JP4411726B2

JP4411726B2 - 調圧弁及びコンデンサ

Info

Publication number: JP4411726B2
Application number: JP2000038288A
Authority: JP
Inventors: 一夫小田中; 滋佐々木; 正行森; 秀樹渋谷
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: JP2001230161A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器内に充満するガス圧の調整機能や防爆機能を持つ調圧弁及びコンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電解コンデンサは電解液を含浸したコンデンサ素子を容器に密封したものであり、通電時、電気分解作用を営み、水素等のガスを発生する。このガスはコンデンサ素子を密封する容器内に充満し、高電流が流れた際にはガスの発生量は顕著となり、コンデンサを急激に変形させるおそれがある。このような変形を回避するために防爆弁が設置され、防爆弁を開弁させて穏やかに容器を外気に開放することで、電解液の飛び散りや容器の変形等を防止している。このような防爆対策は、電気二重層コンデンサにおいても然りである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コンデンサ素子を収容する容器は一定の容積であり、発生したガスは使用時間に比例して充満する結果、防爆弁が開弁し易くなり、コンデンサの使用時間が短くなるという不都合があった。特に、小型化の要請で小さい容器に対してコンデンサ素子を大きく設定した場合には、ガスの許容空間が狭くなり、短寿命化傾向を強めることとなる。
【０００４】
このようなコンデンサの容器に限らず、発生するガスを充満させる密閉容器では、その変形防止のため、信頼性の高い圧力の調整が必要である。
【０００５】
そこで、本発明は、簡単な構成で信頼性の高いガス圧調整を実現した調圧弁を提供するとともに、容器内圧力の調整により長寿命化を実現したコンデンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、調圧弁の提供及びその調圧弁を用いたコンデンサを提供するものであって、その基本的な構成は、ガスが充満する容器（４）に外気に通じるゲート孔（２０）が形成されるゲート筒（１８）を形成し、このゲート筒にキャップ体（２６）を被せてゲート孔（２０）を塞ぎ、ゲート孔に作用するガスの圧力をガス抜き部（切欠部２２、透孔２４）を通してキャップ体の内面側に作用させ、キャップ体とゲート筒との間の隙間から外気にガス抜きを行うことができる。したがって、容器の密封性能を低下させることなく、ガスの内圧上昇に応じてガス抜きが可能であるから、信頼性の高い圧力調整を図ることができるとともにコンデンサが変形する危険性を回避でき、コンデンサにあっては長寿命化を図ることができる。
【０００７】
請求項１に係る本発明の調圧弁は、ガスが充満する容器（４）と、この容器を外気に通じさせるゲート孔（２０）が形成されたゲート筒（１８）と、このゲート筒に被せられ、前記ゲート筒の側面部に弾性力を以て密着するとともに前記ゲート孔を塞ぐキャップ体（２６）と、このキャップ体で覆われている前記ゲート筒の頂部側に形成されて前記ゲート孔に通じた切欠部（２２）、又は前記キャップ体で覆われている前記ゲート筒の側部側に形成されて前記ゲート孔に通じた透孔（２４）を含むガス抜き部とを備え、前記ゲート孔に作用する前記ガスの圧力を、前記ガス抜き部を通して前記キャップ体を拡開する方向に作用させることにより、前記キャップ体と前記ゲート筒との間の隙間から外気にガス抜きを行うことを特徴とする。
【０００８】
即ち、容器内に充満したガスはゲート孔及びガス抜き部に作用する。ゲート孔及びガス抜き部は、ゲート筒に被せられたキャップ体によって塞がれているが、ガス抜き部はゲート孔とは異なってキャップ体の内面側にある。このため、ガス抜き部に作用するガス圧はキャップ体を直径方向に広げる方向に作用する。容器内のガス圧が上昇し、キャップ体が持つ弾性力に打ち勝ってキャップ体が押し広げられると、このキャップ体とゲート筒との隙間から容器内のガスが排出される。その排出で内圧が低下すると、キャップ体はその弾性力によって収縮し、上昇前の弾性力が勝つ圧力状態に復帰する。このようにキャップ体の収縮度によるゲート筒との密閉力と容器内圧力との平衡作用を以て容器内の圧力調整が行われ、コンデンサの変形が回避される。
【０００９】
請求項２に係る本発明の調圧弁は、前記ゲート孔を塞ぐ前記キャップ体に薄肉部（２８）を形成し、急峻なガス圧の作用で開口可能にしたことを特徴とする。即ち、急激なガスが発生し、容器の内圧の急峻な上昇時には、圧力調整作用とは別にキャップ体の薄肉部が破れ、開弁することで、コンデンサの変形防止が図られる。
【００１０】
請求項３に係る本発明の調圧弁は、前記キャップ体を前記容器に保持する保持手段（ワッシャ３８）を備えたことを特徴とする。即ち、キャップ体をゲート筒に被せた場合、ゲート孔に作用するガスの圧力により、ゲート筒からキャップ体が抜け落ちる場合がある。そこで、保持手段によってキャップ体を容器に保持させることで、急激な圧力上昇時のキャップ体の離脱を防止できる。
【００１１】
請求項４に係る本発明のコンデンサは、コンデンサ素子（６）を入れた容器（４）を塞ぐ封口部材（封口板８）と、この封口部材に設けられるとともに、前記容器を外気に通じさせるゲート孔（２０）が形成されたゲート筒（１８）と、このゲート筒に被せられてその側面部に弾性力を以て密着するとともに前記ゲート孔を塞ぐキャップ体（２６）と、このキャップ体で覆われている前記ゲート筒の頂部側に形成されて前記ゲート孔に通じた切欠部（２２）、又は前記キャップ体で覆われている前記ゲート筒の側部側に形成されて前記ゲート孔に通じた透孔（２４）を含むガス抜き部とを備え、前記ゲート孔に作用する前記ガスの圧力を、前記ガス抜き部を通して前記キャップ体を拡開する方向に作用させることにより、前記キャップ体と前記ゲート筒との間の隙間から外気にガス抜きを行うことを特徴とする。
【００１２】
即ち、コンデンサの容器にはアルミニウム等からなる金属容器が一般的であり、コンデンサ素子を挿入する便宜等のために開口され、容器はゴム又は合成樹脂からなる封口部材で封止される。この場合、封口部材に調圧弁が設置されている。そこで、容器内のコンデンサ素子から発生したガスは容器内に充満し、そのガスはゲート孔及びガス抜き部に作用する。ゲート孔及びガス抜き部は、ゲート筒に被せられたキャップ体によって塞がれているが、ガス抜き部はゲート孔とは異なってキャップ体の内面側にある。このため、ガス抜き部に作用するガス圧はキャップ体を直径方向に広げる方向に作用する。容器内のガス圧が上昇し、キャップ体が持つ収縮力に打ち勝ってキャップ体が押し広げられると、このキャップ体とゲート筒との隙間から容器内のガスが排出される。その排出で内圧が低下すると、キャップ体はその弾性力によって収縮し、上昇前の弾性力が勝つ圧力状態に復帰する。このようにキャップ体の収縮度によるゲート筒との密閉力と容器内圧力との平衡作用を以て容器内の圧力調整が行われ、コンデンサの変形が回避される。この結果、コンデンサの長寿命化が図られる。
【００１３】
請求項５に係る本発明のコンデンサは、前記キャップ体をブチルゴム等の水分遮断性を備える弾性材料で形成したことを特徴とする。即ち、電気二重層コンデンサのように、水分の侵入によってコンデンサ機能が低下するコンデンサでは、キャップ体をブチルゴム等の水分遮断性の高い弾性材料で形成することにより、水分の浸透を阻止して特性劣化を防止でき、信頼性の低下を防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の調圧弁及びコンデンサの実施形態を示している。コンデンサ２は例えば、電解コンデンサであって、アルミニウム等の金属で形成された容器４の内部にコンデンサ素子６が挿入され、容器４は封口部材である封口板８によって封口されている。即ち、容器４は密封容器であって、この実施の形態では、封口板８が硬質の合成樹脂板で構成され、容器４と封口板８との密封性を高めるため、ブチルゴム等の水分遮断性の高い弾性材料をシール部材に使用している。
【００１５】
封口板８には、コンデンサ素子６の陽極側又は陰極側の電極箔に接続された外部端子１０、１２が設けられているとともに、調圧弁１４が設置されている。この調圧弁１４は、図３及び図４に示すように構成されている。即ち、封口板８の一部に例えば、円形の凹部１６が形成され、この凹部１６の内部に円筒状を成すゲート筒１８が形成され、このゲート筒１８には封口板８の表裏面に通じるゲート孔２０が形成されており、ゲート孔２０によって容器４が外気に通じる。また、ゲート筒１８の頂部には、ガス抜き部としての切欠部２２が形成されている。この切欠部２２に代えて、溝部やゲート筒１８の側面部に透孔２４を形成してガス抜き部としても良い。
【００１６】
ゲート筒１８にはキャップ体２６が被せられ、ゲート孔２０及び切欠部２２がキャップ体２６によって閉塞されている。このキャップ体２６は、断面コ字状を成す例えば、円筒体であって、頂部側を薄肉部２８とし、側部側を厚肉部３０としたものであり、キャップ体２６の内径はゲート筒１８の外径より小さく設定している。即ち、キャップ体２６は、ブチルゴム等の水分遮断性の高い弾性材料であって、その弾性力による伸縮性を以てゲート筒１８に密着状態で被せられているとともに、その外径は封口板８側の凹部１６の内径より小さく、キャップ体２６の外周部と凹部３２の内周部との間に隙間３４が形成されている。また、キャップ体２６の凹部３２の深さは、ゲート筒１８の全長より僅かに小さく、キャップ体２６の厚肉部３０の下端面と凹部１６の底面３５との間に隙間３６が形成されている。即ち、隙間３４、３６は連通している。
【００１７】
そして、凹部１６にはキャップ体２６の抜け止め機能を持つ保持手段として金属板で形成されたワッシャ３８がその弾性を利用して嵌め込まれ、このワッシャ３８の円環部４０がキャップ体２６の上面部に当接されている。このワッシャ３８には、円環部４０の周囲に複数の係止片４２が放射状に形成され、中央の透孔４４はキャップ体２６の薄肉部２８の破損を容易にするためである。なお、ワッシャ３８に代えて、封口板８側に突部等を設けてキャップ体２６の保持を強固にしてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、通電時、コンデンサ素子６から発生した水素等のガスＧが容器４内に充満し、容器４内の内圧を上昇させ、その圧力は封口板８のゲート孔２０からキャップ体２６の薄肉部２８に作用するとともに、切欠部２２を通してキャップ体２６の直径方向に作用する。キャップ体２６はゲート筒１８にその伸縮性を利用して密着しており、その密着力はゲート筒１８の外径に対するキャップ体２６の内径に依存している。切欠部２２に作用するガス圧はキャップ体２６を直径方向に広げる方向に作用する。透孔２４の場合にも、キャップ体２６を拡開する方向に作用することになる。容器４内のガス圧が上昇し、キャップ体２６が持つ収縮力によるゲート筒１８との密着力に打ち勝ってキャップ体２６が押し広げられると、このキャップ体２６とゲート筒１８との間に生じる隙間から容器４内のガスＧが隙間３４、３６から外気に排出される。キャップ体２６を保持するワッシャ３８は、係止片４２側に間隔があるため、ガス抜きを阻害することはない。そして、そのガスＧの排出で容器４の内圧が低下すると、キャップ体２６は収縮し、圧力上昇前の圧力状態に復帰する。このようにキャップ体２６の収縮度によるゲート筒１８との密閉力と容器４の内圧力との平衡作用により容器４内の圧力調整が行われ、コンデンサ２の変形が回避される。この結果、コンデンサ２の長寿命化が図られる。
【００１９】
そして、調圧弁１４には、ゲート孔２０を塞ぐキャップ体２６に薄肉部２８が形成されており、この薄肉部２８が急峻なガス圧の作用で開口する。即ち、急激なガスＧが発生し、容器４の内圧の急峻な上昇時には、圧力調整作用とは別にキャップ体２６の薄肉部２８が破れることにより、調圧弁１４が開弁することで、コンデンサ２の変形防止が図られる。
【００２０】
また、キャップ体２６の薄肉部２８が圧力の作用で上方に膨出することが予想されるが、凹部１６を形成する立壁４６及び封口板８自体の肉厚内にキャップ体２６が収納される結果、その薄肉部２８の防護が図られている。
【００２１】
また、キャップ体２６をブチルゴム等の水分遮断性の高い弾性材料で形成すれば、外部からの水分の侵入を防止でき、電気二重層コンデンサ等にあっては、水分によるコンデンサ機能の劣化防止を図ることができる。
【００２２】
また、切欠部２２に代えて、ゲート筒１８の中途部に透孔２４を形成した場合にも、この透孔２４を通じて作用する圧力によってキャップ体２６が押し広げられ、容器４内のガス抜きが行われ、容器４の圧力調整を図ることができる。
【００２３】
また、ゲート筒１８の頂部に形成された切欠部２２は、図５の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、切欠き幅ａ及び切欠き深さｂや拡がり等を変更することによって切欠部２２が持つ開口面積を増減することにより、調圧弁１４の動作圧力を変更することができる。即ち、（Ａ）の場合、開口面積が小さいため動作圧力は高圧、（Ｃ）の場合、開口面積が大きいため動作圧力は低圧、（Ｂ）の場合、動作圧力は（Ａ）の場合より小さく（Ｃ）の場合より大きくなる。
【００２４】
なお、前記実施の形態では、封口板８に調圧弁１４を設けたが、容器４自体に調圧弁１４を設けてもよく、その場合、キャップ体２６の抜け止めを図るため、容器４側に突部等の保持手段を設けてもよい。
【００２５】
また、前記実施の形態では、コンデンサ２に調圧弁１４を設置した場合について説明したが、本発明の調圧弁は、内部圧力が上昇する各種の密閉容器の調圧に利用することができるので、コンデンサに限定されるものではない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
ａ容器内に充満するガスを容器内の圧力上昇に応じて排出でき、容器内圧力を抑制してコンデンサの変形を防止できる。
ｂ急激にガスが発生して急峻に容器内の圧力を上昇させる場合には、薄肉部が破れ、コンデンサの変形が防止できる。
ｃキャップ体が容器から保持手段によって保持され、ゲート筒からキャップ体が外れるのを防止でき、信頼性の高い圧力調整機能及び防爆機能を維持することができる。
ｄコンデンサにおいて、容器内に充満するガスを容器内の圧力上昇に応じて排出でき、容器内圧力を抑制してコンデンサの変形を防止できる。
ｅキャップ体をブチルゴム等の水分遮断性の高い弾性材料で形成したので、容器内への水分の浸透を抑制でき、コンデンサ機能の低下を防止でき、信頼性の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の調圧弁及びコンデンサの実施形態として示したコンデンサの平面図である。
【図２】コンデンサの部分断面図である。
【図３】調圧弁の拡大断面図である。
【図４】一部を切欠いて示した調圧弁の分解斜視図である。
【図５】調圧弁のゲート筒の切欠部の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｇガス
２コンデンサ
４容器
６コンデンサ素子
８封口板（封口部材）
１４調圧弁
１８ゲート筒
２０ゲート孔
２２切欠部（ガス抜き部）
２４透孔（ガス抜き部）
２６キャップ体
２８薄肉部
３８ワッシャ（保持手段）

Claims

ガスが充満する容器と、
この容器を外気に通じさせるゲート孔が形成されたゲート筒と、
このゲート筒に被せられ、前記ゲート筒の側面部に弾性力を以て密着するとともに前記ゲート孔を塞ぐキャップ体と、
このキャップ体で覆われている前記ゲート筒の頂部側に形成されて前記ゲート孔に通じた切欠部、又は前記キャップ体で覆われている前記ゲート筒の側部側に形成されて前記ゲート孔に通じた透孔を含むガス抜き部と、
を備え、前記ゲート孔に作用する前記ガスの圧力を、前記ガス抜き部を通して前記キャップ体を拡開する方向に作用させることにより、前記キャップ体と前記ゲート筒との間の隙間から外気にガス抜きを行うことを特徴とする調圧弁。
前記ゲート孔を塞ぐ前記キャップ体に薄肉部を形成し、急峻なガス圧によって開口可能にしたことを特徴とする請求項１記載の調圧弁。
前記キャップ体を前記容器に保持する保持手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の調圧弁。
コンデンサ素子を入れた容器を塞ぐ封口部材と、
この封口部材に設けられるとともに、前記容器を外気に通じさせるゲート孔が形成されたゲート筒と、
このゲート筒に被せられてその側面部に弾性力を以て密着するとともに前記ゲート孔を塞ぐキャップ体と、
このキャップ体で覆われている前記ゲート筒の頂部側に形成されて前記ゲート孔に通じた切欠部、又は前記キャップ体で覆われている前記ゲート筒の側部側に形成されて前記ゲート孔に通じた透孔を含むガス抜き部と、
を備え、前記ゲート孔に作用する前記ガスの圧力を、前記ガス抜き部を通して前記キャップ体を拡開する方向に作用させることにより、前記キャップ体と前記ゲート筒との間の隙間から外気にガス抜きを行うことを特徴とするコンデンサ。
前記キャップ体をブチルゴム等の水分遮断性を備える弾性材料で形成したことを特徴とする請求項４記載のコンデンサ。