JP6513423B2

JP6513423B2 - 防爆弁

Info

Publication number: JP6513423B2
Application number: JP2015033702A
Authority: JP
Inventors: 弘幸下岡
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2035-02-24
Also published as: JP2016157769A

Description

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や二次電池の封口部などに装着される。

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、機器の定常作動時、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。

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。

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

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。

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、ガス透過性を備える弾性体により一体に成形され、圧力容器の封口部に装着される防爆弁であって、
筒状の取付部と、
前記圧力容器の内外を遮断するように配置される膜部と、
前記膜部の平面上一部に設けられ、前記圧力容器の内圧が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と、
前記膜部の平面上一部に設けられ、その強度を前記破裂部の強度よりも高く設定されることにより前記圧力容器の内圧が所定値に達しても破裂作動せず、その厚みを前記膜部の厚みよりも小さく設定されることによりガス透過性を促進するガス透過部と、
を備え、
前記膜部は、平面円形に形成され、
前記破裂部は、前記膜部の平面中央に設けられ、かつ平面円形に形成され、
前記ガス透過部は、前記破裂部の周りに等配で設けられていることを特徴とする。

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。

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。

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。

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。

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

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。

（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、破裂強度の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。

（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。

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、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。

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（封口板の貫通穴部）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。

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を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。

膜部１５は、所定の厚みｔ_１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。

破裂部１６は、所定の平面積および厚みｔ_２を備える平面円形の薄膜状に形成されており、その厚みｔ_２が膜部１５の厚みｔ_１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。

一方、ガス透過部１７は、所定の平面積および厚みｔ_３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ｔ_３が膜部１５の厚みｔ_１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。

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。

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。

また、破裂部１６は、膜部１５の平面***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。

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ｔ_１の部位も破裂作動しない。

上記構成を備える防爆弁１１においては所定の厚みｔ_１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。

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。

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。

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。

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***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。

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

Claims

ガス透過性を備える弾性体により一体に成形され、圧力容器の封口部に装着される防爆弁であって、
筒状の取付部と、
前記圧力容器の内外を遮断するように配置される膜部と、
前記膜部の平面上一部に設けられ、前記圧力容器の内圧が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と、
前記膜部の平面上一部に設けられ、その強度を前記破裂部の強度よりも高く設定されることにより前記圧力容器の内圧が所定値に達しても破裂作動せず、その厚みを前記膜部の厚みよりも小さく設定されることによりガス透過性を促進するガス透過部と、
を備え、
前記膜部は、平面円形に形成され、
前記破裂部は、前記膜部の平面中央に設けられ、かつ平面円形に形成され、
前記ガス透過部は、前記破裂部の周りに等配で設けられていることを特徴とする防爆弁。