氣體透過構件和透氣性容器的製作方法

2023-05-10 09:26:32

本申請主張日本國特願2014－044318號的優先權，通過引用將日本國特願2014－044318號的內容編入本申請說明書的記載中。

技術領域

本發明涉及使氣體透過的氣體透過構件，尤其是涉及具有氣體透過片的氣體透過構件。另外，涉及具有該氣體透過構件的透氣性容器。

背景技術：

若在密封好的容器內產生氣體，則容器的內壓上升而容器有可能破損或爆炸。例如，在二次電池、電解電容器、雙電層電容器等那樣的蓄電元件中，在使用時，在收容有電極的容器內產生特定的氣體，因此，若該氣體沒有向容器外排出，則有可能由於內壓的上升而容器產生破損、爆炸。因此，提出了各種將容器內的氣體向容器的外側排出的構造。

例如，作為構成蓄電元件的容器，提出了一種容器，其是收容電極、電解液的容器，其具有使氣體透過的氣體透過部，氣體能夠經由該氣體透過部從內側向外側流通(以下，稱為透氣性容器)。在該透氣性容器中，通過以覆蓋將氣體從收容電極、電解液的容器主體的內側排出的排氣孔的方式安裝使氣體透過的氣體透過片，形成了氣體透過部。由此，構成為，通過使在透氣性容器的內側產生了的氣體透過氣體透過部(具體而言，氣體透過片)，而向容器的外側排出(參照專利文獻1)。

另外，作為其他透氣性容器，提出了構成為在上述那樣的容器主體的排氣孔安裝有使氣體透過的氣體透過構件的透氣性容器。該氣體透過性構件由氣體透過片和保持該氣體透過片的保持體構成。並且，在保持體中形成有使氣體流通的氣體流通孔，以氣體透過片與該氣體流通孔內的氣體的流路交叉的方式保持有氣體透過片。並且，該氣體透過性構件構成為，通過安裝於容器主體的排氣孔內，在透氣性容器的內側產生了的氣體在通過氣體流通孔的同時透過氣體透過片，而向容器的外側排出。

作為上述那樣的氣體透過片，提出了例如聚四氟乙烯(PTFE)等多孔質膜、金屬(鎳、鈀－銀、鉑等)箔帶、或、在PTFE膜蒸鍍鉑而成的箔帶等(參照專利文獻1和2)。

在此，在具有上述那樣的氣體透過構件的透氣性容器中，氣體透過構件的整體收容於在容器主體(具體而言，蓋體)形成的排氣孔內，因此，與排氣孔的尺寸相應，氣體透過構件的尺寸(即，氣體透過片的面積)受到限制。因此，無法自由地設定氣體透過片的尺寸，存在無法使用為了使在容器主體內產生的氣體透過所足夠的面積的氣體透過片來形成氣體透過構件的情況。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:國際公開WO2009/1947號公報

專利文獻2:日本國特許第4280014號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

因此，本發明的課題在於，提供一種能夠在不受在容器主體形成的排氣孔的尺寸限制的情況下設定氣體透過片的面積的氣體透過構件。另外，課題在於，提供一種使用了該氣體透過構件的透氣性容器。

用於解決問題的方案

本發明的氣體透過構件構成為能夠安裝於具有排氣部的容器主體的該排氣部，且構成為使從該排氣部排出的氣體透過而能夠向容器主體的外側排出，該排氣部具有構成為能夠將用於收容構件的容器主體內的氣體排出的排氣孔，該氣體透過構件的特徵在於，該氣體透過構件具有使氣體透過的氣體透過片和保持該氣體透過片的保持體，該保持體構成為，具有：插入部，其構成為能夠將容器主體的排氣部插入該插入部；排氣開口部，其構成為能夠將從插入到該插入部的排氣部排出到保持體內的氣體向保持體的外側排出，該保持體以氣體透過片與在該排氣開口部和插入到插入部的排氣部之間形成的氣體的流路交叉的方式保持氣體透過片。

優選的是，在插入到所述插入部的排氣部與氣體透過片之間形成有擴散空間，該擴散空間使從插入到插入部的排氣部排出的氣體沿著氣體透過片的一個面向比排氣部所具有的排氣孔的開口部靠外側的位置擴散。

優選的是，所述插入部具有將容器主體的排氣部沿著插入方向卡定的卡定構造。

一種透氣性容器，其具有：用於收容構件的容器主體；安裝於該容器主體的權利要求1～3中任一項所述的氣體透過構件，其特徵在於，所述容器主體包括具有能夠將內側的氣體向外側排出的排氣孔的排氣部，該排氣部構成為，從所述氣體透過構件中的位於保持體的軸向的一端側的開口部插入保持體內，從而能夠安裝氣體透過構件。

附圖說明

圖1是表示構成本申請發明的一實施方式的透氣性容器的氣體透過構件和安裝該氣體透過構件的容器主體的立體圖和I－I截面的放大圖。

圖2是表示該實施方式的氣體透過構件的截面立體圖。

圖3是表示該實施方式的氣體透過構件安裝到容器主體後的狀態的截面立體圖。

圖4是表示其他實施方式的氣體透過構件安裝到容器主體後的狀態的截面立體圖。

具體實施方式

以下，參照圖1～圖3說明本發明的一實施方式。此外，在以下的附圖中，對相同或相當的部分標註相同的參照附圖標記，不重複其說明。

如圖1所示，本實施方式的氣體透過構件1構成為，能夠安裝於具有收容其他構件的內部空間的容器主體A。具體而言，容器主體A具有從容器主體A內排出氣體的排氣部A1，氣體透過構件1構成為能夠安裝於該排氣部A1。並且，通過氣體透過構件1安裝於容器主體A，形成透氣性容器X。

所述排氣部A1具有使容器主體A的內部空間和容器主體A的外側的空間連通的排氣孔A2。該排氣孔A2具有形成為與容器主體A的內部空間接觸的開口部(以下，也記作內側開口部)A3和形成為與容器主體A的外側的空間接觸的開口部(也記作外側開口部)A4。並且，構成為能夠將從內側開口部A3進入排氣孔A2內的氣體(具體而言，在容器主體A內產生了的氣體)從外側開口部A4排出。另外，排氣部A1構成為，其靠外側開口部A4側的部分比排氣部A1的位於容器主體A中的部分附近的區域朝向容器主體A的外側突出。也就是說，容器主體A構成為，以排氣部A1為中心的區域成為凸狀。

在此，對本實施方式的容器主體A進行說明。容器主體A由具有收容其他構件的內部空間的收容部B和封閉該收容部B的開口部的蓋部C構成。該蓋部C由以覆蓋收容部B的開口部的方式形成的蓋體主體構件C1和構成為具有所述排氣部A1的同時能夠安裝於蓋體主體構件C1的安裝構件C2構成。

所述蓋體主體構件C1具有與收容部B的內部空間連通並且收容安裝構件C2的安裝構件收容孔C1a。另外，蓋體主體構件C1具有以安裝構件收容孔C1a的一部分比其他部分朝向安裝構件收容孔C1a的內側突出的方式形成的收容孔突出部C1b。另一方面，所述安裝構件C2由所述排氣部A1和從該排氣部A1延伸設置的凸緣部C2a構成。該凸緣部C2a形成於排氣部A1的內側開口部A3側的端部。並且，在安裝構件C2收容到安裝構件收容孔C1a內之際，通過凸緣部C2a與收容孔突出部C1b接觸，安裝構件C2朝向容器主體A的內部空間側被卡定。由此，成為安裝構件C2安裝到蓋體主體構件C1的狀態。並且，在該狀態下，排氣孔A2成為與容器主體A(具體而言，收容部B)的內部空間連通的狀態。

如圖2所示，能夠安裝於上述那樣的容器主體A的排氣部A1的氣體透過構件1具有使氣體透過的氣體透過片2和保持該氣體透過片2的保持體3。

所述氣體透過片2是多個片材料層疊而構成的。具體而言，氣體透過片2是使特定的氣體選擇性地透過的選擇性透過片2a和對特定的氣體沒有選擇性的非選擇性透過片2b層疊而構成的。在本實施方式中，在選擇性透過片2a的兩面層疊非選擇性透過片2b而構成氣體透過片2。

選擇性透過片2a構成為能夠使特定的氣體從一面側向另一面側選擇性地透過。作為能夠透過選擇性透過片2a的氣體，並沒有特別限定，可列舉出例如氫氣、二氧化碳、氧氣等氣體。

作為對氫氣具有選擇性的選擇性透過片2a，可列舉出由例如含有芳香族聚醯亞胺等的樹脂的片材、含有氫透過性金屬(釩、釩合金、鈀合金、鈮、鈮合金等)的層的片材構成的選擇性透過片。作為含有氫透過性金屬層的片材，可列舉出僅由氫透過性金屬層構成的片材(金屬箔)、在樹脂片等基材層蒸鍍金屬層等而成的片材等。作為對二氧化碳具有選擇性的選擇性透過片2a，可列舉出由包含有機矽橡膠的片材、PVA交聯片材、PEG交聯片材等構成的選擇性透過片。

作為非選擇性透過片2b，能夠根據所重疊的選擇性透過片2a的性狀等適當選擇，可列舉出由包含例如聚四氟乙烯(PTFE)、陶瓷、金屬、樹脂等的多孔質膜等片材構成的非選擇性透過片。尤其是，包含PTFE的多孔質膜的拒水性高、耐熱性、耐化學性也高，因此，優選作為構成非選擇性透過片2b的片材。

所述保持體3由構成為容器主體A的排氣部A1能夠插入的插入部3a和保持氣體透過片的片保持部3b構成。並且，保持體3構成為能夠將從插入到插入部3a的排氣部A1排出的氣體從片保持部3b側排出。

所述插入部3a具有收容排氣部A1的排氣部收容空間R1和與該排氣部收容空間R1連通的插入部開口部3c。另外，插入部3a具有構成為能夠將從插入部開口部3c插入的容器主體A的排氣部A1卡定的卡定構造3d。該卡定構造3d構成為能夠在排氣部A1從插入部3a拔去的方向(以下，也記作拔出方向)上卡定排氣部A1。在本實施方式中，卡定構造3d形成為，在排氣部A1插入到插入部3a之際，以插入方向為軸線包圍排氣部A1的外周。也就是說，在由卡定構造3d圍成的空間形成有排氣部收容空間R1。具體而言，卡定構造3d由形成為筒狀的彈性構件3e構成。並且，構成為，在排氣部A1插入到插入部3a之際，排氣部A1配置於筒狀的彈性構件3e的內側。

所述片保持部3b具有：排氣開口部3f，其構成為能夠將從插入到插入部3a的排氣部A1排出到保持體3內的氣體向保持體3的外側排出；氣體流通空間R2，其構成為，在該排氣開口部3f與插入到插入部3a的排氣部A1之間形成而能夠使從排氣部A1排出的氣體向排氣開口部3f側流通。並且，在片保持部3b中，以氣體透過片與在氣體流通空間R2形成的氣體的流路交叉的方式保持氣體透過片。

具體而言，片保持部3b具有夾持氣體透過片2的一對夾持部3g、3h，通過由該一對夾持部3g、3h夾持氣體透過片2，氣體透過片2被保持於保持體3。一個夾持部3g形成為板狀，具有使一面側和另一面側的空間彼此連通的貫通孔3i。並且，一個夾持部3g配置於氣體透過片2與插入部3a之間(氣體透過片2的一面側)。此時，成為一個夾持部3g的貫通孔3i的內部空間和排氣部收容空間R1連通了的狀態。另一個夾持部3h形成為板狀，具有使一面側和另一面側的空間彼此連通的貫通孔3j。並且，另一個夾持部3h配置於氣體透過片2的另一面側。此時，成為另一個夾持部3h的貫通孔3j的內部空間和一個夾持部3g的貫通孔3i的內部空間經由氣體透過片2連通的狀態。並且，由另一個夾持部3h的貫通孔3j的開口部(不與氣體透過片2接觸那一側的開口部)構成排氣開口部3f。

另外，保持體3具有收容氣體透過片2、彈性構件3e和一個夾持部3g的框材3k。該框材3k由形成為筒狀的筒狀部3m和從該筒狀部3m的軸向的兩端部朝向筒狀部3m的內側延伸設置的一對延伸設置部3n、3p構成。一個延伸設置部3n形成為板狀，具有使一面側和另一面側的空間彼此連通的貫通孔3q。並且，成為一個延伸設置部3n的貫通孔3q的內部空間和排氣部收容空間R1連通了的狀態。也就是說，在一個延伸設置部3n的貫通孔3q的端部形成有插入部開口部3c。另一延伸設置部3p形成為板狀，構成所述另一夾持部3h。並且，通過在由筒狀部3m和一對延伸設置部3n、3p圍成的空間內收容氣體透過片2、彈性構件3e和一個夾持部3g，從而形成所述插入部3a和片保持部3b。

作為構成上述那樣的保持體3的材質，並沒有特別限定，例如，作為構成框材3k和一個夾持部3g的材料，可列舉出金屬材料、樹脂材料等。作為樹脂材料，可列舉出例如聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂(ABS樹脂)、熱塑性彈性體等熱塑性樹脂等。另外，作為構成彈性構件3e的材料，並沒有特別限定，例如、優選使用有機矽橡膠、三元乙丙橡膠(EPDM)等橡膠材料。

接著，對氣體透過構件1安裝到容器主體A的排氣部A1後的狀態進行說明。如圖3所示，容器主體A(具體而言，安裝構件C2)的排氣部A1插入插入部3a。由此，排氣部A1由卡定構造3d(具體而言，筒狀的彈性構件3e)沿著插入方向卡定。具體而言，在排氣部A1收容到上述的排氣部收容空間R1的狀態下，彈性構件3e彈性變形，從而排氣部A1的外周面被彈性構件3e彈性地施力。由此，在排氣部A1從插入部3a拔出的方向(拔出方向)上，在排氣部A1的外周面與筒狀的彈性構件3e的內周面之間產生摩擦，排氣部A1卡定於插入部3a。另外，成為彈性構件3e與排氣部A1的外周面密合的狀態，因此，可確保彈性構件3e與排氣部A1之間的氣密性。

另外，在插入到插入部3a的排氣部A1與氣體透過片2之間形成有擴散空間R3，該擴散空間R3使從排氣部A1排出的氣體沿著氣體透過片2的一個面向比排氣部A1的外側開口部A4靠外側的位置擴散。該擴散空間R3形成於一個夾持部3g所具有的貫通孔3i的內側。也就是說，一個夾持部3g所具有的貫通孔3i的截面構成為，比排氣部A1的外側開口部A4的開口面要寬。

並且，通過如上述那樣排氣部A1插入插入部3a，成為排氣部A1所具有的排氣孔A2內的空間和一個夾持部3g所具有的貫通孔3i內的空間(擴散空間R3)連通的狀態。另外，成為一個夾持部3g所具有的貫通孔3i內的空間(擴散空間R3)和另一夾持部3h所具有的貫通孔3j內的空間經由氣體透過片2連通的狀態。

由此，在排氣部A1與排氣開口部3f之間形成有從排氣部A1排出的氣體的流路，因此，從排氣部A1排出的氣體經由氣體透過片2向排氣開口部3f側流通，從排氣開口部3f向氣體透過構件1的外側排出。因此，在容器主體A內產生了的氣體向容器主體A的外側排出，可防止容器主體A的內壓上升。

此外，如上述那樣氣體透過構件1安裝於容器主體A而成的透氣性容器X存在作為例如構成二次電池、電解電容器(鋁電解電容器等)、雙電層電容器等蓄電元件的構件而用於收容電極等的情況。在該情況下，在透氣性容器X的內部，產生各種氣體。例如，在透氣性容器X作為構成鋁電解電容器的容器來使用的情況下，產生氫氣，在作為構成雙電層電容器的容器來使用的情況下，產生二氧化碳氣體。因此，通過根據在透氣性容器X內產生的氣體的種類選擇構成選擇性透過片2a的原材料，能夠僅將特定的氣體向透氣性容器X的外側排出。

上述的氣體透過構件1構成為能夠安裝於具有排氣部A1的容器主體A的該排氣部A1、並且構成為使從該排氣部A1排出的氣體透過而能夠向容器主體A的外側排出，該排氣部A1具有構成為能夠將用於收容構件的容器主體A內的氣體排出的排氣孔A2，上述的氣體透過構件具有使氣體透過的氣體透過片2和保持該氣體透過片2的保持體3，該保持體3具有：插入部3a，其構成為容器主體A的排氣部A1能夠插入；排氣開口部3f，其構成為，能夠將從插入到該插入部3a的排氣部A1排出到保持體3內的氣體向保持體3的外側排出，

氣體透過片2以在容器主體A的排氣部A1插入到所述插入部3a之際氣體透過片2與在所述排氣開口部3f和排氣部A1之間形成的氣體的流路交叉的方式由所述保持體3保持。

在插入到所述插入部3a的排氣部A1與氣體透過片2之間形成有擴散空間R3，該擴散空間R3使從插入到插入部3a的排氣部A1排出的氣體沿著氣體透過片2的一個面向比排氣部A1所具有的排氣孔A2的開口部A3靠外側的位置擴散。

所述插入部3a具有在容器主體A的排氣部A1的插入方向上與該排氣部A1卡定的卡定構造。

透氣性容器X具有用於收容構件的容器主體A和安裝於該容器主體A的氣體透過構件1，所述容器主體A包括具有能夠將內側的氣體向外側排出的排氣孔A2的排氣部A1，該排氣部A1構成為，通過插入所述氣體透過構件1的保持體3所具有的插入部3a，能夠安裝氣體透過構件1。

如以上那樣，根據本發明的氣體透過構件和透氣性容器，能夠在不受在容器主體形成的排氣孔的尺寸限制的情況下設定氣體透過片的面積。

即，通過以氣體透過片2與在排氣開口部3f和插入到插入部3a的排氣部A1之間形成的氣體的流路交叉(橫穿)的方式氣體透過片2被保持體3保持，能夠使排出到氣體透過構件1內的氣體(具體而言，從插入到插入部3a的排氣部A1排出的氣體)透過氣體透過片2而從排氣開口部3f排出。

另外，通過以氣體透過片2與在插入到插入部3a的排氣部A1和排氣開口部3f之間形成的氣體的流路交叉(橫穿)的方式氣體透過片2被保持體3保持，氣體透過片2保持於排氣部A1所具有的排氣孔A2的外側。由此，與氣體透過構件1安裝於排氣部A1所具有的排氣孔A2內的情況相比，能夠在不受排氣孔A2的尺寸限制的情況下設定氣體透過片2的面積。

具體而言，如以往那樣在氣體透過構件1安裝於排氣孔A2內的情況下，氣體透過片2的面積需要設定成排氣孔A2的截面積以下。與此相對，如本申請發明那樣，通過在插入到插入部3a的排氣部A1與排氣開口部3f之間保持氣體透過片2，氣體透過片2位於排氣孔A2的外側，因此，也能夠將氣體透過片2的面積設定成超過排氣孔A2的截面積的大小。也就是說，能夠在不受排氣孔A2的截面積影響的情況下任意地設定氣體透過片2的面積。

另外，通過形成擴散空間R3，在保持體3內從排氣部A1排出來的氣體向比排氣孔A2的開口面寬的區域擴散。由此，氣體透過片2中的與氣體接觸的面積比排氣孔A2的開口面的面積大，因此，與氣體透過構件1插入排氣孔A2內的情況(即，氣體透過片2中的與氣體接觸的區域比排氣孔A2的開口面窄的情況)相比，能夠使透過氣體透過片2的氣體的透過量增加。

另外，通過具有卡定構造3d，能夠防止氣體透過構件1意外地從容器主體A的排氣部A1脫落。具體而言，從容器主體A的排氣部A1排出的氣體的壓力施加於氣體透過片2，因此，在氣體的壓力的作用下，氣體透過構件1的整體被朝向來自排氣部A1的氣體的排出方向(與排氣部A1向插入部3a的插入方向相對的方向)施力。然而，在該作用力的作用下，即使是沿著從容器主體A的排氣部A1脫離的方向對氣體透過構件1施加了力的情況(即，即使是施加了排氣部A1被從插入部3a拔出那樣的力情況)，由於插入部3a具有卡定構造3d，插入到插入部3a的排氣部A1卡定於插入部3a，因此，能夠防止氣體透過構件1意外地從容器主體A的排氣部A1脫落。由此，能夠維持排氣部A1與氣體透過構件1之間的安裝狀態。

此外，本發明的氣體透過構件和透氣性容器並不限定於上述實施方式，能夠在不脫離本發明的主旨的範圍進行各種變更。另外，也可以任意地採用上述的多個實施方式的構成、方法等而加以組合(也可以將1個實施方式的構成、方法等適用於其他實施方式的構成、方法等)，而且，當然也可以任意地選擇下述的各種變更例的構成、方法等而採用於上述的實施方式的構成、方法等。

例如，在上述實施方式中，利用形成為板狀的一對夾持部3g、3h夾持著氣體透過片2，但並不限定於此，例如，也可以替代一對夾持部3g，3h，如圖4所示，利用包括連通的多孔質的透氣體的一對夾持部30g、30h夾持氣體透過片2。

在該情況下，一對夾持部30g、30h具有在各自的內部形成的孔三維(上下方向和左右方向)地連通而成的空間。因此，利用位於氣體透過片2與排氣部A1之間的一個夾持部30g的內部的空間，形成與上述實施方式的擴散空間R3同樣的擴散空間(未圖示)。由此，在氣體透過片2與一個夾持部30g所接觸的整個區域形成擴散空間。另外，另一個夾持部30h的整體能夠透氣，因此，能夠在氣體透過片2與另一個夾持部30h所接觸的整個區域使氣體透過。

根據以上內容，通過由一對夾持部30g、30h夾持氣體透過片2，能夠在氣體透過片2與一對夾持部30g、30h接觸的區域的整個範圍內使氣體透過。

此外，作為構成一對夾持部30g、30h的多孔質的透氣體，並沒有特別限定，可列舉出無紡布、網狀或海綿狀的多孔體等。

另外，在上述實施方式中，構成為，卡定構造3d由彈性構件3e構成，排氣部A1被在排氣部A1的外周面與彈性構件3e的內周面之間產生的摩擦卡定，但只要可確保氣體透過構件和排氣部A1之間的氣密性，就並不限定於此。例如，既可以構成為排氣部A1和保持體3螺紋結合，也可以構成為凹凸嵌合。具體而言，也可以構成為，在插入部3a中的形成排氣部收容空間R1的面上形成的凹凸和在排氣部A1的外面形成的凹凸能夠螺紋結合或能夠凹凸嵌合。

另外，在上述實施方式中，氣體透過片2由多個片材構成，但並不限定於此，例如，既可以僅層疊相同種類的片材而構成氣體透過片2，也可以僅由一張片材構成氣體透過片2。

附圖標記說明

1…氣體透過構件、2…氣體透過片、2a…選擇性透過片、2b…非選擇性透過片、3…保持體、3a…插入部、3b…片保持部、3c…插入部開口部、3d…卡定構造、3e…彈性構件、3f…排氣開口部、3k…框材、3m…筒狀部、X…透氣性容器、A…容器主體、A1…排氣部、A2…排氣孔、A3…內側開口部、A4…外側開口部、B…收容部、C…蓋部、C1…蓋體主體構件、C1a…安裝構件收容孔、C1b…收容孔突出部、C2…安裝構件、C2a…凸緣部、R1…排氣部收容空間、R2…氣體流通空間、R3…擴散空間。