JP2004193384A

JP2004193384A - Pressure relief valve

Info

Publication number: JP2004193384A
Application number: JP2002360368A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nakayama; 純一中山; Kazuo Yamashita; 和雄山下
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】封入液の蒸発や、外部からの異物等の侵入を防止すると共に、内圧上昇時に確実に圧力開放し、封入液の流出を防止し得る圧力開放弁８を提供する。
【解決手段】コンデンサ又は電池のケースの開口部に封着される封口板３に開設された圧力開放口１０内に、軸部２０が同心的に設けられ、圧力開放口１０内に密嵌固定された弁本体３０が、圧力開放口１０の外側を向くと共に軸部２０の外周面に所定の緊迫力で密接されたシールリップ３３を有する。弁本体３０の内側に、気体透過性と液体不透過性を併有する気液分離体４０が、圧力開放口１０による圧力開放経路を塞ぐように配置されている。ケースの内圧が所定値を超えて上昇した場合にはシールリップ３３が開弁動作して、内圧を開放し、このときの封入液の流出を、気液分離体４０によって防止する。
【選択図】図２A pressure relief valve (8) that prevents evaporation of a sealed liquid and intrusion of foreign matter and the like from the outside, and reliably releases a pressure when an internal pressure rises, and can prevent an outflow of the sealed liquid.
A shaft portion (20) is provided concentrically in a pressure release port (10) opened in a sealing plate (3) sealed to an opening of a case of a capacitor or a battery, and tightly fixed in the pressure release port (10). The valve body 30 has a seal lip 33 facing the outside of the pressure release port 10 and closely contacted with the outer peripheral surface of the shaft portion 20 by a predetermined tightening force. A gas-liquid separator 40 having both gas permeability and liquid impermeability is disposed inside the valve body 30 so as to close the pressure release path formed by the pressure release port 10. When the internal pressure of the case rises above a predetermined value, the seal lip 33 opens the valve to release the internal pressure, and the outflow of the sealed liquid at this time is prevented by the gas-liquid separator 40.
[Selection] Fig. 2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電池（一次電池及び二次電池を含む）、燃料電池、コンデンサ、キャパシタ等の電気又は電子部品における圧力容器、あるいは一般機器の圧力容器の封口板に設けられる圧力開放弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
密閉型のアルミ電解コンデンサあるいは電気二重層型コンデンサ（キャパシタ）等は、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。そして、このように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来すおそれがある。
【０００３】
このような点に鑑みて、従来から、圧力容器の底部に切り込みを入れて破裂板としたり、また、蓋にゴム製のキャップを取り付け安全弁とすること等により圧力容器の破裂防止を図ったものがあるが、この場合には、容器内部に発生した圧力が開放されると、容器が破裂してしまったり、安全弁が吹き飛んでしまうことから圧力容器や封口板の繰り返しての使用ができない。
【０００４】
一方、下記の特許文献１には、封口板に、例えばＰＴＦＥ等からなる多孔質膜に撥水処理を施すことによって、気体は透過するが液体は不透過として容器の内圧を外部に開放する役割をもつブリーザを取り付けて、容器内部に発生する圧力を開放できるようにしたものが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２４５９７６
【０００６】
しかし、特許文献１の場合、封口板に設けられたブリーザは、圧力容器の内圧を一定に保ち、電解液等の内封液の漏洩を防止するといった機能を有するが、通常の使用状態で発生する熱及び内圧でも、容器内のガスがブリーザから僅かに放出されるため、電解液が蒸発によって減少しやすく、外部からの水蒸気の侵入も起こりやすい。また、劣悪な環境下では、ブリーザの多孔質膜が目詰まりを起こすこともあり、安定した性能を期待することが困難であった。更に、ブリーザは急激な内圧上昇には対応できないため、ブリーザとは別に、内圧が所定値以上となった時にこの内圧を瞬時に開放して容器の爆発を防止するための防爆弁を設ける必要があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、封入液の蒸発や、外部からの異物等の侵入を防止すると共に、充放電を繰り返すことにより、或いは天地逆組付け或いは横置き時に電解液等の内封液が容器の内壁に付着し、これが圧力開放弁を通して容器外部へ漏れるのを防止することが可能な圧力開放弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る圧力開放弁は、圧力容器の開口部に封着される封口板に開設された圧力開放口と、この圧力開放口内に同心的に設けられ所定の緊迫力で密接されたシールリップと、前記圧力開放口による圧力開放経路を塞ぐように配置され気体透過性と液体不透過性を併有する気液分離体を有するものである。
【０００９】
請求項２の発明に係る圧力開放弁は、請求項１に記載の構成において、圧力容器がコンデンサ、キャパシタ又は電池のケースである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る圧力開放弁が適用される密閉型の電解コンデンサ或いはキャパシタ又は電解液電池の概略構造を示すもので、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は平面図である。すなわち、アルミニウム等の金属からなり請求項１に記載された圧力容器に相当する有底円筒状のケース１内に、コンデンサ或いはキャパシタ又は電池の本体素子２が収容されており、ケース１の上端開口部が、電気絶縁性の合成樹脂材料やエラストマで円盤状に成形された封口板３によって閉塞されている。本体素子２には、ケース１内に封入された電解液が含浸されている。
【００１１】
封口板３は、その外周部が、ケース１の上端部を内側へ折り返すように形成されたカシメ部１ｂと、その下側に位置して、ケース１に円周方向に連続して形成された絞り部１ａとの間に、ゴム状弾性材料からなる環状のガスケット４を介して密封的に固定されている。また、ケース１の外周は、外缶５によって覆われている。
【００１２】
封口板３には、素子本体２にそれぞれリード線６を介して接続された一対の電極端子７が、厚さ方向に貫通して設けられると共に、本発明に係る圧力開放弁８が設けられている。電極端子７，７は、封口板３にインサート成形により一部が埋設された状態で一体化されたものであって、それぞれ外周面に形成された鍔部７ａによって、封口板３に対して抜け止めされている。
【００１３】
封口板３は、上述のように電気絶縁性の合成樹脂材料やエラストマ、あるいは合成樹脂材料とエラストマとの積層板材料からなる。
【００１４】
［第一の形態］
図２は、図１に示される電解コンデンサ又は電解液電池に適用される圧力開放弁８の好適な第一の形態を、図１（Ｂ）におけるII‐II’線で切断して示す断面図、図３は、本形態において、弁本体３０を分離した状態を、図１（Ｂ）におけるII‐II’線で切断して示す断面図である。すなわち、本形態の圧力開放弁８は、図２に示されるように、封口板３に開設された圧力開放口１０と、この圧力開放口１０内に同心的に設けられると共に封口板３に一体的に形成された軸部２０と、圧力開放口１０内に密嵌固定された弁本体３０と、この弁本体３０の内側に、圧力開放口１０による圧力開放経路を塞ぐように配置した気液分離体４０とを備える。
【００１５】
詳しくは、軸部２０は円柱状に形成されており、その基端部２１から円周方向等間隔で放射状に延びる複数の橋絡部２２を介して、円孔状の圧力開放口１０における内端（ケース１の内室側の端部）の内周面に固定されている。この軸部２０及び橋絡部２２は、封口板３と同一の合成樹脂材料からなるものであって、すなわち封口板３と連続した一体物として成形されている。また、圧力開放口１０における内端開口部は、橋絡部２２によって円周方向に分割され、開口形状が扇形をなす複数の分割孔１１として形成されている。
【００１６】
弁本体３０は、筒状部３１ａ及びその一端から内周側へ延びる端壁部３１ｂからなる近似L字形の断面形状をなす補強環３１に、ゴム状弾性材料で一体的に成形されたものである。詳しくは、補強環３１が埋設された基部３２と、前記補強環３１における端壁部３１ｂ側から前記筒状部３１ａの内周側へ向けて延在され前記基部３２と連続して形成されたシールリップ３３と、このシールリップ３３における先端近傍の外周面に装着されたエキステンションスプリング３４とを有する。基部３２の外周面には、未装着状態において圧力開放口１０の内周面１２よりも適宜大径の、円筒面状の圧接部３２ａが形成されている。そしてこの弁本体３０は、シールリップ３３が封口板３の外側を向くように、基部３２の圧接部３２ａが圧力開放口１０の内周面１２に所要の締め代をもって圧入固定され、シールリップ３３の内周リップ部３３ａが軸部２０の外周面に密接されている。
【００１７】
なお、シールリップ３３の内周リップ部３３ａは、軸方向に適当な間隔で複数形成されたものであってもよい。
【００１８】
補強環３１の端壁部３１ｂ及びこれに接合されているシールリップ３３の踵状端部３３ｂの内径は、軸部２０の外径よりも適宜大径であり、シールリップ３３の先端内周に形成されたリップ部３３ａの内径は、図３に示される未装着状態では、軸部２０の外径よりも適宜小径となっている。
【００１９】
エキステンションスプリング３４は、コイルスプリングの両端を結合して環状にしたものであって、温度や老化によるシールリップ３３の緊迫力低下を補償する機能を有し、シールリップ３３の外周面に形成した円周溝に、適当に広げた状態で嵌着されている。
【００２０】
したがって、封口板３への弁本体３０の装着状態では、図２に示されるように、シールリップ３３は、自らの弾性による緊迫力とエキステンションスプリング３４の緊迫力によって、リップ部３３ａが、破線で示される適当な潰し代をもって、軸部２０の外周面に密接される。なお、ケース１の内圧の上昇によってシールリップ３３が開弁される時の圧力値（開弁圧）は、シールリップ３３の内径や肉厚、断面形状、軸部２０の外径、エキステンションスプリング３４の緊迫力等によって、任意に設定することができる。したがって、この開弁圧は、通常の使用状態で発生する熱によるガス圧の値等を考慮して、適切に設定される。
【００２１】
図３に示されるように、封口板３の圧力開放口１０の内周面１２には、凹部１２ａが形成されている。この凹部１２ａは、各橋絡部２２の間に相当する各分割孔１１の開口範囲に対応して段付き形成されており、圧力開放口１０の内周面１２における内端（図３における下端）から、弁本体３０の装着位置の軸方向中間部まで延びている。
【００２２】
気液分離体４０は、膜状又はシート状の円盤状に成形され、内周孔を有するものであって、弁本体３０における基部３２の内端からシールリップ３３の踵状端部３３ｂにかけての内側面に取り付けられ、軸部２０を圧力開放口１０の内端開口部に連結している橋絡部２２との間に介在している。この気液分離体４０には、耐薬品性に優れ、かつ撥水性のある多孔質体（例えば、織布、不織布、相分離法あるいは延伸法による多孔質体など）が用いられている。前記素材は、電解液との反応を小さくするため、塩素イオン・ハロゲン化物含有率が500ppm以下であり、重金属の含有率も100μg/cm^２以下のものが良い。また、撥水性は後処理で持たせてもよい。
【００２３】
気液分離体４０の内径は、図３に示される未装着状態では、軸部２０の外径よりも小径となっている。このため、気液分離体４０の内周部４０ａは、図２に示される装着状態では、軸部２０の外周面と、弁本体３０におけるシールリップ３３の踵状端部３３ｂとの間の隙間Ｇ１内へ屈曲して挟み込まれた状態となっている。
【００２４】
以上の構成において、弁本体３０は、図２に示されるように、シールリップ３３が封口板３の外側を向くように、圧力開放口１０と軸部２０との間に圧入されることによって装着されている。そして、この圧入時に、弁本体３０の基部３２における圧接部３２ａは、基部３２に埋設された補強環３１の筒状部３１ａと圧力開放口１０の内周面１２との間で径方向に圧縮されて、図中に破線で示される潰し代が与えられるが、前記圧接部３２ａのうち、圧力開放口１０の内周面１２に形成された各凹部１２ａに達した部分は、圧縮状態から弾性的に復元されて各凹部１２ａに食い込んだ状態となる。このため、弁本体３０が圧力開放口１０に対して有効に抜け止めされる。
【００２５】
この装着状態において、図１に示されるケース１内に封入された電解液の反応によって発生するガス（コンデンサの場合はＨ₂、キャパシタの場合はCO₂）の圧力（ケース１の内圧）は、分割孔１１及び通気性のある気液分離体４０を介して、圧力開放口１０内における弁本体３０の内周空間に達し、シールリップ３３を外周側へ開かせる開弁力として作用する。したがって、この開弁力が、シールリップ３３自体の弾性とエキステンションスプリング３４の緊迫力による閉弁力よりも大きくなると、シールリップ３３のリップ部３３ａが軸部２０の外周面から離れて開弁し、内圧を外部の大気中へ開放する。そしてこのとき、ケース１内の熱も大気中へ放出されるので、熱によるキャパシタ等の機能低下が防止される。また、これによって内圧が低下すると、シールリップ３３は前記閉弁力によって直ちに閉弁し、外部からの水蒸気や異物の侵入を遮断する。そして、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３３が開弁することから、電解液の蒸発等による減少が最小限に抑えられ、コンデンサ又は電池の寿命を向上させることができる。
【００２６】
弁本体３０は、キャパシタ等の組立過程で発生する電解液の蒸発を最小限に抑えて、製品の品質の安定化を図るために、組立最終工程において、図１に示されるケース１内に電解液を注入した後で、封口板３の圧力開放口１０にその外側から圧入装着する。そして気液分離体４０は、図３に示されるように、予め弁本体３０の内側面３０ａに接着等により取り付けておくことによって、この弁本体３０と共に組み込むことができる。
【００２７】
本発明では、気液分離体４０が、圧力開放時に、ガスと共に電解液も流出してしまうのを防止する機能を有する。
【００２８】
すなわち、弁本体３０の内側面３０ａに設けた気液分離体４０の内周部４０ａが、弁本体３０による圧力開放経路となるシールリップ３３の踵状端部３３ｂの内周隙間Ｇ１に介在しているので、ケース１内に封入された電解液の量が比較的多い場合に、圧力開放に際して、ケース１内の発生ガスが電解液を巻き込んで噴き出したり、キャパシタを横置きに設置したような場合に、圧力開放によって電解液も流出してしまうようなことはない。これは、気液分離体４０が、気体透過性と、液体不透過性の機能を併有することによって、発生ガスのみを放出し、電解液の通過は遮断するからである。
【００２９】
また、上述の形態によれば、通常の使用状態では、弁本体３０によって、電解液の蒸発や、水蒸気の侵入や、外部からのダストによる気液分離体４０の目詰まりが防止される。
【００３０】
図４は、上述した図２の構成を備える実施例について、開弁時のガス放出特性を試験した結果を示す説明図である。実施例１は、気液分離体４０に通気特性85.4cc/cm^２・secをもつ不織布を使用したものであり、実施例２は、気液分離体４０に通気特性100cc/cm^２・secをもつ不織布を使用したものである。また、比較例として、気液分離体４０を設けない場合の試験結果も示した。この試験結果から明らかなように、実施例１，２は、気液分離体４０を設けない比較例よりも圧力開放速度は低下するが、内圧が、開弁圧（実施例１では0.31MPa程度，実施例１では0.3MPa程度）より僅か0.03〜0.05MPa程度高圧になっただけで100ml/s以上の十分な流量でガス放出が行われ、急速に圧力を開放可能であることがわかる。また、この時、実施例１，２では、電解液が圧力開放弁を通して容器外部へ漏れることもなかった。
【００３１】
［第二の形態］
図５は、図１に示される電解コンデンサ又は電解液電池に適用される圧力開放弁８の好適な第二の形態を、図１（Ｂ）におけるII‐II’線で切断して示す断面図である。本形態の圧力開放弁８も、弁本体３０より内側に位置して、圧力開放口１０による圧力開放経路を塞ぐように気液分離体４０を配置したもので、圧力開放口１０、軸部２０及び弁本体３０は、先に説明した第一の形態と基本的には同様の構成を備え、気液分離体４０が、封口板３の内面に圧力開放口１０（分割孔１１）の外周縁に沿って突設されたフック状の保持部１３に保持されている点で、第一の形態と相違するものである。
【００３２】
したがって、この形態では、気液分離体４０が圧力開放口１０の分割孔１１を内側から覆った状態に存在することによって、第一の形態と同様の効果を奏するものである。また、気液分離体４０は、保持部１３で保持する代わりに、封口板３の内面に接着剤を塗布して、圧力開放口１０（分割孔１１）を塞ぐように接着しても良い。
【００３３】
［第三の形態］
気体透過性と、液体不透過性の機能を併有する気液分離体４０としては、上述の形態における不織布のほか、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなる連続気泡の多孔質体やこの多孔質体に撥水処理を施した膜状又はシート状物質を好適に用いることができる。詳しくは、耐薬品性に優れたＰＴＦＥを延伸法により膜状又はシート状の多孔質体に成形する。更に、より顕著な撥水性を付与するために、これに弗素系薬品をコーティングすることにより撥水処理を施して製作され、その表面のみならず、多孔質体内部の連続気泡面にも、より確実な撥水処理がなされている。
【００３４】
気液分離体４０の素材は、上述のＰＴＦＥのほかに、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミイミド等が使用可能であり、その製造方法は材料により、延伸法、トラックエッチング法、溶融相分離法、溶液相分離法、相転換法、又は複合膜法等から選択される。ＰＴＦＥの場合は、上述のように、延伸法が適している。なお、延伸法とは、結晶性ポリマを、加熱したり可塑剤を添加して可塑化した後、直角方向に延伸してフィルムに歪を与えることにより、結晶領域の周辺を広げて細孔を形成させる方法であり、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ等による精密濾過膜の製造等に用いられている。
【００３５】
なお、上述した各形態においては、コンデンサあるいは電池のケースを密閉する封口板に、本発明を適用したものについて説明したが、その他、一般の圧力容器の圧力開放機構についても実施することができる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る圧力開放弁によれば、圧力容器の開口部に封着される封口板に開設された圧力開放口内に同心的に設けられたシールリップを有するため、圧力容器の内圧が所定値を超えて上昇した場合には、シールリップが開弁動作して、内圧を大気開放する。このため、内圧上昇による圧力容器の破壊を未然に防止することができ、その開弁圧を、シールリップの緊迫力によって任意に設定することができる。また、内圧が開放されると、シールリップが直ちに閉弁するので、外部からの異物や水蒸気等の侵入を遮断すると共に、圧力容器内のガス等の放出を最小限に抑えることができる。更に、圧力開放時にガスが圧力容器内の内封液を巻き込んで噴き出したり、充放電を繰り返すことにより或いは圧力容器を天地逆組付け或いは横置き時に設置したような場合に、電解液等の内封液が容器の内壁に付着し、これが圧力開放弁を通して容器外部へ漏れるのを、弁本体の内側に配置した気液分離体により、有効に防止することができる。また、通常の使用状態では、弁本体によって、内封液の蒸発や、水蒸気の侵入や、外部からのダストによる気液分離体の目詰まりが防止される。
【００３７】
請求項２の発明に係る圧力開放弁によれば、電解コンデンサ或いはキャパシタや電池のケースに適用されることによって、異常内圧の発生によるケースの破壊や、発熱や、内封液の蒸発等による減少を抑えて、機能の低下を抑制することができる。また、この圧力開放弁は、ケース内に内封液を注入した後で圧入装着することができるため、組立時に発生する内封液の蒸発を最小限に抑えて、製品の品質の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧力開放弁が適用されるコンデンサの概略構造を示すもので、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図２】図１に示されるコンデンサに適用される圧力開放弁８の好適な第一の形態を、図１（Ｂ）におけるII‐II’線で切断して示す断面図である。
【図３】第一の形態において、弁本体３０を分離した状態を、図１（Ｂ）におけるII‐II’線で切断して示す断面図である。
【図４】開弁時のガス放出特性を試験した結果を示す説明図である。
【図５】図１に示されるコンデンサに適用される圧力開放弁８の好適な第二の形態を、図１（Ｂ）におけるII‐II’線で切断して示す断面図である。
【符号の説明】
１ケース（圧力容器）
３封口板
８圧力開放弁
１０圧力開放口
１１分割孔
１２内周面
１２ａ凹部
１３保持部
２０軸部
２２橋絡部
３０弁本体
３０ａ内側面
３１補強環
３１ａ筒状部
３１ｂ端壁部
３２基部
３２ａ圧接部
３３シールリップ
３３ａ，３３ｃリップ部
３４エキステンションスプリング
４０気液分離体
４０ａ内周部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure release valve provided on a pressure vessel of an electric or electronic component such as a battery (including a primary battery and a secondary battery), a fuel cell, a capacitor, a capacitor, or a pressure vessel of a general device. Things.
[0002]
[Prior art]
In a hermetically sealed aluminum electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor (capacitor), the opening of the pressure vessel containing the element body is closed by a sealing plate sealed via a gasket. When such a completely sealed structure is used, when a sudden load is applied, the internal pressure of the container increases due to Joule heat, which may reduce the function and life of the capacitor.
[0003]
In view of such a point, conventionally, the pressure vessel has been ruptured by making a cut in the bottom of the pressure vessel to form a rupturable plate, or by attaching a rubber cap to the lid to serve as a safety valve. However, in this case, if the pressure generated inside the container is released, the container will burst or the safety valve will blow off, so that the pressure container and the sealing plate cannot be used repeatedly.
[0004]
On the other hand, Patent Literature 1 described below has a role of releasing the internal pressure of a container to the outside by making a gas-permeable but liquid-impermeable by applying a water-repellent treatment to a sealing plate, for example, a porous film made of PTFE or the like. There is disclosed a device which is equipped with a breather having a pressure relief function to release pressure generated inside the container.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-245976
[0006]
However, in the case of Patent Literature 1, the breather provided on the sealing plate has a function of keeping the internal pressure of the pressure vessel constant and preventing leakage of the sealing liquid such as an electrolytic solution, but is generated in a normal use state. Even when heat and internal pressure are applied, the gas in the container is slightly released from the breather, so that the electrolytic solution is apt to be reduced by evaporation, and water vapor from the outside is likely to enter. Further, under a poor environment, the porous membrane of the breather may be clogged, and it is difficult to expect stable performance. Furthermore, since the breather cannot cope with a sudden increase in internal pressure, it is necessary to provide an explosion-proof valve separately from the breather to release the internal pressure instantly when the internal pressure exceeds a predetermined value to prevent the container from exploding. there were.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and its technical problem is to prevent evaporation of a sealed liquid and intrusion of foreign matter from the outside, and to repeat charging and discharging, or It is an object of the present invention to provide a pressure relief valve capable of preventing an enclosed liquid such as an electrolytic solution from adhering to an inner wall of a container during assembly or horizontal placement and leaking out of the container through the pressure relief valve.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a means for effectively solving the above technical problem, a pressure relief valve according to the invention of claim 1 includes a pressure relief port opened in a sealing plate sealed to an opening of the pressure vessel, and a pressure relief port. It has a seal lip provided concentrically in the mouth and closely contacted with a predetermined tension, and a gas-liquid separator having both gas permeability and liquid impermeability arranged to close the pressure release path by the pressure release port. Things.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the pressure relief valve according to the first aspect, the pressure vessel is a capacitor, a capacitor, or a battery case.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic structure of a sealed electrolytic capacitor or a capacitor or an electrolyte battery to which a pressure relief valve according to the present invention is applied, wherein (A) is a longitudinal sectional view and (B) is a plan view. . That is, a main body element 2 of a capacitor or a capacitor or a battery is accommodated in a cylindrical case 1 having a bottom and corresponding to the pressure vessel according to claim 1 made of a metal such as aluminum. The part is closed by a disc-shaped sealing plate 3 made of an electrically insulating synthetic resin material or an elastomer. The main body element 2 is impregnated with the electrolytic solution sealed in the case 1.
[0011]
The sealing plate 3 is formed so that its outer peripheral portion is formed by folding the upper end portion of the case 1 inward, and is located below the caulking portion 1b, and is continuously formed in the case 1 in the circumferential direction. It is hermetically fixed between the throttle portion 1a and an annular gasket 4 made of a rubber-like elastic material. The outer periphery of the case 1 is covered with an outer can 5.
[0012]
The sealing plate 3 is provided with a pair of electrode terminals 7 connected to the element main body 2 through the lead wires 6 in the thickness direction, respectively, and a pressure release valve 8 according to the present invention. I have. The electrode terminals 7, 7 are integrated with the sealing plate 3 in a state of being partially buried by insert molding. The electrode terminals 7, 7 are separated from the sealing plate 3 by flange portions 7a formed on the outer peripheral surface. Has been stopped.
[0013]
As described above, the sealing plate 3 is made of an electrically insulating synthetic resin material or an elastomer, or a laminated plate material of a synthetic resin material and an elastomer.
[0014]
[First form]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first preferred embodiment of the pressure release valve 8 applied to the electrolytic capacitor or the electrolyte battery shown in FIG. 1 by cutting along a line II-II ′ in FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the valve main body 30 is separated in the present embodiment, taken along line II-II ′ in FIG. That is, as shown in FIG. 2, the pressure release valve 8 of the present embodiment is provided with a pressure release port 10 opened in the sealing plate 3 and provided concentrically in the pressure release port 10 and integrated with the sealing plate 3. Shaft 20 formed in a specific manner, a valve body 30 tightly fixed in the pressure release port 10, and gas-liquid disposed inside the valve body 30 so as to close the pressure release path by the pressure release port 10. And a separator 40.
[0015]
More specifically, the shaft portion 20 is formed in a columnar shape, and a plurality of bridging portions 22 extending radially from the base end portion 21 at equal intervals in the circumferential direction. It is fixed to the inner peripheral surface of the end (the end on the inner chamber side of the case 1). The shaft portion 20 and the bridging portion 22 are made of the same synthetic resin material as the sealing plate 3, that is, are formed as an integral body continuous with the sealing plate 3. The inner end opening of the pressure release port 10 is divided in the circumferential direction by the bridging portion 22 and is formed as a plurality of divided holes 11 having a fan-shaped opening.
[0016]
The valve body 30 is integrally formed of a rubber-like elastic material on a reinforcing ring 31 having an approximately L-shaped cross-sectional shape including a cylindrical portion 31a and an end wall portion 31b extending from one end thereof to the inner peripheral side. is there. More specifically, the base portion 32 in which the reinforcing ring 31 is embedded and the end portion 31b of the reinforcing ring 31 extend toward the inner peripheral side of the cylindrical portion 31a and are formed continuously with the base portion 32. It has a seal lip 33 and an extension spring 34 mounted on the outer peripheral surface of the seal lip 33 near the tip. On the outer peripheral surface of the base portion 32, a cylindrical press contact portion 32a having a diameter appropriately larger than the inner peripheral surface 12 of the pressure release port 10 when not mounted is formed. The valve body 30 is press-fitted and fixed to the inner peripheral surface 12 of the pressure release port 10 with a required interference so that the seal lip 33 faces the outside of the sealing plate 3. Is in close contact with the outer peripheral surface of the shaft portion 20.
[0017]
The inner lip portion 33a of the seal lip 33 may be formed in a plurality at appropriate intervals in the axial direction.
[0018]
The inner diameter of the end wall portion 31b of the reinforcing ring 31 and the heel-like end portion 33b of the seal lip 33 joined thereto is appropriately larger than the outer diameter of the shaft portion 20, and The inner diameter of the formed lip portion 33a is appropriately smaller than the outer diameter of the shaft portion 20 in the unmounted state shown in FIG.
[0019]
The extension spring 34 is formed by joining both ends of a coil spring to form an annular shape, has a function of compensating for a decrease in the tension force of the seal lip 33 due to temperature and aging, and is formed on the outer peripheral surface of the seal lip 33. It is fitted in the circumferential groove in an appropriately expanded state.
[0020]
Therefore, when the valve body 30 is mounted on the sealing plate 3, as shown in FIG. 2, the sealing lip 33 has its lip portion 33 a formed by a broken line due to its own elasticity and the tensioning force of the extension spring 34. Are brought into close contact with the outer peripheral surface of the shaft portion 20 with an appropriate crushing allowance shown by The pressure value (valve opening pressure) when the seal lip 33 is opened due to an increase in the internal pressure of the case 1 is determined by the inner diameter and wall thickness of the seal lip 33, the cross-sectional shape, the outer diameter of the shaft 20, the extension spring, and the like. It can be set arbitrarily according to the tension of the user. Therefore, the valve opening pressure is appropriately set in consideration of the value of gas pressure due to heat generated in a normal use state.
[0021]
As shown in FIG. 3, a recess 12 a is formed on the inner peripheral surface 12 of the pressure release port 10 of the sealing plate 3. The concave portion 12a is formed with a step corresponding to the opening range of each divided hole 11 corresponding to between the bridging portions 22, and is formed at the inner end (the lower end in FIG. 3) of the inner peripheral surface 12 of the pressure release port 10. ) Extends to an axially intermediate portion of the mounting position of the valve body 30.
[0022]
The gas-liquid separator 40 is formed in a film-like or sheet-like disk shape and has an inner peripheral hole, and extends from the inner end of the base 32 of the valve body 30 to the heel-like end 33 b of the seal lip 33. The shaft portion 20 is attached to the inner surface, and is interposed between the shaft portion 20 and a bridge portion 22 that connects the shaft portion 20 to the inner end opening of the pressure release port 10. As the gas-liquid separator 40, a porous material having excellent chemical resistance and water repellency (for example, a woven fabric, a nonwoven fabric, a porous material formed by a phase separation method or a stretching method) is used. The material preferably has a chloride ion / halide content of 500 ppm or less and a heavy metal content of 100 μg / cm ² or less in order to reduce the reaction with the electrolytic solution. Further, the water repellency may be imparted by a post-treatment.
[0023]
The inner diameter of the gas-liquid separator 40 is smaller than the outer diameter of the shaft portion 20 in the unmounted state shown in FIG. Therefore, in the mounted state shown in FIG. 2, the inner peripheral portion 40 a of the gas-liquid separator 40 has a gap between the outer peripheral surface of the shaft portion 20 and the heel-like end portion 33 b of the seal lip 33 in the valve body 30. It is in a state of being bent and inserted into G1.
[0024]
In the above configuration, the valve body 30 is mounted by being press-fitted between the pressure release port 10 and the shaft portion 20 so that the seal lip 33 faces the outside of the sealing plate 3 as shown in FIG. Have been. At the time of this press-fitting, the press-contact portion 32 a of the base portion 32 of the valve body 30 is compressed radially between the cylindrical portion 31 a of the reinforcing ring 31 embedded in the base portion 32 and the inner peripheral surface 12 of the pressure release port 10. As a result, a crushing allowance shown by a broken line in the drawing is given. However, a portion of the press contact portion 32a which reaches each recess 12a formed on the inner peripheral surface 12 of the pressure release port 10 is elastically changed from a compressed state. And is in a state of being bitten into each recess 12a. For this reason, the valve body 30 is effectively prevented from coming off from the pressure release port 10.
[0025]
In this mounted state, the pressure of gas (H _{2 for} a capacitor, CO _{2 for} a capacitor) generated by the reaction of the electrolyte sealed in the case 1 shown in FIG. It reaches the inner peripheral space of the valve body 30 in the pressure release port 10 via the dividing hole 11 and the gas-liquid separator 40 having air permeability, and acts as a valve opening force for opening the seal lip 33 to the outer peripheral side. Therefore, when this valve opening force is larger than the valve closing force due to the elasticity of the seal lip 33 itself and the tension force of the extension spring 34, the lip portion 33a of the seal lip 33 separates from the outer peripheral surface of the shaft portion 20 and opens. Then, the internal pressure is released to the outside atmosphere. At this time, the heat in the case 1 is also released to the atmosphere, so that the function of the capacitor and the like due to the heat is prevented from being reduced. When the internal pressure is reduced by this, the seal lip 33 closes immediately due to the valve closing force, thereby blocking the intrusion of water vapor and foreign matter from the outside. Then, since the seal lip 33 opens only when the internal pressure rises above the valve opening pressure, the decrease due to the evaporation of the electrolyte or the like is minimized, and the life of the capacitor or the battery can be improved. .
[0026]
The valve body 30 is provided in the case 1 shown in FIG. 1 in the final assembly step in order to minimize the evaporation of the electrolytic solution generated in the process of assembling the capacitor and stabilize the quality of the product. After injecting the liquid, it is press-fitted into the pressure release port 10 of the sealing plate 3 from outside. Then, as shown in FIG. 3, the gas-liquid separator 40 can be assembled together with the valve main body 30 by being previously attached to the inner surface 30a of the valve main body 30 by bonding or the like.
[0027]
In the present invention, the gas-liquid separator 40 has a function of preventing the electrolytic solution from flowing out together with the gas when the pressure is released.
[0028]
That is, the inner peripheral portion 40a of the gas-liquid separator 40 provided on the inner side surface 30a of the valve main body 30 is interposed in the inner peripheral gap G1 of the heel end 33b of the seal lip 33 serving as a pressure release path of the valve main body 30. Therefore, when the amount of the electrolytic solution sealed in the case 1 is relatively large, when the pressure is released, the generated gas in the case 1 entrains the electrolytic solution and blows out, or the capacitor is placed horizontally. In this case, the electrolyte does not flow out due to the release of the pressure. This is because the gas-liquid separator 40 has both gas permeability and liquid impermeability functions, so that only the generated gas is released and the passage of the electrolyte is shut off.
[0029]
Further, according to the above-described embodiment, in a normal use state, the valve body 30 prevents evaporation of the electrolytic solution, intrusion of water vapor, and clogging of the gas-liquid separator 40 due to dust from the outside.
[0030]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the results of testing the gas release characteristics at the time of valve opening for the embodiment having the configuration of FIG. 2 described above. Example 1 is obtained by using a nonwoven fabric having a vent characteristic 85.4cc / cm ² · sec in gas-liquid separator 40, the second embodiment, the gas-liquid separator 40 the ventilation characteristics 100 cc / cm ² · sec It uses a non-woven fabric. Further, as a comparative example, a test result when the gas-liquid separator 40 is not provided is also shown. As is clear from the test results, in Examples 1 and 2, the pressure release speed is lower than that in the comparative example in which the gas-liquid separator 40 is not provided, but the internal pressure is higher than the valve opening pressure (about 0.31 MPa in Example 1). It can be seen that the gas can be released at a sufficient flow rate of 100 ml / s or more and the pressure can be released quickly by merely increasing the pressure to about 0.03 to 0.05 MPa (about 0.3 MPa in Example 1). At this time, in Examples 1 and 2, the electrolyte did not leak outside the container through the pressure release valve.
[0031]
[Second form]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a preferred second embodiment of the pressure release valve 8 applied to the electrolytic capacitor or the electrolyte battery shown in FIG. 1 by cutting along a line II-II ′ in FIG. It is. The pressure release valve 8 of the present embodiment also has the gas-liquid separator 40 disposed inside the valve body 30 so as to close the pressure release path by the pressure release port 10. The valve body 30 has basically the same configuration as that of the first embodiment described above, and the gas-liquid separator 40 is provided on the inner surface of the sealing plate 3 at the outer peripheral edge of the pressure release port 10 (divided hole 11). The first embodiment is different from the first embodiment in that it is held by a hook-shaped holding portion 13 protruding along.
[0032]
Therefore, in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by the gas-liquid separator 40 existing in a state of covering the dividing hole 11 of the pressure release port 10 from the inside. Further, instead of holding the gas-liquid separator 40 with the holding unit 13, an adhesive may be applied to the inner surface of the sealing plate 3 and bonded so as to close the pressure release port 10 (divided hole 11).
[0033]
[Third form]
Examples of the gas-liquid separator 40 having both gas permeability and liquid impermeability functions include the nonwoven fabric of the above-described embodiment, an open-cell porous body made of, for example, PTFE (polytetrafluoroethylene), A film-like or sheet-like substance obtained by subjecting a body to a water-repellent treatment can be suitably used. Specifically, PTFE having excellent chemical resistance is formed into a film-like or sheet-like porous body by a stretching method. Furthermore, in order to give more remarkable water repellency, it is manufactured by applying a water repellent treatment by coating it with a fluorine-based chemical, and not only on the surface thereof, but also on the open cell surface inside the porous body. Reliable water repellent treatment is performed.
[0034]
As the material of the gas-liquid separator 40, in addition to the above-mentioned PTFE, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride (PVDF), cellulose acetate, polysulfone, polyacrylonitrile, polyamide, polyimide, polyamiimide and the like can be used. Is selected from a stretching method, a track etching method, a melt phase separation method, a solution phase separation method, a phase inversion method, a composite film method and the like depending on the material. In the case of PTFE, the stretching method is suitable as described above. In addition, the stretching method is to plasticize a crystalline polymer by heating or adding a plasticizer, and then stretch it in a perpendicular direction to give a strain to the film, thereby expanding the periphery of the crystalline region and opening the pores. This is a method of forming a microfiltration membrane made of polyethylene, polypropylene, PTFE, or the like.
[0035]
In each of the above-described embodiments, the invention is applied to a sealing plate for sealing a case of a capacitor or a battery. However, a pressure release mechanism of a general pressure vessel can also be implemented.
[0036]
【The invention's effect】
According to the pressure relief valve according to the first aspect of the present invention, since the pressure relief valve has the seal lip provided concentrically in the pressure relief opening formed in the sealing plate sealed to the opening of the pressure vessel, the internal pressure of the pressure vessel is reduced. Rises above a predetermined value, the seal lip performs a valve opening operation to release the internal pressure to the atmosphere. For this reason, the destruction of the pressure vessel due to an increase in the internal pressure can be prevented, and the valve opening pressure can be arbitrarily set by the tightening force of the seal lip. In addition, when the internal pressure is released, the seal lip closes immediately, so that the intrusion of foreign matter and water vapor from the outside can be blocked, and the release of gas and the like in the pressure vessel can be minimized. Further, when the pressure is released, the gas entrains the liquid contained in the pressure vessel and blows out, or when charging and discharging are repeated, or when the pressure vessel is installed upside down or installed horizontally, the electrolyte solution or the like is removed. The gas-liquid separator disposed inside the valve body can effectively prevent the sealing liquid from adhering to the inner wall of the container and leaking to the outside of the container through the pressure release valve. In a normal use state, the valve body prevents evaporation of the sealed liquid, intrusion of water vapor, and clogging of the gas-liquid separator by dust from the outside.
[0037]
According to the pressure relief valve according to the second aspect of the present invention, by being applied to the case of an electrolytic capacitor or a capacitor or a battery, the case is destroyed due to the occurrence of an abnormal internal pressure, heat is generated, or the internal liquid is reduced due to evaporation. , And a decrease in function can be suppressed. In addition, since this pressure release valve can be press-fitted after injecting the sealed liquid into the case, evaporation of the sealed liquid generated during assembly is minimized, and product quality is stabilized. Can be planned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a schematic structure of a capacitor to which a pressure relief valve according to the present invention is applied, wherein (A) is a longitudinal sectional view and (B) is a plan view.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a preferred first embodiment of a pressure release valve 8 applied to the condenser shown in FIG. 1, cut along a line II-II ′ in FIG. 1 (B).
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a valve main body 30 is separated in the first embodiment, taken along line II-II ′ in FIG. 1 (B).
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a result of testing a gas release characteristic at the time of valve opening.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second preferred embodiment of the pressure release valve 8 applied to the condenser shown in FIG. 1, cut along the line II-II ′ in FIG. 1 (B).
[Explanation of symbols]
1 case (pressure vessel)
3 Sealing Plate 8 Pressure Release Valve 10 Pressure Release Port 11 Divided Hole 12 Inner Peripheral Surface 12a Recessed Part 13 Holder 20 Shaft 22 Bridge 30 Valve Body 30a Inner Side 31 Reinforcement Ring 31a Tubular Part 31b End Wall 32 Base 32a Pressure contact part 33 Seal lip 33a, 33c Lip part 34 Extension spring 40 Gas-liquid separator 40a Inner peripheral part

Claims

A pressure release port (10) opened in a sealing plate (3) sealed to the opening of the pressure vessel (1), and provided concentrically in the pressure release port (10) and with a predetermined tension. It has a seal lip (33) closely contacted and a gas-liquid separator (40) arranged so as to close the pressure release path by the pressure release port (10) and having both gas permeability and liquid impermeability. And pressure relief valve.

The pressure relief valve according to claim 1, wherein the pressure vessel (1) is a case of a capacitor, a capacitor or a battery.