CN100433412C - 压力释放阀 - Google Patents

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Abstract

一种压力释放阀，是在封装于电容器或者电池壳体的开口部的封口板(3)上开设压力释放口(10)内同心设计轴(20)，紧密嵌合固定在压力释放口(10)内的阀体(30)具有密封唇口(33)，朝向压力容器的外侧，而且以规定压力固定在轴(20)的外周面上，在壳体的内压上升超过规定值情况下密封唇口(33)开阀操作，把内压释放到大气中。

Description

压力释放阀
技术领域
本发明涉及例如电池(包括一次性电池以及二次电池)、燃料电池、电容器等电气或者电子元件中的压力容器或者一般机器中的压力容器的封口板上设置的压力释放阀。
背景技术
密闭型的铝电解电容或者电气二层型电容等放置其元件本体的压力容器的开口部通过借助垫圈封装的封口板闭塞。因此，如果构成这样完全密闭的结构，在急剧施加负荷的情况下，由于焦耳发热容器内的压力上升，存在电容器的性能降低或者缩短寿命的问题。因此，以前，开发出能够释放容器内产生的气体的压力的装置，或者在压力容器的底部切口形成破裂板或者在盖上安装橡胶制帽子的安全阀等达到防止压力容器破裂的目的，或者对封口板例如PTFE等构成的多孔质膜进行防水处理，安装通气装置，透过气体，不透过液体，起把容器内的压力释放到外部的作用。
根据以前的技术，在封口板上使用破裂板或者安全阀的情况下，如果一旦容器破裂，以后就不能使用了，因此不能反复使用。
而且，封口板上设计的通气装置把压力容器的内压保持一定，具有防止电解液等内部封装的液体泄露的功能，但是由于即使在通常使用状态下产生热和内压，容器内的气体只能从通气装置放出，但是电解液由于蒸发容易减少.外部水蒸气容易进入。而且，在恶劣环境下，通气装置的多控制膜有时发生堵塞，难以获得稳定性能。而且，由于通气装置不能适应内压急剧上升，通气装置特别需要设计防暴阀，在内压变成规定值以上时瞬间释放所述内压，防止容器爆破。
本发明就是鉴于上述几点提出的，本发明的技术课题是提供一种压力释放阀，能够起防止封入液体蒸发、外部异物等侵入的通气装置功能，同时通过在内压上升时释放压力不破损，确实能够起反复释放压力的功能。
发明内容
作为有效解决上述技术课题的手段，根据本发明第一方面所述发明的压力释放阀，由如下部件构成：压力释放口，设计在封装于压力容器的开口部的封口板上；轴，同心设计在所述压力释放口，固定在上述封口板上；阀体，紧密嵌合固定在上述压力释放口内；加强环，埋设于上述基部内；所述阀体具有密封唇口，其为由橡胶状弹性材料形成、并从上述基部的一端内周缘一体形成，朝向所述压力容器的外侧，而且以规定压力固定在上述轴的外周面上，并且，在上述压力容器内的压力达到设定的压力时，因该压力而使上述密封唇口脱离上述轴的外周面。即，所述压力释放阀通常作为密闭阀密闭压力容器内部，在压力容器的内压上升超过规定值情况下上述密封唇口动作打开阀，把上述内压释放到大气中。
根据本发明第二方面所述的压力释放阀，由如下部件构成：筒状保持部，其在封装于压力容器的开口部的封口板上突出形成，并且内周作为压力释放口；阀体，保持在所述筒状保持部上；所述阀体具有：基部，其呈圆盘状由橡胶状的弹性材料形成；密封唇口，其为由橡胶状弹性材料构成、并从上述基部的一端内周缘呈圆筒状一体形成；轴，其为由橡胶状弹性材料构成、并从上述基部的中央部呈同心状延伸至上述密封唇口；阻挡部，其形成于上述轴的前端部外周，并与上述筒状保持部的底面相配合；加强环，埋设于上述基部内；上述密封唇口朝向所述压力容器的外侧，而且以规定压力固定在上述筒状保持部的外周面上，并且，在上述压力容器内的压力达到设定的压力时，因该压力而使上述密封唇口脱离上述筒状保持部的外周面；所述阻挡部在比上述密封唇口开阀压力更高的规定压力作用下解除阻挡状态。即，所述释放阀通常关闭阀门把压力容器内密闭，在压力容器的内压上升超过规定值情况下上述密封唇口动作打开阀门，把上述内压释放到大气中，在密封唇口的开阀动作没有释放的高压作用情况下，解除阻挡部的阻挡状态，阀体从筒状保持部脱离，急剧释放内压。
根据本发明第三方面所述的压力释放阀，是在本发明第一方面所述的结构中，阀体中由橡胶状弹性材料构成的基部以适当余量紧密嵌合在压力释放口的内周面上，上述压力释放口的内周面中在与上述基部的嵌合位置形成所需要数目的凹部。所述凹部通过与上述基部嵌合增大阀体相对于上述压力释放口内周面的脱离重荷。
根据本发明第四方面所述的压力释放阀，是在本发明第一方面或者第二方面所述的结构中，密封唇口具有多个唇部。
根据本发明第五方面所述的压力释放阀，是在本发明第一方面或者第二方面所述的结构中，阀体上安装有增强密封唇口的压力的弹簧。
根据本发明第六方面所述的压力释放阀，是在本发明第二方面所述的结构中，阀体具有设置成堵塞压力释放口的外端开口的上述基部，密封唇口与从上述基部的外周延仲的筒状保持部的外周面紧密接触，所述轴间隙插在橡胶状弹性材料形成的压力释放口中，以便在轴方向上从所述基部向上述密封唇口的内周侧延伸，上述筒状保持部与上述基部以及上述轴之间形成压力通路。
根据本发明第七方面所述的压力释放阀，是在本发明第二方面或者第六方面所述的结构中，阻挡部在压力释放口的内端开口部阻挡成打开压力通路的状态。
根据本发明第八方面所述的压力释放阀，是在本发明第二方面或者第六方面所述的结构中，阻挡部以规定的余量压力压力释放口的内周进行阻挡。
根据本发明第九方面所述的压力释放阀，是在本发明第三方面所述的结构中，凹部在对应于连接压力释放口和轴的多个桥接部之间的位置上在轴方向延伸。
根据本发明第十方面所述的压力释放阀，是在本发明第一方面至第九方面中任何一项所述的结构中，压力容器是电容器、或者电池壳体。
附图说明
图1是适用根据本发明的压力释放阀的电解电容器或者电解液电池的简要结构图；图(A)是纵向截面图；图(B)是平面图；
图2是示出适用于图1所示的电解电容器或者电解液电池的压力释放阀的优选的第一实施例沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图；
图3是沿着图2中的III-III箭头方向的视图；
图4是图2中所示的压力释放阀的截面立休图；
图5是示出适用于图1所示的电解电容器或者电解液电池的压力释放阀的优选的第二实施例沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图；
图6是示出适用于图1所示的电解电容器或者电解液电池的压力释放阀的优选的第三实施例沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图；
图7是沿着图6中的VII-VII箭头方向的视图；
图8是示出第三实施例中未安装阀体的状态的截面图；
图9是图8中的IX-IX箭头方向的视图；
图10是图6的局部扩大截面图；
图11是第三实施例中阀体的半剖面图；
图12是示出试验由于温度使开阀压力变化结果的图；
图13是示出试验开阀时的气体放出特性的结构的图；
图14是说明由于密封唇口33的橡胶材质老化开阀压力变化的试验结果的说明图；
图15是第三实施例中使用线圈弹簧的阀体的半剖面图；
图16是第三实施例中使用板簧的阀体的半剖面图；
图17是示出适用于图1所示的电解电容器或者电解液电池的压力释放阀的优选的第四实施例沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图；
图18是第四实施例中分离阀体的状态下沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图；
图19是第四实施例中分离阀体的状态下局部剖开的立体图；
图20是第四实施例中阀体开阀状态沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图；
图21是示出适用于图1所示的电解电容器或者电解液电池的压力释放阀的优选的第五实施例沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图；
图22是第五实施例中阀体的分离状态沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图。
具体实施方式
图1是示出适用于本发明的压力释放阀的密闭型电解电容器或者电解液电池的简要结构的图，图(A)是纵向截面图，图(B)是平面图。即，在由铝等金属制成的压力容器的有底圆筒状的壳体1内，容纳有电容器或者电池的本体元件2，壳体1的上端开口利用由电绝缘的合成树脂材料或者弹性体形成的圆盘状封口板3闭塞。本体元件2中浸有封入壳体1内的电解液。
外周通过在使壳体1的上端向内侧折叠形成的铆接部1b与位于其下侧位置在壳体1的圆周方向上连续形成的缩颈部1a之间，封口板3通过由橡胶状弹性材料构成的环状垫圈4密封固定。而且，壳体1的外周被外罐5覆盖。
封口板3由如上所述的电绝缘合成树脂材料或者弹性体或者合成树脂材料与弹性体的层积板材料构成。
其中，合成树脂材料可以选择聚烯烃树脂、混合有金属茂化物的聚烯烃树脂、聚苯硫、间规聚苯乙烯、聚酰胺系树脂、聚酯系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、液晶性树脂等热可塑性树脂、酚系树脂、环氧系树脂、亚胺系树脂等热硬化性树脂，与玻璃纤维、碳纤维或者金属须晶等纤维状填充剂、碳素粒子、云母、玻璃珠等粒子状填充剂、增强剂、金属氧化物或者助加工剂等适当配合。而且，作为弹性体，橡胶材料可以选择自丁基橡胶、卤化丁基橡胶、含有乙烯基的丁基橡胶、乙烯丙稀系橡胶(EPDM)、氟素橡胶、丙烯酸酯橡胶、添加氢元素的丁腈等饱和系橡胶，与桥接剂、填充剂、可塑剂或者防老化剂等适当配合。而且，热可塑性弹性体可以选自烯烃系热可塑性弹性体、酯系热可塑性弹性体、酰胺系热可塑性弹性体、作为苯乙烯系热塑性弹性体的添加氢元素的苯乙烯·丁二稀嵌段共聚物、添加氢元素的苯乙烯·异戊二稀嵌段共聚物等苯乙烯弹性体。通过嵌段共聚方法、接枝共聚方法、动桥接方法等制造，适当配合桥接剂、可塑剂、防老化剂或者填充剂等。树脂材料与橡胶的混合物或者嵌段共聚物或者接枝共聚物等弹性体可以选自酚系树脂与氢化丁腈橡胶、丙稀基橡胶或者丁基橡胶或者氟素橡胶的混合物。
在封口板3上，分别通过导线6与元件本体2连接的一对电极端子7贯通厚度方向设计，同时设计有根据本发明的压力释放阀8。电极端子7、7是通过嵌入成型方式部分埋入封口板3的状态下实现一体化的，通过在各自外周面上形成的突缘7a防止从封口板3上脱落。
第一实施例
图2是示出适用于图1所示的电解电容器或者电解液电池的压力释放阀8的第一最佳实施例沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图，图3是沿着图2中的III-III箭头方向的视图，图4是图2中所示的压力释放阀8的截面立体图。即，如图2-图4所示，本实施例的压力释放阀8由如下部分构成：在封口板上开口设计的压力释放口10、在所述压力释放口10内同心设计而且一体形成在封口板3上的轴20、以及紧密嵌合固定在压力释放阀10内的阀体30。
详细地说，轴20形成为圆柱状，通过从其基部21在圆周方向等间隔呈放射状延伸的桥接部22固定到位于圆孔状压力释放口10内端(壳体1的内室一侧端部)的内周面上。该轴20和桥接部22由与封口板3相同的合成树脂材料形成，即形成为与封口板3连续的一体物。而且，压力释放口10内的内端开口部被桥接部22在圆周方向上分割，形成为三个扇状孔11。
阀体30利用橡胶状弹性材料一体形成在加强环31上，具有：基部32、从其一端内周延伸的密封唇口33和安装在所述密封唇口33上前端附近的外周面上的拉伸弹簧34。因此，阀体30安装在压力释放口10和轴20之间，使密封唇口33朝向封口板3的外侧。
作为形成基部32和密封唇口33的橡胶状材料的材质，橡胶材料可以选自丁基橡胶、卤化丁基橡胶、含有乙烯基的丁基橡胶、乙烯丙稀系橡胶、(EPDM)、氟素橡胶、丙稀基橡胶、添加氢元素的乙烯橡胶等饱和系橡胶，与桥接剂、填充剂、可塑剂或者防老化剂等适当配合。而且，热可塑性弹性体可以选自稀烃系热可塑性弹性体、酯系热可塑性弹性体、酰胺系热可塑性弹性体、作为苯乙烯系热塑性弹性体的添加氢元素的苯乙烯·丁二稀嵌段共聚物、添加氢元素的苯乙烯·异戊二稀嵌段共聚物等。通过嵌段共聚方法、接枝共聚方法、动桥接方法等制造，适当配合桥接剂、可塑剂、防老化剂或者填充剂等。树脂材料与橡胶的混合物或者嵌段共聚物或者接枝共聚物等弹性体可以选自酚系树脂与氢化丁腈橡胶、丁基橡胶或者氟素橡胶的混合物。
为了使阀休30小型化，虽然阀体30中的加强环31形成为单纯的圆筒状就可以，但是对于气体透过面积小这一点上，如图所示，最好形成为由圆筒状31a和从其一端内周延伸的端壁31b构成的近似L字形的断面形状也可以。
加强环31的材质虽然可以使用铁、铜、钛、镍等金属材料，但是最好使用耐腐蚀性好的不锈钢、合成树脂、陶瓷等。虽然在使用具有耐腐蚀性的材料的情况下，所述加强环31从电解液一侧露出也可以，但是在使用没有耐腐蚀性的材料的情况下，所述加强环31必须形成为完全埋设状态，以便不从电解液一侧露出。
由橡胶状弹性材料构成的基部32加硫一体接合在加强环31的筒状部31a的外周面上，在基部32的外周面上沿着圆周方向连续形成多个突条32a。而且，由橡胶状弹性材料构成的密封唇口33加硫一体接合在加强环31的端壁31b上，从基部32连续形成。
加强环31的筒状部31a的外径比封口板3上的压力释放口10的内径适当的小，包括突条32a的基部32的外径形成为在未安装状态下比压力释放口10的内径适当大。因此，在把阀体30压入安装在封口板3上的状态下，如图2中的双点划线所示，基部32以适当余量紧密嵌合在压力释放口10的内周面上，特别是，由于突条32a的压缩余量大，能够坚固地固定在压力释放口10上，而且起到良好的密封性。
加强环31的端壁31b及接合在其上的密封唇口33的趾状端部33b的内径比轴20的外径适当大，在密封唇口33的前端内周形成的唇部33a的内径形成为在图4所示为安装状态下比轴20的外径适当小。而且，拉伸弹簧34是结合线圈弹簧的两端形成的环状，以适当拉伸的状态嵌合在密封唇口33的外周面上形成的圆周槽内，补偿由于高温时密封唇口33软化、或者时间长了橡胶材质变坏(老化)引起的压力下降。拉伸弹簧34的材质虽然可以选择铁、铜、钛、镍等金属材料，但是最好使用耐腐蚀性好的不锈钢。
因此，在阀体30安装在封口板3上的状态下，如图2所示，密封唇口33由于自身的弹性产生的压力及由于拉伸弹簧34产生的压力，唇部33a具有如图2中的虚线所示的适当余量，密接在轴20的外周面上。而且，作为补偿由于温度或者老化产生的密封唇口33的压力下降的措施，只要是具有夹紧作用的弹性体就可以，如后面图15和图16所示，也可以使用拉伸弹簧34以外的弹簧。而且，根据开阀压力的设定值及温度条件，也可以不设置这样的弹簧。
也可以在电容器或者电池组组装的最后工序中，把电解液注入壳体1内之后，把阀体30压入安装在封口板3的压力释放口10内。因此，能够把组装过程中发生的电解液蒸发限制在最小限度内，能够实现制品的品质稳定。
具有上述结构的压力释放阀8在壳体1的内压上升超过规定值情况下打开阀，把所述压力释放到大气中，防止由于内压异常上升导致壳体1破裂。
即，由于注入壳体1内的电解液反应产生的气体压力(壳体1的内压)通过扇状孔11到达压力释放口10内的阀体30的内周空间，该压力相对于密封唇口33的内周面起到使所述密封唇口33向外周侧打开的开阀力的作用。因此，如果由于壳体1的内压产生的开阀力变成比拉伸弹簧33自身的弹性和拉伸弹簧34的压力产生的关阀力还大，密封唇口33的唇部33a变成从轴20的外周面脱离的开阀状态，壳体1的内压通过压力释放口10释放到外部大气中。因此，此时由于壳体1内的热量也释放到大气中，因此能够防止由于热使电容器或者电池的技能降低。而且，如果释放了内压，由于密封唇口33的自身弹性及拉伸弹簧34的压力产生的回复力，直接关闭，因此能够防止外部的水蒸气或者异物侵入。
而且，在由于壳体1的内压上升使阀体30的密封唇口33开阀时的压力值(开阀压力)可以根据密封唇口33的内径及厚度、截面形状、轴20的外径、拉伸弹簧34的压力等任何设定。因此，可以考虑由于通常的使用状态下产生的热量所产生的压力值等适当设定所述开阀压力。
而且，轴20的外周面的加工方面，从利用密封唇口33产生密封性的观点看，密封唇口33的接触领域最好形成为在相对于轴方向不连同的形式。
第二实施例
图5是示出适用于图1所示的电解电容器或者电解液电池的压力释放阀8的优选的第二实施例沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图，作为变换密封唇口33的截面形状的例子，即，根据该实施例的压力释放阀8在阀体30的密封唇口33的前端内周形成多个(图中举例示出2个)唇部33a、33c。因此，进一步提高闭阀状态下的密封性，与图2和图3所示的情况比较，由于唇部33c的存在，能够提高开阀压力。
而且，壳体1的内压虽然也在使阀体从压力释放口10脱离的方向上起作用，对于密封唇口33的开阀压力水平，但是为了使阀体不容易在脱离方向上移动，相对于压力释放口10的内周面，根据基部32的余量设定充分的压力。
利用如上所述的密封唇口33开阀，如果壳体1的内压下降为规定值以下，密封唇口33利用自身的弹性和拉伸弹簧34的压力产生的闭阀力操作，关闭阀门，唇部33a紧密接触在轴20的外周面，闭塞压力释放口10。
即，在通常使用状态下，壳体1的内压变成设定的开阀压力以下，密封唇口33处于与轴20紧密接触的闭阀状态，防止外部的水蒸气或者异物侵入。因此，如上所述，因为只有在内压产生的径向扩张力上升超过开阀压力情况下密封唇口33才变成开阀状态，因此能够最小限度限制电解液由于蒸发等而减少，能够提高电容器或者电池的寿命。
其中，在上述各个实施例中，封口板3如同前面所述形利用合成树脂材料或者弹性体等形成，成型之后脱模容易，因此压力释放口10的内周面12只在朝向金属模脱模方向即与桥接部22相反侧的外侧开口端部直径变大，形成为具有锥面。而且，构成阀体30的基部32的橡胶状弹性材料除了时间长了发生应力缓和之外，由合成树脂材料构成的压力释放口10的内周面12自身由于受来自基部32的径向扩张力时间长了发生老化。因此，由于长时间使用，担心阀体30容易从压力释放口10脱离。
第三实施例
鉴于上述问题，图6是示出防止阀体30脱离的压力释放阀8的优选的第三实施例沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图，图7是沿着图6中的VII箭头方向的视图。而且，图8是示出爱实施例中未安装阀体30的状态的截面图，图9是图8中的IX箭头方向的视图，图10是图6的局部扩大截面图，图11是该实施例中阀体的半剖面图。即，根据该实施例的压力释放阀8是在合成树脂材料或者弹性体等形成的封口板3的压力释放口10的内周面12形成凹部12a。
凹部12a对应于从轴20的基部21在圆周方向上等间隔呈放射状延伸的桥接部22之间的各个扇状孔11的开口范围形成棱，从压力释放口10的内周面12的内端(图6中的下端)延伸到阀体30的安装位置的轴方向中间部。
详细地说，如图6所示，如果凹部12a在阀体30的基部32的嵌合部中的轴向长度为λ1，阀体30紧密嵌入压力释放口10的内周面12上的压接部32b的轴向长度为λ2，λ1大约为λ2的20％-80％。而且，如图9所示，如果相对于圆周方向扇状孔11的开口范围为θ1，相对于圆周方向凹部12a的形成范围为θ2，则θ1≥θ2≥1°。而且，所述凹部12a在分别对应于各个扇状孔11的开口范围θ1的圆周方向位置上分别并列形成多个也可以。而且，如图10所放大示出的一样，把位于压力释放口10的内周面12的中间部分的凹部12a的端部12b形成为与上述内周面12成锐角也可以，所述角部的倒角越小越好。
而且，在该实施例中，虽然阀体30的形状与根据前面说明的第一或者第二实施例的阀体有若干差异，但是基本结构是相同的，即由橡胶状弹性材料一体形成在加强环31上，具有埋设加强环31的基部32、从其一端内周延伸的密封唇口33及安装在所述密封唇口33的前端附近外周面上的拉伸弹簧34。而且，如图8所示，在基部32的外周面上形成在安装状态下圆筒状压接部32b的外径比压力释放口10的内周面12适当大。
形成阀体30的基部32及密封唇口33的橡胶状弹性材料的材质如同前面署名的第一实施例一样，可以选择饱和系橡胶、热可塑性弹性体、树脂材料与橡胶的混合物或者嵌段共聚物或者枝接共聚物等。为了确保相对于轴20的外周面所需要的密接宽度，密封唇口33的内周唇部33a形成为R 0.2以上，如图11所示，相对于以轴心O为中心的圆筒面唇部33a的外侧锥面的角度α及内侧角β为5-90度。而且，最好α、β相对大一点.
而且，位于压力释放口10的内周面12上的凹部12a是在形成封口板3时通过可以从所述封口板3的内侧脱离的金属模元件形成的。即，在脱模时，形成压力释放口10的内周面12和轴20的外周面的金属模元件从如图6和图8所示的上部拔出，相反形成凹部12a的金属模元件在脱模时从如图6和图8所示的下部拔出。因此，形成凹部12a时不会发生脱模困难。
在上述结构中，如图8所示阀体30从封口板30的外侧压入压力释放口10与轴20之间，使密封唇口33朝向封口板3的外侧。此时，位于阀体30基部32中的压接部32b在埋设在基部32中的加强环31与压力释放口10的内周面之间受径向压缩，即，与压力释放口10的内径和基部32的压接部32b的外径差相当的余量在基部32的内端(下端)与桥接部22接触为止的压入过程中，上述压接部32b上到达压力释放口10的内周面上形成各个凹部12a的部分由于压缩状态产生的弹性复原，变成侵入各个凹部12a中的状态。
因此，阀体30一旦从封口板30的外侧开始压入压力释放口10上，直到基部32的内端(下端)与桥接部22接触的位置位置，凹部12a与压接部32b嵌合，不容易脱离。因此，由于利用合成树脂材料形成封口板3之后脱模容易，因此压力释放口10的内周面12即使朝向与桥接部22相反侧的开口端部直径变大形成锥度，即使由于长时间使用阀体0的基部32或者压力释放口10的内周面12经过长时间发生老化，阀体30也能够在与从压力释放口10脱离方向相反方向上维持高脱离荷重状态。特别是，如图10所示，凹部12a的端部12b形成为与内周面12成锐角，能够进一步提高防止脱出的效果。
因此，不必为了增大脱离荷重的目的而增大阀体30的基部32的轴向长度，因此能够实现阀体30的轴向尺寸小型化，同时安装时压力释放口10上的压入阻力也减小。
拉伸弹簧34与第一和第二实施例相同，补偿高温时密封唇口33的压力下降，降低密封性手温度的影响。图12是示出试验比较例1由于温度使开阀压力变化结果的图，该比较例是在具有图6所示的根据第三实施例结构的实施例1中，不使用拉伸弹簧34，密封唇口33自身的初期压力与第一实施例相同。如同图12所示，不使用拉伸弹簧34的比较例1可以看出由于温度上升开阀压力下降，相反使用拉伸弹簧的实施例在宽的温度范围内保持开阀压力大致稳定。
图13是示出具有图6所示的根据第三实施例结构的实施例中，试验开阀时的气体放出特性的说明图，即，如图13所示，可以看出，如果由于电解液反应产生的气体压力上升到开阀压力(该例中是0.28Mpa水平)为止，密封唇口33的唇部33a从轴20的外周面脱离变成开阀状态，然后压力稍微上升，就释放出大量气体。因此，不需要设计其他的防暴阀等，作为产生大量气体的大型容器或者电容器的压力释放装置极其有用。
图14是说明比较例中由于密封唇口33的橡胶材质老化开阀压力变化的试验结果的说明图，该比较例1是在具有如图6所示的根据第三实施例结构的实施例中，不使用拉伸弹簧34，密封唇口33自身的初期压力与第一实施例相同。该实验是在120℃下放置使密封唇口33的橡胶材质经过长时间老化，测定开阀压力实现的，如同图14所示，使用拉伸弹簧34补偿压力的实施例1与比较例1比较，可以看出防止由于老化导致开阀压力下降。
图15和图16示出作为补偿密封唇口33的压力由于温度或者老化而变化的装置使用拉伸弹簧34以外的弹簧的例子，例如图15示出的阀体30在密封唇口33的唇部33a的外周设置在圆周方向呈螺旋状延伸的弹簧34’，图16示出的阀体30在从基部32的内周到密封唇口33的唇部33a的外周设置呈弯曲成大致为U字形截面形状的环状板簧34”，但是只要是具有夹紧效果的弹性体就可以，并不仅限于上述例子。而且这些弹簧34’、34”的材质可以使用铁、铜、钛、镍等金属材料，但是最好使用具有耐腐蚀性的不锈钢。而且，根据开阀压力的设定值或者密封唇口33自身的压力，也可以不设置拉伸弹簧34或者其他弹簧34’、34”。
但是，上述各个实施例的压力释放阀8设置使用非水系电解液(第4级？B F1盐丙撑碳酸酯)的二层电容器中的情况下，由于阀体30的橡胶状弹性材料的材质，雾气中的水蒸气透过阀体30的橡胶状弹性材料，担心会使电容器的特性恶化，寿命降低。
详细地说，二层电容器中虽然有使用水系电解液(硫酸水溶液等)和使用上述非水系电解液两种类型，但是考虑到产生高电压或者允许温度范围宽等，使用非水系电解液的二层电容器更好。可是，使用非水系电解液的电容器，如果水蒸气侵入到容器内，所谓的永久性寿命就不可能了。这是由于侵入的水电解，耐电压下降，电解液的成分加水分解，促进恶化。而且，如果电解液加水分解，产生二氧化碳气体，覆盖在活性炭电极的内部表面，导致静电容量下降。
形成阀体30的基部32及密封唇口33的橡胶状弹性材料的的材质如同前面第一实施例中所说明的一样，可以选自饱和系橡胶、热可塑性弹性体、树脂材料与橡胶的混合物或者嵌段共聚物或者枝接共聚物等，一般虽然使用抗风蚀性好的EPDM(乙烯丙稀系橡胶)或者硅橡胶，但是在使用非水系电解液的二层电容器的压力释放阀情况下，由于上述理由，使用丁基橡胶。由于丁基橡胶与EPDM比较水蒸气透过率低很多。因此，由于阀体30的橡胶状弹性材料使用丁基橡胶，减少水蒸气侵入容器内，防止由于侵入的水电解降低耐电压，或者由于电解液加水分解恶化或者降低静电容量，能够提高二层电容器的寿命。
表1示出为了验证使用丁基橡胶的压力释放阀与使用EPDM的压力释放阀的水蒸气透过率所进行的实验结果。在该实验中，把设置有使用丁基橡胶作为橡胶状弹性材料的压力释放阀的密闭容器(实施例2)和把设置有使用EPDM作为橡胶状弹性材料的压力释放阀的密闭容器(比较例2)放置在温度为60℃、湿度为90RH的雾气中。压力释放阀的结构如图6所示。然后，作为参考，把在初期加入干燥剂使密闭容器内的空气置换为干燥空气的完全密闭的同样密闭容器也与实施例2和比较例2中的密闭容器同时放置在上述雾气中，经过2000小时之后测定各自的重量变化。结果如表1所示，阀体的橡胶状弹性材料使用丁基橡胶的实施例2与使用EPDM的比较例2比较水蒸气透过率为1/4水平。
表1
  2000小时之后与参考基准的重量比(ppm)
  实施例2   2 7 5 0
  比较例2   1 2 3 2 0
第四实施例
其次，图17是示出适用于图1所示的电解电容器或者电解液电池的压力释放阀8的优选的第四实施例沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图，图18是本实施例中阀体30的的分离状态沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图，图19是该实施例中阀体30的分离状态局部剖开的立体图，图20是该实施例中阀体30的的开阀状态沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图。即，根据该实施例的压力释放阀8如图所示，由在封口板3上突出形成的内周构成压力释放口10的筒状支撑部13、配合在该筒状支撑部13上的阀体30构成。
详细地说，如同图18和图19所明确地示出的一样，筒状支撑部13形成为从封口板3向壳体1的外侧突出的圆筒形状，其前端外周面形成锥形倒角13a。内周的压力释放口10形成为贯通封口板13。压力释放口10为圆孔状，在其圆周方向上180度对称位置上形成从压力释放口10的内端开口部10a开始向外端开口部10b为止连续延伸的一对槽状压力通路14。
阀体30由橡胶状弹性材料一体形成在加强环31上，具有：圆盘状的基部32A，为了埋设加强环31而形成，从其外周部开始延伸至圆筒状的密封唇口33、安装在所述密封唇口前端附近的外周面上的拉伸弹簧34、从与密封唇口33的内周侧同心形成的基部32A的中央部分开始延伸的轴35及在所述轴35的前端外周上形成的锥形阻挡部36。而且，基部32A的内侧面(图中的下面)32c上在圆周方向上等间隔形成在径向延伸的多个槽状压力通路37。
加强环31压缩成型为弯曲的圆盘状，以便外周部在密封唇口33一侧部分上延伸，其内周部在利用橡胶状弹性材料形成时材料流动良好，而且为了增大与橡胶状弹性材料的接合强度，开设有圆形孔31c。
如图18所示，从阀体30的基部32A的内侧面32c开始到轴35上阻挡部36为止的长度L 1大致等于圆筒状支撑部13的突出高度H和封口板3的壁厚T之和。而且，基部32A的内侧面32c开始到密封唇口33的前端为止的轴向长度L 2比筒状支撑部13的突出高度H还短。
在密封唇口33的前端内周上形成的唇部33a的内径形成为在图18和图19所示未安装(或者脱离)状态下比筒状支撑部13的外径适当小。而且，拉伸弹簧34是结合线圈弹簧的两端形成的环状，以适当拉伸的状态嵌合在密封唇口33的外周面上形成的圆周槽33d内。
如图18所示，轴35的外径φ1比压力释放口10的内径φ2稍微小一点，阻挡部36的外周缘比压力释放口10的内径稍微大一点，而且在压力通路14的槽底径向位置内周一侧。而且，从轴35的前端开始到阻挡部36内的外周面35a形成为朝轴35的前端直径变小的锥形，阻挡部36的背面36a相对于轴35的轴心形成为大致垂直的平面。
阀体30从图18和图19所示的分离状态只要压入筒状支撑部13内，以便把轴35压入压力释放口10内，如图17所示，密封唇口33的前端内周的唇部33a与封口板3的筒状支撑部13的外周面紧密接合，轴35间隙插入压力释放口10内，基部32A的内侧面32c与筒状支撑部13的前端面接触，阻挡部36与压力释放口10的内端开口10a的边缘配合，能够容易地安装。
而且，所述安装操作可以在电容器或者电池组装的最后工序中，如图1所示把电解液注入壳体1内之后进行。因此，能够把组装过程中发生的电解液蒸发限制在最小限度，能够稳定制品的品质。
在图17所示的安装状态下，密封唇口3333由于自身的弹性产生的压力及由于拉伸弹簧34产生的压力，唇部33a以适当余量密接筒状支撑部13的外周面上，基部32A以闭塞压力释放口10的外端开口部10b的方式存在。而且，阻挡部36的外周缘位于在压力释放口10上形成的压力通路14的槽底径向位置内周侧，因此在所述安装状态下，压力通路14的内端从阻挡部36的外周露出，关闭封口板3的内侧空间(壳体1的内部空间)S2。
而且，阀体30中的加强环31的材质以及形成基部32A和密封唇口33的橡胶状弹性材料的材质、拉伸弹簧34的材质等分别适当地从第一实施例中所说明的材料选择。而且，在该实施例中，作为补偿密封唇口33的压力下降的装置，除了拉伸弹簧之外，可以使用具有夹紧效果的弹性体，可以使用如同前面说明的图15和图16所示的其他弹簧。
具有上述结构的压力释放阀8由于注入图1的壳体1内的电解液反应产生的气体压力(壳体1的内压)从图17和图20所示的壳体内部空间S2开始通过在阻挡部36的外周180度对称位置上的开口上述内部空间S2的压力通路14、压力释放口10与轴35之间的间隙G、阀体30中基部32A的内侧面32a上形成的多个压力通路37，到达筒状支撑部13的外周面与阀体30的密封唇口33之间的环状空间S1。因此该内压从环状空间S1向密封唇口33的内周面起使所述密封唇口33向外周侧打开的开阀力的作用。
而且，壳体1的内压在使阀体从筒状支撑部13脱出方向上起作用，因此在配合在压力释放口10的内端开口部10a的缘部状态下，阻挡部36变形。然后，通过使所述阻挡部36完全反向反转变形，解除配合早压力释放口10的内端开口部10a的缘部的状态所需要的力(脱离压力)设定为与使密封唇口33开阀操作，从筒状支撑部13的外周面上浮所需要的压力值(开阀压力)比较为规定的高压值。而且，这样的开阀压力或者脱离压力也可以根据密封唇口33的内径或者壁厚、截面形状、筒状支撑部13的外径、拉伸弹簧34的压力、阻挡部36的壁厚或者形状等适当设定。
因此，利用该压力释放阀8，如果壳体1内压产生的开阀压力大于密封唇口比密封唇口33自身的弹性和拉伸弹簧34的压力产生的关阀力还大，密封唇口33的唇部33a变成从筒状支撑部13的外周面脱离的开阀状态，如图20中的粗箭头所示，内压P通过压力通路14、37一边把唇部33a压向外周侧，以便释放到外部大气中。因此，此时由于壳体1内的热量也释放到大气中，因此能够防止由于热使电容器或者电池的技能降低。
由于密封唇口33开阀使内压P释放，下降到规定值一之后，由于密封唇口33的自身弹性及拉伸弹簧34的压力产生的回复力．直接关闭，唇部33a紧密接合在筒状支撑部13的外周面上，因此能够防止外部的水蒸气或者异物侵入，而且防止由于蒸发电解液减少。
因此，由于在通常使用状态下，内压P变为设定的开阀压力以下，因此如同17所示，密封唇口33变成与筒状支撑部13紧密接触的闭阀状态，防止外部水蒸气或者异物侵入。因此，如上所述，只要在内压上升超过开阀压力情况下密封唇口33才变成开阀状态，因此能够把电解液由于蒸发而减少限制在最小限度，而且能够提高电容器或者电池的寿命。
而且，由于发生任何异常，壳体1内的内压P急剧上升，内压P的上升速度比由于密封唇口33开阀释放压力的速度大的情况下，则伴随着所述内压P上升作用在阻挡部36上的变形力变大。因此如果内压P上升超过设定的脱离压力，则阻挡部36完全反转变形，解除与压力释放口10的内端开口部10a之间的配合状态。因此，阀体30由于作用在轴35的前端及基部32A的内侧面32c等上的内压P，如图18和图19所示从筒状支撑部13脱离。因此，压力释放口10变成完全向外部开口，内压P急剧释放到大气中，防止壳体1爆破。
即，根据上述结构的压力释放阀8兼有内压P上升到某种程度时释放内压P的本来功能及防暴阀的功能。而且，阀体30形状为从构成压力释放口10的筒状支撑部13上罩下来的帽子形状，因此如同安装在压力释放口10内的情况下一样，异物或者液体等不会蓄留在压力释放口10的上部，能够起稳定性能的作用。
第五实施例
图21是示出适用于图1所示的电解电容器或者电解液电池的压力释放阀8的优选的第五实施例沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图，图22是该实施例中阀体30的的分离状态沿着图1(B)中的II-II’剖开的截面图。根据该实施例的压力释放阀8是阀体30的阻挡结构与图7至图20所示的第四实施例不同。
即，如图22所示，从阀体30中基部32A的内侧面32c开始到轴35的前端为止的长度L3比相当于筒状支撑部13的突出高度H和封口板3的壁厚T之和的长度短，所述轴35的前端外周形成的阻挡部36的外径形成为比压力释放口10的内径适当大，以便以所需要的余量压入压力释放口10的内面。
在图21所示的安装状态下，密封唇口33由于自身的弹性产生的压力及由于拉伸弹簧34产生的压力，内周的唇部33a以适当余量密接在筒状支撑部13的外周面上。基部32A以闭塞压力释放口10的外端开口部10b的方式存在。而且，阻挡部36的外周面以规定余量压接在压力释放口10的内面上，其一部分虚线所示以不堵塞压力释放口10上形成的压力通路14的水平侵入一些。
其他部分的结构基本上与图17至图20所示的第四实施例相同。
根据该实施例，阀体30通过阻挡部36相对于压力释放口10的内面的摩擦力阻挡在筒状支撑部13上。因此，阀体克服该摩擦力从筒状支撑部13脱离所需要的压力(脱离压力)设定为与使密封唇口33开阀操作，从筒状支撑部13的外周面上浮所需要的压力值(开阀压力)比较为规定的高压值。而且，这样的脱离压力也可以根据阻挡部36的余量、截面形状等设定。
因此，与第四实施例相同，如果图1所示的壳体1内压产生的开阀压力大于密封唇口比密封唇口33自身的弹性和拉伸弹簧34的压力产生的关阀力还大，密封唇口33开阀，把内压释放到外部大气中，如果内压下降为规定的开阀压力以下，密封唇口33闭阀，防止外部的水蒸气或者异物侵入，而且防止由于蒸发电解液减少。而且，由于发生任何异常，壳体1内的内压上升超过设定的脱离压力，作用在轴35的前端及基部32A的内侧面32c等上的内压产生的脱离方向上的移动力，阻挡部36相对于压力释放口10的内面滑动，阀体30从筒状支撑部13脱离，把内压急剧释放到大气中,防止壳体1爆破。
而且，虽然在上述各个实施例中，针对密闭电容器或者电池的壳体的封口板说明适用本发明的产品，但是除此之外，对于一般的释放压力容器的压力释放装置也可以实施本发明。
根据本发明第一方面所述发明的压力释放阀，由于阀体紧密嵌合固定在压力释放口上，压力释放口设计在封装于压力容器的开口部的封口板上，所述阀体具有密封唇口，朝向在压力释放口内同心设计的轴的外周面密接的压力容器的外侧，因此在压力容器的内压上升超过规定值情况下密封唇口开阀操作，把内压便释放到大气中。因此，能够防止由于内压上升导致容器破裂。所述开阀压力可以根据密封唇口的压力任意设定。而且，由于释放内压，密封唇口直接关闭，因此能够防止外部的异物侵入，而且能够把压力容器内的气体等释放限制在最小限度内。
根据本发明第二方面所述的压力释放阀，如果压力容器的内压上升超过规定值情况下密封唇口开阀操作，把内压便释放到大气中，因此，能够把内压限制在一定值以下，防止压力容器破裂。所述开阀压力可以根据密封唇口的压力任意设定，而且如果内压下降，密封唇口直接关闭，因此能够防止外部的异物侵入。而且，在内压急剧上升的异常情况下，阀体从筒状支撑部脱离完全打开压力释放口，起防止压力容器爆破的防暴阀作用，因此不需要特别设置防暴阀。
根据本发明第三方面所述的压力释放阀，除了本发明第一方面所述的效果之外，只需要把阀体压入封口板的压力释放口内，就能够使阀体的基部以适当余量紧密嵌合在压力释放口的内周面上，而且由于变成侵入在所述压力释放口的内周面上形成的凹部内的状态，因此即使压力释放口的内周面只是具有朝向外侧开口端直径稍微大一点的锥形，而且即使阀体的基部或者压力释放口的内周面经过长时间发生老化，也能够有效防止阀体从压力释放口脱离。
根据本发明第四方面所述的压力释放阀，除了本发明第一方面或者2所述的效果之外，由于密封唇口具有多个唇部，提高了闭阀时的密封性，通过提高开阀压力，能够防止由于内压稍微上升引起的气体泄露。
根据本发明第五方面所述的压力释放阀，除了本发明第一方面或者2所述的效果之外，由于在密封唇口上安装有弹簧，即使由于高温密封唇口的材质软化或者经过长时间发生老化，由于弹簧补偿开阀压力下降，因此能够维持稳定性能。
根据本发明第六方面所述的压力释放阀，除了本发明第二方面所述的效果之外，由于阀体从上面罩住形成压力释放口的筒状支撑部，因此安装容易，而且与容纳在压力释放口内的状态下安装不同，异物或者液体等不蓄留在压力释放口的上部，能够起稳定性能的作用。
根据本发明第七方面所述的压力释放阀，除了本发明第二方面或者6所述的效果之外，阻挡部阻挡在压力释放口的内端开口部，在由于压力容器的内压产生的在脱离方向上荷重在规定值以上时，由于橡胶状弹性材料构成的阻挡部变形，解除与压力释放口的内端开口部之间的阻挡状态，因此能够设定稳定的脱离压力。
根据本发明第八方面所述的压力释放阀，除了本发明第二方面或者6所述的效果之外，在由于压力容器的内压产生的在脱离方向上荷重在规定值以上时，发生阻挡部相对于压力释放口的内面滑动，解除阻挡状态，因此能够设定稳定的脱离压力。
根据本发明第九方面所述的压力释放阀，由于权利要求所述的凹部在连接压力释放口的多个桥接部之间的对应位置上在轴向延伸，因此能够通过与形成压力释放口和轴的金属模的脱模方向相反的金属模形成。
根据本发明第十方面所述的压力释放阀，由于适用于电解电容器或者电池壳体，因此能够防止由于产生异常内压壳体破裂、发热、或者电解液由于蒸发而减少等，能够防止性能下降。而且，能够在壳体内注入电解液之后压入安装把阀体，因此能够把组装时发生电解液蒸发限制在最小限度内，能够实现制品的性能稳定。

Claims (14)

1、一种压力释放阀，由如下部件构成：压力释放口(10)，设计在封装于压力容器(1)的开口部的封口板(3)上；轴(20)，同心设计在所述压力释放口(10)内并固定在上述封口板(3)上；阀体(30)，密嵌固定在上述压力释放口(10)内，其特征在于：所述阀体(30)具有，基部(32)，其由橡胶状弹性材料形成；密封唇口(33)，其为由橡胶状弹性材料形成、并从上述基部(32)的一端内周缘一体形成；加强环(31)，埋设于上述基部(32)内；上述密封唇口(33)朝向所述压力容器(1)的外侧，而且以规定压力固定在上述轴(20)的外周面上，并且，在上述压力容器(1)内的压力达到设定的压力时，因该压力而使上述密封唇口(33)脱离上述轴(20)的外周面。
2、一种压力释放阀，由如下部件构成：筒状保持部(13)，其在封装于压力容器(1)的开口部的封口板(3)上突出形成，并且内周作为压力释放口(10)；阀体(30)，保持在所述筒状保持部(13)上，其特征在于：所述阀体(30)具有，基部(32A)，其呈圆盘状由橡胶状的弹性材料形成；密封唇口(33)，其为由橡胶状弹性材料构成、并从上述基部(32A)的一端内周缘呈圆筒状一体形成；轴(35)，其为由橡胶状弹性材料构成、并从上述基部(32A)的中央部呈同心状延伸至上述密封唇口(33)；阻挡部(36)，其形成于上述轴的前端部外周，并与上述筒状保持部(13)的底面相配合；加强环(31)，埋设于上述基部(32A)内；上述密封唇口(33)朝向所述压力容器(1)的外侧，而且以规定压力固定在上述筒状保持部(13)的外周面上，并且，在上述压力容器(1)内的压力达到设定的压力时，因该压力而使上述密封唇口(33)脱离上述筒状保持部(13)的外周面；
所述阻挡部(36)在比上述密封唇口(33)开阀压力更高的规定压力作用下解除阻挡状态。
3、根据权利要求1所述的压力释放阀，其特征在于：阀体(30)中由橡胶状弹性材料构成的基部(32)以适当压缩余量紧密嵌合在压力释放口的(10)内周面(12)上，上述压力释放口(10)的内周面(12)中在与上述基部(32)的嵌合位置形成所需数目的凹部(12a)。
4、根据权利要求1或2所述的压力释放阀，其特征在于：密封唇口(33)具有多个唇部(33a、33c)。
5、根据权利要求1或者2所述的压力释放阀，其特征在于：阀体(30)上安装有增强密封唇口(33)的压力的弹簧(34，34’、34”)。
6、根据权利要求2所述的压力释放阀，其特征在于：阀体(30)具有堵塞压力释放口(10)的外端开口(10b)而配置的上述基部(32A)，密封唇口(33)与从上述基部(32A)的外周延伸的筒状保持部(13)的外周面紧密接触，所述轴(35)间隙插在橡胶状弹性材料形成的压力释放口(10)中，以便在轴方向上从所述基部(32A)向上述密封唇口(33)的内周侧延伸，上述筒状保持部(13)与上述基部(32A)以及上述轴(35)之间形成压力通路(14、37)。
7、根据权利要求2或者6所述的压力释放阀，其特征在于阻挡部(36)在压力释放口(10)的内端开口部(10a)阻挡成打开压力通路(14)的状态。
8、根据权利要求2或者6所述的压力释放阀，其特征在于：阻挡部(36)以规定的余量压入压力释放口(10)的内周进行阻挡。
9、根据权利要求3所述的压力释放阀，其特征在于：凹部(12a)在对应于连接压力释放口(10)和轴(20)的多个桥接部(22)之间的位置上在轴方向延伸。
10、根据权利要求1至3中任何一项或6或9所述的压力释放阀，压力容器(1)是电容器、或者电池壳体。
11、根据权利要求4所述的压力释放阀，压力容器(1)是电容器、或者电池壳体。
12、根据权利要求5所述的压力释放阀，压力容器(1)是电容器、或者电池壳体。
13、根据权利要求7所述的压力释放阀，压力容器(1)是电容器、或者电池壳体。
14、根据权利要求8所述的压力释放阀，压力容器(1)是电容器、或者电池壳体。
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