密閉型電池及び安全弁
【課題】要求されるシール機能と開弁機能との好適な両立を図ることができる密閉型電池、及び密閉型電池に適用して好適な復帰式の安全弁を提供する。
【解決手段】安全弁の弁座２１４には、弁口２１３から弁体２３０側に突出する環状の突起２１５が形成されている。突起２１５には、弁体２３０の軸方向の断面において縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域Ｒ１と第２の突起領域Ｒ２との２つの領域が弁口２１３の周回方向に並行するかたちで設けられている。また、第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０との単位面積当たりの面圧は、第１の突起領域Ｒ１における弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも高い。
【解決手段】安全弁の弁座２１４には、弁口２１３から弁体２３０側に突出する環状の突起２１５が形成されている。突起２１５には、弁体２３０の軸方向の断面において縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域Ｒ１と第２の突起領域Ｒ２との２つの領域が弁口２１３の周回方向に並行するかたちで設けられている。また、第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０との単位面積当たりの面圧は、第１の突起領域Ｒ１における弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも高い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常な内部圧力を開放する復帰式の安全弁を有する密閉型電池、及び、密閉型電池に用いて好適な復帰式の安全弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、携帯用の電子機器の電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として、様々な二次電池が提案されている。そして、このような二次電池のうち、特に密閉型の電池には、電池ケースの内部圧力が所定の圧力を超えたときに開放するように作動して内部圧力を低下させるとともに、内部圧力の低下後は閉塞状態に復帰する安全弁、いわゆる復帰式の安全弁が設けられていることも多い。こうした安全弁は、発電要素の化学反応によって生じたガスなどによる内部圧力の異常な上昇に反応して作動することでケース内部のガスを排出させるように機能する。そして従来、このような、密閉型電池に用いられる復帰式の安全弁としては、特許文献１に記載の安全弁が知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載の安全弁は、図１０に示すように、電池を構成する正極及び負極の極板群が収容される電槽に装着される弁ケース２５を有している。この弁ケース２５の底壁の中央には電槽に連通する弁口２６が設けられているとともに、その周囲に環状のシール突起２７が形成されている。また、この弁ケース２５には、シール突起２７に圧接されるゴム等によって構成される弁体３１が収容されており、この弁体３１が収容された状態で、同弁ケース２５の上面開口部に弁蓋３２が係合されている。そしてこの弁蓋３２には、弁ケース２５の内部空間と連通する開放口３３が設けられている。このように構成される安全弁では、通常想定される電池の内部圧力の範囲内では、シール突起２７と弁体３１との間でのシール性が維持されることによって電池内部と外部との隔離がなされ、電池内部のガスが外部に漏れることはない。しかし、電池の内部圧力が異常に高まり、ある設定値に達すると、その内部圧力により弁体３１が開放作動（弾性収縮）し、シール突起２７と弁体３１との間を介して電池内部のガスが排出されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１０３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、こうした安全弁には、通常の使用環境下で想定される圧力下では閉弁状態を維持して電池内部の電解液や各種ガス等の内容物を電池内部に密閉するシール機能と、電池内部の圧力の異常上昇時には内圧が所定の圧力に達した時点で開弁して電池の内部圧力を開放する開弁機能との２つの機能が要求される。
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の安全弁を含め、従来の安全弁においては、例えば、先の図１０の領域ａに相当する部分の拡大構造を図１１に示すように、安全弁の開弁機能を維持しつつ、同安全弁のシール機能の向上を図ることは難しい。すなわち、安全弁の開弁機能は、図１０（弁体の軸方向の断面）におけるシール突起２７の頂点間の長さを「Ｌ」、弁体３１からシール突起２７にかかる荷重を「Ｆ」、弁体３１の軸方向におけるシール突起２７の縁部と弁口２６との接触長さであるシール長を「ｌ」とするとき、以下の式（１）と相関がある。
【０００７】
Ｆ／Ｌｌ …（１）
一方、安全弁のシール機能は、以下の式（２）と相関がある。
【０００８】
ｌ／Ｌ …（２）
このため、こうした特性を有する安全弁のシール機能を向上させようとして、例えばシール突起２７のシール長「ｌ」を長くすると、安全弁のシール機能は向上するものの同安全弁が開放する際の圧力は低下する。また、シール突起２７の頂点間の長さ「Ｌ」を小さくすることによって安全弁のシール機能の向上を図ったとしても、シール突起２７の頂点間の長さ「Ｌ」は弁口２６の直径の範囲までしか小さくすることができず、シール機能を向上させるには限界があった。すなわち、安全弁の開弁機能を維持しつつ、安全弁のシール機能を向上させることは困難であった。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、要求されるシール機能と開弁機能との好適な両立を図ることができる密閉型電池、及び密閉型電池に適用して好適な復帰式の安全弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を有する収容部を備えた弁ケースと、前記収容部に収容される弁体と、該弁体を前記弁口に設けられた弁座に押し付けることにより前記弁口を封止する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁を備えた密閉型電池であって、前記弁座には、前記弁体側に突出する環状の突起が形成されてなるとともに、該突起には、前記弁体の軸方向の断面において該突起の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域との２つの領域が前記弁口の周回方向に並行して設けられており、前記安全弁において、前記第２の突起領域の外周側に前記第１の突起領域の少なくとも一部が設けられてなり、前記第２の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧は、前記第１の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧よりも高いことを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、安全弁の弁座には、弁体の軸方向の断面において縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域とを有した環状の突起が設けられる。そして、第２の突起領域における弁体との単位面積当たりの面圧が第１の突起領域における弁体との単位面積当たりの面圧よりも高く形成されたことによって、第２の突起領域に当接される弁体の部分の圧縮力が高まる。そのため、第２の突起領域と弁体との密着状態が維持されることにより、内部圧力が或る設定値に到達するまでは、電槽に連通する安全弁の弁口の封止状態が維持される。一方、内部圧力が異常上昇し、この内部圧力が第２の突起領域と弁体との面圧を超えるような圧力（開弁圧）に達すると、その開弁圧により弁体が弾性収縮して開放作動する。すなわち、第２の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧が第１の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧よりも高く設定されているために、弁体が開放作動するときの開弁圧は第２の突起領域と弁体との面圧によって決定される。このように上記構成では、上記突起のうちの第２の突起領域によって、安全弁に要求される開弁機能が担保される。
【００１２】
また、上記安全弁のシール機能は、第２の突起領域間の長さ（例えば、頂点間の長さ）を「Ｌ２」、弁体から第２の突起領域への荷重を「Ｆ２」、弁体の軸方向における第２の突起領域のシール長を「ｌ２」とし、この第２の突起領域の外側に設けられた第１の突起領域間の長さ（例えば、頂点間の長さ）を「Ｌ１」、弁体から第１の突起領域への荷重を「Ｆ１」、弁体の軸方向における第１の突起領域のシール長を「ｌ１」とするとき、以下の式（３）と相関がある。
【００１３】
ｌ２／Ｌ２＋ｌ１／Ｌ１ …（３）
すなわち、安全弁のシール機能は、安全弁として必要不可欠な開弁機能を担保する第２の突起領域によるシール機能（ｌ２／Ｌ２）に、さらに、同第２の突起領域とは各別の領域である第１の突起領域によるシール機能（ｌ１／Ｌ１）が加算されたものとなる。これにより、上記構成によれば、第１の突起領域によるシール機能が加算される分だけ、安全弁のシール機能が向上されるようになる。
【００１４】
また、このように、第１の突起領域と第２の突起領域との各別の領域によって上記突起が構成されることから、安全弁の開弁機能を担保する第２の突起領域とは別の領域、すなわち第１の突起領域のシール長ｌ１や同第１の突起領域間の長さＬ１のみを拡大することによって、安全弁のシール機能を向上させることが可能である。よって、上記式（１）によって決定される第２の突起領域の開弁機能、換言すれば、上記安全弁の開弁圧を所望とする値に固定しつつ、安全弁のシール機能を向上させることが可能となる。これにより、安全弁として開弁機能とシール機能との好適な両立が図られるようになる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の密閉型電池において、前記突起は、円環状に形成されていることを要旨とする。
上記弁口とは通常、円柱状に形成されることが多く、上記構成によれば、上記突起が円環状に形成されることにより、弁口と第１及び第２の突起領域との距離をそれぞれ均等にすることができる。このため、弁口寄りに位置する突起領域と弁口との距離を全周に亘り均一にすることが可能となり、こうした突起領域にかかる内部圧力の均等化が図られるようになる。これにより、開弁圧のばらつきやシール性のばらつきを抑制することができるようになり、より安定動作する安全弁が実現可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の密閉型電池において、前記突起の前記弁体の軸方向の断面において、第１の突起領域の曲率半径は、前記第２の突起領域の曲率半径以上であることを要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、弁体の軸方向の断面において、第１の突起領域の曲率半径が第２の突起領域の曲率半径以上に形成されることにより、同断面における第１の突起領域のシール長（ｌ１）は、第２の突起領域のシール長（ｌ２）よりも自ずと大きくなる。これにより、第１の突起領域のシール長（ｌ１）が拡大される分だけ、同第１の突起領域でのシール機能が向上されるようになる。
【００１８】
また上記構成によれば、第２の突起領域が、弁体の軸方向の断面において、その曲率半径が第１の突起領域の曲率半径よりも小さく形成される。これにより、第２の突起領域の形状が第１の突起領域の形状よりも急峻な形状となり、第２の突起領域と弁体との間での単位面積当たりの面圧の向上が促される。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の密閉型電池において、前記突起の前記弁体の軸方向の断面における前記第１の突起領域の曲率半径は、同断面における前記第２の突起領域の曲率半径をＲとするとき、
「１×Ｒ」〜「１０／３×Ｒ」
の範囲で形成されていることを要旨とする。
【００２０】
シール機能を担う突起はその断面の曲率半径が小さすぎると同シール突起に当接される弁体の耐久性が悪化し、経年に伴って漏れ量が増加する。また、開弁機能を担う突起は、その断面の曲率半径が大きすぎると開弁圧のばらつきが大きくなる傾向にある。この点、上記構成によれば、上記条件のもとに第１の突起領域及び第２の突起領域を形成することにより、曲率半径の異なる突起によって第１及び第２の突起領域を形成する上で、シール突起と弁体との接触部分での耐久性の確保と、開弁圧の均等化との両立を図ることができるようになる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の密閉型電池において、前記第１の突起領域及び前記第２の突起領域は２つの各別の突起からなることを要旨とする。
【００２２】
上記構成によれば、第１の突起領域及び第２の突起領域にはそれぞれ、各別の２つの突起が形成される。そして、第２の突起領域に形成された突起によって開弁機能が担保されるとともに、第１及び第２の突起領域に各々形成された各突起と弁体との間で維持されるシール性によって安全弁のシール機能が担保される。これにより、シール機能及び開弁機能の要求に応じた安全弁の形状選定にかかる自由度が高められるようになる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の密閉型電池において、前記第２の突起領域の前記弁体の軸方向における突出長は、前記第１の突起領域の前記弁体の軸方向における突出長よりも長いことを要旨とする。
【００２４】
上記構成によるように、第２の突起領域の弁体の軸方向における突出長を、第１の突起領域の弁体の軸方向における突出長よりも長く形成することで、第２の突起領域が弁体の底面に積極的に圧接されることとなる。このため、各領域の突出長の調整を通じて、第２の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧を、第１の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧よりも高くすることが可能となる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の密閉型電池において、当該密閉型電池は、ニッケル水素蓄電池からなることを要旨とする。
本発明は、請求項７にかかるように、高精度な圧力管理やシール性が要求されるニッケル水素蓄電池を構成する安全弁に適用して特に有効であり、上記構成によれば、開弁機能とシール機能とを好適に両立可能な信頼性の高いニッケル水素蓄電池を実現することが可能となる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を有する収容部を備えた弁ケースと、前記収容部に収容される弁体と、該弁体を前記弁口に設けられた弁座に押し付けることにより前記弁口を封止する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁であって、前記弁座には、前記弁体側に突出する環状の突起が形成されてなるとともに、該突起には、前記弁体の軸方向の断面において該突起の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域との２つの領域が前記弁口の周回方向に並行して設けられており、前記第２の突起領域の外周側に前記第１の突起領域の少なくとも一部が設けられてなり、前記第２の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧は、前記第１の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧よりも高いことを要旨とする。
【００２７】
上記構成によれば、安全弁の弁座には、弁体の軸方向の断面において縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域とを有した環状の突起が設けられる。そして、第２の突起領域における弁体との単位面積当たりの面圧が第１の突起領域における弁体との単位面積当たりの面圧よりも高く形成されたことによって、第２の突起領域に当接される弁体の部分の圧縮力が高まる。そのため、第２の突起領域と弁体との密着状態が維持されることにより、内部圧力が或る設定値に到達するまでは、電槽に連通する安全弁の弁口の封止状態が維持される。一方、内部圧力が異常上昇し、この内部圧力が第２の突起領域と弁体との面圧を超えるような圧力（開弁圧）に達すると、その開弁圧により弁体が弾性収縮して開放作動する。すなわち、第２の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧が第１の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧よりも高く設定されているために、弁体が開放作動するときの開弁圧は第２の突起領域と弁体との面圧によって決定される。このように上記構成では、上記突起のうちの第２の突起領域によって、安全弁に要求される開弁機能が担保される。
【００２８】
また、上記安全弁のシール機能は、第２の突起領域間の長さ（例えば、頂点間の長さ）を「Ｌ２」、弁体から第２の突起領域への荷重を「Ｆ２」、弁体の軸方向における第２の突起領域のシール長を「ｌ２」とし、この第２の突起領域の外側に設けられた第１の突起領域間の長さ（例えば、頂点間の長さ）を「Ｌ１」、弁体から第１の突起領域への荷重を「Ｆ１」、弁体の軸方向における第１の突起領域のシール長を「ｌ１」とするとき、以下の式（３）と相関がある。
【００２９】
ｌ２／Ｌ２＋ｌ１／Ｌ１ …（３）
すなわち、安全弁のシール機能は、安全弁として必要不可欠な開弁機能を担保する第２の突起領域によるシール機能（ｌ２／Ｌ２）に、さらに、同第２の突起領域とは各別の領域である第１の突起領域によるシール機能（ｌ１／Ｌ１）が加算されたものとなる。これにより、上記構成によれば、第１の突起領域によるシール機能が加算される分だけ、安全弁のシール機能が向上されるようになる。
【００３０】
また、このように、第１の突起領域と第２の突起領域との各別の領域によって上記突起が構成されることから、安全弁の開弁機能を担保する第２の突起領域とは別の領域、すなわち第１の突起領域のシール長ｌ１や同第１の突起領域間の長さＬ１のみを拡大することによって、安全弁のシール機能を向上させることが可能である。よって、上記式（１）によって決定される第２の突起領域の開弁機能、換言すれば、上記安全弁の開弁圧を所望とする値に固定しつつ、安全弁のシール機能を向上させることが可能となる。これにより、安全弁として開弁機能とシール機能との好適な両立が図られるようになる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明にかかる密閉型電池及び安全弁によれば、要求されるシール機能と開弁機能との好適な両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した第１の実施形態について、（ａ）はその平面構造を示す平面図、（ｂ）はその側面構造を示す側面図。
【図２】同実施形態の電池モジュールの蓋体について、その斜視構造を示す斜視図。
【図３】同実施形態の電池モジュールの蓋体について示す図であり、（ａ）はその平面構造を示す平面図、（ｂ）はその側面構造を示す側面図、（ｃ）はその側面から見た断面構造を示す断面図。
【図４】同実施形態の電池モジュールの蓋体に設けられる安全弁の構造を示す拡大図であり、（ａ）は同安全弁を側面から見た断面構造を示す断面図。（ｂ）は、（ａ）の突起の部分拡大図。
【図５】本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した第２の実施形態について電池モジュールの蓋体に設けられる安全弁の構造を示す拡大図であり、（ａ）は同安全弁を側面から見た断面構造を示す断面図。（ｂ）は、（ａ）の突起の部分拡大図。
【図６】本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した第３の実施形態について、電池モジュールの蓋体の斜視構造を示す斜視図。
【図７】同実施形態の電池モジュールの蓋体について示す図であり、（ａ）はその平面構造を示す平面図、（ｂ）はその側面構造を示す側面図、（ｃ）はその側面から見た断面構造を示す断面図。
【図８】本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した他の実施形態について、突起の部分拡大構造を示す断面図。
【図９】本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した他の実施形態について、突起の部分拡大構造を示す断面図。
【図１０】従来の安全弁の断面構造を示す断面図。
【図１１】従来の安全弁について、図１０の領域ａに相当する部分の拡大構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる復帰式の安全弁を有する密閉型電池の第１の実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、電池モジュールは、所要の電力容量を得るべく複数（例えば６個）の密閉型電池としての単電池１４０を電気的に直列接続して構成される。電池モジュールは、複数の個別の直方体状からなる単電池１４０を最も表面積の広い面（長側面）を縦に見てその側面にあたる短側面同士が互いに対向するように配列した構造となっている。すなわち、この電池モジュールは、例えばニッケル水素蓄電池からなる単電池１４０を６個連結することにより構成されている。
【００３５】
電池モジュールは樹脂製であり、図１（ｂ）に示すように、上部開口を有する樹脂製の一体電槽１００と、一体電槽１００の上部開口を封止する樹脂製の蓋体２００とにより構成されている。一体電槽１００には、正極板、負極板、セパレータ、集電板及び電解液などからなる発電要素等を収容する、６個の電槽１４１が設けられており、一体電槽１００の上面開口が蓋体２００により封止されることによりそれら電槽１４１がそれぞれ非連通状態に密閉区画される。なお、各電槽内の発電要素は、単電池１４０の充放電に伴い生じる化学反応により水素や酸素などのガスを発生させたり、逆に吸収したりする。このようなことから、過度な化学反応などが生じた際、同反応によりガスが過度に発生するようなおそれもある。
【００３６】
電池モジュールの長手方向の両側面には、それぞれ外部端子１２０、１３０が設けられている。外部端子１２０と外部端子１３０との間には、単電池１４０が直列接続されていることから、６個の単電池１４０の総出力がこれら外部端子１２０，１３０から取り出される。
【００３７】
電池モジュールの蓋体２００には、電池モジュールの内部温度を検出するためのセンサを装着するセンサ装着穴２０１が設けられている。
また、本実施の形態の電池モジュールの蓋体２００は、その分解構造を図２に示すように、密閉区画された６つの電槽１４１の内部圧力を管理する安全弁としての機能を有しており、電池モジュールの一体電槽１００に接合される弁ケース２１０と同弁ケース２１０に取り付けられる弁カバー２２０（弁蓋）とを備えて構成されている。
【００３８】
弁ケース２１０には、底面に弁口を有した筒状の６つの弁体収容部２１１が、上記電槽１４１の各々に対応して設けられている。各弁体収容部２１１には、ゴム状弾性体により構成される６つの弁体２３０がそれぞれ収容される。また、弁ケース２１０の上面には、弁カバー２２０が係合される弁カバー収容溝２１２が形成されている。そして、各弁体２３０が弁体収容部２１１にそれぞれ収容された状態で、弁カバー収容溝２１２に弁カバー２２０が係合されるようになっている。
【００３９】
すなわち、蓋体２００の平面構造及び側面構造を図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、電池モジュールの使用状態において、弁ケース２１０の上面には、弁カバー２２０が装着されるようになっている。また、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面構造を図３（ｃ）に示すように、弁ケース２１０の弁体収容部２１１は、同弁体収容部２１１に各弁体２３０を収容した状態で、弁カバー２２０によって封止されるようになっている。
【００４０】
このような蓋体２００により構成される安全弁は、対応する電槽１４１の内部圧力が、電池モジュール（電槽）の耐圧以下の圧力ではあるとともに、通常使用時の内部圧力を超過する圧力である異常圧力になった場合に開放作動して、電槽内の異常圧力を開放させるものである。これにより、蓋体２００により封止された各単電池１４０の電槽１４１は、その内部圧力が異常圧力になったとき、安全弁が開放作動して異常圧力が開放され、その内部圧力が電槽の耐圧を超えることが防止されるようになっている。
【００４１】
次に、本実施の形態の安全弁の構造について図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して詳述する。
図４（ａ）に、例えば図３（ｃ）の領域ｂに相当する部分の拡大構造を示すように、弁体収容部２１１は円筒状をなしており、その底面には、弁体収容部２１１の中心Ｏを中心として形成された円柱状の弁口２１３が設けられている。本実施の形態の弁口２１３の穴径は、例えば成形の容易性を考慮して約「１．０ｍｍ」以上に形成されている。また、弁体収容部２１１の内側壁には、弁体２３０を側面から支持する複数のリブ２１１ａが弁体２３０に向かって突出形成されている。そして、弁体２３０は、弁体収容部２１１に収容されたとき、各リブ２１１ａにより側面から支持されることにより弁体収容部２１１内に固定される。また、弁体２３０の高さは、弁体収容部２１１の深さよりも高く設定されている。
【００４２】
弁体収容部２１１の底面であって弁口２１３の周囲には、弁体２３０をその底面側から支持する弁座２１４が設けられている。そして、この弁座２１４に弁体２３０が配置された状態で上記弁カバー収容溝２１２に弁カバー２２０が装着されることにより、弁体２３０が圧縮して弁口２１３が封止されるようになっている。
【００４３】
また、本実施の形態の弁座２１４には、その拡大構造を図４（ｂ）に示すように、弁口２１３の内周縁から弁体２３０側に突出する突起２１５が形成されている。突起２１５は、弁口２１３の中心Ｏを中心とした円環状に形成されており、弁体２３０の軸方向の断面において該突起２１５の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域Ｒ１と第２の突起領域Ｒ２との２つの領域を有している。これら第１の突起領域Ｒ１及び第２の突起領域Ｒ２は、それぞれ、弁口２１３の周回方向に並行するかたちで形成されている。これにより、突起２１５が形成される領域は、弁口２１３に直交する断面における中心Ｏｒから２分割されている。
【００４４】
本実施の形態の突起２１５は、断面がそれぞれ曲率半径の異なる２つの複合突起として形成されており、突起２１５の弁体２３０の軸方向の断面において、第１の突起領域Ｒ１の曲率半径が第２の突起領域Ｒ２の曲率半径以上となるように形成されている。詳述すると、第１の突起領域Ｒ１の曲率半径は、「０．３ｍｍ」〜「１．０ｍｍ」の範囲で形成されている。これにより、第１の突起領域Ｒ１でのシール機能が、同第１の突起領域Ｒ１に当接される弁体２３０の耐久性を考慮した上で最大限発揮されるようになっている。さらに、突起２１５の弁体２３０の軸方向の断面における第１の突起領域Ｒ１の曲率半径は、同断面における第２の突起領域Ｒ２の曲率半径をＲとするとき、
「１×Ｒ」〜「１０／３×Ｒ」
の範囲で形成されることとなる。これにより、開弁圧を好適に維持できる。
【００４５】
また、突起２１５は、第２の突起領域Ｒ２の弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ２が第１の突起領域Ｒ１の同軸方向における突出長Ｈ１よりも長く形成されている。すなわち、突起２１５の頂点が、第２の突起領域Ｒ２に位置する構造となる。これにより、突起２１５の頂点は、同突起２１５の形成領域の中心Ｏｒよりも内周寄り、すなわち同中心Ｏｒよりも弁口２１３寄りに位置することとなる。突起２１５の頂点から弁口２１３の中心Ｏまでを半径とするシール径の直径は、約「２．５ｍｍ」以下となるように形成されている。このように本実施の形態では、突起２１５の頂点が突起２１５の形成領域の中心Ｏｒよりも内周側に形成されたことで、シール径の縮小化が図られており、突起２１５（弁口２１３）の周回方向におけるシール径の周長が必要最小限の長さに規定される。これにより、突起２１５と弁体２３０との間で維持されるシール性の向上が図られている。
【００４６】
そして、このように構成される突起２１５では、第１の突起領域Ｒ１の曲率半径が第２の突起領域Ｒ２の曲率半径以上となるように形成されたことにより、突起２１５の第１の突起領域Ｒ１における断面形状は第２の突起領域Ｒ２の断面形状よりも緩やかな傾斜面をなす。これに対し、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２における断面形状は、第１の突起領域Ｒ１における断面形状よりも急峻な傾斜面をなす。これにより、弁体２３０の軸方向の断面において、突起２１５の第１の突起領域Ｒ１における弁体２３０の底面との接触長さである第１のシール長ｌ１は、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０の底面との接触長さである第２のシール長ｌ２よりもさらに長くなる。よって、第１のシール長ｌ１が拡大された分だけ、上記式（３）によって決定される安全弁のシール機能が向上されるようになる。
【００４７】
一方、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０の底面との単位面積当たりの面圧は、第２の突起領域Ｒ２における断面形状が急峻で第２の突起領域Ｒ２の突出長Ｈ２が第１の突起領域Ｒ１の突出長Ｈ１よりも長く形成されたことにより、第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０の底面との単位面積当たりの面圧は、第１の突起領域Ｒ１における弁体２３０の底面との単位面積当たりの面圧よりも確実に高められることとなる。
【００４８】
以下、本実施の形態の安全弁の作用を図４（ｂ）を参照して説明する。
図４（ｂ）に示すように、弁体収容部２１１に弁体２３０が収容された状態で弁カバー２２０が弁カバー収容溝２１２に装着されると、弁体２３０の底面は、弁座２１４に形成された突起２１５に押し付けられる。これにより、弁体２３０の底面形状が突起２１５の形状に応じて弾性変形することにより、弁体２３０の底面と突起２１５とが密着して弁口２１３が封止される。こうして、各電槽１４１では、その密閉状態が維持されることにより、電槽１４１内部のガスや電解液の漏出が抑制される。
【００４９】
なおこのとき、開弁機能を担う第２の突起領域Ｒ２とは別の領域として、さらに第１の突起領域Ｒ１が突起２１５に形成されていることにより、突起２１５と弁体２３０との間でのシール機能が第１の突起領域Ｒ１が形成された分だけ高められている。このため、たとえ、開弁機能を担う第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との間から電槽１４１内のガスや電解液が漏出するようなことがあっても、第２の突起領域Ｒ２の外周に形成された第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との間で維持されるシール機能によって電槽１４１内部のガスや電解液が漏出することが的確に抑止される。
【００５０】
一方、電槽１４１の内部圧力が異常上昇し、突起２１５と弁体２３０との面圧によって定まる開弁圧に達すると、弁体２３０が弾性変形して開放作動する。これにより、電槽１４１で発生したガスは、弁口２１３、弁体収容部２１１の隙間、弁カバー２２０を順に介して電池モジュール外部へと排出される。
【００５１】
なおこのとき、弁体２３０が開放作動するときの開弁圧は、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との面圧と相関がある。すなわち、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との単位面積当たりの面圧が、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも高いことにより、電槽１４１の内部圧力が第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との面圧に到達するまでの間、弁体２３０は開放作動せず、電槽１４１の密閉状態が維持される。そして、本実施の形態では、こうした突起２１５の第２の突起領域Ｒ２により、弁体２３０との面圧を十分に高めることが可能となり、開弁圧を所望とする設定値まで高めるとともに、同開弁圧を設定値に的確に維持することが可能となっている。また、本実施の形態では、突起２１５が弁口２１３の中心Ｏを中心として円環状に形成されたことにより、弁口２１３の中心Ｏから突起２１５の第２の突起領域Ｒ２までの距離は、全周に亘って均等な構成となる。このため、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２にかかる圧力を全面に亘って均等にすることが可能となり、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２による開弁圧の均等化が図られるようになる。これにより、弁体２３０の開放作動が、所望とする設定値（開弁圧）で安定して行われるようになる。さらに本実施の形態では、第２の突起領域Ｒ２が第１の突起領域Ｒ１よりも内周側に形成されたことにより、弁体２３０が開放動作する際、弁体２３０の底面のうちの第２の突起領域Ｒ２に接する部分によって囲まれる領域で弁体２３０が弾性変形する。このため、弁体２３０の底面のうち、第１の突起領域Ｒ１（第２の突起領域Ｒ２の外側部分）と接触する部分においては弾性変形が小さく、弁体２３０と第１の突起領域Ｒ１との密閉状態が的確に維持される。
【００５２】
本実施の形態では、このように電槽１４１の内部圧力が開弁圧よりも低いときは、弁体２３０と突起２１５の第１の突起領域Ｒ１との間で維持されるシール機能によって電槽１４１の密閉状態が維持され、電槽１４１の内容物が漏出することが抑制される。さらに、突起２１５が第１の突起領域Ｒ１と第２の突起領域Ｒ２との二重構造となっていることも相まって、電槽１４１の内容物が漏出することが確実に抑制されるようになっている。そして、こうした電槽１４１の密閉状態は、電槽１４１の内部圧力が突起２１５の第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との面圧により定まる開弁圧に到達するまで維持されることとなる。このように本実施の形態では、要求される開弁機能を維持しつつ、シール機能を好適に向上させることが可能となる。
【００５３】
そして、電槽１４１の内部圧力が開弁圧に到達したのち、弁体２３０の開放作動を通じて電槽１４１の内部圧力が開弁圧未満に低下して以降は、弁体２３０の形状が復元することにより、電槽１４１の密閉状態が再び維持されることとなる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の密閉型電池及び安全弁によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）上記突起２１５を、弁体２３０の軸方向の断面において該突起２１５の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域Ｒ１と第２の突起領域Ｒ２とによって構成した。そして、第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０との単位面積当たりの面圧を、第１の突起領域Ｒ１における弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも高く設定した。よって、安全弁に要求される開弁機能が突起２１５の第２の突起領域Ｒ２にて担保されるとともに、第１の突起領域Ｒ１と第２の突起領域Ｒ２との２つの領域によって安全弁のシール機能が担保される。これにより、安全弁の開弁機能を維持しつつ、シール機能を向上させることが可能となる。
【００５５】
（２）第２の突起領域Ｒ２を、第１の突起領域Ｒ１よりも内周側に形成した。これにより、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との間での面圧によって定まる開弁圧を容易かつ的確に調整し、第１の突起領域Ｒ１が開弁圧に達するまでシール機能向上の役割を確実に果たすことができる。
【００５６】
（３）突起２１５を、円環状に形成することとした。このため、弁口２１３寄りに形成された第２の突起領域Ｒ２にかかる圧力の均等化が促されるようになり、ひいては、開弁圧の均等化が図れるようになる。
【００５７】
（４）突起２１５を、弁口２１３に直交する断面がそれぞれ曲率半径の異なる２つの複合突起として形成した。そして、突起２１５の弁体２３０の軸方向における断面において、第１の突起領域Ｒ１の曲率半径を、第２の突起領域Ｒ２の曲率半径以上とした。これにより、曲率半径が相違するかたちで形成された第１の突起領域Ｒ１及び第２の突起領域Ｒ２によって、弁体２３０との間での面圧を異ならしめることが可能となる。また、これにより、開弁機能を担わない領域、すなわち、第１の突起領域Ｒ１のシール長ｌ１が拡大されることとなり、ひいては、この拡大されたシール長ｌ１に比例して安全弁のシール機能が高められるようになる。
【００５８】
（５）突起２１５において、第２の突起領域Ｒ２の弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ２を、第１の突起領域Ｒ１の同軸方向における突出長Ｈ１よりも長くした。これにより、第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０との単位面積当たりの面圧を、それらの接触面積とは異なる要素によって向上させることが可能となり、より自由度の高い開弁圧の設定が可能となる。またこれにより、第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との単位面積当たりの面圧を、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも確実に高めることが可能となる。すなわち、安全弁としての開弁機能を第２の突起領域Ｒ２に安定して担保させることが可能となる。
【００５９】
（６）密閉区画された複数の電槽１４１によって上記電槽を構成し、複数の電槽１４１の各々に対して上記安全弁を設けた。これにより、密閉区画された各電槽１４１を単位として、安全弁による圧力管理と密閉状態の確保とを実現することができるようになる。
【００６０】
（７）上記安全弁を備える密閉型電池として、ニッケル水素蓄電池を採用することとした。これにより、より高精度な圧力管理や的確な密閉状態の確保が要求されるニッケル水素蓄電池であっても、上記安全弁による開弁機能とシール機能との好適な両立を通じて、より信頼性の高いニッケル水素蓄電池を実現することが可能となる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかる密閉型電池及び安全弁を具体化した第２の実施の形態について図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明する。なお、この第２の実施の形態は、上記第１の突起領域Ｒ１及び第２の突起領域Ｒ２を２つの各別の突起によって構成したものであり、その基本的な構成は先の第１の実施の形態と共通になっている。
【００６２】
図５は、先の図４に対応する図として、この第２の実施の形態にかかる安全弁の断面構造を示したものである。なお、この図５において、先の第１の実施の形態に示した各要素と同一の要素についてはそれぞれ同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【００６３】
図５（ａ）に示すように、本実施の形態の突起２１６は、２つの突起２１６ａ及び２１６ｂによって構成されており、それら突起２１６ａ及び２１６ｂが弁口２１３の中心Ｏを中心として円環状に形成されている。突起２１６は、その拡大構造を図５（ｂ）に示すように、第１の突起領域Ｒ１に突出形成された第１突起２１６ａと、第２の突起領域Ｒ２に突出形成された第２突起２１６ｂとによって構成されている。そして、第２の突起領域Ｒ２に形成される第２突起２１６ｂの弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ２は、第１の突起領域Ｒ１に形成された第１突起２１６ａの弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ１よりも長く形成されている。これにより、突出長が長く形成された第２突起２１６ｂと弁体２３０との単位面積当たりの面圧が、第１突起２１６ａと弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも確実に高くなるように調整されている。すなわち、本実施の形態では、第２突起２１６ｂが安全弁としての開弁機能を担っており、この第２突起２１６ｂと弁体２３０との面圧によって弁体２３０が開放作動するときの開弁圧が決定される。
【００６４】
なお、本実施の形態の突起２１６は、弁体２３０の軸方向の断面における第１突起２１６ａの曲率半径と第２突起２１６ｂの曲率半径とが近似するものの、各曲率半径が互いに異なるかたちで形成されている。そして、本実施の形態においても、安全弁として開弁機能を担保する第２突起２１６ｂとは各別の突起、すなわち第１突起２１６ａが突起２１６に形成されたことにより、同第１突起２１６ａが追加された分、安全弁としてのシール機能が高められている。
【００６５】
以下、本実施の形態の安全弁の作用を図５（ｂ）を参照して説明する。
図５（ｂ）に示すように、弁体収容部２１１に弁体２３０が収容された状態で弁カバー２２０が弁カバー収容溝２１２に装着されると、弁体２３０の底面は、弁座２１４に形成された突起２１６に押し付けられる。これにより、弁体２３０の底面形状が第１突起２１６ａ及び第２突起２１６ｂの各形状に応じて弾性変形することにより、弁体２３０の底面と第１突起２１６ａ及び第２突起２１６ｂとが密着して弁口２１３が封止される。こうして、各電槽１４１では、その密閉状態が維持されることにより、電槽１４１内部のガスや電解液の漏出が抑制される。
【００６６】
なおこのとき、開弁機能を担う第２突起２１６ｂとは各別の突起として第１突起２１６ａが、開弁圧に達するまで弾性変形が小さい第２突起２１６ｂの外周側に形成されていることにより、突起２１６と弁体２３０との間でのシール機能は、第２突起２１６ｂと第１突起２１６ａとの２つの部材によって担保される。このため、たとえ、弁口２１３寄りに位置する第２突起２１６ｂと弁体２３０との間から電槽１４１内のガスや電解液が漏出するようなことがあっても、第１突起２１６ａと弁体２３０との間で維持されるシール機能によって電槽１４１内部のガスや電解液が漏出することが的確に抑止される。
【００６７】
一方、電槽１４１の内部圧力が異常上昇し、第２突起２１６ｂと弁体２３０との面圧によって定まる開弁圧に達すると、弁体２３０が弾性変形して開放作動する。これにより、電槽１４１で発生したガスは、弁口２１３、弁体収容部２１１の隙間、弁カバー２２０を順に介して電池モジュール外部へと排出される。
【００６８】
また、本実施の形態でも、第１突起２１６ａ及び第２突起２１６ｂが弁口２１３の中心Ｏを中心として円環状に形成されたことにより、弁口２１３の中心Ｏから第２突起２１６ｂまでの距離は、全周に亘って均等になる。このため、第２突起２１６ｂにかかる圧力を全面に亘って均等にすることが可能となり、第２突起２１６ｂによる開弁圧の均等化が図られるようになる。これにより、弁体２３０の開放作動が、所望とする設定値で安定して行われるようになる。さらに本実施の形態でも、第２突起２１６ｂが第１突起２１６ａよりも内周側に形成されたことにより、弁体２３０が開放動作する際、弁体２３０の底面のうちの第２突起２１６ｂに接する部分によって囲まれる領域で、弁体２３０が弾性変形する。このため、弁体２３０の底面のうち、第１突起２１６ａと接触する部分においては、弁体２３０と同第１突起２１６ａとの密閉状態が的確に維持される。
【００６９】
本実施の形態では、このように電槽１４１の内部圧力が開弁圧よりも低いときは、弁体２３０と第１突起２１６ａとの間で維持されるシール機能によって、電槽１４１の密閉状態が維持され、電槽１４１の内容物が漏出することが抑制される。さらに、突起２１６が第１突起２１６ａと第２突起２１６ｂとの二重構造となっていることも相まって、電槽１４１の内容物が漏出することが確実に抑制されるようになっている。そして、こうした電槽１４１の密閉状態は、電槽１４１の内部圧力が第２突起２１６ｂと弁体２３０との面圧により定まる開弁圧に到達するまで維持されることとなる。このように本実施の形態においても、要求される開弁機能とシール機能との双方を高めつつ、それら開弁機能及びシール機能の両立を図ることができるようになる。
【００７０】
そして、電槽１４１の内部圧力が開弁圧に到達したのち、弁体２３０の開放作動を通じて電槽１４１の内部圧力が開弁圧未満に低下して以降は、弁体２３０の形状が復元することにより、電槽１４１の密閉状態が再び維持されることとなる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態の密閉型電池及び安全弁によれば、前記（１）〜（３）、（５）〜（７）に準じた効果が得られるとともに、前記（４）に代えて以下の効果が得られるようになる。
【００７２】
（４Ａ）上記突起を、第１の突起領域Ｒ１及び第２の突起領域Ｒ２にそれぞれ対応する各別の第１突起２１６ａ及び第２突起２１６ｂによって構成した。これにより、第２突起２１６ｂのシール長や直径を変更することなく、換言すれば、それらシール長や直径によって変化する第２突起２１６ｂの開弁機能を固定しつつも、安全弁としてのシール機能を向上させることが可能となる。また、これにより、シール機能及び開弁機能の要求に応じた安全弁の形状選定にかかる自由度が高められるようになる。
【００７３】
（第３の実施の形態）
以下、本発明にかかる密閉型電池及び安全弁を具体化した第３の実施の形態について図６及び図７を参照して説明する。なお、この第３の実施の形態は、上記密閉型電池として上記電槽が連通されている密閉型電池を採用したものであり、その基本的な構成は先の第１の実施の形態と共通になっている。
【００７４】
図６及び図７は、先の図２及び図３に対応する図として、この第３の実施の形態にかかる安全弁の構成例を示したものである。なお、これら図６及び図７において、先の第１の実施の形態に示した各要素と同一の要素についてはそれぞれ同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【００７５】
図６に示すように、本実施の形態の密閉型電池の蓋体２００Ａは、電池モジュール内の電槽に連通するとともに、１つの安全弁３００が取り付けられる連通口２１０Ａを有している。
【００７６】
本実施の形態の安全弁３００は、連通口２１０Ａに係合されることにより蓋体２００Ａに装着される弁ケース３１０と、同弁ケース３１０に係合される弁カバー３２０とによって構成されている。なお、本実施の形態の安全弁３００も、例えば樹脂によって形成されている。
【００７７】
弁ケース３１０は、ゴム状弾性体によって構成される弁体３３０を収容する筒状の弁体収容部３１１を備えている。弁体収容部３１１の内側壁には、弁体３３０をその側面から支持する複数のリブ３１１ａが突出形成されている。また、弁ケース３１０には、底面が円形上の弁カバー３２０を収容する円形状の弁カバー収容溝３１２が形成されている。また、弁ケース３１０の底面には、図示は省略するが電槽に連通する弁口が形成されている。
【００７８】
そして、このように構成される安全弁３００は、蓋体２００Ａの平面構造及び側面構造を図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、弁ケース３１０の弁体収容部３１１に弁体３３０を収容した状態で蓋体２００Ａの連通口２１０Ａに装着される。これにより、図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面構造を図７（ｃ）に示すように、弁ケース２１０は、弁体収容部２１１に各弁体２３０が収容された状態で、弁カバー２２０により封止されるようになっている。
【００７９】
そして本実施の形態では、こうした安全弁３００を構成する弁ケース３１０の弁体収容部３１１の底面に、弁体３３０をその底面から支持する突起として、弁体３３０との面圧が上記条件を満たす第１の突起領域及び第２の突起領域を有する突起が形成されている。すなわち、第２の突起領域における弁体３３０との単位面積当たりの面圧は、第１の突起領域における弁体３３０との単位面積当たりの面圧よりも高く設定されており、この第２の突起領域によって安全弁３００の開弁機能が担保されている。
【００８０】
このように本実施の形態でも、弁体収容部３１１の底面に設けられた第１の突起領域及び第２の突起領域を有する突起によって安全弁３００に要求される開弁機能を維持しつつ、シール機能の向上が図られるようになる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態の密閉型電池及び安全弁によれば、前記（１）〜（５）、（７）に準じた効果が得られるとともに、前記（６）に代えて以下の効果が得られるようになる。
【００８２】
（６Ａ）上記電槽を、連通する複数の電槽によって構成し、各電槽に連通する連通口２１０Ａを備えた蓋体２００Ａに１つの安全弁３００を設けた。これにより、たとえ電池モジュールを構成する各電槽が連通する構成であれ、１つの安全弁３００のシール機能及び開弁機能の好適な両立が図れるようになる。また、これにより、上記突起を有した安全弁の汎用性が図られるようになる。
【００８３】
（他の実施の形態）
なお上記各実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記第２の実施の形態では、密閉区画された複数の電槽１４１によって上記電槽を構成し、複数の電槽１４１の各々に対して上記安全弁を設けることとした。これに限らず、先の第３の実施の形態と同様、密閉型電池の電槽が連通する場合には、同電池の蓋体に各別の２つの突起を弁座に有する１つの安全弁を設けることとしてもよい。この場合にも、上記（４Ａ）、（６Ａ）に準じた効果を得ることができる。また、上記各実施の形態において、密閉区画された複数の単電池から構成される電池モジュールに対し、それら単電池の一部にだけ安全弁を設けてもよい。これにより密閉型電池における安全弁の設計自由度などの向上が図られるようになる。
【００８４】
・上記各実施の形態では、第２の突起領域Ｒ２の弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ２を、第１の突起領域Ｒ１の弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ１よりも長くした。これに限らず、第２の突起領域Ｒ２の突出長Ｈ２と第１の突起領域Ｒ１の突出長Ｈ１と等しくすることや、第２の突起領域Ｒ２の突出長Ｈ２を、第１の突起領域Ｒ１の突出長Ｈ１よりも短くすることも可能である。この場合には例えば、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との接触面積よりも第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との接触面積を小さくすることによって、第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との単位面積当たりの面圧を、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも高くする。
【００８５】
・上記第１及び第３の実施の形態では、上記突起を、弁体２３０の軸方向における断面がそれぞれ曲率半径の異なる２つの複合突起２１５として形成した。また、上記第２の実施の形態では、上記突起の第１の突起領域Ｒ１及び第２の突起領域Ｒ２を２つの各別の突起２１６ａ及び２１６ｂによって構成した。これに限らず、先の図４及び図５に対応する図として、例えば図８に示すように、上記突起を、弁口２１３の内周縁の直上に頂点２１７ｂを有する断面三角形状の突起２１７によって構成するようにしてもよい。この場合には、曲率半径が無限大となる傾斜面２１７ａが形成される領域が第１の突起領域Ｒ１、頂点２１７ｂが形成される領域が第２の突起領域Ｒ２となる。そして、同構成によっても、急峻な形状をなす第２の突起領域Ｒ２（頂点２１７ｂ）と弁体２３０との単位面積当たりの面圧が、第２の突起領域Ｒ２よりも緩やかな形状をなす第１の突起領域Ｒ１（傾斜面２１７ａ）と弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも高くなる。すなわち、第２の突起領域Ｒ２（頂点２１７ｂ）によって安全弁の開弁機能が担保される。また、この突起２１７によれば、第１の突起領域Ｒ１（傾斜面２１７ａ）と弁体２３０との接触長さであるシール長が、第２の突起領域Ｒ２（頂点２１７ｂ）と弁体２３０との接触長さであるシール長よりも大幅に大きくなる。すなわち、開弁機能を担う第２の突起領域Ｒ２（頂点２１７ｂ）と弁体２３０との間での密閉状態を維持しつつも、頂点２１７ｂの外周側に形成された第１の突起領域Ｒ１（傾斜面２１７ａ）によって、安全弁としてのシール機能が大幅に高められることとなる。
【００８６】
・また同様に、先の図４及び図５に対応する図として、例えば図９に示すように、上記突起を、弁体２３０の軸方向の断面において、所定の曲率半径のもとに突起の形成領域の全面に形成された第１突起２１８ａと、同第１突起２１８ａの頂点に同第１突起２１８ａよりも小さく形成された第２突起２１８ｂとを備える突起２１８によって構成するようにしてもよい。この突起２１８であれ、第１突起２１８ａの表面のうち第２突起２１８ｂの非形成領域を第１の突起領域Ｒ１、第２突起２１８ｂが形成される領域を第２の突起領域Ｒ２とするとき、第２の突起領域Ｒ２（第２突起２１８ｂ）と弁体２３０との接触面積が、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との接触面積よりも小さくなる。さらに、第２突起２１８ｂの頂点が、第１突起２１８ａの頂点よりも高いために、第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との単位面積当たりの面圧は、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも確実に高められる。またこの場合には、弁体２３０の軸方向の断面において、第１の突起領域Ｒ１のうち第２の突起領域Ｒ２より外側の領域において弁体２３０と接触することにより、第２の突起領域Ｒ２による安全弁の開弁機能を維持しつつ、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との密着状態により安全弁のシール機能が大幅に高められるようになる。またこの他、上記突起とは、弁口２１３の周回方向に並行する第１の突起領域と第２の突起領域との２つの領域を有して形成されるとともに、それら各領域における弁体との単位面積当たりの面圧が相違するように設定された形状を有するものであればよい。
【００８７】
・上記突起を、弁口２１３の上面から見たときに円環状となるかたちで形成した。これに限らず、上記突起を、弁口２１３を上面から見たとき、例えば多角形状となるかたちで形成してもよい。またこの他、上記突起とは、弁口２１３の周囲に環状に形成されるものであればよく、シール機能と開弁機能とを両立することができれば任意の形状とすることができる。
【００８８】
・上記各実施形態では、電池モジュールが樹脂製、すなわち一体電槽１００と蓋体２００とが樹脂製である場合について例示したが、これに限らず、一体電槽や蓋体は、金属などの樹脂以外の材料により形成されていてもよい。これにより、安全弁を有する電池モジュールの種類を拡大させることができるようになる。また、第３の実施の形態では、１つの安全弁３００が樹脂製である場合について例示したが、これに限らず、安全弁３００は、金属などの樹脂以外の材料により形成されていてもよい。
【００８９】
・上記各実施の形態では、安全弁の材質と蓋体２００の材質とが同じである場合について例示したが、これに限らず、安全弁の材質と蓋体の材質とが異なってもよい。この場合、異なる材料を一体形成したり、蓋体に安全弁を取り付けるようにしてもよい。これにより安全弁の設計自由度が高められるようになる。
【００９０】
・上記各実施形態では、６個の単電池１４０を電気的に直接接続して構成される電池モジュールについて例示した。しかしこれに限らず、電池モジュールを構成する単電池の数は、６個よりも少なくても、逆に６個よりも多くてもよい。これにより、安全弁が採用される電池モジュールの種類などが拡げられる。
【００９１】
・上記各実施形態では、単電池を複数連結した電池モジュールに安全弁を設ける場合について例示したが、これに限らず、安全弁を、単電池１つだけからなる電池モジュールや、電池モジュール以外の単電池の電槽などに設けることもできる。これにより、安全弁の適用される電池の種類が多様な電池に拡げられる。
【００９２】
・上記各実施形態では、ニッケル水素電池からなる電池モジュールである場合について例示したが、これに限らず、電池モジュールなどの電池としては、ニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池等の二次電池（蓄電池）であってもよい。これにより、この電池用端子と、それを用いた電池の適用範囲が拡げられる。
【００９３】
・上記各実施形態では、電池が二次電池である場合について例示したが、これに限らず、電池は一次電池でもよい。
・上記各実施形態では、安全弁が密閉型電池に用いられる場合について例示したがこれに限らず、このような安全弁を、密閉型電池に準じ、内部圧力が異常に上昇するおそれがある密閉型の容器に用いることもできる。これにより、このような安全弁の採用可能性が高められるようになる。
【符号の説明】
【００９４】
１００…一体電槽、１２０…外部端子、１３０…外部端子、１４０…単電池、１４１…電槽、２００…蓋体、２００Ａ…蓋体、２０１…センサ装着穴、２１０…弁ケース、２１０Ａ…連通口、２１１…弁体収容部、２１１ａ…リブ、２１２…弁カバー収容溝、２１３…弁口、２１４…弁座、２１５…複合突起、２１６…突起、２１６ａ…第１突起、２１６ｂ…第２突起、２１７…突起、２１７ａ…突起の傾斜面、２１７ｂ…突起の頂点、２１８…突起、２１８ａ…第１突起、２１８ｂ…第２突起、２２０…弁カバー、２３０…弁体、３００…安全弁、３１０…弁ケース、３１１…弁体収容部、３１１ａ…リブ、３１２…弁カバー収容溝、３２０…弁カバー、３３０…弁体、Ｒ１…第１の突起領域、Ｒ２…第２の突起領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常な内部圧力を開放する復帰式の安全弁を有する密閉型電池、及び、密閉型電池に用いて好適な復帰式の安全弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、携帯用の電子機器の電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として、様々な二次電池が提案されている。そして、このような二次電池のうち、特に密閉型の電池には、電池ケースの内部圧力が所定の圧力を超えたときに開放するように作動して内部圧力を低下させるとともに、内部圧力の低下後は閉塞状態に復帰する安全弁、いわゆる復帰式の安全弁が設けられていることも多い。こうした安全弁は、発電要素の化学反応によって生じたガスなどによる内部圧力の異常な上昇に反応して作動することでケース内部のガスを排出させるように機能する。そして従来、このような、密閉型電池に用いられる復帰式の安全弁としては、特許文献１に記載の安全弁が知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載の安全弁は、図１０に示すように、電池を構成する正極及び負極の極板群が収容される電槽に装着される弁ケース２５を有している。この弁ケース２５の底壁の中央には電槽に連通する弁口２６が設けられているとともに、その周囲に環状のシール突起２７が形成されている。また、この弁ケース２５には、シール突起２７に圧接されるゴム等によって構成される弁体３１が収容されており、この弁体３１が収容された状態で、同弁ケース２５の上面開口部に弁蓋３２が係合されている。そしてこの弁蓋３２には、弁ケース２５の内部空間と連通する開放口３３が設けられている。このように構成される安全弁では、通常想定される電池の内部圧力の範囲内では、シール突起２７と弁体３１との間でのシール性が維持されることによって電池内部と外部との隔離がなされ、電池内部のガスが外部に漏れることはない。しかし、電池の内部圧力が異常に高まり、ある設定値に達すると、その内部圧力により弁体３１が開放作動（弾性収縮）し、シール突起２７と弁体３１との間を介して電池内部のガスが排出されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１０３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、こうした安全弁には、通常の使用環境下で想定される圧力下では閉弁状態を維持して電池内部の電解液や各種ガス等の内容物を電池内部に密閉するシール機能と、電池内部の圧力の異常上昇時には内圧が所定の圧力に達した時点で開弁して電池の内部圧力を開放する開弁機能との２つの機能が要求される。
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の安全弁を含め、従来の安全弁においては、例えば、先の図１０の領域ａに相当する部分の拡大構造を図１１に示すように、安全弁の開弁機能を維持しつつ、同安全弁のシール機能の向上を図ることは難しい。すなわち、安全弁の開弁機能は、図１０（弁体の軸方向の断面）におけるシール突起２７の頂点間の長さを「Ｌ」、弁体３１からシール突起２７にかかる荷重を「Ｆ」、弁体３１の軸方向におけるシール突起２７の縁部と弁口２６との接触長さであるシール長を「ｌ」とするとき、以下の式（１）と相関がある。
【０００７】
Ｆ／Ｌｌ …（１）
一方、安全弁のシール機能は、以下の式（２）と相関がある。
【０００８】
ｌ／Ｌ …（２）
このため、こうした特性を有する安全弁のシール機能を向上させようとして、例えばシール突起２７のシール長「ｌ」を長くすると、安全弁のシール機能は向上するものの同安全弁が開放する際の圧力は低下する。また、シール突起２７の頂点間の長さ「Ｌ」を小さくすることによって安全弁のシール機能の向上を図ったとしても、シール突起２７の頂点間の長さ「Ｌ」は弁口２６の直径の範囲までしか小さくすることができず、シール機能を向上させるには限界があった。すなわち、安全弁の開弁機能を維持しつつ、安全弁のシール機能を向上させることは困難であった。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、要求されるシール機能と開弁機能との好適な両立を図ることができる密閉型電池、及び密閉型電池に適用して好適な復帰式の安全弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を有する収容部を備えた弁ケースと、前記収容部に収容される弁体と、該弁体を前記弁口に設けられた弁座に押し付けることにより前記弁口を封止する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁を備えた密閉型電池であって、前記弁座には、前記弁体側に突出する環状の突起が形成されてなるとともに、該突起には、前記弁体の軸方向の断面において該突起の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域との２つの領域が前記弁口の周回方向に並行して設けられており、前記安全弁において、前記第２の突起領域の外周側に前記第１の突起領域の少なくとも一部が設けられてなり、前記第２の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧は、前記第１の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧よりも高いことを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、安全弁の弁座には、弁体の軸方向の断面において縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域とを有した環状の突起が設けられる。そして、第２の突起領域における弁体との単位面積当たりの面圧が第１の突起領域における弁体との単位面積当たりの面圧よりも高く形成されたことによって、第２の突起領域に当接される弁体の部分の圧縮力が高まる。そのため、第２の突起領域と弁体との密着状態が維持されることにより、内部圧力が或る設定値に到達するまでは、電槽に連通する安全弁の弁口の封止状態が維持される。一方、内部圧力が異常上昇し、この内部圧力が第２の突起領域と弁体との面圧を超えるような圧力（開弁圧）に達すると、その開弁圧により弁体が弾性収縮して開放作動する。すなわち、第２の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧が第１の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧よりも高く設定されているために、弁体が開放作動するときの開弁圧は第２の突起領域と弁体との面圧によって決定される。このように上記構成では、上記突起のうちの第２の突起領域によって、安全弁に要求される開弁機能が担保される。
【００１２】
また、上記安全弁のシール機能は、第２の突起領域間の長さ（例えば、頂点間の長さ）を「Ｌ２」、弁体から第２の突起領域への荷重を「Ｆ２」、弁体の軸方向における第２の突起領域のシール長を「ｌ２」とし、この第２の突起領域の外側に設けられた第１の突起領域間の長さ（例えば、頂点間の長さ）を「Ｌ１」、弁体から第１の突起領域への荷重を「Ｆ１」、弁体の軸方向における第１の突起領域のシール長を「ｌ１」とするとき、以下の式（３）と相関がある。
【００１３】
ｌ２／Ｌ２＋ｌ１／Ｌ１ …（３）
すなわち、安全弁のシール機能は、安全弁として必要不可欠な開弁機能を担保する第２の突起領域によるシール機能（ｌ２／Ｌ２）に、さらに、同第２の突起領域とは各別の領域である第１の突起領域によるシール機能（ｌ１／Ｌ１）が加算されたものとなる。これにより、上記構成によれば、第１の突起領域によるシール機能が加算される分だけ、安全弁のシール機能が向上されるようになる。
【００１４】
また、このように、第１の突起領域と第２の突起領域との各別の領域によって上記突起が構成されることから、安全弁の開弁機能を担保する第２の突起領域とは別の領域、すなわち第１の突起領域のシール長ｌ１や同第１の突起領域間の長さＬ１のみを拡大することによって、安全弁のシール機能を向上させることが可能である。よって、上記式（１）によって決定される第２の突起領域の開弁機能、換言すれば、上記安全弁の開弁圧を所望とする値に固定しつつ、安全弁のシール機能を向上させることが可能となる。これにより、安全弁として開弁機能とシール機能との好適な両立が図られるようになる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の密閉型電池において、前記突起は、円環状に形成されていることを要旨とする。
上記弁口とは通常、円柱状に形成されることが多く、上記構成によれば、上記突起が円環状に形成されることにより、弁口と第１及び第２の突起領域との距離をそれぞれ均等にすることができる。このため、弁口寄りに位置する突起領域と弁口との距離を全周に亘り均一にすることが可能となり、こうした突起領域にかかる内部圧力の均等化が図られるようになる。これにより、開弁圧のばらつきやシール性のばらつきを抑制することができるようになり、より安定動作する安全弁が実現可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の密閉型電池において、前記突起の前記弁体の軸方向の断面において、第１の突起領域の曲率半径は、前記第２の突起領域の曲率半径以上であることを要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、弁体の軸方向の断面において、第１の突起領域の曲率半径が第２の突起領域の曲率半径以上に形成されることにより、同断面における第１の突起領域のシール長（ｌ１）は、第２の突起領域のシール長（ｌ２）よりも自ずと大きくなる。これにより、第１の突起領域のシール長（ｌ１）が拡大される分だけ、同第１の突起領域でのシール機能が向上されるようになる。
【００１８】
また上記構成によれば、第２の突起領域が、弁体の軸方向の断面において、その曲率半径が第１の突起領域の曲率半径よりも小さく形成される。これにより、第２の突起領域の形状が第１の突起領域の形状よりも急峻な形状となり、第２の突起領域と弁体との間での単位面積当たりの面圧の向上が促される。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の密閉型電池において、前記突起の前記弁体の軸方向の断面における前記第１の突起領域の曲率半径は、同断面における前記第２の突起領域の曲率半径をＲとするとき、
「１×Ｒ」〜「１０／３×Ｒ」
の範囲で形成されていることを要旨とする。
【００２０】
シール機能を担う突起はその断面の曲率半径が小さすぎると同シール突起に当接される弁体の耐久性が悪化し、経年に伴って漏れ量が増加する。また、開弁機能を担う突起は、その断面の曲率半径が大きすぎると開弁圧のばらつきが大きくなる傾向にある。この点、上記構成によれば、上記条件のもとに第１の突起領域及び第２の突起領域を形成することにより、曲率半径の異なる突起によって第１及び第２の突起領域を形成する上で、シール突起と弁体との接触部分での耐久性の確保と、開弁圧の均等化との両立を図ることができるようになる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の密閉型電池において、前記第１の突起領域及び前記第２の突起領域は２つの各別の突起からなることを要旨とする。
【００２２】
上記構成によれば、第１の突起領域及び第２の突起領域にはそれぞれ、各別の２つの突起が形成される。そして、第２の突起領域に形成された突起によって開弁機能が担保されるとともに、第１及び第２の突起領域に各々形成された各突起と弁体との間で維持されるシール性によって安全弁のシール機能が担保される。これにより、シール機能及び開弁機能の要求に応じた安全弁の形状選定にかかる自由度が高められるようになる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の密閉型電池において、前記第２の突起領域の前記弁体の軸方向における突出長は、前記第１の突起領域の前記弁体の軸方向における突出長よりも長いことを要旨とする。
【００２４】
上記構成によるように、第２の突起領域の弁体の軸方向における突出長を、第１の突起領域の弁体の軸方向における突出長よりも長く形成することで、第２の突起領域が弁体の底面に積極的に圧接されることとなる。このため、各領域の突出長の調整を通じて、第２の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧を、第１の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧よりも高くすることが可能となる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の密閉型電池において、当該密閉型電池は、ニッケル水素蓄電池からなることを要旨とする。
本発明は、請求項７にかかるように、高精度な圧力管理やシール性が要求されるニッケル水素蓄電池を構成する安全弁に適用して特に有効であり、上記構成によれば、開弁機能とシール機能とを好適に両立可能な信頼性の高いニッケル水素蓄電池を実現することが可能となる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を有する収容部を備えた弁ケースと、前記収容部に収容される弁体と、該弁体を前記弁口に設けられた弁座に押し付けることにより前記弁口を封止する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁であって、前記弁座には、前記弁体側に突出する環状の突起が形成されてなるとともに、該突起には、前記弁体の軸方向の断面において該突起の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域との２つの領域が前記弁口の周回方向に並行して設けられており、前記第２の突起領域の外周側に前記第１の突起領域の少なくとも一部が設けられてなり、前記第２の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧は、前記第１の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧よりも高いことを要旨とする。
【００２７】
上記構成によれば、安全弁の弁座には、弁体の軸方向の断面において縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域とを有した環状の突起が設けられる。そして、第２の突起領域における弁体との単位面積当たりの面圧が第１の突起領域における弁体との単位面積当たりの面圧よりも高く形成されたことによって、第２の突起領域に当接される弁体の部分の圧縮力が高まる。そのため、第２の突起領域と弁体との密着状態が維持されることにより、内部圧力が或る設定値に到達するまでは、電槽に連通する安全弁の弁口の封止状態が維持される。一方、内部圧力が異常上昇し、この内部圧力が第２の突起領域と弁体との面圧を超えるような圧力（開弁圧）に達すると、その開弁圧により弁体が弾性収縮して開放作動する。すなわち、第２の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧が第１の突起領域と弁体との単位面積当たりの面圧よりも高く設定されているために、弁体が開放作動するときの開弁圧は第２の突起領域と弁体との面圧によって決定される。このように上記構成では、上記突起のうちの第２の突起領域によって、安全弁に要求される開弁機能が担保される。
【００２８】
また、上記安全弁のシール機能は、第２の突起領域間の長さ（例えば、頂点間の長さ）を「Ｌ２」、弁体から第２の突起領域への荷重を「Ｆ２」、弁体の軸方向における第２の突起領域のシール長を「ｌ２」とし、この第２の突起領域の外側に設けられた第１の突起領域間の長さ（例えば、頂点間の長さ）を「Ｌ１」、弁体から第１の突起領域への荷重を「Ｆ１」、弁体の軸方向における第１の突起領域のシール長を「ｌ１」とするとき、以下の式（３）と相関がある。
【００２９】
ｌ２／Ｌ２＋ｌ１／Ｌ１ …（３）
すなわち、安全弁のシール機能は、安全弁として必要不可欠な開弁機能を担保する第２の突起領域によるシール機能（ｌ２／Ｌ２）に、さらに、同第２の突起領域とは各別の領域である第１の突起領域によるシール機能（ｌ１／Ｌ１）が加算されたものとなる。これにより、上記構成によれば、第１の突起領域によるシール機能が加算される分だけ、安全弁のシール機能が向上されるようになる。
【００３０】
また、このように、第１の突起領域と第２の突起領域との各別の領域によって上記突起が構成されることから、安全弁の開弁機能を担保する第２の突起領域とは別の領域、すなわち第１の突起領域のシール長ｌ１や同第１の突起領域間の長さＬ１のみを拡大することによって、安全弁のシール機能を向上させることが可能である。よって、上記式（１）によって決定される第２の突起領域の開弁機能、換言すれば、上記安全弁の開弁圧を所望とする値に固定しつつ、安全弁のシール機能を向上させることが可能となる。これにより、安全弁として開弁機能とシール機能との好適な両立が図られるようになる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明にかかる密閉型電池及び安全弁によれば、要求されるシール機能と開弁機能との好適な両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した第１の実施形態について、（ａ）はその平面構造を示す平面図、（ｂ）はその側面構造を示す側面図。
【図２】同実施形態の電池モジュールの蓋体について、その斜視構造を示す斜視図。
【図３】同実施形態の電池モジュールの蓋体について示す図であり、（ａ）はその平面構造を示す平面図、（ｂ）はその側面構造を示す側面図、（ｃ）はその側面から見た断面構造を示す断面図。
【図４】同実施形態の電池モジュールの蓋体に設けられる安全弁の構造を示す拡大図であり、（ａ）は同安全弁を側面から見た断面構造を示す断面図。（ｂ）は、（ａ）の突起の部分拡大図。
【図５】本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した第２の実施形態について電池モジュールの蓋体に設けられる安全弁の構造を示す拡大図であり、（ａ）は同安全弁を側面から見た断面構造を示す断面図。（ｂ）は、（ａ）の突起の部分拡大図。
【図６】本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した第３の実施形態について、電池モジュールの蓋体の斜視構造を示す斜視図。
【図７】同実施形態の電池モジュールの蓋体について示す図であり、（ａ）はその平面構造を示す平面図、（ｂ）はその側面構造を示す側面図、（ｃ）はその側面から見た断面構造を示す断面図。
【図８】本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した他の実施形態について、突起の部分拡大構造を示す断面図。
【図９】本発明の安全弁を有する密閉型電池を具体化した他の実施形態について、突起の部分拡大構造を示す断面図。
【図１０】従来の安全弁の断面構造を示す断面図。
【図１１】従来の安全弁について、図１０の領域ａに相当する部分の拡大構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる復帰式の安全弁を有する密閉型電池の第１の実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、電池モジュールは、所要の電力容量を得るべく複数（例えば６個）の密閉型電池としての単電池１４０を電気的に直列接続して構成される。電池モジュールは、複数の個別の直方体状からなる単電池１４０を最も表面積の広い面（長側面）を縦に見てその側面にあたる短側面同士が互いに対向するように配列した構造となっている。すなわち、この電池モジュールは、例えばニッケル水素蓄電池からなる単電池１４０を６個連結することにより構成されている。
【００３５】
電池モジュールは樹脂製であり、図１（ｂ）に示すように、上部開口を有する樹脂製の一体電槽１００と、一体電槽１００の上部開口を封止する樹脂製の蓋体２００とにより構成されている。一体電槽１００には、正極板、負極板、セパレータ、集電板及び電解液などからなる発電要素等を収容する、６個の電槽１４１が設けられており、一体電槽１００の上面開口が蓋体２００により封止されることによりそれら電槽１４１がそれぞれ非連通状態に密閉区画される。なお、各電槽内の発電要素は、単電池１４０の充放電に伴い生じる化学反応により水素や酸素などのガスを発生させたり、逆に吸収したりする。このようなことから、過度な化学反応などが生じた際、同反応によりガスが過度に発生するようなおそれもある。
【００３６】
電池モジュールの長手方向の両側面には、それぞれ外部端子１２０、１３０が設けられている。外部端子１２０と外部端子１３０との間には、単電池１４０が直列接続されていることから、６個の単電池１４０の総出力がこれら外部端子１２０，１３０から取り出される。
【００３７】
電池モジュールの蓋体２００には、電池モジュールの内部温度を検出するためのセンサを装着するセンサ装着穴２０１が設けられている。
また、本実施の形態の電池モジュールの蓋体２００は、その分解構造を図２に示すように、密閉区画された６つの電槽１４１の内部圧力を管理する安全弁としての機能を有しており、電池モジュールの一体電槽１００に接合される弁ケース２１０と同弁ケース２１０に取り付けられる弁カバー２２０（弁蓋）とを備えて構成されている。
【００３８】
弁ケース２１０には、底面に弁口を有した筒状の６つの弁体収容部２１１が、上記電槽１４１の各々に対応して設けられている。各弁体収容部２１１には、ゴム状弾性体により構成される６つの弁体２３０がそれぞれ収容される。また、弁ケース２１０の上面には、弁カバー２２０が係合される弁カバー収容溝２１２が形成されている。そして、各弁体２３０が弁体収容部２１１にそれぞれ収容された状態で、弁カバー収容溝２１２に弁カバー２２０が係合されるようになっている。
【００３９】
すなわち、蓋体２００の平面構造及び側面構造を図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、電池モジュールの使用状態において、弁ケース２１０の上面には、弁カバー２２０が装着されるようになっている。また、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面構造を図３（ｃ）に示すように、弁ケース２１０の弁体収容部２１１は、同弁体収容部２１１に各弁体２３０を収容した状態で、弁カバー２２０によって封止されるようになっている。
【００４０】
このような蓋体２００により構成される安全弁は、対応する電槽１４１の内部圧力が、電池モジュール（電槽）の耐圧以下の圧力ではあるとともに、通常使用時の内部圧力を超過する圧力である異常圧力になった場合に開放作動して、電槽内の異常圧力を開放させるものである。これにより、蓋体２００により封止された各単電池１４０の電槽１４１は、その内部圧力が異常圧力になったとき、安全弁が開放作動して異常圧力が開放され、その内部圧力が電槽の耐圧を超えることが防止されるようになっている。
【００４１】
次に、本実施の形態の安全弁の構造について図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して詳述する。
図４（ａ）に、例えば図３（ｃ）の領域ｂに相当する部分の拡大構造を示すように、弁体収容部２１１は円筒状をなしており、その底面には、弁体収容部２１１の中心Ｏを中心として形成された円柱状の弁口２１３が設けられている。本実施の形態の弁口２１３の穴径は、例えば成形の容易性を考慮して約「１．０ｍｍ」以上に形成されている。また、弁体収容部２１１の内側壁には、弁体２３０を側面から支持する複数のリブ２１１ａが弁体２３０に向かって突出形成されている。そして、弁体２３０は、弁体収容部２１１に収容されたとき、各リブ２１１ａにより側面から支持されることにより弁体収容部２１１内に固定される。また、弁体２３０の高さは、弁体収容部２１１の深さよりも高く設定されている。
【００４２】
弁体収容部２１１の底面であって弁口２１３の周囲には、弁体２３０をその底面側から支持する弁座２１４が設けられている。そして、この弁座２１４に弁体２３０が配置された状態で上記弁カバー収容溝２１２に弁カバー２２０が装着されることにより、弁体２３０が圧縮して弁口２１３が封止されるようになっている。
【００４３】
また、本実施の形態の弁座２１４には、その拡大構造を図４（ｂ）に示すように、弁口２１３の内周縁から弁体２３０側に突出する突起２１５が形成されている。突起２１５は、弁口２１３の中心Ｏを中心とした円環状に形成されており、弁体２３０の軸方向の断面において該突起２１５の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域Ｒ１と第２の突起領域Ｒ２との２つの領域を有している。これら第１の突起領域Ｒ１及び第２の突起領域Ｒ２は、それぞれ、弁口２１３の周回方向に並行するかたちで形成されている。これにより、突起２１５が形成される領域は、弁口２１３に直交する断面における中心Ｏｒから２分割されている。
【００４４】
本実施の形態の突起２１５は、断面がそれぞれ曲率半径の異なる２つの複合突起として形成されており、突起２１５の弁体２３０の軸方向の断面において、第１の突起領域Ｒ１の曲率半径が第２の突起領域Ｒ２の曲率半径以上となるように形成されている。詳述すると、第１の突起領域Ｒ１の曲率半径は、「０．３ｍｍ」〜「１．０ｍｍ」の範囲で形成されている。これにより、第１の突起領域Ｒ１でのシール機能が、同第１の突起領域Ｒ１に当接される弁体２３０の耐久性を考慮した上で最大限発揮されるようになっている。さらに、突起２１５の弁体２３０の軸方向の断面における第１の突起領域Ｒ１の曲率半径は、同断面における第２の突起領域Ｒ２の曲率半径をＲとするとき、
「１×Ｒ」〜「１０／３×Ｒ」
の範囲で形成されることとなる。これにより、開弁圧を好適に維持できる。
【００４５】
また、突起２１５は、第２の突起領域Ｒ２の弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ２が第１の突起領域Ｒ１の同軸方向における突出長Ｈ１よりも長く形成されている。すなわち、突起２１５の頂点が、第２の突起領域Ｒ２に位置する構造となる。これにより、突起２１５の頂点は、同突起２１５の形成領域の中心Ｏｒよりも内周寄り、すなわち同中心Ｏｒよりも弁口２１３寄りに位置することとなる。突起２１５の頂点から弁口２１３の中心Ｏまでを半径とするシール径の直径は、約「２．５ｍｍ」以下となるように形成されている。このように本実施の形態では、突起２１５の頂点が突起２１５の形成領域の中心Ｏｒよりも内周側に形成されたことで、シール径の縮小化が図られており、突起２１５（弁口２１３）の周回方向におけるシール径の周長が必要最小限の長さに規定される。これにより、突起２１５と弁体２３０との間で維持されるシール性の向上が図られている。
【００４６】
そして、このように構成される突起２１５では、第１の突起領域Ｒ１の曲率半径が第２の突起領域Ｒ２の曲率半径以上となるように形成されたことにより、突起２１５の第１の突起領域Ｒ１における断面形状は第２の突起領域Ｒ２の断面形状よりも緩やかな傾斜面をなす。これに対し、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２における断面形状は、第１の突起領域Ｒ１における断面形状よりも急峻な傾斜面をなす。これにより、弁体２３０の軸方向の断面において、突起２１５の第１の突起領域Ｒ１における弁体２３０の底面との接触長さである第１のシール長ｌ１は、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０の底面との接触長さである第２のシール長ｌ２よりもさらに長くなる。よって、第１のシール長ｌ１が拡大された分だけ、上記式（３）によって決定される安全弁のシール機能が向上されるようになる。
【００４７】
一方、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０の底面との単位面積当たりの面圧は、第２の突起領域Ｒ２における断面形状が急峻で第２の突起領域Ｒ２の突出長Ｈ２が第１の突起領域Ｒ１の突出長Ｈ１よりも長く形成されたことにより、第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０の底面との単位面積当たりの面圧は、第１の突起領域Ｒ１における弁体２３０の底面との単位面積当たりの面圧よりも確実に高められることとなる。
【００４８】
以下、本実施の形態の安全弁の作用を図４（ｂ）を参照して説明する。
図４（ｂ）に示すように、弁体収容部２１１に弁体２３０が収容された状態で弁カバー２２０が弁カバー収容溝２１２に装着されると、弁体２３０の底面は、弁座２１４に形成された突起２１５に押し付けられる。これにより、弁体２３０の底面形状が突起２１５の形状に応じて弾性変形することにより、弁体２３０の底面と突起２１５とが密着して弁口２１３が封止される。こうして、各電槽１４１では、その密閉状態が維持されることにより、電槽１４１内部のガスや電解液の漏出が抑制される。
【００４９】
なおこのとき、開弁機能を担う第２の突起領域Ｒ２とは別の領域として、さらに第１の突起領域Ｒ１が突起２１５に形成されていることにより、突起２１５と弁体２３０との間でのシール機能が第１の突起領域Ｒ１が形成された分だけ高められている。このため、たとえ、開弁機能を担う第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との間から電槽１４１内のガスや電解液が漏出するようなことがあっても、第２の突起領域Ｒ２の外周に形成された第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との間で維持されるシール機能によって電槽１４１内部のガスや電解液が漏出することが的確に抑止される。
【００５０】
一方、電槽１４１の内部圧力が異常上昇し、突起２１５と弁体２３０との面圧によって定まる開弁圧に達すると、弁体２３０が弾性変形して開放作動する。これにより、電槽１４１で発生したガスは、弁口２１３、弁体収容部２１１の隙間、弁カバー２２０を順に介して電池モジュール外部へと排出される。
【００５１】
なおこのとき、弁体２３０が開放作動するときの開弁圧は、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との面圧と相関がある。すなわち、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との単位面積当たりの面圧が、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも高いことにより、電槽１４１の内部圧力が第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との面圧に到達するまでの間、弁体２３０は開放作動せず、電槽１４１の密閉状態が維持される。そして、本実施の形態では、こうした突起２１５の第２の突起領域Ｒ２により、弁体２３０との面圧を十分に高めることが可能となり、開弁圧を所望とする設定値まで高めるとともに、同開弁圧を設定値に的確に維持することが可能となっている。また、本実施の形態では、突起２１５が弁口２１３の中心Ｏを中心として円環状に形成されたことにより、弁口２１３の中心Ｏから突起２１５の第２の突起領域Ｒ２までの距離は、全周に亘って均等な構成となる。このため、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２にかかる圧力を全面に亘って均等にすることが可能となり、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２による開弁圧の均等化が図られるようになる。これにより、弁体２３０の開放作動が、所望とする設定値（開弁圧）で安定して行われるようになる。さらに本実施の形態では、第２の突起領域Ｒ２が第１の突起領域Ｒ１よりも内周側に形成されたことにより、弁体２３０が開放動作する際、弁体２３０の底面のうちの第２の突起領域Ｒ２に接する部分によって囲まれる領域で弁体２３０が弾性変形する。このため、弁体２３０の底面のうち、第１の突起領域Ｒ１（第２の突起領域Ｒ２の外側部分）と接触する部分においては弾性変形が小さく、弁体２３０と第１の突起領域Ｒ１との密閉状態が的確に維持される。
【００５２】
本実施の形態では、このように電槽１４１の内部圧力が開弁圧よりも低いときは、弁体２３０と突起２１５の第１の突起領域Ｒ１との間で維持されるシール機能によって電槽１４１の密閉状態が維持され、電槽１４１の内容物が漏出することが抑制される。さらに、突起２１５が第１の突起領域Ｒ１と第２の突起領域Ｒ２との二重構造となっていることも相まって、電槽１４１の内容物が漏出することが確実に抑制されるようになっている。そして、こうした電槽１４１の密閉状態は、電槽１４１の内部圧力が突起２１５の第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との面圧により定まる開弁圧に到達するまで維持されることとなる。このように本実施の形態では、要求される開弁機能を維持しつつ、シール機能を好適に向上させることが可能となる。
【００５３】
そして、電槽１４１の内部圧力が開弁圧に到達したのち、弁体２３０の開放作動を通じて電槽１４１の内部圧力が開弁圧未満に低下して以降は、弁体２３０の形状が復元することにより、電槽１４１の密閉状態が再び維持されることとなる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の密閉型電池及び安全弁によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）上記突起２１５を、弁体２３０の軸方向の断面において該突起２１５の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域Ｒ１と第２の突起領域Ｒ２とによって構成した。そして、第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０との単位面積当たりの面圧を、第１の突起領域Ｒ１における弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも高く設定した。よって、安全弁に要求される開弁機能が突起２１５の第２の突起領域Ｒ２にて担保されるとともに、第１の突起領域Ｒ１と第２の突起領域Ｒ２との２つの領域によって安全弁のシール機能が担保される。これにより、安全弁の開弁機能を維持しつつ、シール機能を向上させることが可能となる。
【００５５】
（２）第２の突起領域Ｒ２を、第１の突起領域Ｒ１よりも内周側に形成した。これにより、突起２１５の第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との間での面圧によって定まる開弁圧を容易かつ的確に調整し、第１の突起領域Ｒ１が開弁圧に達するまでシール機能向上の役割を確実に果たすことができる。
【００５６】
（３）突起２１５を、円環状に形成することとした。このため、弁口２１３寄りに形成された第２の突起領域Ｒ２にかかる圧力の均等化が促されるようになり、ひいては、開弁圧の均等化が図れるようになる。
【００５７】
（４）突起２１５を、弁口２１３に直交する断面がそれぞれ曲率半径の異なる２つの複合突起として形成した。そして、突起２１５の弁体２３０の軸方向における断面において、第１の突起領域Ｒ１の曲率半径を、第２の突起領域Ｒ２の曲率半径以上とした。これにより、曲率半径が相違するかたちで形成された第１の突起領域Ｒ１及び第２の突起領域Ｒ２によって、弁体２３０との間での面圧を異ならしめることが可能となる。また、これにより、開弁機能を担わない領域、すなわち、第１の突起領域Ｒ１のシール長ｌ１が拡大されることとなり、ひいては、この拡大されたシール長ｌ１に比例して安全弁のシール機能が高められるようになる。
【００５８】
（５）突起２１５において、第２の突起領域Ｒ２の弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ２を、第１の突起領域Ｒ１の同軸方向における突出長Ｈ１よりも長くした。これにより、第２の突起領域Ｒ２における弁体２３０との単位面積当たりの面圧を、それらの接触面積とは異なる要素によって向上させることが可能となり、より自由度の高い開弁圧の設定が可能となる。またこれにより、第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との単位面積当たりの面圧を、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも確実に高めることが可能となる。すなわち、安全弁としての開弁機能を第２の突起領域Ｒ２に安定して担保させることが可能となる。
【００５９】
（６）密閉区画された複数の電槽１４１によって上記電槽を構成し、複数の電槽１４１の各々に対して上記安全弁を設けた。これにより、密閉区画された各電槽１４１を単位として、安全弁による圧力管理と密閉状態の確保とを実現することができるようになる。
【００６０】
（７）上記安全弁を備える密閉型電池として、ニッケル水素蓄電池を採用することとした。これにより、より高精度な圧力管理や的確な密閉状態の確保が要求されるニッケル水素蓄電池であっても、上記安全弁による開弁機能とシール機能との好適な両立を通じて、より信頼性の高いニッケル水素蓄電池を実現することが可能となる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかる密閉型電池及び安全弁を具体化した第２の実施の形態について図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明する。なお、この第２の実施の形態は、上記第１の突起領域Ｒ１及び第２の突起領域Ｒ２を２つの各別の突起によって構成したものであり、その基本的な構成は先の第１の実施の形態と共通になっている。
【００６２】
図５は、先の図４に対応する図として、この第２の実施の形態にかかる安全弁の断面構造を示したものである。なお、この図５において、先の第１の実施の形態に示した各要素と同一の要素についてはそれぞれ同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【００６３】
図５（ａ）に示すように、本実施の形態の突起２１６は、２つの突起２１６ａ及び２１６ｂによって構成されており、それら突起２１６ａ及び２１６ｂが弁口２１３の中心Ｏを中心として円環状に形成されている。突起２１６は、その拡大構造を図５（ｂ）に示すように、第１の突起領域Ｒ１に突出形成された第１突起２１６ａと、第２の突起領域Ｒ２に突出形成された第２突起２１６ｂとによって構成されている。そして、第２の突起領域Ｒ２に形成される第２突起２１６ｂの弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ２は、第１の突起領域Ｒ１に形成された第１突起２１６ａの弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ１よりも長く形成されている。これにより、突出長が長く形成された第２突起２１６ｂと弁体２３０との単位面積当たりの面圧が、第１突起２１６ａと弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも確実に高くなるように調整されている。すなわち、本実施の形態では、第２突起２１６ｂが安全弁としての開弁機能を担っており、この第２突起２１６ｂと弁体２３０との面圧によって弁体２３０が開放作動するときの開弁圧が決定される。
【００６４】
なお、本実施の形態の突起２１６は、弁体２３０の軸方向の断面における第１突起２１６ａの曲率半径と第２突起２１６ｂの曲率半径とが近似するものの、各曲率半径が互いに異なるかたちで形成されている。そして、本実施の形態においても、安全弁として開弁機能を担保する第２突起２１６ｂとは各別の突起、すなわち第１突起２１６ａが突起２１６に形成されたことにより、同第１突起２１６ａが追加された分、安全弁としてのシール機能が高められている。
【００６５】
以下、本実施の形態の安全弁の作用を図５（ｂ）を参照して説明する。
図５（ｂ）に示すように、弁体収容部２１１に弁体２３０が収容された状態で弁カバー２２０が弁カバー収容溝２１２に装着されると、弁体２３０の底面は、弁座２１４に形成された突起２１６に押し付けられる。これにより、弁体２３０の底面形状が第１突起２１６ａ及び第２突起２１６ｂの各形状に応じて弾性変形することにより、弁体２３０の底面と第１突起２１６ａ及び第２突起２１６ｂとが密着して弁口２１３が封止される。こうして、各電槽１４１では、その密閉状態が維持されることにより、電槽１４１内部のガスや電解液の漏出が抑制される。
【００６６】
なおこのとき、開弁機能を担う第２突起２１６ｂとは各別の突起として第１突起２１６ａが、開弁圧に達するまで弾性変形が小さい第２突起２１６ｂの外周側に形成されていることにより、突起２１６と弁体２３０との間でのシール機能は、第２突起２１６ｂと第１突起２１６ａとの２つの部材によって担保される。このため、たとえ、弁口２１３寄りに位置する第２突起２１６ｂと弁体２３０との間から電槽１４１内のガスや電解液が漏出するようなことがあっても、第１突起２１６ａと弁体２３０との間で維持されるシール機能によって電槽１４１内部のガスや電解液が漏出することが的確に抑止される。
【００６７】
一方、電槽１４１の内部圧力が異常上昇し、第２突起２１６ｂと弁体２３０との面圧によって定まる開弁圧に達すると、弁体２３０が弾性変形して開放作動する。これにより、電槽１４１で発生したガスは、弁口２１３、弁体収容部２１１の隙間、弁カバー２２０を順に介して電池モジュール外部へと排出される。
【００６８】
また、本実施の形態でも、第１突起２１６ａ及び第２突起２１６ｂが弁口２１３の中心Ｏを中心として円環状に形成されたことにより、弁口２１３の中心Ｏから第２突起２１６ｂまでの距離は、全周に亘って均等になる。このため、第２突起２１６ｂにかかる圧力を全面に亘って均等にすることが可能となり、第２突起２１６ｂによる開弁圧の均等化が図られるようになる。これにより、弁体２３０の開放作動が、所望とする設定値で安定して行われるようになる。さらに本実施の形態でも、第２突起２１６ｂが第１突起２１６ａよりも内周側に形成されたことにより、弁体２３０が開放動作する際、弁体２３０の底面のうちの第２突起２１６ｂに接する部分によって囲まれる領域で、弁体２３０が弾性変形する。このため、弁体２３０の底面のうち、第１突起２１６ａと接触する部分においては、弁体２３０と同第１突起２１６ａとの密閉状態が的確に維持される。
【００６９】
本実施の形態では、このように電槽１４１の内部圧力が開弁圧よりも低いときは、弁体２３０と第１突起２１６ａとの間で維持されるシール機能によって、電槽１４１の密閉状態が維持され、電槽１４１の内容物が漏出することが抑制される。さらに、突起２１６が第１突起２１６ａと第２突起２１６ｂとの二重構造となっていることも相まって、電槽１４１の内容物が漏出することが確実に抑制されるようになっている。そして、こうした電槽１４１の密閉状態は、電槽１４１の内部圧力が第２突起２１６ｂと弁体２３０との面圧により定まる開弁圧に到達するまで維持されることとなる。このように本実施の形態においても、要求される開弁機能とシール機能との双方を高めつつ、それら開弁機能及びシール機能の両立を図ることができるようになる。
【００７０】
そして、電槽１４１の内部圧力が開弁圧に到達したのち、弁体２３０の開放作動を通じて電槽１４１の内部圧力が開弁圧未満に低下して以降は、弁体２３０の形状が復元することにより、電槽１４１の密閉状態が再び維持されることとなる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態の密閉型電池及び安全弁によれば、前記（１）〜（３）、（５）〜（７）に準じた効果が得られるとともに、前記（４）に代えて以下の効果が得られるようになる。
【００７２】
（４Ａ）上記突起を、第１の突起領域Ｒ１及び第２の突起領域Ｒ２にそれぞれ対応する各別の第１突起２１６ａ及び第２突起２１６ｂによって構成した。これにより、第２突起２１６ｂのシール長や直径を変更することなく、換言すれば、それらシール長や直径によって変化する第２突起２１６ｂの開弁機能を固定しつつも、安全弁としてのシール機能を向上させることが可能となる。また、これにより、シール機能及び開弁機能の要求に応じた安全弁の形状選定にかかる自由度が高められるようになる。
【００７３】
（第３の実施の形態）
以下、本発明にかかる密閉型電池及び安全弁を具体化した第３の実施の形態について図６及び図７を参照して説明する。なお、この第３の実施の形態は、上記密閉型電池として上記電槽が連通されている密閉型電池を採用したものであり、その基本的な構成は先の第１の実施の形態と共通になっている。
【００７４】
図６及び図７は、先の図２及び図３に対応する図として、この第３の実施の形態にかかる安全弁の構成例を示したものである。なお、これら図６及び図７において、先の第１の実施の形態に示した各要素と同一の要素についてはそれぞれ同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【００７５】
図６に示すように、本実施の形態の密閉型電池の蓋体２００Ａは、電池モジュール内の電槽に連通するとともに、１つの安全弁３００が取り付けられる連通口２１０Ａを有している。
【００７６】
本実施の形態の安全弁３００は、連通口２１０Ａに係合されることにより蓋体２００Ａに装着される弁ケース３１０と、同弁ケース３１０に係合される弁カバー３２０とによって構成されている。なお、本実施の形態の安全弁３００も、例えば樹脂によって形成されている。
【００７７】
弁ケース３１０は、ゴム状弾性体によって構成される弁体３３０を収容する筒状の弁体収容部３１１を備えている。弁体収容部３１１の内側壁には、弁体３３０をその側面から支持する複数のリブ３１１ａが突出形成されている。また、弁ケース３１０には、底面が円形上の弁カバー３２０を収容する円形状の弁カバー収容溝３１２が形成されている。また、弁ケース３１０の底面には、図示は省略するが電槽に連通する弁口が形成されている。
【００７８】
そして、このように構成される安全弁３００は、蓋体２００Ａの平面構造及び側面構造を図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、弁ケース３１０の弁体収容部３１１に弁体３３０を収容した状態で蓋体２００Ａの連通口２１０Ａに装着される。これにより、図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面構造を図７（ｃ）に示すように、弁ケース２１０は、弁体収容部２１１に各弁体２３０が収容された状態で、弁カバー２２０により封止されるようになっている。
【００７９】
そして本実施の形態では、こうした安全弁３００を構成する弁ケース３１０の弁体収容部３１１の底面に、弁体３３０をその底面から支持する突起として、弁体３３０との面圧が上記条件を満たす第１の突起領域及び第２の突起領域を有する突起が形成されている。すなわち、第２の突起領域における弁体３３０との単位面積当たりの面圧は、第１の突起領域における弁体３３０との単位面積当たりの面圧よりも高く設定されており、この第２の突起領域によって安全弁３００の開弁機能が担保されている。
【００８０】
このように本実施の形態でも、弁体収容部３１１の底面に設けられた第１の突起領域及び第２の突起領域を有する突起によって安全弁３００に要求される開弁機能を維持しつつ、シール機能の向上が図られるようになる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態の密閉型電池及び安全弁によれば、前記（１）〜（５）、（７）に準じた効果が得られるとともに、前記（６）に代えて以下の効果が得られるようになる。
【００８２】
（６Ａ）上記電槽を、連通する複数の電槽によって構成し、各電槽に連通する連通口２１０Ａを備えた蓋体２００Ａに１つの安全弁３００を設けた。これにより、たとえ電池モジュールを構成する各電槽が連通する構成であれ、１つの安全弁３００のシール機能及び開弁機能の好適な両立が図れるようになる。また、これにより、上記突起を有した安全弁の汎用性が図られるようになる。
【００８３】
（他の実施の形態）
なお上記各実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記第２の実施の形態では、密閉区画された複数の電槽１４１によって上記電槽を構成し、複数の電槽１４１の各々に対して上記安全弁を設けることとした。これに限らず、先の第３の実施の形態と同様、密閉型電池の電槽が連通する場合には、同電池の蓋体に各別の２つの突起を弁座に有する１つの安全弁を設けることとしてもよい。この場合にも、上記（４Ａ）、（６Ａ）に準じた効果を得ることができる。また、上記各実施の形態において、密閉区画された複数の単電池から構成される電池モジュールに対し、それら単電池の一部にだけ安全弁を設けてもよい。これにより密閉型電池における安全弁の設計自由度などの向上が図られるようになる。
【００８４】
・上記各実施の形態では、第２の突起領域Ｒ２の弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ２を、第１の突起領域Ｒ１の弁体２３０の軸方向における突出長Ｈ１よりも長くした。これに限らず、第２の突起領域Ｒ２の突出長Ｈ２と第１の突起領域Ｒ１の突出長Ｈ１と等しくすることや、第２の突起領域Ｒ２の突出長Ｈ２を、第１の突起領域Ｒ１の突出長Ｈ１よりも短くすることも可能である。この場合には例えば、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との接触面積よりも第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との接触面積を小さくすることによって、第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との単位面積当たりの面圧を、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも高くする。
【００８５】
・上記第１及び第３の実施の形態では、上記突起を、弁体２３０の軸方向における断面がそれぞれ曲率半径の異なる２つの複合突起２１５として形成した。また、上記第２の実施の形態では、上記突起の第１の突起領域Ｒ１及び第２の突起領域Ｒ２を２つの各別の突起２１６ａ及び２１６ｂによって構成した。これに限らず、先の図４及び図５に対応する図として、例えば図８に示すように、上記突起を、弁口２１３の内周縁の直上に頂点２１７ｂを有する断面三角形状の突起２１７によって構成するようにしてもよい。この場合には、曲率半径が無限大となる傾斜面２１７ａが形成される領域が第１の突起領域Ｒ１、頂点２１７ｂが形成される領域が第２の突起領域Ｒ２となる。そして、同構成によっても、急峻な形状をなす第２の突起領域Ｒ２（頂点２１７ｂ）と弁体２３０との単位面積当たりの面圧が、第２の突起領域Ｒ２よりも緩やかな形状をなす第１の突起領域Ｒ１（傾斜面２１７ａ）と弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも高くなる。すなわち、第２の突起領域Ｒ２（頂点２１７ｂ）によって安全弁の開弁機能が担保される。また、この突起２１７によれば、第１の突起領域Ｒ１（傾斜面２１７ａ）と弁体２３０との接触長さであるシール長が、第２の突起領域Ｒ２（頂点２１７ｂ）と弁体２３０との接触長さであるシール長よりも大幅に大きくなる。すなわち、開弁機能を担う第２の突起領域Ｒ２（頂点２１７ｂ）と弁体２３０との間での密閉状態を維持しつつも、頂点２１７ｂの外周側に形成された第１の突起領域Ｒ１（傾斜面２１７ａ）によって、安全弁としてのシール機能が大幅に高められることとなる。
【００８６】
・また同様に、先の図４及び図５に対応する図として、例えば図９に示すように、上記突起を、弁体２３０の軸方向の断面において、所定の曲率半径のもとに突起の形成領域の全面に形成された第１突起２１８ａと、同第１突起２１８ａの頂点に同第１突起２１８ａよりも小さく形成された第２突起２１８ｂとを備える突起２１８によって構成するようにしてもよい。この突起２１８であれ、第１突起２１８ａの表面のうち第２突起２１８ｂの非形成領域を第１の突起領域Ｒ１、第２突起２１８ｂが形成される領域を第２の突起領域Ｒ２とするとき、第２の突起領域Ｒ２（第２突起２１８ｂ）と弁体２３０との接触面積が、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との接触面積よりも小さくなる。さらに、第２突起２１８ｂの頂点が、第１突起２１８ａの頂点よりも高いために、第２の突起領域Ｒ２と弁体２３０との単位面積当たりの面圧は、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との単位面積当たりの面圧よりも確実に高められる。またこの場合には、弁体２３０の軸方向の断面において、第１の突起領域Ｒ１のうち第２の突起領域Ｒ２より外側の領域において弁体２３０と接触することにより、第２の突起領域Ｒ２による安全弁の開弁機能を維持しつつ、第１の突起領域Ｒ１と弁体２３０との密着状態により安全弁のシール機能が大幅に高められるようになる。またこの他、上記突起とは、弁口２１３の周回方向に並行する第１の突起領域と第２の突起領域との２つの領域を有して形成されるとともに、それら各領域における弁体との単位面積当たりの面圧が相違するように設定された形状を有するものであればよい。
【００８７】
・上記突起を、弁口２１３の上面から見たときに円環状となるかたちで形成した。これに限らず、上記突起を、弁口２１３を上面から見たとき、例えば多角形状となるかたちで形成してもよい。またこの他、上記突起とは、弁口２１３の周囲に環状に形成されるものであればよく、シール機能と開弁機能とを両立することができれば任意の形状とすることができる。
【００８８】
・上記各実施形態では、電池モジュールが樹脂製、すなわち一体電槽１００と蓋体２００とが樹脂製である場合について例示したが、これに限らず、一体電槽や蓋体は、金属などの樹脂以外の材料により形成されていてもよい。これにより、安全弁を有する電池モジュールの種類を拡大させることができるようになる。また、第３の実施の形態では、１つの安全弁３００が樹脂製である場合について例示したが、これに限らず、安全弁３００は、金属などの樹脂以外の材料により形成されていてもよい。
【００８９】
・上記各実施の形態では、安全弁の材質と蓋体２００の材質とが同じである場合について例示したが、これに限らず、安全弁の材質と蓋体の材質とが異なってもよい。この場合、異なる材料を一体形成したり、蓋体に安全弁を取り付けるようにしてもよい。これにより安全弁の設計自由度が高められるようになる。
【００９０】
・上記各実施形態では、６個の単電池１４０を電気的に直接接続して構成される電池モジュールについて例示した。しかしこれに限らず、電池モジュールを構成する単電池の数は、６個よりも少なくても、逆に６個よりも多くてもよい。これにより、安全弁が採用される電池モジュールの種類などが拡げられる。
【００９１】
・上記各実施形態では、単電池を複数連結した電池モジュールに安全弁を設ける場合について例示したが、これに限らず、安全弁を、単電池１つだけからなる電池モジュールや、電池モジュール以外の単電池の電槽などに設けることもできる。これにより、安全弁の適用される電池の種類が多様な電池に拡げられる。
【００９２】
・上記各実施形態では、ニッケル水素電池からなる電池モジュールである場合について例示したが、これに限らず、電池モジュールなどの電池としては、ニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池等の二次電池（蓄電池）であってもよい。これにより、この電池用端子と、それを用いた電池の適用範囲が拡げられる。
【００９３】
・上記各実施形態では、電池が二次電池である場合について例示したが、これに限らず、電池は一次電池でもよい。
・上記各実施形態では、安全弁が密閉型電池に用いられる場合について例示したがこれに限らず、このような安全弁を、密閉型電池に準じ、内部圧力が異常に上昇するおそれがある密閉型の容器に用いることもできる。これにより、このような安全弁の採用可能性が高められるようになる。
【符号の説明】
【００９４】
１００…一体電槽、１２０…外部端子、１３０…外部端子、１４０…単電池、１４１…電槽、２００…蓋体、２００Ａ…蓋体、２０１…センサ装着穴、２１０…弁ケース、２１０Ａ…連通口、２１１…弁体収容部、２１１ａ…リブ、２１２…弁カバー収容溝、２１３…弁口、２１４…弁座、２１５…複合突起、２１６…突起、２１６ａ…第１突起、２１６ｂ…第２突起、２１７…突起、２１７ａ…突起の傾斜面、２１７ｂ…突起の頂点、２１８…突起、２１８ａ…第１突起、２１８ｂ…第２突起、２２０…弁カバー、２３０…弁体、３００…安全弁、３１０…弁ケース、３１１…弁体収容部、３１１ａ…リブ、３１２…弁カバー収容溝、３２０…弁カバー、３３０…弁体、Ｒ１…第１の突起領域、Ｒ２…第２の突起領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を有する収容部を備えた弁ケースと、前記収容部に収容される弁体と、該弁体を前記弁口に設けられた弁座に押し付けることにより前記弁口を封止する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁を備えた密閉型電池であって、
前記弁座には、前記弁体側に突出する環状の突起が形成されてなるとともに、該突起には、前記弁体の軸方向の断面において該突起の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域との２つの領域が前記弁口の周回方向に並行して設けられており、
前記安全弁において、前記第２の突起領域の外周側に前記第１の突起領域の少なくとも一部が設けられてなり、前記第２の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧は、前記第１の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧よりも高い
ことを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
前記突起は、円環状に形成されている
請求項１に記載の密閉型電池。
【請求項３】
前記突起の前記弁体の軸方向の断面において、第１の突起領域の曲率半径は、前記第２の突起領域の曲率半径以上である
請求項１または２に記載の密閉型電池。
【請求項４】
前記突起の前記弁体の軸方向の断面における前記第１の突起領域の曲率半径は、同断面における前記第２の突起領域の曲率半径をＲとするとき、
「１×Ｒ」〜「１０／３×Ｒ」
の範囲で形成されている
請求項３に記載の密閉型電池。
【請求項５】
前記第１の突起領域及び前記第２の突起領域は２つの各別の突起からなる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の密閉型電池。
【請求項６】
前記第２の突起領域の前記弁体の軸方向における突出長は、前記第１の突起領域の前記弁体の軸方向における突出長よりも長い
請求項１〜５のいずれか一項に記載の密閉型電池。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の密閉型電池において、
当該密閉型電池は、ニッケル水素蓄電池からなる
ことを特徴とする密閉型電池。
【請求項８】
正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を有する収容部を備えた弁ケースと、前記収容部に収容される弁体と、該弁体を前記弁口に設けられた弁座に押し付けることにより前記弁口を封止する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁であって、
前記弁座には、前記弁体側に突出する環状の突起が形成されてなるとともに、該突起には、前記弁体の軸方向の断面において該突起の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域との２つの領域が前記弁口の周回方向に並行して設けられており、
前記第２の突起領域の外周側に前記第１の突起領域の少なくとも一部が設けられてなり、前記第２の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧は、前記第１の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧よりも高い
ことを特徴とする安全弁。
【請求項１】
正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を有する収容部を備えた弁ケースと、前記収容部に収容される弁体と、該弁体を前記弁口に設けられた弁座に押し付けることにより前記弁口を封止する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁を備えた密閉型電池であって、
前記弁座には、前記弁体側に突出する環状の突起が形成されてなるとともに、該突起には、前記弁体の軸方向の断面において該突起の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域との２つの領域が前記弁口の周回方向に並行して設けられており、
前記安全弁において、前記第２の突起領域の外周側に前記第１の突起領域の少なくとも一部が設けられてなり、前記第２の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧は、前記第１の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧よりも高い
ことを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
前記突起は、円環状に形成されている
請求項１に記載の密閉型電池。
【請求項３】
前記突起の前記弁体の軸方向の断面において、第１の突起領域の曲率半径は、前記第２の突起領域の曲率半径以上である
請求項１または２に記載の密閉型電池。
【請求項４】
前記突起の前記弁体の軸方向の断面における前記第１の突起領域の曲率半径は、同断面における前記第２の突起領域の曲率半径をＲとするとき、
「１×Ｒ」〜「１０／３×Ｒ」
の範囲で形成されている
請求項３に記載の密閉型電池。
【請求項５】
前記第１の突起領域及び前記第２の突起領域は２つの各別の突起からなる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の密閉型電池。
【請求項６】
前記第２の突起領域の前記弁体の軸方向における突出長は、前記第１の突起領域の前記弁体の軸方向における突出長よりも長い
請求項１〜５のいずれか一項に記載の密閉型電池。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の密閉型電池において、
当該密閉型電池は、ニッケル水素蓄電池からなる
ことを特徴とする密閉型電池。
【請求項８】
正極および負極を有する極板群が収容された電槽に連通する弁口を有する収容部を備えた弁ケースと、前記収容部に収容される弁体と、該弁体を前記弁口に設けられた弁座に押し付けることにより前記弁口を封止する弁蓋とによって構成される復帰式の安全弁であって、
前記弁座には、前記弁体側に突出する環状の突起が形成されてなるとともに、該突起には、前記弁体の軸方向の断面において該突起の縁部の形状の曲率半径が互いに異なる第１の突起領域と第２の突起領域との２つの領域が前記弁口の周回方向に並行して設けられており、
前記第２の突起領域の外周側に前記第１の突起領域の少なくとも一部が設けられてなり、前記第２の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧は、前記第１の突起領域における前記弁体との単位面積当たりの面圧よりも高い
ことを特徴とする安全弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−４１８４（Ｐ２０１３−４１８４Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０９３２（Ｐ２０１１−１３０９３２）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（３９９１０７０６３）プライムアースＥＶエナジー株式会社 (193)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（３９９１０７０６３）プライムアースＥＶエナジー株式会社 (193)
【Ｆターム（参考）】
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