JP4206352B2 - Degassing valve and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電気二重層キャパシタの性能(特性)を長く維持する上から備えられるガス抜きバルブおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a degassing valve provided for maintaining the performance (characteristics) of an electric double layer capacitor for a long time and a method for manufacturing the same.
近年、各種の蓄電装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命が長い電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。 2. Description of the Related Art In recent years, as various types of power storage devices, attention has been focused on application technologies of electric double layer capacitors that can be rapidly charged and have a long charge / discharge cycle life.
電気二重層キャパシタは、帯状の正極体および負極体をこれらの間にセパレータを介装しつつロール形に丸める巻回タイプと、平板状の正極体および負極体をこれらの間にセパレータを介装しつつ交互に重ねる積層タイプと、に大別される。 The electric double layer capacitor is composed of a winding type in which a strip-like positive electrode body and a negative electrode body are rolled into a roll with a separator interposed therebetween, and a flat plate positive electrode body and a negative electrode body interposed between them. However, it is broadly classified into a laminated type in which the layers are alternately stacked.
図7および図8において、積層タイプの一例を説明すると、10は積層体15(キャパシタ本体)を電解液と共に密封する容器、11は容器10の外部に一部が引き出される1対の端子板(外部電極)であり、各端子板11は軽量かつ電気抵抗の小さいアルミニウムから短尺状に形成される。
7 and 8, an example of the laminated type will be described.
キャパシタ本体15については、正の電極体(正極体)と負の電極体(負極体)をこれらの間にセパレータを介在させつつ交互に重ねることにより所定の積層体に組成される。正極体および負極体は、集電極とその両面に形成される分極性電極(活性炭電極)とから平板状に構成される。これら集電極は、矩形状の金属箔(アルミニウム箔)からなり、矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状の導電部(リード)が一体形成される。導電部は同極どうしが集束され、1対の端子板11に極性が対応する集束部が接合される。
The
容器10は、複数の樹脂層に金属の中間層を含む柔軟な積層フィルム(たとえば、アルミラミネート)から冷間プレス加工によって成形される2つの容器部材(底側部材と蓋側部材)からなり、これらを組み合わせると、互いに向き合う凹部により、底側部材と蓋側部材との間に積層体15の収容部が形成される。
The
底側部材の内側にキャパシタ本体15は納められ、その上に蓋側部材が被せられる。容器10の周縁において、1対の端子板11(その一部)が引き出される一辺を除く三辺が熱溶着(ヒートシール)される。容器10は、1対の端子板11が突き出る一辺が開口可能となり、その開口部から内部に電解液が注入され、電解液の含浸処理などが終わると、真空ポンプにより空気や水分を除去した状態において、残りの一辺が熱溶着(ヒートシール)されるのである。
The capacitor
このような電気二重層キャパシタにおいては、充放電の繰り返しにより、活性炭電極の残存水分や官能基が電気分解され、ガス(CO,CO2など)が発生すると、容器10の内圧が次第に高まり、キャパシタ性能を阻害しかねないのである。そのため、容器10の内部に発生するガスを容器10の外部へ排除するガス抜きバルブ12が設けられる。図示の場合、ガス抜きバルブ12は、1対の端子板11が突き出る容器10の上部にその開口部を封止する熱溶着によって組み付けられる。
In such an electric double layer capacitor, when the remaining moisture and functional groups of the activated carbon electrode are electrolyzed due to repeated charging and discharging, and gas (CO, CO 2, etc.) is generated, the internal pressure of the
特許文献1および特許文献2においては、飲料などを詰める容器(口栓付きパウチ)の気密性を高めるため、3層構成の積層材料から形成される袋に口栓を熱溶着するものが開示される。
ガス抜きバルブ12は、キャパシタ本体15を電解液と共に封入する容器10の内部が発生するガスにより所定値以上の圧力になると、弁体が弁座から離れてガス抜き通路を開く構成に設定される。ガス抜き通路および弁座を形成するバルブボディが熱可塑性樹脂から作られ、容器10を封止する熱溶着により、1対の端子板11と共に簡単かつ容易に組み付けられるのである。しかしながら、熱溶着の際の加熱により、バルブボディの内部に変形が生じる可能性があり、バルブボディの内部が変形すると、弁体の動作が妨げられ、正常なガス抜き機能(バルブ機能)も得られなくなる、という不具合が考えられる。
The
この発明は、熱溶着により簡単かつ容易に組み付けられ、その際の加熱によっても正常なバルブ機能の障害となるような変形が生じることのない、ガス抜きバルブおよびその合理的な製造方法の提供を目的とする。 The present invention provides a degassing valve and a rational manufacturing method thereof that can be assembled easily and easily by heat welding and that does not cause deformation that would hinder normal valve function even by heating. Objective.
第1の発明は、正極体と負極体とセパレータとから組成されるキャパシタ本体を電解液と共に封入する容器の内部に発生するガスにより所定値以上の内圧になると弁体が弁座から離れてガスを外部へ逃がすガス抜きバルブにおいて、ガス抜き通路を形成する熱可塑性樹脂製のバルブボディと、バルブボディに内包されて弁体の動きを案内する熱硬化性樹脂製のリング体と、を備えることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, when the internal pressure of a predetermined value or more is generated by a gas generated in a container enclosing a capacitor body composed of a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator together with an electrolytic solution, the valve body separates from the valve seat and gas In the gas vent valve for letting out the air, it is provided with a thermoplastic resin valve body that forms a gas vent passage, and a thermosetting resin ring body that is contained in the valve body and guides the movement of the valve body. It is characterized by.
第2の発明は、第1の発明に係るガス抜きバルブにおいて、 リング体は、耐電解液性を持つ熱硬化性樹脂から形成されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the degassing valve according to the first aspect, the ring body is formed of a thermosetting resin having resistance to an electrolytic solution.
第3の発明は、第1の発明に係るガス抜きバルブにおいて、熱硬化性樹脂製のリング体は、弁座を一体に形成することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the degassing valve according to the first aspect, the ring body made of a thermosetting resin integrally forms a valve seat.
第4の発明は、正極体と負極体とセパレータとから組成されるキャパシタ本体を電解液と共に封入する容器の内部に発生するガスにより所定値以上の内圧になると弁体が弁座から離れてガスを外部へ逃がすガス抜きバルブの製造方法において、同軸上を進退可能な2つの中子の一方に熱硬化性樹脂から予め形成のリング体を嵌め付けておき、その先端にもう一方の中子の先端を同軸上に突き合わせると共にその状態で金型を締めて加熱により流動性を与えた熱可塑性樹脂を金型の内部に充填する一方、冷却固化後に2つの中子を金型から互いに逆方向へ抜き取り、金型を開いて成型品を突き出すことによりリング体を内包するバルブボディを作成する工程、を含むことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, when the internal pressure of a predetermined value or more is generated by a gas generated in a container enclosing a capacitor body composed of a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator together with an electrolyte, the valve body separates from the valve seat and gas In the method of manufacturing the gas vent valve for letting out the outside, a ring body formed in advance from a thermosetting resin is fitted to one of two cores that can advance and retreat on the same axis, and the other core is fitted to the tip thereof. While the tip is abutted on the same axis and the mold is tightened in this state, the mold is filled with a thermoplastic resin that has been given fluidity by heating. On the other hand, after cooling and solidification, the two cores are placed in opposite directions from the mold. And a step of creating a valve body containing the ring body by opening the mold and projecting the molded product by opening the mold.
第1の発明によれば、ガス抜きバルブは、容器の封止と共に熱可塑性樹脂製のバルブボディを介して熱溶着(ヒートシール)により簡単かつ容易に組み付けられる。バルブボディに内包のリング体については、熱硬化性樹脂製のため、熱溶着の際の加熱による変形を生じることがなく、弁体の動きを正常に案内しえるのである。 According to the first invention, the gas vent valve is easily and easily assembled by heat welding (heat seal) through the valve body made of a thermoplastic resin together with the sealing of the container. Since the ring body included in the valve body is made of a thermosetting resin, the movement of the valve body can be normally guided without being deformed by heating during heat welding.
第2の発明によれば、容器の内部からガスと共に電解液が持ち出され、リング体に付着することがあっても、リング体は耐電解液性を持つ熱硬化性樹脂のため、リング体の機能(弁体の動きを案内する)が腐食などにより害されるようなこともない。 According to the second invention, even when the electrolyte is taken out from the inside of the container together with the gas and adheres to the ring body, the ring body is a thermosetting resin having electrolyte solution resistance. The function (guides the movement of the valve body) is not harmed by corrosion or the like.
第3の発明によれば、リング体は、熱硬化性樹脂から弁座を含めて一体に形成されるので、弁体の正常な動作および閉弁時の高度な封止性を確保しえる。 According to the third invention, since the ring body is integrally formed from the thermosetting resin including the valve seat, it is possible to ensure a normal operation of the valve body and a high degree of sealing performance when the valve is closed.
第4の発明によれば、熱溶着により簡単かつ容易に組み付けられ、その際の加熱によっても正常なバルブ機能の障害となるような変形が生じることのないガス抜きバルブを合理的に製造できる。リング体を内包するバルブボディを作成する工程においては、同軸上を進退可能な2つの中子の1つを利用する簡便な手法により、予め形成のリング体を熱可塑性樹脂の成型品(バルブボディ)に内包できるのである。2つの中子は、冷却固化後に金型から抜き取られ、成型品の内部にガス抜き通路を形成する。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to rationally manufacture a vent valve that is easily and easily assembled by heat welding and that does not cause deformation that hinders normal valve function even by heating at that time. In the process of creating a valve body that encloses the ring body, a preformed ring body is molded from a thermoplastic resin (valve body) by a simple method using one of two cores that can advance and retreat on the same axis. ). The two cores are extracted from the mold after cooling and solidification to form a gas vent passage inside the molded product.
図1〜図3は、電気二重層キャパシタの容器に組み付けられるガス抜きバルブ20を表すものであり、バルブボディ21に内包されるリング体22を備える。バルブボディ21は、容器10(図7および図8、参照)との熱溶着部24と、容器10の内部への挿入部25と、容器10の外部への突出部26と、からなり、これらを貫通するガス抜き通路23が形成される。
1 to 3 show a
ガス抜き通路23は、挿入部25(入口)側が小径通路23a、突出部26(出口)側が大径通路23b、に形成され、小径通路23aと大径通路23bとの境(段差面)に弁座23c(バルブシート)が設定される。弁座23cを離接(開閉)するのが弁体30(バルブラバー)であり、その先端部は小径通路23aへ挿入可能な円錐状に形成される。
The
大径通路23bはキャップ29に塞がれ、ガス抜き通路23の出口を確保するため、複数の通孔(図示せず)がバルブボディ21およびキャップ29に形成される。弁体30にその中心をキャップ側へ延びる軸部31が備えられ、弁体30が弁座23cから離れるにつれてキャップ29へ接近する軸部31の先端がキャップ29に突き当たると、弁体30のそれ以上の可動を規制するようになっている。
The
32は弁体30の開弁圧を設定するスプリングであり、キャップ29とバネ受33との間に介装される。バネ受33は、大径通路23bを仕切るピストン状に形成され、その中心に弁体30の軸部31が貫通される。リング体22は、軸部31により規制される弁体30の可動範囲において、弁体30の動きを案内するものであり、バネ受33との摺接面を形成する。バネ受33とリング体22との間にガス抜き通路23の一部を形成する通孔が設定される。
A
バルブボディ21は、熱溶着しやすい熱可塑性樹脂(例えば、ポリプロピレン)から作成される(図2、参照)。容器10との熱溶着面を大きく確保するため、バルブボディ21の熱溶着部24は翼状に拡張される。リング体22は、耐電解液性に優れかつ熱に変形しにくい熱硬化性樹脂(例えば、フェノール樹脂)から作成される(図3、参照)。後述のバルブボディ21を作成する工程において、バルブボディ21に予め形成のリング体22が内包されるのである。キャップ29は、バルブボディ21と別体に形成され、大径通路23bにスプリング32を弁体30およびバネ受33と共に収めてからバルブボディ21に取り付けられる。
The
ガス抜きバルブ20は、従前と同じく1対の端子板11が突き出る容器10の上部にその開口部を封止する熱溶着によって組み付けられる(図7および図8、参照)。バルブボディ21に内包のリング体22については、熱硬化性樹脂製のため、熱溶着の際の加熱による変形も生じることがなく、弁体30の動きを正常に案内しえるのである。
The
充放電の繰り返しに伴って容器10の内部が発生するガスにより所定値以上の圧力になると、弁体30がスプリング32を圧縮しつつ弁座23cから離れ、ガス抜き通路23が開成されると、容器10の内部からガスが外部へ排出される。そのため、容器10の内部は、ガス抜きバルブ20により、所定値未満の圧力に抑えられ、良好なキャパシタ性能(特性)を長く維持しえるのである。
If the pressure generated by the gas generated inside the
図4は、バルブボディ21を作成する工程を説明するものであり、内包リングおよび中子セット工程、熱可塑性樹脂の充填工程、型外し工程、が設定される。40はバルブボディ21の金型であり、図面上の前後(奥行き)方向または左右方向へ2分割可能に構成される。金型40は、熱可塑性樹脂の充填孔41が備えられ、中子42a,42b(ガス抜き通路形成用)の抜取孔43a,43bが同軸上に設けられる。
FIG. 4 illustrates a process of creating the
内包リングおよび中子セット工程においては、2つの中子42a,42bの一方42bに熱硬化性樹脂から予め形成のリング体22が嵌め付けられる。金型40がふたつに開かれ、その内側にこの中子42bおよびもう一方の中子42aが収められる。中子42a,42bは同軸上の抜取孔43a,43bを介して互いの先端が所定の突き合わせ状態に位置づけられる。
In the inner ring and core setting step, a
熱可塑性樹脂の充填工程においては、中子42a,42bが所定の突き合わせ状態に位置づけられると、金型40がひとつに閉じられ、熱可塑性樹脂(加熱により流動性を与える)が充填孔41を介して金型40の内部へ注入される。
In the filling process of the thermoplastic resin, when the
冷却固化後の型抜き工程においては、2つの中子42a,42bが閉状態の金型40から抜取孔43a,43bを介して互いに逆方向へ抜き取られる。その後、金型40がふたつに開かれ、金型40の内部に残る成型品を突き出すことにより、リング体22を内容するバルブボディ21が得られるのである。
In the mold drawing step after cooling and solidification, the two
このような工程により、中子42a,42bを利用する簡便な手法に基づいて、リンク体22を内包するバルブボディ21を能率よく製作することができる。ガス抜きバルブ20は、バルブボディ21に弁体30,スプリング32,バネ受33を収めてキャップ29を取り付けると完成されることになる。
By such a process, the
図5および図6は、リング体22の別形態を表すものであり、リング体22は、リング部22aの底部22bに弁座23c(バルブシート)を形成する開口部22cが設けられる。リング体22は、前記の場合と同じく耐電解液性に優れかつ熱に変形しにくい熱硬化性樹脂から一体成形される。開口部22cについては、ガス抜き通路23の小径通路23aと径が略同一に設定される。
5 and 6 show another form of the
バルブボディ21を作成する工程において、リング体22は中子42bの先端部に嵌め付けられ、金型40の内側において、もう一方の中子42aが開口部22cに挿入され、中子42a,42bの先端が所定の突き合わせ状態に位置づけられる。その後は、図4の場合と同様の充填工程および型外し工程により、図5のようなバルブボディ21が得られるのである。図5において、図2と同一の部位に同一の符号を付ける。
In the step of creating the
リング体22は、熱硬化性樹脂から弁座23cを含めて一体に形成されるので、弁体30の正常な動きおよび閉弁時の高度な封止性を確保しえる。なお、図1および図5のバルブボディ21については、耐電解液性に優れかつ熱に溶着しやすい熱可塑性樹脂から形成する方が良い。
Since the
10 容器
20 ガス抜きバルブ
21 バルブボディ
22 リング体
23 ガス抜き通路
30 弁体
31 弁体の軸部
32 スプリング
33 バネ受
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