KR20000029726A - 커패시터용안전밸브소자및안전밸브가부착된커패시터케이스리드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일정한 저압력으로 폭발시켜 그의 내부 압력을 안정하고 정확하게 방출시키고 용이하게 제조가능한 커패시터용 안전 밸브소자와, 또한 안전 밸브소자가 합체된 커패시터 케이스 리드에 관한 것이다.
안전 밸브소자는 기판 (A) 에 뚫어진 관통공 (C) 을 갖는 금속 기판 (A) 및 관통공 (C) 을 폐쇄하도록 기판 (A) 상에 적층된 금속 호일 (B) 로 구성되어 있다.

Description

커패시터용 안전 밸브소자 및 안전 밸브가 부착된 커패시터 케이스 리드 {SAFETY VALVE ELEMENT FOR CAPACITOR AND CAPACITOR CASE LID WITH SAFETY VALVE}
일반적으로, 전해액과 같은 유기 용제를 사용하는 커패시터는 커패시터내의 압력이 비정상적으로 상승할 때 파열된다. 커패시터내의 압력이 과도하게 증가될 때 그러한 파열의 발생을 방지하기 위해서, 다른 기구를 갖는 다양한 안전 밸브가 내부 압력을 외부로 방출가능하게 하는 안전 밸브의 요구에 의하여 제안되었다. 커패시터가 우연히 파열되어, 커패시터의 내용물이나 깨어진 조각이 외부로 흩어져 신체를 손상하지 않도록 안전을 보장하기 위해서 안전 밸브는 2 내지 5 ㎏f/㎠ 이하의 저압력에서 특히 작동되어야 한다.
전해액과 같은 유기 용제를 사용하는 커패시터는 고밀폐성이 요구된다. 일본 특허공개공보 소 63-285859 호는 커패시터의 내부 압력이 과도하게 상승될 때 그러한 커패시터의 내부 압력을 외부로 방출 가능하게 하고, 또한 고밀폐성이 요구되는 커패시터가 사용된 안전 밸브를 기술하고 있다.
이 커패시터에 있어서, 커패시터 용기의 벽부의 일부는 프레스 장치를 사용하여 압연부의 두께가 초기 두께의 절반으로 될 때까지 냉간 압연에 의해 얇아진다. 따라서, 내부 압력이 상승하여 일정한 압력에 도달할 때, 얇아진 벽부가 파열되고 내부 압력이 외부로 방출된다.
30 ㎏f/㎠ 이하의 저압력으로 내부 압력을 방출하기 위해서, 얇아진 벽부는 상당히 얇게되어야 한다. 또한, 극도로 얇은 벽부를 얻기 위해서 프레스 가공시, 미세하거나 미소한 균열이 얇아진 벽부에서 발생하며, 또한 한번 그러한 균열이 발생하면, 용기의 밀폐성이 나빠진다. 비록 얇아진 벽부가 그러한 프레스 가공에 의해 경화되더라도, 그것은 균일하게 경화되지 않는다. 따라서, 상술한 방출 밸브는 다른 결점을 가지는데, 즉, 심지어 얇아진 벽부가 균일한 두께로 프레스 가공된다지만, 일정한 압력에서 항상 파열되지 않는다는 결점을 가진다.
또한, 에칭법이 커패시터 용기의 벽부를 더욱 얇게하도록 제안되었지만, 이는 에칭후 규정된 두께로 얇아진 벽부의 두께를 제어하는 것이 극히 곤란하다. 게다가, 얇아진 벽부는 핀홀이 생기기 쉬우며, 에칭후 얇아진 벽부의 전체 핀홀을 감지하기 위한 핀홀 검사를 필요로 한다.
따라서, 상술한 방법을 사용할 때, 균일한 두께를 갖는 얇아진 벽부를 얻는것은 매우 곤란하다. 특히, 안전 밸브가 30 ㎏f/㎠ 이하의 저압력에서 압력을 방출하기 위해 작동되는 경우에, 압력 방출 작동의 신뢰할 만한 재현성이 이루어지지 않는다.
내부 압력을 외부로 방출시키는 다른 방법이 제안되었다. 예를 들어, 일본 특허공개공보 평 2-304861 호는 외부 용기의 일부에서 커패시터의 내부에 연결된 밸브 개구 및 커패시터의 외부에 연결된 배출구가 부착된 밸브 상자가 구성되고, 이 밸브 상자내에 적어도 밸브 개구를 향하는 면이 고무로 만들어진 밸브 소자와, 또한 상술한 밸브소자의 고무면을 밸브 개구에 압축하기 위한 탄성소자가 장진된 안전밸브를 기술하고 있다.
이 방법에 따르면, 안전 밸브의 방출 압력은 탄성소자의 탄성계수 및 압력에 노출된 밸브소자의 영역으로부터 당연히 결정되며, 또한 10 ㎏f/㎠ 내지 1㎏f/㎠ 의 저압력으로부터 50 ㎏f/㎠ 의 고압력까지의 임의의 범위에서 용이하게 선택될 수 있다. 그러나, 이 방법은 전해액과 같은 유기 용제를 사용하는 커패시터에 대해 요구되는 것과 같은 그러한 고밀폐성을 제공하지 못한다.
본 발명은 규정된 저압력으로 파단되어 내부 압력을 방출하게 하는 커패시터용 안전 밸브소자, 안전 밸브가 부착된 커패시터 케이스 리드 및 그러한 안전 밸브소자와 커패시터 케이스 리드를 사용하여 제조된 커패시터에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 커패시터용 안전 밸브소자의 개략 사시도.
도 2 는 본 발명에 따른 커패시터 케이스 리드에 안전 밸브를 장착하는 방식을 도시한 개략 사시도.
도 3 은 합성 재료를 제조하는 방식을 도시한 개략 사시도.
도 4 는 합성 재료를 제조하는 방식을 도시한 개략 사시도.
도 5 는 안전 밸브의 크기와 파열 압력간의 관계를 도시한 다이아그램.
따라서, 본 발명의 목적은 저압력의 범위에서 특히 안정하게 작동하고 내부 압력을 외부로 방출하기 위해 일정한 압력에서 정확하게 파열하고 용이하게 제조가능한 커패시터용 안전 밸브소자를 제공하고, 또한 안전 밸브소자를 합체하는 커패시터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 커패시터용 안전 밸브소자는 관통공이 형성된 금속 기판 및 관통공을 폐쇄하기 위해 금속 기판위에 놓여진 금속 호일로 구성되어 있다.
그러한 커패시터용 안전 밸브소자에는 다수의 관통공이 형성된 것이 바람직할 수 있다. 금속 기판은 알루미늄판 또는 알루미늄 합금판으로 만들어지고 금속 호일은 알루미늄 호일로 만들어지는 것이 바람직하다. 청구항 5 에 따른 커패시터 케이스 리드는 금속 기판에 관통공을 형성하고, 관통공을 폐쇄하도록 금속 기판에 금속 호일을 가압용접하고, 또한 금속 기판을 케이스 리드 형상으로 몰딩하여 제조된다. 청구항 6 에 따른 커패시터는 상술한 커패시터용 안전 밸브소자를 사용하며, 또한 청구항 7 에 따른 커패시터는 안전 밸브소자를 갖는 상술한 커패시터 케이스 리드를 사용한다.
본 발명에 따른 커패시터용 안전 밸브소자는 균일한 두께를 갖는 파열부를 용이하게 형성하여 파열을 야기하는 내부 압력의 불규칙성을 최소화한다. 따라서, 그러한 커패시터용 안전 밸브소자가 커패시터용 안전 밸브로서 사용될때, 안전 밸브소자는 안정한 작동 압력으로써 확실하게 작동가능하다.
본 발명에 따른 커패시터용 안전 밸브소자는 냉간 가압 용접법을 이용하여 제조되는 합성 재료로 만들어져 재료 강도의 저하가 종래의 고온 가열 용접법에 의해 제조된 합성 재료와 비교하여 최소화된다. 따라서, 안전 밸브의 작동 압력이 안정화된다.
또한, 본 발명에 따른 커패시터 케이스 리드는 금속 기판에 관통공을 형성하고 안전 밸브로서의 역활을 하는 금속 호일과 함께 가압 용접한 후 형성된다. 따라서, 안전 밸브로서 파열되어지는 부분이 형성된 커패시터 케이스 리드를 직접 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 커패시터용 안전 밸브소자를 합체한 커패시터가 안정한 작동 압력 범위에서 작동가능하여 최적의 안전을 보장한다.
본 발명은 이하 실시예에 따라 상세히 설명된다.
도 1 은 본 발명에 따른 커패시터용 안전 밸브소자의 개략 사시도이다. 도 2 는 본 발명에 따른 커패시터 케이스 리드에 안전 밸브소자를 장착하는 방식을 도시한 개략 사시도이다. 도 3 및 도 4 는 합성 재료를 제조하는 방식을 도시한 개략 사시도이다. 도 1 에서, A 는 금속 기판, B 는 금속 호일, 또한 C 는 관통공이다.
본 발명에 따른 안전 밸브소자 (D) 는 2 내지 5 ㎏f/㎠ 이하의 저압력에서 작동되도록 미리결정된다. 이 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 사용된 금속 호일 (B) 은 관통공의 형상에 따라 5 내지 50 ㎛ 의 두께를 가질 수 있다. 금속 호일 (B) 의 두께가 5 ㎛ 이하인, 안전 밸브소자 (D) 가 안전밸브로서 커패시터등에 장착될 때, 그러한 금속 호일은 낙하등의 충격으로 용이하게 파열된다.
반면에, 금속 호일 (B) 의 두께가 50 ㎛ 이상인 안전 밸브소자 (D) 가 안전밸브로서 커패시터등에 장착될 때, 그러한 금속 호일 (B) 은 30 ㎏f/㎠ 이상의 압력이 안전 밸브에 가해질 때 까지 파열하지 않는다. 결과적으로, 커패시터의 내부 압력이 과도하게 상승될 때, 커패시터 용기 자체가 파열되며, 또한 커패시터 용기의 파열 조각이 비산하거나, 내용물이 흩어져, 안전을 손상시킬 수 있다. 게다가, 그러한 금속 호일의 두께는 경제적으로 적합하지 않다.
금속 호일 (B) 은 JIS A1085, AIN 30 또는 다른 그룹으로부터 선택된 알루미늄으로 만들어지는 것이 바람직하다.
비록 금속 호일 (B) 이 어떤 공지된 방법으로 제조가능하지만, 냉간 압연으로 스트립을 얇게하거나 냉간 압연된 스트립을 더욱 더 어닐링하여 일반적으로 제조된다.
비록 금속 기판 (A) 용으로 사용된 금속판의 두께가 특별히 한정되지는 않지만, 안전 밸브가 용접이나 콜킹법을 사용하여 용기상에 더욱 용이하게 장착되기 때문에, 대개는 강도 및 경제적인 관점에서 0.03 내지 0.50 ㎜ 이고 바람직하게는 0.05 내지 0.10 ㎜ 이다.
금속 기판 (A) 용으로 사용된 알루미늄 금속의 종류는 JIS1000 타입, 3000 타입, 및 5000 타입이 바람직할 수 있다.
비록 금속 기판 (A) 이 어떤 방법으로도 제조 가능하지만, 일반적으로, 냉간 압연에 의해 얇아진 금속판이 이미 금속 기판 (A) 으로서 사용되거나, 또는 냉간 압연 후 얇아진 금속판을 어닐링하여 제조된 금속판이 사용된다.
금속 기판 (A) 은 하나 이상의 관통공 (C) 이 형성된다. 하나의 관통공 (C) 의 크기 및 형상은 안전 밸브소자 (D) 가 장착된 용기의 크기 및 형상에 따라 선택된다. 따라서, 관통공 (C) 의 크기 및 형상은 한정되지 않는다. 일반적으로, 관통공 (C) 은 직경이 1 내지 10 ㎜ 인 원형 형상이 바람직하다. 관통공 (C) 은 1 내지 10 ㎜ 의 종축 길이를 갖는 타원 형상 또는 상술한 원형 형상의 직경과 일치하는 대각선 길이를 갖는 다각형 형상도 가능하다.
관통공 (C) 의 형상은 소정의 폭을 갖는 직선 또는 곡선으로된 슬릿과 같은 선분도 가능하다.
또한, 응력 집중이 발생하여 작동 압력을 낮추도록 관통공 (C) 의 형상은 상술한 몇가지 종류의 형상을 조합한 기하학적인 패턴도 가능하다.
관통공 (C) 은 냉간 압연에 의해 형성된 얇은 판을 펀칭하여, 예를 들어 펀칭 프레스를 사용하여 소정의 형상으로 형성된다.
다수의 관통공 (C) 이 금속 기판 (A) 에 형성되는 경우에, 이러한 관통공 (C) 은 격자 패턴이나 지그재그 패턴과 같은 기하학적 방식으로 배열되는 것이 바람직하다. 관통공 (C) 간의 피치 또는 간격은 안전 밸브 부재의 크기의 관점에서 소정의 방식으로 결정된다. 비록 이런 관통공을 형성하는 방식이 특별히 제한되지는 않지만, 관통공은 펀칭 프레스나 에칭법으로써 금속 기판을 천공하는 종래의 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 커패시터용 안전 밸브소자 (D) 에는 다수의 관통공 (C) 이 형성될 수 있다. 안전 밸브소자 (D) 는 금속 기판 (A) 의 양측면에 금속 호일 (B) 을 냉간 가압 용접하여 또한 제조될 수 있다. 이 경우에, 용기의 상승된 내부 압력과 다른 어떤 힘, 즉 낙하의 충격력이 그러한 안전 밸브소자를 합체한 커패시터에 가해지고, 또한 그런 후, 만약 금속 기판의 일측면상에 부착된 하나의 금속 호일이 파열된다면, 안전 밸브는 금속 기판의 타측면상에 부착된 다른 금속 호일이 파열되지 않는 한 그의 안전 밸브로서의 기능을 유지할 수 있다.
도 2 는 커패시터 케이스 리드 (E) 에 안전 밸브소자 (D) 를 장착하는 방식의 일례를 도시한 것이다. 도 2 에서, 커패시터 케이스 리드 (E) 는 미리 개공 (F) 이 형성되고 안전 밸브소자 (D) 는 커패시터 리드 (E) 의 상부측에 장착된다. 안전 밸브소자 (D) 의 외주는 레이저 빔에 의해 용융되어 커패시터 케이스 리드 (E) 에 용접되어 안전 밸브소자 (D) 가 커패시터 케이스 리드 (E) 의 개공 (F) 을 밀폐식으로 폐쇄한다.
상술한 바와 같이, 비록 커패시터용 안전 밸브소자 (D) 가 용접에 의해 용기에 대개 장착되어 안전 밸브소자 (D) 가 커패시터의 용기 또는 외부 캔의 일부에 형성된 개공을 폐쇄한다지만, 보통의 금속 기판의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 금속 기판으로부터 직접 커패시터 케이스 리드 (E) 를 형성하는 것이 가능하다. 즉, 관통공 (F) 은 금속 기판에 형성되고 금속 호일은 관통공 (F) 을 폐쇄하도록 금속기판에 용접된 후 금속기판은 커패시터 케이스 리드 (E) 형상으로 몰드 성형된다. 이 경우에, 금속 호일은 커패시터 케이스 리드 (E) 의 하부면의 전체 또는 일부를 지지한다 (도 2 의 (b) 참조).
다음으로, 관통공 (C) 이 형성된 금속 기판 (A) 및 금속 호일 (B) 이 진공 상태에서 냉간 압연, 예를 들어, 일본 특허공개공보 평 1-224184 호에 기술된 방법에 의해 상호 가압 용접된다.
도 3 및 도 4 에서, 냉간 압연법을 사용하여 금속 호일 (20B) 및 금속 기판 (20A) 을 가압 용접하여 합성 재료 (19) 를 제조하는 장치가 부분적인 단면으로 도시되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 언코일러 (3A, 3B) 로부터 각기 풀어지는 금속 기판 (20A) 및 금속 호일 (20B) 은 그 일부가 에침 챔버 (22) 쪽으로 돌출된 전극 롤 (6A, 6B) 주위에 감기고, 그런 후 에칭 챔버 (22) 내에서 스퍼터링 처리되어 활성화된다. 그 후, 금속 기판 (20A) 및 금속 호일 (20B) 이 진공 챔버 (1) 내에 배치된 압연 유니트 (2) 에 의해 냉간 압연 및 냉간 가압 용접되어, 합성 재료 (19) 로 만들어져, 교대로 코일러 (5) 주위에 감겨진다. 압연 유니트 (2) 에는 롤을 강하하는 롤 압하 장치 (18) 가 부착된다. 진공 챔버 (1) 내 진공도는 대형의 진공 펌프 (9) 에 의해 10-3내지 10-6Torr 의 범위내로 유지된다.
합성 재료 (19) 의 제조에 있어서, 마그네트론 스퍼터링법이 금속 호일 (20B) 및 금속 기판 (20A) 을 활성하기 위해 사용되고 1 내지 50 MHz 의 주파수 범위를 갖는 고주파수 전원이 스퍼터링용 전원으로서 사용된다. 주파수가 1 MHz 미만일때, 고주파수 전원이 안정한 글로우 방전을 유지하는 것이 곤란하고, 연속적으로 에칭할 수 없다. 반면에, 주파수가 50 MHz 를 초과할때, 고주파수 전원이 발진하기 쉽고 전원 공급 시스템이 복잡해져 바람직하지 못하다.
에칭 공정을 시작하기 전에, 에칭 챔버 (22) 내 진공도는 진공 펌프 (공기 배출 펌프, 25) 에 의해 1 ×10-4Torr 이하로 유지되고 아르곤 가스가 에칭 챔버 (22) 로 충전되어 10-1내지 10-4Torr 진공도의 아르곤 가스 분위기를 만든다. 그런 후, 고주파수 전류가 에칭 챔버 (22) 와 진공 챔버 (1) 사이에 공급되고, 플라즈마가 발생되고 또한 금속 호일 (20B) 및 금속 기판 (20A) 의 표면이 모두 에칭된다. 아르곤 가스의 압력이 1 × 10-4Torr 이하인 경우, 글로우 방전을 안정하게 유지하는 것이 곤란하고 높은 이온 흐름이 얻어지지 않아, 고속 에칭이 곤란해진다.
반면에, 아르곤 가스의 압력이 1 × 10-1Torr 를 초과하는 경우, 스퍼터된 원자의 평균 자유 경로가 짧아지고, 또한 타겟에 쏘아지는 빈도수가 높아진다. 다시말해서, 산소는 에칭에 의해 금속 호일 및 금속 기판의 표면에 형성된 산화막으로부터 분리되고, 그 산소가 다시 타겟에 쏘아져, 표면 활성화 처리의 효율을 저하시킨다. 따라서, 에칭 챔버 (22) 내 아르곤 가스의 압력이 10-1내지 10-4Torr 의 범위내로 결정된다.
합성 재료 (19) 의 제조용으로 사용된 마그네트론 스퍼터링법이 1000 Å/min 이상의 에칭 속도를 제공할 수 있기 때문에, 알루미늄 및 티타늄상에 형성된 안정하고 두꺼운 산화막도 수분내에 완전히 제거된다. 구리, 강, 스테인레스 강, 및 비정질 금속의 표면상에 형성된 산화막은 수초간의 에칭에 의해 제거가능하게 되어 금속이 거의 깨끗한 표면을 얻을 수 있다.
비록 진공 챔버 (1) 내 진공도의 저하가 금속 호일 및 금속 기판의 용접 강도를 감소시킨다지만, 허용 가능한 진공도의 하한치는 공업적 경제성의 관점에서 1 × 10-6Torr 인 반면에 상한치는 1 × 10-3Torr 로써 이 진공도는 여전히 충분한 용접 강도를 보장한다.
또한, 합성 재료 (19) 의 제조에 있어서, 냉간 가압 용접시 금속 호일 (20B) 및 금속 기판 (20A) 을 가열하는 것은 불필요하다. 이러한 금속이 냉간 가압 용접시 롤사이에 맞물려있는 경우, 그들의 온도 (T) 는 어떠한 문제점을 야기함이 없이 실온으로 유지될 수 있다. 그러나, 만약 압연시 발생된 열에 기인한 이 금속의 열팽창 계수 차이의 감소 및 냉각된 후 금속 변형을 줄인다는 관점에서 냉간 가압 용접시 금속 호일 (20B) 및 금속 기판 (20A) 을 가열해야 한다면, 가열 온도의 상한치는 이러한 금속간의 접합 강도를 약화시키는 합금층이나 탄화물의 형성 및 재결정 어닐링의 발생을 방지하도록 300 ℃ 이하가 바람직한 범위이다.
금속 호일 (20B) 및 금속 기판 (20A) 을 냉간 가압 용접할 때의 압하율 (rolling reduction rate) 은 0.1 내지 30 % 범위가 바람직하다. 즉, 냉간 압연은 아래에 표시된 범위의 압하율 (R) 로써 행해진다.
0.1 ≤R ≤30
여기에서, R = (T1 + T2 -TA) × 100/(T1 + T2)
T1 은 가압 용접전 금속 호일의 두께
T2 는 가압 용접전 금속 기판의 두께
TA 는 냉간 가압 용접후 합성 재료의 두께
R 은 압하율 (%).
압하율의 하한치는 다음 요인에 의해 결정된다. 즉, 플레이트의 표면이 평탄하게 보이지만, 미시적으로는 미세하고 미소한 요철이 많이 존재한다. 따라서, 만약 금속에 압력이 가해지지 않는다면 금속은 단지 최소 면적으로 상호 접촉한다. 종래의 냉간 압연 용접법은, 심지어 금속의 표면이 충분히 활성화되어 있다 하더라도, 강한 용접을 제공하지 못한다. 종래의 냉간 압연 용접법에서, 금속 표면의 산화막을 높은 압하율을 갖는 냉간 압연에 의해 소성 유동시키어, 금속의 표면이 부분적으로 활성화되며 접촉 면적이 증가하여 금속을 상호 용접시킨다. 그러한 방법에서, 금속의 표면은 충분히 평탄할 필요는 없다. 즉, 금속 베이스 플레이트는 미리 적당한 거칠기로 마무리된 후 평탄하고 부드러운 표면을 만들기 위해서 높은 압하율을 갖는 냉간 압연을 시킨다.
반면에, 합성 재료 (19) 의 제조 방법의 청정화 공정에 있어서, 금속 호일 (20B) 및 금속 기판 (20A) 의 표면은 그곳에 형성된 새로운 요철을 갖지 않는다. 따라서, 금속 호일 및 금속 기판은 가압 용접전에 마무리된 그의 표면의 평탄도가 유지되는 상태에서 가압 용접가능하다. 따라서, 심지어 작은 압력에서조차도, 금속은 충분한 접촉 면적을 형성할 수 있어, 강한 금속 결합을 발생시킨다. 또한 작은 압하율에서 조차도, 강한 접착 강도를 확실히 얻을 수 있다.
플레이트가 냉간 압연 및 마무리 압연 또는 조질 압연을 1회의 압연 단계로 하는 경우에, 압하율의 상한치는 30 % 로 결정된다. 압하율이 30 % 를 초과한다면, 그러한 높은 압하율이 매우 높은 가공 경화를 유도하기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 금속 호일 및 금속 기판의 가압 용접 공정은, 압연 롤을 대신하여, 일측면 또는 양측면에 평탄한 블록이 제공된 프레스등의 가압화 기구를 사용하여 행해질 수 있다.
본 발명이 다음의 소정의 실시예와 관련시켜 설명된다.
(실시예 1)
0.4 ㎜ 두께의 알루미늄판이 펀칭 프레스를 사용하여 관통되어 각각 7 ㎜ 직경의 원형 개공을 피치가 20 ㎜ 인 격자 패턴으로 배열하도록 제공되어 금속판을 제조한다. 20 ㎛ 두께의 알루미늄 호일 및 금속 기판이 5 ×10-3Torr 의 진공도를 갖는 아르곤 가스 분위기의 진공 챔버속으로 삽입되어, 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 금속 기판의 일측면에 약 500 Å, 금속 기판의 에칭면에 반대인 알루미늄 호일의 일측면에 약 2000 Å 의 에칭을 행한다. 그 후, 금속 기판 및 알루미늄 호일이 적층되어 그들의 에칭면이 상호 접촉하고 120 ℃ 온도와 3 % 압하율로써 냉간 압연에 의해 가압 용접하여 합성 재료를 제조한다. 얻어진 합성 재료로부터 펀칭 프레스를 사용하여 다수의 커패시터용 안전 밸브소자가 천공되는데, 여기에서 각각의 밸브소자는 30 ㎜ 직경의 칩이고 그의 중심은 직경이 7 ㎜ 인 관통된 원형 개공이 형성된다.
커패시터용 안전 밸브소자의 외주는 레이저 빔에 의해 용융되고 알루미늄 압력 용기에 밀폐식으로 용접되어 밸브소자가 압력 용기에 형성된 관통공을 폐쇄한다.
그 후, 압력 용기의 단부는 압력 게이지를 통해 공기 콤프레서에 연결되고 압력 용기의 내부가 가압화되었다. 압력 용기의 내부 압력이 2 ㎏f/㎠ 에 도달하는 경우, 커패시터용 안전 밸브소자의 알루미늄 호일은 파열된다. 그 후, 직경이 다른 원형 개공을 각기 갖는 몇개의 커패시터용 안전 밸브소자가 동일한 방식으로 제조된다. 그 후, 각각의 안전 밸브소자의 알루미늄 호일이 파열되는, 내부 압력이 측정된다. 결과적으로, 커패시터용 안전 밸브소자의 모든 알루미늄 호일이 1 내지 5 ㎏f/㎠ 의 안정한 범위내 압력에서 파열된다 (도 5 참조).
(비교예 1)
0.4 ㎜ 두께로 미리 압연된 알루미늄판의 일측면이 0.1 ㎜ 간격으로 에칭되어 에칭 원형부의 잔류 두께가 약 20 ㎛ 가 될때 까지 각각의 직경이 7 ㎜ 인 다수의 원형부를 형성한다. 중심에서 절반이 에칭된 원형부가 형성된 다수의 안전 밸브가 실시예 1 과 동일한 방식으로 절반이 에칭된 알루미늄판으로부터 제조된다. 이러한 안전 밸브는 실시예 1 과 동일한 방식으로 알루미늄 압력용기에 밀폐식으로 용접된다. 그 후, 강으로 만들어진 압력 용기의 내부가 실시예 1 과 동일한 방식으로 가압된다. 결과적으로, 안전 밸브의 절반이 에칭된 부분이 3 내지 10 ㎏f/㎠ 범위의 압력에서 파열된다.
(실시예 2)
0.4 ㎜ 두께의 JIS A3004 타입 알루미늄판이 펀칭 프레스를 사용하여 관통되어 각각 2 내지 7 ㎜ 직경의 원형 개공을 형성하여 알루미늄 기판을 제조한다. 30 ㎛ 두께의 알루미늄 호일 및 알루미늄 기판 (AIN 30, A1085) 이 1 ×10-2Torr 의 진공도를 갖는 아르곤 가스 분위기의 진공 챔버속으로 삽입되어, 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 냉간 압연되고 관통된 알루미늄 기판의 일측면에 약 500 Å, 금속 기판의 에칭면에 반대인 알루미늄 호일의 일측면에 약 500 Å 의 에칭을 행한다. 그 후, 알루미늄기판 및 알루미늄 호일이 적층되어 그들의 에칭면이 상호 접촉하고 실온과 2 % 압하율로써 냉간 압연에 의해 가압 용접하여 합성 재료를 제조한다.
얻어진 합성 재료로부터 펀칭 프레스를 사용하여 각각의 직경이 15 ㎜ 이고 중심에 관통된 원형 개공이 형성된 다수의 커패시터용 안전 밸브소자가 천공된다. 각각의 커패시터용 안전 밸브소자는 실시예 1 과 동일한 방식으로 알루미늄 압력 용기에 밀폐식으로 용접된다. 그 후, 압력 용기의 내부가 실시예 1 과 동일한 방식으로 가압된다. 결과적으로, 도 5 에 도시된 바와 같이, 커패시터용 안전 밸브소자는 5 내지 18 ㎏f/㎠ 의 안정한 범위내에서 안전 밸브 공정으로서 가공가능하다.
(비교예 2)
0.4 ㎜ 두께로 미리 압연된 알루미늄판의 일측면이 펀치 프레스를 사용하여, 오목부의 잔류 두께를 약 20 ㎛ 가 되도록 약 10.5 ㎜ 의 피치를 갖는 격자 패턴으로 각각 7 ㎜ 의 다수의 원형 오목부가 형성된다. 중심에서 원형 오목부가 각각 형성된 몇개의 커패시터용 안전 밸브소자가 실시예 1 과 동일한 방식으로 박막 알루미늄판으로부터 제조된다.
이러한 커패시터용 안전 밸브소자는 실시예 1 과 동일한 방식으로 압력용기에 밀폐식으로 용접된다. 그 후, 압력 용기의 내부가 실시예 1 과 동일한 방식으로 가압화된다. 결과적으로, 3 개의 안전 밸브소자를 프레스 성형할 때에 이미 미세하게 균열되어, 압력 용기의 내부가 가압될 수 없다. 잔류하는 4 개의 안전 밸브소자에서, 내부 압력이 8 내지 33 ㎏f/㎠ 의 범위일 때 그의 오목부가 각각 파열된다.
본 발명에 따른 안전 밸브소자는 균일한 두께를 가지며 파열되는 부분을 용이하게 제공하여 안전 밸브가 안정한 압력 범위에서 커패시터의 내부 압력으로 파열가능하다. 따라서, 커패시터용 안전 밸브소자가 각종 압력 용기의 안전 밸브로서 사용되는 경우, 안정한 작동 압력으로써 작동가능하다.
본 발명에 따른 커패시터용 안전 밸브소자는 냉간 가압 용접법을 사용하여 제조된 합성 재료로 만들어져 재료의 강도 저하가 종래의 고온 가열 용접법에 의한 강도와 비교하여 최소화될 수 있기 때문에 작동 압력을 안정하게 한다.
또한, 본 발명에 따른 커패시터 케이스 리드는 금속 기판에 관통공을 형성하고 안전 밸브로서의 역할을 하는 금속 호일을 금속 기판에 가압 용접한 후 형성되어 안전 밸브로서 작용하는 파열부가 있는 커패시터 케이스 리드는 용이하게 제조될 수 있다. 따라서, 그들이 안전 밸브를 갖는 커패시터 케이스 리드로서 사용되는 경우, 그들은 안정한 작동 압력으로써 쉽게 작동가능하다.
또한, 본 발명에 따른 커패시터용 안전 밸브소자를 합체한 커패시터가 안정한 작동 압력 범위으로 작동가능하여 최적의 안전을 보장한다.

Claims (7)

  1. 관통공이 형성된 금속 기판과 상기 관통공을 폐쇄하기 위해 상기 기판을 덮는 금속 호일로 이루어진 것을 특징으로 하는 커패시터용 안전 밸브소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 다수의 관통공이 상기 금속 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터용 안전 밸브소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속 기판이 강판, 스테인레스 강판, 구리판, 및 알루미늄판의 그룹으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 커패시터용 안전 밸브소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 호일이 강 호일, 스테인레스 강 호일, 구리 호일, 알루미늄 호일, 니켈 호일, 및 니켈-철 합금 호일의 그룹으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 커패시터용 안전 밸브소자.
  5. 금속 기판에 개공을 형성하고, 금속 호일을 상기 금속 기판에 가압 용접하고, 또한 금속 기판을 커패시터용 케이스 리드 형상으로 형성하여 제조된 것을 특징으로 하는 안전 밸브소자가 부착된 커패시터 케이스 리드.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 안전 밸브소자를 사용하는 커패시터.
  7. 제 5 항에 따른 안전 밸브소자가 부착된 커패시터 케이스 리드를 사용하는 커패시터.
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