(57)【要約】【課題】シールリップの外縁と弁座との間での電解液の噛み込みによる隙間漏れを抑制する。【解決手段】圧力開放弁１００は、大気側に開口し、底面側に設けられる連絡孔１１１を介して機内側に連絡し、かつ、連絡孔に向けて径を縮小するテーパ形状の弁座１１２を連絡孔に連絡させる弁室１１０と、弁室内に配置され、弁座に密接する弾性を有するシールリップ１２２が外周側に設けられ、かつ、シールリップの底面１２２ｂが弁座との接点１２２ａ１から水平方向以下に延在する弁本体１２０と、弁室の大気側の開口に通気性をもって設けられ、シールリップを弁座に密接させた状態で弁本体を大気側への抜け止め方向に支持する支持部材１３０と、を備え、弁本体が支持部材を介して弁室内に配置されて構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気側に開口し、底面側に設けられる連絡孔を介して機内側に連絡し、かつ、前記連絡孔に向けて径を縮小するテーパ形状の弁座を前記連絡孔に連絡させる弁室と、
前記弁室内に配置され、前記弁座に密接する弾性を有するシールリップが外周側に設けられ、かつ、前記シールリップの底面が前記弁座との接点から水平方向以下に延在する弁本体と、
前記弁室の大気側の開口に通気性をもって設けられ、前記シールリップを前記弁座に密接させた状態で前記弁本体を大気側への抜け止め方向に支持する支持部材と、を備える圧力開放弁。
【請求項２】
前記シールリップの底面は、前記弁座との接点から前記弁本体の中心軸側に向けて水平に形成されている請求項１に記載の圧力開放弁。
【請求項３】
前記シールリップの底面は、前記弁座との接点から前記弁本体の中心軸側に向けて下降傾斜するテーパ状に形成されている請求項１に記載の圧力開放弁。
【請求項４】
前記弁本体のシール本体と前記シールリップは、弾性体で一体成形されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧力開放弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサやキャパシタ、バッテリ等の電気部品の圧力容器の開口部に設けられる圧力開放弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉型のアルミ電解コンデンサや電気二重層型コンデンサ等では、その素子本体を収容した圧力容器の開口部がガスケットを介して封着された封口板によって閉塞されている。このようなコンデンサ等の電気部品を完全な密閉構造にすると、急激な負荷が加わった場合に、ジュール発熱によってエチレングリコールやプロピオンカーボネート等を主成分とする電解液が気化して容器の内圧が上昇し、コンデンサの機能低下や寿命低下を招く虞があった。このため、封口板には、封入液となる電解液の蒸発や外部からの異物等の侵入を防止すると共に、圧力容器内で発生したガスを開放するために、内圧上昇時における圧力開放機能を奏する圧力開放弁が設けられている。
【０００３】
このような圧力開放弁として、例えば、特許文献１には、所定の圧力を閾値として開閉可能なシールリップを有する弁本体をコンデンサの圧力開放口に配置した自己復帰式の一方向弁タイプの圧力開放弁が開示されている。また、特許文献２には、蓄電池のアクセス口に取り付けられる自己復帰式の一方向弁タイプのガス逃がし弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１３７１５号公報
【特許文献２】特表２００８−５３３６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、自己復帰式の一方向弁では、圧力容器内の圧力が上がって内部圧を開放する際に、電解液も一緒に弁孔付近まで吹き出すことがあった。その際に、電解液がシールリップの外縁や弁孔近傍に付着して固着することがあった。このため、シールリップの外縁に固着した電解液が弁室の弁座との間で噛み込まれて発生する電解液の隙間漏れを抑制する必要があった。
【０００６】
本発明は、電解液の隙間漏れを抑制することの可能な圧力開放弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る圧力開放弁は、大気側に開口し、底面側に設けられる連絡孔を介して機内側に連絡し、かつ、前記連絡孔に向けて径を縮小するテーパ形状の弁座を前記連絡孔に連絡させる弁室と、前記弁室内に配置され、前記弁座に密接する弾性を有するシールリップが外周側に設けられ、かつ、前記シールリップの底面が前記弁座との接点から水平方向以下に延在する弁本体と、前記弁室の大気側の開口に通気性をもって設けられ、前記シールリップを前記弁座に密接させた状態で前記弁本体を大気側への抜け止め方向に支持する支持部材と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電解液のシールリップの外縁と弁座との間の噛み込みによる隙間漏れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】圧力開放弁の一実施形態を封口板の厚さ方向に切断して示す断面図である。
【図２】圧力開放弁の他の実施形態を封口板の厚さ方向に切断して示す断面図である。
【図３】比較例となる従来の圧力開放弁を封口板の厚さ方向に切断して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、圧力開放弁の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００１１】
まず、圧力開放弁の一実施形態の構成について、図１を使用しながら説明する。なお、図１では、圧力開放弁の一実施形態を中心軸に沿って封口板の厚さ方向に切断した断面図を示す。
【００１２】
圧力開放弁１００は、コンデンサやキャパシタ、バッテリ等の電気部品の圧力容器の開口部に設けられ、圧力容器の内部圧力が所定の大きさ以上に上昇した際に開放可能となるように構成されている。すなわち、圧力開放弁１００は、通常時では、圧力容器内の電解液の蒸発や外部からの異物等の侵入を防止するために圧力容器の開口部を閉塞し、圧力容器内の圧力が所定の大きさ以上になった非常時では、圧力容器内で発生したガスを外部に逃がすために圧力容器の開口部を開放する機能を有する。本実施形態では、圧力開放弁１００は、図１に示すように、弁本体１２０が支持部材１３０を介して弁室１１０内に配置されている。
【００１３】
弁室１１０は、大気側に開口し、圧力容器の開口部を開閉する弁本体１２０を収容する機能を有し、圧力容器の開口部に封着される電気絶縁材料からなる封口板１０５にガス抜き用の孔部を形成することによって構成される。本実施形態では、弁室１１０は、図１に示すように、底面の中心側に連絡孔１１１が設けられ、連絡孔１１１を介してコンデンサ等の電気部品の機内側に連絡するように構成されている。
【００１４】
また、本実施形態では、弁室１１０には、側壁１１３から連絡孔１１１の外縁１１１ａに向けて径を縮小するテーパ形状の弁座１１２が設けられている。すなわち、本実施形態では、弁室１１０は、弁本体１２０を載せる弁座１１２がテーパ形状となっており、弁座１１２を連絡孔１１１に連絡させる構成となっている。また、本実施形態の弁室１１０には、上端側が拡径して支持部材１３０が装着される段差部１１４と拡径部１１５が設けられている。
【００１５】
支持部材１３０は、弁室１１０の大気側の開口に通気性をもって設けられ、弁本体１２０に備わるシール本体１２１の上端側を固定して、シールリップ１２２を弁座１１２に密接させた状態で弁本体１２０の大気側への抜け止めを防止する抜け止め方向に支持する機能を有する。本実施形態では、支持部材１３０は、ばね鋼等からなる金属板を打ち抜きプレス成形したものであって、内周の円盤部１３１と、その外周に円周方向等間隔で形成された複数の板ばね１３２から構成され、全体として皿ばね状に形成されている。
【００１６】
板ばね１３２は、弁室１１０の外側を向くようにテーパ状に屈曲されており、支持部材１３０が未装着状態では、板ばね１３２の外接円の径で表される支持部材１３０の外径が弁室１１０の拡径部１１５の内周面よりも僅かに大径となるように形成されている。各板ばね１３２の間には、スリット部１３３が弁室１１０の側壁１１３の内面より内側まで展開されるように設けられている。このように支持部材１３０にスリット部１３３が設けられることによって、弁室１１０の大気側の開口に通気性を確保できるようになっている。
【００１７】
本実施形態では、支持部材１３０は、円盤部１３１の中心側に配置される嵌合孔１３１ａに、弁本体１２０のシール本体１２１の上端の中心側に設けられている突起部１２１ａが嵌合されることによって、支持部材１３０と弁本体１２０とを一体的に結合して弁本体１２０を固定している。そして、支持部材１３０は、板ばね１３２が段差部１１４に載置されて、かつ、板ばね１３２の先端が弁室１１０の拡径部１１５の内周面に圧接することによって、弁本体１２０のシールリップ１２２の外縁１２２ａが弁室１１０の弁座１１２に所定の圧力で密接された状態にして、弁本体１２０の大気側への抜け止めを防止する抜け止め方向に支持している。
【００１８】
弁本体１２０は、弁室１１０の連絡孔１１１を覆うように設けられ、圧力容器内の圧力が所定の閾値に達すると開閉する機能を有する。本実施形態では、弁本体１２０は、弁室１１０の連絡孔１１１に対向する位置に離隔して設けられるシール本体１２１と、シール本体１２１の外周面の下端から外側に向けてフランジ状に展開されて設けられるシールリップ１２２がゴム材料や樹脂とゴムの混合物等の弾性体で一体成形されて構成されている。弁本体１２０を構成する弾性体の材質としては、耐加水分解性を考慮し、ＶＭＱ（ビニルメチルシリコンゴム）のように酸、アルカリ雰囲気での加水分解の懸念もなく、耐電解液性、低温性等のバランスも良い材料が好ましいことから、特に、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）が良い。
【００１９】
シール本体１２１は、図１に示すように、略円筒形の弾性体で構成され、その上端の中央に突起部１２１ａが設けられる構成となっている。シール本体１２１は、突起部１２１ａが支持部材１３０の円盤部１３１の中心側に配置される嵌合孔１３１ａに嵌着されることによって、支持部材１３０に固定されて支持される。また、シール本体１２１の突起部１２１ａの外周側に有する肩部１２１ｃは、支持部材１３０の円盤部１３１の内側面に密接されている。
【００２０】
シールリップ１２２は、弁本体１２０のシール本体１２１が支持部材１３０で固定されて支持された際に、その外縁１２２ａが弁室１１０の底面側に設けられる弁座１１２に対して密接するように構成されている。すなわち、シールリップ１２２は、自身に備わる弾性力による所定の圧力で外縁１２２ａを弁座１１２に密接させることによって、連絡孔１１１をシールするように機能している。
【００２１】
本実施形態では、シールリップ１２２は、その外縁１２２ａと弁室１１０の弁座１１２との接点１２２ａ１がシール本体１２１の底面１２１ｂの中心１２１ｂ１と同じ高さになるように、シールリップ１２２の底面１２２ｂとシール本体１２１の底面１２１ｂが水平に形成されている。すなわち、本実施形態では、シールリップ１２２の底面１２２ｂは、弁座１１２との接点１２２ａ１から弁本体１１０の中心軸上にあるシール本体１２１の底面１２１ｂの中心１２１ｂ１に向けて水平に延在するように形成されている。
【００２２】
このように、本実施形態では、弁本体１２０の底面側となるシールリップ１２２の底面１２２ｂとシール本体１２１の底面１２１ｂを平坦な構成とすることによって、シールリップ１２２の底面１２２ｂが弁座１１０との接点１２２ａ１から水平方向以下に延在している。また、本実施形態の圧力開放弁１００は、弁本体１２０が支持部材１３０に装着された状態で封口板１０５の弁室１１０に設けられる弁座１１２と、支持部材１３０の円盤部１３１との間で適度に圧縮されて曲げ変形を受けている。このため、弁本体１２０のシールリップ１２２の外縁１２２ａが適度なつぶし代の接触幅をもってテーパ形状の弁座１１２に密接されて、シール性能を確保している。
【００２３】
すなわち、圧力容器内に封入された電解液の反応によって発生するガスの圧力が弁室１１０の連絡孔１１１を経由して弁本体１２０のシールリップ１２２の外縁１２２ａに達すると、シールリップ１２２を開放させる開弁力として作用するようになっている。このため、この開弁力がシールリップ１２２の弾性による閉弁力よりも大きくなると、シールリップ１２２の外縁１２２ａが弁座１１２から離れて開弁して、発生したガスを弁座１１２とシールリップ１２２との隙間から支持部材１３０の各板ばね１３２間のスリット部１３３を介して外部の大気中に開放するようになっている。
【００２４】
そして、発生したガスを外部に放出して圧力容器の内圧が低下すると、弁本体１２０のシールリップ１２２は、自身の弾性力に由来する閉弁力によって、外縁１２２ａが弁座１１２に密接し、外部からの水蒸気や異物の侵入を遮断する。このようにして、本実施形態の圧力開放弁１００は、内圧が開弁圧を超えて上昇した場合にのみシールリップ１２２が開弁するので、電解液の蒸発等による減少が最小限に抑えられ、電解コンデンサ等の適用先の電気部品の寿命を向上させることができる。
【００２５】
また、本実施形態では、弁本体１２０のシール本体１２１の突起部１２１ａと、支持部材１３０の円盤部１３１の嵌合孔１３１ａとを嵌着することによって、予め弁本体１２０と支持部材１３０とを一体的に結合している。このため、弁室１１０に支持部材１３０を介して弁本体１２０を装着するに際して、支持部材１３０の板ばね１３２を段差部１１４に当接するまで拡径部１１５に圧入するだけで、支持部材１３０に結合された弁本体１２０の装着を同時に行いながら、シールリップ１２２の外縁１２２ａが弁座１１２に所定の圧力で密接されるので、圧力開放弁１００の装着作業を容易・迅速に行うことができる。また、弁本体１２０のシール本体１２１の突起部１２１ａが支持部材１３０の嵌合孔１３１ａに嵌着されることによって、弁室１１０に対して同心上となるように高精度な位置決めをすることができる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、弁本体１２０の底面側となるシールリップ１２２の底面１２２ｂとシール本体１２１の底面１２１ｂが水平に延在する平坦な構成となっている。このため、圧力容器内に封入されている電解液がシール本体１２１の底面１２１ｂやシールリップ１２２の底面１２２ｂに付着しても、電解液がシールリップ１２２の外縁１２２ａに到達する前に、大半の電解液がシール本体１２１の底面１２１ｂやシールリップ１２２の底面１２２ｂから自重によって脱落して、連絡孔１１１を介して圧力容器内に戻される。従って、電解液がシールリップ１２２の外縁１２２ａに到達して固着することや、シールリップ１２２の外縁１２２ａと弁座１１２との間に電解液が噛み込まれることによる隙間漏れを抑制されるようになる。
【００２７】
また、本実施形態では、弁室１１０に設けられる弁本体１２０を載置する弁座１１２が連絡孔１１１に向けて縮径するように形成されるテーパ形状となっている。このため、シール本体１２１の底面１２１ｂやシールリップ１２２の底面１２２ｂに付着した電解液が弁座１１２に脱落したら、自重によりテーパ形状の弁座１１２に沿って連絡孔１１１を介して圧力容器内に戻されるようになる。すなわち、弁座１１２に付着した電解液が自重により連絡孔１１１を介して機内側の圧力容器内に戻され易くなる。
【００２８】
このように、本実施形態では、弁本体１２０の底面側を平坦な形状として、かつ、弁室１１０の弁座１１２を連絡孔１１１に向けて縮径するテーパ形状としている。このため、圧力容器内で発生したガスに巻き込まれて弁本体１２０の底面側に付着した電解液が弁本体１２０のシールリップ１２２の外縁１２２ａに固着して、当該外縁１２２ａと弁座１１２との間に噛み込まれるリスクを低減できる。すなわち、シールリップ１２２の底面１２２ｂやシール本体１２１の底面１２１ｂに付着した電解液がシールリップ１２２の外縁１２２ａと弁座１１２との間に溜まり難くなるので、電解液の噛み込みによる隙間漏れが抑制されるようになる。
【００２９】
なお、弁本体１２０の底面側の形状は、図１に示すような平坦な形状に限定されない。すなわち、シールリップ１２２の底面１２２ｂが弁座１１２との接点１２２ａ１から少なくとも水平方向以下に延在していれば良い。
【００３０】
次に、圧力開放弁の他の実施形態の構成について、図２を使用しながら説明する。なお、図２では、圧力開放弁の他の実施形態を中心軸に沿って封口板の厚さ方向に切断した断面図を示す。
【００３１】
本実施形態の圧力開放弁２００は、図２に示すように、弁本体２２０が支持部材１３０を介して弁室１１０内に配置されている。なお、本実施形態の圧力開放弁２００では、弁室１１０と支持部材１３０は、前述した一実施形態の圧力開放弁１００と同様の構成及び機能なので、その説明は、省略する。
【００３２】
弁本体２２０は、弁室１１０の連絡孔１１１を覆うように設けられ、圧力容器内の圧力が所定の閾値に達すると開閉する機能を有する。本実施形態では、弁本体２２０は、弁室１１０の連絡孔１１１に対向する位置に離隔して設けられるシール本体２２１と、シール本体２２１の外周面の下端から外側に向けてフランジ状に展開されて設けられるシールリップ２２２がＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等のゴム材料や樹脂とゴムの混合物等の弾性体で一体成形されて構成されている。
【００３３】
シール本体２２１は、図２に示すように、略円筒形の弾性体で構成され、その上端の中央に突起部２２１ａが設けられる構成となっている。シール本体２２１は、突起部２２１ａが支持部材１３０の円盤部１３１の中心側に配置される嵌合孔１３１ａに嵌着されることによって、支持部材１３０に固定されながら支持されている。また、シール本体２２１の突起部２２１ａの外周側に有する肩部２２１ｃは、支持部材１３０の円盤部１３１の内側面に密接されている。
【００３４】
シールリップ２２２は、弁本体２２０のシール本体２２１が支持部材１３０で固定されて支持した際に、その外縁２２２ａが弁室１１０の底面側に設けられる弁座１１２に対して密接するように構成されている。すなわち、シールリップ２２２は、自身に備わる弾性力による所定の圧力で外縁２２２ａを弁座１１２に密接することによって、連絡孔１１１をシールするように機能している。
【００３５】
本実施形態では、図２に示すように、シール本体２２１の底面２２１ｂが凸状に形成され、かつ、シール本体２２１の底面２２１ｂとシールリップ２２２の底面２２２ｂが連続的なテーパ面とすることによって、弁本体２２０の底面側が凸状に形成されている。すなわち、本実施形態では、シールリップ２２２の底面２２２ｂは、弁座１１２との接点２２２ａ１から弁本体２２０の中心軸上にあるシール本体２２１の底面２２１ｂの中心２２１ｂ１に向けて下降傾斜するテーパ状に形成されている。ただし、本実施形態では、弁室１１０の弁座１１２を連絡孔１１１に向けて縮径するテーパ形状としていることから、弁本体２２０の底面側を凸状の構成とするためには、シール本体２２１の底面２２１ｂとシールリップ２２２の底面２２２ｂにより構成されるテーパ面の傾斜角度が弁室１１０のテーパ形状の弁座１１２の傾斜角度より小さくする必要がある。
【００３６】
このように、本実施形態の圧力開放弁２００では、弁本体２２０の底面側を凸状の構成とすることによって、圧力容器内に封入されている電解液がシール本体２２１の底面２２１ｂやシールリップ２２２の底面２２２ｂに付着しても、電解液が自重によりシール本体２２１の底面２２１ｂの中心２２１ｂ１に誘導され易くなる。このため、本実施形態の圧力開放弁２００は、前述した一実施形態の圧力開放弁１００よりも圧力容器内で発生したガスに巻き込まれて弁本体２２０の底面側に付着した電解液がシールリップ２２２の外縁２２２ａに更に到達し難くなる。従って、本実施形態では、シールリップ２２２の底面２２２ｂやシール本体２２１の底面２２１ｂに付着した電解液がシールリップ２２２の外縁２２２ａと弁座１１２との間に溜まり難くなるので、電解液の固着や噛み込みによる隙間漏れのリスクを更に低減できるようになる。
【００３７】
以上説明したように、各実施形態の圧力開放弁は、弁本体の底面側が平坦な形状や凸状の形状とすることによって、弁本体のシールリップの底面が弁座との接点から水平方向以下に延在するように構成されている。このため、圧力容器内で発生したガスに巻き込まれて弁本体の底面側に付着した電解液が弁本体のシールリップの外縁と弁座との間に噛み込まれるリスクを低減できる。
【００３８】
すなわち、従来では、一方向弁タイプの圧力開放弁１は、図３に示すように、圧力容器の開口部に封着される封口板５に形成された弁室１０の弁座１２の連絡孔１１を覆うように、支持部材３０によって固定支持された弁本体２０の底面側が凹状に形成されていた。このため、弁本体２０のシール本体２１の底面２１ｂやシールリップ２２の内側面２２ｂに付着した電解液が底面２１ｂや内側面２２ｂを伝わりながらシールリップ２２の外縁２２ａに到達して、シールリップ２２の外縁２２ａと封口板５に形成された弁室１０の弁座１２との間に噛み込まれて固着し、化学変化等によってシールリップ２２の外縁２２ａに隙間が発生して、電解液の隙間漏れが懸念されていた。
【００３９】
このため、各実施形態の圧力開放弁は、弁本体の底面側を平坦な形状や凸状の形状として、かつ、弁座の形状を連絡孔に向けて縮径するように構成されるテーパ形状とすることによって、弁本体の底面側に付着した電解液のシールリップの外縁と弁座との間での滞留を抑制している。すなわち、各実施形態の圧力開放弁をコンデンサやキャパシタ、バッテリ等の電気部品の圧力容器の開口部側に設けることによって、シールリップの外縁と弁座との間に電解液が噛み込まれることによる隙間漏れが抑制されて、コンデンサ等の電気部品の寿命を延ばせるので、極めて大きな工業的価値を有する。
【００４０】
なお、上記のように圧力開放弁の各実施形態について詳細に説明したが、多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、圧力開放弁の構成、動作も各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１００、２００    圧力開放弁
１０５    封口板
１１０    弁室
１１１    連絡孔
１１１ａ    （連絡孔の）外縁
１１２    弁座
１１３    側壁
１１４    段差部
１１５    拡径部
１２０、２２０    弁本体
１２１、２２１    シール本体
１２１ａ、２２１ａ    突起部
１２１ｂ、２２１ｂ    （シール本体の）底面
１２１ｂ１、２２１ｂ１    （底面の）中心
１２１ｃ、２２１ｃ    肩部
１２２、２２２    シールリップ
１２２ａ、２２２ａ    （シールリップの）外縁
１２２ａ１、２２２ａ１    接点
１２２ｂ、２２２ｂ    （シールリップの）底面
１３０    支持部材
１３１    円盤部
１３１ａ    嵌合孔
１３２    板ばね
１３３    スリット部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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