(57)【要約】【課題】小型で高性能な電気二重層コンデンサ用リリーフ弁の提供。【解決手段】電解液が入れられた容器７の開口部に、ガスケット２が設けられる。このガスケット２への密着の有無により、容器７の内外を連通させるか否かを選択的に切り替える有底の皿バネ状ディスク３を備える。ディスク３は、通常はガスケット２に密着して容器７を密閉しているが、容器７の内圧が開放動作圧力以上になると、ガスケット２から離間する方向に反転動作して、容器７の内外を連通状態とする一方、密閉復帰圧力以下では、元の状態へ復帰動作して、ガスケット２に密着して容器を密閉する。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ容器の開口部には、直接又は他のケースを介して、有底の皿バネ状ディスクが設けられ、
このディスクは、ガスケットに密着して前記容器の気密性を保持する一方、前記容器の内圧の上昇によりガスケットから離間する方向に一時的に反転して、前記容器の内外を連通させて減圧することを特徴とするコンデンサ用リリーフ弁。
【請求項２】
コンデンサ容器の開口部に設けられるガスケットと、
このガスケットへの密着の有無により、前記容器の内外を連通させるか否かを選択的に切り替える有底の皿バネ状ディスクとを備え、
このディスクは、通常はガスケットに密着して前記容器を密閉しているが、前記容器の内圧が開放動作圧力以上になると、ガスケットから離間する方向に反転動作して、前記容器の内外を連通状態とする一方、密閉復帰圧力以下では、元の状態へ復帰動作して、ガスケットに密着して前記容器を密閉する
ことを特徴とするコンデンサ用リリーフ弁。
【請求項３】
前記ディスクは、有底の浅い皿状の金属板からなり、ガスケットへの密着の有無により、前記容器の内外を連通させるか否かを選択的に切り替えるために、周側端部を規制されて上下に反転動作可能に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンデンサ用リリーフ弁。
【請求項４】
縦断面が下向き凸状の段付き円筒状の空間を備え、
その下方の小径部内には、環状の前記ガスケットがはめ込まれ、
下方の小径部の底壁には、前記ガスケットよりも内径側に、前記容器と連通する開口が形成され、
上方の大径部内には、中央部に貫通穴が形成された下方に開口した皿状のキャップが、その周側端部を保持されて設けられ、
上方の大径部の底壁と、前記キャップの周側端部との間に、前記ディスクが反転動作可能に保持されている
ことを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ用リリーフ弁。
【請求項５】
縦断面が下向き凸状の段付き円筒状のケースを備え、
その下方の小径部内には、環状のガスケットがはめ込まれ、
下方の小径部の底壁には、前記ガスケットよりも内径側に、コンデンサ容器の開口部へ向けて配置される貫通穴が形成され、
上方の大径部内には、中央部に貫通穴が形成された皿状のキャップが、その周側端部を保持されて設けられ、
上方の大径部の底壁と、前記キャップの周側端部との間に、有底の皿バネ状ディスクが反転動作可能に保持されている
ことを特徴とするコンデンサ用リリーフ弁。
【請求項６】
前記容器の開口部又は前記ケースの貫通穴には、ガス透過膜が設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載のコンデンサ用リリーフ弁。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載のリリーフ弁が設けられたことを特徴とする電気二重層コンデンサ又はアルミ電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層コンデンサ又はアルミ電解コンデンサなどのコンデンサと、そのコンデンサに用いられるリリーフ弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、コンデンサの大容量化に伴い、電気二重層コンデンサにおいても大型のものが使用されてきている。このような大容量の電気二重層コンデンサの場合、長期の使用によってコンデンサ内部でガスが発生し、内圧が上昇する。この場合、電気的特性としては使用可能な状態ではあるが、ケースが変形したり、破損したりする危険性が生じる。
【０００３】
この対策として、コンデンサ内部に発生するガスを吸着するために、吸着剤を取り付けたものがあった。或いは、コイルバネと球体を使ってシールしつつ、内圧が上昇するとガスを放出する構造としたものがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、常に高い内圧がかかった状態となり、またコイルバネや球体等を使用するので、寸法的にも大きく、複雑な構造となるものであった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、コンデンサの蓋に納まる程度の薄型サイズで、性能の良いリリーフ弁と、それを備えたコンデンサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のコンデンサ用リリーフ弁は、コンデンサ容器の開口部には、直接又は他のケースを介して、有底の皿バネ状ディスクが設けられ、このディスクは、ガスケットに密着して前記容器の気密性を保持する一方、前記容器の内圧の上昇によりガスケットから離間する方向に一時的に反転して、前記容器の内外を連通させて減圧することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る皿バネ状ディスクは、コンデンサ容器に直接収容される場合と、他のケースに収容される場合とがある。他のケースに収容される場合には、リリーフ弁をコンデンサとは独立して製造できるので、リリーフ弁単品による反転動作テストや、気密性テストを実施でき、信頼性の高いコンデンサ用リリーフ弁になる点で好適である。
【０００８】
何れにしても、本発明に係るコンデンサは、好適には、電気二重層コンデンサ又はアルミ電解コンデンサである。また、本発明は、電気自動車やハイブリッド車などに使用されるコンデンサに適用するのが好適である。
【０００９】
また、本発明のコンデンサ用リリーフ弁は、次の（Ａ）及び（Ｂ）の構成要件を備え、このディスクは、通常はガスケットに密着して前記容器を密閉しているが、前記容器の内圧が開放動作圧力Ｆ１以上になると、ガスケットから離間する方向に反転動作して、前記容器の内外を連通状態とする一方、密閉復帰圧力Ｆ２（Ｆ１＞Ｆ２）以下では、元の状態へ復帰動作して、ガスケットに密着して前記容器を密閉することを特徴とする。
（Ａ）コンデンサ容器の開口部に設けられるガスケット。
（Ｂ）このガスケットへの密着の有無により、前記容器の内外を連通させるか否かを選択的に切り替える有底の皿バネ状ディスク。
【００１０】
本発明では、皿バネ状ディスクを使用するので、Ｆ１とＦ２の差を任意に設定することができ（Ｆ１をＦ２より任意に充分大きくすることができる）、Ｆ１≒Ｆ２であるため反転動作を繰返すスプリングとは異なり、経時劣化を無視することができる。
【００１１】
更にまた、本発明のコンデンサ用リリーフ弁は、縦断面が下向き凸状の段付き円筒状のケースを備え、その下方の小径部内には、環状のガスケットがはめ込まれ、下方の小径部の底壁には、前記ガスケットよりも内径側に、コンデンサ容器の開口部へ向けて配置される貫通穴が形成され、上方の大径部内には、中央部に貫通穴が形成された皿状のキャップが、その周側端部を保持されて設けられ、上方の大径部の底壁と、前記キャップの周側端部との間に、有底の皿バネ状ディスクが反転動作可能に保持されている。この発明も、リリーフ弁をコンデンサとは独立して製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコンデンサ用リリーフ弁と、それを備える電気二重層コンデンサについて、さらに詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明のリリーフ弁の第１実施例が適用されたコンデンサの上部を示す概略縦断面図である。この第１実施例では、電気二重層コンデンサの電解液が入れられた容器７の開口部に、リリーフ弁が内蔵される。容器７の開口部は、外方（上方）に行くに従って順次、三段階に拡径されている。すなわち、縦断面が下向き凸状の段付き円筒穴１ａ，１ｂを形成され、その小径部１ａの底壁７ｄには、更に縮径した下部開口７ａ（貫通穴５）を形成される一方、大径部１ｂの上部には、更に拡径した上部開口７ｕを形成されている。
【００１４】
段付き穴１ａ，１ｂには、ガスケット２やディスク３が収納されて、キャップ４される。このキャップは、押え板９で固定される。なお、ディスク３及びキャップ４は、例えばステンレス（ＳＵＳ）のような金属板から形成され、ガスケット２は、例えばエチレンプロピレンゴム、ブチルゴムのような各種樹脂から形成される。
【００１５】
小径部１ａには、内周面に沿ってＯリング状のガスケット２がはめ込まれる。小径部１ａの底壁７ｄ（１ｃ）に形成された前記貫通穴５は、ガスケット２よりも小径である。つまり、小径部１ａにガスケット２を配置した状態で、前記貫通穴５はガスケット２より内径側に配置される。なお、ガスケット２は、円環状のシール材であり、その縦断面は本実施例では円形とされており、その高さ寸法（上下方向厚さ）は、小径部１ａの高さ程度とされている。
【００１６】
キャップ４は、下方に開口した浅い皿状の鉄板からなり、その中央部には上下方向に貫通穴６が形成されている。キャップ４の裏面（コンデンサ容器側）には、凹溝４ａが設けられており、ディスク３が反転動作した際のガス抜き通路を形成している。なお、キャップ４は、押え板９によって、大径部１ｂに保持される。
【００１７】
キャップ４の周側端部と、大径部１ｂの底壁との間には、ディスク３の周側端部が保持されている。本実施例のディスク３は、有底の浅い皿状の金属板からなる。円板の外周部が傾斜面３ｂに形成されることで、浅い略円錐面状に形成されている。そして、その屈曲部を中心に、上下に選択的に反転動作可能とされている。この動作の詳細については、次の第２実施例において説明する。
【００１８】
図２は、本発明のコンデンサ用リリーフ弁の第２実施例を示す概略縦断面図である。
【００１９】
本実施例のリリーフ弁は、電気二重層コンデンサの電解液が入れられた容器７の開口部に設けられるものであって、図２に示すように、ケース１と、その内部に取り付けられるガスケット２、ディスク３、及びキャップ４を備えて構成される。なお、ケース１、ディスク３及びキャップ４は、例えばステンレス（ＳＵＳ）のような金属板から形成され、ガスケット２は、例えばエチレンプロピレンゴム、ブチルゴムのような各種樹脂から形成される。
【００２０】
ケース１は、上方に大径部を有した段付き円筒形状で、上方に開口して形成されている。つまり、縦断面が下向き凸状とされた円筒形状で、下方の小径部１ａと、上方の大径部１ｂとに区分される。小径部１ａは、有底で上方に開口した円筒形状であるが、その底壁１ｃの中央部には、上下方向に貫通穴５が形成されている。
【００２１】
小径部１ａには、内周面に沿ってＯリング状のガスケット２がはめ込まれる。小径部１ａの底壁１ｃに形成された前記貫通穴５は、ガスケット２よりも小径である。つまり、小径部１ａにガスケット２を配置した状態で、前記貫通穴５はガスケット２より内径側に配置される。なお、ガスケット２は、円環状のシール材であり、その縦断面は本実施例では円形とされており、その高さ寸法（上下方向厚さ）は、ケース１の小径部１ａの高さ程度とされている。
【００２２】
キャップ４は、下方に開口した浅い皿状の鉄板からなり、その中央部には上下方向に貫通穴６が形成されている。このキャップ４は、ケース１上方の大径部１ｂに保持される。本実施例では、ケース１の大径部１ｂは、上端部が径方向内側に折り曲げられるようにかしめられることで、その屈曲部１ｄと大径部底壁１ｅとの間で、径方向内側に開口した略コ字形状溝が周方向に沿って形成され、その略コ字形状溝にキャップ４の外周部が挟み込まれて保持される。これにより、ケース１の上部開口にキャップ４がされることになり、ケース底壁１ｃの貫通穴５と、キャップ４中央の貫通穴６とが対応した位置に配置される。
【００２３】
キャップ４の周側端部と、ケース１の大径部底壁１ｅとの間には、ディスク３の周側端部が保持されている。本実施例のディスク３は、有底の浅い皿状の金属板からなる。円板の外周部が傾斜面３ｂに形成されることで、浅い略円錐面状に形成されている。そして、その屈曲部を中心に、上下に選択的に反転動作可能とされている。つまり、通常は図２（ａ）に示すように、上方に開口した皿状であるが、所定の場合には、同図（ｂ）に示すように、下方に開口した皿状に変形可能である。
【００２４】
キャップ４の裏面には、ガス抜き通路として、図１（ｂ）と同様の凹溝４ａが設けられているが、これに代えて、或いは、これに加えて、ディディスク３の周側端部に切欠きを形成しても良い。或いはディスク３の周側端部の側において、キャップ４やケース１などの周囲部材に、ディスク３の上下を連通するための切欠きを形成しても良い。ここで、ディスク３に切欠きを形成する場合には、ディスク３の周側端部（傾斜面３ｂ）に、周方向所定間隔で略矩形状の溝を形成したり、或いは円形穴などを適宜打ち抜いたりすれば良い。
【００２５】
図３は、上記第２実施例のリリーフ弁の使用状態を示す概略縦断面図である。リリーフ弁は、電気二重層コンデンサに適用される。コンデンサ本体は、電極が配置されると共に、電解液が入れられた容器７を備え、この容器７の内外を連通する開口部に前記リリーフ弁が設けられる。
【００２６】
容器の開口部には、ケースよりも一回り大きな段付き穴７ａ〜７ｃが形成されており、この穴は、上方に行くに従って順次拡径している。そして、この段付き穴７ａ〜７ｃに、リリーフ弁のケース１が取り付けられる。その際、ケース１は、小径部１ａの外周部にはめ込まれたＯリング状のパッキン８を介して、気密状態に容器７に取り付けられる。そのために、ケース１は、その上端外周部に沿って設けられた押え板９によって、容器７開口部の下側突出壁７ｄに押え付けられる。
【００２７】
上記第２実施例のリリーフ弁付きコンデンサは、ディスク３中央部の水平面３ａが、ガスケット２へ密着するか否かにより、容器７の内外を連通させるか否かが選択的に切り替えられる。具体的には、通常状態では、図２（ａ）に示すように、ディスク３は、中央部３ａが下方に突出した状態とされる。その状態では、ディスク３中央の水平面３ａは、ガスケット２に密着するので、容器７が密閉状態に保持される。
【００２８】
一方、コンデンサの使用に伴って、容器７の内圧が上昇し、所定圧力（開放動作圧力）以上になると、図２（ｂ）に示すように、ディスク３がスナップ反転動作する。つまり、ディスク中央の水平面３ａが上方に突出した状態とされる。その状態では、ディスク中央の水平面３ａは、ガスケット２から上方に離間するので、コンデンサ内部から発生されるガスは、ケース１底壁の貫通穴５からケース１内に入った後、ガスケット２とディスク３下面との隙間、ディスク３上面とキャップ４裏面の凹溝４ａ（或いは、ディスク３と周側端部等の切欠き）、さらにはキャップ４中央部の貫通穴６を介して、外部に放出される。これにより、容器７の内圧が減少する。
【００２９】
そして、所定圧力（密閉復帰圧力）以下になると、ディスク３がスナップ復帰動作をして、再度ガスケット２を圧縮して、容器７の気密性を確保することになる。このように、本実施例の構成によれば、コンデンサの容量を損なわない薄型の大きさで、蓋への取り付けが可能なリリーフ弁ができる。しかも、皿バネ３を使うことで、開放動作圧力や密閉復帰圧力を任意に設定することができる。
【００３０】
図４は、本発明のリリーフ弁の第３実施例を示す概略縦断面図である。なお、以下の各実施例は、基本的には上記第１及び第２実施例と同様であるので、以下では両者の異なる点を中心に説明すると共に、同じ部分には同じ符号を付して説明する。
【００３１】
図４の第３実施例では、ケース１に対するキャップ４の取り付け方法が異なる。すなわち、上記第２実施例では、ケース１の上端部を径方向内側に屈曲して、キャップ４の外周部を挟み込んで取り付けたが、本実施例では、ケース１の大径部１ｂの内周面上部に、キャップ４の外周部がはめ込まれる溝を形成し、その溝にキャップ４の外周部を係合している。この構成の場合、ケース大径部１ｂの底壁１ｅとキャップ４との間に、上下方向に若干の隙間が形成される。そこで、ディスク３の外周部は、ケース大径部１ｂの底壁１ｅとキャップ４との間に、比較的緩やかに規制される。従って、ディスク３のスナップ反転に伴って、ディスク３の外周部が、上下方向に僅かに移動することになる。
【００３２】
図５は、本発明のリリーフ弁の第４実施例を示す縦断面図である。この実施例の場合、ガスケット２の断面形状が異なる。すなわち、上記各実施例のガスケット２は、断面円形状とされていたが、この第４実施例のガスケット２は、断面略矩形状とされ、全体として略筒形状とされている。但し、この実施例のガスケット２は、上端部２ａが略半円形状に形成されているので、ディスク３との接触は確実になされる。
【００３３】
図６は、本発明のリリーフ弁の第５実施例を示す縦断面図である。この実施例の場合も、ガスケット２の断面形状が異なる。この第５実施例のガスケット２は、断面円形状とされ、その外周部には周方向に沿って溝２ｂが形成されている。この溝２ｂは、ガスケット２の断面中心部から径方向外側に向けて水平に形成されている。このような構成であるから、ディスク３中央の水平面３ａがガスケット２を上方から圧縮する際には、ガスケット２の前記溝２ｂが若干狭まるよう変形することで、より確実にガスケット２とディスク３との密着が期待される。
【００３４】
図７は、本発明のリリーフ弁の第６実施例を示す縦断面図である。この実施例のリリーフ弁は、前記第１実施例と同様に、ケース１と容器７が一体型とされると共に、リリーフ弁に気体のみ通過させるガス透過膜１０が備えられている。ガス透過膜１０は、ガスケット２が取り付けられる底壁１ｃの貫通穴５を塞ぐように、底壁１ｃ上面に重ね合わされて設けられ、その上にガスケット２が配置されている。容器７の開口部７ａにガス透過膜１０を配置することで、電解液が外部に流出するのを防止することができる。しかも、この透過膜１０は、ガスは通すので、上記各実施例で述べたように、容器７の内圧が上昇した場合には、ガスを容器７外に逃がして容器７内を減圧することができる。なお、このようなガス透過膜１０は、上記各実施例のリリーフ弁にも適用可能なことは言うまでもない。
【００３５】
図８は、本発明のリリーフ弁の第７実施例を示す縦断面図である。この実施例も、ケース１と容器７が一体型とされている。この第７実施例の場合、容器１の上壁に、下側に大径部を有する段付き穴７ｘ，６が形成されており、その大径部７ｘは、下方に開口して形成されている。大径部７ｘの内周面には、突出部７ｙが一体形成されており、その突出部７ｙにガスケット２の外周部が係合されて保持される。図示例のガスケット２は、略円筒形状とされ、その上端部には、上方に向けて略半円形状の突出部２ａが形成されており、その突出部２ａにディスク３が当接される。段付き穴の大径部７ｘと小径部６との間は、円錐状の傾斜面とされており、その部分にディスク３が保持される。
【００３６】
図９は、本発明のリリーフ弁の第８実施例を示す縦断面図である。上記各実施例では、ガスケット２の上方にディスク３を配置したが、この第８実施例では、ガスケット２の下方にディスク３を配置している。この実施例の場合、円板状のケース本体１Ａには、下側に大径部７ｘを有する段付き穴が形成されている。大径部７ｘと小径部６との間は、傾斜面にて接続され、その傾斜面に形成された円環状凹溝７ｚにガスケット２がはめ込まれている。
【００３７】
このような構成のケース本体１Ａには、その下部開口を塞ぐように、金属板から形成された外側ケース１Ｂが設けられる。外側ケース１Ｂの底壁中央部には、貫通穴５が形成されており、その貫通穴５を取り囲むように、底壁の上面には、上方に突出して円環状突出部１ｆが形成されている。ケース本体１Ａの大径部７ｘと、外側ケース１Ｂとの間には、ディスク３が反転動作可能に設けられる。
【００３８】
本実施例では、ディスク３は、通常時は上方に開口した浅い皿形状とされ、その中央の水平面３ａ下部が前記円環状突出部１ｆに当接される一方、その外周側傾斜面３ｂの上面がガスケット２に当接される。そして、その状態では、外側ケース１Ｂの開口５とケース本体１Ａの上部開口６の連通が遮断される。
【００３９】
一方、ディスク３が反転動作した場合には、ディスク３は、円環状凹溝７ｚの内周側の角部に当接され、その状態では、ディスク３はガスケット２及び円環状突出部１ｆのいずれにも当接しない状態とされる。また、前記角部には、周方向複数箇所に切欠きが形成されている。従って、外側ケース１Ｂの下部開口５からの気体は、ディスク３外周部の切欠き、及び前記角部とディスク３との隙間を介して、ケース本体１Ａの上部開口６から外方に送り出されることになる。
【００４０】
なお、本発明のコンデンサ用リリーフ弁と、それを備えるコンデンサは、上記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。例えば、上記実施例では、電気二重層コンデンサに適用した例について説明してきたが、アルミ電解コンデンサにも適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、小型で性能の良いコンデンサやそのリリーフ弁を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンデンサ用リリーフ弁の第１実施例を示す縦断面図である。
【図２】本発明のコンデンサ用リリーフ弁の第２実施例を示す概略縦断面図である。
【図３】第２実施例のリリーフ弁の使用状態を示す概略縦断面図である。
【図４】本発明のリリーフ弁の第３実施例を示す概略縦断面図である。
【図５】本発明のリリーフ弁の第４実施例を示す縦断面図である。
【図６】本発明のリリーフ弁の第５実施例を示す縦断面図である。
【図７】本発明のリリーフ弁の第６実施例を示す縦断面図である。
【図８】本発明のリリーフ弁の第７実施例を示す縦断面図である。
【図９】本発明のリリーフ弁の第８実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　ケース
２　ガスケット
３　ディスク
４　キャップ
５　貫通穴
６　貫通穴
７　容器
８　パッキン
９　押え板
１０　ガス透過膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004063773.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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