JP6104535B2 - 防爆弁構造及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、防爆弁構造とその製造方法に関する。本発明の防爆弁は例えば、コンデンサーの封口板に装着され、あるいは二次電池等の各種電池に装着される。

コンデンサーや各種電池等の圧力容器に装着される防爆弁として従来から図５に示すように、圧力容器５１の孔部５２に対し圧力容器５１の外側（図では上側）から装着されるタイプの防爆弁６１が知られている。この防爆弁６１の構成としては、孔部５２に挿入される筒状部６２が設けられ、この筒状部６２の一方の端部（容器外側の端部、図では上端部）に外側フランジ部６３が設けられるとともに筒状部６２の他方の端部（容器内側の端部、図では下端部）に係止め突起６４が設けられ、また筒状部６２の内周側に、圧力容器５１内の圧力（内圧）が所定値を上回ったときに開弁（破裂）して圧力を開放する膜部６５が設けられている（特許文献１参照）。

このような防爆弁６１では、内圧の上昇により膜部６５が破裂する前に防爆弁６１が圧力容器５１の孔部５２から外れ脱離することがないよう、孔部５２の内径寸法ｄ_１に対し係止め突起６４の外径寸法ｄ_３（係止め突起６４の高さ寸法＝（ｄ_３−ｄ_１）／２）を十分に大きく設定する必要がある。

しかしながら従来のこの種の防爆弁６１では、係止め突起６４の外径寸法ｄ_３より外側フランジ部６３の外径寸法ｄ_４のほうが更に大きい形状とされているため、以下の不都合がある。

すなわち図６（Ａ）に示すように、上記防爆弁６１を２つ割構造の成形型により成形する場合、成形型としては、離型時の無理抜き箇所を可及的に少なくすべく、２つ割構造における型割り箇所７２を防爆弁６１における外側フランジ部６３の位置に配置した成形型７１を用いて成形を行なっている。

したがってこの成形型７１では図６（Ｂ）に示すように、防爆弁６１における係止め突起６４が離型時の無理抜き箇所とされるため、係止め突起６４の外径寸法ｄ_３を上記必要に応じて大きく設定すると、離型時に係止め突起６４が破損することがある（弁の成形不良の問題）。

このため従来は、係止め突起６４の外径寸法ｄ_３を十分に大きく設定することができず、よって防爆弁６１が圧力機器５１の孔部５２から外れることがある（弁の脱離の問題）。

尚、２つ割構造でなく、３つ割構造の成形型（図示せず）を使用することにより成形の不良の抑制と係止め突起の外径寸法の確保とを図ることが考えられるが、この場合には型コストが極端に増大するため、有効な対策とはなり得ない。

特開平１０−０５０５６９号公報

本発明は以上の点に鑑みて、２つ割構造の成形型により成形される防爆弁であっても、上記弁の成形不良の問題および弁の脱離の問題を双方共に抑制・解消することができる防爆弁構造とその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による防爆弁構造は、圧力容器内の圧力が所定値を上回ったときに開弁して前記圧力を開放する防爆弁を前記圧力容器の孔部に対し前記圧力容器の外側から装着する防爆弁構造であって、前記防爆弁は、前記孔部に挿入される筒状部と、前記筒状部の一方の端部またはその近傍に設けられるとともに前記孔部における容器外側の開口周縁部に係合する外側フランジ部と、前記筒状部の他方の端部またはその近傍に設けられるとともに前記孔部における容器内側の開口周縁部に係合する係止め突起と、前記筒状部の内周側に設けられるとともに開弁時に前記圧力により破裂する膜部とを一体に有し、さらに、前記孔部の内径寸法をｄ _１ 、前記筒状部の外径寸法をｄ _２ 、前記係止め突起の外径寸法をｄ _３ 、前記外側フランジ部の外径寸法をｄ _４ として、
ｄ _１ ＜ｄ _３ 、
ｄ _１ ＜ｄ _４ 、
ｄ _２ ＜ｄ _３ 、
ｄ _２ ＜ｄ _４ 、および
ｄ _３ ＞ｄ _４
の関係に設定したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２による防爆弁構造の製造方法は、請求項１記載の防爆弁を２つ割構造の成形型により成形する防爆弁構造の製造方法であって、前記２つ割構造における型割り箇所を前記防爆弁における前記係止め突起の位置に配置し、前記成形型を用いて前記防爆弁を成形し型開きした後、前記外側フランジ部を前記成形型から無理抜きすることを特徴とする。

上記構成を備える本発明においては、防爆弁が筒状部、外側フランジ部、係止め突起および膜部を一体に有するなかで、外側フランジ部の外径寸法が係止め突起の外径寸法より小さい形状とされているために、当該防爆弁を２つ割構造の成形型により成形する場合に、成形型として、離型時の無理抜き箇所を可及的に少なくすべく、２つ割構造における型割り箇所を防爆弁における係止め突起の位置に配置した成形型を用いて成形が行なわれることになる。したがってこの成形型では、防爆弁における外側フランジ部が離型時の無理抜き箇所とされ、係止め突起は無理抜き箇所とされないため、係止め突起の離型時における破損を考慮する必要がなく、よって係止め突起の外径寸法（孔径に対する高さ寸法）を十分に大きく設定することが可能とされる。防爆弁の製造方法としては上記のとおり、２つ割構造における型割り箇所を防爆弁における係止め突起の位置に配置した成形型を用いて防爆弁を成形することになる。

また、上記構成を備える本発明は、圧力容器の孔部に対し圧力容器の外側から装着される防爆弁において、容器外側に配置される外側フランジ部の外径寸法を容器内側に配置される係止め突起の外径寸法よりも小さくした形状とすることを特徴とする。この場合、係止め突起の外径寸法（孔径に対する高さ寸法）は、内圧上昇による膜部の破裂圧以下では脱離しない十分な寸法とする。一方、外側フランジ部の外径寸法（孔径に対する高さ寸法）は、使用初期などにおいて容器内部の負圧により防爆弁が容器内部に押し込まれることを防ぐ程度の寸法とする。ここで一般に負圧による押し込みは、内圧上昇による押し出しより防爆弁に作用する力が総じて小さいので、外側フランジ部の外径寸法は係止め突起ほどには必要としない。また、筒状部内周における膜部の配置は、外側フランジ部側の端部とするのが好ましいが、筒状部内周の中間部としても良い。

本発明では、防爆弁を成形する成形型として、型割り箇所を係止め突起の位置に配置し、外側フランジ部を離型時の無理抜き箇所とする型割りでの成形が可能となる。この場合、膜部を筒状部内周の外側フランジ部側の端部（筒状部の軸方向一方の端部）に配置すると、離型時（型開き時）に筒状部内周側の分割型が先に抜けるので、無理抜き箇所となる外側フランジ部に作用する離型時の負荷が軽減される。また上記したように負圧による押し込みは、内圧上昇による押し出しより防爆弁に作用する力が総じて小さいので、無理抜き箇所となる外側フランジ部の外径寸法は小さくても良い。したがってこれらにより外側フランジ部は無理抜き箇所とされても離型時に破損しにくい状況にあるので、防爆弁全体として離型時に無理抜きにより破損する問題を抑制することが可能とされる。

尚、筒状部内周における膜部の配置については、上記したように筒状部内周の中間部（筒状部の軸方向中間部）としても良いが、この場合には離型時（型開き時）に筒状部内周の外側フランジ部側に一方の分割型が残るので、離型時、無理抜きする際に外側フランジ部に若干大きな負荷がかかることになる。また外側フランジ部の内周側に膜部が存在せず外側フランジ部の内周側がフリーとなるので、外側フランジ部の変形が容易となり、係止力が弱まるので、負圧に対し若干大きな外側フランジ部の外径寸法を必要とする。よってこれらを勘案すれば膜部の配置としては、なるべく外側フランジ部側に設けるのが好ましく、外側フランジ部側の端部に設けるのが最も好ましい。この場合は、外側フランジ部の内周側に膜部が存在するので、外側フランジ部の変形が生じにくくなり、係止力も大きくなるので、無理抜き箇所となる外側フランジ部の外径寸法をより小さく設定することが可能とされる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明においては上記したように、外側フランジ部の外径寸法が係止め突起の外径寸法より小さい形状とされているため、防爆弁を２つ割構造の成形型により成形する場合、成形型として、離型時の無理抜き箇所を可及的に少なくすべく、２つ割構造における型割り箇所を防爆弁における係止め突起の位置に配置した成形型を用いて成形が行なわれる。したがってこの成形型では、防爆弁における外側フランジ部が離型時の無理抜き箇所とされ、この外側フランジ部はその外形寸法が小さい形状とされているため、外側フランジ部は無理抜き箇所とされても離型時に破損しにくい。したがって離型時に無理抜きにより防爆弁が破損する問題（弁の成形不良の問題）を抑制解消することができる。

また、外側フランジ部が離型時の無理抜き箇所とされ、係止め突起は無理抜き箇所とされないため、係止め突起はその外径寸法を十分に大きく設定することが可能とされる。したがって内圧上昇により防爆弁が容器の孔部から外れる問題（弁の脱離の問題）を抑制解消することができる。

また本発明では、上記効果を得ても、防爆弁を成形する成形型として２つ割構造の成形型を用いることが可能とされるため、型コストの増大を回避することができる。

本発明の実施例に係る防爆弁の装着状態を示す断面図 同防爆弁の製造工程を示す図であって、（Ａ）は型開き前の状態を示す断面図、（Ｂ）は型開き後の状態を示す断面図 本発明の他の実施例に係る防爆弁の装着状態を示す断面図 同防爆弁の製造工程を示す図であって、（Ａ）は型開き前の状態を示す断面図、（Ｂ）は型開き後の状態を示す断面図 従来例に係る防爆弁の装着状態を示す断面図 同防爆弁の製造工程を示す図であって、（Ａ）は型開き前の状態を示す断面図、（Ｂ）は型開き後の状態を示す断面図

外側フランジ部を型割りとするとともに係止め突起を無理抜きとする従来技術では、防爆弁の筒状部内部に型が残った状態で離型するので、係止め突起にかかる負荷が大きくなる。また、内圧上昇による押し出しの力は大きいので、無理抜きとなる係止め突起の外径（高さ）もできるだけ大きくすることが好ましいが、その分無理抜きによる負荷も大きくなる。これに対し、係止め突起を型割りとするとともに外側フランジ部を無理抜きとする本発明では、離型時に防爆弁の筒状部内部の型が先に抜けるので、無理抜きとなる外側フランジ部にかかる離型時の負荷を軽減することができ、破損等の問題を抑制することができる。また負圧時の押し込みの力は、内圧上昇での押し出しよりもかかる力は小さいので、無理抜きする外側フランジ部の外径（高さ）を小さくすることができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る防爆弁１１を示している。当該実施例に係る防爆弁１１は、コンデンサーや各種電池等の圧力容器５１の孔部５２に対し圧力容器５１の外側（図では上側）から装着され、圧力容器５１内の圧力（内圧）が所定値（例えば０．６〜１ＭＰａ）を上回ったときに開弁して圧力を開放（大気開放）する。当該防爆弁１１はその機能からして、圧力開放弁と称されることもある。

防爆弁１１は、ゴムまたは樹脂などの弾性体により一体成形され、その構成要素として、孔部５２に挿入される円筒状の筒状部１２が設けられ、この筒状部１２の軸方向一方の端部（容器外側の端部、図では上端部）に、孔部５２における容器外側の開口周縁部５２ａに係合する環状の外側フランジ部１３が一体に設けられ、筒状部１２の軸方向他方の端部（容器内側の端部、図では下端部）に、孔部５２における容器内側の開口周縁部５２ｂに係合する環状の係止め突起１４が一体に設けられ、筒状部１２の内周側であってその軸方向一方の端部に、内圧が所定値（例えば０．６〜１ＭＰａ）を上回ったときに開弁（破裂）して圧力を開放（大気開放）する膜部１５が一体に設けられている。

また、筒状部１２の軸方向一方の端部の端面に、突起１６が一体に設けられている。この突起１６は、防爆弁１１の材質として粘着性の高いシリコーンゴムなどを使用した場合、突起１６がないフラット面では防爆弁１１単体の保管時や製品組み込み時に周囲と粘着しやすくなるので、これを抑制するために設けられている。また係止め突起１４の軸方向他方の側に、先細状を呈する環状のテーパー面１７が設けられている。このテーパー面１７は、防爆弁１１を孔部５２に装着しやすくするとともに、この部分の材料が削られるので、防爆弁１１を成形型から抜けやすくするために設けられている。但し、これらの突起１６やテーパー面１７は設けられずとも良く、すなわちこれらは本発明の必須構成要件ではない。

各構成要素の径寸法の大小関係として、筒状部１２の外径寸法ｄ_２は、孔部５２の内径寸法ｄ_１とほぼ同等か、または所定の嵌合代を付与すべく孔部５２の内径寸法ｄ_１より少々大きく設定されている。係止め突起１４の外径寸法ｄ_３は、孔部５２の内径寸法ｄ_１および筒状部１２の外径寸法ｄ_２より大きく設定されている（ｄ_３＞ｄ_１，ｄ_３＞ｄ_２）。外側フランジ部１３の外径寸法ｄ_４は、孔部５２の内径寸法ｄ_１および筒状部１２の外径寸法ｄ_２より大きく、かつ係止め突起１４の外径寸法ｄ_３より小さく設定されている（ｄ_４＞ｄ_１，ｄ_４＞ｄ_２，ｄ_４＜ｄ_３）。またテーパー面１７の最少内径寸法ｄ_５すなわち筒状部１２の軸方向他方の端部の端面の外形寸法ｄ_５は、孔部５２の内径寸法ｄ_１および筒状部１２の外径寸法ｄ_２より小さく設定されている（ｄ_５＜ｄ_１，ｄ_５＜ｄ_２）。

また図２（Ａ）に示すように、防爆弁１１は、外側フランジ部１３の外径寸法ｄ_４が係止め突起１４の外径寸法ｄ_３より小さく設定されるのに伴って離型時の無理抜き箇所を可及的に少なくすべく、２つ割構造における型割り箇所２４を当該防爆弁１１における係止め突起１４の位置に配置した成形型２１を用いて成形されている。２つ割構造の成形型２１は、２つの分割型２２，２３すなわち一方の分割型（上型）２２および他方の分割型（下型）２３を備え、両分割型２２，２３の型割り箇所２４に当該防爆弁１１を成形するためのキャビティ空間２５が設けられている。型割り箇所（分割型パーティング面）２４とキャビティ空間２５の中心軸線すなわち防爆弁１１の中心軸線０（図１参照）は互いに直交するように配置されている。

つぎに上記防爆弁１１の製造方法を説明する。

上記したように防爆弁１１はこれを、２つ割構造における型割り箇所２４を当該防爆弁１１における係止め突起１４の位置に配置した成形型２１を用いて成形する。成形後、図２（Ｂ）に示すように型開きすると防爆弁１１は、外側フランジ部１３を成形する部位を備える一方の分割型（上型）２２に保持され、他方の分割型（下型）２３から離された状態となる。他方の分割型（下型）２３は、防爆弁１１における筒状部１２の内周面を成形する部位２３ａを備えるため、この部位２３ａが筒状部１２の内周から抜けることにより筒状部１２は径方向内方へ向けて弾性変形しやすくなる。したがって防爆弁１１を一方の分割型（上型）２２から離型させるのが容易化される。

上記構成の防爆弁１１においては、外側フランジ部１３の外径寸法ｄ_４が係止め突起１４の外径寸法ｄ_３より小さい形状とされているため、防爆弁１１を２つ割構造の成形型により成形する場合、成形型として、離型時の無理抜き箇所を可及的に少なくすべく、２つ割構造における型割り箇所２４を防爆弁１１における係止め突起１４の位置に配置した成形型２１を用いて成形が行なわれる。したがってこの成形型２１では、防爆弁１１における外側フランジ部１３が離型時の無理抜き箇所とされ、この外側フランジ部１３はその外形寸法ｄ_４が小さい形状とされているため、外側フランジ部１３は無理抜き箇所とされても離型時に破損しにくい。したがって離型時に無理抜きされることによって防爆弁１１が破損する問題（弁の成形不良の問題）を抑制解消することができる。

また、外側フランジ部１３が離型時の無理抜き箇所とされ、係止め突起１４は無理抜き箇所とされないため、係止め突起１４はその外径寸法を十分に大きく設定することが可能とされる。したがって圧力容器５１内の圧力（内圧）上昇により防爆弁１１が容器５１の孔部５２から外れる問題（弁の脱離の問題）を抑制解消することができる。

また、本実施例では、上記したように弁の成形不良の問題および弁の脱離の問題が抑制解消されても、防爆弁１１を成形する成形型として２つ割構造の成形型２１を用いることが可能とされる。したがって３つ割構造の成形型を用いる場合に生じる型コスト増大の問題を回避することができる。

また、本実施例では、筒状部１２内周側の膜部１５が筒状部１２の軸方向一方の端部に設けられているため、成形後、図２（Ｂ）に示すように型開きすると、筒状部１２の内周面を成形する部位２３ａを備える他方の分割型（下型）２３が筒状部１２の軸方向略全長（正確には、筒状部１２の軸方向長さから膜部１５の厚みを差し引いた長さ）に亙って筒状部１２の内周から抜けることになる。したがって筒状部１２が径方向内方へ向けて弾性変形しやすくなるため、防爆弁１１を一方の分割型（上型）２２から離型させるのを容易化することができる。

但し、本発明において、膜部１５の配置は、筒状部１２の軸方向一方の端部に限定されず、筒状部１２の軸方向中間部であっても良い。本発明の他の実施例として示す図３および図４では、膜部１５が筒状部１２の軸方向中間部に設けられており、この場合の有利不利については、上記課題を解決するための手段の欄・第００１６段落に記載したとおりである。また、この他の実施例における他の構成および作用効果は上記実施例と同じであるため、同一の符号を付して説明を省略することにする。

１１ 防爆弁
１２ 筒状部
１３ 外側フランジ部
１４ 係止め突起
１５ 膜部
１６ 突起
１７ テーパー面
２１ 成形型
２２，２３ 分割型
２３ａ 内周部位
２４ 型割り箇所
２５ キャビティ空間
５１ 圧力容器
５２ 孔部
５２ａ，５２ｂ 開口周縁部
０ 防爆弁の中心軸線

Claims (2)

1. 圧力容器内の圧力が所定値を上回ったときに開弁して前記圧力を開放する防爆弁を前記圧力容器の孔部に対し前記圧力容器の外側から装着する防爆弁構造であって、
   前記防爆弁は、前記孔部に挿入される筒状部と、前記筒状部の一方の端部またはその近傍に設けられるとともに前記孔部における容器外側の開口周縁部に係合する外側フランジ部と、前記筒状部の他方の端部またはその近傍に設けられるとともに前記孔部における容器内側の開口周縁部に係合する係止め突起と、前記筒状部の内周側に設けられるとともに開弁時に前記圧力により破裂する膜部とを一体に有し、
   さらに、前記孔部の内径寸法をｄ _１ 、前記筒状部の外径寸法をｄ _２ 、前記係止め突起の外径寸法をｄ _３ 、前記外側フランジ部の外径寸法をｄ _４ として、
   ｄ _１ ＜ｄ _３ 、
   ｄ _１ ＜ｄ _４ 、
   ｄ _２ ＜ｄ _３ 、
   ｄ _２ ＜ｄ _４ 、および
   ｄ _３ ＞ｄ _４
   の関係に設定したことを特徴とする防爆弁構造。
2. 請求項１記載の防爆弁を２つ割構造の成形型により成形する防爆弁構造の製造方法であって、
   前記２つ割構造における型割り箇所を前記防爆弁における前記係止め突起の位置に配置し、
   前記成形型を用いて前記防爆弁を成形し型開きした後、前記外側フランジ部を前記成形型から無理抜きすることを特徴とする防爆弁構造の製造方法。

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