JPH0632362A - 安全逃し口装置 - Google Patents

安全逃し口装置

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JPH0632362A
JPH0632362A JP5132930A JP13293093A JPH0632362A JP H0632362 A JPH0632362 A JP H0632362A JP 5132930 A JP5132930 A JP 5132930A JP 13293093 A JP13293093 A JP 13293093A JP H0632362 A JPH0632362 A JP H0632362A
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container
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の圧力にて正確に完全破断して瞬時に大
きな開口を開く安全逃し口装置を提供すること。 【構成】 蓋体に環状の好ましくは馬蹄型の開口を形成
し、該開口をろう付けされた箔膜にて覆って封鎖する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内容物を封入された容
器に係り、特に安全逃し口装置を備え密封された電気化
学的容器とそのための安全逃し口装置を製造する方法に
係る。
【０００２】
【従来の技術】容器内のガス圧が予め定められた限界以
上に上昇したとき容器が制御されない態様に分解し或い
は破壊されて周囲の環境や人員に損傷や汚染が及ぶこと
を回避するために、容器に破断可能な安全逃し口装置を
設けることは周知である。従来の安全逃し口装置を形成
す手段は、残留応力、応力腐食、金属の厚みの不均一、
金属粒子の変形を生じ、その結果安全逃し口装置の圧力
に対する感度が不均一になることが認められている。ま
た逃し口を小さくし、好ましからざる内容物が流出する
速度を制限するようになっている安全逃し口装置に於て
は、或る場合には内圧が許容値以上に増大し、制御を越
えた好ましからざる容器の爆発が生ずることが認められ
ている。例えばリチウムバッテリに於ては、逃し率が低
いとバッテリの温度がリチウムの融点以上に増大し、電
解質の存在の下で激しい爆発が生ずる虞れがある。
【０００３】１９８９年２月７日付にてＢｅｎｊａｍｉ
ｎ Ｂｏｗｓｋｙに付与された米国特許第４８０３１３
６号には、これらの問題の幾つかが認識されており、完
全に即時に破断する安全逃し口装置の必要が唱えられて
いる。この特許は実質的に変化しない残留応力によって
制御された一様な圧力感度を有するよう均一な厚みと予
め選択された面積を有する平らな安全逃し口用膜を製造
するのにエッチングプロセスを用いることが提案されて
おり、この膜は完全に破壊する迄は予め定められた圧力
に耐えることができるようになっている。１９９１年２
月１９日付けにてＤｏｎａｌｄ Ｐ．Ｃａｓｅｙに付与
された米国特許第４９９３６０２号に於ては、圧力容器
に安全逃し開口を設け、該開口を常時は封止する関係に
封止用部材を設けることが提案されている。容器内の圧
力が所定の圧力迄上昇すると、シール部材と共働する弾
性部材が圧縮されてシール部材が開口より外れるように
なっている。この特許ではシール部材を完全且瞬間的に
破断することは考えられておらず、実際ここでシール部
材を開くための所定の圧力は完全な破壊の概念とは異な
るものである。１９９１年４月２日付にてＫｉｙｏｓｈ
ｉ Ｓａｔｏ他に付与された米国特許第５００４６５６
号に於ては、バッテリ容器の装填開口を溶接された二重
のシール部材にて完全に封止することが開示されてい
る。この二重のシール部材は永久的な性質のものであ
り、安全逃し口装置ではない。実際この特許に於ては、
上記の米国特許第４８０３１３６号に於ける如く、バッ
テリ容器の底壁にバッテリの爆発を防ぐための環状の細
い溝を設けることが示されている。しかしこの米国特許
第５００４６５６号に於ては、その溝が如何に形成され
又それが完全に破断することがてきるものであるか否か
は示されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、所定の圧力
に達したときには完全に破壊することのできる安全逃し
口装置を、その破壊が予め選択された圧力にて正確に生
ずる構造にて提供し、しかもそれを安価で直載的な構造
にて提供することを課題としている。更に本発明は、そ
のような安全逃し口装置を僅かな工具にて最小の工程に
より製造することのできる経済的且直載的な方法を提供
することを課題としている。さらに本発明は、小さいバ
ッテリ容器に於ても安全逃し口装置として有効に作動
し、多数の部材の組合せにより構成される安全逃し口装
置に比してより低い圧力にも容易に反応する安全逃し口
装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【発明の要約】本発明は、容器のための安全逃し口装置
にして、前記容器の少なくとも一部に予め定められた断
面積と形状にて該容器の内部より外部へ通じる開口を与
える安全逃し開口と、前記容器内に予め選択された内圧
が生じたとき完全に裂けて破断する迄前記安全逃し開口
を封鎖する形状と厚みを有し前記安全逃し開口を覆いそ
れを封鎖する関係に固定された別個の完全に破断可能な
箔膜と、を含む安全逃し口装置を提供する。更に本発明
は、予め選択された材料の連続的に移動する帯材より容
器の蓋を製造する方法にして、第一の領域にて前記の移
動する帯材に予め選択された寸法と形状の素材を隔置さ
れた関係に打抜くことと、第二の領域にて前記の打抜か
れた素材の各々を容器に嵌合する蓋に成形することと、
第三の領域にての前記の蓋の各々に導電性のピンを通す
ための孔を穿孔することと、第四の領域にての前記蓋の
各々に前記ピンのための孔より選択された間隔にて隔置
された位置に安全逃し開口を形成することと、第五の領
域にての上記のピンのための孔と安全逃し開口を形成さ
れた蓋体を帯材の残りより分離することと、を含む方法
を提供する。更に本発明は、各導電性ピンの周りにそれ
を囲むリップを形成する工程、前記安全逃し開口内にろ
う付け材を挿入する工程、前記安全逃し開口を非弾性の
箔膜にて覆う工程、前記箔膜を前記安全逃し開口の周り
にろう付けして該開口を封止する工程、を提供する。導
電性のピンはリップにて囲まれた孔内にガラスにより密
封式に取付けられてよい。
【０００６】ここに記載された本発明による安全逃し口
装置の各部の構成及びそれを製造する本発明による方法
の各工程については、本発明の範囲内にて種々の修正が
可能であることを理解されたい。
【０００７】
【実施例】図１〜図３について見ると、ここに示された
蓋体２は圧力容器３に圧入により嵌合されるようになっ
ており、この蓋体に本発明による安全逃し口装置が組込
まれている。図示の蓋体は特にリチウムバッテリのため
に設計されており、電気化学的内容物を封入すべく完全
に焼鈍された３０４Ｌステンレス鋼より作られている。
但し蓋体２は他の適当な材料にて作られてもよく、かか
る蓋体はそれが閉じ合わされる容器内に装填される内容
物の化学的物理的性質に応じて適当に選択されてよいも
のであることを理解されたい。また本発明による安全逃
し口装置は、蓋体に於ける図示の如き位置に設けられる
ことに限られるものではなく、容器の他の部分に設けら
れてもよいものであることも理解されたい。図示の実施
例に於ては、蓋体２は中央に開口４を有しており、この
開口にはその縁部にリップ６が形成されており、ガラス
の如き適当な溶融材８によりリップ６に封着されること
により電気的に絶縁された状態に導電性のピン７がこの
中央の開口４を通って設けられている。
【０００８】本発明によれば、この蓋体４に組込まれた
安全逃し口装置は、蓋体に設けられた環状の馬蹄型の安
全逃し開口９を備えている。この開口９は蓋体２の一方
の面より他方の面迄延在しており、ピン孔４の周りにこ
れより隔置して配置されている。この馬蹄型開口９の両
端は互いに適当な距離隔置されており、その間に蓋体２
の一部により構成されるヒンジ部１１が設けられてい
る。このヒンジ部により、安全逃し口装置が完全に破断
したときにも、その破断部は蓋体と一体に接合した関係
に維持される。図２及び図３により詳細に示されている
如く、環状の貫通開口９はその断面がＶ字型の溝部１２
を有するように形成されており、このＶ字型の溝部は蓋
体２の内側に面する部分、即ち、バッテリ容器３の内容
物を保持する側に面するように設けられている。以下に
説明される通り、この溝１２は所定の角度にて蓋体２の
厚みの約半分に達する深さに一方側より金型による押圧
にて形成され、その中央部にて蓋体を貫通している。か
かる安全逃し開口９の寸法は、Ｖ字型の溝部１２の寸法
及び貫通部の寸法を含めて、この安全逃し口装置が適用
される容器の設計と特性に応じて種々に変化するもので
あることを理解されたい。
【０００９】図３により詳細に示されている如く、環状
の安全逃し開口９は完全に破断可能で非弾性の環状の箔
膜１４により覆われている。図示のバッテリカバー２に
於ては、箔膜１４は環状の馬蹄型開口９の開口領域１３
を完全に覆っている。この種のリチウムバッテリ容器に
対しては、箔膜は約２００〜４００ｐｓｉ（１４〜２８
ｋｇ／ｃｍ2 ）の圧力に耐えるように設計されてよく、
好ましくは２５０±５０ｐｓｉ（１７．６±３．５ｋｇ
／ｃｍ2 ）の圧力に耐えるように設計されてよい。箔膜
１４は０．００１〜０．００４インチ（０．０２５〜
０．１０２ｍｍ）の厚みであってよく、好ましくは約
０．００２インチ（０．０５ｍｍ）の厚みであってよ
く、それが直接露呈されるバッテリ容器３内の電気化学
的内容物と両立し得るよう重量百分率にて約９２％Ｎ
ｉ、４．５％Ｓｉ、２．９％Ｂよりなる合金より作られ
てよい。適当な環状のろう付け細片１６（図５）が環状
開口９の垂直断面部内に配置される。このろう付け用細
片１６は重量百分率にて約５０％Ａｇと５０％Ｃｕとか
らなっているのが好ましい。箔膜１４は安全逃し開口９
を覆いこれ封鎖する関係に固定される。かくしてカバー
が組立てられると、次に導電性のピン７が中央の孔４内
に通され、適当な溶融ガラス８により環状のリップ６に
対し封止される。但し上記の寸法や材料は容器の圧力や
その他の使用条件に応じて変えられてよいものであるこ
とを理解されたい。
【００１０】図４〜図６にはバッテリ容器用の蓋体を完
全に焼鈍された３０４Ｌステンレス鋼の如き材料よりな
る或る選択された幅の連続的に移動する帯材１７より製
造する本発明の方法が開示されている。帯材１７の厚み
と幅は製造されるべき蓋体の寸法に応じて選択されてよ
い。図４に於て段階的に進行する製造過程が解図的に示
されている如く、帯材１７は、第一の領域にて、或る選
択された直径の蓋体素材１８が隔置された関係にあるよ
うに打抜かれる。打抜かれた素材１８の各々は、次いで
第二の領域にて、円筒状のバッテリ容器３にきっちり係
合する直径と深さの側壁５を形成される。次いで第三の
領域にて、各蓋体素材はその中央に所定の直径の孔１９
を穿孔され、次いで第四の領域にて孔１９が押し拡げら
れ、所定の内径と深さを有する環状のリップ６が形成さ
れる。次いで第五の領域にて環状の馬蹄型溝１２が型に
よる押圧によって、中央の開口４の周りに、それより隔
置された位置に形成される。馬蹄型溝１２の両端間の距
離は完全破壊時にも一体性を保つヒンジ部１１を与える
ための予め選択された間隔とされる。溝１２の深さと傾
斜した断面とは適当な寸法とされる。次に第六の領域に
て溝１２の中心に沿って垂直の開口９が打抜かれる。か
くして成形された蓋体２は、第七の領域にて両側に残る
帯材の一部より切離され、かくして打抜き、成形、穿
孔、押し拡げ、押圧成形、打抜きの各工程を経て製造さ
れた蓋体２が得られる。ここに図示し説明した一連の工
程について、その工程の幾つかを同時に行う等の種々の
変更が本発明の範囲内にて実施可能であることは明らか
であろう。
【００１１】図５及び図６に示されている如く、上記の
要領にて蓋体２が形成されると、次の第八の領域にて適
当な環状の馬蹄型に形成されたろう付け細片１６が開口
９内に挿入される。次いで第九の領域にて環状の箔膜１
４が開口９を塞ぐ位置に当てられ、適当な寸法に形成さ
れた炭素のろう付け装置２１が箔膜１４の上からこれを
蓋体上に押し付けるように押し当てられ、ろう付け用細
片が溶かされて箔膜が蓋体にろう付けされる。次いで図
には示されていないが、この技術分野に於ては一般的に
知られている要領にて、適当な固定ジグを用いて導電性
のピン７が開口４に通され、ピン４の周りにて開口４が
溶融ガラスにて埋められ、リップ６の周りに封着された
絶縁シールが形成される。
【００１２】かくして形成された安全逃し口装置は、所
定の圧力が作用すると、馬蹄型の溝９に沿う部分にて箔
膜１４が破断することにより馬蹄型開口９より内側の部
分が馬蹄型開口の両端部間にあるヒンジ部１１にて繋が
った状態にて大きく開き、完全に破断された十分な大き
さの開口が瞬時に形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による安全逃し口装置を備えた蓋体が容
器の一端に装着されている状態を示す断面図。
【図２】図１の蓋体を内側から見た正面図。
【図３】図１の一部の拡大図。
【図４】本発明により安全逃し口装置を備えた蓋体を形
成する段階的工程を示す概略斜視図。
【図５】図４に示す工程にて形成された蓋体に箔膜をろ
う付けする際の関連部材を分解して示す斜視図。
【図６】図５に示す関連部材を組合せて蓋体に箔膜をろ
う付けする要領を示す断面図。
【符号の説明】
２…蓋体 ３…容器 ４…孔 ５…側壁 ６…リップ ７…ピン ８…ガラスシール ９…馬蹄型開口 １１…ヒンジ部 １２…Ｖ字型断面の溝 １３…開口９の開口領域 １４…箔膜 ２１…炭素製ろう付け装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラリイ・ジー・バロウズ アメリカ合衆国 45244 オハイオ州、シ ンシナチ、オレンタンジイ・レーン 7075

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 容器のための安全逃し口装置にして、 前記容器の少なくとも一部に予め定められた断面積と形
    状にて該容器の内部より外部へ通じる開口を与える安全
    逃し開口と、 前記容器内に予め選択された内圧が生じたとき完全に裂
    けて破断する迄前記安全逃し開口を封鎖する形状と厚み
    を有し前記安全逃し開口を覆いそれを封鎖する関係に固
    定された別個の完全に破断可能な箔膜と、を含む安全逃
    し口装置。
  2. 【請求項２】 請求項１の安全逃し口装置にして、前記
    容器はバッテリ容器であり、電気化学的内容物を装填さ
    れている安全逃し口装置。
  3. 【請求項３】 請求項１の安全逃し口装置にして、前記
    の完全に破断する箔膜は予め定められた厚さの実質的に
    非弾性の材料よりなる安全逃し口装置。
  4. 【請求項４】 請求項１の安全逃し口装置にして、前記
    箔膜は前記容器内に装填された内容物に直に露呈されて
    いる安全逃し口装置。
  5. 【請求項５】 請求項１の安全逃し口装置にして、前記
    箔膜は前記容器内に装填された物質と両立し得る物質よ
    りなる安全逃し口装置。
  6. 【請求項６】 請求項１の安全逃し口装置にして、前記
    箔膜は前記容器内に装填された内容物と両立し得る薄い
    ニッケル合金よりなる安全逃し口装置。
  7. 【請求項７】 請求項６の安全逃し口装置にして、前記
    内容物はバッテリの電解質である安全逃し口装置。
  8. 【請求項８】 請求項１の安全逃し口装置にして、前記
    容器の前記安全逃し開口を構成する部分と前記箔膜とは
    前記安全逃し開口を覆い封鎖する関係にある互いにろう
    付けされる金属材料よりなる安全逃し口装置。
  9. 【請求項９】 請求項１の安全逃し口装置にして、前記
    安全逃し開口は前記容器の壁の一方の側にある窪みから
    他方の側迄延在する開口である安全逃し口装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１の安全逃し口装置にして、前
    記容器の前記安全逃し開口を与える部分は気密に封鎖さ
    れたリチウムバッテリのための円形の蓋の部分であり、
    該蓋と絶縁されて該蓋を貫通する導電性のピンを保持し
    ており、前記蓋は前記ピンを囲んで環状に延在し外気に
    面する側から前記容器の内部迄通じる前記安全逃し開口
    を有しており、前記箔膜は前記環状の安全逃し開口を覆
    い封鎖する寸法の環状の箔膜片である安全逃し口装置。
  11. 【請求項１１】 請求項７の安全逃し口装置にして、前
    記箔膜は重量百分率にて実質的に９２％Ｎｉ、４．５％
    Ｓｉ、２．９％Ｂを含む材料よりなる実質的に０．００
    １０〜０．００４インチ（０．０２５〜０．１０２ｍ
    ｍ）の厚みを有する箔膜材よりなる安全逃し口装置。
  12. 【請求項１２】 請求項８の安全逃し口装置にして、前
    記箔膜は前記蓋の開口部に予め選択されたろう付け材に
    より固定されている安全逃し口装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２の安全逃し口装置にして、
    前記ろう付け材は実質的に重量百分率にて５０％Ａｇと
    ５０％Ｃｕよりなる安全逃し口装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３の安全逃し口装置にして、
    前記蓋は３０４Ｌステンレス鋼よりなる安全逃し口装
    置。
  15. 【請求項１５】 電気化学的内容物を装填された金属製
    バッテリ容器のためのステンレス鋼製のバッテリ蓋であ
    って絶縁された関係にそれを貫通するピンを備えたバッ
    テリ蓋のための安全逃し口装置にして、 前記ピンをそれより隔たって囲むよう延在し容器の内部
    から外部へ貫通する馬蹄型の安全逃し開口と、 前記バッテリ容器内に装填された電気化学的内容物に直
    接露呈され該電気化学的内容物と同立し得る実質的に重
    量百分率にて９２％Ｎｉ、４．５％Ｓｉ、２．９％Ｂを
    含む実質的に０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）の厚
    みのニッケル合金よりなる完全に破断可能な非弾性の箔
    膜と、 前記箔膜を前記バッテリ蓋に固定する実質的に重量百分
    率にて５０％Ａｇと５０％Ｃｕよりなるろう付け材と、
    を含む安全逃し口装置。
  16. 【請求項１６】 予め選択された材料の連続的に移動す
    る帯材より容器の蓋を製造する方法にして、 第一の領域にて前記の移動する帯材に予め選択された寸
    法と形状の素材を隔置された関係に打抜くことと、 第二の領域にて前記の打抜かれた素材の各々を容器に嵌
    合する蓋に成形することと、 第三の領域にての前記の蓋の各々に導電性のピンを通す
    ための孔を穿孔することと、 第四の領域にての前記蓋の各々に前記ピンのための孔よ
    り選択された間隔にて隔置された位置に安全逃し開口を
    形成することと、 第五の領域にての上記のピンのための孔と安全逃し開口
    を形成された蓋体を帯材の残りより分離することと、を
    含む方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１６の蓋を製造する方法にし
    て、前記第二の領域にて前記素材を成形することは該素
    材の周縁に該素材の面に対し実質的に垂直方向に延在す
    る周縁側壁を形成することを含む方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１６の蓋を製造する方法にし
    て、前記第三の領域に於て前記ピンを通す孔の周りに周
    縁リップを形成する過程が含まれる方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１６の蓋を製造する方法にし
    て、前記の打抜き、成形、穿孔及び分離の過程は円筒状
    のバッテリ容器に嵌合する円筒状の形状と寸法を有し、
    中央に前記ピンを通すための孔を有し、該ピンの孔の周
    りをこれより予め選択された間隔をおいて囲む環状の馬
    蹄型状の打抜かれた安全逃し開口を備えたバッテリ容器
    用蓋体を与えるよう選定されている方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１６の蓋を製造する方法にし
    て、前記蓋の各々に前記安全逃し開口を覆いそれを封鎖
    する関係に完全に破断可能で非弾性の箔膜を固定する過
    程を含む方法。
  21. 【請求項２１】 請求項２０の蓋を製造する方法にし
    て、前記安全逃し開口内へろう付け材を挿入し、前記安
    全逃し開口を前記非弾性の箔膜にて覆い、該非弾性箔膜
    を前記安全逃し開口を覆い封鎖する関係に固定する工程
    を含む方法。
  22. 【請求項２２】 完全に焼鈍された３０４Ｌステンレス
    鋼材よりなる予め選択された範囲の厚みと予め選択され
    た幅を有する連続的に移動する帯材よりバッテリ容器の
    ための蓋を製造する方法にして、 第一の領域にて前記移動する帯材に隔置された関係に予
    め選択された直径の実質的に円形の素材を打抜くこと
    と、 第二の領域にて前記素材の各々を円筒状のバッテリ容器
    にきっちり係合する周縁寸法と予め定められた深さを有
    する側壁を有する蓋体に成形することと、 第三の領域にて前記蓋体の各々に予め選択された直径の
    中央開口を穿孔すること、 第四の領域にて前記の穿孔された開口を押し拡げて導電
    性のピンを受けるための選択された内径と深さを有する
    リップを備えた開口に成形することと、 第五の領域にて前記のピンのための開口をそれより隔置
    されて囲む馬蹄型の溝をその両端部間に予め選択された
    間隔を残し該溝の断面がＶ字型になるように押圧成形す
    ることと、 第六の領域にて前記馬蹄型溝の底を打抜いて貫通した馬
    蹄型の安全逃し開口を形成することと、 第七の領域にて前記の打抜かれ、成形され、穿孔され、
    押し拡げ成形され、押圧成形され、打抜き成形された蓋
    を切離すことと、 第八の領域にて前記安全逃し開口内に馬蹄型のろう付け
    材の細片を挿入することと、 第九の領域にて前記ろう付け材細片を挿入された前記安
    全逃し開口に環状の箔膜材を押し当てることと、 第十の領域にて前記箔膜をそれに適合する形状に作られ
    た炭素のろう付け装置により蓋体にろう付けすること
    と、を含む方法。
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