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技術 防爆弁

出願人 NOK株式会社
発明者 下岡弘幸
出願日 2015年2月24日 (6年11ヶ月経過) 出願番号 2015-033702
公開日 2016年9月1日 (5年5ヶ月経過) 公開番号 2016-157769
状態 特許登録済
技術分野 電気二重層コンデンサ等 電解コンデンサ 電池のガス排気装置
主要キーワード 大型コンデンサ 防爆性能 防爆性 平面円形 ガス透過性能 設定膜厚 透過面積 内部ガス
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年9月1日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

膜部の破裂作動による防爆性を維持しつつ、ガス透過性を向上することができる防爆弁を提供する。

解決手段

圧力容器内外遮断するように配置される膜部を備える防爆弁において、所定の厚みを備える膜部の平面上一部に、圧力容器の内圧所定値に達したときに破裂作動して内圧を開放する破裂部を設けるとともに、同じく膜部の平面上一部に、破裂作動せず、かつ膜部よりも薄肉であることによりガス透過性を促進するガス透過部を併せ設けたことを特徴とする。

概要

背景

現在、大型コンデンサの内部で発生するガス圧を調整するため、図5に示すような、膜部52を備えるシリコーン製の弁51が用いられている。

この弁51は、機器定常作動時、膜部52からガスを透過させることで微圧を調整するとともに、異常時、急激な圧力上昇が生じたときには膜部52が破裂作動して圧力を開放することによりコンデンサ爆発するのを防止する。

よって、この弁51は「防爆弁」や「安全弁」とも称され、その機能として膜部52には、定常時における「ガス透過性」と、異常時における膜部52の破裂による「防爆性」とが必要とされる。

ここで、前者のガス透過性を向上するには、膜部52の透過面積を増大し、膜部52の厚みを薄くすることが有効であるが、このように透過面積を増大し厚みを薄くすると、膜部52の強度が低下するため、破裂時の圧力(膜部52を破裂させる圧力の大きさ)が低下してしまうことになる。

昨今におけるコンデンサの性能向上により、発生する内部ガスは増える傾向にあり、よってガス透過性を向上するようにとの要求があるが、その一方で、防爆弁51の破裂はコンデンサの寿命に直接つながるため、破裂時の圧力が低下することは避けたいとの要求がある。

概要

膜部の破裂作動による防爆性を維持しつつ、ガス透過性を向上することができる防爆弁を提供する。圧力容器内外遮断するように配置される膜部を備える防爆弁において、所定の厚みを備える膜部の平面上一部に、圧力容器の内圧所定値に達したときに破裂作動して内圧を開放する破裂部を設けるとともに、同じく膜部の平面上一部に、破裂作動せず、かつ膜部よりも薄肉であることによりガス透過性を促進するガス透過部を併せ設けたことを特徴とする。

目的

本発明は以上の点に鑑みて、膜部の破裂作動による防爆性を維持しつつ、ガス透過性を向上することができる防爆弁を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

圧力容器内外遮断するように配置される膜部を備える防爆弁において、所定の厚みを備える前記膜部の平面上一部に、前記圧力容器の内圧所定値に達したときに破裂作動して前記内圧を開放する破裂部を設けるとともに、同じく前記膜部の平面上一部に、破裂作動せず、かつ前記膜部よりも薄肉であることによりガス透過性を促進するガス透過部を併せ設けたことを特徴とする防爆弁。

請求項2

請求項1記載の防爆弁において、前記ガス透過部は、前記膜部の平面上に複数設けられていることを特徴とする防爆弁。

技術分野

0001

本発明は、防爆弁に関する。本発明の防爆弁は例えば、自動車関連の分野または電気機器関連の分野などで用いられる。また、本発明の防爆弁は例えば、コンデンサの封口部に装着され、あるいはキャパシタ二次電池の封口部などに装着される。

背景技術

0002

現在、大型コンデンサの内部で発生するガス圧を調整するため、図5に示すような、膜部52を備えるシリコーン製の弁51が用いられている。

0003

この弁51は、機器定常作動時、膜部52からガスを透過させることで微圧を調整するとともに、異常時、急激な圧力上昇が生じたときには膜部52が破裂作動して圧力を開放することによりコンデンサが爆発するのを防止する。

0004

よって、この弁51は「防爆弁」や「安全弁」とも称され、その機能として膜部52には、定常時における「ガス透過性」と、異常時における膜部52の破裂による「防爆性」とが必要とされる。

0005

ここで、前者のガス透過性を向上するには、膜部52の透過面積を増大し、膜部52の厚みを薄くすることが有効であるが、このように透過面積を増大し厚みを薄くすると、膜部52の強度が低下するため、破裂時の圧力(膜部52を破裂させる圧力の大きさ)が低下してしまうことになる。

0006

昨今におけるコンデンサの性能向上により、発生する内部ガスは増える傾向にあり、よってガス透過性を向上するようにとの要求があるが、その一方で、防爆弁51の破裂はコンデンサの寿命に直接つながるため、破裂時の圧力が低下することは避けたいとの要求がある。

先行技術

0007

特開2014−212142号公報
特開2014−209524号公報
特開2014−36117号公報
特開平10−50569号公報

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は以上の点に鑑みて、膜部の破裂作動による防爆性を維持しつつ、ガス透過性を向上することができる防爆弁を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成するため、本発明の請求項1による防爆弁は、圧力容器内外遮断するように配置される膜部を備える防爆弁において、所定の厚みを備える前記膜部の平面上一部に、前記圧力容器の内圧所定値に達したときに破裂作動して前記内圧を開放する破裂部を設けるとともに、同じく前記膜部の平面上一部に、破裂作動せず、かつ前記膜部よりも薄肉であることによりガス透過性を促進するガス透過部を併せ設けたことを特徴とする。

0010

また、本発明の請求項2による防爆弁は、上記した請求項1記載の防爆弁において、前記ガス透過部は、前記膜部の平面上に複数設けられていることを特徴とする。

0011

上記構成を備える本発明の防爆弁においては、所定の厚み寸法を備える膜部の平面上一部に、圧力容器の内圧が所定値に達したときに破裂作動して内圧を開放する破裂部が設けられているため、先ずはこの破裂部が破裂することによって、従来と同等の防爆性を確保することが可能とされ、併せて、同じく膜部の平面上一部に、破裂作動せず、かつ膜部よりも薄肉であることによりガス透過性を促進するガス透過部が設けられているため、このガス透過部をガスが透過することによって、ガス透過性を向上することが可能とされる。

0012

尚、圧力容器の内圧が所定値に達したとき、破裂部が破裂してもガス透過部が破裂しないのは、破裂部よりもガス透過部のほうが強度が高いためであり、このためガス透過部には以下に例示する特性が設定される。
(a)ガス透過部の厚みを破裂部の厚みと同じとして、ガス透過部の平面積を破裂部の平面積よりも小さくする。
(b)反対に、ガス透過部の平面積を破裂部の平面積と同じとして、ガス透過部の厚みを破裂部の厚みよりも大きくする。
(c)また、これら双方を備える態様として、ガス透過部の平面積を破裂部の平面積よりも小さくし、かつガス透過部の厚みを破裂部の厚みよりも大きくする。
(d)ガス透過部の平面形状を細長(幅狭)の形状として、破裂しにくくする。

0013

また、ガス透過部を膜部の平面上に複数設けることにより、ガス透過性を一層促進することができる。

発明の効果

0014

本発明は、以下の効果を奏する。

0015

すなわち本発明においては以上説明したように、膜部の平面上一部に破裂部およびガス透過部を双方設けることにより、膜部の破裂作動による防爆性を維持しつつ、ガス透過性を向上することができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の実施例に係る防爆弁を示す図で、(A)はその平面図、(B)はその断面図であって(A)におけるE−E線断面図
同防爆弁の装着状態を示す断面図
本発明の他の実施例に係る防爆弁の要部平面図
本発明の他の実施例に係る防爆弁の要部平面図
従来例に係る防爆弁の断面図

0017

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
(1)ガス透過性向上のため、膜部の透過面積をアップし、膜厚を薄くした仕様でも、膜部の強度が低下しない仕様とし、これにより従来の問題を解決する。具体的には、膜部に薄い箇所と厚い箇所を設けて、薄い箇所からガスを透過させ、厚い箇所で圧力を支えて強度を確保する。
(2)本発明によれば、内圧を多く逃がすことができるようになるため、電解液の増量や電圧のアップが可能となり、コンデンサの性能をアップすることができる。また、使用温度範囲を拡大できる可能性もあり、コンデンサの用途が拡大することから、自動車関連や電機関連に使用するキャパシタ・コンデンサの性能向上に寄与することができる。

0018

(3)本発明では、破裂部は所定の圧力で破裂する従来の防爆弁としての機能を持たせ、透過性を向上するため、薄肉のガス透過部を設ける構成とする。これにより、所定の防爆性能を維持しつつ、ガス透過性能を向上することができる。ガス透過部は破裂部よりも強度があるような構造であれば良い。
(4)十分なガス透過量を得るために、膜厚はより薄いほうが好ましい。しかし薄くなり過ぎると破裂部より先に破裂してしまう問題がある。このため、ガス透過部は膜厚を薄くしても破裂しにくい形状とする。また、透過性のためには、膜面積も大きいほうが良い。
(5)破裂部において、破裂強度バラつきは小さいほうが良いので、膜口径を小さくし過ぎると設定膜厚が薄くなり過ぎ、成形が難しいので、適当な膜厚となる口径を設定する。

0019

(6)ガス透過部は、ガス透過部1つ当たりの平面積を小さくして(平面円形の場合はその径を小さくする)破裂しにくくし、数を多くしてガス透過面積を拡大する。
(7)ガス透過部は、その平面形状を細長い形状として(例えば平面形状を円弧形とする)破裂しにくくし、ガス透過面積を拡大する。

0020

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

0021

図1は、本発明の実施例に係る防爆弁11を示し、図1(A)はその平面図、図1(B)はその断面図であって図1(A)におけるE−E線断面図を示している。また、図2は同防爆弁11の装着状態を示している。

0022

当該実施例に係る防爆弁11は、圧力容器の一種であるコンデンサ(図示せず)の封口部(封口板貫通穴部)21(図2参照)に装着(圧入)され、機器の定常作動時、コンデンサ内部Cで発生するガスの一部を透過させて外部Dへ放出することによりコンデンサ内部Cの圧力を調整するとともに、異常時、コンデンサ内部Cで急激な圧力上昇が生じたときに破裂作動して内部Cの高圧を外部Dへ開放することによりコンデンサが爆発するのを防止する。

0023

また、当該防爆弁11は、シリコーンゴム等の、ガス透過性を備える弾性体成形材料として金型にて一体に成形されており、筒状の取付部12の一端に正圧(内圧)に対するフランジ状の抜け止め用係合部(抜け止め部)13が設けられるとともに、他端に逆圧外圧)に対する抜け止め用係合部(抜け止め部)14および膜部15が設けられ、この膜部15がコンデンサの内部Cと外部Dを遮断するよう配置されるので、この膜部15が上記した定常作動時におけるガス透過性と異常時における防爆性(防爆作動性)とを発揮する。

0024

膜部15は、所定の厚みt1を備える平面円形の膜状に形成されているが、当該実施例では、とくに、この膜部15の平面上一部に、コンデンサの内圧が所定値に達したときに破裂作動して内圧を開放することにより上記防爆性を発揮する破裂部16が設けられるとともに、同じく膜部15の平面上一部に、破裂作動せず、かつ上記ガス透過性を促進するガス透過部17が併せ設けられている。

0025

破裂部16は、所定の平面積および厚みt2を備える平面円形の薄膜状に形成されており、その厚みt2が膜部15の厚みt1よりも小さく設定されているのでその強度が膜部15よりも弱められており、よってコンデンサの内圧が所定値に達したときに破裂作動して内圧を開放することにより上記防爆性を発揮する。

0026

一方、ガス透過部17は、所定の平面積および厚みt3を備える平面略三角形の薄膜状に形成されており、その厚みt3が膜部15の厚みt1よりも小さく設定されているので上記ガス透過性を促進することができるが、その強度は破裂部16よりも強く設定されており、よってコンデンサの内圧が所定値に達しても破裂作動しないように設定されている。

0027

ガス透過部17の強度が破裂部16よりも強いのは、ガス透過部17の厚みは破裂部16の厚みと同じであるものの、ガス透過部17の平面積が破裂部16の平面積よりも小さいことによる。

0028

また、破裂部16は、膜部15の平面上に1箇所設けられており、これに対し、ガス透過部17は膜部15の平面上に複数個所(図では4箇所)設けられている。

0029

また、破裂部16は、膜部15の平面上中央位置に設けられており、これに対し、ガス透過部17は破裂部16の周りの位置に放射状・等配状に設けられている。

0030

尚、当該防爆弁11において、コンデンサの内圧が所定値に達したときに破裂作動するのは膜部15における破裂部16のみであり、上記したようにガス透過部17は破裂作動せず、また膜部15における破裂部16およびガス透過部17を設けた部位以外の、厚みt1の部位も破裂作動しない。

0031

上記構成を備える防爆弁11においては所定の厚みt1を備える膜部15の平面上一部に、コンデンサの内圧が所定値に達したときに破裂作動して内圧を開放する破裂部16が設けられているため、先ずはこの破裂部16によって、防爆性を確保することが可能とされ、併せて、同じく膜部15の平面上一部に、破裂作動せず、かつ膜部15よりも薄肉であることによりガス透過性を促進するガス透過部17が設けられているため、このガス透過部17によって、ガス透過性を向上することが可能とされている。

0032

また、ガス透過部17が膜部15の平面上に複数設けられているため、ガス透過性を一層促進することができる。

0033

ガス透過部17は、その平面積が小さいほど強度が高められるので、一層破裂しにくくなる。したがってガス透過部17の平面積を小さくすることにより破裂しにくくし、その設置数を多くすることによりガス透過面積を増大させるのが有効である。

0034

この観点からして、図3に示す他の実施例では、平面円形のガス透過部17を小径として破裂しにくくし、その設置数を多く(図では8箇所)することによりガス透過面積を増大させる構造とされている。

実施例

0035

また、ガス透過部17の強度を高めて破裂しにくくするには、ガス透過部17の平面形状を細長(幅狭)の形状とすることも考えられ、この観点からして図4に示す他の実施例では、ガス透過部17の平面形状を細長の円弧形とすることによりガス透過部17の強度を高める構造とされている。円弧形は膜部15の平面上中央位置を中心点とする円弧形である。ガス透過部17の平面形状を細長の円弧形とすれば、その設置数が比較的少なくても(図では3箇所)、ガス透過面積を増大させることができる。

0036

11防爆弁
12取付部
13,14 抜け止め用係合部
15 膜部
16破裂部
17ガス透過部
21コンデンサ封口部

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