特許第6970189号(P6970189)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6970189
(24)【登録日】2021年11月1日
(45)【発行日】2021年11月24日
(54)【発明の名称】通気ユニット
(51)【国際特許分類】
   F16K 17/02 20060101AFI20211111BHJP
【FI】
   F16K17/02 Z
   F16K17/02 C
【請求項の数】8
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2019-514622(P2019-514622)
(86)(22)【出願日】2018年4月26日
(86)【国際出願番号】JP2018016999
(87)【国際公開番号】WO2018199238
(87)【国際公開日】20181101
【審査請求日】2019年10月24日
(31)【優先権主張番号】特願2017-89673(P2017-89673)
(32)【優先日】2017年4月28日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003964
【氏名又は名称】日東電工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100125346
【弁理士】
【氏名又は名称】尾形 文雄
(74)【代理人】
【識別番号】100173598
【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 桜子
(72)【発明者】
【氏名】仲山 雄介
(72)【発明者】
【氏名】矢野 陽三
【審査官】 笹岡 友陽
(56)【参考文献】
【文献】 特開2013−168293(JP,A)
【文献】 特開2016−023753(JP,A)
【文献】 実開昭61−061367(JP,U)
【文献】 実開昭61−171809(JP,U)
【文献】 実開昭48−076425(JP,U)
【文献】 国際公開第2017/017199(WO,A1)
【文献】 特開2015−205420(JP,A)
【文献】 特開2008−253956(JP,A)
【文献】 実公昭54−27136(JP,Y2)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16K 17/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体内の圧力である内圧が筐体外の圧力である外圧よりも所定圧力以上高くなったときに当該筐体内から当該筐体外へ気体が通過するのを許容し、当該筐体内から当該筐体外へ気体が通過するのを阻止するように復帰可能な第1通気体と、
前記内圧と前記外圧との圧力差が前記所定圧力未満である場合も前記筐体内と前記筐体外との間で気体が流通するのを許容する第2通気体と、
を備え、
前記第1通気体は、中央に貫通孔が形成された環状の環状部と、当該環状部の外周部の全周から当該貫通孔の孔方向に対して傾斜した方向に延びた傾斜部とを有し、当該傾斜部は、前記内圧と前記外圧との圧力差が前記所定圧力未満である場合には当該内圧が当該外圧より高くても第1流路を閉じ、当該内圧が当該外圧よりも当該所定圧力以上高くなったときに当該第1流路を開くように変形し、
前記第2通気体は、前記貫通孔内に形成された第2流路を塞ぐように設けられ、当該第2流路を介して前記筐体内と前記筐体外との間で気体が流通するのを許容する通気膜である
通気ユニット。
【請求項2】
前記通気膜の材料は、フッ素樹脂である
請求項1に記載の通気ユニット。
【請求項3】
前記通気膜の少なくとも片面に補強材が積層されている
請求項2に記載の通気ユニット。
【請求項4】
前記通気膜を覆うカバーを備える
請求項1から3のいずれか1項に記載の通気ユニット。
【請求項5】
筐体内の圧力である内圧と筐体外の圧力である外圧との圧力差が所定圧力未満である場合には第1流路を閉じ、当該内圧が当該外圧よりも当該所定圧力以上高くなったときに弾性変形して当該第1流路を開く第1通気体と、
第2流路に設けられ、前記圧力差が前記所定圧力未満である場合も当該第2流路を介して前記筐体内と前記筐体外との間で気体が流通するのを許容する第2通気体と、
を備え、
前記第1通気体は、中央に貫通孔が形成された環状の環状部と、当該環状部の外周部の全周から当該貫通孔の孔方向に対して傾斜した方向に延びた傾斜部とを有し、当該傾斜部は、前記内圧と前記外圧との圧力差が前記所定圧力未満である場合には当該内圧が当該外圧より高くても前記第1流路を閉じ、当該内圧が当該外圧よりも当該所定圧力以上高くなったときに当該第1流路を開くように変形し、
前記第2通気体は、前記貫通孔内に形成された前記第2流路を塞ぐように設けられた通気膜である
通気ユニット。
【請求項6】
前記通気膜の材料は、フッ素樹脂である
請求項5に記載の通気ユニット。
【請求項7】
前記通気膜の少なくとも片面に補強材が積層されている
請求項6に記載の通気ユニット。
【請求項8】
前記通気膜を覆うカバーを備える
請求項5から7のいずれか1項に記載の通気ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、通気ユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、バッテリパックの防爆弁に通気孔としての機能を持たせ、通気膜を備えた通気孔を別に設ける必要がないようにする技術が提案されている。
例えば、特許文献1に記載の防爆弁は、円環状をなす合成樹脂製の防爆弁ケースと、この防爆弁ケースとパックケースとの間をシールするOリングと、防爆弁ケースの中央開口部を閉塞するようにケースに取り付けられる円形のシート状の通気膜と、この通気膜の外側に重ねて配置される円形板状の合成樹脂製のプロテクタと、からなる。プロテクタの周囲に通気孔となる切欠部を有し、通気膜を介して少量の空気の出入りが可能である。バッテリ異常時に内圧が急上昇すると、プロテクタが折れ曲がり、係止突起による係止が外れて脱落するので、瞬時に大きな通路断面積が確保され、内圧を開放できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2013−168293号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば車載用の大型バッテリパックにおいては、正常動作時の温度変化に伴う筐体内と筐体外との圧力差を解消するために通気部材(例えば通気膜)を用い、異常時の圧力上昇に起因する圧力差を解消するために防爆弁を用いることが望ましい。正常時の圧力差解消を担う通気部材では、異常時に瞬間的に高まる筐体内の圧力を十分に逃がすことができないおそれがあるからである。そして、これら通気部材及び防爆弁を筐体に対して組み付ける工数等を考慮すると、通気部材と防爆弁とはユニット化されていることが望ましい。
一方で、通気部材及び防爆弁の機能保証の観点からは、製品出荷時にこれらの部品が正常に動作することを検査できることが望ましい。
本発明は、出荷時の検査を可能にしつつ、通常時の差圧解消と異常時の差圧解消とを実現できる通気ユニット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】
【0005】
かかる目的のもと、本発明は、筐体(120)内の圧力である内圧が筐体(120)外の圧力である外圧よりも所定圧力以上高くなったときに当該筐体(120)内から当該筐体(120)外へ気体が通過するのを許容し、当該筐体(120)内から当該筐体(120)外へ気体が通過するのを阻止するように復帰可能な第1通気体(10)と、前記内圧と前記外圧との圧力差が前記所定圧力未満である場合も前記筐体(120)内と前記筐体(120)外との間で気体が流通するのを許容する第2通気体(40)と、を備える通気ユニット(1)である。
ここで、前記第1通気体(10)と前記第2通気体(40)とを支持する支持部材(30)をさらに備えても良い。
また、前記支持部材(30)を保持するとともに、前記筐体(120)に装着される保持部材(70)をさらに備えても良い。
また、前記第2通気体(40)は、液体および固体が前記筐体(120)外から前記筐体(120)内へ侵入することを阻止しても良い。
また、筐体(120)内の圧力である内圧と筐体(120)外の圧力である外圧との圧力差が所定圧力未満である場合には第1流路(R1)を閉じ、当該内圧が当該外圧よりも当該所定圧力以上高くなったときに弾性変形して当該第1流路(R1)を開く第1通気体(10)と、第2流路(R2)に設けられ、前記圧力差が前記所定圧力未満である場合も当該第2流路(R2)を介して前記筐体(120)内と前記筐体(120)外との間で気体が流通するのを許容する第2通気体(40)と、を備える通気ユニット(1)である。
ここで、前記第1通気体(10)と前記第2通気体(40)とを支持する支持部材(30)をさらに備えても良い。
また、前記支持部材(30)を保持するとともに、前記筐体(120)に装着される保持部材(70)をさらに備えても良い。
また、前記支持部材(30)は前記保持部材(70)に挿し込まれることで当該保持部材(70)に装着され、前記第2通気体(40)は、前記支持部材(30)に固定され、前記第1通気体(10)は、前記支持部材(30)と前記保持部材(70)との間に挟み込まれても良い。
また、前記保持部材(70)は、前記支持部材(30)を当該保持部材(70)に挿し込む際に用いられる治具(250)が突き当たる突当部(72)を有し、前記支持部材(30)は、前記治具(250)が前記突当部(72)に突き当たるまで挿し込まれることで前記保持部材(70)に対する位置が定まっても良い。
また、前記第1通気体(10)は、前記保持部材(70)に接触することで前記第1流路(R1)を閉じ、当該保持部材(70)から離れることで当該第1流路(R1)を開いても良い。
【0006】
なお、本欄における上記符号は、本発明の説明に際して例示的に付したものであり、この符号により本発明が減縮されるものではない。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、出荷時の検査を可能にしつつ、通常時の差圧解消と異常時の差圧解消とを実現できる通気ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】第1の実施形態に係る通気ユニットが適用されるバッテリパックが搭載された車両の概略構成を示す図である。
図2】バッテリパックの概略構成を示す図である。
図3】第1の実施形態に係る通気ユニットを示す斜視図である。
図4】第1の実施形態に係る通気ユニットを構成する部品の斜視図である。
図5】第1の実施形態に係る通気ユニットの断面図である。
図6】第1の実施形態に係る防爆弁が第1流路を開いた状態を示す図である。
図7】(a)は、内圧調整部品を保持部材に挿入する前の状態を示す図である。(b)は、内圧調整部品を保持部材に挿入した後の状態を示す図である。
図8】第1の実施形態に係る防爆弁の機能を検査した後の状態の一例を示す図である。
図9】第2の実施形態に係る通気ユニットの断面図である。
図10】第2の実施形態に係る防爆弁が第1流路を開いた状態を示す図である。
図11】第3の実施形態に係る通気ユニットを構成する部品の斜視図である。
図12】第3の実施形態に係る通気ユニットの断面図である。
図13】第3の実施形態に係る防爆弁が第1流路を開いた状態を示す図である。
図14】第3の実施形態に係る防爆弁の機能を検査した後の状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る通気ユニット1が適用されるバッテリパック100が搭載された車両200の概略構成を示す図である。図1は、車両200を横から見た図である。
図2は、バッテリパック100の概略構成を示す図である。
車両200は、車両本体の前部に設けられたモータユニット201と、車両本体の底部に設けられてモータユニット201に電力を供給するバッテリパック100とを備えている。車両200は、モータユニット201が出力する駆動力にて前輪を駆動する電気自動車である。
【0010】
バッテリパック100は、バッテリ110と、バッテリ110を制御する制御装置(不図示)と、バッテリ110の状態を検出する各種センサ(不図示)と、バッテリ110や制御装置を収容する筐体120とを備えている。
また、バッテリパック100は、筐体120に装着され、筐体120の内部の圧力と筐体120の外部の圧力との間の圧力差を調整する通気ユニット1を備えている。通気ユニット1は、後述する中心線方向が地面と水平となるように筐体120に装着されている。
【0011】
{通気ユニット1}
図3は、第1の実施形態に係る通気ユニット1を示す斜視図である。図4は、第1の実施形態に係る通気ユニット1を構成する部品の斜視図である。図5は、第1の実施形態に係る通気ユニット1の断面図である。以下では、図3図5の上側を「上方」、下側を「下方」と称す。
通気ユニット1は、筐体120の内部(筐体120内)の圧力である内圧が筐体120の外部(筐体120外)の圧力(外圧)よりも所定圧力以上高くなったときに筐体120内から筐体120外へ気体が通過するのを許容し、内圧が外圧よりも所定圧力以上高くない場合には筐体120内から筐体120外へ気体が通過するのを許容しない第1通気体の一例としての防爆弁10を備えている。
【0012】
また、通気ユニット1は、内圧と外圧との圧力差が所定圧力未満である場合も筐体120内と筐体120外との間で気体が流通するのを許容する内圧調整部品20を備えている。
また、通気ユニット1は、内圧調整部品20を保持するとともに、筐体120に装着される保持部材70と、保持部材70と筐体120との間に配置されて保持部材70と筐体120との間をシールするシール部材80とを備えている。
【0013】
(内圧調整部品20)
内圧調整部品20は、保持部材70に装着されるとともに筐体120内と筐体120外とを連通する連通孔33が形成された支持部材の一例としての支持体30を有している。
また、内圧調整部品20は、連通孔33を覆うように支持体30に取り付けられ、液体および固体が筐体120外から筐体120内へ侵入することを阻止するとともに気体が筐体120内と筐体120外との間で流通するのを許容する第2通気体の一例としての通気膜40を有している。
また、内圧調整部品20は、通気膜40に高圧水などが直接接触しないように保護するカバー50を有している。
【0014】
《支持体30》
支持体30は、通気膜40を支持するための支持部31と、保持部材70に挿入される挿入部32とを有している。支持体30の中央部には、支持部31及び挿入部32を貫通する貫通孔により連通孔33が形成されている。
【0015】
支持部31は、中央部に連通孔33が形成された円盤状の部位である。支持部31の外径は、挿入部32の外径よりも大きい。支持部31は、連通孔33の周囲に、挿入部32側とは異なる方向に突出した環状の支持突出部31aを有している。
支持部31における外周部には、周方向に等間隔に3箇所の直線部31bが設けられている。各直線部31bの下端部には、内側に凹んだ凹部31cが形成されている。凹部31cに、カバー50の後述する延出部52の内側突出部52aが嵌め込まれることで、支持体30はカバー50を保持する。
【0016】
挿入部32は、保持部材70に形成された後述する中央部貫通孔71bと略同径の外径を有する円筒状である。
挿入部32は、保持部材70に挿入開始される側である先端部に、周方向に沿って分割された6つの脚部32aを有している。6つの脚部32aの内の3つの脚部32aは、外面から半径方向の外側に突出した外側突出部32bを有している。外側突出部32bが設けられた脚部32aと、外側突出部32bが設けられていない脚部32aは、周方向に交互に配置されている。脚部32aの外側突出部32bが、保持部材70に形成された中央部貫通孔71bの下方に位置し、外側突出部32bが保持部材70の後述する底部71に突き当たることで支持体30が保持部材70から脱落することが抑制される。
【0017】
支持体30の材料としては、特に限定されないが、成形が容易な熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂としては、エラストマー以外の熱可塑性樹脂、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリサルフォン(PS)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ABS樹脂など又はこれらの複合材であることを例示することができる。その他、支持体30の材料としては、熱可塑性樹脂にガラス繊維、炭素繊維などの強化材や金属などを複合し、耐熱性、耐湿性、寸法安定性、剛性などが向上した複合材料であることを例示することができる。
支持体30の成形方法は、特に限定されるものではなく、例えば射出成形、圧縮成形または切削などを例示することができる。
【0018】
《通気膜40》
通気膜40は、円盤状に成形された膜である。通気膜40の外径は、支持体30の支持部31の支持突出部31aの外径よりも大きい。通気膜40は、連通孔33を覆うように支持部31の支持突出部31aに支持されている。支持する手法としては、通気膜40を支持突出部31aに溶着することで接合することを例示することができる。その他、通気膜40と支持突出部31aとを、接着剤や両面テープにて接着しても良い。また、通気膜40と支持体30とをインサート成形にて一体化しても良い。また、通気膜40を支持体30にカシメても良い。
【0019】
通気膜40の材料、構造、形態は、十分な透気量が確保できるものであれば特に限定されない。例えば、通気膜40は、フッ素樹脂多孔体およびポリオレフィン多孔体から選ばれる少なくとも1種であることを例示することができる。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体などを例示することができる。ポリオレフィンのモノマーとしては、エチレン、プロピレン、4−メチルペンテン−1、1−ブテンなどを例示することができ、これらのモノマーを単体で重合したりまたは共重合したりして得たポリオレフィンを用いることができる。また、上記したポリオレフィンを2種類以上ブレンドしたものであっても良いし、層構造としたものであっても良い。なかでも、通気膜40は、小面積でも通気性が維持でき、筐体120内への水や塵の侵入を阻止する機能が高いPTFE多孔体であることが特に好ましい。
【0020】
なお、通気膜40の少なくとも片面に補強材を積層しても良い。補強材の材料、構造、形態は、特に限定されないが、通気膜40よりも孔径が大きく通気性に優れた材料、例えば、織布、不織布、メッシュ、ネット、スポンジ、フォーム、金属多孔体、金属メッシュなどが好適である。耐熱性が要求される場合は、ポリエステル、ポリアミド、アラミド樹脂、ポリイミド、フッ素樹脂、超高分子量ポリエチレン、金属などからなる補強材が好ましい。
【0021】
《カバー50》
カバー50は、円盤状の頂部51と、頂部51における最外周部から支持体30側に延びた延出部52とを有している。
頂部51の外径は、通気膜40の外径よりも大きく、頂部51は、通気膜40と所定の間隔を隔てた位置にて通気膜40を覆っている。
延出部52は、周方向に等間隔に3箇所形成されている。延出部52は、延出部52における支持体30側の端部に、内側に突出した内側突出部52aを有している。内側突出部52aが支持体30の支持部31に形成された凹部31bに嵌め込まれることで、カバー50は、支持体30に保持される。延出部52と延出部52との間の隙間が、筐体120内と筐体120外との間を流通する気体の流路の一部として機能する。
カバー50は、支持体30の材料と同じであることを例示することができる。
【0022】
なお、カバー50と支持体30とを一体化する手法としては、上述した、カバー50の内側突出部52aを支持体30に形成された凹部31bに嵌め込むことに限定されない。例えば、カバー50と支持体30とを、加熱溶着、超音波溶着、振動溶着、接着剤による接着、螺合などにて一体化しても良い。
カバー50にて、通気膜40を覆うことで、外力によって通気膜40が損傷することや、砂、泥などが通気膜40の表面に蓄積することで通気が阻害されることなどが抑制される。
【0023】
(保持部材70)
保持部材70は、円盤状の底部71と、底部71における最外周部から中心線方向に上方に突出し、内圧調整部品20の通気膜40やカバー50の側方に設けられた側部72と、底部71における外周部から中心線方向に下方に突出し、筐体120に装着される部位である装着部73とを有している。
【0024】
底部71は、中央部に、中心線方向に上方に突出した中央突出部71aを有している。中央突出部71aの中央部には、内圧調整部品20を保持するための貫通孔である中央部貫通孔71bが形成されている。中央部貫通孔71bに、内圧調整部品20の支持体30の挿入部32の脚部32aが挿入され、脚部32aの複数の外側突出部32bが、中央部貫通孔71bよりも下方において、中央部貫通孔71bの孔径よりも拡がることで、内圧調整部品20が保持部材70から脱落することが抑制される。
また、底部71には、中央突出部71aの周囲に、複数の貫通孔が形成されている。以下では、中央突出部71aの周囲に形成された貫通孔を、周囲貫通孔71cと称す。
【0025】
側部72は、内圧調整部品20の通気膜40やカバー50の外周部を覆うように円筒状に設けられている。側部72の上端面は、内圧調整部品20を保持部材70に装着する際に内圧調整部品20を挿し込む治具の突き当て面(突当部)として機能する。ゆえに、中心線方向における側部72の上端面の位置は、内圧調整部品20のカバー50の上端面の位置と同じである。
【0026】
装着部73は、円筒状の円筒状部73aと、円筒状部73aの外周面から外側に突出した突出部73bとを有している。突出部73bは、円筒状部73aの下端部に、周方向に等間隔に4箇所設けられている。
装着部73の突出部73bが筐体120に形成された切り欠き121aに対向する位置とした状態で、円筒状部73aを筐体120に形成された挿入孔121に挿入し、突出部73bが筐体120内に入った位置で中心線回りに回転させることで保持部材70を筐体120に嵌め込む。これにより、通気ユニット1は、筐体120に装着される。
なお、通気ユニット1を筐体120に装着する手法としては、特に限定されない。例えば、保持部材70を筐体120に対して圧入しても良い。また、例えば装着部73の円筒状部73aに突出部73bを設ける代わりに雄ねじを形成し、筐体120に形成した雌ねじにねじ込むことで通気ユニット1を筐体120に装着しても良い。
【0027】
保持部材70の材料は、防爆弁10の材料よりも硬い材料である。例えば、成形が容易な熱可塑性樹脂や金属であることが好ましい。熱可塑性樹脂としては、エラストマー以外の熱可塑性樹脂、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリサルフォン(PS)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ABS樹脂など又はこれらの複合材であることを例示することができる。その他、支持体30の材料としては、熱可塑性樹脂にガラス繊維、炭素繊維などの強化材や金属などを複合し、耐熱性、耐湿性、寸法安定性、剛性などが向上した複合材料であることを例示することができる。
支持体30の成形方法は、特に限定されるものではなく、例えば射出成形、圧縮成形、ダイカスト、切削などを例示することができる。また、ダイカスト後に切削することで支持体30を成形しても良い。
【0028】
(シール部材80)
シール部材80は、環状のゴム部材である。シール部材80の内径は、保持部材70の装着部73の円筒状部73aの外径以上であり、シール部材80の外径は、保持部材70の底部71の外径と同じである。そして、シール部材80は、保持部材70が筐体120に装着されたときに、保持部材70と筐体120との間に配置されて保持部材70と筐体120との間をシールする。つまり、保持部材70と筐体120との間から、液体および固体が筐体120外から筐体120内へ侵入することを阻止するとともに気体が筐体120内と筐体120外との間で流通するのを阻止する。
【0029】
(防爆弁10)
防爆弁10は、中央に設けられた環状の環状部11と、環状部11の外周部から中心線方向に対して傾斜した方向に下方に延びた傾斜部12とを有している。
環状部11の内径は、支持体30の挿入部32の外径以下であり、環状部11の外径は、支持体30の支持部31の外径や保持部材70の中央突出部71aの外径よりも大きい。防爆弁10は、環状部11が支持体30の挿入部32に圧入されることで支持体30に支持される。
【0030】
傾斜部12は、環状部11の外周部の全周から斜め下方に延びており、図5で見た場合、上方に位置する上面12aと、下方に位置する下面12bと、保持部材70の底部71と接触するように中心線方向と直交する接触面12cとを有している。接触面12cが保持部材70の底部71の上面に接触する位置は、底部71に形成された周囲貫通孔71cよりも外側である。つまり、接触面12cにおける中心線Cからの半径は、中心線Cから、周囲貫通孔71cの最外部までの距離よりも大きい。
【0031】
防爆弁10は、環状部11が支持体30の支持部31と保持部材70の底部71の中央突出部71aとの間に挟み込まれる。そして、環状部11が支持体30の支持部31と保持部材70の中央突出部71aとの間に挟み込まれた状態で、接触面12cが保持部材70の底部71の上面と接触する。接触面12cが保持部材70の底部71の上面に接触することで、保持部材70の底部71に形成された周囲貫通孔71cを介して筐体120内と筐体120外との間で気体が流通する第1流路R1(図6参照)を閉じる。
【0032】
防爆弁10は、弾性体であり、材料としては、ある一定の範囲において、熱を加えても軟化することが無く、耐熱性が高い、熱硬化性エラストマーや熱硬化性ゴムであることを例示することができる。
そして、防爆弁10は、環状部11が支持体30の支持部31と保持部材70の底部71の中央突出部71aとの間に挟み込まれることで、支持体30と保持部材70との間をシールする。つまり、支持体30と保持部材70との間から、液体および固体が筐体120外から筐体120内へ侵入することを阻止するとともに気体が筐体120内と筐体120外との間で流通するのを阻止する。
【0033】
図6は、第1の実施形態に係る防爆弁10が第1流路R1を開いた状態を示す図である。
防爆弁10は、筐体120内の圧力である内圧が筐体120外の圧力である外圧よりも所定圧力以上高くなったときに弾性変形して、接触面12cが保持部材70の底部71から離れ、第1流路R1を開く。
言い換えれば、防爆弁10は、内圧と外圧との圧力差が所定圧力未満である場合には接触面12cが保持部材70の底部71に接触することで第1流路R1を閉じる。そして、内圧が外圧よりも所定圧力以上高くなったときに弾性変形して接触面12cが保持部材70の底部71から離れて第1流路R1を開くように、傾斜部12の形状(上面12aと下面12bとの間の幅)や材料が定められる。
【0034】
なお、防爆弁10は、内圧よりも外圧の方が高い場合には、接触面12cが保持部材70の底部71に接触し続け第1流路R1を閉じたままとなる。これにより、第1流路R1を介して液体および固体が筐体120外から筐体120内へ侵入することを阻止するとともに気体が筐体120内と筐体120外との間で流通するのを阻止する。
【0035】
(作用)
以上のように構成された通気ユニット1においては、筐体120内の圧力(内圧)と筐体120外の圧力(外圧)との間に圧力差が生じた場合には、通気膜40を介して筐体120内と筐体120外との間で気体を流通させることで圧力差を解消する。つまり、支持体30の支持部31に形成された連通孔33、カバー50の延出部52と延出部52との間の隙間などにより構成される流路が、気体が筐体120内と筐体120外との間を流通する第2流路R2として機能する。内圧と外圧との間に圧力差が生じた場合には、通気膜40を介して気体が第2流路R2を流通することで圧力差が解消される。
【0036】
また、バッテリ110の異常時等、筐体120内の圧力(内圧)が急上昇した場合には、防爆弁10の接触面12cが保持部材70の底部71から離れ、第1流路R1を開くように弾性変形する。これにより、第1流路R1を介して筐体120内から筐体120外へ気体が流出し、筐体120内の圧力(内圧)と筐体120外の圧力(外圧)との間の圧力差が解消される。
【0037】
(組み立て)
以上のように構成された通気ユニット1は、以下のように組み立てられる。
先ず、内圧調整部品20の支持体30に通気膜40を支持(例えば溶着)させるとともに、カバー50の内側突出部52aを支持体30に形成された凹部31bに嵌め込むことで内圧調整部品20を組み立てる。内圧調整部品20を組み立てた後、内圧調整部品20の支持体30の挿入部32に防爆弁10の環状部11を圧入することで内圧調整部品20と防爆弁10とを一体化する。その他、一体化する手法としては、防爆弁10を内圧調整部品20の支持体30に溶着することで接合することを例示することができる。また、防爆弁10と内圧調整部品20の支持体30とを、接着剤や両面テープにて接着しても良い。また、防爆弁10と内圧調整部品20の支持体30とをインサート成形にて一体化しても良い。そして、防爆弁10を支持した内圧調整部品20を、保持部材70の底部71に形成された中央部貫通孔71bに挿入する。
【0038】
図7(a)は、内圧調整部品20を保持部材70に挿入する前の状態を示す図である。図7(b)は、内圧調整部品20を保持部材70に挿入した後の状態を示す図である。
内圧調整部品20を保持部材70に形成された中央部貫通孔71bに挿入する際、保持部材70の側部72の外径よりも大きな面、例えば保持部材70の側部72の外径よりも大きな径の円が下端面251である治具250にて内圧調整部品20のカバー50の頂部51を加圧する。そして、図7(b)に示すように、治具250の下端面251が保持部材70の側部72に突き当たるまで保持部材70に対して内圧調整部品20を押し込む。これにより、支持体30の挿入部32の脚部32aの外側突出部32bが保持部材70の底部71に形成された中央部貫通孔71bの下方に位置する。そして、支持体30の外側突出部32bが保持部材70の底部71に突き当たることで内圧調整部品20が保持部材70から脱落することが抑制される。
【0039】
(検査)
第1の実施形態に係る通気ユニット1においては、通気ユニット1を組み立てた後、防爆弁10が機能するか否かを容易に検査することができる。つまり、防爆弁10の傾斜部12の下面12b側の圧力を、傾斜部12の上面12a側の圧力よりも所定圧力以上高くしたときに、防爆弁10の接触面12cが保持部材70の底部71から離れ、第1流路R1を開くことを検査することができる。
例えば、防爆弁が一部部品の破壊や脱落を伴って開動作するものである場合には、防爆弁が機能するか否かを検査するには実際に破壊や脱落が伴うため容易に検査することができない。例えば、検査にて破壊させたものを製品として用いることは困難である。
これに対して、本実施の形態に係る通気ユニット1においては、防爆弁10が弾性変形して接触面12cが保持部材70の底部71から離れ第1流路R1を開く。そのため、検査が終了した後には、接触面12cが保持部材70の底部71に接触して第1流路R1を閉じるので、検査後には製品として用いることができる。
【0040】
図8は、第1の実施形態に係る防爆弁10の機能を検査した後の状態の一例を示す図である。図8に示した状態においては、傾斜部12の上面12aと下面12bとが環状部11を支点として反転する(上面12aが内側(中心線C側)に位置し、下面12bが外側に位置する)ように変形している。
防爆弁10の傾斜部12の下面12b側の圧力を、傾斜部12の上面12a側の圧力よりも所定圧力以上高くしたことに起因して、図8に示す状態に変形したとしても、防爆弁10の材料が熱硬化性エラストマーや熱硬化性ゴムであることで、再度接触面12cが保持部材70の底部71に接触して第1流路R1を閉じるように復帰可能である。このことからも、第1の実施形態に係る通気ユニット1によれば、例えば防爆弁が一部部品の破壊や脱落を伴って開動作するものである場合と比較して、通気ユニット1を組み立てた後に防爆弁10が機能するか否かを容易に検査することができる。
【0041】
なお、上述した第1の実施形態においては、内圧調整部品20と防爆弁10とを一体化する態様を例示しているが特にかかる態様に限定されない。例えば、内圧調整部品20と防爆弁10とを一体化していない状態で保持部材70に別々に組み付けても良い。かかる場合においても、内圧調整部品20が保持部材70に装着された場合に防爆弁10の環状部11は内圧調整部品20と保持部材70との間で圧縮された状態で両者に挟み込まれ、内圧調整部品20と保持部材70との間のシールを行うことが望ましい。
【0042】
<第2の実施形態>
図9は、第2の実施形態に係る通気ユニット2の断面図である。
第2の実施形態に係る通気ユニット2は、第1の実施形態に係る通気ユニット1に対して防爆弁10と保持部材70が異なる。以下、第2の実施形態に係る通気ユニット1について、第1の実施形態に係る通気ユニット1と異なる点について説明し、第1の実施形態に係る通気ユニット1と同じ点については同じ符号を用いて詳細な説明は省略する。
第2の実施形態に係る通気ユニット2は、防爆弁210と保持部材270とを備えている。
【0043】
(保持部材270)
保持部材270は、円盤状の底部271と、側部72と、装着部73とを有している。
第2の実施形態に係る底部271は、第1の実施形態に係る底部71に対して、中央部に上方に突出した中央突出部71aが設けられていない点が異なる。そして、第2の実施形態に係る底部271には、中央部に、内圧調整部品20を保持するための貫通孔である中央部貫通孔271bが形成されている。中央部貫通孔271bに、内圧調整部品20の支持体30の挿入部32の脚部32aが挿入され、脚部32aの複数の外側突出部32bが、中央部貫通孔71bよりも下方において、中央部貫通孔71bの孔径よりも拡がることで、内圧調整部品20が保持部材270から脱落することが抑制される。
また、底部271には、中央部貫通孔271bの周囲に、複数の貫通孔が形成されている。以下では、中央部貫通孔271bの周囲に形成された貫通孔を、周囲貫通孔271cと称す。
【0044】
(防爆弁210)
第2の実施形態に係る防爆弁210は、中央に設けられた環状の環状部211と、環状部211の外周部から中心線方向に対して傾斜した方向に上方に延びた傾斜部212とを有している。
環状部211の内径は、支持体30の挿入部32の外径以下であり、環状部211の外径は、保持部材70に形成された周囲貫通孔271cよりも内側となるように設定されている。
傾斜部212は、環状部211の外周部の全周から斜め上方に延びており、図9で見た場合、上方に位置する上面212aと、下方に位置する下面212bと、中心線方向と直交する直交面212cとを有している。
【0045】
防爆弁210は、環状部211が支持体30の支持部31と保持部材270の底部271との間に挟み込まれる。そして、環状部211が支持体30の支持部31と保持部材270との間に挟み込まれた状態で、下面212bと直交面212cとの交線212dが保持部材270の側部72の内周面に接触することで、保持部材270の底部271に形成された周囲貫通孔271cを介して筐体120内と筐体120外との間で気体が流通する第1流路を閉じる。
【0046】
図10は、第2の実施形態に係る防爆弁210が第1流路R1を開いた状態を示す図である。
防爆弁210は、筐体120内の圧力である内圧が筐体120外の圧力である外圧よりも所定圧力以上高くなったときに弾性変形して、交線212dが保持部材70の側部72から離れ、第1流路R1を開く。
言い換えれば、防爆弁210は、内圧と外圧との圧力差が所定圧力未満である場合には交線212dが保持部材270の側部72に接触することで第1流路R1を閉じる。そして、内圧が外圧よりも所定圧力以上高くなったときに弾性変形して交線212dが保持部材270の側部72から離れて第1流路R1を開くように、傾斜部212の形状(上面212aと下面212bとの間の幅)や材料が定められる。
【0047】
なお、防爆弁210は、内圧よりも外圧の方が高い場合には、交線212dが保持部材270の側部72に接触し続け第1流路R1を閉じたままとなる。これにより、第1流路R1を介して液体および固体が筐体120外から筐体120内へ侵入することを阻止するとともに気体が筐体120内と筐体120外との間で流通するのを阻止する。
【0048】
(作用)
以上のように構成された第2の実施形態に係る通気ユニット2においては、筐体120内の圧力(内圧)と筐体120外の圧力(外圧)との間に圧力差が生じた場合には、通気膜40を介して筐体120内と筐体120外との間で気体を流通させることで圧力差を解消する。
また、バッテリ110の異常時等、筐体120内の圧力(内圧)が急上昇した場合には、防爆弁210の交線212dが保持部材270の側部72から離れ、第1流路R1を開くように弾性変形する。これにより、第1流路R1を介して筐体120内から筐体120外へ気体が流出し、筐体120内の圧力(内圧)と筐体120外の圧力(外圧)との間の圧力差が解消される。
【0049】
(組み立て)
以上のように構成された第2の実施形態に係る通気ユニット2は、以下のように組み立てられる。
先ず、上述したようにして内圧調整部品20を組み立て、その後、内圧調整部品20の支持体30の挿入部32に防爆弁210の環状部211を圧入する。そして、防爆弁210を支持した内圧調整部品20を、保持部材270の底部271に形成された中央部貫通孔271bに挿入する。
内圧調整部品20を保持部材270に形成された中央部貫通孔271bに挿入する際、治具250にて内圧調整部品20のカバー50の頂部51を加圧する。そして、治具250の下端面251が保持部材270の側部72に突き当たるまで保持部材270に対して内圧調整部品20を押し込む。これにより、支持体30の挿入部32の脚部32aの外側突出部32bが保持部材270の底部271に形成された中央部貫通孔271bの下方に位置する。そして、支持体30の外側突出部32bが保持部材270の底部271に突き当たることで内圧調整部品20が保持部材270から脱落することが抑制される。
【0050】
(検査)
第2の実施形態に係る通気ユニット2においては、通気ユニット2を組み立てた後、防爆弁210が機能するか否かを容易に検査することができる。つまり、防爆弁210の傾斜部212の下面212b側の圧力を、傾斜部212の上面212a側の圧力よりも所定圧力以上高くしたときに、防爆弁210の交線212dが保持部材270の側部72から離れて第1流路R1を開くことを検査することができる。そして、第2の実施形態に係る通気ユニット2においては、検査が終了した後には、交線212dが保持部材70の側部72に接触して第1流路R1を閉じるので、検査後には製品として用いることができる。それゆえ、第2の実施形態に係る通気ユニット2によれば、例えば防爆弁が一部部品の破壊や脱落を伴って開動作するものである場合と比較して、通気ユニット2を組み立てた後に防爆弁210が機能するか否かを容易に検査することができる。
【0051】
なお、防爆弁210の傾斜部212は、保持部材270の側部72に接触するのであれば形状は特に限定されない。例えば、傾斜部212は、上方に位置する上面212aと、下方に位置する下面212bと、保持部材270の側部72に接触する際に側部72の内周面と面接触する面、例えば中心線方向と平行な面とを有していても良い。
【0052】
<第3の実施形態>
図11は、第3の実施形態に係る通気ユニット3を構成する部品の斜視図である。図12は、第3の実施形態に係る通気ユニット3の断面図である。
以下、第3の実施形態に係る通気ユニット3について、第1の実施形態に係る通気ユニット1と異なる点について説明し、第1の実施形態に係る通気ユニット1と同じ点については同じ符号を用いて詳細な説明は省略する。
【0053】
第3の実施形態に係る通気ユニット3は、筐体120の内部(筐体120内)の圧力である内圧が筐体120の外部(筐体120外)の圧力(外圧)よりも所定圧力以上高くなったときに筐体120内から筐体120外へ気体が通過するのを許容し、内圧が外圧よりも所定圧力以上高くない場合には筐体120内から筐体120外へ気体が通過するのを許容しない防爆弁310を備えている。
【0054】
また、通気ユニット3は、液体および固体が筐体120外から筐体120内へ侵入することを阻止するとともに気体が筐体120内と筐体120外との間で流通するのを許容する通気膜40を有している。
また、通気ユニット3は、通気膜40と防爆弁310とを支持するとともに筐体120内と筐体120外とを連通する連通孔340が形成され、筐体120に形成された挿入孔121に挿入される支持体330を備えている。
【0055】
(支持体330)
支持体330は、円筒状の部材であり、外径は筐体120に形成された挿入孔121の孔径以下である。支持体330は、内周面から全周に亘って内側に突出した内側突出部331を備えている。また、支持体330は、上端部において、外周面から外側に突出した上端外側突出部332と、下端部において、外周面から外側に突出した下端外側突出部333と、上端外側突出部332と下端外側突出部333との間において外周面から外側に突出した中段外側突出部334とを備えている。
【0056】
通気膜40は、連通孔340を覆うように支持体330の内側突出部331に支持されている。支持する手法としては、通気膜40を内側突出部331に溶着することで接合することを例示することができる。その他、通気膜40と内側突出部331とを、接着剤や両面テープにて接着しても良い。また、通気膜40と支持体330とをインサート成形にて一体化しても良い。また、通気膜40を支持体330にカシメても良い。
【0057】
下端外側突出部333は、通気ユニット3が筐体120に装着された場合に、筐体120に形成された挿入孔121の下方に位置し、下端外側突出部333が筐体120に突き当たることで通気ユニット3が筐体120から脱落することが抑制される。
中段外側突出部334は、防爆弁310の後述する凹部313aに嵌め込まれ、防爆弁310を支持する。
【0058】
(防爆弁310)
防爆弁310は、中央に設けられた環状の環状部311と、環状部311の外周部から中心線方向に対して傾斜した方向に下方に延びた傾斜部312と、環状部311における内側端部から下方に突出した下方突出部313とを有している。
下方突出部313は、円筒状であるとともに内周面から外側に凹んだ凹部313aが形成されている。
環状部311及び下方突出部313の内径は、支持体330の外径以下であり、防爆弁310は、支持体330の外周面に圧入されることで、支持体330に支持される。そして、下方突出部313に形成された凹部313aに、支持体330の中段外側突出部334が嵌り込むことで、防爆弁310の中心線方向の位置が定まる。
【0059】
傾斜部312は、環状部311の外周部の全周から斜め下方に延びており、図12で見た場合、上方に位置する上面312aと、下方に位置する下面312bと、筐体120の外面と接触するように中心線方向と直交する接触面312cとを有している。接触面312cが筐体120の外面に接触する位置は、筐体120の挿入孔121の周囲に形成された周囲貫通孔121cよりも外側である。つまり、通気ユニット3が筐体120に装着された場合に、接触面312cにおける中心線Cからの半径は、中心線Cから、周囲貫通孔121cの最外部までの距離よりも大きい。
【0060】
防爆弁310は、環状部311及び下方突出部313が支持体330の上端外側突出部332と筐体120との間に挟み込まれる。そして、環状部311及び下方突出部313が支持体330の上端外側突出部332と筐体120との間に挟み込まれた状態で、接触面312cが筐体120の外面と接触する。接触面312cが筐体120の外面に接触することで、筐体120に形成された周囲貫通孔121cを介して筐体120内と筐体120外との間で気体が流通する第1流路R1を閉じる。
【0061】
防爆弁310は、弾性体であり、材料としては、ある一定の範囲において、熱を加えても軟化することが無く、耐熱性が高い、熱硬化性エラストマーや熱硬化性ゴムであることを例示することができる。
そして、防爆弁310は、環状部311及び下方突出部313が支持体330の上端外側突出部332と筐体120との間に挟み込まれることで、支持体330と筐体120との間をシールする。つまり、支持体330の外面と筐体120との間から、液体および固体が筐体120外から筐体120内へ侵入することを阻止するとともに気体が筐体120内と筐体120外との間で流通するのを阻止する。
【0062】
図13は、第3の実施形態に係る防爆弁310が第1流路R1を開いた状態を示す図である。
防爆弁310は、筐体120内の圧力である内圧が筐体120外の圧力である外圧よりも所定圧力以上高くなったときに弾性変形して、接触面312cが筐体120の外面から離れ、第1流路R1を開く。
言い換えれば、防爆弁310は、内圧と外圧との圧力差が所定圧力未満である場合には接触面312cが筐体120の外面に接触することで第1流路R1を閉じる。そして、内圧が外圧よりも所定圧力以上高くなったときに弾性変形して接触面312cが筐体120の外面から離れて第1流路R1を開くように、傾斜部312の形状(上面312aと下面312bとの間の幅)や材料が定められる。
【0063】
なお、防爆弁310は、内圧よりも外圧の方が高い場合には、接触面312cが筐体120の外面に接触し続け第1流路R1を閉じたままとなる。これにより、第1流路R1を介して液体および固体が筐体120外から筐体120内へ侵入することを阻止するとともに気体が筐体120内と筐体120外との間で流通するのを阻止する。
【0064】
(作用)
以上のように構成された通気ユニット3においては、筐体120内の圧力(内圧)と筐体120外の圧力(外圧)との間に圧力差が生じた場合には、通気膜40を介して筐体120内と筐体120外との間で気体を流通させることで圧力差を解消する。つまり、支持体330に形成された連通孔340などにより構成される流路が、気体が筐体120内と筐体120外との間を流通する第2流路R2として機能する。内圧と外圧との間に圧力差が生じた場合には、通気膜40を介して気体が第2流路R2を流通することで圧力差が解消される。
【0065】
また、バッテリ110の異常時等、筐体120内の圧力(内圧)が急上昇した場合には、防爆弁310の接触面312cが筐体120の外面から離れ、第1流路R1を開くように弾性変形する。これにより、第1流路R1を介して筐体120内から筐体120外へ気体が流出し、筐体120内の圧力(内圧)と筐体120外の圧力(外圧)との間の圧力差が解消される。
【0066】
(組み立て)
以上のように構成された通気ユニット3においては、支持体330の外周面に防爆弁310を圧入することで、支持体330と防爆弁310とを一体化する。防爆弁310の下方突出部313に形成された凹部313aに、支持体330の中段外側突出部334が嵌り込むことで、防爆弁310の中心線方向の位置が定まる。
【0067】
(検査)
第3の実施形態に係る通気ユニット3においては、通気ユニット3を組み立てた後、防爆弁310が機能するか否かを容易に検査することができる。筐体120の挿入孔121及び周囲貫通孔121cと同じように貫通孔が形成された板状の検査治具に通気ユニット3を装着する。そして、防爆弁310の傾斜部312の下面312b側の圧力を、傾斜部312の上面312a側の圧力よりも所定圧力以上高くしたときに、防爆弁310の接触面312cが検査治具の表面から離れ、第1流路R1を開くことを検査することができる。そして、第3の実施形態に係る通気ユニット3においては、検査が終了した後には、防爆弁310の接触面312cが検査治具の表面に接触して第1流路R1を閉じるので、検査後には製品として用いることができる。それゆえ、第3の実施形態に係る通気ユニット3によれば、例えば防爆弁が一部部品の破壊や脱落を伴って開動作するものである場合と比較して、通気ユニット3を組み立てた後に防爆弁310が機能するか否かを容易に検査することができる。
【0068】
図14は、第3の実施形態に係る防爆弁310の機能を検査した後の状態の一例を示す図である。図14に示した状態においては、傾斜部312の上面312aと下面312bとが環状部311を支点として反転する(上面312aが内側(中心線C側)に位置し、下面312bが外側に位置する)ように変形している。
防爆弁310の傾斜部312の下面312b側の圧力を、傾斜部312の上面12a側の圧力よりも所定圧力以上高くしたことに起因して、図14に示す状態に変形したとしても、防爆弁310の材料が熱硬化性エラストマーや熱硬化性ゴムであることで、再度接触面312cが検査治具の表面に接触して第1流路R1を閉じるように復帰可能である。このことからも、第3の実施形態に係る通気ユニット3によれば、例えば防爆弁が一部部品の破壊や脱落を伴って開動作するものである場合と比較して、通気ユニット3を組み立てた後に防爆弁310が機能するか否かを容易に検査することができる。
【符号の説明】
【0069】
1,2,3…通気ユニット、10,210,310…防爆弁、20…内圧調整部品、30,330…支持体、40…通気膜、70,270…保持部材、80…シール部材、100…バッテリパック
図1
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図14