KR20180068978A - 압력 밸브 및 전해 컨덴서 - Google Patents

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Abstract

컨덴서 소자를 수용하는 케이스를 봉지하는 봉구체에, 기단이 케이스의 내부에 위치하고, 선단이 케이스의 외부에 위치하도록 배치되는 압력 밸브이다. 압력 밸브는, 끝이 좁은 형상으로 된 테이퍼 영역을 가진다. 상기 테이퍼 영역의 정상부에는, 탄성 변형되는 것에 의해 폐구 상태와 개구 상태로 상태 변화 가능한 슬릿이 형성되어 있다. 케이스 내압이 일정값 미만에서는 슬릿이 폐구 상태를 유지한다. 케이스 내압이 일정값에 도달했을 때 슬릿이 상기 개구 상태로 상태 변화함으로써 케이스의 내부와 외부를 연통시켜 케이스 내압을 개방한다.

Description

압력 밸브 및 전해 컨덴서
본 발명은, 전해 컨덴서용의 압력 밸브(pressure valve) 및 상기 압력 밸브를 구비한 전해 컨덴서(electrolytic capacitor)에 관한 것이다.
전해 컨덴서나 전기 이중층 컨덴서로서, 컨덴서 소자가 수용된 케이스와, 케이스를 봉지(封止; sealing)하는 봉구체(封口體; sealing body)와, 봉구체에 형성된 관통공을 막는 압력 밸브를 구비한 것이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 압력 밸브에는, 도 11a에 나타낸 바와 같은, 평탄부(811)를 가지는 압력 밸브(810), 또는 도 11b에 나타낸 바와 같은, 평탄부(911)를 가지는 압력 밸브(910)가 사용되고 있다.
케이스의 내압(內壓)이 일정값에 도달하면, 평탄부(811), (911)가 파열(破裂)됨으로써, 케이스 내의 가스가 방출된다.
일본 공개특허 제2005―93941호 공보
케이스에 수용된 컨덴서 소자에는, 전해액이 함침(含浸)되어 있다. 케이스의 내압이 일정값에 도달할 무렵에는, 컨덴서 소자가 고온으로 되어 있어, 전해액이 케이스 내에서 증산(蒸散)하고 있다. 이 상태에서 압력 밸브(810) 또는 (910)이 일단 파열되면, 파열된 압력 밸브로부터 가스와 함께 전해액이 케이스의 외부로 증산하여, 컨덴서의 정전(靜電) 용량이 감소하고, 또한 손실이 증가하여 버린다. 그 결과, 컨덴서는 마모 고장에 도달하여, 컨덴서의 수명이 짧아진다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 압력 밸브의 파열을 회피함으로써, 컨덴서의 수명의 향상을 도모할 수 있는 압력 밸브 및 전해 컨덴서를 제공하는 것이다.
본 발명은, 컨덴서 소자를 수용하는 케이스를 봉지하는 봉구체에, 기단(基端)이 상기 케이스의 내부에 위치하고, 선단이 상기 케이스의 외부에 위치하도록 배치되는 압력 밸브로서, 끝이 좁은 형상으로 된 테이퍼 영역(tapered region)을 가지고, 상기 테이퍼 영역의 정상부(頂部)에, 탄성 변형되는 것에 의해 폐구(閉口; closed) 상태와 개구(open) 상태로 상태 변화 가능한 슬릿(slit)이 형성되어 있고, 상기 케이스 내압이 일정값 미만에서는 상기 슬릿이 상기 폐구 상태를 유지하는 한편, 상기 케이스 내압이 일정값에 도달했을 때 상기 슬릿이 상기 개구 상태로 상태 변화함으로써, 상기 케이스의 내부와 상기 케이스의 외부를 연통시켜 상기 케이스 내압을 개방하는 압력 밸브이다.
상기 구성에 의하면, 끝이 좁은 형상으로 된 테이퍼 영역을 가지고 있으므로, 개구 상태로 된 슬릿에 대하여 탄성 변형에 의해 폐구 상태로 복원하려고 하는 힘(이하 「긴박력」이라고 함)을 작용하게 할 수 있다. 그러므로, 케이스 내압이 일정값에 도달했을 때만 슬릿이 개구 상태로 상태 변화함으로써, 케이스 내압을 개방할 수 있고, 한편, 케이스 내압이 일정값 미만으로 되었을 때는 긴박력에 의해 슬릿을 폐구 상태로서 그 상태를 유지할 수 있다. 그 결과, 압력 밸브를 파열시키지 않고, 일정값에 도달한 케이스 내압을 개방할 수 있어, 컨덴서의 수명의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 케이스의 내부로부터 외부로의 유출만을 허가하고, 케이스의 외부로부터 내부로의 유입을 방지하는 작용(이하 「체크 밸브 작용」이라고 함)을 발휘하게 할 수 있으므로, 케이스의 내부로의 오염물의 침입(오염물)을 방지할 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 테이퍼 영역은, 원뿔대형(圓錐臺形) 또는 다각(多角) 원뿔대형으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 형상을 따라 상기한 긴박력이 커지므로, 체크 밸브 작용이 보다 효과적으로 얻어진다.
상기 끝이 좁은 형상은, 상기 테이퍼 영역의 상기 정상부에 있어서, 상기 선단과 상기 기단을 연결하는 축 방향과 직교하는 제1 방향의 길이가, 상기 축 방향 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향의 길이보다 길어지는 평면 형상을 가지도록 한 형상이며, 상기 슬릿이, 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 연장되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 케이스 내압을 개방할 때 슬릿 양단 부근에 있어서 압력 밸브가 슬릿의 연장 방향으로 파열되어 슬릿 길이가 길어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그러므로, 슬릿 길이가 길어지는 것에 의한 압력 밸브의 내압(耐壓) 저하를 억제할 수 있다.
이 때, 상기 끝이 좁은 형상은, 상기 제1 방향의 두께가 상기 축 방향의 높이에 의존하지 않고 일정하면서 또한 상기 제2 방향의 두께가 상기 선단에 가까워질수록 작아지도록 한 형상이라도 된다. 이로써, 슬릿 길이가 길어지는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 이 때, 상기 슬릿이, 상기 제2 방향으로 연장되어 있어도 된다. 이로써, 슬릿 길이가 길어지는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 평면에서 볼 때, 상기 슬릿은 직선형으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 슬릿을 직선형으로 함으로써, 긴박력이 커지게 된다. 이로써, 체크 밸브 작용이 보다 효과적으로 얻어진다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 슬릿은, 상기 정상부의 두께 방향으로 테이퍼형으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 슬릿의 입구 및 출구 중 한쪽을 좁게 하고, 다른 쪽을 넓게 함으로써, 구조의 강도가 확보되어, 긴박력이 커져, 체크 밸브로서의 기능이 보다 효과적으로 얻어진다.
또한, 상기 구성에 있어서, 적어도 일부가 상기 봉구체에 형성된 관통공 내에 배치되는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체의 기단에 접속되고, 상기 관통공보다 직경이 큰 플랜지 보디를 구비하고, 상기 밸브 본체의 선단에 상기 테이퍼 영역이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에서는, 압력 밸브를 봉구체에 배치했을 때, 밸브 본체는 관통공에 배치되고, 플랜지 보디는 관통공을 포위하는 벽의 아래쪽에 배치된다. 그러므로, 케이스 내의 가스량이 증가하여, 압력 밸브가 케이스의 외부를 향해 압압(押壓)되어도, 플랜지 보디가 벽에 걸리므로, 압력 밸브가 봉구체로부터 벗겨지는 것을 억지할 수 있다.
또한, 본 발명의 컨덴서는, 전술한 압력 밸브와, 상기 압력 밸브가 배치된 봉구체와, 봉구체에 의해 밀봉된 케이스와, 케이스에 수용된 컨덴서 소자를 구비하고 있다.
전술한 압력 밸브에 의해, 컨덴서 소자에 함침된 전해액이 케이스의 외부에 과잉으로 방출되는 것을 억지할 수 있으므로, 컨덴서의 수명 저하를 억지할 수 있다. 또한, 압력 밸브의 슬릿 주변이 체크 밸브로서 기능하므로, 케이스 내의 오염물을 억지할 수 있다. 또한, 압력 밸브의 파열에 의한 고장이 생기지 않아, 컨덴서의 수명의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에 의하면, 압력 밸브의 파열을 회피할 수 있다. 이로써, 컨덴서의 수명 향상을 도모할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 전해 컨덴서의 평면도이다.
도 1b는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 전해 컨덴서의 전체 구성을 나타낸 도 1a의 IB―IB선에 따른 부분 단면도(斷面圖)이다.
도 2는 도 1a 및 도 1b에 나타낸 컨덴서 소자의 분해사시도이다.
도 3은 정면으로부터 본 압력 밸브 주변의 확대도이다.
도 4a는 압력 밸브의 사시도이다.
도 4b는 도 4a에 나타낸 IVb― IVb선에 따른 압력 밸브의 단면도이다.
도 5a는 슬릿이 폐쇄된 상태를 나타낸, 도 4a의 V 방향으로부터 본 압력 밸브의 평면도이다.
도 5b는 슬릿이 개방된 상태를 나타낸, 도 4a의 V 방향으로부터 본 압력 밸브의 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 전해 컨덴서에서의 압력 밸브의 슬릿이 폐쇄된 상태에서의 평면도이다.
도 6b는 도 6a에 나타낸 압력 밸브의 슬릿이 개방된 상태에서의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 관한 전해 컨덴서에서의 압력 밸브의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시형태에 관한 전해 컨덴서에서의 압력 밸브 주변의 정면으로부터 본 확대도이다.
도 9a는 본 발명의 제4 실시형태에 관한 전해 컨덴서에서의 압력 밸브의 사시도이다.
도 9b는 도 9a에 나타낸 IXb­IXb에 따른 압력 밸브의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시형태의 변형예에 관한 전해 컨덴서에서의 압력 밸브의 단면도이다.
도 11a는 종래의 압력 밸브의 단면도이다.
도 11b는 종래의 다른 압력 밸브의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 여기서는, 본 발명의 제1 실시형태 전해 컨덴서에 대하여, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다.
[제1 실시형태]
전해 컨덴서(1)는, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 컨덴서 소자(2), 케이스(3a), 봉구체(3b), 바닥판(4), 슬리브(5), 고정재(6), 단자(7a), (7b), 및 압력 밸브(10)를 포함한다.
케이스(3a)는, 컨덴서 소자(2)를 수용하는 것이며, 개구부에 봉구체(3b)가 끼워맞추어져 있다. 봉구체(3b)는, 케이스(3a)를 봉지하고 있다. 케이스(3a)는 금속(알루미늄 등)으로 이루어지고, 봉구체(3b)는 절연 재료(변성 페놀 수지 등)로 이루어진다. 봉구체(3b)의 상부 주위 에지에는, 탄성 재료(고무 등)로 이루어지는 패킹(3x)이 배치되어 있다. 패킹(3x)은, 봉구체(3b)와 케이스(3a)와의 간극으로부터 케이스(3a) 내의 가스가 누출되는 것을 방지하는 기능을 가진다. 케이스(3a)의 상단(上端)은, 패킹(3x)에 코킹 고정되어 있다.
바닥판(4)은, 절연 재료[난연성(難燃性) 폴리에스테르 등]로 이루어지는 형태의 필름이며, 케이스(3a)의 바닥부 하면에 중첩되도록 배치되어 있다. 슬리브(5)는, 절연 재료(폴리올레핀 등)로 이루어지는 대략 원통형의 부재이며, 케이스(3a)의 측부 주위면, 바닥판(4)의 하부 주위 에지, 및 케이스(3a)의 상부 주위 에지를 덮고 있다. 슬리브(5)의 하부는, 케이스(3a)의 바닥부와의 사이에 바닥판(4)을 협지하여, 고정하고 있다.
고정재(6)는, 컨덴서 소자(2)를 케이스(3a) 내에 고정시키는 것이며, 열가소성 수지(폴리프로필렌 등)로 이루어진다.
단자(7a), (7b) 및 압력 밸브(10)는, 봉구체(3b)에 배치되어 있다. 단자(7a), (7b)는, 봉구체(3b)의 두께 방향에서 볼 때, 봉구체(3b)의 중심에 관하여 점 대칭으로 되는 위치에, 서로 이격되어 배치되어 있다. 단자(7a), (7b)는 금속(알루미늄 등)으로 이루어지고, 음극 단자(7a)는 컨덴서 소자(2)의 음극 리드(2a), 양극 단자(7b)는 컨덴서 소자(2)의 양극 리드(2b)와 각각 접속되어 있다(도 2 참조).
봉구체(3b)에는, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 봉구체(3b)의 두께 방향으로부터 보았을 때의 중심[단자(7a)―단자(7b) 사이의 중앙]과 외측 에지와의 사이에, 케이스(3a)의 내부와 외부를 연통시키는 관통공(30)이 형성되어 있다. 압력 밸브(10)는, 상기 관통공(30)을 막도록 배치되어 있고, 그 상면에 배치된 록 와셔(lock washer)(도시하지 않음)에 의해, 봉구체(3b)에 고정되어 있다. 압력 밸브(10)는, 케이스(3a) 내의 가스를 방출하는 기능을 가진다. 압력 밸브(10)는, 예를 들면, IIR나 EPDM, 실리콘 고무나 불소 고무 등의 비디엔계 고무나, CR 등의 디엔계 고무 등에 의해 형성되어 있다.
다음에, 도 2를 참조하여, 컨덴서 소자(2)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
컨덴서 소자(2)는, 음극 리드(2a) 및 양극 리드(2b)가 각각 장착된 양극박(陽極箔)(2x) 및 음극박(陰極箔)(2y)을, 절연 재료로 이루어지는 세퍼레이터(separator)(그래프트지 등)(2z)를 통하여 권취하고, 이로써, 형성된 권취체의 외주(外周)를 소자 멈춤 테이프(2t)로 고정하고(도 1b 참조), 그 후, 권취체를 구동용 전해액에 함침시킴으로써, 형성되어 있다. 양극박(2x) 및 음극박(2y)은 알루미늄박의 표면을 조면화(組面化)한 것이며, 양극박(2x)은 또한 상기 표면에 양극 산화 피막을 형성한 것이다.
이어서, 압력 밸브의 구성에 대하여, 도 3 및 도 4를 참조하면서 상세하게 설명한다.
압력 밸브(10)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 선단이 케이스(3a)의 외부에 위치하고, 기단이 케이스(3a)의 내부에 위치하도록 봉구체에 배치되어 있다.
압력 밸브(10)는, 상하 방향으로 연장된 밸브 본체(11)와, 밸브 본체(11)의 기단에 접속된 플랜지 보디(12)를 가지고 있다. 여기서, 상하 방향이란 압력 밸브(10)의 선단과 기단을 연결하는 방향(축 방향)이며, 이것은 관통공(30)의 축 방향이기도 하다. 밸브 본체(11)는, 기단으로부터 3/5 정도의 높이까지가 관통공(30) 내에 배치되어 있다. 플랜지 보디(12)는 관통공(30)의 직경보다 큰 직경을 가지고, 봉구체(3b)에 있어서 관통공(30)을 포위하는 벽부(3b1)의 아래쪽에 배치되어 있다.
밸브 본체(11)는, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 기단으로부터 위쪽으로 연장된 통형(筒形)의 통 영역(21)과, 통 영역(21)의 위쪽에 형성된 테이퍼 영역(22)을 가지고 있다. 테이퍼 영역(22)은, 밸브 본체(11)의 선단에 형성되어 있다.
통 영역(21)은, 직경이 일정한 영역이다. 테이퍼 영역(22)은, 밸브 본체(11)의 선단에 가까워짐에 따라 도 4a 중의 전후 방향[본 발명의 「제2 방향」에 상당하고, 후술하는 슬릿(23)의 연장 방향과 직교하는 방향]과 선단이 좁게(즉, 전후 방향의 두께가 위쪽으로 갈수록 작아지게 됨) 되도록 형성되어 있다. 그리고, 좌우 방향[본 발명의 「제1 방향」에 상당하고, 상기 슬릿(23)의 연장 방향]에 대해서는, 테이퍼 영역(22)의 폭이 일정(즉, 좌우 방향의 두께가 상하 방향의 어떤 위치에서도 같음)이다.
테이퍼 영역(22)의 최상 위치에는, 좁고 긴 형상의 정상부(22t)가 형성되어 있다. 정상부(22t)는, 좌우 방향의 길이가 전후 방향의 길이보다 긴 대략 직사각형의 평면 형상을 가지고 있다. 정상부(22t)에는, 좌우 방향으로 긴 직선형의 슬릿(23)이 형성되어 있다. 슬릿(23)은, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 좌우 방향의 폭이 정상부(22t)의 두께 방향(상하 방향)에 일정(즉, 좌우 방향의 폭이 상하 방향의 어떤 위치에서도 같음)하게 되도록 형성되어 있다. 슬릿(23)의 주위가 탄성 변형되는 것에 의해, 슬릿(23)은 폐구 상태와 개구 상태로 변화 가능하다. 슬릿(23)이 개구되는 것에 의해, 압력 밸브(10)의 내부 공간과 외부가 연통된다.
압력 밸브(10)는, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 하단(下端)이 개구된 중공(中空)의 부재이다.
이어서, 도 5a 및 도 5b를 참조하면서, 슬릿(23)의 개폐 동작에 대하여 설명한다.
도 1b에 있어서 케이스(3a)의 내압이 일정값 미만에서는, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 슬릿(23)의 폐구 상태가 유지된다.
케이스(3a)의 내압이 일정값에 도달하면, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 슬릿(23)이 개구되고, 케이스(3a)의 내부와 외부가 연통되고, 케이스(3a)의 내압이 개방된다. 이로써, 케이스(3a) 내의 가스가 방출된다. 여기서, 케이스(3a)의 내압이 일정값에 달할 때란, 도 11a에 나타낸 종래의 압력 밸브(810)를 사용한 경우, 평탄부(811)가 파열될 때에 상당한다. 또한, 도 11b에 나타낸 종래의 압력 밸브(910)를 사용한 경우, 평탄부(911)가 파열될 때에 상당한다. 케이스(3a)의 내압이 일정값에 달하는 것은, 예를 들면, 이하의 경우이다. 즉, 역전압에 의해 음극박에 양극 산화 피막이 형성될 때, 과전압(過電壓) 및 과전류 등에 의해 양극박의 양극 산화 피막이 손상되어, 전해액에 의해 손상된 피막의 수복이 행해져 수소 가스가 발생할 때이다. 상기 피막의 형성이나 수복 중에는, 컨덴서 소자가 발열하므로, 케이스 내의 온도가 상승하여, 전해액이 증산한다.
슬릿(23)의 개구는, 종래의 도 11a 및 도 11b에 나타낸 압력 밸브가 파열되어 형성되는 개구보다 아주 작다. 그러므로, 슬릿(23)의 개구 시에 케이스(3a) 내에 전해액이 증산되고 있어도, 케이스(3a) 내의 전해액은 슬릿(23)으로부터 거의 방출되지 않는다.
그 후, 케이스(3a)의 내압이 일정값 미만으로 되면, 슬릿(23)이 폐쇄된다. 이것은, 압력 밸브(10)가 전후 방향의 두께가 위쪽으로 갈수록 작아지게 되는 끝이 좁은 형상으로 되어 있으므로, 슬릿(23)을 협지하여 전후 방향에 대향한 전방 영역(31)과 후방 영역(32)에 있어서 개구 상태로 된 슬릿(23)에 대하여, 긴박력이 작용하기 때문이다(도 4a 참조).
이 상태로부터, 케이스(3a) 내의 가스의 내압이 다시 일정값에 도달하면, 슬릿(23)이 개방되고, 케이스(3a) 내의 가스가 방출된다. 그 후, 케이스(3a) 내의 내압이 일정값을 하회하면, 슬릿(23)이 폐쇄된다. 이와 같이, 슬릿(23)의 개구와 폐구가 반복된다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태의 압력 밸브(10)를 구비한 전해 컨덴서(1)에서는, 압력 밸브(10)에 테이퍼 영역(22)을 형성하고, 테이퍼 영역(22)의 정상부(22t)에 슬릿(23)을 형성하고 있다. 이로써, 슬릿(23)의 주위가 탄성 변형되는 것에 의해 개구 상태로 된 슬릿(23)에 대하여 긴박력을 작용하게 할 수 있다. 그러므로, 케이스(3a)의 내압이 일정값에 도달했을 때만 슬릿(23)이 개구 상태로 상태 변화함으로써, 케이스(3a)의 내압을 개방할 수 있고, 한편, 케이스(3a)의 내압이 일정값 미만으로 되었을 때는 긴박력에 의해 슬릿(23)을 폐구 상태로 하여 그 상태를 유지할 수 있다. 그 결과, 압력 밸브(10)를 파열시키지 않고, 일정값에 도달한 케이스(3a)의 내압을 개방할 수 있어, 전해 컨덴서(1)의 수명의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 케이스(3a)의 내부로부터 외부로의 가스 등의 유출만을 허가하고, 케이스(3a)의 외부로부터 내부로의 유입을 방지하는 작용(체크 밸브 작용)을 발휘하게 할 수 있으므로, 케이스(3a)의 내부로의 오염물의 침입(오염물)을 방지할 수 있다.
또한, 압력 밸브(10)의 평면에서 볼 때, 슬릿(23)이 직선형으로 형성되어 있으므로, 슬릿(23)을 전후 방향으로 협지한 전방 영역(31)과 후방 영역(32)이 서로의 영역에 가까워지려고 하는 힘(긴박력)이 작용하기 쉽다. 따라서, 체크 밸브의 작용이 보다 효과적으로 얻어진다.
또한, 압력 밸브(10)를 봉구체(3b)에 배치했을 때, 밸브 본체(11) 중 적어도 일부는 관통공(30) 내에 배치되고, 플랜지 보디(12)는 관통공(30)을 포위하는 벽부(3b1)의 아래쪽에 배치된다. 이로써, 케이스(3a)의 내압이 일정값에 도달하고, 압력 밸브(10)가 케이스(3a)의 외부를 향해 압압되어도, 플랜지 보디(12)가 벽부(3b1)에 걸릴 수 있으므로, 압력 밸브(10)가 봉구체(3b)로부터 벗겨지는 것을 억지할 수 있다.
[제2 실시형태]
다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여, 도 6a 및 도 6b를 참조하면서 설명한다. 제2 실시형태에 있어서 제1 실시형태와 상위한 점은, 끝이 좁은 형상과 슬릿의 방향이다. 그리고, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 그 설명을 적절히 생략한다.
본 실시형태에 관한 압력 밸브(110)는, 선단이 케이스(3a)의 외부에 위치하고, 기단이 케이스(3a)의 내부에 위치하도록 봉구체에 배치되어 있다.
압력 밸브(110)는, 제1 실시형태의 압력 밸브(10)와 마찬가지로, 상하 방향으로 연장된 밸브 본체(111)와, 밸브 본체(111)의 기단에 접속된 플랜지 보디(112)를 가지고 있다. 밸브 본체(111)는, 도 4a에 나타낸 압력 밸브(10)와 마찬가지로, 기단으로부터 위쪽으로 연장된 통형의 통 영역과, 통 영역의 위쪽에 형성된 테이퍼 영역(102)을 가지고 있다.
테이퍼 영역(102)은, 밸브 본체(111)의 선단에 가까워짐에 따라, 도 6a 중의 전후 방향[후술하는 슬릿(103)의 연장 방향과 평행한 방향]으로 선단이 가는(즉, 전후 방향의 두께가 위쪽으로 갈수록 좁아지게 됨) 끝이 좁은 형상을 가지도록 형성되어 있다. 그리고, 좌우 방향[슬릿(103)의 연장 방향과 직교하는 방향]에 대해서는, 테이퍼 영역(102)의 폭이 일정(즉, 좌우 방향의 두께가 상하 방향의 어떤 위치에서도 같음)하다.
테이퍼 영역(102)의 최상 위치에는, 좁고 긴 형상의 정상부(102t)가 형성되어 있다. 정상부(102t)는, 제1 실시형태에 관한 정상부(22t)와 같이, 좌우 방향의 길이가 전후 방향의 길이보다 긴 대략 직사각형의 평면 형상을 가지고 있다. 본 실시형태의 정상부(102t)는, 제1 실시형태에 관한 정상부(22t)보다 전후 방향으로 광폭(廣幅)으로 형성되어 있다.
정상부(102t)에는, 전후 방향으로 긴 직선형의 슬릿(103)이 형성되어 있다. 슬릿(103)의 주위가 탄성 변형되는 것에 의해, 슬릿(103)은 폐구 상태와 개구 상태로 변화 가능하다. 슬릿(103)이 개구되는 것에 의해, 압력 밸브(110)의 내부 공간과 외부가 연통된다.
이어서, 슬릿(103)의 개폐 동작에 대하여 설명한다.
케이스(3a)의 내압이 일정값 미만에서는, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 슬릿(103)의 폐구 상태가 유지된다.
케이스(3a)의 내압이 일정값에 도달하면, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 슬릿(103)이 개구되고, 케이스(3a)의 내부와 외부가 연통되고, 케이스(3a)의 내압이 개방된다. 이로써, 케이스(3a) 내의 가스가 방출된다.
그 후, 케이스(3a)의 내압이 일정값 미만으로 되면, 슬릿(103)이 폐쇄된다. 이 상태로부터, 케이스(3a) 내의 가스의 내압이 다시 일정값에 도달하면, 슬릿(103)이 개방되고, 케이스(3a) 내의 가스가 방출된다. 그 후, 케이스(3a) 내의 내압이 일정값을 하회하면, 슬릿(103)이 폐쇄된다. 이와 같이, 슬릿(103)의 개구와 폐구가 반복된다.
그런데, 제1 실시형태에서는, 테이퍼 영역(22)의 정상부(22t)의 평면 형상이 좌우 방향으로 좁으며 길고, 슬릿(23)은 좌우 방향으로 연장되어 있다. 그러므로, 케이스(3a) 내의 내압이 급격하게 상승하는 것을 반복하면, 슬릿(23)이 개구되었을 때, 슬릿(23)의 양단 부근에 있어서 압력 밸브(10)가 슬릿(23)의 연장 방향으로 파열되어 슬릿 길이가 길어질 우려가 있다. 슬릿 길이가 길어지면, 내압 즉 밸브 작동압이 저하되기 쉽다. 이에 대하여, 본 실시형태에서는, 테이퍼 영역(102)의 정상부(102t)의 평면 형상이 좌우 방향으로 좁으며 길고, 슬릿(103)은 전후 방향으로 연장되어 있다. 그러므로, 슬릿(103)이 개구되었을 때, 슬릿(103)의 양단 부근에 있어서 압력 밸브(110)가 슬릿(103)의 연장 방향으로 파열되어 슬릿 길이가 길어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 케이스(3a) 내의 내압이 급격하게 상승하는 것을 반복해도, 내압이 쉽게 저하되지 않는다.
본 실시형태에 있어서, 테이퍼 영역(102)의 끝이 좁은 형상은, 좌우 방향의 두께가 상하 방향 즉 축 방향의 높이에 의존하지 않고 일정하면서 또한 전후 방향의 두께가 상기 선단에 가까워질수록 작아지도록 한 형상으로 되어 있다. 이로써, 슬릿(103)이 개구되었을 때 슬릿(103)의 양단 부근에 있어서 압력 밸브(110)가 슬릿(103)의 연장 방향으로 파열되는 것을 억제하는 힘이 보다 크게 기능하므로, 슬릿 길이가 길어지는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 슬릿(103)이, 전후 방향, 즉 좁고 긴 정상부(102t)의 길이 방향(좌우 방향)과 직교하는 방향으로 연장되어 있으므로, 슬릿(103)이 개구되었을 때 슬릿(103)의 양단 부근에 있어서 압력 밸브(110)가 슬릿(103)의 연장 방향으로 파열되는 것을 억제하는 힘이 보다 크게 기능하므로, 슬릿 길이가 길어지는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 테이퍼 영역(102)의 끝이 좁은 형상은, 정상부(102t)의 평면 형상이 일방향으로 좁으면서 길게 되도록 형성되어 있으면, 본 실시형태와 같은 형상이 아니라도 된다. 또한, 슬릿(103)의 연장 방향은 상기 일방향과 직교하고 있는 것이 바람직하지만, 상기 일방향과 교차하고 있으면 직교하고 있지 않아도 된다.
[제3 실시형태]
다음에, 본 발명의 제3 실시형태에 대하여, 도 7을 참조하면서 설명한다. 제3 실시형태에 있어서 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 상위한 점은, 슬릿의 형상이다. 그리고, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 그 설명을 적절히 생략한다.
슬릿(123)은, 테이퍼 영역(22)의 정상부(22t)에, 좌우 방향으로 직선형으로 형성되어 있다. 슬릿(123)은, 좌우 방향의 폭이 위쪽으로 갈수록 넓은 테이퍼형으로 형성되어 있다. 슬릿(123)의 상단의 폭은, 제1 실시형태의 슬릿(23)의 폭과 같은 폭이다.
상기 구성에 의해, 제3 실시형태에서도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 케이스(3a)의 내압이 일정값에 도달하면, 슬릿(123)이 개방되어, 슬릿(123)으로부터 케이스(3a) 내의 가스가 방출된다. 슬릿(123)이 개방되어도, 슬릿(123)으로부터 전해액이 거의 방출되지 않는다. 또한, 압력 밸브를 파열시키지 않고, 일정값에 도달한 케이스(3a)의 내압을 개방할 수 있으므로, 전해 컨덴서의 수명 향상을 도모할 수 있다. 전해 컨덴서(1)의 수명 저하를 억지할 수 있다. 또한, 가스가 일정값을 하회하면, 슬릿(123)이 폐쇄되어, 체크 밸브로서 기능한다.
또한, 슬릿(123)이 정상부(22t)의 두께 방향으로 변화하는 테이퍼형으로 형성되어 있으므로, 구조의 강도가 확보되어, 긴박력이 커지게 된다. 이로써, 체크 밸브 작용이 보다 효과적으로 얻어진다.
[제4 실시형태]
다음에, 본 발명의 제4 실시형태에 대하여, 도 8 및 도 9를 참조하면서 설명한다. 제4 실시형태에 있어서 제1 실시형태와 상위한 점은, 압력 밸브의 형상이다. 그리고, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 그 설명을 적절히 생략한다.
압력 밸브(210)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 봉구체(203b)의 관통공(230)에 배치된 밸브 본체(211)와, 밸브 본체(211)의 기단에 접속된 플랜지 보디(212)를 가지고 있다. 플랜지 보디(212)는 관통공(230)의 직경보다 큰 직경을 가지고, 봉구체(203b)에 있어서 관통공(230)을 포위하는 벽부(203b1)의 아래쪽에 배치되어 있다.
밸브 본체(211)는, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 대략 원통형의 통 영역(221)과, 통 영역(221)의 위쪽에 배치된 원뿔대형의 테이퍼 영역(222)을 가지고 있다. 테이퍼 영역(222)은, 밸브 본체(211)의 선단에 가까워짐에 따라 직경이 작게 된 끝이 좁은 형상으로 되어 있다.
통 영역(221)에는, 직경이 다른 부분보다 큰 2개의 대경부(大徑部)(221a), (221b)가 형성되어 있다. 대경부(221a), (221b)의 직경은, 도 8에 나타낸 관통공(230)의 직경보다 약간 크므로, 밸브 본체(211)를 관통공(230)에 배치하면, 대경부(221a), (221b)에 의해 통 영역(221)과 봉구체(203b)와의 사이가 밀봉된다(도 8 참조).
테이퍼 영역(222)의 정상부(222t)는, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 원형상이다. 정상부(222t)에는, 좌우 방향으로 연장된 짧은 직선형의 슬릿(223)이 형성되어 있다. 도 9b에 나타낸 바와 같이, 정상부(222t)는 두께가 두껍다. 슬릿(223)의 좌우 방향의 폭은, 정상부(222t)의 두께 방향(상하 방향)으로 일정(즉, 좌우 방향의 폭이 상하 방향의 어떤 위치에서도 같음)이다.
압력 밸브(210)는, 하단이 개구된 중공의 부재이다. 슬릿(223)이 개방됨으로써, 압력 밸브(210)의 내부 공간과 외부가 연통된다.
도 1b에 나타낸 케이스(3a)의 내압이 일정값 미만에서는, 슬릿(223)이 폐쇄되어 있다(도 9a 및 도 9b 참조). 케이스(3a)의 내압이 일정값에 도달하면, 슬릿(223)이 개방되어, 케이스(3a) 내의 가스가 방출된다. 케이스(3a) 내의 가스가 일정값을 하회하면, 슬릿(223)이 폐쇄된다. 이와 같이, 슬릿(223)의 개구와 폐구가 반복된다. 그 결과, 압력 밸브(210)를 파열시키지 않고, 일정값에 도달한 케이스(3a)의 내압을 개방할 수 있어, 전해 컨덴서의 수명의 향상을 도모할 수 있다.
상기 구성에 의해, 제4 실시형태에서도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 케이스(3a)의 내압이 일정값에 도달하면, 슬릿(223)이 개방되어, 슬릿(223)으로부터 케이스(3a) 내의 가스가 방출된다. 케이스(3a)의 내압이 일정값을 하회하면 슬릿(223)이 폐쇄됨으로써, 슬릿(223)으로부터 전해액이 거의 방출되지 않는다. 그러므로, 전해 컨덴서의 수명 저하를 억지할 수 있다. 또한, 케이스(3a)의 내압이 일정값을 하회하면, 슬릿(223)이 폐쇄되어, 체크 밸브로서 기능한다.
또한, 테이퍼 영역(222)이 원뿔대형이므로, 정상부(222t)에서는, 슬릿(223) 주위의 영역이 정상부(222t)의 중심을 향하는 힘이 작용하고, 이 힘이 슬릿(223)에 집중되어, 슬릿(223)을 폐쇄하도록 한다. 따라서, 체크 밸브로서의 기능이 보다 효과적으로 얻어진다.
또한, 슬릿(223)이 짧으므로, 슬릿(223) 주위의 영역이 정상부(222t)의 중심을 향하는 힘이 작용하기 쉽다. 또한, 정상부(222t)의 두께가 두꺼우므로, 정상부(222t)의 두께가 얇은 경우와 비교하여 긴박력이 커지게 된다. 이들에 의해, 체크 밸브로서의 기능이 보다 효과적으로 얻어진다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시예의 No.1∼No.3에서는, 도 7에 나타낸 제3 실시형태의 압력 밸브를 사용하였다. 압력 밸브에 있어서, 통 영역의 높이 10㎜ 및 직경 4㎜, 테이퍼 영역의 높이 5㎜, 슬릿의 좌우 방향 폭이 상단에 있어서 0.5㎜이며, 하단에 있어서 0.3㎜이다.
종래예의 No.4∼No.6에서는, 도 11a에 나타낸 원판형의 압력 밸브(직경 8㎜)를 사용하였다.
봉구체에 형성된 원통형의 관통공의 직경은 4㎜이다.
실시예의 No.1∼No.3 및 종래예의 No.4∼No.6에서는, 직경 76.2㎜, 높이 90㎜, 정격 전압 400V, 및 정전 용량 4700μF의 전해 컨덴서(5000 시간 보증품)를 사용하였다. 상기 전해 컨덴서를 주위 온도 105℃에서 정격 전압(400V)을 인가 방치하고, 신뢰성 시험을 행하였다. 방치하는 시험 전(초기)과 8000 시간 방치한 후에서의, 각 파라미터를 표 1에 나타낸다
[표 1]
Figure pct00001
표 1의 「외관」은, 육안에 의해 판단하였다. 실시예의 No.1∼No.3에서는, 8000 시간이 경과해도 압력 밸브가 파열되지 않아, 전해 컨덴서에 고장 등의 문제가 생기지 않았다. 또한, 8000 시간을 경과해도 정전 용량 Cap, 손실각의 탄젠트 tanδ, 및 누설(漏泄) 전류 LC가 그다지 변화되지 않았다.
이것은, 케이스의 내압이 일정값에 도달하면, 슬릿으로부터 가스는 방출되었지만, 전해액은 거의 방출되지 않았기 때문인 것으로 생각된다. 또한, 8000 시간을 경과해도 압력 밸브를 계속하여 사용할 수 있었다.
한편, 종래예의 No.4∼No.6에서는, 8000 시간 경과 시점에서, 정전 용량 Cap가 절반 정도로 저하되고, 또한 손실각의 탄젠트 tanδ가 10배 가깝게 상승하여, 압력 밸브가 파열되어 있고, 전해 컨덴서가 고장났다. 이것은, 압력 밸브에 형성된 파열공으로부터 전해액이 방출되었기 때문인 것으로 생각된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명하였으나, 구체적인 구성은, 이들 실시형태에 한정되는 것은 아닌 것으로 생각될 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니고 특허 청구의 범위에 의해 표시되고, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.
예를 들면, 제1 실시형태의 밸브 본체(11)는 통 영역(21)을 가지고 있지만, 통 영역(21)을 가지지 않는 구성이라도 된다. 또한, 제2 실시형태의 밸브 본체(111)도 통 영역을 가지고, 제3 실시형태의 밸브 본체(211)도 통 영역(21)을 가지고, 제4 실시형태의 밸브 본체(311)도 통 영역(321)을 가지고 있지만, 이들 밸브 본체도 통 영역을 가지지 않는 구성으로 해도 된다.
또한, 전술한 제4 실시형태에서는, 테이퍼 영역(222)이 원뿔대형이지만, 테이퍼 영역(222)이 다각 원뿔대형, 예를 들면, 삼각뿔대형, 사각뿔대형, 오각뿔대형이라도 된다.
또한, 전술한 제1∼제4 실시형태에서는, 슬릿(23), (103), (123), (223)이 좌우 방향으로 직선형이지만, 슬릿의 형상은 변경할 수 있다. 예를 들면, 슬릿이 파형(波形)이라도 된다.
또한, 전술한 제4 실시형태에서는, 슬릿(223)의 좌우 방향의 폭이 정상부(222t)의 두께 방향으로 일정하지만, 슬릿(223)의 좌우 방향의 폭이 정상부(222t)의 두께 방향으로 테이퍼형이라도 된다. 이로써, 구조의 강도가 확보되므로, 체크 밸브로서의 기능이 보다 효과적으로 얻어진다. 마찬가지로, 제2 실시형태에 있어서도 슬릿(103)의 좌우 방향의 폭이 정상부(102t)와의 두께 방향으로 변화되어 있어도 된다.
또한, 전술한 제4 실시형태에서는, 테이퍼 영역(222)의 정상부(222t)의 두께가 두껍지만, 정상부(222t)는 이와 같은 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 10에 나타낸 바와 같이, 테이퍼 영역(322)의 정상부(322t)의 중앙부에 박육부(薄肉部; thin portion)(401)가 형성되고, 그 주위에 박육부(401)보다 두께가 두꺼운 후육부(厚肉部; thick portion)(402)가 형성되고, 슬릿(323)이 박육부(401)에 형성되어 있어도 된다.
본 발명의 실시형태로서 전해 컨덴서에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 압력 밸브를 전기 이중층 컨덴서에 사용해도 된다.

Claims (9)

  1. 컨덴서 소자를 수용하는 케이스를 봉지(sealing)하는 봉구체(sealing body)에, 기단(基端)이 상기 케이스의 내부에 위치하고, 선단이 상기 케이스의 외부에 위치하도록 배치되는 압력 밸브로서,
    끝이 좁은 형상으로 된 테이퍼 영역(tapered region)을 포함하고,
    상기 테이퍼 영역의 정상부(頂部)에, 탄성 변형되는 것에 의해 폐구(closed) 상태와 개구(open) 상태로 상태 변화 가능한 슬릿(slit)이 형성되어 있고,
    상기 케이스 내압(內壓)이 일정값 미만에서는 상기 슬릿이 상기 폐구 상태를 유지하는 한편,
    상기 케이스 내압이 일정값에 도달했을 때 상기 슬릿이 상기 개구 상태로 상태 변화함으로써 상기 케이스의 내부와 상기 케이스의 외부를 연통시켜 상기 케이스 내압을 개방하는,
    압력 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테이퍼 영역이, 원뿔대형(圓錐臺形) 또는 다각(多角) 원뿔대형으로 형성되어 있는, 압력 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 끝이 좁은 형상은, 상기 테이퍼 영역의 상기 정상부에 있어서, 상기 선단과 상기 기단을 연결하는 축 방향과 직교하는 제1 방향의 길이가, 상기 축 방향 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향의 길이보다 길어지는 평면 형상을 가지도록 한 형상이며,
    상기 슬릿이, 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 연장되어 있는, 압력 밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 끝이 좁은 형상은, 상기 제1 방향의 두께가 상기 축 방향의 높이에 의존하지 않고 일정하면서 또한 상기 제2 방향의 두께가 상기 선단에 가까워질수록 작아지도록 한 형상인, 압력 밸브.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 슬릿이, 상기 제2 방향으로 연장되어 있는, 압력 밸브.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    평면에서 볼 때, 상기 슬릿은 직선형으로 형성되어 있는, 압력 밸브.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬릿이, 상기 정상부의 두께 방향으로 테이퍼형으로 형성되어 있는, 압력 밸브.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 일부가 상기 봉구체에 형성된 관통공 내에 배치되는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체의 기단에 접속되고, 상기 관통공보다 직경이 큰 플랜지 보디를 구비하고,
    상기 밸브 본체의 선단에 상기 테이퍼 영역이 형성되어 있는, 압력 밸브.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 압력 밸브;
    상기 압력 밸브가 배치된 봉구체;
    상기 봉구체에 의해 밀봉된 케이스; 및
    상기 케이스에 수용된 컨덴서 소자;
    를 포함하고 있는 전해 컨덴서.
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