WO1998006117A1 - Element de clapet de securite pour condensateur et couvercle de boitier de condensateur equipe d'un clapet de securite - Google Patents

Element de clapet de securite pour condensateur et couvercle de boitier de condensateur equipe d'un clapet de securite Download PDF

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WO1998006117A1
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safety valve
capacitor
valve element
pressure
foil
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PCT/JP1997/002721
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Kinji Saijo
Kazuo Yoshida
Nobuyuki Yoshimoto
Yoshihiko Isobe
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Toyo Kohan Co., Ltd.
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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    • Y10T137/1624—Destructible or deformable element controlled
    • Y10T137/1632—Destructible element
    • Y10T137/1692—Rupture disc
    • Y10T137/1714—Direct pressure causes disc to burst

Definitions

  • the present invention relates to a safety valve element for a capacitor, which can rupture at a predetermined pressure at a low pressure to release internal pressure, a case lid for a capacitor with a safety valve, and a capacitor using the same.
  • a capacitor using an organic solvent as an electrolyte is required to have high hermeticity.
  • As a safety valve for releasing the internal pressure when the internal pressure rises in a condenser requiring such a high hermeticity there is a safety valve described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-285589.
  • a part of the wall of the condenser container was cold-compressed using a press device to reduce the thickness to about half the thickness of the original plate, and when the internal pressure increased, the thickness was reduced when the internal pressure reached a certain level.
  • the wall ruptures, the internal pressure is released to the outside.
  • the internal pressure is to be released at a low pressure of 30 kgf / cm 2 or less, it is necessary to reduce the thickness of the thin part. Small cracks occur in the part, resulting in loss of hermeticity.
  • this work hardening does not occur uniformly, so even if the thin part is press-formed so as to have a constant thickness, it is not always necessary.
  • a valve hole that passes through the inside of the condenser to a part of the outer can and an exhaust gas that passes through the outside described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-304861.
  • a safety valve in which a valve chamber having a hole is formed, and a valve body having at least a surface facing the valve hole made of rubber and an elastic body for pressing the rubber surface of the valve body into the valve hole is provided in the valve chamber.
  • the release pressure of the safety valve is uniquely determined by the elasticity coefficient of the elastic body and the pressure receiving area of the valve body, and is determined by the release pressure of 10 kgfm 2 , and below about 1 kgf Z cm 2. 0 kgf Z cm 2 high release pressure to any release pressure setting is easy c but not obtained good seal that is required in the condenser using an organic solvent in the electrolyte is in this way. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a safety valve element for a capacitor that can stably and accurately burst at a predetermined pressure to release an internal pressure, particularly at a low pressure, and that can be easily manufactured. And to provide a capacitor incorporating them.
  • the safety valve element for a condenser of the present invention is:
  • It comprises a metal substrate having a through hole, and a metal foil laminated on the substrate so as to close the through hole.
  • such a safety valve element for a condenser has a plurality of through holes.
  • the metal substrate is an aluminum plate or an A1 alloy plate
  • the metal foil is an aluminum foil.
  • the capacitor-case lid of claim 5 Is made by forming a through hole in a metal substrate, pressing a metal foil, and then molding.
  • the capacitor according to claim 6 uses the above-described safety valve element for a capacitor
  • the capacitor according to claim 7 uses the above-described capacitor case lid with a safety valve.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a safety valve element for one capacitor of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing an embodiment in which the safety valve element for one capacitor of the present invention is attached to a one-case capacitor lid.
  • c 4 is a schematic perspective view illustrating a manufacturing method of the composite material is a schematic perspective view showing a manufacturing process of the composite.
  • FIG. 5 is a relationship diagram showing the relationship between the size of the safety valve and the burst pressure.
  • the safety valve element for a condenser according to the present invention is capable of making the thickness of the rupture portion uniform, so there is little variation in the internal pressure at which the rupture occurs, and it operates at a stable operating pressure when used as a safety valve for a single capacitor I do.
  • the safety valve element for a capacitor of the present invention uses a cold pressure welding method to produce a composite material, so that the material strength is less reduced and the operating pressure is stable as compared with the conventional high temperature heating pressure welding method.
  • a capacitor case lid having a rupture portion as a safety valve can be directly and easily obtained.
  • a capacitor using the capacitor safety valve element of the present invention is very safe because the safety valve can be operated at a stable operating pressure.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a safety valve element for one capacitor of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing an embodiment in which the safety valve element for one capacitor of the present invention is attached to a one case lid of a capacitor.
  • FIG. 3 and 4 are schematic perspective views showing a method for producing a composite material.
  • A is a metal substrate
  • B is a metal foil
  • C is a through hole.
  • the safety valve element D for a condenser of the present invention is intended to operate at a low pressure of 2 to 5 kgf Zcm 2 or less.
  • the metal foil B used in the present invention preferably has a thickness of 5 to 50 jum, depending on the shape of the hole. If it is less than 5 m, if it is applied to a safety valve such as a condenser, it will be easily broken by an impact such as dropping.
  • JIS A1085, AIN30 and the like are preferable.
  • the metal foil B may be prepared by any method, but in general, it is used as it is by using a cold rolling method as it is, or after cold rolling and annealing. Used.
  • the thickness of the plate used for the metal substrate A is not particularly limited.However, from the viewpoint of strength and economy, the safety valve is easily attached to the container by welding or caulking. Is from 0.03 to 0.50 mm, more preferably from 0.05 to 0.10 mm.
  • the type of A1 metal used for the metal substrate A is preferably JIS 1000 series, 3000 series, 5000 series, or the like.
  • the above-mentioned metal substrate A may be a substrate manufactured by any method, but generally, a thinned substrate using a cold rolling method is used as it is, or annealed after cold rolling. Things are used.
  • the metal substrate A is provided with at least one through hole C.
  • the size and shape of this one through-hole C differ depending on the size and shape of the container in which the safety valve element for one capacitor D is mounted, and are not particularly limited, but are usually 1 to 10 mm in diameter.
  • a circle of the shape is preferably used.
  • an ellipse having a major axis of 1 to 10 mm or a polygon having a size corresponding to the diameter of the circle may be used.
  • the shape of the through-hole C may be a line segment having a certain width (for example, a slit composed of a straight line or a curve).
  • the through-holes may be formed in a geometric pattern in which several types of figures are combined so that stress concentration may occur in order to further reduce the working pressure.
  • the through-holes C may be formed by, for example, a cold rolling method.
  • the thin plate is formed in a predetermined shape by a punching press or the like.
  • the arrangement of these through-holes is preferably geometrically arranged such as a grid-like arrangement or a staggered arrangement, and the pitch between the through-holes is appropriately selected according to the required size of the safety valve member.
  • the method for forming these through-holes is not particularly limited, but may be formed using a normal perforation method such as punching and press-etching.
  • a plurality of through holes C may be provided in one capacitor safety valve element D, and a metal foil is cold-pressed to both sides of a metal substrate, and a force other than a pressure increase inside the container acts. (For example, an impact such as a drop) Even if the metal foil on one side of the metal substrate is damaged, the function as a safety valve can be secured if the metal foil on the other side is not damaged.
  • FIG. 2 shows an example of a mode in which the capacitor safety valve element D of the present invention is attached to the capacitor one case lid E.
  • a safety valve element D for one capacitor is mounted from the upper side of a lid E having a hole F pre-drilled.
  • the area around the capacitor safety valve element D is melted using a laser beam welding method, and the capacitor is welded so as to close the hole F of the case lid E.
  • the safety valve element D for one capacitor is usually mounted on the container using a method such as welding so as to close a hole provided in a part of the container such as a lid or a condenser outer can.
  • a method such as welding so as to close a hole provided in a part of the container such as a lid or a condenser outer can.
  • the metal foil is present on the entire lower surface or part of the capacitor-case lid E. (See Fig. 2 (b))
  • the metal substrate A provided with the metal foil B and the through-hole C is cold-pressed in a vacuum by, for example, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1224184.
  • 3 and 4 are partial cross-sectional views of an apparatus for manufacturing a composite material 19 by cold-pressing the metal foil 20B and the metal substrate 2OA.
  • Corrected form (Rule 91) 3 and 4 the metal substrate 2OA and the metal foil 20B unwound from the rewind reels 3A and 3B have electrode rolls 6A and a part of which protrude into the etching chamber 22. 6B, respectively, and are sputtered and activated in the etching chamber 22. Thereafter, it is rolled in a rolling unit 2 provided in a vacuum chamber 1, cold-welded, and wound up on a winding roll 5 as a composite material 19.
  • the rolling unit 2 is provided with a rolling device 18 for rolling the roll.
  • the vacuum chamber 1 by a large exhaust pump 9 is kept 1 0- 3 ⁇ 1 0- 6 Torr. Single vacuum level.
  • Te metal foil 2 0 B is a method for activating a metal substrate 2 0 A employs a magnetron sputtering method, a frequency of 1 to 5 0 MH Z as the sputter-ring power supply Use a high frequency power supply. Frequency of less than 1 MH Z is difficult to maintain a stable glow one discharge, it can not be continuously etched. On the other hand, if the frequency is higher than 50 MHz, oscillation is likely to occur, and the power supply system becomes complicated, which is not preferable.
  • etching started, after holding in advance an etching chamber by the exhaust pump 2 5 to 1 X 1 0 4 Torr. Or less, argon gas was introduced 1 0 1 to 1 0 one 4 Torr. Units argon gas atmosphere When a high frequency is applied to the vacuum chamber 1, plasma is generated in the chamber, and the surfaces of the metal foil 20B and the metal substrate 20A are etched. The pressure of the argon gas is 1 X 1 0- 4 Torr. In the following cases, and at the same time is to stabilize the glow one discharge electricity becomes difficult, not obtain a high ion current, it is difficult to Etsu quenching at high speed.
  • the magnetron sputtering method used to manufacture the composite material 19 can achieve an etching rate of more than 100 ⁇ / m / min. Even a stable and thick oxide film can be completely removed by etching for several minutes. For copper, steel, stainless steel, amorphous metal, etc., it is possible to obtain an almost clean surface by etching for a few seconds.
  • the sheet temperature T during cold rolling can be set at room temperature. Absent.
  • the upper limit is The temperature may be within a range that does not cause recrystallization annealing that lowers the bonding strength, or formation of an alloy layer or a carbide, and is preferably 300 ° C. or lower.
  • the rolling ratio when cold pressing the metal foil 20B and the metal substrate 2OA is preferably in the range of 0.1 to 30%. That is,
  • T i Thickness of metal foil before pressure welding
  • T 2 Thickness of metal substrate before pressure welding
  • the lower limit of the rolling reduction is determined by the following factors. That is, although the surface of the plate appears flat at first glance, microscopically, there are irregularities, so the contact area between the metals is very small in the non-pressed state. Even if the surface is sufficiently activated, a strong bond cannot be obtained. For this reason, in the conventional cold rolling pressure welding method, the oxide film on the surface is plastically fluidized by cold rolling at a high rolling ratio to form a partially activated surface and increase the contact area.
  • the metal surface did not necessarily have to be flat because of the bonding. That is, A metal substrate whose surface was finished slightly rough in advance was rolled at a high rolling ratio to make it flatter and joined.
  • the upper limit of the rolling reduction is 30% in some cases where cold welding and finish rolling or temper rolling are performed in one rolling step, but if it exceeds 30%, work hardening becomes significant. Not preferred.
  • a pressing mechanism such as a press using a flat block on one or both sides may be used instead of the rolling roll.
  • the periphery of the metal substrate of the capacitor safety valve element was melted by using a laser beam, and was welded so as to close the through hole provided in the A1 pressure vessel.
  • Example 1 One side of an aluminum plate rolled to a thickness of 0.4 mm was etched (half-etched) with a 0.1 mm width to a 7 mm diameter circle so that the remaining thickness was about 20 m. Then, in the same manner as in Example 1, a plurality of safety valves having the above-mentioned circle half-etched at the center thereof were sampled from the harvesting aluminum plate. After sealing welded to A 1 made pressure vessel with these safety valves in the same manner as in Example 1, was pressurized internal steel pressure vessel in the same manner as in Example 1, intends 3 ⁇ 1 0 kgf Zc m 2 gutter The aluminum harvesting ruptured over a wide pressure range.
  • a circular hole with a diameter of 2 to 7 mm was formed in a 0.4 m thick JIS A3004 A1 plate using a punch press.
  • an A l (AI N30, A 1085 ) foil having a thickness of 30 m was inserted into a vacuum chamber, using a magnetic Tron sputtering in argon gas of 1 X 10- 2 Torr., Cold-rolled perforated plate After one side of the foil and one side of the foil were etched by about 500 angstroms, they were rolled at room temperature at a rolling ratio of 2% so that the surfaces to be etched were overlapped, and cold pressed to produce a composite material.
  • a safety valve element for a single capacitor with a diameter of 15 mm and one circular hole formed in the center was collected from the obtained composite material.
  • the inside of a steel plate pressure vessel was pressurized in the same manner as in Example 1.
  • the safety valve element for capacitor one as could a safety valve operating at stable pressure range of 5 ⁇ 18 kgf Zc m 2.
  • A1 sheet rolled to a thickness of 0.4 mm was punched on one side using a punch press to form a circular recess with a diameter of 7 mm and a grid-like array with a pitch of 10.5 mm. It was formed to be 0 m. From the obtained nickel thin plate having a concave portion, in the same manner as in Example 1, a circular concave portion is formed at the center of the nickel sheet. Seven valve elements were collected.
  • the safety valve element for a condenser can easily make the thickness of the rupture portion uniform, so that there is little variation in the internal pressure at which the rupture occurs, and from a low operating pressure to a relatively high operating pressure.
  • it can be a safety valve that operates at a stable operating pressure.
  • the composite material is manufactured by using the cold pressure welding method, the material strength is less reduced and the operating pressure is stable as compared with the conventional high temperature heating pressure welding method.
  • the capacitor case lid of the present invention has a through hole in the metal substrate and is formed after pressing the metal foil, a capacitor case lid having a rupture portion as a safety valve can be easily obtained. When used as a case lid, it can be operated at a stable operating pressure.
  • a capacitor using the capacitor safety valve element of the present invention is very safe because the safety valve can be operated at a stable operating pressure.

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Description

明 細 書 コンデンサー用安全弁素子および安全弁付きコンデンサーケース蓋 技術分野
本発明は、 特に低圧において所定の圧力で破裂して内圧を開放することが可能 なコンデンサー用安全弁素子、 安全弁付きコンデンサ一ケース蓋及びそれらを用 いたコンデンサ一に関する。 背景技術
従来、 有機溶剤を電解液に用いるコンデンサ一において、 コンデンサー内の圧 力が異常に上昇してコンテ'ンサ一が破裂することがあり、 内圧が過度に上昇した 場合に圧力を外部に放出する安全弁が要求され様々な機構が提案されている。 こ れらの安全弁において、 コンデンサ一コンデンサ一が破裂した際に破片や内容物 が飛散して人体を損傷させることのないように安全性を確保するために、 特に 2 〜5 k g f Z c m 2 以下の低圧で作動することが求められている。
有機溶剤を電解液に用いるコンデンサーにおいては高い密閉性が要求される。 このような高い密閉性が要求されるコンデンサーにおける、 内圧上昇時の内圧を 外部に放出させる安全弁としては、 特開昭 6 3 - 2 8 5 8 5 9号公報に記載のも のがある。
これはコンデンサー容器の壁部の一部をプレス装置を用いて冷間圧縮して元板 厚の半分程度の厚さに薄肉化し、 内圧上昇時においては一定の内圧に達した際に 薄肉化した壁部が破裂することにより、 内圧を外部に放出させるものである。 しかし、 3 0 k g f ノ c m 2 以下の低圧で内圧を放出させようとする場合は薄 肉部の厚さを薄くする必要があり、 そのために壁部を極端に薄くプレス加工する と、 加工時に薄肉部に微小クラックが生じ、 密閉性が失われる。 また、 このプレ ス加工により、 加工を受けた薄肉部は加工硬化するが、 この加工硬化は一様に生 じないため、 薄肉部の厚さを一定になるようにプレス成形しても、 必ずしも一定 の圧力で破裂しない、 という欠点も有している。 さらに、 コンデンサ一容器の壁部の一部を薄肉化させる方法としてエッチング 法も試みられているが、 エツチング後の残厚を一定に管理することが極めて困難 であり、 かつエッチング部分にピンホールが生じやすく、 エッチング後の薄肉部 の全数検査を必要とする、 などの欠点を有している。
このように、 上記の方法を用いた場合、 一定の厚さの薄肉部を設けることが極 めて困難であり、 特に 3 0 k g f / c m 2 以下の低圧で安全部弁を破裂させよう とする場合は、 再現性のよい安定した作動圧力が得られない。
内圧を外部に逃がす別の方法として、 例えば、 特開平 2— 3 0 4 8 6 1号公報 に記載されている外装缶の一部にコンデンサー内部に透通する弁孔と外部に透通 する排気孔を有する弁室が構成され、 この弁室内に少なくとも弁孔へ向いた面が ゴムでできている弁体と該弁体のゴム面を弁孔へ押圧する弾性体が装填された安 全弁がある。
この方法によれば、 安全弁の解放圧は弾力体のもつ弾力係数と、 弁体の受圧面 積より一義的に決まり、 1 0 k g f m 2、 以下約 1 k g f Z c m 2程度の低い 解放圧から 5 0 k g f Z c m 2の高い解放圧まで任意の解放圧の設定が容易である c しかし、 この方法では有機溶剤を電解液に用いるコンデンサーにおいて要求され る高い密閉性は得られない。 発明の開示
本発明は、 上記従来技術の欠点を解決すべく、 特に低圧において安定的に、 精 度良く所定の圧力で破裂して内圧を開放することが可能で、 かつその製造が容易 なコンデンサー用安全弁素子およびそれらを組み込んだコンデンサーを提供する ことを技術的課題とする。
本発明のコンデンサー用安全弁素子は、
貫通孔を穿設した金属基板と、 前記貫通孔を閉塞するように前記基板上に積層さ れた金属箔とからなる。
このようなコンデンサー用安全弁素子は、 貫通孔が複数穿設されたものも好ま しい。 また、 金属基板が、 アルミニウム板もしくは A 1合金板であり、 金属箔が、 アルミニウム箔であることが望ましい。 そして請求項 5のコンデンサ一ケース蓋 は、 金属基板に貫通孔を設け、 金属箔を圧接後、 成形したものであり、
請求項 6のコンデンサ一は上記のコンデンサー用安全弁素子を用いたものであり、 請求項 7のコンデンサ一は、 上記の安全弁付きコンデンサーケース蓋を用いたも のである。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明のコンデンサ一用安全弁素子を示す概略斜視図である。
図 2は、 本発明のコンデンサ一用安全弁素子をコンデンサ一ケース蓋に取り付け る態様を示す概略斜視である。 図 3は、 複合材の製造法を示す概略斜視図である c 図 4は、 複合材の製造法を示す概略斜視図である。 図 5は、 安全弁の大きさと破 裂圧力の関係を示す関係図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明のコンデンサー用安全弁素子は、 破裂部分の厚さを均一とすることが可 能であるため、 破裂する内圧にバラツキが少なく、 コンデンサ一用安全弁として 使用した場合に、 安定した作動圧力で作動する。
本発明のコンデンサー用安全弁素子は、 冷間圧接法を用いて複合材を作製する ため、 従来の高温加熱圧接法に比べて材料強度の低下が少なく作動圧力が安定し ている。
また、 金属基板に貫通孔を設け安全弁としての金属箔を圧接後、 コンデンサー ケース蓋に成形加工するので、 安全弁としての破裂部分を有したコンデンサ一ケ 一ス蓋を直接容易に得ることができる。
さらに、 本発明のコンデンサ一用安全弁素子を用いたコンデンサ一は、 安定し た作動圧力で安全弁を作動させることができるので、 大変安全である。
以下、 実施例にて本発明をさらに詳細に説明する。
図 1は本発明のコンデンサ一用安全弁素子を示す概略斜視図、
図 2は本発明のコンデンサ一用安全弁素子をコンデンサ一ケース蓋に取り付ける 態様を示す概略斜視図、
図 3および図 4は複合材の製造法を示す概略斜視図である。 図 1において、 Aは金属基板、 Bは金属箔、 Cは貫通孔である。
本発明のコンデンサー用安全弁素子 Dは、 2〜5 k g f Zc m2 以下の低圧で 作動することを目的としている。 これを達成するため、 本発明に用いる金属箔 B は孔の形状にもよるが、 5〜50 jumの厚さであることが好ましい。 5 m以下 であるとコンデンサ一などの安全弁に適用した場合、 落下などの衝撃で容易に破 断してしまう。
一方、 50 j«m以上であると、 安全弁に適用した場合、 30 k g f //C m2 以 下の圧力では破断せず、 高圧が負荷されて初めて破断するため、 内圧が負荷され る容器自体が破裂して破片が飛散したり、 内容物が吹き出して飛散したりして 安全性が損なわれるようになる。 さらに、 コスト的にも有利でなくなる。
金属箔 Bの A 1の種類としては、 J I S A 1085、 A I N30などが好ま しい。
金属箔 Bは如何なる方法を用いて作製したものを用いてもよいが、 一般的には 冷間圧延法を用いて薄化したものをそのまま用いるか、 または冷間圧延後、 焼鈍 処理したものが用いられる。
上記の金属基板 Aに用いられる板の厚みは、 特に限定するものではないが、 強 度的、 および経済的観点から、 安全弁を容器に容易に溶接やかしめるなどして装 着するため、 通常は 0. 03〜0. 50mmであり、 より好ましくは 0. 05〜 0. 10 mmが好適である。
また、 金属基板 Aに使用される A 1金属の種類としては、 J I S 1000系、 3000系、 5000系などであることが好ましい。
上記の金属基板 Aは、 如何なる方法を用いて作製したものを用いてもよいが、 一般的には冷間圧延法を用いて薄板化したものをそのまま用いるか、 または冷間 圧延後焼鈍処理したものが用いられる。
金属基板 Aには少なくとも一つの貫通孔 Cが設けられている。 この一つの貫通 孔 Cの大きさおよび形状は、 コンデンサ一用安全弁素子 Dが装着される容器の大 きさおよび形状によって異なり、 特に限定するものではないが、 通常は直径 1〜 1 Ommの大きさの円などが好適に用いられる。 また、 たとえば長径が 1〜10 mmの大きさの楕円や、 上記円の直径に相当する大きさの多角形であってもよい c また、 貫通孔 Cの形状は一定幅を有する線分 （たとえば、 直線や曲線などから なるスリ ッ ト ） であってもよい。 さらに作動圧を下げるため応力集中が起こるよ う上記の数種類の図形を組み合わせた幾何学模様の形状の貫通孔であつてもよい また、 これらの貫通孔 Cは、 たとえば冷間圧延法を用いて薄板にしたものを、 打ち抜きプレスなどで、 所定の形状で形成される。 これらの貫通孔の配列は、 格 子状配列、 千鳥配列など幾何学的に配置されていることが好ましく、 貫通孔相互 のピッチは必要とされる安全弁用部材の大きさによって適宜選択される。 これら の貫通孔を形成する方法は、 特に限定するものではないが、 打ち抜きプレスゃェ ツチングなどの通常の穿孔法を用いて形成すればよい。
また、 一つのコンデンサー用安全弁素子 Dには複数個の貫通孔 Cが設けられて いても差し支えないし、 金属基板の両面に金属箔を冷間圧接し、 容器内部の圧力 上昇以外の力が作用して （例えば落下などの衝擊） 金属基板の片面の金属箔が破 損しても、 他の片面の金属箔が破損しなければ安全弁としての機能が確保される ようにすることも可能である。
図 2に、 本発明のコンデンサー用安全弁素子 Dをコンデンサ一ケース蓋 Eに取 り付ける態様の一例を示す。 図 2において、 あらかじめ穿孔された孔 Fを有する 蓋 Eの上側からコンデンサ一用安全弁素子 Dを取りつける。 この場合コンデンサ 一用安全弁素子 Dの周囲をレーザービーム溶接法を用いて溶融させ、 コンデンサ —ケース蓋 Eの孔 Fを閉塞するように溶接させる。
また、 コンデンサ一用安全弁素子 Dは、 上述のように通常は蓋やコンデンサー 外装缶などの容器の一部分に設けられた孔を閉塞するように、 溶接などの方法を 用いて容器に装着されるが、 やや厚めの金属基板に孔 Fを設け、 金属箔をその孔 Fを閉塞するように圧接して、 そのままコンデンサ一ケース蓋 Eに成形して使用 することも可能である。 この場合には、 金属箔はコンデンサ一ケース蓋 Eの下面 全面又は一部に存在する。 （ 図 2 ( b ) 参照 ）
次に、 金属箔 Bと貫通孔 Cが設けられた金属基板 Aは、 例えば特開平 1 一 2 2 4 1 8 4号公報に開示された方法により、 真空中で冷間圧接される。
図 3および図 4に、 金属箔 2 0 Bと金属基板 2 O Aを冷間圧接して複合材 1 9 を製造する装置の一部断面図を示す。 訂正された用紙 （規則 91 ) 図 3および図 4において、 巻き戻しリール 3 A , 3 Bから巻き戻された金属基板 2 O Aおよび金属箔 2 0 Bは、 その一部がエッチングチヤンバ 2 2内に突き出し た電極ロール 6 A , 6 Bにそれぞれ巻き付けられ、 エッチングチャンバ 2 2内に おいてスパッタ リ ング処理され活性化される。 その後、 真空槽 1内に設けられた 圧延ュニッ ト 2にて圧延され、 冷間圧接され、 複合材 1 9として巻き取りロール 5に巻き取られる。 圧延ュニッ ト 2にはロール圧下のための圧下装置 1 8が設け られている。 真空槽 1は大型の排気ポンプ 9により、 1 0— 3〜1 0— 6Torr . 台の 真空度に保たれる。
複合材 1 9の製造にお t、ては金属箔 2 0 B， 金属基板 2 0 Aを活性化する方法 としてマグネトロンスパッタ法を採用し、 スパッタ リ ング電源として 1〜5 0 M H Zの周波数の高周波電源を用いる。 周波数が 1 MH Z未満では、 安定なグロ一 放電を維持するのが困難であり、 連続的にエッチングすることができない。 一方、 周波数が 5 0 MH zよりも高くなると発振しやすく、 電力の供給系の装置が複雑 となり好ましくない。
エッチング開始に際しては、 あらかじめエッチングチャンバ内を排気ポンプ 2 5により 1 X 1 0— 4Torr . 以下に保持した後、 アルゴンガスを導入し 1 0―1〜 1 0一4 Torr . 台のアルゴンガス雰囲気とし、 真空槽 1との間に高周波を通電すれば チヤンバ内にプラズマが発生し、 金属箔 2 0 Bおよび金属基板 2 0 Aの表面がェ ツチングされる。 アルゴンガスの圧力が 1 X 1 0—4Torr . 以下の場合、 グロ一放 電を安定させるのが困難になると同時に、 高いイオン流が得られず、 高速でエツ チングすることが困難になる。
一方、 アルゴンガスの圧力が 1 X 1 O— orr . を越えると、 スパッタされた原 子の平均自由行程が小さくなり、 再びターゲッ トに打ち込まれる頻度が高くなり、 エツチングにより金属箔ぉよび金属基板の表面に形成されている酸化物から離脱 した酸素が再度ターゲッ トに打ち込まれるため、 表面活性化処理の効率が低下す る。 このためエッチングチャンバ 2 2内のアルゴンガスの圧力は、 1 0―1〜
1 0 "4Torr . の範囲とする。
複合材 1 9の製造に用いるマグネトロンスパッタ法では 1 0 0 0オングストロ 一ムノ分以上のエッチング速度が得られるため、 アルミニウム、 チタンなどにお ける安定で厚い酸化皮膜でも数分間のエッチングで完全に除去することが可能で ある。 銅、 鋼、 ステンレススチール、 アモルファス金属などでは数秒間の程度の エッチングにより、 ほぼ清浄な表面を得ることが可能である。
真空槽 1内の真空度の低下は当然接合強度の低下を招くが、 工業的経済性を考 慮した場合、 1 X 1 0— 6Torr. が下限である。 上限は 1 X 1 0— 3Torr · までは十 分に高い接合強度が得られる。
また、 複合材 1 9の製造においては冷間圧接時に金属箔 20 Bや金属基板 20 Aを加熱する必要はなく、 冷間圧接時の圧延嚙み込みの際の板温 Tは常温で差し 支えない。 しかし、 圧接時に生じる発熱による異種金属の熱膨張率の差と、 それ に伴う冷却後の変形を少なくするなど、 必要に応じて金属箔 20 B, 金属基板 2 OAを加熱する場合は、 上限は接合強度を低下させる再結晶焼鈍や、 合金層、 炭 化物形成などが生じない範囲であればよく、 300°C以下が好ましい。
金属箔 20 Bおよび金属基板 2 OAを冷間圧接する際の圧延率は、 0. 1~3 0%の範囲であることが好ましい。 すなわち、
T i ： 金属箔の圧接前の厚さ、
T2 ： 金属基板の圧接前の厚さ、
ΤΛ ： 冷間圧接後の複合材の厚さ、
R ： 圧延率 （％)とした場合、
R = ( Τ 1 + Τ 2 -ΤΑ) Χ 100/ ( Τ ! + Τ 2)
であり、
0. 1 ≤R≤ 3 0
となる Rの範囲で圧延する。
ここで、 圧延率の最下限は次の要因により決定される。 すなわち、 板の表面は 一見平坦に見えるが、 微視的には凹凸が存在しているため、 非加圧状態では金属 同士の接触面積が非常に少なく、 従来の冷間圧延圧接法では、 たとえ表面が十分 に活性化されていても強力な接合が得られない。 このため、 従来の冷間圧延圧接 法では、 高い圧延率の冷間圧延によって、 表面の酸化物皮膜を塑性流動させ、 部 分的に活性化した表面を形成させるとともに、 接触面積を拡大させることにより 接合していたため、 金属表面は必ずしも平坦である必要はなかった。 すなわち、 表面を予めやや粗めに仕上げた金属基板を、 高い圧延率で圧延してより平坦化し て接合していた。
一方、 複合材 19の製造における金属箔 20Bおよび金属基板 2 OAの表面清 浄化においては、 金属表面に新たな凹凸は形成されず、 圧接前の仕上げ圧延時の 表面の平坦性を保持したまま圧接することが可能であるので、 小さな加圧力でも 接触面積が大きく、 かつ接触部は確実に金属結合するので低い圧延率でも強力な 接合強度が得られるものと考えられる。
また、 圧延率の上限は冷間圧接と仕上げ圧延、 または調質圧延を 1回の圧延ェ 程で実施する場合があり 30%とするが、 30%を超える場合は加工硬化が著し くなり好ましくない。 なお、 金属箔と金属基板との冷間圧接には、 圧延ロールの 代わりに、 片側もしくは両側に平坦なプロックを用いたプレスなどの加圧機構を 用いてもよい。
次に、 好適な実施例を挙げて本発明をさらに説明する。
(実施例 1 )
厚さ 0. 4 mmの A 1板に、 パンチプレスを用いて直径が 7 mmの円状の孔を、 ピッチが 2 Ommの格子状の配列となるように設け、 金属基板とした。 この金属 基板と、 厚さ 20 のアルミニウム箔を真空槽に挿入し、 5X l O_3Torr. の アルゴンガス中でマグネト口ンスパッタ法により、 金属基板の片面を約 500ォ ングストローム、 アルミニゥム箔の片面を約 2000オングストロームェッチン グした後、 両者の被エッチング面が重なるようにして、 12 CTCの温度で圧延率 3%で圧延し、 冷間圧接し、 複合材を作製した。 得られた複合材からパンチプレ スを用いて、 チップ径 3 Ommの、 その中心に直径 7 mmの円状の孔が 1個穿設 されたコンデンサー用安全弁素子を打ち抜いた。
これらのコンデンサ一用安全弁素子の金属基板の周辺を、 レーザ一ビームを用 いることにより溶融させ、 A 1製圧力容器に設けた貫通孔を閉塞するように溶接 した。
そして、 上記の鋼板製圧力容器の一端を圧力計を介してエア一コンプレッサー と接続し、 鋼板製圧力容器内部を加圧したところ、 2 k g f / c m2 の内圧でコ ンデンサー用安全弁素子のアルミニウム箔が破裂した。 その後、 同じようにして 穴怪を変えた幾つかのコンデンサー用安全弁素子を作成してアルミニウム箔の破 裂する圧力を測定したところ、 いずれも 1〜5 k g f /c m2 という安定した圧 力範囲でアルミニウム箔が破裂した （図 5参照） 。
(比較例 1 )
厚さ 0. 4mmに圧延されたアルミニウム板の片側を、 残厚が約 20 mとな るように、 直径 7 mmの円を 0. 1 mm幅でエッチング （ハーフエッチング） し た。 そしてハーフェツチングアルミニゥム板から、 実施例 1と同様にして、 その 中心に前記の円がハーフエッチングされている安全弁を複数個採取した。 これら の安全弁を実施例 1と同様にして A 1製圧力容器に密閉溶接した後、 実施例 1と 同様にして鋼板製圧力容器内部を加圧したところ、 3〜1 0 k g f Zc m2 とい う広い圧力範囲でアルミニウムのハーフェツチング部が破裂した。
(実施例 2 )
厚さ 0. 4 mの J I S A3004 A 1板に、 パンチプレスを用いて直径が 2〜 7 mm円状の孔を設けた。 この A 1板と、 厚さ 30 mの A l (A I N30、 A 1085 ) 箔を真空槽に挿入し、 1 X 10— 2Torr. のアルゴンガス中でマグネ トロンスパッタ法により、 冷延穿孔板の片面と箔の片面を約 500オングストロ ームエッチングした後、 両者の被エッチング面が重なるようにして、 室温にて圧 延率 2%で圧延し、 冷間圧接し、 複合材を作製した。
得られた複合材からパンチプレスを用いて直径 15 mmで、 その中心に円状の孔 が 1個穿設されているコンデンサ一用安全弁素子を採取した。 これらのコンデン サ一用安全弁素子を実施例 1と同様にして A 1製圧力容器に密閉溶接した後、 実 施例 1と同様にして鋼板製圧力容器内部を加圧したところ、 図 5に示すようにコ ンデンサ一用安全弁素子は、 5~18 k g f Zc m2 という安定した圧力範囲で 作動する安全弁ができた。
(比較例 2 )
厚さ 0. 4mmに圧延した A 1薄板の片側に、 パンチプレスを用いて直径が 7 mm円状の凹みを、 ピッチが 10. 5 mmの格子状の配列で、 凹部の残厚が約 2 0 mとなるように形成した。 得られた凹み部を有するニッケル薄板から、 実施 例 1と同様にして、 その中心に円状の凹みが形成されているコンデンサ一用安全 弁素子を 7個採取した。
これらのコンデンサー用安全弁素子を実施例 1と同様にして鋼板製圧力容器に 密閉溶接した後、 実施例 1と同様にして鋼板製圧力容器内部を加圧したところ、 3個の安全弁素子は既にプレス加工時にマイク口クラックが生じており内圧が負 荷されず、 残りの 4個についてはそれぞれ 8〜3 3 k g ί / c m 2 の内圧でコン デンサ一用安全弁素子の凹み部が破裂した。 発明の産業上の利用可能性
このように、 本発明のコンデンサー用安全弁素子は、 容易に破裂部分の厚さを 均一とすることが可能であるため、 破裂する内圧にバラツキが少なく、 作動圧の 低いものから比較的高いものまで安全弁として使用した場合に、 安定した作動圧 力で作動する安全弁とすることが可能である。
また、 本発明においては冷間圧接法を用いて複合材を作製するため、 従来の高温 加熱圧接法に比べて材料強度の低下が少なく作動圧力が安定している。
また、 本発明のコンデンサ一ケース蓋は、 金属基板に貫通孔を設け金属箔を圧 接後成形するので、 安全弁としての破裂部分を有したコンデンサーケース蓋が容 易に得られ、 安全弁付きコンデンサ一ケース蓋として使用した場合に、 安定した 作動圧力で作動させることができる。
さらに、 本発明のコンデンサ一用安全弁素子を用いたコンデンサ一は、 安定し た作動圧力で安全弁を作動させることができるので、 大変安全である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 貫通孔を穿設した金属基板と、 前記貫通孔を閉塞するように前記基板上に 積層された金属箔とからなるコンデンサー用安全弁素子。
2 . 前記貫通孔が複数穿設された請求項 1記載のコンデンサー用安全弁素子。
3. 前記金属基板が、 鋼板、 ステンレス鋼板、 銅板またはアルミニウム板のい ずれかである請求項 1又は 2記載のコンデンサー用安全弁素子。
4. 前記金属箔が鋼箔、 ステンレス箔、 銅箔、 アルミニウム箔、 ニッケル箔又 はニッケル—鉄合金箔のいずれかである請求項 1〜3のいずれかに記載のコンデ ンサー用安全弁素子。
5. 金属基板に孔を設け、 金属箔を圧接後、 成形した安全弁付きコンデンサー ケース蓋。
6. 請求項 1〜4のいずれかに記載のコンデンサ一用安全弁素子を用いたコン デンサ一。
7. 請求項 5に記載の安全弁付きコンデンサ一ケース蓋を用いたコンデンサー c
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