CN110291659B - 破裂阀和能量储存装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种可以增加开口面积的破裂阀。根据本发明的一方面的破裂阀是形成在容器的壁上并且通过当容器中的内部压力增大时破裂而打开的破裂阀,其中,破裂阀具有断裂线,破裂阀的壁厚度沿着该断裂线减小,断裂线具有限定开口区域的外边缘的外边缘线和划分开口区域的多条分割线,外边缘线具有:第一基线和第二基线,其不连续地形成,使得第一基线和第二基线在第一方向上延伸,并且在与第一方向正交的第二方向上以间隔开的方式形成;第一支撑部分形成线,其形成在第一基线的断裂部分上并从第一基线朝向第二基线延伸;第二支撑部分形成线,其形成在第二基线的断裂部分上并从第二基线朝向第一基线延伸。
Description
技术领域
本发明涉及破裂阀和能量储存装置。
背景技术
通常,通过将具有正电极和负电极的电极组件与电解质溶液一起容纳在气密容器中来形成能量储存装置。
在这样的能量储存装置中,有可能容器中的温度升高,这是由于通常不期望的使用中状态引起的外部原因导致的,并且产生可燃气体等。为了防止这种可能性,通常使用的能量储存装置包括安全阀,当容器中的内部压力增大到预定压力或更高时,该安全阀通过打开容器来释放容器中的气体。
作为上述安全阀,例如,如JP-A-2010-282850中所述,已知一种破裂阀,其构造为在容器的板状部分或密封容器的开口部分的板状主体上,形成有其中板状部分或板状体的厚度减小的多个断裂线,使得当容器中的内部压力增大时,断裂线破裂。在这样的破裂阀中,由多个断裂线限定的舌状部分朝向容器的外侧向上翻转,使得形成具有预定面积的开口,由此可以快速释放容器中的气体。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:JP-A-2010-282850
发明内容
【本发明要解决的问题】
近来,例如,随着电动车辆、混合动力车辆等的性能的复杂化,对能量储存装置的容量增加的需求已经增加。当能量储存装置的容量增加时,当能量储存装置的内部压力增大时要释放的气体量也增加。因此,随着能量储存装置的容量的增加,还需要增加破裂阀形成的用于在容器中的内部压力增大时释放容器中的气体的开口的面积。
然而,当仅使传统的破裂阀尺寸变大时,破裂阀的寿命可能变得缩短。能量储存装置的容器和破裂阀由于在正常使用状态下由温度变化引起的压力的波动而重复膨胀和收缩。认为当使破裂阀的尺寸变大时,破裂阀在这种正常使用状态下的变形量增加,使得材料的疲劳增加,导致寿命缩短。
本发明的目的是提供一种能够增加开口面积的破裂阀,以及一种包括这种破裂阀的能量储存装置。
【解决问题的手段】
根据本发明的一方面的破裂阀是形成在容器的壁上并且通过当所述容器中的内部压力增大时破裂而打开的破裂阀,其中,所述破裂阀具有断裂线,所述破裂阀的壁厚度沿着所述断裂线减小,所述断裂线具有限定开口区域的外边缘的外边缘线和划分所述开口区域的多条分割线,所述外边缘线具有:第一基线和第二基线,其不连续地形成,使得所述第一基线和所述第二基线在第一方向上延伸,并且在与所述第一方向正交的第二方向上以间隔开的方式形成;第一支撑部分形成线,其形成在所述第一基线的断裂部分上并从所述第一基线朝向所述第二基线延伸;第二支撑部分形成线,其形成在所述第二基线的断裂部分上并从所述第二基线朝向所述第一基线延伸。
【本发明的优点】
根据本发明的一方面的破裂阀,限定开口区域的外边缘的外边缘线具有:一对基线(第一基线和第二基线),其不连续地形成;一对支撑部分形成线(第一支撑部分形成线和第二支撑部分形成线),其形成在基线的断裂部分中并朝向开口区域的内部延伸。因此,可以减少在能量储存装置的正常使用中的破裂阀的变形量,使得减少破裂阀的疲劳。这样,可以增加开口的面积,同时允许破裂阀保持强度和耐久性。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的能量储存装置的示意性立体图。
图2是图1所示的能量储存装置的破裂阀的示意性立体图。
图3是图2所示的破裂阀的示意性平面图。
图4是图2所示的破裂阀的断裂线的示意性截面图。
图5是与图2所示的破裂阀不同的破裂阀的示意性立体图。
图6是图5所示的破裂阀的示意性截面图。
图7是破裂阀的模型1的平面图。
图8是破裂阀的模型2的平面图。
图9是破裂阀的模型3的平面图。
图10是破裂阀的模型4的平面图。
图11是破裂阀的模型5的平面图。
具体实施方式
根据本发明的一方面,提供了一种破裂阀,该破裂阀形成在容器的壁上,并且通过当容器中的内部压力增大时破裂而打开,其中,破裂阀具有断裂线,破裂阀的壁厚度沿着该断裂线减小,断裂线具有限定开口区域的外边缘的外边缘线和划分开口区域的多条分割线,外边缘线具有:第一基线和第二基线,其不连续地形成,使得第一基线和第二基线在第一方向上延伸,并且在与第一方向正交的第二方向上以间隔开的方式形成;第一支撑部分形成线,其形成在第一基线的断裂部分上并从第一基线朝向第二基线延伸;第二支撑部分形成线,其形成在第二基线的断裂部分上并从第二基线朝向第一基线延伸。
在破裂阀中,限定开口区域的外边缘的外边缘线具有:一对基线(第一基线和第二基线),其不连续地形成;以及一对支撑部分形成线(第一支撑部分形成线和第二支撑部分形成线),其形成在基线的断裂部分中并朝向开口区域的内部延伸。利用这种构造,可以形成由于不存在断裂线而相对最低限度地变形的支撑部分。通过形成支撑部分,减少了破裂阀的疲劳,这是由于在正常使用中由压力的波动引起的变形量的减少。因此,即使当通过增加破裂阀的尺寸来增加开口面积时,破裂阀也可以确保足够的寿命。
在破裂阀中,优选的是,多条分割线具有交叉点,并且破裂的起始点是多条分割线的交叉点。这样,多条分割线包括交叉点,并且破裂的起始点由多条分割线的交叉点形成。因此,在破裂阀中,即使当开口的起始点被设定在开口区域的内部中并且开口的面积增加时,也可以抑制破裂时破裂阀的翻转的部分的高度。
在破裂阀中,优选的是,多条分割线包括:第一分割线,其将第一基线和第二基线彼此连接;第二分割线,其将第一基线和第一分割线彼此连接;以及第三分割线,其将第二基线和第一分割线彼此连接。利用这样的构造,通过使两个破裂起始点的位置接近支撑部分同时保持相对简单的构造,可以更确定地抑制破裂阀在正常使用状态下的变形量。
在破裂阀中,优选的是,从第一分割线的端部分到第二分割线与第一分割线之间的交叉点的距离是第一分割线的长度的1/4或更小。因此,通过将从第一分割线的端部分到第二分割线与第一分割线之间的交叉点的距离设定为上述上限或更小,可以增加两个破裂起始点之间的距离,因此,通过还增加破裂起始点处的应力同时抑制破裂阀在正常使用状态下的变形量,可以确定地使破裂在压力增大时发生。
根据本发明的另一方面,提供了一种能量储存装置,该能量储存装置包括:容器,其包括上述破裂阀;以及电极组件,其容纳在容器中。
能量储存装置具有破裂阀;在该破裂阀中,开口的面积可以增加,同时确保足够的寿命。因此,当由于某种异常而在容器中产生气体时,可以将气体快速释放到外部。结果,能量储存装置可以满足市场对能量储存装置的容量增加的需求。
在下文中,在适当时参考附图详细描述本发明的实施例。
图1示出了根据本发明的一个实施例的能量储存装置。能量储存装置包括:容器2,破裂阀1安装在该容器上;以及电极组件3,其容纳在容器2中。在本说明书中,破裂阀1本身形成本发明的另一个实施例。在图所示的实施例中,破裂阀1形成在容器2的盖部分上。然而,破裂阀1可以形成在容器2的主体上。
破裂阀1安装在容器2的壁上。当容器的内部压力增大时,破裂阀1破裂并被打开。破裂阀1可以在一状态下与容器2一体地形成;在该状态下,破裂阀1的壁厚度与容器2的壁的厚度相比减小。破裂阀1也可以构造成使得破裂阀1形成为与容器2分开的主体,并且例如通过焊接等气密地且牢固地安装在形成于容器2的壁中的开口上。
如图2和图3所示,破裂阀1包括凹槽形状断裂线4,破裂阀1的壁厚度沿着该断裂线减小。当容器2的内部压力增大到预定压力或更多时,断裂线4以撕破的方式破裂。利用这样的构造,破裂阀1通过将由断裂线4围绕的区域向外地向上翻转来形成开口,如翻板阀。
例如,破裂阀1破裂的压力的预定值可以被设定为1MPa,尽管可以例如根据容器2的设计等改变预定值。
作为形成破裂阀1的材料,优选使用金属,诸如铝、铜、镍或不锈钢。在这些金属中,从断裂性和可加工性的观点来看,特别优选使用铝。
对应于用于形成破裂阀1的材料、破裂阀1的平面尺寸、断裂线4的布置等来决定破裂阀1的在破裂阀1的形成断裂线4的开口区域内的区域的厚度,使得由断裂线4围绕的区域被保持为板形状而不会塑性地变形,直到压力达到破裂阀1被打开的压力。作为目标值,破裂阀1的在破裂阀1的形成断裂线4的开口部分内的部分的平均厚度的下限优选地被设定为0.2mm,并且更优选地为0.3mm。另一方面,破裂阀1的在破裂阀1的形成断裂线4的开口区域内的部分的平均厚度的上限优选地被设定为1.0mm,并且更优选地为0.8mm。通过将破裂阀1的在破裂阀1的形成断裂线4的开口区域内的部分的平均厚度设定为上述下限或更大,可以抑制破裂阀1的形成断裂线4的部分的塑性变形,从而稳当地防止破裂阀1被打开的压力的变化。此外,通过将破裂阀1的在破裂阀1的形成断裂线4的开口区域内的部分的平均厚度设定为上述上限或更小,可以相对容易地形成破裂阀4。
断裂线4具有限定破裂阀1的开口区域的外边缘的外边缘线5和划分开口区域的多条分割线6。
可以通过移除加工来形成断裂线4。然而,通常可以通过使用具有对应于断裂线4的突出部分的模具进行压制加工来形成断裂线4。
断裂线4优选地形成在设置在容器2的外侧上的表面(外表面)上。然而,形成断裂线4的地方不限于这样的地方。
例如,断裂线4的截面形状可以形成为V形状、半圆形状、梯形形状、通过在多级状态下堆叠这些形状获得的形状等。通过在多级状态下形成断裂线4的截面形状,如上所述,可以增加断裂线4的深度,同时确保压制模具的突出部分的强度,因此,可以容易地将断裂线4断开的压力设定为预定值。
优选地,如图4所示,断裂线4的截面形状形成为使得深度侧拐角部分(底表面和侧表面之间的拐角)被圆形地倒角。这样,通过对断裂线4的深度侧拐角部分进行圆形倒角,可以抑制归因于加工误差的应力集中的不规则性,从而稳定破裂阀1破裂的压力。这种倒角部分的半径可以被设定为例如落入从0.3mm至1.0mm的范围内的值,包括端值。
选择断裂线4的深度,使得断裂线4在期望的压力下断裂。因此,断裂线4的合适深度很大程度上取决于用于形成破裂阀1的材料和破裂阀1的形成断裂线4的部分的厚度。断裂线4的合适深度也根据断裂线4的平面图案等而不同。作为具体示例,在用于形成破裂阀1的材料是JIS-H4000规定的A3003(铝)的情况下,破裂阀1的在断裂线4的最深部分处的厚度可以被设定为落入从0.03mm至0.10mm的范围内的值,包括端值。
外边缘线5具有:一对基线(第一基线7和第二基线8),其不连续地形成,使得基线在第一方向上延伸并且在与第一方向正交的第二方向上以间隔开的方式相对地形成;一对支撑部分形成线,其形成在基线7、8的断裂部分(没有凹槽的部分)上,因此部分地减小了破裂阀1的开口区域的宽度。支撑部分形成线包括:第一支撑部分形成线9,其形成在第一基线7的断裂部分上并且以倾斜的方式从第一基线7朝向第二基线8延伸;第二支撑部分形成线10,其形成在第二基线8的断裂部分上并且以倾斜的方式从第二基线8朝向第一基线7延伸。外边缘线5还具有一对端线(第一端线11和第二端线12),该对端线不连续地形成的,以便将一对基线7、8的端部分彼此连接。
一对支撑部分形成线9、10限定了在破裂阀1的开口区域的平面图中观察时向内突出的支撑部分(第一支撑部分13和第二支撑部分14)。支撑部分(13、14)通过不具有断裂线4相对最低程度地变形。
优选的是,支撑部分形成线9、10的平面形状形成为V形状,其具有分别在第一方向和第二方向上倾斜的两侧,以便在两侧的远端处形成拐角。
支撑部分形成线9、10不限于多条直线的组合,并且可以由一条或多条曲线形成。尽管未在图中示出,但是例如,支撑部分13、14可以通过弯曲的支撑部分形成线9、10形成为在平面图中观察时的半圆形状。
如图所示,通过增加厚壁部分的厚度,可以在支撑部分13、14上形成厚壁部分(第一支撑厚壁部分15和第二支撑厚壁部分16),以更确定地稳当地防止破裂阀1的变形。这些支撑厚壁部分15、16不限于图所示的平面厚壁部分,并且可以由一个或多个肋形状部分形成。支撑厚壁部分15、16可以形成为与支撑部分形成线9、10接触。然而,通过以与支撑部分形成线9、10间隔开的方式形成支撑厚壁部分15、16,可以容易地执行支撑部分形成线9、10的加工。
优选的是,支撑厚壁部分15、16处的支撑部分13、14的厚度被设定为等于或小于破裂阀1周围的容器的厚度,以防止破裂阀1从容器2突出。
一对基线7、8在第一方向上的长度大于一对基线7、8在第二方向上的距离。也就是说,破裂阀1的开口区域的在沿着基线7、8的第一方向上的长度被设定为大于破裂阀1的开口区域的在与基线7、8正交的第二方向上的宽度。基线7、8在第一方向上的长度相对于基线7、8之间在第二方向上的宽度的比率的下限优选地被设定为1.5,并且更优选地被设定为1.8。另一方面,基线7、8在第一方向上的长度相对于基线7、8之间在第二方向上的宽度的比率的上限优选地被设定为3.0,并且更优选地被设定为2.5。通过将基线7、8在第一方向上的长度相对于基线7、8之间在第二方向上的距离的比率设定为上述下限或以上,可以抑制在能量储存装置的正常使用状态下由容器2中的内部压力的波动引起的破裂阀1的变形,因此,可以更确定地增强破裂阀1的寿命。此外,通过将基线7、8在第一方向上的长度相对于基线7、8之间在第二方向上的宽度的比率设定为上述上限或更小,具有相对大的开口面积的破裂阀1可以安装在具有小宽度的容器2的表面上。作为破裂阀1所必需的寿命(抗疲劳性),例如,破裂阀1被设定成使得即使当预期在能量储存装置的正常使用状态下使用的最大压力的施加和移除重复数万次或更多次时,由于疲劳引起的破裂阀1破裂的压力也不会降低。
尽管端线11、12可以形成为如图所示将基线7、8的对应端部分彼此笔直地连接,但是端线11、12可以形成为弯曲形状以便将基线7、8的对应端部分彼此连接。端线11、12可以形成为在基线7、8与端线11、12之间没有拐角的半圆弧形状。
分割线6包括:第一分割线17,其将第一基线7在第一端部分附近的部分与第二基线8在第二端部分附近的部分彼此连接;第二分割线18,其将第二基线8在第一端部分附近的部分与第一分割线17的中间部分彼此连接;以及第三分割线19,其将第一基线7在第二端部分附近的部分与第一分割线17的中间部分彼此连接。
第二分割线18与第一分割线17之间的交叉点设置在和第三分割线19与第一分割线17之间的交叉点不同的位置处。第二分割线18与第一分割线17之间的交叉点以及第三分割线19与第一分割线17之间的交叉点分别成为破裂阀1的破裂的起始点。即,多条分割线6包括成为破裂阀1的破裂的起始点的多个交叉点,并且破裂阀1的破裂以这样的方式发生:沿着各条分割线6的断裂从这些起始点前进,通往外边缘线5的断裂。
破裂阀1的开口区域被打开,使得开口区域被分成四个区域。四个区域由以下部分形成:第一盖部分20,其由第一基线7、第一支撑部分形成线9、第一分割线17和第三分割线19围绕;第二盖部分21,其由第二基线8、第二支撑部分形成线10、第一分割线17和第二分割线18包围;第三盖部分22,其由第一端线11、第一分割线17和第二分割线18围绕;以及第四盖部分23,其由第二端线12、第一分割线17和第三分割线19围绕。
在外边缘线5中,断裂部分形成在各个盖部分20、21、22、23的外边缘上,使得在打开各个盖部分20、21、22、23时断裂部分成为铰链。
从第一分割线17的端部分到第二分割线18与第一分割线17之间的交叉点的距离的下限优选地被设定为第一分割线17的长度的1/15,更优选地被设定为第一分割线17的长度的1/10。另一方面,从第一分割线17的端部分到第二分割线18与第一分割线17之间的交叉点的距离的上限优选地被设定为第一分割线17的长度的1/4,更优选地被设定为第一分割线17的长度的1/5。通过将从第一分割线17的端部分到第二分割线18与第一分割线17之间的交叉点的距离设定为上述下限或以上,应力可以集中在破裂起始点上,从而使破裂阀1破裂的压力稳定。此外,通过将从第一分割线17的端部分到第二分割线18与第一分割线17之间的交叉点的距离设定为上述上限或更小,可以增加两个破裂起始点之间的距离,因此,通过使在能量储存装置的正常使用状态下由容器2中的内部压力的波动引起的变形分散,可以抑制最大变形量,从而进一步增强破裂阀1的寿命。
从第一分割线17的端部分到第三分割线19与第一分割线17之间的交叉点的距离可以被设定为等于从第一分割线17的端部分到第二分割线18与第一分割线17之间的交叉点之间的上述距离。优选的是,从第一分割线17的端部分到第三分割线19与第一分割线17之间的交叉点的距离等于从第一分割线17的端部分到第二分割线18与第一分割线17之间的交叉点的距离,使得两个起始点同时开始破裂。
相对于上述分割线6,优选的是,限定第一盖部分20的外边缘的一部分的第一支撑部分形成线9相对于第一方向不对称地形成,使得支撑部分形成线9在第二方向上的峰点接近第一盖部分20的峰点。即,优选的是,支撑部分形成线9的峰部分接近第一分割线17与第三分割线19之间的交叉点。利用这种构造,第一支撑部分13形成在破裂的起始点(第一分割线17和第二分割线18之间的交叉点)附近,其中破裂阀1的变形量随着在能量储存装置的正常使用状态下的压力的波动而易于增加,因此,抑制了破裂阀1的变形,由此可以减少破裂阀1的疲劳。作为具有这种构造的破裂阀1,优选的是,支撑部分形成线9形成为具有与第一分割线17平行的倾斜侧和与第二分割线18平行的倾斜侧的不对称V形。
类似地,优选的是,限定第二盖部分21的外边缘的一部分的第二支撑部分形成线10相对于第一方向不对称地形成,使得第二支撑部分形成线10的峰点在第二方向上接近第二盖部分21的峰点,即,接近第一分割线17与第二分割线18之间的交叉点。
在由断裂线4限定的四个盖部分20、21、22、23上,如图所示,可以形成盖厚壁部分(第一盖部分20的第一盖厚壁部分24、第二盖部分21的第二盖厚壁部分25、成第三盖部分22的第三盖厚壁部分26和第四盖部分23的第四盖厚壁部分27)。这些厚壁部分分别通过增加盖部分20、21、22、23的厚度来防止盖部分20、21、22、23的塑性变形。
优选的是,破裂阀1的盖厚壁部分24、25、26、27的厚度被设定为小于支撑厚壁部分15、16的厚度。
如上所述,由于破裂阀1具有支撑部分13、14,使得减少了破裂阀1的疲劳,因此,破裂阀1可以在确保足够的寿命的同时增加破裂阀1的开口面积。因此,在包括破裂阀1的能量储存装置中,即使当其中容器2中产生气体的异常状态发生时,也可以将产生的气体快速释放到容器2的外侧。
图5示出了根据与本发明的图2所示的实施例不同的实施例的破裂阀1a。破裂阀1a可以用于图1所示的能量储存装置中,代替图2所示的破裂阀。
图5所示的破裂阀1a通过沿着断裂线4减小破裂阀1a的壁厚度包括在其前表面侧上(在能量储存装置的外表面侧上)的凹槽形状断裂线4。当容器2的内部压力增大到预定压力或更多时,断裂线4以撕破的方式断裂。利用这种构造,在破裂阀1a中,由断裂线4向***绕的区域被向外地向上翻转,使得形成开口。
可以使形成在图5所示的包括断裂线4的破裂阀1a上的前表面侧不均匀形状与形成在图2所示的破裂阀1上的前表面侧不均匀形状基本相同。因此,与图2所示的破裂阀1a的对应构成元件相同的图5所示的破裂阀1a的构成元件被赋予相同的符号,并且省略对这些构成部件的重复描述。另外,作为用于形成图5所示的破裂阀1a的材料,可以使用与图2所示的破裂阀1相同的材料。
如图6所示,在该实施例的破裂阀1a中,破裂阀1a的背表面倾斜,使得破裂阀的壁厚度如在水平视图中观察的从纵向方向上的两端朝向纵向方向上的中心逐渐增加。
对应于断裂线4的调整凹槽28形成在破裂阀1a的背表面侧上。调整凹槽28形成为具有一深度,该深度使得破裂阀1a在断裂线4的最深部分处的厚度具有从破裂阀1a的前表面起的预定的深度。也就是说,调整凹槽28形成为使得凹陷部分在厚度方向上的位置可以被固定。利用这种构造,可以使断裂线4的截面形状固定,因此,可以容易地对随着容器2的内部压力的增加由断裂线4引起的应力集中进行测量。
可以使图5所示的破裂阀1a的断裂线4的截面形状和破裂阀1a在断裂线4的最深部分处的厚度等于图2所示的破裂阀1的断裂线4的截面形状和破裂阀1在破裂线4的最深部分处的厚度。
该实施例的破裂阀1a形成为使得破裂阀的壁厚度如在水平视图中观察的从外侧到内侧逐渐增加,因此,增加了应力集中变大的中心部分的强度。因此,破裂阀1a在正常使用范围内对容器2的内部压力的增加表现出小的变形,因此,破裂阀1a强劲地抗疲劳,并且破裂阀1a的压力波动小。
上述实施例不意图在限制本发明的构造。因此,应该理解,基于本说明书的描述和公知的一般技术知识,可以通过对实施例的各个部件的构成元件进行省略、替代或添加来修改上述实施例,并且所有这些修改也落入本发明的范围内。
破裂阀可以包括四条或更多条分割线。作为示例,破裂阀可以包括:第一分割线,其形成在一对基线之间的中心处,与基线平行,同时具有比基线的长度短的长度;以及四条第二分割线,其形成为分别连接第一分割线的端部分和一对基线的端部分。
破裂阀可以构造成使得破裂阀的壁厚度在横向方向上从外侧到内侧增加。此外,破裂阀的表面可以倾斜,使得破裂阀的壁厚度如在水平视图中观察的从外侧到内侧增加。
【示例】
在下文中,尽管参考示例详细描述了本发明,但不应被理解为本发明受这些示例的描述的限制。
通过在计算机上建模形成图7至图11所示的破裂阀模型1至5,并且通过模拟计算出在常用压力条件下的米塞斯应力(Mises stress)和最大变形量。
【模型1】
如图7所示,模型1具有根据上述实施例的形状,其中进行了修改,并且作为材料物理性质,使用对应于JIS-H4000中规定的A3003(铝)的值。
更具体地,在模型1中,总长度被设定为25mm,宽度被设定为6.5mm,分割线形成部分的壁厚度被设定为0.4mm。分割线形成为使得模型1在分割线的最深部分处的壁厚度变为0.05mm。一对基线形成为使得长度(一对端线的中心线之间的距离)被设定为22.7mm,并且该对基线的中心线之间的距离被设定为10.7mm。第二分割线和第三分割线形成为垂直于第一分割线。结果,从第一分割线的端部分到第二分割线与第一分割线之间的交叉点的距离以及从第一分割线的端部分到第三分割线与第一分割线之间的交叉点的距离被设定为第一分割线的长度的18%。支撑部分形成线由与第一分割线平行的倾斜侧和与第二分割线或第三分割线平行的倾斜侧形成,并且构造成使得第一方向上的长度(基线的断裂部分的长度)被设定为9.1mm,第二方向上的突出高度被设定为3.5mm。支撑厚壁部分构造成使得距断裂线(支撑部分形成线)的距离被设定为1.0mm,并且壁厚度被设定为1.0mm。盖厚壁部分构造成使得距断裂线的距离被设定为0.5mm,并且壁厚度被设定为0.6mm。
【模型2】
图8所示的模型2与模型1大致相同,除了一点,第二分割线和第三分割线形成为使得从第一分割线的端部分到与第一分割线的交叉点的距离被设定为第一分割线的长度的36%。
【模型3】
图9所示的模型3与模型1大致相同,除了一点,第二分割线和第三分割线形成为使得从第一分割线的端部分到与第一分割线的交叉点的距离被设定为第一分割线的长度的36%,并且,另外,支撑部分形成线形成在第一方向上的中心处,使得第一方向上的长度被设定为9.1mm,第二方向上的突出高度被设定为3.5mm,并且支撑部分形成线具有相对于第一方向对称的V形状。
【模型4】
图10所示的模型4与模型1大致相同,除了一点,省略了支撑部分形成线,并且基线连续地形成在省略支撑部分形成线的这样的部分处。
【模型5】
图11所示的模型5是通过对常规使用的破裂阀进行建模而获得的,其中,总长度被设定为25mm,宽度被设定为6.5mm,并且断裂线形成部分处的壁厚度被设定为0.3mm。断裂线形成为使得破裂阀在断裂线的最深部分处的壁厚度变为0.05mm。断裂线包括:一对基线,其在第一方向上延伸;一对端线,其具有半圆弧形状并且连接基线的端部分;以及一条分割线,其在第一方向上以倾斜45°的方式形成在开口区域的中心处,以便将一对基线彼此连接。在模型5中,一对基线形成为使得长度被设定为15.0mm,并且中心线之间的距离被设定为5.0mm。
【模拟】
在计算机上执行对模型1至5施加1.0MPa的压力的模拟,从而计算米塞斯应力和最大变形量(法线方向上的最大突出高度)。计算结果汇总地示出在以下表格1中。
【表格1】
米塞斯应力是作用于破裂的起始点的应力。当米塞斯应力变为破裂应力或更多时,破裂阀破裂。可以通过调整断裂线的深度来执行对破裂阀的破裂压力的设定。因此,米塞斯应力越大,可以准确地设定破裂压力。在模型1至5的设计条件下(破裂阀在断裂线的最深部分处的壁厚度为0.05mm),通过实验考虑,当米塞斯应力等于2500MPa或更多时,可以相对准确地设定破裂压力。
另一方面,最大变形量表示在能量储存装置的正常使用状态下由于压力的波动而使破裂阀反复变形的量的幅度。最大变形量越小,破裂阀的疲劳就变得越小。因此,延长了破裂阀的寿命。最大变形量与米塞斯应力有权衡关系。
根据本发明的示例的模型1的破裂阀的开口面积大约是传统示例的模型5的破裂阀的开口面积的2.5倍。作为模拟的结果,对于模型1的破裂阀,与模型5的破裂阀相比,米塞斯应力变小,并且此外,与模型5的破裂阀相比,最大变形量也变小。考虑到米塞斯应力和最大变形量具有权衡关系的事实,预期模型1的破裂阀的破裂压力的准确性和破裂阀的寿命等于或者超过模型5的破裂阀的破裂压力的准确性和寿命。
在根据本发明另一个示例的模型2的破裂阀中,分割线的交叉点更靠近支撑部分。因此,与模型1的破裂阀相比,模型2的破裂阀的米塞斯应力的值和最大变形量的值略差。但是,可以在实际使用中充分使用模型2的破裂阀。
在根据本发明的又一个示例的模型3的破裂阀中,支撑部分形成为左右对称,使得与模型2的破裂阀相比,最大变形量被抑制,尽管米塞斯应力减小。因此,尽管模型3的破裂阀可以在实际使用中充分使用,但是与模型2的破裂阀相比,预期制造误差的可允许范围小。
在不具有作为本发明的技术特征之一的支撑部分的模型4的破裂阀中,米塞斯应力小,并且最大变形量相对大。因此,认为模型4的破裂阀难以同时获得精确的破裂压力和足够的寿命。
【工业实用性】
根据本发明的一个方面的破裂阀优选用作能量储存装置的安全阀。此外,包括根据本发明的另一方面的破裂阀的能量储存装置优选地可应用于车辆诸如电动车辆或插电式混合动力电动车辆(PHEV)的驱动源。
【附图标记的说明】
1:破裂阀
2:容器
3:电极组件
4:断裂线
5:外边缘线
6:分割线
7:第一基线
8:第二基线
9:第一支撑部分形成线
10:第二支撑部分形成线
11:第一端线
12:第二端线
13:第一支撑部分
14:第二支撑部分
15:第一支撑厚壁部分
16:第二支撑厚壁部分
17:第一分割线
18:第二分割线
19:第三分割线
20:第一盖部分
21:第二盖部分
22:第三盖部分
23:第四盖部分
24:第一盖厚壁部分
25:第二盖厚壁部分
26:第三盖厚壁部分
27:第四盖厚壁部分
28:调整凹槽。
Claims (5)
1.一种破裂阀,其形成在能量储存装置的容器的壁上,并且通过当所述容器中的内部压力增大时破裂而打开,其中,
所述破裂阀具有断裂线,壁厚度沿着所述断裂线减小,
所述断裂线具有限定开口区域的外边缘的外边缘线和划分所述开口区域的多条分割线,
所述外边缘线具有:
第一基线和第二基线,其不连续地形成,使得所述第一基线和所述第二基线在第一方向上延伸,并且在与所述第一方向正交的第二方向上以间隔开的方式形成;
第一支撑部分形成线,其形成在所述第一基线的断裂部分上并从所述第一基线朝向所述第二基线延伸;以及
第二支撑部分形成线,其形成在所述第二基线的断裂部分上并从所述第二基线朝向所述第一基线延伸,
所述第一支撑部分形成线与所述第二支撑部分形成线不相接,
所述第一支撑部分形成线与所述第二支撑部分形成线的平面形状形成为具有倾斜的两侧的V形状。
2.根据权利要求1所述的破裂阀,其中,所述多条分割线具有交叉点,并且
破裂的起始点是所述多条分割线的交叉点。
3.根据权利要求1或2所述的破裂阀,其中,所述多条分割线包括:
第一分割线,其将所述第一基线和所述第二基线彼此连接;
第二分割线,其将所述第一基线和所述第一分割线彼此连接,以及
第三分割线,其将所述第二基线和所述第一分割线彼此连接。
4.根据权利要求3所述的破裂阀,其中,从所述第一分割线的端部分到所述第二分割线与所述第一分割线之间的交叉点的距离是所述第一分割线的长度的1/4或更小。
5.一种能量储存装置,包括:
容器,其包括根据权利要求1至4中的任一项所述的破裂阀;以及
电极组件,其被容纳在所述容器中。
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