JP5289164B2 - Surface spring and safety valve using the same - Google Patents

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Description

本発明は、面状ばね及びこれを用いた安全弁であって、リチウム二次電池、ニッケル水素二次電池のような二次電池、アルミ電解コンデンサ、電気二重層キャパシタのようなコンデンサ及び電気量記憶素子のようなセンサ等の電気化学素子に用いられるものに係り、特に、電気化学素子の通常使用時に容器内に発生する種々のガスのうち副生ガスのみを、容器内圧が設定圧以上になったときに、電解液を容器内に残しつつ該容器外に瞬時に逸散させるために用いる面状ばね及びこれを用いた自己復帰型の安全弁に関する。   The present invention relates to a planar spring and a safety valve using the same, and includes a secondary battery such as a lithium secondary battery and a nickel hydride secondary battery, a capacitor such as an aluminum electrolytic capacitor and an electric double layer capacitor, and an electric quantity memory. The present invention relates to an element used for an electrochemical element such as a sensor, and in particular, only a by-product gas out of various gases generated in the container during the normal use of the electrochemical element, the container internal pressure exceeds the set pressure. The present invention relates to a planar spring used for instantly dissipating electrolyte solution outside the container while leaving the electrolyte in the container, and a self-returning type safety valve using the same.

従来、防爆安全弁は、主に二次電池やコンデンサに用いられていた。特許文献7の図9に示されるように、アルミ電解コンデンサや電気二重層キャパシタの場合、代表的な防爆安全弁の構造は、アルミニウム金属ケース121の底面123に十字の段押し加工124を施し、他の部分よりもケース厚みを薄くしておくというものであり、安全限界に達すると段押し加工部分が破壊されるようになっている。   Conventionally, explosion-proof safety valves have been mainly used for secondary batteries and capacitors. As shown in FIG. 9 of Patent Document 7, in the case of an aluminum electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor, the structure of a typical explosion-proof safety valve is that a bottom step 123 of an aluminum metal case 121 is subjected to a cross stepping process 124 and the like. The case thickness is made thinner than this part, and when the safety limit is reached, the stepped portion is destroyed.

従来の電池用防爆安全装置としては、例えばステンレス鋼板を用いるもの(特許文献1参照)、ニッケルの箔板を用いるもの(特許文献2参照)が開示されている。特許文献2に記載の大型の据え置き型密閉鉛蓄電池では、電池周辺部の酸霧による腐食を防止するため触媒栓を用いて、充放電時に発生する水素ガスと酸素ガスを、触媒を用いて水に戻し、電池内部のガス圧の上昇を防止している。   As conventional explosion-proof safety devices for batteries, for example, one using a stainless steel plate (see Patent Document 1) and one using a nickel foil plate (see Patent Document 2) are disclosed. In the large stationary sealed lead-acid battery described in Patent Document 2, a catalyst plug is used to prevent corrosion due to acid fog in the periphery of the battery, and hydrogen gas and oxygen gas generated during charging and discharging are converted into water using a catalyst. To prevent the gas pressure inside the battery from rising.

また、フッ素樹脂(PTFE)のフイルムを延伸して製造した連続気泡を有する多孔質膜を用いた構造が開示されている(特許文献3参照)。   In addition, a structure using a porous membrane having open cells produced by stretching a fluororesin (PTFE) film is disclosed (see Patent Document 3).

更に、自己復帰型調圧機能を有する構造が開示されている(特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7)。特許文献6の図1には、ガス進入口10A(ガス逸散口)を有する弁室10B(ガス通過部)内に、球弁20と、該球弁21をガス進入口10Aに押圧付勢するバネ体21とが設けられた構造が開示されている。また、特許文献7の図8には、電池の容器の内部圧力が加熱や過電流によって異常に高くなったときにおける該電池の爆発による事故を防ぐ目的で、所定の圧力で破損してガス抜きを行う構造も開示されている。   Further, a structure having a self-returning pressure adjusting function is disclosed (Patent Document 4, Patent Document 5, Patent Document 6, and Patent Document 7). In FIG. 1 of Patent Document 6, a ball valve 20 and a ball valve 21 are pressed and urged toward the gas inlet 10A in a valve chamber 10B (gas passage portion) having a gas inlet 10A (gas diffusion port). A structure provided with a spring body 21 is disclosed. Further, FIG. 8 of Patent Document 7 shows that the internal pressure of the battery container is damaged at a predetermined pressure and degassed for the purpose of preventing an accident caused by the explosion of the battery when it is abnormally high due to heating or overcurrent. A structure for performing is also disclosed.

特開昭59−79965号公報JP 59-79965 A 特開平10−172529号公報JP-A-10-172529 特開平5−159765号公報JP-A-5-159765 特開平8−259854号公報JP-A-8-259854 特開平11−145015号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-14015 特開平11−339746号公報JP 11-339746 A 特開2004−221129号公報JP 2004-221129 A

しかしながら、上記したアルミ金属ケースに段押し部を設ける方法は、低コストであるが、破壊時の圧力にばらつきが大きく、信頼性が悪いと考えられる。   However, the method of providing the stepped portion on the aluminum metal case described above is low in cost, but it is considered that the pressure at the time of breakage varies greatly and the reliability is poor.

特許文献1に係る金属の箔帯を用いる安全弁では、安全弁が作動すると爆発は防止されるが、電池、コンデンサのような電気化学素子は安楽死することとなり、以後使用できない。   In the safety valve using the metal foil strip according to Patent Document 1, explosion is prevented when the safety valve is operated, but electrochemical elements such as batteries and capacitors are euthanized and cannot be used thereafter.

また、特許文献2に係る触媒栓は、安全ではあるが、高価で形状が大きく、触媒栓だけで小型電池以上に体積を要する。従って、小型の電気化学素子に応用することが不可能である。   Moreover, although the catalyst plug according to Patent Document 2 is safe, it is expensive and large in shape, and requires more volume than a small battery with only the catalyst plug. Therefore, it cannot be applied to a small electrochemical device.

更に、特許文献3に係るフッ素樹脂の多孔質フイルムは、機械的強度、信頼性、歩留まりの点で課題を有し、通常使用時におけるガスの逸散時に、ガスだけでなく電解液が同時に噴出する課題を有していた。またこの構造では、多孔度の均一化が困難で液が流失したり、歩留まりが悪く、HO不透過機能が不完全である等の実用化の上で課題が多い。 Furthermore, the fluororesin porous film according to Patent Document 3 has problems in terms of mechanical strength, reliability, and yield, and not only gas but also electrolyte is ejected simultaneously when gas escapes during normal use. Had a problem to do. In addition, this structure has many problems in practical use, such as difficulty in homogenizing the porosity, liquid loss, poor yield, and incomplete H 2 O impermeability.

特許文献4〜7に記載の構造では、コイルばねのアスペクト比が大きく、小型化が困難で、取付けのために比較的大きな空間が必要である。また15〜20kgf/cm程度の高圧用のコイルばねと比較して、3〜10kgf/cm程度の低圧用のコイルばねの場合には、ばね精度が悪く、低圧駆動が困難である。このため、小型で、2〜5kgf/cmの低圧作動が可能で、かつ応答速度が速い自己復帰型安全弁は、電気二重層キャパシタのようなアルミ缶体用としては、実用化されていないのが現状である。 In the structures described in Patent Documents 4 to 7, the coil spring has a large aspect ratio, is difficult to reduce in size, and requires a relatively large space for mounting. Also compared to 15~20kgf / cm 2 about a coil spring for high pressure, in the case of a coil spring for low pressure of about 3~10kgf / cm 2 has poor spring precision, it is difficult to lower pressure drive. For this reason, a self-recovery type safety valve that is small, can operate at a low pressure of 2 to 5 kgf / cm 2 , and has a fast response speed has not been put into practical use for an aluminum can body such as an electric double layer capacitor. Is the current situation.

また特許文献7に記載の安全弁は、ガス透過性安全弁であるが、ガス透過安全弁用フイルムの単位時間当たりのガス透過量が少なく、大型の電気化学素子(大型電気二重層キャパシタ)に適用するには課題が残されている。   The safety valve described in Patent Document 7 is a gas permeable safety valve, but the gas permeation amount of the gas permeable safety valve film is small, so that it can be applied to a large electrochemical element (large electric double layer capacitor). Remains a challenge.

更に、近年は、携帯電話、パソコン及びPDA等の電子機器が小型化されるに伴い、これらの電気化学素子が超小型化されている。加えて、製造時のハンダリフロー時の耐熱特性や携帯機器の使用環境条件が厳しくなり、これらに使用される電気化学素子のガス発生問題が深刻化しつつある。   Further, in recent years, as electronic devices such as mobile phones, personal computers, and PDAs are miniaturized, these electrochemical elements have been miniaturized. In addition, the heat resistance characteristics during solder reflow during manufacturing and the environmental conditions for use of portable devices are becoming stricter, and the gas generation problem of electrochemical elements used for these is becoming more serious.

また、HEV車(ハイブリットカー)の実用化に伴い、HEV車が寒冷地で使用されるようになり、HEV車の低温対策として、ニッケル水素電池と併用される大容量の電気二重層キャパシタが実用化されている。これらの電気化学素子に対しては、+60〜−30℃の温度サイクル試験が要請されており、ガス発生対策が急務である。   In addition, with the commercialization of HEV vehicles (hybrid cars), HEV vehicles are used in cold regions, and large-capacity electric double layer capacitors that are used in combination with nickel metal hydride batteries are in practical use as a countermeasure for low temperatures in HEV vehicles. It has become. For these electrochemical elements, a temperature cycle test of +60 to −30 ° C. is required, and countermeasures against gas generation are urgently needed.

更に、2007年度に入り、トヨタ自動車株式会社、ダイハツ工業株式会社が、Brake by wireの用途から、エンジンや触媒アシストに電気二重層キャパシタを実用化している。また、株式会社リコーが、業務用高速複写機に大型電気二重層キャパシタを実用化している。このような大型で、大電流用途には、缶体に大型のアルミ缶が使用されるため、軽量、より小型化が期待され、低圧駆動で、アスペクト比の小さい、小型で、瞬時ガス逸散可能な自己復帰型安全弁の開発が急務になっている。   In addition, in FY2007, Toyota Motor Corporation and Daihatsu Kogyo Co., Ltd. have put into practical use electric double layer capacitors for engines and catalyst assist from the application of Brake by wire. In addition, Ricoh Co., Ltd. has put a large electric double layer capacitor into practical use for a commercial high-speed copier. For such large-sized and high-current applications, a large aluminum can is used for the can body, so it is expected to be lighter and more compact, low-pressure drive, small aspect ratio, compact, and instantaneous gas dissipation There is an urgent need to develop a self-recoverable safety valve.

本発明は、上記事実を考慮して、極めて信頼性が高く、低圧作動が可能で、通常使用時に容器内に発生する種々のガスのうち副生ガスのみを、容器内圧が設定圧以上になったときに該容器外に瞬時に逸散させると共に、ガス逸散後に自己復帰することができ、かつ超小型から大型の電気化学素子にも応用することが可能な安全弁及び該安全弁に用いる面状ばねを提供することを目的とする。   In consideration of the above facts, the present invention is extremely reliable and can be operated at a low pressure. Among various gases generated in the container during normal use, only the by-product gas is used, and the internal pressure of the container exceeds the set pressure. A safety valve that can instantaneously dissipate out of the container and can self-recover after gas dissipation, and can be applied to ultra-small to large-sized electrochemical devices, and a surface shape used for the safety valve The object is to provide a spring.

請求項1の発明(面状ばね)は、面状かつ枠状に形成された基部と、該基部の面方向内側に、複数のばね素子部を介して弾性的に支持される荷重受け部と、前記基部、前記ばね素子部及び前記荷重受け部の少なくとも1箇所に設けられ、該荷重受け部に所定以上の荷重が作用した際に壊裂する壊裂部と、を一体的に有している。 The invention according to claim 1 (planar spring) includes a base portion formed in a planar shape and a frame shape, and a load receiving portion that is elastically supported via a plurality of spring element portions on the inner side in the surface direction of the base portion. A rupture portion that is provided at at least one of the base, the spring element portion, and the load receiving portion, and that ruptures when a load of a predetermined level or more is applied to the load receiving portion. Yes.

請求項1に記載の面状ばねでは、面状かつ枠状に形成された基部と、該基部の面方向内側に、複数のばね素子部を介して弾性的に支持される荷重受け部とを一体的に有しているので、荷重受け部に荷重が入力された際に、該荷重受け部は基部に対して瞬時に、かつ弾性的に変位し、荷重がなくなると元の状態に自己復帰する。   In the planar spring according to claim 1, a base portion formed in a planar shape and a frame shape, and a load receiving portion elastically supported via a plurality of spring element portions on the inner side in the surface direction of the base portion. Since it has an integrated structure, when a load is input to the load receiving part, the load receiving part is instantaneously and elastically displaced with respect to the base part, and when the load disappears, the original state is restored. To do.

従って、この面状ばねを安全弁に適用することで、極めて信頼性が高く、低圧作動が可能で、通常使用時に対象容器内に発生する種々のガスのうち副生ガスのみを、容器内圧が設定圧以上になったときにガス逸散口を開いて該容器外に瞬時に逸散させると共に、ガス逸散後に自己復帰してガス逸散口を閉じることができ、かつ超小型から大型の電気化学素子にも応用することが可能な安全弁を得ることができる。   Therefore, by applying this planar spring to a safety valve, it is extremely reliable and can be operated at low pressure. Among various gases generated in the target container during normal use, only the by-product gas is set as the container internal pressure. When the pressure exceeds the pressure, the gas evacuation port is opened to dissipate instantaneously outside the container, and the gas evacuation port can be closed by self-return after gas evacuation. A safety valve that can also be applied to chemical elements can be obtained.

また、荷重受け部に所定以上の荷重が作用した際に、基部、ばね素子部及び荷重受け部の少なくとも1箇所に設けられた壊裂部が壊裂する。従って、この面状ばねを安全弁に適用することで、対象容器内に過大な圧力が生じた場合に、該圧力を瞬時に逸散させることができる。 In addition , when a predetermined load or more is applied to the load receiving portion, a rupture portion provided in at least one of the base portion, the spring element portion, and the load receiving portion is ruptured. Therefore, by applying this planar spring to the safety valve, when an excessive pressure is generated in the target container, the pressure can be instantaneously dissipated.

請求項の発明は、請求項1記載の面状ばねにおいて、前記基部の外形寸法をXとし、前記ばね素子部の弾性変形による前記基部の厚さ方向の一方における前記荷重受け部の変位可能寸法をYとすると、アスペクト比(Y/X)が0.1〜0.5である。 According to a second aspect of the invention, the planar spring according to claim 1, the outer dimensions of the base and X, displacement of the load receiving portion at one thickness direction of the base portion by elastic deformation of the spring element unit If the possible dimension is Y, the aspect ratio (Y / X) is 0.1 to 0.5.

請求項に記載の面状ばねでは、基部の外形寸法をXとし、ばね素子部の弾性変形による基部の厚さ方向の一方における荷重受け部の変位可能寸法をYとすると、アスペクト比(Y/X)が0.1〜0.5であるので、面状ばねを小型化しつつ、荷重入力時における荷重受け部の変位の応答精度を高めることができる。 In the planar spring according to claim 2, when the outer dimension of the base is X and the displaceable dimension of the load receiving part in one of the bases in the thickness direction due to elastic deformation of the spring element part is Y, the aspect ratio (Y Since / X) is 0.1 to 0.5, the response accuracy of the displacement of the load receiving portion at the time of load input can be increased while downsizing the planar spring.

請求項の発明は、請求項1又は請求項2に記載の面状ばねにおいて、前記面状ばねは、Niの電鋳金属、Ni系合金の電鋳合金、Cuの電鋳金属、Cu系合金の電鋳合金、又はPd−Ni合金、Pd−Co合金若しくはPd−Ni−Co三元合金であってPdが10〜90%含まれた電鋳合金で製作されている。 According to a third aspect of the present invention, in the planar spring according to the first or second aspect, the planar spring includes a Ni electroformed metal, a Ni-based alloy electroformed alloy, a Cu electroformed metal, a Cu-based spring. An electroformed alloy of an alloy, or a Pd—Ni alloy, a Pd—Co alloy, or a Pd—Ni—Co ternary alloy, which is made of an electroformed alloy containing 10 to 90% of Pd.

請求項に記載の面状ばねでは、面状ばねは、Niの電鋳金属、Ni系合金の電鋳合金、Cuの電鋳金属、Cu系合金の電鋳合金、又はPd−Ni合金、Pd−Co合金若しくはPd/Ni/Co三元合金であってPdが10〜90%含まれた電鋳合金で製作されているので、ばね特性、耐食性、信頼性を高めることができる。 The planar spring according to claim 3 , wherein the planar spring is an electroformed metal of Ni, an electroformed alloy of an Ni-based alloy, an electroformed metal of Cu, an electroformed alloy of a Cu-based alloy, or a Pd-Ni alloy, Since it is made of a Pd—Co alloy or a Pd / Ni / Co ternary alloy and containing 10 to 90% of Pd, the spring characteristics, corrosion resistance, and reliability can be improved.

請求項の発明は、請求項1〜請求項の何れか1項に記載の面状ばねにおいて、前記面状ばねの厚さは、1〜100μmである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the planar spring according to any one of the first to third aspects, the thickness of the planar spring is 1 to 100 μm.

請求項に記載の安全弁では、面状ばねの厚さは、1〜100μmであるので、機械的強度を確保しつつ、製作コストを抑制することができる。 In the safety valve according to the fourth aspect, since the thickness of the planar spring is 1 to 100 μm, the manufacturing cost can be suppressed while ensuring the mechanical strength.

請求項の発明(安全弁)は、請求項1〜請求項の何れか1項に記載の面状ばねと、前記面状ばねによりガス逸散孔に押圧付勢される弁体と、を有している。 An invention (safety valve) according to claim 5 includes the planar spring according to any one of claims 1 to 4 and a valve body that is pressed and urged by the planar spring to the gas diffusion hole. Have.

請求項に記載の安全弁では、請求項1〜請求項の何れか1項に記載の面状ばねと、面状ばねによりガス逸散孔に押圧付勢される弁体とを有しているので、面状ばねが適宜弾性変形することによって、該安全弁が取り付けられた容器の通常使用時の調圧を行うことができる。壊裂部を有する面状ばねでは、面状ばねの荷重受け部材に所定以上の荷重が作用した際には、該壊裂部が壊裂することで、容器内の圧力を逸散させることができる。 According to a fifth aspect of the present invention , the safety valve includes the planar spring according to any one of the first to fourth aspects, and a valve body that is pressed and urged to the gas diffusion hole by the planar spring. Therefore, pressure regulation during normal use of the container to which the safety valve is attached can be performed by appropriately elastically deforming the planar spring. In a planar spring having a rupture portion, when a load exceeding a predetermined value is applied to the load receiving member of the planar spring, the rupture portion may rupture, thereby dissipating the pressure in the container. it can.

請求項の発明(電気化学素子)は、請求項に記載の安全弁を有している。 The invention of claim 6 (electrochemical element) has the safety valve of claim 5 .

請求項に記載の電気化学素子では、請求項に記載の安全弁を有しているので、通常使用時に該電気化学素子の容器内に発生する種々のガスのうち副生ガスのみを、容器内圧が設定圧以上になったときに該容器外に瞬時に逸散させることができる。安全弁に壊裂部を有する面状ばねが用いられている場合、容器内に過大な圧力が生じた際に、該壊裂部が壊裂することで、該圧力を瞬時に逸散させることができる。このため、電気化学素子の信頼性や安全性を高めることができる。 The electrochemical element according to claim 6 has the safety valve according to claim 5 , so that only by-product gas out of various gases generated in the container of the electrochemical element during normal use is stored in the container. When the internal pressure exceeds the set pressure, it can be instantaneously dissipated out of the container. When a planar spring having a rupture portion is used for the safety valve, when an excessive pressure is generated in the container, the rupture portion may be ruptured to dissipate the pressure instantly. it can. For this reason, the reliability and safety | security of an electrochemical element can be improved.

以上説明したように、本発明に係る請求項1に記載の面状ばねによれば、極めて信頼性が高く、低圧作動が可能で、通常使用時に容器内に発生する種々のガスのうち副生ガスのみを、容器内圧が設定圧以上になったときに該容器外に瞬時に逸散させることができ、かつ超小型から大型の電気化学素子にも応用することが可能な安全弁を得ることができる、という優れた効果が得られる。   As described above, according to the planar spring of the first aspect of the present invention, it is extremely reliable, can be operated at a low pressure, and is a by-product of various gases generated in the container during normal use. It is possible to obtain a safety valve that can instantaneously dissipate only gas when the internal pressure of the container exceeds the set pressure, and that can be applied to ultra small to large electrochemical devices. The excellent effect of being able to be obtained is obtained.

請求項に記載の面状ばねによれば、面状ばねを小型化しつつ、荷重入力時における荷重受け部の変位の応答精度を高めることができる、という優れた効果が得られる。 According to the planar spring of the second aspect, it is possible to obtain an excellent effect that the response accuracy of the displacement of the load receiving portion at the time of load input can be increased while the planar spring is downsized.

請求項に記載の面状ばねによれば、ばね特性、耐食性、信頼性を高めることができる、という優れた効果が得られる。 According to the planar spring of the third aspect, it is possible to obtain an excellent effect that the spring characteristics, corrosion resistance, and reliability can be improved.

請求項に記載の安全弁によれば、機械的強度を確保しつつ、製作コストを抑制することができる、という優れた効果が得られる。 According to the safety valve of the fourth aspect , it is possible to obtain an excellent effect that the manufacturing cost can be suppressed while ensuring the mechanical strength.

請求項に記載の安全弁によれば、安全弁が取り付けられた容器の通常使用時の調圧を行うことができる、という優れた効果が得られる。 According to the safety valve of Claim 5 , the outstanding effect that the pressure regulation at the time of normal use of the container with which the safety valve was attached can be performed.

請求項に記載の電気化学素子によれば、電気化学素子の耐久性や安全性を高めることができる、という優れた効果が得られる。 According to the electrochemical element of the sixth aspect , it is possible to obtain an excellent effect that the durability and safety of the electrochemical element can be improved.

図1及び図2は、面状ばねの第1構成例に係り、図1は、面状ばねを示す正面図である。1 and 2 relate to a first configuration example of a planar spring, and FIG. 1 is a front view showing the planar spring. 面状ばねの外形寸法に対する荷重受け部の変位可能量を示す側面図である。It is a side view which shows the amount of displacement of a load receiving part with respect to the external dimension of a planar spring. 第2構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on a 2nd structural example. 第3構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on a 3rd structural example. 第4構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on a 4th structural example. 壊裂部の構成を示す、要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the structure of a rupture part. 第5構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on a 5th structural example. 壊裂部の構成を示す、要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the structure of a rupture part. 第6構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on a 6th structural example. 壊裂部の構成を示す、要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the structure of a rupture part. 第7構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on a 7th structural example. 第8構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on the 8th structural example. 第9構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on the 9th structural example. 第10構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on a 10th structural example. 第11構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on the 11th structural example. 面状ばねの厚さと応答作動圧力との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the thickness of a planar spring, and a response working pressure. 第12構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on the 12th structural example. 第13構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on the 13th structural example. 第14構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on the 14th structural example. 第15構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on the 15th structural example. 第16構成例に係る面状ばねを示す正面図である。It is a front view which shows the planar spring which concerns on the 16th structural example. 各種電鋳金属の応力とひずみの関係を示す線図及び表である。It is the diagram and table | surface which show the relationship between the stress and distortion of various electroformed metals. フォトエレクトロフォーミングにおいて、レジストにより制御したパターンと電鋳金属を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the pattern and electroformed metal which were controlled by the resist in photoelectroforming. 電鋳で製作したばね素子部の幅寸法及び厚さ寸法を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows the width dimension and thickness dimension of the spring element part manufactured by electroforming. 電気化学素子の缶体の弁座に取り付けられた安全弁を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the safety valve attached to the valve seat of the can of an electrochemical element. 皿ばねを示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a disc spring.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
[面状ばね]
(第1構成例)
図1において、第1構成例に係る面状ばね1は、基部20と、荷重受け部22とを一体的に有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Surface spring]
(First configuration example)
In FIG. 1, the planar spring 1 according to the first configuration example integrally includes a base portion 20 and a load receiving portion 22.

基部20は、面状かつ枠状に形成されており、例えば円環状かつ平面状に形成されている。なお基部20の外形形状は円形に限られるものではなく、多角形や楕円形等であってもよい。   The base portion 20 is formed in a planar shape and a frame shape, for example, an annular shape and a planar shape. The outer shape of the base 20 is not limited to a circle, but may be a polygon or an ellipse.

荷重受け部22は、基部20の面方向内側に、複数のばね素子部26を介して弾性的に支持されている。具体的には、荷重受け部22は、例えば基部20の中央部に位置している。また荷重受け部22の中央には、後述する安全弁40の弁体42(図25)が嵌合するように、貫通孔22Aが形成されている。これにより、荷重受け部22は円環状となっている。また、面状ばね1において、基部20、荷重受け部22及びばね素子部26の何れでもない領域は、孔部30とされている。   The load receiving portion 22 is elastically supported via a plurality of spring element portions 26 on the inner side in the surface direction of the base portion 20. Specifically, the load receiving part 22 is located in the center part of the base 20, for example. A through hole 22A is formed in the center of the load receiving portion 22 so that a valve body 42 (FIG. 25) of a safety valve 40 (to be described later) is fitted. Thereby, the load receiving part 22 has an annular shape. In the planar spring 1, a region that is not any of the base portion 20, the load receiving portion 22, and the spring element portion 26 is a hole portion 30.

ばね素子部26は、荷重受け部22の外周縁と基部20の内周縁とを連結するように該基部20の半径方向に延び、該基部20の周方向の6箇所に配置されている。換言すれば、各ばね素子部26は、60°間隔で均等に配置されている。各ばね素子部26は、例えば基部20の面方向、かつ該基部20の半径方向と直交する方向に振幅を有する正弦波状に形成されている。   The spring element portions 26 extend in the radial direction of the base portion 20 so as to connect the outer peripheral edge of the load receiving portion 22 and the inner peripheral edge of the base portion 20, and are arranged at six locations in the circumferential direction of the base portion 20. In other words, the spring element portions 26 are evenly arranged at intervals of 60 °. Each spring element portion 26 is formed in a sine wave shape having an amplitude in a surface direction of the base portion 20 and a direction orthogonal to the radial direction of the base portion 20, for example.

基部20、ばね素子部26及び荷重受け部22の少なくとも1箇所には、該荷重受け部22に所定以上の荷重が作用した際に壊裂する壊裂部28が設けられている。第1構成例では、例えば荷重受け部22に壊裂部28が設けられている。この壊裂部28は、局部的に幅狭に形成されたくびれ部として構成され、荷重受け部22の周方向の例えば2箇所に形成されている。なお、壊裂部28の構造は、後述する第2構成例から第16構成例のように、応用品(電気化学素子等)の圧力や壊裂応答速度に応じて、適宜変更される。   At least one portion of the base 20, the spring element portion 26, and the load receiving portion 22 is provided with a rupture portion 28 that ruptures when a load of a predetermined level or more is applied to the load receiving portion 22. In the first configuration example, for example, a rupture portion 28 is provided in the load receiving portion 22. The rupture portion 28 is configured as a constricted portion that is locally narrowed, and is formed at, for example, two locations in the circumferential direction of the load receiving portion 22. Note that the structure of the rupture portion 28 is appropriately changed according to the pressure of the applied product (electrochemical element or the like) and the rupture response speed as in a second configuration example to a sixteenth configuration example described later.

図2に示されるように、面状ばね1は、基部20の外形寸法(外径)をXとし、ばね素子部26の弾性変形による基部20の厚さ方向の一方における荷重受け部22の変位可能寸法をYとすると、アスペクト比(Y/X)が0.1〜0.5となっている。ここで、アスペクト比の下限値を0.1としたのは、この値未満では、荷重受け部22時に荷重受け部22が変位する際の応答精度が劣るようになるからである。また、アスペクト比の上限値を0.5としたのは、この値を超えると、面状ばね1の形状が大きくなるからである。従って、このようにアスペクト比を設定することで、面状ばね1を小型化しつつ、荷重入力時における荷重受け部22の変位の応答精度を高めることができる。なお、図2においては、荷重受け部22の変位方向が、基部20の厚さ方向の上方となっているが、下方にも同様に変位可能である。   As shown in FIG. 2, in the planar spring 1, the outer dimension (outer diameter) of the base portion 20 is X, and the displacement of the load receiving portion 22 on one side in the thickness direction of the base portion 20 due to elastic deformation of the spring element portion 26. When the possible dimension is Y, the aspect ratio (Y / X) is 0.1 to 0.5. Here, the reason why the lower limit value of the aspect ratio is set to 0.1 is that if it is less than this value, the response accuracy when the load receiving portion 22 is displaced at the time of the load receiving portion 22 becomes poor. Moreover, the reason why the upper limit of the aspect ratio is set to 0.5 is that when this value is exceeded, the shape of the planar spring 1 becomes large. Therefore, by setting the aspect ratio in this way, it is possible to increase the response accuracy of the displacement of the load receiving portion 22 at the time of load input while downsizing the planar spring 1. In FIG. 2, the displacement direction of the load receiving portion 22 is above the thickness direction of the base portion 20, but can be similarly displaced downward.

また、面状ばね1の厚さZは、1〜100μmである。ここで、厚さZの下限値を1μmとしたのは、この値を下回ると、面状ばね1の機械的強度を確保することが難しくなるからである。また上限値を100μmとしたのは、この値を上回ると、面状ばね1の製作コストが高くなるからである。従って、このように面状ばね1の厚さZを設定することで、面状ばね1の機械的強度を確保しつつ、製作コストを抑制することができる。なお、この厚さZの範囲の妥当性については、後述する第11構成例で改めて説明する。   The thickness Z of the planar spring 1 is 1 to 100 μm. Here, the reason why the lower limit value of the thickness Z is set to 1 μm is that if it is less than this value, it becomes difficult to ensure the mechanical strength of the planar spring 1. The reason why the upper limit value is set to 100 μm is that when this value is exceeded, the manufacturing cost of the planar spring 1 increases. Therefore, by setting the thickness Z of the planar spring 1 in this way, the manufacturing cost can be suppressed while ensuring the mechanical strength of the planar spring 1. The validity of the thickness Z range will be described again in an eleventh configuration example described later.

面状ばね1は、ばね特性、耐食性及び信頼性の確保を考慮して、例えばNiの電鋳金属、Ni系合金の電鋳合金、Cuの電鋳金属、Cu系合金の電鋳合金、又はPd−Ni合金、Pd−Co合金若しくはPd/Ni/Co三元合金であってPdが10〜90%含まれた電鋳合金で製作される。これに加えて、Mo、Nb、Fe、Mn等の磁性元素を添加することも可能である。面状ばね1の製法については、後に詳述する。なお、面状ばね1の材質は、金属には限られず、ばね性を有するものであればどのような材料を用いてもよい。例えば、ばね性を有する高分子材料やセラミックスであってもよい。   In consideration of securing spring characteristics, corrosion resistance and reliability, the planar spring 1 is, for example, an electroformed metal of Ni, an electroformed alloy of a Ni-based alloy, an electroformed metal of Cu, an electroformed alloy of a Cu-based alloy, or A Pd—Ni alloy, a Pd—Co alloy, or a Pd / Ni / Co ternary alloy, which is made of an electroformed alloy containing 10 to 90% of Pd. In addition to this, it is also possible to add magnetic elements such as Mo, Nb, Fe, and Mn. The manufacturing method of the planar spring 1 will be described in detail later. Note that the material of the planar spring 1 is not limited to metal, and any material may be used as long as it has a spring property. For example, it may be a polymer material having spring properties or ceramics.

(第2構成例)
図3において、第2構成例に係る面状ばね2では、壊裂部28が、荷重受け部22の周方向の6箇所に形成されている。ばね素子部26も、基部20の周方向の6箇所に配置されており、隣り合うばね素子部26間に、壊裂部28がそれぞれ形成されている。他の部分については、第1構成例と同様であるので、同一の部分には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。
(Second configuration example)
In FIG. 3, in the planar spring 2 according to the second configuration example, the rupture portions 28 are formed at six locations in the circumferential direction of the load receiving portion 22. The spring element portions 26 are also arranged at six locations in the circumferential direction of the base portion 20, and rupture portions 28 are formed between the adjacent spring element portions 26. Since other parts are the same as those in the first configuration example, the same parts are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof is omitted.

(第3構成例)
図4において、第3構成例に係る面状ばね3では、隣り合うばね素子部26間において、例えば荷重受け部22の外周に開口する切欠き22Bが、該荷重受け部22の周方向の6箇所に形成されている。ばね素子部26も、基部20の周方向の6箇所に配置されており、隣り合うばね素子部26間に、切欠き22Bがそれぞれ形成されている。切欠き22Bは、荷重受け部22の周方向において部分的に幅広となっており、これにより荷重受け部22に形成されるくびれ部が、壊裂部28となっている。他の部分については、第1構成例と同様である。
(Third configuration example)
In FIG. 4, in the planar spring 3 according to the third configuration example, a notch 22 </ b> B opened to the outer periphery of the load receiving portion 22, for example, between the adjacent spring element portions 26 is 6 in the circumferential direction of the load receiving portion 22. It is formed in the place. The spring element portions 26 are also arranged at six locations in the circumferential direction of the base portion 20, and notches 22B are formed between the adjacent spring element portions 26, respectively. The notch 22 </ b> B is partially wider in the circumferential direction of the load receiving portion 22, and the constricted portion formed in the load receiving portion 22 thereby becomes a rupture portion 28. Other parts are the same as those in the first configuration example.

(第4構成例)
図5において、第4構成例に係る面状ばね4では、荷重受け部22の中央に貫通孔22Aが設けられており、かつ荷重受け部22の外周に開口する切欠き22Bが、該荷重受け部22の周方向におけるばね素子部26の両側にそれぞれ形成されている。図6に示されるように、この切欠き22Bは、荷重受け部22の周方向におけるばね素子部26の両側に一対形成され、該荷重受け部22の中心側に向かって互いに接近するように延びて終端している。これにより荷重受け部22に形成されるくびれ部が、壊裂部28となっている。他の部分については、第1構成例と同様である。
(Fourth configuration example)
In FIG. 5, in the planar spring 4 according to the fourth configuration example, a through hole 22 </ b> A is provided in the center of the load receiving portion 22, and a notch 22 </ b> B that opens to the outer periphery of the load receiving portion 22 includes the load receiving portion 22. It is formed on both sides of the spring element portion 26 in the circumferential direction of the portion 22. As shown in FIG. 6, a pair of the notches 22 </ b> B is formed on both sides of the spring element portion 26 in the circumferential direction of the load receiving portion 22, and extends so as to approach each other toward the center side of the load receiving portion 22. Terminated. As a result, the constricted portion formed in the load receiving portion 22 is a rupture portion 28. Other parts are the same as those in the first configuration example.

(第5構成例)
図7において、第5構成例に係る面状ばね5では、基部20の内周に開口する切欠き20Bが、該基部20の周方向におけるばね素子部26の両側にそれぞれ形成されている。図8に示されるように、この切欠き20Bは、基部20の周方向におけるばね素子部26の両側に一対形成され、該基部20の半径方向外側に向かって互いに接近するように延びて終端している。これにより基部20に形成されるくびれ部が、壊裂部28となっている。他の部分については、第1構成例と同様である。
(Fifth configuration example)
In FIG. 7, in the planar spring 5 according to the fifth configuration example, notches 20 </ b> B that open to the inner periphery of the base portion 20 are formed on both sides of the spring element portion 26 in the circumferential direction of the base portion 20. As shown in FIG. 8, a pair of notches 20B are formed on both sides of the spring element portion 26 in the circumferential direction of the base portion 20, and extend so as to approach each other toward the radially outer side of the base portion 20 and terminate. ing. As a result, the constricted portion formed in the base portion 20 is a rupture portion 28. Other parts are the same as those in the first configuration example.

(第6構成例)
図9,図10において、第6構成例に係る面状ばね6では、壊裂部28がばね素子部26に設けられている。この壊裂部28は、正弦波状のばね素子部26における、例えば湾曲部の外周側に切欠き状にそれぞれ形成されている。他の部分については、第1構成例と同様である。
(Sixth configuration example)
9 and 10, in the planar spring 6 according to the sixth configuration example, the rupture portion 28 is provided in the spring element portion 26. The rupture portion 28 is formed in a notch shape, for example, on the outer peripheral side of the curved portion in the sinusoidal spring element portion 26. Other parts are the same as those in the first configuration example.

(第7構成例)
図11において、第7構成例に係る面状ばね7では、ばね素子部26が、荷重受け部22の中心部を中心として同心円状となる周方向部26Aと、荷重受け部22、各周方向部26A及び基部20を連結するように該基部20の半径方向に延び、該基部20の周方向の8箇所に配置される径方向部26Bとを有して構成されている。各径方向部26Bは、45°間隔で均等に配置されている。他の部分については、第1構成例と同様である。
(Seventh configuration example)
In FIG. 11, in the planar spring 7 according to the seventh configuration example, the spring element portion 26 has a circumferential portion 26 </ b> A that is concentric around the center portion of the load receiving portion 22, the load receiving portion 22, and each circumferential direction. The base portion 20 is configured to have a radial portion 26 </ b> B that extends in the radial direction of the base portion 20 and is arranged at eight locations in the circumferential direction of the base portion 20 so as to connect the portion 26 </ b> A and the base portion 20. Each radial direction part 26B is arrange | positioned equally at 45 degree intervals. Other parts are the same as those in the first configuration example.

(第8構成例)
図12に示されるように、第8構成例に係る面状ばね8は、第7構成例に係る面状ばね7において、ばね素子部26における径方向部26Bを、基部20の周方向の4箇所に配置したものである。径方向部26Bは、45°間隔で均等に配置されている。他の部分については、第7構成例と同様である。
(Eighth configuration example)
As shown in FIG. 12, the planar spring 8 according to the eighth configuration example is different from the planar spring 7 according to the seventh configuration example in that the radial direction portion 26 </ b> B in the spring element portion 26 is changed to 4 in the circumferential direction of the base portion 20. It is arranged at the place. The radial direction portions 26B are evenly arranged at 45 ° intervals. Other parts are the same as in the seventh configuration example.

(第9構成例)
図13に示されるように、第9構成例に係る面状ばね9では、第8構成例に係る面状ばね8において、同心円状の孔部30の周方向の位相を、径方向において1つおきに45°ずらしたものである。これに伴い、径方向部26Bは、基部20の径方向において、断続的に配置されている。
(Ninth configuration example)
As shown in FIG. 13, in the planar spring 9 according to the ninth configuration example, in the planar spring 8 according to the eighth configuration example, the circumferential phase of the concentric hole portion 30 is one in the radial direction. Every other 45 °. Accordingly, the radial direction part 26 </ b> B is intermittently arranged in the radial direction of the base part 20.

(第10構成例)
図14において、第10構成例に係る面状ばね10では、ばね素子部26が、径方向部26Bと周方向部26Aとを交互に形成することで構成されている。このばね素子部26は、基部20の周方向の4箇所に設けられている。このようにばね素子部26を構成することで、該ばね素子部26の長さをより多く確保して、荷重受け部22に入力される荷重に対する感度を高めると共に、基部20の厚さ方向への荷重受け部22の変位可能寸法Y(図2)をより大きく設定できるようになっている。他の部分については、第1構成例と同様である。
(10th configuration example)
In FIG. 14, in the planar spring 10 according to the tenth configuration example, the spring element portion 26 is configured by alternately forming the radial direction portion 26 </ b> B and the circumferential direction portion 26 </ b> A. The spring element portions 26 are provided at four locations in the circumferential direction of the base portion 20. By configuring the spring element portion 26 in this manner, the length of the spring element portion 26 is ensured more, the sensitivity to the load input to the load receiving portion 22 is increased, and the thickness of the base portion 20 is increased. The displaceable dimension Y (FIG. 2) of the load receiving portion 22 can be set larger. Other parts are the same as those in the first configuration example.

(第11構成例)
図15に示されるように、第11構成例に係る面状ばね11は、第10構成例に係る面状ばね10において、ばね素子部26を、基部20の周方向の8箇所に設けたものである。
(Eleventh configuration example)
As shown in FIG. 15, the planar spring 11 according to the eleventh configuration example is the planar spring 10 according to the tenth configuration example, in which the spring element portions 26 are provided at eight locations in the circumferential direction of the base portion 20. It is.

ここで、Niが40%、Pdが60%の合金を材料に用いて、図15に示される寸法の面状ばね11を電鋳により製作し、該面状ばね11の厚さと応答作動圧力との関係について試験を行ったので、その結果について説明する。試験結果は、表1及び図16に示す通りである。この試験によれば、面状ばね11の厚さを1〜100μmの範囲に設定することで、厚さと応答作動圧力との関係が直線的になり、優れたばね特性が得られることがわかる。   Here, an alloy having Ni of 40% and Pd of 60% is used as a material, and a planar spring 11 having the dimensions shown in FIG. 15 is manufactured by electroforming. Since the test was conducted on the relationship, the results will be described. The test results are as shown in Table 1 and FIG. According to this test, it can be seen that by setting the thickness of the planar spring 11 in the range of 1 to 100 μm, the relationship between the thickness and the response operating pressure becomes linear, and excellent spring characteristics can be obtained.

Figure 0005289164
Figure 0005289164

(第12構成例)
図17において、第12構成例に係る面状ばね12では、ばね素子部26が、径方向部26Bと周方向部26Aとを交互に形成すると共に、基部20の径方向において隣り合う周方向部26A間に、径方向部26Bに連結される環状部26Cを形成することで構成されている。このばね素子部26は、基部20の周方向の8箇所設けられている。他の部分については、第1構成例と同様である。
(Twelfth configuration example)
In FIG. 17, in the planar spring 12 according to the twelfth configuration example, the spring element portions 26 alternately form the radial direction portions 26 </ b> B and the circumferential direction portions 26 </ b> A and are adjacent to each other in the radial direction of the base portion 20. An annular portion 26C connected to the radial direction portion 26B is formed between 26A. The spring element portion 26 is provided at eight locations in the circumferential direction of the base portion 20. Other parts are the same as those in the first configuration example.

(第13構成例)
図18において、第13構成例に係る面状ばね13では、各々のばね素子部26が台形の折れ線状に形成されている。このばね素子部26は、2本で1組をなし、基部20の周方向に8組設けられている。1組のばね素子部26は、基部20の半径方向を中心軸として略線対称となっている。他の部分については、第1構成例と同様である。
(13th configuration example)
18, in the planar spring 13 according to the thirteenth configuration example, each spring element portion 26 is formed in a trapezoidal polygonal line shape. Two sets of the spring element portions 26 form one set, and eight sets are provided in the circumferential direction of the base portion 20. The pair of spring element portions 26 are substantially line symmetric with respect to the radial direction of the base portion 20 as a central axis. Other parts are the same as those in the first configuration example.

(第14構成例)
図19に示されるように、第構成例に係る面状ばね14は、第13構成例に係る面状ばね13において、ばね素子部26を、基部20の周方向に10組設けたものである。
(14th configuration example)
As shown in FIG. 19, the planar spring 14 according to the first configuration example is obtained by providing ten sets of spring element portions 26 in the circumferential direction of the base portion 20 in the planar spring 13 according to the thirteenth configuration example. .

(第15構成例)
図20において、第構成例に係る面状ばね15では、各々のばね素子部26が周方向部26Aと径方向部26Bとを有する折れ線状に形成されている。このばね素子部26は、2本で1組をなし、基部20の周方向に8組設けられている。1組のばね素子部26は、基部20の半径方向を中心軸として略線対称となっている。1組のばね素子部26の間には、略十字形の孔部30が形成されている。また隣り合う2組のばね素子部26の間には、略H形の孔部30が形成されている。他の部分については、第1構成例と同様である。
(15th configuration example)
In FIG. 20, in the planar spring 15 according to the configuration example, each spring element portion 26 is formed in a polygonal line shape having a circumferential direction portion 26A and a radial direction portion 26B. Two sets of the spring element portions 26 form one set, and eight sets are provided in the circumferential direction of the base portion 20. The pair of spring element portions 26 are substantially line symmetric with respect to the radial direction of the base portion 20 as a central axis. A substantially cross-shaped hole 30 is formed between the pair of spring element portions 26. A substantially H-shaped hole 30 is formed between two adjacent sets of spring element portions 26. Other parts are the same as those in the first configuration example.

(第16構成例)
図21に示されるように、第構成例に係る面状ばね16は、第1構成例に係る面状ばね1において、正弦波状のばね素子部26が、基部20の周方向の18箇所に設けられている。荷重受け部22に貫通孔22Aが形成されていない点を除き、他の構成は第1構成例と同様である。
(16th configuration example)
As shown in FIG. 21, the planar spring 16 according to the first configuration example is the planar spring 1 according to the first configuration example, and sinusoidal spring element portions 26 are provided at 18 locations in the circumferential direction of the base portion 20. It has been. Except for the point that the through hole 22A is not formed in the load receiving portion 22, the other configuration is the same as that of the first configuration example.

(他の構成例)
面状ばねの構成は、上記した第1構成例から第16構成例に限られるものではなく、用途や使用条件に応じて適宜構成を変更することが可能である。
(Other configuration examples)
The configuration of the planar spring is not limited to the above-described first configuration example to the sixteenth configuration example, and the configuration can be appropriately changed according to the application and use conditions.

また第7構成例から第16構成例において、荷重受け部22に、第1構成例における貫通孔22Aに相当する形状を設けてもよい。また第7構成例から第16構成例に、第1構成例から第6構成例に係る壊裂部28を適宜組み合わせることも可能である。   In the seventh configuration example to the sixteenth configuration example, the load receiving portion 22 may be provided with a shape corresponding to the through hole 22A in the first configuration example. It is also possible to appropriately combine the rupture portions 28 according to the first configuration example to the sixth configuration example with the seventh configuration example to the sixteenth configuration example.

上記各構成例では、面状ばねの形状を平面状としたが、これに限られず、凹凸面や円弧面等を含んでいてもよい。特に、第7構成例から第16構成例のように、荷重受け部22に貫通孔22Aを設けない場合には、後述する弁体42(図25)に対応する凹面を設けてもよい。また、壊裂部28を設けない構成としてもよい。   In each of the above configuration examples, the shape of the planar spring is a planar shape, but is not limited thereto, and may include an uneven surface, an arc surface, or the like. In particular, as in the seventh to sixteenth configuration examples, when the through hole 22A is not provided in the load receiving portion 22, a concave surface corresponding to a valve body 42 (FIG. 25) described later may be provided. Moreover, it is good also as a structure which does not provide the rupture part 28. FIG.

[面状ばねの製法]
本実施形態に係る面状ばね1〜16の製法を述べる。本実施形態では、面状ばねの製法として、面状ばねシートを金型で打ち抜くことも容易に考えられるが、微圧で正確な作動を求められる電気化学素子用には、圧延によるばね材料では精度が得られない。本実施形態では、電鋳法で生産する。
[Manufacturing method of planar spring]
The manufacturing method of the planar springs 1-16 which concern on this embodiment is described. In this embodiment, as a method for producing a planar spring, it is easily considered to punch a planar spring sheet with a mold, but for an electrochemical element that requires precise operation at a low pressure, a spring material by rolling is not suitable. Accuracy cannot be obtained. In this embodiment, it produces by an electroforming method.

本実施形態の最も重要な部分は面状ばねであり、この部分の要求される要素は三次元的に小型で機械的機能を充分発揮しなければならないものである。そのため具体的には機械的性質の安定性、形状寸法の高精度、耐食などの化学的安定性が要求される。従来のコイルばねを利用した15〜20kgf/cm程度のものは、ばねの強度の安定性、コイルばねの太さの精度のばらつきなどから、特に圧力が小さく、また細かく制御するばねには不向きである。このような背景の中で、極めて微妙な圧力を感知し反応するばね、特に3〜10kgf/cm程度の微小な圧力に対して小型で素早く正確に反応するばねが求められている。 The most important part of this embodiment is a planar spring, and the required elements of this part are three-dimensionally small and have to fully exhibit mechanical functions. Therefore, specifically, stability of mechanical properties, high accuracy of shape and dimensions, and chemical stability such as corrosion resistance are required. A conventional coil spring of about 15 to 20 kgf / cm 2 is not suitable for a spring that is particularly small in pressure and finely controlled due to the stability of the strength of the spring and variations in the accuracy of the thickness of the coil spring. It is. In such a background, there is a demand for a spring that senses and reacts to a very delicate pressure, particularly a small and quick and accurate response to a minute pressure of about 3 to 10 kgf / cm 2 .

従来のコイルばねのような構造では、小型化ができず、また微小な強度を微妙な動作で伝えるなどの機能に劣るなど、物性的にも無理であった。この問題を解決する方法として電鋳法による面状ばねの製作が最適である。電鋳技術は、電解により金属素材を析出させる技術であり、素材の厚さを電解時間で正確に制御できる。従って、電鋳技術は、いろいろな種類の厚さを容易に、また大量に製作できる技術である。そして電鋳技術で製作された金属素材の種類は、応力の問題からクロム以外の電解できる金属ならば殆がその対象になり、合金、アモルファス金属などを含めその種類は豊富である。   A conventional structure like a coil spring cannot be reduced in size, and is incapable of physical properties, such as being inferior in functions such as transmitting minute strength with delicate motion. As a method for solving this problem, it is most suitable to manufacture a planar spring by electroforming. The electroforming technique is a technique for depositing a metal material by electrolysis, and the thickness of the material can be accurately controlled by electrolysis time. Therefore, the electroforming technique is a technique that allows various types of thicknesses to be manufactured easily and in large quantities. The types of metal materials manufactured by electroforming technology are almost all applicable to metals that can be electrolyzed other than chromium due to stress problems, and there are many types including metal alloys and amorphous metals.

電鋳金属の特徴は一般金属材料とは異なる有益な性質も有している。それは一般金属材料では溶解、圧延の工程で製造されるため結晶粒界での不純物やガスの巻き込みがあるのが一般的である。このため圧延材で作られる素材は厳密に言えば物性的にはばらつきがあり、これ等がばね材として使われており、特に小型のばねなど微小で微妙な力を感知しようとする機能には不向きである。特に微小なコイルばね部品などで問題になっている。   The characteristics of electroformed metal also have beneficial properties different from general metal materials. In general metal materials, since they are manufactured by melting and rolling processes, there are generally impurities and gas entrainment at the grain boundaries. For this reason, strictly speaking, the materials made from rolled materials vary in physical properties, and these are used as spring materials. Especially for small springs and other functions that detect minute and subtle forces. It is unsuitable. This is particularly a problem with small coil spring components.

一方、電鋳による金属材料は一般的な金属素材とは異なり、金属粒子間での不純物やガスピットなど無く、必要によっては上記に述べたごとく合金やアモルファス金属も電鋳により簡単に製作できる。そして、その都度材料の物性を加味して電鋳金属の選択をし、なおかつ同一金属においても物理的、化学的性質を制御できる。   On the other hand, a metal material by electroforming is different from a general metal material, and there are no impurities or gas pits between metal particles. If necessary, alloys and amorphous metals can be easily produced by electroforming as described above. In each case, the electrocast metal is selected in consideration of the physical properties of the material, and the physical and chemical properties of the same metal can be controlled.

図22にその一例を示す。このグラフは電解条件、合金の組成、電解液の有機物添加剤により機械物性を変えられることを示している。そして、この性質は安定なものであることが確認されている。以上のように、電鋳材料の信頼性は極めて高く、ばね材として最適な物性を有する材料を選択できる。特にここで掲げるパラジウムニッケル(Ni−Pd)合金、パラジウムコバルト(Pd−Co)合金、パラジウムニッケルコバルト(Pd−Ni−Co)三元合金などはマイクロばねには最も望ましい材料である。とりわけ本実施形態の面状ばねとしての素材、及び製作における小型化に対しても最適な金属材料である。   An example is shown in FIG. This graph shows that mechanical properties can be changed by electrolysis conditions, alloy composition, and organic additives in the electrolyte. And it has been confirmed that this property is stable. As described above, the reliability of the electroformed material is extremely high, and a material having optimum physical properties as a spring material can be selected. In particular, the palladium nickel (Ni—Pd) alloy, the palladium cobalt (Pd—Co) alloy, the palladium nickel cobalt (Pd—Ni—Co) ternary alloy and the like listed here are the most desirable materials for the microspring. In particular, it is an optimal metal material for the material as the planar spring of this embodiment and for miniaturization in production.

微妙に作動するばねの形状にするには、金属素材を例えば本実施形態に係る面状ばね形状にしなくてはならない、そのためには一般的にはフォトリソグラフィーを使う。この手法は電鋳技術とフォトリソグラフィーを併せたいわゆるフォトエレクトロフォーミングとして知られている方法が使われる。図23に示されるように、電鋳方法で電着させようとする平面導体基板32に、あらかじめフォトレジスト34で電着を阻止するパターニングを写真技術で行い、その後電鋳で所望の金属36を電着し必要な厚さに到達したときに剥離することで、必要な厚さの金属材料を用いて、上記した多様な各構成例のように、要求通りの形状とばね性を有した面状ばねを得られることになる。フォトエレクトロフォーミングで作られる寸法形状は、フォトレジスト34の厚さが十分にあればサイドへの拡がりも無く、また電鋳法と比較されるエッチング手法で製作したときに生じるサイドエッチの現象もないため、極めて精度の高い寸法を保持できる。無論、本実施形態に係る面状ばねの形は、プレスなどの機械加工でもできるのであるが、その際はプレスなどによる加工応力によるばね特性や物性に影響を与えないよう配慮が必要である。   In order to make the shape of the spring that operates delicately, the metal material must be formed into, for example, a planar spring shape according to the present embodiment. For this purpose, photolithography is generally used. As this method, a method known as so-called photoelectroforming in which electroforming technology and photolithography are combined is used. As shown in FIG. 23, patterning for preventing electrodeposition with a photoresist 34 is performed in advance on a planar conductor substrate 32 to be electrodeposited by an electroforming method, and then a desired metal 36 is formed by electroforming. A surface with the required shape and springiness as in the various configuration examples described above, using a metal material with the required thickness by electrodeposition and peeling when it reaches the required thickness. A shaped spring can be obtained. The size and shape produced by photoelectroforming does not spread to the side if the thickness of the photoresist 34 is sufficient, and there is no side etching phenomenon that occurs when it is manufactured by an etching method compared with the electroforming method. Therefore, it is possible to maintain extremely accurate dimensions. Of course, the shape of the planar spring according to the present embodiment can be achieved by machining such as pressing, but in that case, it is necessary to take care not to affect the spring characteristics and physical properties due to processing stress due to pressing.

このフォトエレクトロフォーミングの作られた面状ばねの性能は、電鋳金属の素材の選択により面状ばねの機械的物性が決定され、面状ばねの平面的な形や材質の厚さなどが実質的なばねとして働く、例えば図1におけるばね素子部26の強さに代表される性能、機能を支配する。そしてばね形状の断面積などが最終的に設計され、決定される。本実施形態の面状ばねの強さは、該面状ばねが微妙に制御されたばねである必要性から、上記の製作プロセスを容易に制御できることが重要であり、フォトエレクトロフォーミングは製造法として最適な手法である。   The performance of a sheet spring made of this photoelectroforming is determined by the mechanical properties of the sheet spring by the selection of the electroformed metal material, and the planar shape and material thickness of the sheet spring are substantially different. For example, it controls the performance and function represented by the strength of the spring element portion 26 in FIG. A spring-shaped cross-sectional area and the like are finally designed and determined. The strength of the planar spring of this embodiment is that the planar spring needs to be a delicately controlled spring, so that it is important that the above manufacturing process can be easily controlled, and photoelectroforming is an optimal manufacturing method. It is a technique.

図24に示されるように、ばねの強度に影響を与える実質的なばねの断面寸法、即ちばねの断面積は、ばね素子部26の幅寸法と厚さ寸法を掛けて算出されるわけであるが、幅寸法については加工技術にフォトリソグラフィー技術を用いることで正確に制御でき、厚さ寸法については、電解の時間で決定されるため極めて正確に制御でき、何れもミクロンオーダーの正確さである。そのため極めて精度の高い本実施形態の面状ばねが製作できる。その結果、微小な圧力を微妙な変動要素に変化させること可能な面状ばねをフォトエレクトロフォーミングで作ることができる。   As shown in FIG. 24, the substantial cross-sectional dimension of the spring that affects the strength of the spring, that is, the cross-sectional area of the spring is calculated by multiplying the width dimension and the thickness dimension of the spring element portion 26. However, the width dimension can be accurately controlled by using a photolithographic technique as a processing technique, and the thickness dimension can be controlled extremely accurately because it is determined by the time of electrolysis, and each is accurate to the micron order. . Therefore, the sheet spring of this embodiment with extremely high accuracy can be manufactured. As a result, a planar spring capable of changing a minute pressure into a subtle variation factor can be produced by photoelectroforming.

[安全弁]
図25において、安全弁40は、自己復帰型の安全弁であり、例えば電気化学素子44の缶体48におけるガス逸散孔46の周囲の弁座50に取り付けられている。この安全弁40は、例えば第7構成例に係る面状ばね7(図11)と、該面状ばね7によりガス逸散孔(圧力開放口)に押圧付勢される弁体42とを有している。面状ばね7は、3〜5kgf/cmの微圧にも正確に機能するように設定されている。面状ばね7の荷重受け部22は、例えば球体である弁体42に対応して、球面状に形成されている。
[safety valve]
In FIG. 25, a safety valve 40 is a self-returning safety valve, and is attached to a valve seat 50 around a gas diffusion hole 46 in a can body 48 of an electrochemical element 44, for example. The safety valve 40 includes, for example, a planar spring 7 (FIG. 11) according to a seventh configuration example, and a valve body 42 that is pressed and urged by the planar spring 7 to a gas diffusion hole (pressure release port). ing. The planar spring 7 is set so as to function accurately even at a fine pressure of 3 to 5 kgf / cm 2 . The load receiving portion 22 of the planar spring 7 is formed in a spherical shape corresponding to the valve body 42 which is, for example, a spherical body.

弁体42の形状は、球体に限られず、面状等であってもよいが、ガス逸散孔46との接触部に、ガスの逸散が容易となるように、凹凸の波形を表面に形成しておくことが望ましい。また弁体42は弾性体で構成されている。その材質には、これまでに実用化されているSBR(スチレンブタジエンゴム)、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)、ブチルゴム、フッ素ゴム、アクリル系ゴム等の、耐薬品性のプラスチックスを使用することが可能である。   The shape of the valve body 42 is not limited to a sphere but may be a planar shape or the like, but a corrugated waveform is provided on the surface so that gas can be easily diffused at a contact portion with the gas diffusion hole 46. It is desirable to form it. Moreover, the valve body 42 is comprised with the elastic body. For the material, chemical-resistant plastics such as SBR (styrene butadiene rubber), EPDM (ethylene propylene diene rubber), butyl rubber, fluorine rubber, acrylic rubber, etc., which have been put into practical use so far, may be used. Is possible.

なお、弁体42は弾性体には限られず、剛体であってもよい。その場合には、ガス逸散孔46における弁体42との当接部に、密閉性を高めるための弾性体を配置することが望ましい。また、剛体の表面に弾性体をコーティングして弁体42を構成してもよい。   The valve body 42 is not limited to an elastic body, and may be a rigid body. In that case, it is desirable to arrange an elastic body for improving the sealing performance at the contact portion of the gas diffusing hole 46 with the valve body 42. Further, the valve body 42 may be configured by coating an elastic body on the surface of a rigid body.

凹形状の弁座50には、内径が弁体42よりも大径のリング状のガスケット52が嵌めこまれている。弁体42は、ガス逸散孔46よりも大径に構成され、該ガス逸散孔46を塞ぐように配置されている。ガスケット52上には、面状ばね7の基部20が載置され、荷重受け部22は弁体42に被さるように配置されている。面状ばね7は、弁座50にはめ込まれる皿ばね54により固定されている。図26に示されるように、皿ばね54は、面状ばね7の荷重受け部22と干渉しないように、該面状ばね7の基部20と同等の大きさの円環状に構成されており、外周には複数の突起部56が斜め上方に折曲げ形成されている。皿ばね54は、この突起部56において、弁座50の壁部に嵌合している。   A ring-shaped gasket 52 having an inner diameter larger than that of the valve body 42 is fitted into the concave valve seat 50. The valve body 42 is configured to have a larger diameter than the gas diffusion hole 46 and is disposed so as to close the gas diffusion hole 46. On the gasket 52, the base portion 20 of the planar spring 7 is placed, and the load receiving portion 22 is disposed so as to cover the valve body 42. The planar spring 7 is fixed by a disc spring 54 fitted into the valve seat 50. As shown in FIG. 26, the disc spring 54 is configured in an annular shape having the same size as the base portion 20 of the planar spring 7 so as not to interfere with the load receiving portion 22 of the planar spring 7. On the outer periphery, a plurality of protrusions 56 are bent obliquely upward. The disc spring 54 is fitted to the wall portion of the valve seat 50 at the projection 56.

この安全弁40では、通常使用時には、電気化学素子44の缶体48内のガス発生量に応じて、面状ばね7が弾性変形することで、弁体42が上下して、電気化学素子44の缶体48内の圧力を設定内に調圧することができる。また異常時に、缶体48内に大量のガスが発生し、該缶体48内に過大な圧力が生じた際には、面状ばね7における壊裂部(図示せず)が壊裂することでガス逸散孔46を開き、該圧力を瞬時に逸散させることができる。これにより、電気化学素子44の爆発を防止することができる。   In this safety valve 40, during normal use, the planar spring 7 is elastically deformed according to the amount of gas generated in the can body 48 of the electrochemical element 44, so that the valve body 42 moves up and down, and the electrochemical element 44. The pressure in the can 48 can be regulated within the setting. Further, when an abnormality occurs, a large amount of gas is generated in the can body 48, and when an excessive pressure is generated in the can body 48, a rupture portion (not shown) in the planar spring 7 is ruptured. Can open the gas diffusing hole 46 to instantaneously dissipate the pressure. Thereby, the explosion of the electrochemical element 44 can be prevented.

このように、本実施形態に係る安全弁40は、極めて信頼性が高く、低圧作動が可能で、通常使用時に容器内に発生する種々のガスのうち副生ガスのみを、容器内圧が設定圧以上になったときに該容器外に瞬時に逸散させることができ、かつ超小型から大型の電気化学素子にも応用することができる。また対象容器内に過大な圧力が生じた場合には、該圧力を瞬時に逸散させることが可能である。   As described above, the safety valve 40 according to the present embodiment is extremely reliable, can be operated at a low pressure, and only the by-product gas out of various gases generated in the container during normal use is used. Can be instantly dissipated out of the container, and can be applied to ultra small to large electrochemical devices. Further, when an excessive pressure is generated in the target container, the pressure can be instantaneously dissipated.

[電気化学素子]
通常、自動車や複写機、ロボットのような産業機器には、50〜1900F/缶の中〜大型の有底アルミ缶から成る電気二重層キャパシタが使用される。アルミ缶体には、一対の活性炭を主成分とする分極性電極がセパレータを介して、有機系電解液と共に収納されている。そしてこの有底アルミ缶体の開口部に、本実施形態に係る面状ばねを用いた自己復帰型の安全弁を装備した封口体を設けることで、電気二重層キャパシタが構成される。
[Electrochemical element]
In general, an electric double layer capacitor composed of a medium to large-sized bottomed aluminum can of 50 to 1900 F / can is used in industrial equipment such as an automobile, a copying machine, and a robot. In the aluminum can body, a polarizable electrode mainly composed of a pair of activated carbons is housed together with an organic electrolyte solution via a separator. And an electric double layer capacitor is comprised by providing the sealing body equipped with the self-returning type safety valve using the planar spring which concerns on this embodiment in the opening part of this bottomed aluminum can body.

この構成によれば、電気二重層キャパシタの内部の圧力が予定の圧力に成れば、瞬時に面状ばねからなる自己復帰型安全弁が作動し、内部で発生したガスを外部に逸散させ、内部のガス圧を正常に戻すことが可能である。   According to this configuration, when the internal pressure of the electric double layer capacitor reaches a predetermined pressure, the self-recovery safety valve composed of a planar spring is instantaneously operated, and the gas generated inside is diffused to the outside. It is possible to return the internal gas pressure to normal.

また本実施形態に係る安全弁は、上記したように、従来よりも低圧の内部ガス圧で作動し、その応答速度が速く、薄型化や小型化が可能である。また電鋳法により面状ばねを製作することで、高精度の面状ばねを得ることができ、かつ該面状ばねを低価格で量産することが可能である。従って、本実施形態に係る面状ばね及び安全弁は、業務用複写機、ロボットのような産業機器や自動車のような重量効率や空間効率、コストダウンの要請に貢献することが可能であり、その工業的価値は極めて大なるものである。   In addition, as described above, the safety valve according to the present embodiment operates at a lower internal gas pressure than the conventional one, has a high response speed, and can be reduced in thickness and size. In addition, by producing a planar spring by electroforming, it is possible to obtain a highly accurate planar spring and to mass-produce the planar spring at a low price. Therefore, the planar spring and the safety valve according to the present embodiment can contribute to demands for weight efficiency, space efficiency, and cost reduction, such as industrial copying machines, robots, and automobiles. Industrial value is extremely large.

(試験例)
本実施形態に係る安全弁40を電気二重層キャパシタに用いて、その特性を確認した。電気二重層キャパシタの構成としては、分極性電極として活性炭を用い、アセチレンブラック及び水系のSRB系バインダーによりスラリーを作製し、20μmのAl集電体上に、乾燥厚みで20μmになるように塗布してこれを乾燥させ、内径35mmの500mmのAl缶に収納した。電解液として、溶媒であるプロピレンカーボネート(PC)と、テトラエチルアンモンニュームテトラフルオロボレート(TEABF4)との1mol/L(リットル)濃度の溶質からなる有機系電解液を用いた。実施例1及び実施例2には、図25に示される本実施形態に係る自己復帰型の安全弁40を用い、従来例1及び従来例2には、コイル型自己復帰安全弁を用いた。
(Test example)
The characteristics of the safety valve 40 according to this embodiment were confirmed using an electric double layer capacitor. The electric double layer capacitor is composed of activated carbon as a polarizable electrode, a slurry prepared with acetylene black and an aqueous SRB binder, and coated on a 20 μm Al current collector to a dry thickness of 20 μm. This was dried and stored in a 500 mm Al can having an inner diameter of 35 mm. As an electrolytic solution, an organic electrolytic solution composed of a solute having a concentration of 1 mol / L (liter) of propylene carbonate (PC) as a solvent and tetraethylammonium tetrafluoroborate (TEABF4) was used. In Example 1 and Example 2, the self-returning safety valve 40 according to the present embodiment shown in FIG. 25 was used, and in the conventional examples 1 and 2, a coil-type self-recovering safety valve was used.

試験としては、まずガス発生が大きく、加速寿命試験の可能な70℃で、3.0V印加で、1000時間の耐久試験を行った。また電気化学素子内でのガス発生の多い異常使用条件として、70℃で、3.3Vで、100時間の耐久試験を行った。表2に、各実施例及び各従来例に係る電気二重層キャパシタの電気化学素子の耐久特性の比較を示す。   As a test, first, an endurance test of 1000 hours was performed by applying 3.0 V at 70 ° C. where gas generation was large and an accelerated life test was possible. Further, as an abnormal use condition in which a large amount of gas was generated in the electrochemical device, a durability test was conducted at 70 ° C. and 3.3 V for 100 hours. Table 2 shows a comparison of the durability characteristics of the electrochemical elements of the electric double layer capacitor according to each example and each conventional example.

まず、ガス発生が大きく、加速寿命試験の可能な70℃での3.0V印加試験の結果、従来例1では容量変化率が大きく、また内部抵抗も増加し、缶体の膨れや、電解液の漏液が激しいものであった。しかし、実施例1では、特に、異常が無かった。またガス発生を着実に缶体外に逸散させていたため、缶体の膨れや電解液の漏液はなく、特性的にも異常は無く、素晴らしい特性を示した。   First, as a result of a 3.0 V application test at 70 ° C. in which gas generation is large and an accelerated life test is possible, the conventional example 1 has a large capacity change rate and an increase in internal resistance. The liquid leakage was severe. However, in Example 1, there was no abnormality in particular. In addition, since gas generation was steadily dissipated outside the can body, there was no swelling of the can body or leakage of the electrolyte solution, and there were no abnormalities in the characteristics, indicating excellent characteristics.

一方、異常使用条件として、70℃で、3.3Vで、100時間の耐久試験の結果、従来例2では、63時間経過後に爆発し、缶体が破損した。しかし、実施例2では、着実に異常ガス発生のガスを缶体外に逸散させていたため、100時間経過後も缶体の異常は、観られず、その後の試験継続が可能であった。   On the other hand, as an abnormal use condition, as a result of an endurance test at 70 ° C. and 3.3 V for 100 hours, in Conventional Example 2, an explosion occurred after 63 hours and the can body was damaged. However, in Example 2, since abnormal gas generated gas was steadily diffused outside the can body, no abnormality of the can body was observed even after 100 hours had elapsed, and the subsequent test could be continued.

Figure 0005289164
Figure 0005289164

試験例では、有機系の電解液を使用した電気二重層キャパシタの実施例を示したが、ここでその他の電気化学素子の応用例の効果を、一般論として説明する。   In the test example, an example of an electric double layer capacitor using an organic electrolyte was shown. Here, the effects of other application examples of the electrochemical element will be described as a general theory.

(ニッケル水素電池の場合)
ニッケル水素電池の場合は、特に、水素ガスの発生が電池のサイクル特性を劣化させたり、50℃以上の耐熱性に弱いために電池の爆発の危険がある。従来例のコイルばねは、応答圧力が8〜20kgf/cmのものが市販されている。また、このばね圧での応答速度は、150〜800msec/回である。本実施形態に係る面状ばねでは、3〜5kgf/cmの微圧駆動が可能であるため、応答速度は、20〜100msec/回が可能である。
(For nickel metal hydride batteries)
In the case of a nickel metal hydride battery, there is a risk of battery explosion, especially because the generation of hydrogen gas deteriorates the cycle characteristics of the battery or is weak in heat resistance at 50 ° C. or higher. Conventional coil springs having a response pressure of 8 to 20 kgf / cm 2 are commercially available. The response speed with this spring pressure is 150 to 800 msec / time. The planar spring according to the present embodiment can be driven at a slight pressure of 3 to 5 kgf / cm 2 , so that the response speed can be 20 to 100 msec / time.

このため安全弁の開口時に、外部空気の流入が少なくなり、外気からのCO、HOの影響を著しく減少させることが可能になる。 For this reason, when the safety valve is opened, the inflow of external air is reduced, and the influence of CO 2 and H 2 O from the outside air can be significantly reduced.

(リチウムイオン電池の場合)
リチウムイオン電池は、電気二重層キャパシタと同様にエチルメチルカーボネート(EMC)のような有機系溶媒とLiPF6(6フッ化燐酸リチウム)塩を溶質に用いるため、安全弁の開閉動作時に外部空気中のHOの影響が大である。しかしながら、本実施形態に係る安全弁では、面状ばねの応答圧力が低く、応答速度が速いため、著しく短時間で弁の開閉を行うことができ、リチウムイオン電池に対しても極めて有効である。
(Lithium ion battery)
Since the lithium ion battery uses an organic solvent such as ethyl methyl carbonate (EMC) and LiPF6 (lithium hexafluorophosphate) salt as the solute, as in the case of the electric double layer capacitor, H The influence of 2 O is great. However, in the safety valve according to the present embodiment, the response pressure of the planar spring is low and the response speed is fast. Therefore, the valve can be opened and closed in a very short time, and is extremely effective for a lithium ion battery.

1 面状ばね
2 面状ばね
3 面状ばね
4 面状ばね
5 面状ばね
6 面状ばね
7 面状ばね
8 面状ばね
9 面状ばね
10 面状ばね
12 面状ばね
13 面状ばね
14 面状ばね
15 面状ばね
16 面状ばね
20 基部
22 荷重受け部
26 ばね素子部
28 壊裂部
40 安全弁
42 弁体
44 電気化学素子
46 ガス逸散孔
X 基部の外形寸法
Y 変位可能寸法
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface spring 2 Surface spring 3 Surface spring 4 Surface spring 5 Surface spring 6 Surface spring 7 Surface spring 8 Surface spring 9 Surface spring 10 Surface spring 12 Surface spring 13 Surface spring 14 Surface Shape spring 15 Planar spring 16 Planar spring 20 Base 22 Load receiving portion 26 Spring element portion 28 Collapsed portion 40 Safety valve 42 Valve element 44 Electrochemical element 46 Gas diffusion hole X Base size Y Displaceable dimension

Claims (6)

面状かつ枠状に形成された基部と、
該基部の面方向内側に、複数のばね素子部を介して弾性的に支持される荷重受け部と、
前記基部、前記ばね素子部及び前記荷重受け部の少なくとも1箇所に設けられ、該荷重受け部に所定以上の荷重が作用した際に壊裂する壊裂部と、
を一体的に有する面状ばね。
A base formed in a planar and frame shape;
A load receiving portion elastically supported via a plurality of spring element portions on the inner side in the surface direction of the base portion;
A rupture portion provided at at least one of the base, the spring element portion, and the load receiving portion, and ruptured when a predetermined load or more is applied to the load receiving portion;
A planar spring integrally having
前記基部の外形寸法をXとし、前記ばね素子部の弾性変形による前記基部の厚さ方向の一方における前記荷重受け部の変位可能寸法をYとすると、
アスペクト比(Y/X)が0.1〜0.5である請求項1記載の面状ばね。
When the outer dimension of the base is X, and the displaceable dimension of the load receiving part on one side in the thickness direction of the base due to elastic deformation of the spring element part is Y,
The planar spring according to claim 1 , wherein the aspect ratio (Y / X) is 0.1 to 0.5.
前記面状ばねは、Niの電鋳金属、Ni系合金の電鋳合金、Cuの電鋳金属、Cu系合金の電鋳合金、又はPd−Ni合金、Pd−Co合金若しくはPd−Ni−Co三元合金であってPdが10〜90%含まれた電鋳合金で製作されている請求項1又は請求項2に記載の面状ばね。 The planar spring is made of Ni electroformed metal, Ni alloy electroformed alloy, Cu electroformed metal, Cu alloy electroformed alloy, Pd-Ni alloy, Pd-Co alloy or Pd-Ni-Co. The planar spring according to claim 1 or 2 , which is a ternary alloy and is made of an electroformed alloy containing 10 to 90% of Pd. 前記面状ばねの厚さは、1〜100μmである請求項1〜請求項の何れか1項に記載の面状ばね。 The thickness of the said planar spring is 1-100 micrometers, The planar spring of any one of Claims 1-3 . 請求項1〜請求項の何れか1項に記載の面状ばねと、
前記面状ばねによりガス逸散孔に押圧付勢される弁体と、
を有する安全弁。
A planar spring according to any one of claims 1 to 4 ,
A valve body that is pressed and biased to the gas diffusion hole by the planar spring;
Having a safety valve.
請求項に記載の安全弁を有する電気化学素子。 An electrochemical element having the safety valve according to claim 5 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011220477A (en) * 2010-04-13 2011-11-04 Nhk Spring Co Ltd Spring
JP6085566B2 (en) * 2012-03-28 2017-02-22 株式会社オプトニクス精密 Safety valves and electrochemical elements
US8960655B2 (en) * 2013-05-31 2015-02-24 Sunpower, Inc. Compact flexure bearing spring for springing multiple bodies
KR101381368B1 (en) * 2013-12-12 2014-04-04 유상근 The hydrostat for portable gas range
JP5878269B1 (en) * 2015-03-31 2016-03-08 株式会社メイコー Substrate adsorption apparatus and substrate adsorption method
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0921437A (en) * 1995-07-07 1997-01-21 Tosok Corp Plate spring
JP2000046228A (en) * 1998-07-28 2000-02-18 Denso Corp Flow rate control valve
JP2002071045A (en) * 2000-08-29 2002-03-08 Saginomiya Seisakusho Inc Electromagnetic proportional valve
JP2002295559A (en) * 2001-03-29 2002-10-09 Ochiai:Kk Buffer ring
JP4067786B2 (en) * 2001-06-26 2008-03-26 シーケーディ株式会社 solenoid valve
JP4081366B2 (en) * 2002-12-06 2008-04-23 シーケーディ株式会社 Proportional solenoid valve and its assembly method
CH697017A5 (en) * 2003-03-26 2008-03-14 Franck Muller Watchland S A Mobile turning to anti-shock device on an axis.
JP5153435B2 (en) * 2008-04-23 2013-02-27 中央発條株式会社 Leaf spring
JP2010103199A (en) * 2008-10-22 2010-05-06 Psc Kk Actuator and gas pressure control valve

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