１を覆うように圧縮された状態で配置される弾性部材からなる弁体８０と、を有している。封口板６０は、外周縁が内方に折り曲げられ、端子キャップ７０にかしめ止めされている。安全弁４０は、絶縁ガスケット５２を介して、外装缶５０の開口部５１に取り付けられている（図５参照）。そして、上述した弾性シート１０の切断方法により切断して得られた弾性片１５を、弁体８０に用いてある。
【００４０】
図４（Ｂ）に示すように、外装缶５０内部の圧力が上昇してある値以上になると、ガス圧は、ガス抜き孔６１を通して弁体８０を端子キャップ７０側に押し上げて圧縮し、ガス抜き孔６１を開く。ガス抜き孔６１が開くと、外装缶５０内部のガスは、１点鎖線で示すように、封口板６０と端子キャップ７０とにより囲繞された空間に流出し、さらに、端子キャップ７０の通気孔７１を通って外部に放出される。その結果、圧力上昇に伴う外装缶５０の破損が防止される。ガス放出に伴って外装缶５０内部の圧力がある値以下になると、弁体８０は自身が備える弾発力によって再び膨張し、ガス抜き孔６１を閉じる状態に自動的に復帰する。
【００４１】
上記構成の安全弁４０は、例えば、２．９４〜３．９２ＭＰａ（３０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力範囲で作動するように設計されている。
【００４２】
次に、本発明に係る密閉型二次電池用の安全弁４０の機能を確認するために行った実験について説明する。
【００４３】
実験は、上述した弾性シート１０の切断方法により切断して得られた弾性片１５を弁体８０に用いた安全弁４０を多数製作し、安全弁４０が作動する圧力であるベント圧力の測定を行うベント圧テストを行った。測定したベント圧力は、端子キャップ７０の通気孔７１を通ってガスが外部に放出されたときのピーク圧力である。
【００４４】
図６（Ａ）（Ｂ）は、切断して得られた弾性片１５を弁体８０として用いる場合において、弾性片１５の組み付け方向の説明に供する図である。なお、本明細書では、ガス圧が弁体８０を端子キャップ７０側に押し上げて圧縮する方向を、「ベント方向」と略称する。
【００４５】
テスト１では、弾性シート１０自体の面つまり金型成形面１６をベント方向に直交させ（図６（Ａ）参照）、矢印で示されるガス圧が金型成形面１６に作用するように安全弁４０を２０個製作し、それぞれのベント圧力を測定した。
【００４６】
テスト２では、弾性片１５を形成した際の切断面１７をベント方向に直交させ（図６（Ｂ）参照）、矢印で示されるガス圧が切断面１７に作用するように安全弁４０を２０個製作し、それぞれのベント圧力を測定した。
【００４７】
テスト３では、金型成形面１６および切断面１７を意識することなく弾性片１５をランダムに組み付けた安全弁４０を２０個製作し、それぞれのベント圧力を測定した。
【００４８】
テスト１、２、３でのそれぞれの測定結果を図７に示す。
【００４９】
図７に示すように、テスト１、２、３のいずれにおいても、ベント圧力の平均値は３．５３ＭＰａであり、安全弁４０として保証しなければならない圧力範囲（本実験では２．９４〜３．９２ＭＰａ）内で正常に作動した。特に、テスト２、３にて明らかなように、弾性片１５を形成した際の切断面１７にガス圧が作用する場合であっても、本実施例の安全弁４０は正常に作動した。
【００５０】
以上の実験結果より、封口板６０、端子キャップ７０およびゴム製弁体８０を組み立てる際に、弁体８０の姿勢を一定にする作業、すなわち、金型成形面１６をガス抜き孔６１の側に向けるなどの作業を考慮する必要がないことが判明した。したがって、弁体８０の姿勢を考慮することなく組み立てることができるので、組み立て作業が容易になる。
【００５１】
なお、密閉型二次電池用の安全弁に用いる弾性片を例に挙げて、本発明に係る弾性シートの切断方法を説明したが、本発明方法は、この用途に限定されるものではなく、他の用途用の弾性シートの切断にも適用できることは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１に記載の弾性シートの切断方法によれば、直方体をなす多数の弾性片を十分な寸法精度で形成でき、また、研磨加工を行うことなく弾性シートを切断加工するだけでよいので、工程の簡素化を図って、直方体をなす多数の弾性片を簡単に形成できる。
【００５３】
請求項２に記載の弾性シートの切断方法によれば、両面テープで貼り付け固定されていない部位を通って、弾性シートへの応力歪の影響に対する緩和が一層促進されるため、寸法公差をさらに小さくすることができる。
【００５４】
請求項３に記載の密閉型二次電池用の安全弁によれば、請求項１または請求項２に記載の弾性シートの切断方法により切断して得られた弾性片を弁体に用いており、保証しなければならない圧力範囲で正常に作動する安全弁を提供でき、また、弁体の姿勢を考慮することなく組み立てることができるので、組み立て作業を容易にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は、本発明に係る弾性シートの切断方法を具現化した切断装置を示す構成図、図１（Ｂ）は、弾性シートの一の面への両面テープの貼り付け形態の説明に供する図である。
【図２】相互に直交する二方向から切断刃により切断加工した後の弾性シートを示すとともに、切断加工により得られる弾性片を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明に係る弾性シートの切断方法の効果を確認するために行った実験における測定結果を示す図表である。
【図４】図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係る弾性シートの切断方法により切断して得られた弾性片を弁体に用いた密閉型二次電池用の安全弁を示す断面図である。
【図５】図４に示される安全弁を密閉型二次電池の外装缶に組み付けた状態を示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）（Ｂ）は、切断して得られた弾性片を弁体として用いる場合において、弾性片の組み付け方向の説明に供する図である。
【図７】本発明に係る密閉型二次電池用の安全弁の機能を確認するために行った実験における測定結果を示す図表である。
【符号の説明】
１０…弾性シート
１０ａ…弾性シートの裏面（一の面）
１１ａ〜１１ｄ…弾性シートの４辺
１２…コーナ部
１５…直方体をなす多数の弾性片
２０…両面テープ
３０…切断装置
３１…カット台
３３…切断刃
３５…保護シート
３５ａ…保護シートの上面（平面）
４０…密閉型二次電池用の安全弁
５０…外装缶
５１…開口部
６０…封口板
６１…ガス抜き孔
７０…端子キャップ
７１…通気孔
８０…弁体
Ｓ…両面テープ間の隙間
【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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