JP2007251008A - 圧力開放弁 - Google Patents

Abstract

【課題】開弁圧を高く設定したときにおいても、クリープの影響を受けずに開弁圧の低下を抑制することができると共に、コンデンサ等を組立てるときの作業性をよくするため圧力容器に封着された封口板に装着できる圧力開放弁を提供する。
【解決手段】圧力容器の開口部に封着される封口板７に設けられた連通孔７１に装着される圧力開放弁１を、連通孔７１に挿通され封口板７の内面と係合する下部フランジ部２３が内部側に形成されている剛性を有する支柱部２と、支柱部２の外部側に接着し封口板７の外面をシールするゴム状弾性体のリップ部４とで構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、コンデンサ、キャパシタ等の電気または電子部品における圧力容器、あるいは一般機器における圧力容器の封口板に設けられる圧力開放弁に関するものである。

従来、電解コンデンサ等の圧力容器内で異常な状況で発生するガスを開放するため、圧力開放弁が使用されている(下記特許文献１を参照)。この圧力開放弁１０１は、図９に示す通り、圧力容器１０２の開口部に封着される封口板１０３に装着されてガスを外部に逃がした後、元の位置に復帰して圧力容器内部の気密性を保持するものであり、図１０に示す通り、初期に傘状の外縁部１０４の先端１０５と封口板１０３の外部側Ａ端面１０６との間に面圧が立つようにセットされ、内圧が上昇しこの面圧を越えたときに圧力開放弁が開弁するというものである。この面圧、即ち外縁部１０４の押し付け力を発生させるためには、ある程度支柱部１０７を軸方向（矢印Ｍ方向）に伸ばし支柱部１０７先端の鍔部１０８を封口板１０３の内部側Ｂ端面１０９の係合部１１０に係合させる必要がある。したがって、圧力開放弁１０１の開弁圧を高く設定するには、面圧、即ち外縁部１０４の封口板１０３に対する押し付け力を高く（外縁部１０４のつぶし代を大きく）設定する必要があるため、支柱部１０７内に大きな引張り応力が発生することになる。

しかし、支柱部１０７の材質がゴム状弾性体で形成されている場合、クリープ現象によって引張り応力が低下するため面圧が低下し、よって、圧力開放弁１０１の開弁圧が低下してしまう。開弁圧の低下は、開弁回数の増加につながり、電解液の放出量が増え、寿命低下につながる虞がある。

更に、封口板１０３に圧力開放弁１０１を装着する場合、下記特許文献２に示すように封口板１０３を圧力容器１０２に封着する前に圧力開放弁１０１を封口板１０３の連通孔に装着すると、圧力容器１０２内部に入れた素子と封口板１０３の電極端子１１１が溶接されているので、圧力容器１０２に被せた封口板１０３を持ち上げて圧力容器１０２との隙間から電解液を注入してから封口板１０３を封着する作業、若しくは圧力容器１０２に電解液を注入した後に電解液が溢れ出さないように素子を挿入する作業が必要となる。そのため、作業性が悪く低コスト化を狙った自動組立に不向きであり、圧力容器１０２に封口板１０３を封着してから連通孔より電解液を注入し、その後に圧力開放弁１０１を連通孔に装着したいとの要望があった。

特開２００５−１１６９５５号公報 特開２００５−１２３４２３号公報

本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、開弁圧を高く設定したときにおいても、クリープの影響を受けずに開弁圧の低下を抑制することができる圧力開放弁を提供することであり、また、コンデンサ等を組立てるときの作業性をよくするため圧力容器に封着された封口板に装着することができる圧力開放弁を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る圧力開放弁は、圧力容器の開口部に封着される封口板に設けられた連通孔に装着される圧力開放弁において、前記連通孔に挿通され封口板の内面と係合する下部フランジ部が内部側に形成されている剛性を有する支柱部と、該支柱部の外部側に接着し前記封口板の外面をシールするゴム状弾性体のリップ部とを備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に係る圧力開放弁は、請求項１に記載の圧力開放弁であって、前記連通孔の内部側に形成された固定溝に、前記リップ部と一体で成形されている前記支柱部の下部フランジ部を回転して係合させることで連通孔に装着されることを特徴とするものである。

本発明は、以下の効果を奏する。

上記構成を備えた本発明の請求項１に係る圧力開放弁は、封口板に装着されたときゴム製のリップ部に押し付け力を発生させる支柱部が剛性を有する材質であるため、支柱部のクリープをなくすことができリップ部の押し付け力を安定させることができる。したがって、開弁圧の低下を抑制することができ、高い開弁圧を設定したときであっても開弁圧を安定させることができる。

更にこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項２に係る圧力開放弁は、圧力開放弁を構成している支柱部とリップ部が一体で成形されており、また圧力開放弁の下部フランジ部を回転させて封口板に形成されている固定溝に係合させることにより圧力開放弁を封口板に装着するので、高い圧入力を必要とせず強固に装着することができ開弁圧の低下を抑制することができると共に、圧力容器に封口板を封着した後に圧力開放弁の装着が可能となる。したがって、圧力開放弁を装着するときに組立工程の効率的な自動化ができ、加工費の低減を図ることができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示して説明する。

図１（２）は、本発明に係る圧力開放弁を軸方向に切断した断面図であり、この圧力開放弁１は、先に説明した従来例と同様に、圧力容器の上部に封着された封口板に形成された連通孔に装着されるものであって、支柱部２とリップ部４で構成されている。

支柱部２は、剛性を有する材質から成り、例えば樹脂若しくは金属製であって、軸方向（図では上下方向）に延びる円柱状の軸部２１と、その軸部２１の外部側Ａに形成されている円盤形状の上部フランジ部２２と、軸部２１の内部側Ｂに形成されている下部フランジ部２３とからなる。下部フランジ部２３の形状は、図１（３）の底面図で示すように短辺２３ａが円弧状である矩方形状であって、３６０度対称となっていない。支柱部２の材質が樹脂製の場合、樹脂としては熱可塑性エラストマがよく、具体的にはオレフィン系熱可塑性エラストマ、エステル系熱可塑性エラストマ、アミド系熱可塑性エラストマ、水素添加スチレン・ブタジエンブロック共重合体、水素添加スチレン・イソプレンブロック共重合体等が挙げられ、ブロック共重合方法、グラフト共重合方法、動的架橋方法等で製造され、架橋剤、可塑剤、老化防止剤または充填剤が適宜配合される。また、電解液との反応を小さくするため、塩素イオン・ハロゲン化物含有率が５００ｐｐｍ以下であり、重金属の含有率も１００μｇ／ｃｍ^２以下がよい。

リップ部４は、ゴム状弾性体であって支柱部２と一体で成形されていて、支柱部２の上部フランジ部２２を覆っている固定部４１と、固定部４１の内部側Ｂから外周側に斜行して延びるシールリップ部４２とからなる。リップ部４の材質であるゴム状弾性体としては、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ビニル変性ブチルゴム、エチレンプロピレン系ゴム、フッ素ゴム、アクリル系ゴム、水素添加ニトリルゴム等の飽和系ゴムがあげられ、これに使用条件により、架橋剤、充填剤、可塑剤または老化防止剤等が適宜配合される。

リップ部４の形状は、図１(１)の平面図に示すように円形で３６０度対称となっている。また、シールリップ部４２の断面形状は、外周側がテーパ部４６とストレート部４７とから形成されていると共に、先端４４は円弧状に形成されている。

更にシールリップ部４２の形状は、図２に示す通り、シールリップ部４２の基部４３の厚さｔと、リップ部４を支える中心である支柱部２の上部フランジ部２２の先端面２４の内部側角部２５からの垂線ｐと内部側角部２５からシールリップ部４２の先端４４の中央４５を結んだ線ｑとがなす角度α（ｄｅｇ）とが、
ｔ＜１．８ 且つ α＞５
を具備するように形成されている。

また、上記構成の圧力開放弁１を装着する封口板７には、図３（１）に示すように外部側Ａから内部側Ｂに貫通している連通孔７１が形成され、その連通孔７１の内部側端部に固定溝７２が形成されている。連通孔７１の形状は、図３（２）に示すように支柱部２の下部フランジ部２３を挿通することができるように下部フランジ部２３の形状と同形で短辺２３ａが円弧状である矩方形状で、３６０度対称となっていないで、固定溝７２の形状は、その連通孔７１と直角に交差するように下部フランジ部２３の形状と同形をしている。

したがって、上記構成を備えた圧力開放弁１を封口板７に装着するには、図３に示す装着状態図からわかるように、封口板７に形成された連通孔７１の形状に適合する向きに下部フランジ部２３を向けて挿通し、その後下部フランジ部２３を９０度回転させ固定溝７２に係合させることにより行うので、圧力容器に封着した封口板７に装着することが可能となる。また、連通孔７１に挿通する支柱部２が剛性を有するので圧入抵抗が小さく、しかも固定溝７２に係合させることで強固に装着することができるので装着性がよく、開弁圧の低下を抑制することが可能となる。

また、装着した状態においては、支柱部２が樹脂若しくは金属製であるのでクリープをなくすことができ、リップ部４に作用する押し付け力を安定させることが可能となり、開弁圧の低下を抑制すること、即ち、高い開弁圧を設定したときであっても開弁圧を安定させることが可能となる。

更に、リップ部４の形状を特定すると、リップ部４の押し付け力、即ちリップ部４のつぶし代が変化しても開弁圧が殆ど変化しない安定しているフラット領域を設定することができるので、圧力開弁圧１を安定させることができると共に、圧力開放弁１を封口板７に装着するときに圧力開弁圧１を設定するためのリップ部４のつぶし代を設定する作業が容易となる。

フラット領域を確保することができるｔ値とα値については、図４（１）に示すように１５形状について調査して求めた値であり、丸印でプロットされた一点鎖線で囲われている領域である。なお、三角印でプロットされた破線で囲われた交差領域とは、フラット領域はあるが十分にない領域であり、×印でプロットされた二点鎖線で囲われた領域は、フラット領域がない部分である。なお、フラット領域とは、図４（２）に示すように、シールリップ部４２のつぶし代を変化させていったときに、ある範囲で開弁圧の変化率が小さくなっている領域のことをいう。

本発明の構成における具体的形状を図５の通りに特定し、ｔ＝１．５、α＝１０．８°に設定した場合の圧力開放弁について、リップ部４にゴム硬度Ｈｓ７０のゴムを使用してつぶし代と開弁圧との関係を確認した結果、図６に示す通り、フラット領域の存在を確認することができた。

なお、上記と同様の条件にてｔ値とα値との関係だけを図４におけるフラット領域なしの範囲である下記の表１の値に設定し、つぶし代と開放弁との関係を確認したが、図７に示す通り、フラット領域は確認できなかった。

なお、開弁圧はリップ部４の形状（つぶし代）とリップ部４を形成しているゴム状弾性体のゴム硬度で決定されるので、ゴム硬度と開弁圧の関係を調査した結果を図８に示す。その結果、開弁圧はゴム硬度に比例していることが理解できるので、ゴム硬度を上げることでも高開弁圧化が可能となる。ただ、０．５ＭＰａ以上の高開弁圧を設定する場合には、つぶし代を大きくとることになり、リップ部４の面圧を高く設定する必要があり、このような場合には、本構成は特に有効である。

本発明に係る圧力開放弁を示す（１）は平面図、（２）は断面図、（３）は底面図 図１におけるリップ形状の説明図 本発明に係る圧力開放弁の装着状態を示す（１）は断面図（２）は底面図 （１）フラット領域を形成するｔ値とα値との関係を示す図（２）は、フラット領域についての説明図 本発明の実施例の断面図 フラット領域ありの場合のつぶし代と開弁圧の関係を示す図 フラット領域なしの場合のつぶし代と開弁圧の関係を示す図 ゴム硬度と開弁圧の関係を示す図 従来例に係る圧力開放弁を圧力容器に装着した斜視図 従来例に係る圧力開放弁を示す断面図

符号の説明

１ 圧力開放弁
２ 支柱部
２１ 軸部
２２，２３ フランジ部
２４ 先端面
２５ 内部側角部
４ リップ部
４１ 固定部
４２ シールリップ部
４３ 基部
４４ 先端
４５ 中央
７ 封口板
７１ 連通孔
７２ 固定溝
Ａ 外部側
Ｂ 内部側

Claims (2)

1. 圧力容器の開口部に封着される封口板に設けられた連通孔に装着される圧力開放弁において、
   前記連通孔に挿通され封口板の内面と係合する下部フランジ部が内部側に形成されている剛性を有する支柱部と、該支柱部の外部側に接着し前記封口板の外面をシールするゴム状弾性体のリップ部とを備えたことを特徴とする圧力開放弁。
2. 前記連通孔の内部側に形成された固定溝に、前記リップ部と一体で成形されている前記支柱部の下部フランジ部を回転して係合させることで連通孔に装着されることを特徴とする請求項１に記載の圧力開放弁。

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