(57)【要約】【課題】簡単な構造で体積が小さく半永久的な寿命を持ち、エネルギー貯蔵装置から発生するガスを円滑に排出することができ、ガスの排出時、エネルギー貯蔵装置の内部の電解液が外部に排出されることを防止または最小化することができるエネルギー貯蔵装置用圧力弁及びそれを含むエネルギー貯蔵装置を提供する。【解決手段】エネルギー貯蔵装置のガスベント（ｖｅｎｔ）を外部と連通させるためのベントガイドが形成された弁本体と、前記弁本体と前記ガスベントとの間に介在されて前記弁本体を前記ガスベントの内側に弾力支持することにより、前記ガスベント内のガス圧力が上昇する際に前記弁本体を前記ガスベントの外側に移動させて前記ベントガイドを外部と連通させ、前記ガスベント内のガス圧力が下降する際に前記弁本体を復帰させて前記ベントガイドを外部と遮断させる弾性体と、を含むエネルギー貯蔵装置用圧力弁及びそれを含むエネルギー貯蔵装置。【選択図】図２
2013074298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー貯蔵装置のガスベントを外部と連通させるためのベントガイドが形成された弁本体と、
前記弁本体と前記ガスベントとの間に介在されて前記弁本体を前記ガスベントの内側に弾力支持することにより、前記ガスベント内のガス圧力が上昇する際に前記弁本体を前記ガスベントの外側に移動させて前記ベントガイドを外部と連通させ、前記ガスベント内のガス圧力が下降する際に前記弁本体を復帰させて前記ベントガイドを外部と遮断させる弾性体と、
を含むエネルギー貯蔵装置用圧力弁。
【請求項２】
前記弁本体は、前記ガスベントに下部が挿入された状態で前記ガスベントの内外に弾力的に往復移動可能に備えられる請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置用圧力弁。
【請求項３】
前記ガスベントの内側面上端の縁部に備えられ、前記ガスベント内で前記弁本体が往復移動する際に前記ガスベントの気密を維持するためのシール部材をさらに含む請求項２に記載のエネルギー貯蔵装置用圧力弁。
【請求項４】
前記弾性体は、前記弁本体の外側面から突出され、その突出された端部がエネルギー貯蔵装置の上面に固定される複数の板バネを含む請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置用圧力弁。
【請求項５】
前記複数の板バネは、前記弁本体に放射状に備えられる請求項４に記載のエネルギー貯蔵装置用圧力弁。
【請求項６】
前記各板バネの突出端部は、前記エネルギー貯蔵装置の上面に熔接方式または締結部材による結合方式で固定される請求項４に記載のエネルギー貯蔵装置用圧力弁。
【請求項７】
前記ベントガイドに備えられ、前記ベントガイドを介して外部に排出されるガスの流動を均一に制御するためのメッシュ部材をさらに含む請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置用圧力弁。
【請求項８】
前記ベントガイドに備えられ、複数の微細孔が形成されて、外部にガスを排出させるとともに、前記排出されるガスに含まれた電解質を吸収する多孔質吸収部材をさらに含む請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置用圧力弁。
【請求項９】
前記ベントガイドは、前記弁本体の外側面下端の縁部に前記弁本体の移動方向に沿って長さを有する少なくとも一つ以上のガイド溝を含む請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置用圧力弁。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一つに記載のエネルギー貯蔵装置用圧力弁を含むエネルギー貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー貯蔵装置用圧力弁及びそれを含むエネルギー貯蔵装置に関し、より詳細には、簡単な構造で体積を最小化し、エネルギー貯蔵装置から発生するガスを円滑に排出することができ、ガスの排出時、エネルギー貯蔵装置の外部に電解液が排出されることを防止または最小化することができるエネルギー貯蔵装置用圧力弁及びそれを含むエネルギー貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、電気電子通信分野の技術の発達により各種モバイル電子製品が公開されており、二次電池などのエネルギー貯蔵装置の活用範囲が広くなっている。
【０００３】
また、環境問題及び資源問題に対する関心が高まるにつれて、環境に優しいエネルギーを活用する自動車や、太陽熱発電などの環境に優しいエネルギー生産に係る技術開発のための競争が激しい状況である。
【０００４】
現在まで最も広く用いられている代表的な電気エネルギー貯蔵装置は、充放電によって長期的な使用が可能な二次電池である。前記二次電池は、比較的長期間に一定の電圧に出力が維持され、小型化及び軽量化が可能であるため、小型モバイル器機の電源貯蔵装置として既に広く用いられている。
【０００５】
一方、前記二次電池の場合、充放電にかかる時間が比較的長く、３Ｖ内外の低い出力電圧、短い寿命及び爆発の危険性などの欠点があるため、活用分野に限界があった。
【０００６】
上記のような二次電池の欠点を補完することができるエネルギー貯蔵装置として、電気化学的メカニズムによって充放電の動作が行われるスーパーキャパシタに対する関心が高まっている。
【０００７】
前記スーパーキャパシタは、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）、ハイブリッドキャパシタ、擬似キャパシタなど多様な種類があり、瞬間的な充電が可能であり、出力特性が二次電池より遥かに高く、寿命も二次電池より遥かに長いという長所がある。
【０００８】
上記のような長所に着目して、自動車の回生制動などの用途に用いるための研究が続けられている。
【０００９】
一方、二次電池とスーパーキャパシタなどのエネルギー貯蔵装置は、電極の間に電解液（または電解質）を備え、電気化学的メカニズムによって充電及び放電過程が行われるが、この際、各種ガスが発生する可能性がある。このようなガスを適切に排出できない場合、エネルギー貯蔵装置のケースが破裂してそれ以上使用が不可能となったり、ひどい場合は爆発の危険も存在する。
【００１０】
前記スーパーキャパシタの場合、エネルギー密度及び抵抗などの問題を未だに完全に解決できていないため、商用化が円滑になされていないことが現状であり、近い未来に商用化されると予想されている時点であるが、上述のようなガス発生による信頼性の低下及び寿命の短縮問題を解決する必要性が高まっている。
【００１１】
図１は、上記のような問題を解決するために韓国特許出願第２００３−４７５５６号にて提案された弁の構成を例示している。
【００１２】
図１を参照すると、前記特許文献に記載された弁は、エネルギー貯蔵装置の内部でガスが発生して圧力が高くなると、薄い金属薄膜１が破裂しながらガスが排出される方式であるが、このような方式を適用する場合、前記金属薄膜１が破裂する度に金属薄膜を入れ替えて使用しなければならないため、維持コストの上昇及びメンテナンスの煩わしさがあるという問題点があった。
【００１３】
また、前記金属薄膜１が破裂する際、エネルギー貯蔵装置の内部の電解液が外部に排出されるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−１９５７６１号公報
【特許文献２】韓国公開特許第１０−２００３−００４７５５６号公報
【特許文献３】韓国公開特許第１０−２００５−００９６０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上述の問題を解決するために導き出されたものであり、本発明は、エネルギー貯蔵装置の内圧を一定の範囲に維持させ、半永久的な使用が可能なエネルギー貯蔵装置用圧力弁及びそれを含むエネルギー貯蔵装置を提供することをその目的とする。
【００１６】
本発明の他の目的は、簡単な構造で圧力弁の体積を最小化し、エネルギー貯蔵装置から発生するガスを円滑に排出するとともに、ガスの排出時、エネルギー貯蔵装置の内部の電解液が外部に排出されることを防止または最小化することができるエネルギー貯蔵装置用圧力弁及びそれを含むエネルギー貯蔵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を果たすために、本発明によると、エネルギー貯蔵装置のガスベント（ｖｅｎｔ）を外部と連通させるためのベントガイドが形成された弁本体と、前記弁本体と前記ガスベントとの間に介在されて前記弁本体を前記ガスベントの内側に弾力支持することにより、前記ガスベント内のガス圧力が上昇する際に前記弁本体を前記ガスベントの外側に移動させて前記ベントガイドを外部と連通させ、前記ガスベント内のガス圧力が下降する際に前記弁本体を復帰させて前記ベントガイドを外部と遮断させる弾性体と、を含むエネルギー貯蔵装置用圧力弁が提供される。
【００１８】
ここで、前記弁本体は、前記ガスベントに下部が挿入された状態で前記ガスベントの内外に弾力的に往復移動可能に備えられることができる。
【００１９】
一方、前記エネルギー貯蔵装置用圧力弁は、前記ガスベントの内側面上端の縁部に備えられ、前記ガスベント内で前記弁本体が往復移動する際に前記ガスベントの気密を維持するためのシール部材をさらに含んで構成されることができる。
【００２０】
また、前記弾性体は、前記弁本体の外側面から突出され、その突出された端部がエネルギー貯蔵装置の上面に固定される複数の板バネを含んでなることができる。
【００２１】
この際、前記複数の板バネは、前記弁本体に放射状に備えられることができる。
【００２２】
また、前記各板バネの突出端部は、前記エネルギー貯蔵装置の上面に熔接方式または締結部材による結合方式で固定されることができる。
【００２３】
一方、前記エネルギー貯蔵装置用圧力弁は、前記ベントガイドに備えられ、前記ベントガイドを介して外部に排出されるガスの流動を均一に制御するためのメッシュ（ｍｅｓｈ）部材をさらに含んで構成されることができる。
【００２４】
また、前記エネルギー貯蔵装置用圧力弁は、前記ベントガイドに備えられ、複数の微細孔が形成されて、外部にガスを排出させるとともに、前記排出されるガスに含まれた電解質を吸収する多孔質吸収部材をさらに含んで構成されることもできる。
【００２５】
一方、前記ベントガイドは、前記弁本体の外側面下端の縁部に前記弁本体の移動方向に沿って長さを有する少なくとも一つ以上のガイド溝を含んでなることができる。
【００２６】
上述の目的を果たすための本発明の他の実施形態によると、前記エネルギー貯蔵装置用圧力弁を含むエネルギー貯蔵装置が提供されることができる。
【発明の効果】
【００２７】
上述したように、本発明によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁及びそれを含むエネルギー貯蔵装置によると、簡単な構造で圧力弁の体積を最小化し、エネルギー貯蔵装置の内部で発生するガスによる内圧上昇を適切に解消することができるため、エネルギー貯蔵装置の信頼性を向上させることができる。また、半永久的に圧力弁の使用が可能であるため、維持コストの低減及びメンテナンス性を向上することができるという利点がある。
【００２８】
また、本発明によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁及びそれを含むエネルギー貯蔵装置によると、エネルギー貯蔵装置から発生するガスを円滑に排出するとともに、ガスの排出時、エネルギー貯蔵装置の内部の電解液が外部に排出されることを防止または最小化することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来技術によるエネルギー貯蔵装置用弁を概略的に示した断面図である。
【図２】本発明によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁の第１実施形態を概略的に示した断面図である。
【図３】図２におけるベントガイドが外部と連通された状態を概略的に示した断面図である。
【図４】図２の平面図である。
【図５】図２の弁本体のみを概略的に示した斜視図である。
【図６】本発明によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁の第２実施形態を概略的に示した断面図である。
【図７】本発明によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁の第３実施形態を概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を示す。
【００３１】
本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。
【００３２】
また、本明細書にて記述する実施形態は、本発明の理想的な例示図である断面図及び／または平面図を参照して説明される。図面において、膜及び領域の厚さは、技術内容を効果的に説明するために誇張されたものである。従って、製造技術及び／または許容誤差などによって例示図の形態が変形されることができる。従って、本発明の実施形態は、図示された特定形態に制限されるものでなく、製造工程によって生成される形態の変化も含むものである。例えば、直角で図示されたエッチング領域は、丸い形態または所定曲率を有する形態であることができる。従って、図面で例示された領域は概略的な属性を有し、図面で例示された領域の形状は素子の領域の特定形態を例示するためのものであって、発明の範囲を制限するためのものではない。
【００３３】
まず、図２から図５を参照して本発明によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁の第１実施形態をより詳細に説明する。
【００３４】
図２は本発明によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁の第１実施形態を概略的に示した断面図であり、図３は図２におけるベントガイドが外部と連通された状態を概略的に示した断面図であり、図４は図２の平面図であり、図５は図２の弁本体のみを概略的に示した斜視図である。
【００３５】
図２から図５を参照すると、本実施形態によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁１００は、大きく弁本体１１０と弾性体１２０とを含んで構成されることができる。
【００３６】
ここで、前記弁本体１１０には、エネルギー貯蔵装置１０のガスベント（ｖｅｎｔ）１１を外部と連通させるためのベントガイド１１１が形成されることができる。
【００３７】
また、前記弾性体１２０は、前記弁本体１１０と前記ガスベント１１との間に介在されて前記弁本体１１０を前記ガスベント１１の内側に弾力支持することにより、前記ガスベント１１内のガス圧力が上昇する際に前記弁本体１１０を前記ガスベント１１の外側に移動させて前記ベントガイド１１１を外部と連通させ、前記ガスベント１１内のガス圧力が下降する際に前記弁本体１１０を復帰させて前記ベントガイド１１１を外部と遮断させることができる。
【００３８】
ここで、前記弁本体１１０は、略ボルト状に形成されることができ、前記ガスベント１１に下部が挿入された状態で前記ガスベント１１の内外に弾力的に往復移動可能に備えられることができる。
【００３９】
また、前記弾性体１２０は、前記弁本体１１０の外側面から一体に突出形成され、その突出された端部がエネルギー貯蔵装置１０の上面に固定される複数の板バネからなることができる。
【００４０】
この際、前記弾性体１２０を複数の板バネ形態に形成する場合、前記複数の板バネは前記弁本体１１０に放射状に備えられることができる。
【００４１】
また、前記弾性体１２０を構成する前記板バネの個数は、前記弁本体１１０の往復移動を弾力的に安定して支持するために、前記弁本体１１０の外側面の周方向に沿って少なくとも３個以上が備えられることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００４２】
勿論、前記弾性体１２０は、前記弁本体１１０と一体に形成される代わりに、別に製作されて前記弁本体１１０に熔接またはねじなどの締結部材による締結方式で結合されることもできる。
【００４３】
また、前記弾性体１２０の突出端部、即ち、前記各板バネの突出端部は、前記エネルギー貯蔵装置１０の上面に熔接方式またはねじなどの締結部材による結合方式で固定されることができる。
【００４４】
一方、本実施形態によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁１００は、前記ガスベント１１内で前記弁本体１１０が往復移動する際に前記ガスベント１１の気密を維持するために、前記ガスベント１１の内側面上端の縁部に備えられるシール部材１３０をさらに含んで構成されることができる。
【００４５】
ここで、前記シール部材１３０が備えられるために、前記ガスベント１１の内側面上端の縁部には、帯状の固定溝が形成されることもでき、前記シール部材１３０は、前記固定溝に圧入方式または接着方式などにより固定されることができる。
【００４６】
また、前記シール部材１３０は、ゴムなどの柔軟な材質で形成されることができる。
【００４７】
一方、前記ベントガイド１１１は、前記弁本体１１０の外側面下端の縁部に前記弁本体１１０の移動方向に沿って長さを有する少なくとも一つ以上のガイド溝を含んでなることができる。
【００４８】
即ち、前記ベントガイド１１１は、前記ガスベント１１内のガス圧力が設定圧力以上に上昇する場合、前記ガス圧力による加圧力で前記弁本体１１０が上部に移動すると、前記ガスベント１１を外部と連通させることにより前記ガスベント１１内のガスが排出されるようにする。
【００４９】
また、前記ガスの排出により前記ガスベント１１内のガス圧力が設定圧力以下に下降する場合、前記弁本体１１０に作用するガスの加圧力が解除されることにより、前記弾性体１２０の弾性復元力によって前記弁本体１１０が下部に移動し、これにより、前記ベントガイド１１１は前記ガスベント１１の内部に引き込まれ、前記ガスベント１１内のガス排出を遮断する。
【００５０】
次に、添付の図６を参照して、本発明によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁の第２実施形態をより詳細に説明すると次のとおりである。
【００５１】
図６は本発明によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁の第２実施形態を概略的に示した断面図である。
【００５２】
図６に図示されたように、本実施形態によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁２００は、上述の第１実施形態のエネルギー貯蔵装置用圧力弁と同様に、ベントガイド２１１が形成された弁本体２１０と、前記弁本体２１０がエネルギー貯蔵装置１０のガスベント１１に挿入された状態で、前記弁本体２１０の往復移動を弾力的に支持する弾性体２２０を含んで構成されることができる。
【００５３】
しかし、本実施形態のエネルギー貯蔵装置用圧力弁２００は、上述の第１実施形態と異なって、前記ベントガイド２１１に備えられるメッシュ（ｍｅｓｈ）部材２４０をさらに含んで構成されることができる。
【００５４】
即ち、本実施形態のエネルギー貯蔵装置用圧力弁２００は、前記ベントガイド２１１にメッシュ部材２４０を備えることにより、前記ベントガイド２１１を介して外部に排出されるガスの流動を均一に制御することができ、これにより、前記メッシュ部材２４０を通過するガスの流動を均一に制御して、ガス流動圧力を分散することにより、急激で無理な弁の動作を予防することができる。
【００５５】
一方、本実施形態のエネルギー貯蔵装置用圧力弁２００も、前記ガスベント１１に備えられるシール部材２３０をさらに含んで構成されることもできる。
【００５６】
次に、添付された図７を参照して、本発明によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁の第３実施形態をより詳細に説明すると次のとおりである。
【００５７】
図７は本発明によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁の第３実施形態を概略的に示した断面図である。
【００５８】
図７に図示されたように、本実施形態によるエネルギー貯蔵装置用圧力弁３００は、上述の第１実施形態のエネルギー貯蔵装置用圧力弁と同様に、ベントガイド３１１が形成された弁本体３１０と、前記弁本体３１０がエネルギー貯蔵装置１０のガスベント１１に挿入された状態で、前記弁本体３１０の往復移動を弾力的に支持する弾性体３２０を含んで構成されることができる。
【００５９】
しかし、本実施形態のエネルギー貯蔵装置用圧力弁３００は、上述の第１実施形態と異なって、前記ベントガイド３１１に備えられる多孔質吸収部材３４０をさらに含んで構成されることができる。
【００６０】
ここで、前記多孔質吸収部材３４０は、前記ベントガイド３１１を介して排出されるガスの流動方向に沿って形成された複数の微細孔が形成された多孔質（ｐｏｒｏｕｓ）からなることができる。また、前記ベントガイド３１１を介して排出されるガスに含まれた電解質を吸収できるように、吸水性の高い材質、例えばＥＶＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ）、ＰＶＣ（Ｐｏｌｙ  Ｖｉｎｙｌ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）のうち少なくとも何れか一つの材質で形成されることができる。
【００６１】
これにより、本実施形態のエネルギー貯蔵装置用圧力弁３００は、前記ガスベント１１内のガス圧力が設定圧力以上に上昇して前記ベントガイド３１１が外部と連通されると、前記ベントガイド３１１に備えられた多孔質吸収部材３４０に形成された微細孔を介してガスを外部に排出するとともに、前記外部に排出されるガス内に含まれた電解液を吸収することにより、ガスの排出時、外部に電解液が排出されることを防止または最小化することができる。
【００６２】
一方、本実施形態のエネルギー貯蔵装置用圧力弁３００も、前記ガスベント１１に備えられるシール部材３３０をさらに含んで構成されることもできる。
【００６３】
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。
【符号の説明】
【００６４】
１０  エネルギー貯蔵装置
１１  ガスベント
１００  圧力弁の第１実施形態
１１０  弁本体
１１１  ベントガイド
１２０  弾性体
１３０  シール部材
２４０  メッシュ部材
３４０  多孔質吸収部材
【図１】
2013074298.tif 000003
【図２】
2013074298.tif 000004
【図３】
2013074298.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013074298.tif 000007
【図６】
2013074298.tif 000008
【図７】
2013074298.tif 000009