JP4477449B2 - ガス抜き弁およびこれを用いた電気部品 - Google Patents
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Description
すなわち、伸縮性を有するシート体からなる弁体が、容器内に連通して設けられた開口部を塞いで設けられ、前記弁体が、常時は容器の内外を遮断し、容器の内圧が上昇した際には容器内のガスを容器外に排出して容器の内圧をコントロールすべく設けられたガス抜き弁であって、前記弁体が、容器内に面する第1の弁体と、容器外に面し、前記第1の弁体を形成するシート体よりも伸び率が大きい第2の弁体とが積層されて形成され、前記第1の弁体には、前記容器内に連通する通気孔がシート体を貫通して設けられ、前記第2の弁体には、前記通気孔と平面配置が重複しない配置に、通気孔がシート体を貫通して設けられていることを特徴とする。
なお、第1の弁体に設けられる通気孔は一つに限定されるものではなく、通気孔が開口部の中心位置もしくは中心対称となる配置に設けられる場合に限られない。また、第2の弁体に設けられる通気孔も中心対称となる配置に設けられる場合に限るものではない。
本発明に係るガス抜き弁を、電解液を使用するコンデンサや電池などの内圧が作用する容器の防爆弁として利用することにより、容器の爆発を防止し、内圧をコントロールして内部抵抗や容量の変動が小さく、すぐれた特性を有する電解コンデンサ等の電気部品として提供することが可能になる。電気部品としては、コンデンサ、電気二重層コンデンサ、電池が対象となる。
〔ガス抜き弁の構成〕
図1は、本発明に係るガス抜き弁を電気二重層コンデンサ、電解コンデンサ、電池等の電解液を使用する電気部品の防爆弁として使用した例を示す。ガス抜き弁20は、図6に示す電解コンデンサの封口体12を構成する基体22に、弁体を取り付けるための凹部24を設け、凹部24内に基体22を厚さ方向に貫通する貫通孔(開口部)23を設け、貫通孔23を封止する弁体27を凹部24内に装着することによって形成される。
図1では第2の弁体26に2つの通気孔26a、26aを設けた例を示すが、第2の弁体26に設ける通気孔26aの個数はとくに限定されるものではなく、図4に示すように、通気孔25aと重複しない配置に、周方向に均等配置で3個または4個、あるいはこれ以上の個数の通気孔26aを設けることができる。また、第1の弁体25に複数の通気孔25aを設け、第2の弁体26に単一の通気孔26aを設ける構成とすることも可能である。
第1の弁体25および第2の弁体26に形成する通気孔25a、26aの孔径は、0.1〜0.2mm程度である。図では、説明上、通気孔25a、26aの孔径を拡大して描いている。
また、第2の弁体26は伸縮性を有する基材にカーボンナノファイバーを混合して形成したことにより、弁体の表面が粗面状となり、第1の弁体25との接触面の密着度が緩和され、内圧を受けて第2の弁体26が膨張する際に第1の弁体25から剥離されやすく、これによっても第1の弁体25との間に隙間Aが形成されやすくなる。
本実施形態のガス抜き弁20に使用している弁体27は、第1の弁体25についてはエチレンプロピレンゴムにアセチレンブラックを加え、第2の弁体26についてはエチレンプロピレンゴムにカーボンナノファイバーを加えて、相ロールで板状に混練成形し、成形された板状体を、加硫するために、金型を用いて180℃で10分間、加熱・加圧してシート体として得たものである。表1はこのようにして作製した第1の弁体25と第2の弁体26のシート体について抗張力、伸び率等を測定した結果を示す。
図4(a)は、弁体の中心を挟む2個所に通気孔26aを形成した例、図4(b)は弁体の中心のまわりの3個所に均等間隔で通気孔26aを形成した例、図4(c)は弁体の中心のまわりの4個所に均等間隔で通気孔26aを形成した例である。
図5は、本実施形態のガス抜き弁を電気二重層コンデンサに取り付けて、ガス抜きの作用を実験した結果を示す。第1の弁体25は前述したアセチレンブラックを混合したもの、第2の弁体26はカーボンナノファイバーを混合したものであり、第2の弁体26には通気孔を4個設けたものを使用した。
実験は、従来のコンデンサに上記ガス抜き弁20を防爆弁16にかえて取り付け、コンデンサの封口体に内圧測定用として圧力センサを取り付け、端子間に電圧を印加してそのときのコンデンサの内圧を測定する方法で行った。
この実験結果は、通気孔を有する第1の弁体と第2の弁体の2層構造からなる弁体を使用することにより、ガス抜き作用によって内圧を解放する作用が得られること、内圧を解放した状態でコンデンサ内を外部から遮蔽するチェック作用が得られることを示しており、本実施形態のガス抜き弁20が、コンデンサの爆発を防止するとともに、コンデンサの内圧をコントロールする作用をなすことが確かめられた。
12 封口体
14a 陽極端子
14b 陰極端子
16 防爆弁
20 ガス抜き弁
22 基体
23 貫通孔
24 凹部
24a 段差部
25 第1の弁体
25a、26a 通気孔
26 第2の弁体
27 弁体
28 取り付け金具
28a 開口
Claims (7)
- 伸縮性を有するシート体からなる弁体が、容器内に連通して設けられた開口部を塞いで設けられ、前記弁体が、常時は容器の内外を遮断し、容器の内圧が上昇した際には容器内のガスを容器外に排出して容器の内圧をコントロールすべく設けられたガス抜き弁であって、
前記弁体が、容器内に面する第1の弁体と、容器外に面し、前記第1の弁体を形成するシート体よりも伸び率が大きい第2の弁体とが積層されて形成され、
前記第1の弁体には、前記容器内に連通する通気孔がシート体を貫通して設けられ、
前記第2の弁体には、前記通気孔と平面配置が重複しない配置に、通気孔がシート体を貫通して設けられていることを特徴とするガス抜き弁。 - 前記第2の弁体として、前記第1の弁体を形成するシート体よりも抗張力が小さなシート体が用いられていることを特徴とする請求項1記載のガス抜き弁。
- 前記第1の弁体には単一の通気孔が設けられ、前記第2の弁体には前記第1の弁体に設けられた通気孔の周囲に、2以上の通気孔が均等配置に設けられていることを特徴とする請求項1または2記載のガス抜き弁。
- 前記第1の弁体を構成するシート体が、伸縮性を有する基材にカーボンブラックを混合したものからなり、
前記第2の弁体を構成するシート体が、伸縮性を有する基材にカーボンナノファイバーを混合したものからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載のガス抜き弁。 - 前記第1の弁体および第2の弁体に形成される通気孔が、シート体にレーザ加工が施されて形成されたものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のガス抜き弁。
- 内圧が作用する容器の防爆弁として、前記請求項1〜5のいずれか一項記載のガス抜き弁が設けられていることを特徴とする電気部品。
- 請求項6記載の電気部品が、コンデンサ、電気二重層コンデンサ、電池であることを特徴とする電気部品。
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