特許 7140952 ガス透過構造体

(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】

(24)【登録日】2022-09-13

(45)【発行日】2022-09-22

(54)【発明の名称】ガス透過構造体

(51)【国際特許分類】

   B01D 69/00 20060101AFI20220914BHJP

   B65D 51/16 20060101ALI20220914BHJP

【ＦＩ】

B01D69/00

B65D51/16 310

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2018109842

(22)【出願日】2018-05-22

(65)【公開番号】P2019202306

(43)【公開日】2019-11-28

【審査請求日】2021-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】305011787

【氏名又は名称】睦月電機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】斎 聖一

【審査官】山崎 直也

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５４－１０９０５８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－２８９１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２０６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－０３１３６９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１６－１０３６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２８３８３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特公昭５１－０４４１９１（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

６１／００－７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ３９／００－４１／０４

Ｈ０１Ｍ ５０／３０－５０／３９２

Ｂ６５Ｄ ３５／４４－３５／５４

３９／００－５５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉容器の内部に発生したガスを外部に排出させるように容器本体の基材に形成したガス透過構造体であって、前記基材にはガスが排出される方向に内外面に連通した多数の孔が形成されており、前記多数の孔には固形状のコア素子が配設されてあって、前記コア素子は前記多数の孔のそれぞれの孔の内表面と部分的に接触しており、前記密閉容器の内部のガス圧で前記コア素子が撓んで前記孔の内表面から離間して前記多数の孔のそれぞれが連通してガス透過路となるガス透過構造体において、前記コア素子は、フッ素樹脂またはシリコーンゴムでできており、前記多数の孔の隣接する孔に連接部で接続して配設されていることを特徴とするガス透過構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水分を透過させにくくしてガス透過性をもたせるガス透過構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

密閉容器の内部に発生したガスを外部に排出ができるように容器本体に形成したガス透過構造体において、水分を透過させにくくしてガス透過性をもたせるガス透過構造体が種々提案されている。

【0003】

特許文献１にて、内容物を密閉構造に収容するケースの通気構造にもちいられるように、通気性を有し水蒸気の透過を防止しうる水蒸気透過防止多孔膜で、この多孔膜はポリオレフィン系樹脂と無機粉体と可塑剤を主体とする原料組成物を溶融混練して製膜した膜か可塑剤を除去することから得られる膜であり、可塑剤が抜けたことで形成される平均孔径が約０．１～０．２μｍの孔と、無機粉体自体がもともと有する平均孔径が約０．０１～０．０５μｍの孔との主に２種類の孔を有した構造となって、全体として、平均細孔径が０．０５～０．２μｍの孔構造で親水性多孔膜となって、膜全体に均一かつ微細で複雑に入り組んだ複雑な経路を有する無数の連通孔が形成されて、酸素等のガスを透過させ、また、細孔表面が親水性となっているので、水蒸気が膜を通過しようとすると、細孔内で水蒸気が凝縮を起こして液体である水に変化し、細孔を通過できないようにした多孔質構造の膜が提案されている。

【0004】

しかし、特許文献１にて提案された多孔膜は、酸素等のガスは透過させ、水蒸気を透過させない選択透過性を有するガス透過構造体の提案であるが、内外表面が親水性となった多孔膜をもちいる必要がある。

【0005】

また、特許文献２にて、微孔を透設した有孔フイルムの片面に透過性樹脂膜を被着形成し、他面に、切り込みを施した不透過性フイルム被着して内側からの昇圧によって切り込みが開口し、内側からの気体が透過性樹脂膜から微孔を介して開口した切り込みから外に抜けて気体透過性となるプラスチックフイルムを容器のシール蓋等として用いられるガス透過構造体が提案されている。

【0006】

しかし、特許文献２にて提案された昇圧により気体透過性（ガス透過性）となるプラスチックフイルムにあっては、ガスを透過する微孔には透過性樹脂膜および切り込みを施した不透過性フイルムが必要であり、切り込みは各微孔毎に施す必要がある。

【0007】

また、特許文献３にて、水蒸気などの水分を遮断して密閉容器の内部にて発生したガスを密閉容器の外部に排出しやすくするガス透過部材として、密閉容器本体（容器本体）に貫通孔を形成してこの貫通孔は気体の透過性の差を利用したガス選択作用が発現するように水蒸気などの水分を遮断させる大きさの孔径に設定されて、水分を透過させにくくしてガスを透過させるガス透過構造体を本願の発明者らが提案している。

【0008】

この特許文献３に提案するガス透過構造体は、気体の透過性の差を利用したガス選択作用が発現するように水蒸気などの水分を遮断させる大きさの孔径に設定して貫通孔をもちいる必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１２－３０１８４号公報

【文献】特開平１１－３０１７４８号公報

【文献】特開２０１６－１０３６３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、特許文献１のような内外表面が親水性の多孔膜としたり、特許文献２のような透過性樹脂膜および切り込みを施した不透過性フイルムをもちいたりせずに、また、特許文献３のような水蒸気などの水分を遮断させる大きさの孔径に設定する必要がなく、簡単な構成で水分を透過させにくくしてガス透過性をもたせるガス透過構造体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】

【0011】

本発明の請求項１に記載のガス透過構造体は、密閉容器の内部に発生したガスを外部に排出させるように容器本体の基材に形成したガス透過構造体であって、前記基材にはガスが排出される方向に内外面に連通した多数の孔が形成されており、前記多数の孔には固形状のコア素子が配設されてあって、前記コア素子は前記多数の孔のそれぞれの孔の内表面と部分的に接触しており、前記密閉容器の内部のガス圧で前記コア素子が撓んで前記孔の内表面から離間して前記多数の孔のそれぞれが連通してガス透過路となるガス透過構造体において、前記コア素子は、フッ素樹脂またはシリコーンゴムでできており、前記多数の孔の隣接する孔に連接部で接続して配設されていることを特徴とするガス透過構造体。

【発明の効果】

【0012】

本発明のガス透過構造体は、密閉容器の内部に発生したガスを外部に排出させるように容器本体の基材に形成したガス透過構造体であって、前記基材にはガスが排出される方向に内外面に連通した多数の孔が形成されており、前記多数の孔には固形状のコア素子が配設されてあって、前記コア素子は前記多数の孔のそれぞれの孔の内表面と部分的に接触しており、前記密閉容器の内部のガス圧で前記コア素子が撓んで前記孔の内表面から離間して前記多数の孔のそれぞれが連通してガス透過路となるガス透過構造体において、前記コア素子は、フッ素樹脂またはシリコーンゴムでできており、前記多数の孔の隣接する孔に連接部で接続して配設されているので、コア素子が基材の内外面に連通した孔の内表面に部分的に接触することにより水分を透過させにくくしてガス透過性をもたせ、密閉容器の内部のガス圧でコア素子が撓んで部分的に接触している部位が離間することによりガスが外部に排出される簡単な構成でガス透過構造体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態１で、容器本体の構成部材となる基材を有するガス透過構造体を示す部分断面拡大図である。

【図2】本発明の実施形態１で、ガス透過構造体におけるガス透過路を示す部分断面図である。

【図3】本発明の実施形態１で、容器本体の構成部材となる基材を有するガス透過構造体を示す平面図である。

【図4】本発明の実施形態１で、ガス透過構造体が形成された密閉容器を示す断面図である。

【図5】本発明の実施形態２で、ガス透過構造体におけるガス透過路を示す部分断面図である。

【図6】図５のガス透過路におけるガス透過作用を示す部分断面図である。

【図7】本発明の実施形態３で、ガス透過構造体の基材が容器本体内の圧力を受けていない状態を示す断面図であり、その要部を付記して拡大した断面図である。

【図8】本発明の実施形態３で、図７に示す基材が容器本体内の圧力を受けて上方に撓んだ状態を示す断面図であり、その要部を付記して拡大した断面図である。

【図9】本発明の実施形態４で、ガス透過構造体の異なる実施形態の要部を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

【0015】

（実施形態１）
図１～図４は容器本体の構成部材となる基材を有するガス透過構造体を示し、以下説明する。

【0016】

図４は、内部にガスが発生する密閉容器９として電気二重層キャパシタやリチウム電池などの密閉型電気化学デバイスの密閉容器を例示している。この密閉容器９を密閉させる容器本体は、ガス排出孔５Ａを有する蓋体５と一端（図４においては上端）が開口した箱体６とからなり、箱体６の開口した前記一端は蓋体５にて閉塞されている。この蓋体５のガス排出孔５Ａがガス透過構造体の基材１にて覆われるようにガス透過構造体の基材１が蓋体５に密着接合されることにより、蓋体５と箱体６と基材１とで容器本体が構成されている。この箱体６の内部の空間部６Ａには電解質７が収容されている。また、蓋体５には電極端子８、８が形成されており、この電極端子８、８は箱体６内の電解質７に電気接続されている。このようにして、ガス透過構造体は容器本体に形成されているので、密閉型電気化学デバイスの密閉容器９においてその内部に発生したガスをガス排出孔５Ａから外部に排出させることができる。

【0017】

次に、図１～図３にて容器本体の構成部材となる基材１を有するガス透過構造体を説明する。

【0018】

図１～図３において、ガス排出孔５Ａを覆う基材１には密閉容器９の内部（図１においては下部）に発生したガスがガス排出孔５Ａから矢印方向に流れて外部（図１においては上部）に排出されるよう外部と連通した多数の孔２が形成されており、各孔２には固形状のコア素子３が配設されている。この基材１の素材は外部と連通した多数の孔２を形成できる素材であれば、金属材や非金属材などガス透過性を有しない任意の素材でよい。また、固形状のコア素子３の素材は、基材１の孔２に配設される素材であれば、金属材や非金属材など任意の固形状の素材であればよい。各孔２に配設されるコア素子３において、ガスが排出される方向に隣接する孔２のそれぞれに配設されるコア素子３は連接部３１で接続されており、基材１の表面にはガスがガス透過路４から外部に排出されるように開口部４Ａが形成されている。

【0019】

各孔２に固形状のコア素子３がその外周と孔２の内表面２Ａとが共有結合でない接触した状態で配設されているが、図１および図２に示すように、前記内部に発生したガスが矢印方向に流れて前記外部に排出されるようにコア素子３の外周と孔２の内表面２Ａとが離間するように間隔が変化するガス透過路４を構成している。なお、このガス透過路４は、コア素子３の外周と孔２の内表面２Ａとの接触状態から離間状態となる間隔は微小な間隙であり、その大きさは、ガス透過構造体としてもちいる用途に応じて、孔２とコア素子３の大きさとの関係で設定すればよい。また、基材１には外部と連通した多数の孔２が形成されているので、コア素子３の外周と孔２の内表面との間隔を各孔２において異なるように配設する構成にしてもよい。

【0020】

図１～図３における基材１の孔２にガス透過路４を備える方法について、図示しないが、連続気泡構造のスポンジ材をもちいた基材１において、連続気泡構造の部位を孔２とし、この連続気泡構造の部位（孔２）にコア素子３を配設する構成を説明する。連続気泡構造のスポンジ材としてポリウレタン、ポリオレフィンなどの気泡ポリマーをもちい、このスポンジ材をシリコーンオイル液に浸漬し、加硫して、スポンジ材にシリコーンを充填させて後、スポンジ材の内表面および外表面にあるシリコーン充填体を除去することにより、基材１の連続気泡でできた孔２にシリコーン充填体でできたコア素子３が配設されたガス透過構造体が得られる。このガス透過構造体には、接着性の小さい素材を利用するようにシリコーンゴムを主成分としてできたシリコーン充填体でできたコア素子３が基材１の連続気泡でできた孔２に配設されているので、コア素子３の外周と孔２の内表面とが離間しやすく、コア素子３の外周と孔２の内表面との間隔が変化するガス透過路４を備えることができる。

【0021】

このように、実施形態１に示すガス透過路４を備えたガス透過構造体は、密閉容器９の内部に発生したガスを外部に排出させるようにガス排出孔５Ａを有する容器本体に形成したガス透過構造体であって、基材１と、基材１の内外面に連通した多数の孔２と、各孔２に配設した固形状のコア素子３と、コア素子３の外周と孔２の内表面との間隔が密閉容器９の内部に発生したガス圧で変化するガス透過路４を備えた構成であるので、簡単な構成で水分を透過させにくくしてガス透過性をもたせるガス透過構造体を提供することができる。なお、ガス透過構造体は、その基材１にて蓋体５のガス排出孔５Ａを覆うようにした構成を説明しているが、ガス排出孔５Ａをガス透過構造体の基材１の孔２とする構成にして蓋体５とガス透過構造体の基材１と同一部材としてもよい。

【0022】

（実施形態２）
図５および図６は、実施形態１に示す容器本体の構成部材となる基材１を有するガス透過構造体において、基材１の孔２に可撓性のあるコア素子３が配設されたガス透過構造体を示す。

【0023】

図５において、実施形態１と同様に基材１には外部と連通した多数の孔２が形成されており、この孔２のそれぞれには固形状のコア素子３が配設されている。各孔２においてコア素子３の外周と孔２の内表面２Ａとは離間して微小な間隙を有するガス透過路４が配設されているが、このガス透過路４においては、部分的（図５においては、孔の内面の左右側）に接触させて、外圧で接離自在となる。また、基材１の素材は外部と連通した多数の孔２が形成できる素材であれば、実施形態１と同様に金属材や非金属材など任意の素材でよいが、コア素子３の素材は可撓性を有する素材で、フッ素樹脂やシリコーンゴムが例示できる。このように可撓性のあるコア素子３は各孔２に配設されており、ガスが排出される方向に隣接する孔２のそれぞれに配設されるコア素子３は実施形態１と同様に連接部３１で接続されている。なお、コア素子３の素材として可撓性を有する素材をもちいているが、基材１の素材にも可撓性を有する素材をもちいて可撓性のある基材１の孔２に可撓性のあるコア素子３が配設されたガス透過構造体構成してもよい。また、基材１の素材と孔２の素材とを接着作用の小さな素材であれば、例えば、フッ素樹脂材をもちいてもよい。

【0024】

図６において、基材１は矢印方向すなわち下面から上面に向かって、ガス圧を受けて、このガス圧により、コア素子３が撓んで孔２の内面と部分的に接触していた部位（図６においては孔の内面の右側）が離間してコア素子３の外周と孔２の内面との間隔が変化するガス透過路４が得られ、ガス透過路４は水分を透過させにくくさせ、このガス透過路４からガスが流れて外部に排出される。このとき、基材１のガス圧を受ける部分の厚さが薄くなるとともに孔２が押し広がり、ガスの排出量が多くなるので、基材１が受ける圧力変化によりガス透過量が変化する。なお、この場合、基材１の素材にも可撓性を有する素材を構成すれば、孔２も広がり、ガス圧により間隔の変化がしやすくなり、ガスの排出が向上する。

【0025】

このように、実施形態２に示すガス透過路４を備えたガス透過構造体は、可撓性を有するコア素子３をもちいて孔２に配設した固形状のコア素子３の外周と孔２の内表面２Ａとの間隔がガス圧により変化させたガス透過路４を構成して、簡単な構成で水分を透過させにくくしてガス透過性をもたせ、ガス透過量を変化させることができる。

【0026】

（実施形態３）
図７および図８は、図４に例示した容器本体の蓋体５のガス排出孔５Ａをガス透過構造体の基材１にて覆うように容器本体に形成したガス透過構造体において、基材１が可撓性のある素材でできたガス透過構造体を示す。

【0027】

図７において、ガス透過構造体の基材１に形成された孔２は連接部３１で接続された２つの孔２を図示するが、ガス透過構造体の基材１は実施形態１と同様に外部と連通した多数の孔２が形成されている。基材１は可撓性のある素材でできており、その素材としては、フッ素樹脂やシリコーンゴムが例示でき、内面から外面に連通した孔２が形成されている。コア素子３は無機質の球形状の粒子でその粒径は各コア素子３が基材１の各孔２の内表面に接触しない大きさで、各孔２に充填されて、各孔２にガス透過路４を備えている。このガス透過構造体の基材１は可撓性のある素材でできているが、密閉容器の内部（図８においては下部）からガス圧が発生していない状態では、基材１が変形しないので、基材１の孔２は変形しない。

【0028】

図８において、密閉容器の内部（図８においては下部）からガス圧が発生して基材１を矢印方向のガス圧が発生すると、このガス圧を受けた基材１は変形して基材１の孔２も変形してコア素子３の外周と孔２の内表面２Ａとの間隔が変化する。このとき、基材１のガス圧を受ける部分の厚さが薄くなるとともに孔２が押し広がり、ガスの排出量が多くなるので、基材１が受ける圧力変化によりガス透過量が変化する。

【0029】

このように、実施形態３に示すガス透過路４を備えたガス透過構造体は、可撓性を有する基材１をもちいて固形状のコア素子３の外周と孔２の内表面２Ａとの間隔がガス圧により異なるようにしているので、ガス圧によるガスの流れを変化させたガス透過路４を構成して、簡単な構成で水分を透過させにくくしてガス透過性をもたせることができ、さらに、ガス透過量を変化させることができる。

【0030】

（実施形態４）
図９は、図４に例示した密閉容器９を密閉させる容器本体の構成部材となる基材を有するガス透過構造体において、繊維間が内外面に連通するように繊維を絡ませた不織布材でできたガス透過構造体を示す。

【0031】

図９において、基材１は繊維間が内外面に連通するように繊維２０を絡ませた不織布材でできており、この繊維間が外部と連通した多数の孔２１となって、実施形態１から３に示す孔２と同様な構成であり、各孔２１においてコア素子３の外周と孔２１の内表面２１Ａとが接触や離間して分布するようにコア素子３の素材を孔２１のそれぞれに入れて不織布材ででき基材１と、基材１の内外面に連通した孔２１と、孔２１に配設したコア素子３と、コア素子３の外周と孔２１の内表面２１Ａとの間隔が密閉容器９の内部に発生したガス圧で変化するガス透過路４を備えたガス透過構造体が得られる。この場合、繊維２０の素材は繊維間が内外面に連通するように繊維２０を絡ませた不織布材であれば金属繊維やポリマー繊維など特定しないが、接着作用が少なく可撓性のある素材でできるように、例えば、繊維２０の素材をフッ素樹脂材とし、コア素子３の素材をシリコーンゴムとすることにより、コア素子３の外周と孔２１の内表面２１Ａとが接触してあっても離間しやすいので、コア素子３の外周と孔２１の内表面２１Ａとが接離自在なガス透過路４が得られる。このように内外面に連通するように繊維２０を絡ませた不織布材でできた基材１をもちいて孔２１のそれぞれにはコア素子３を配設させているので、基材１が受ける圧力変化によりコア素子３の外周と孔２１の内表面２１Ａとの間隔が密閉容器の内部に発生したガス圧で変化して簡単な構成で水分を透過させにくくしてガス透過性をもたせ、ガス透過量が変化するガス透過構造体が得られる。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明のガス透過構造体は、パッキンやフィルタや安全弁として利用できる。

【符号の説明】

【0033】

１ 基材
２、２１ 孔
３ コア素子
４ ガス透過路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】