JP2003257403A

JP2003257403A - 一方向弁

Info

Publication number: JP2003257403A
Application number: JP2002058204A
Authority: JP
Inventors: Masao Murayama; 雅夫村山; Shinji Abe; 信二阿部
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】コンデンサーまたは電池等における圧力開放
弁として十分な機能を発揮する一方向弁９を提供する。【解決手段】金属等剛材製の座金１８に環状の湾曲部
１９を一体形成して弁体１２となし、圧力開放孔１０を
設けたハウジング４の弁取付部１１に弁体１２を圧入し
て弁構造となし、この弁構造は、封止圧力が定常値であ
るときは湾曲部１９の頂点が圧力開放孔１０の回りで弁
座１３に着座して閉弁しており、圧力が定常値を上回る
と圧力により弁体１２が変形して湾曲部１９の頂点が弁
座１３から離れて開弁するものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁装置の一種であ
る一方向弁に係り、更に詳しくは、封止圧力が定常値を
上回ったときに開弁して圧力を開放する圧力開放弁とし
て用いられるのに適した一方向弁に関するものである。
この一方向弁は、コンデンサー、電池、家電製品または
自動車など様々な分野において用いられる。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来のコンデンサーは密閉構造
であるために、急激な負荷が加わるとジュール発熱によ
って内部圧力が上昇し、作動効率の低下や寿命の低下を
招いている。また、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）に代表される多孔質膜等を封口板の圧力開放孔に
取り付けてブリーザー機能を発揮させる技術が開発され
ているが、この方法によると、内部圧力が定常値であっ
ても内包ガスが少しずつ多孔質膜を透過して抜け出てゆ
く。したがって、電解液が減少し易く、外部の水蒸気が
侵入し易い。また、劣悪な環境下においては、多孔質膜
に目詰まりが生じることがあるため、安定した性能を期
待するのが困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
みて、上記コンデンサーまたは電池等における圧力開放
弁として十分な機能を発揮することが可能な一方向弁を
提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１による一方向弁は、金属等剛材製
の座金に環状の湾曲部を一体形成して弁体となし、圧力
開放孔を設けたハウジングの弁取付部に前記弁体を圧入
して弁構造となし、前記弁構造は、封止圧力が定常値で
あるときは前記湾曲部の頂点が前記圧力開放孔の回りで
弁座に着座することにより閉弁しており、前記圧力が定
常値を上回ると前記圧力により前記弁体が変形して前記
湾曲部の頂点が前記弁座から離れることにより開弁する
ものであることを特徴とする。

【０００５】また、本発明の請求項２による一方向弁
は、上記した請求項１の一方向弁において、ハウジング
および弁体の間に、弁閉時の封止力を高めるゴムシート
またはＯリング等よりなるゴム状弾性体が介装されるこ
とを特徴とする。

【０００６】また、本発明の請求項３による一方向弁
は、上記した請求項１または２の一方向弁において、ハ
ウジングが、圧力容器の開口部を封塞する樹脂製の封口
板であることを特徴とする。

【０００７】上記構成を備えた本発明の請求項１による
一方向弁は、金属等剛材製の座金よりなる弁体を有して
おり、この弁体がハウジングの弁取付部に圧入されるこ
とによって弁構造が構成される。ハウジングには、弁取
付部と連通するように圧力開放孔が設けられており、こ
の圧力開放孔が上記弁構造における弁孔として機能す
る。また、弁体の座金には環状の湾曲部が設けられてお
り、この湾曲部の頂点が弁座に接離することによって上
記弁構造が開閉する。弁座は一般には上記ハウジングに
直接設けられるが、請求項２に記載したようにゴムシー
ト等の第三部品がハウジングおよび弁体間に介装される
場合には、このゴムシート等に対して湾曲部の頂点が接
離することもある。上記弁構造は以下のように作動す
る。

【０００８】すなわち先ず、封止圧力が定常値であると
きは、環状の湾曲部がその環状の頂点において圧力開放
孔の回りで弁座に着座しており、よって弁は閉弁してい
る。弁体は上記従来技術のように多孔質膜ではなく金属
等の剛材によって形成されているため、内包ガス等が透
過することはない。また、弁体の座金に設けられた環状
の湾曲部は断面三角形ないし断面円弧形を呈してその頂
点のみの比較的狭い幅で弁座に着座するため、密接力が
大きい。したがってこれらのことから、優れた封止力が
発揮され、よって圧力を確実に封止することができる。
またこのとき、上記請求項２に記載したようにハウジン
グおよび弁体間にゴムシートまたはＯリング等のゴム状
弾性体が介装されると、この弾性体に対して湾曲部の頂
点が弾性的に密着するため、封止力が一層高められる。
また、この弁閉状態において、封止圧力が上昇して定常
値を上回ると、この高圧を受けて弁体が変形し、湾曲部
の頂点が弁座から離れ、よって弁が開弁する。したがっ
てこの高圧力を定常値に戻るまでのあいだ、確実に開放
することができる。上記座金よりなる弁体は、その設計
製作時に座金の板厚や湾曲部の曲がり具合等を調整する
ことにより、開弁圧力の大きさを容易に変更することが
できる。

【０００９】尚、本件出願には、以下の技術的事項が含
まれる。

【００１０】すなわち、上記目的を達成するため、本件
出願が提案する一の一方向弁は以下の内容を備えてい
る。

【００１１】密封型電池の蓋（封口板）に取り付け
られ、開弁圧を自由に設定できる一方向弁。ハウジング
面と座金湾曲面頂点とが接触し、外部侵入物をシールす
る。所定内圧によって座金が変形し、シール能力をコン
トロールする。環境温度、経時変化の影響を受けにくい一方向弁。
金属製の座金と樹脂製の封口板に設けられた設置穴の底
面とでゴムシートを挟み込む構造である。座金は同心円
上に湾曲しており、平板の座金でゴムシートを挟み込む
場合と比較して狭い幅で接触するため、内包ガスの密封
能力が高い。内圧が上昇した場合、座金が変形（上昇）
し、ゴムシートの圧着力が低下し、内圧が大気側へ開放
される。開放圧は、座金の板厚や外周切欠の形状によっ
て決定されることから、設定が容易である。また金属材
料の変形を利用するため、環境温度、経時変化の影響を
受けにくい。樹脂製の封口板に圧入して取り付けられる。外周部
をハウジング切欠溝に嵌め込みとすることにより、高く
安定した離脱荷重を発生し、使用時に製品が抜け出すこ
とがない。コンデンサー組み立ての最終工程で圧入でき
るため、電解液を最終段階で注入できる。

【００１２】上記ないしの構成によれば、以下の作
用効果を奏することが可能である。

【００１３】（１）内圧を逃がすことにより、冷却効果
を発揮させ、密封型電池の効率低下を防ぐことができ
る。（２）一定圧力以上になった時のみ開弁し、電解液の蒸
発を最小限に抑え、電池の長寿命が達成できる。（３）電池の組立最終工程で電解液を注入した後、圧入
して装着できるため、電解液の注入口蓋としての機能も
有しており、コンデンサー自体の組立性を向上すること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施例を図面にし
たがって説明する。

【００１５】図１は、本発明の実施例に係る一方向弁を
有する密閉型電池またはコンデンサー（以下、単に電池
と称する）を示しており、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）
はその平面図をそれぞれ示している。また、図２は図１
におけるＡ−Ａ線拡大断面図であって一方向弁の断面図
であり、図３はその構成部品である弁体の斜視図であ
る。

【００１６】図１に示す電池１は、以下のように構成さ
れている。

【００１７】すなわち先ず、アルミニウム等の金属材料
よりなる圧力容器としての有底円筒状のケース２が設け
られており、このケース２の内部に本体素子３が収容さ
れており、ケース２の上端開口部が、電気絶縁性を備え
た合成樹脂材料よりなる円板状の封口板４によって閉塞
されている。本体素子３には、ケース２の内部に封入さ
れた電解液が含浸されている。また、ケース２の外周は
外缶５によって覆われている。

【００１８】上記封口板４は、その外周部が、ケース２
の上端部を内側へ折り返すように形成されたカシメ部２
ａと、その下側に位置してケース２に円周方向に連続し
て形成された絞り部２ｂとの間に、ゴム状弾性材料より
なる環状のガスケット６を介して気密的に固定されてい
る。また、この封口板４には、本体素子３にそれぞれリ
ード線７を介して接続された一対の電極端子８が厚さ方
向に貫通して設けられるとともに、一方向弁９が設けら
れている。電極端子８はそれぞれその一部がインサート
成形によって封口板４に埋設された状態で一体化されて
おり、またその外周面に形成された環状の鍔部８ａによ
って封口板４に対して抜け止めされている。

【００１９】上記一方向弁９は、以下のように構成され
ている。

【００２０】すなわち、図２に示すように、ハウジング
としての上記封口板４に電池１の内外を連通する圧力開
放孔１０が設けられており、この圧力開放孔１０の上方
であって封口板４の上面に、平面円形を呈する凹部状の
弁取付部１１が設けられており、この弁取付部１１に円
板状の弁体１２が取り付けられている。圧力開放孔１０
の周囲であって弁取付部１１の底面には環状の弁座１３
が設けられており、この弁座１３に環状ビード１４が形
成されている。弁取付部１１の内周面には、弁体１２の
外周係合部２２を係合させるための切欠溝１５が設けら
れている。弁取付部１１の底面にはゴムシート１６が取
り付けられており、このゴムシート１６が環状ビード１
４を覆っている。したがって弁体１２はこのゴムシート
１６に対して着座する。ゴムシート１６には圧力開放孔
１０に連通する透孔１７が設けられている。

【００２１】図３に示すように、弁体１２は、金属材料
よりなる円板状の座金１８によって形成されており、こ
の弁体１２に環状の湾曲部１９が図において下方向へ向
けて突出するように形成されており、その環状の頂部１
９ａの下面に環状の着座部２０が設けられている。湾曲
部１９は、頂部１９ａおよびその内外周の斜面部１９
ｂ，１９ｃを有して断面略三角形状に形成されており、
その頂部１９ａおよび着座部２０は断面円弧状に形成さ
れている。環状の湾曲部１９の内周部分は、相対的に上
方向へ向けて突出する隆起部２１とされている。また、
弁体１２の外周部には爪状の係合部２２が複数放射状に
設けられており、この係合部２２がそれぞれ切欠溝１５
に係合することによって弁体１２が封口板４に固定され
ている。また、互いに隣り合う係合部２２同士の間に
は、弁開時に流体を流通させるための切欠状の連通部２
３が設けられている。この弁体１２は金属板をプレス加
工すること等によって成形されるものであり、また、取
り付けに際して弁取付部１１に圧入されるものである。

【００２２】つぎに上記一方向弁９の作動を説明する。

【００２３】図２は、弁体１２の着座部２０がゴムシー
ト１６を介して弁座１３に着座して上記一方向弁９が閉
弁した状態を示しており、電池１の内部圧力が定常値で
あるとき、弁９はこのように閉じている。弁体１２は上
記従来技術のように多孔質膜ではなく金属板よりなる座
金１８によって形成されているために、内包ガスが透過
することはない。また、弁体１２に設けられた環状の湾
曲部１９は断面三角形状を呈してその頂部１９ａのみの
比較的幅の狭い部分で弁座１３に着座するために、密接
力が大きく設定される。またゴムシート１６が密封性を
発揮する。したがってこれらのことから、優れた封止力
が発揮され、よって電池１内部の内包ガスが外部へ漏洩
することがなく、また外部の水分やダスト等の異物が電
池１の内部へ侵入することがない。

【００２４】この図２の弁閉状態において、封止圧力が
上昇して定常値を上回ると、この高圧を受けて弁体１２
が変形し、湾曲部１９の着座部２０が弁座１３およびゴ
ムシート１６から離れ、弁９が開弁する。したがって電
池１の内部から圧力開放孔１０、透孔１７、弁座１３お
よび着座部２０間ならびに連通部２３を介して内部圧力
が大気開放されるために、電池１の内部圧力が過度に上
昇することがない。

【００２５】上記構成の一方向弁９よれば、以下の作用
効果を奏することが可能である。

【００２６】すなわち先ず第一に、電池１の内部圧力が
定常値を上回ったときに開弁して電池１内部の高圧力を
大気開放する構成であるために、冷却効果を発揮するこ
とができ、電池１の作動効率が低下するのを防止するこ
とができる。

【００２７】また、電池１の内部圧力が定常値であると
きは上記構成により確実に閉弁しており、内部圧力が定
常値を上回ったときのみ開弁する構成であるために、電
池１内部の電解液の蒸発を最小限に抑えることができ、
電池１の寿命が低下するのを防止することができる。

【００２８】また、電池１の組立工程の最終段階で弁取
付部１１に弁体１２を取り付ける構成であるために、電
解液の注入は、圧力開放孔１０を注入口として、弁取り
付けの直前に行なえば良い。したがって、電池１組み立
ての殆どの工程を電解液注入前に行なうことが可能であ
るために、組立作業中電解液が漏洩する虞がなく、よっ
て電池１の組立作業性を向上させることができる。

【００２９】また、開弁作動が開始される開放圧力の大
きさを、弁体１２を構成する座金１８一枚の形状を変更
するのみで調整することができるために、開放圧力の調
整が容易である。調整に際しては具体的には、座金１８
の厚さや湾曲部１９の曲げ具合等を変更することにな
る。

【００３０】また、開弁作動が、弁体１２を構成する金
属材料の変形を利用するものであるために、環境温度や
経時変化の影響を受けにくい。

【００３１】また、弁取付部１１に弁体１２を圧入する
のみで取付作業が完了するために、取付作業が容易であ
る。

【００３２】また、金属製の係合部２２が切欠溝１５に
係合することにより抜止めされるために、取り付けが容
易である一方で、抜け止め力が高い。

【００３３】更にまた、弁体１２と封口板４との間にゴ
ムシート１６が介装されているために、このゴムシート
１６の弾性密封作用によって、弁閉時の封止力が高い。

【００３４】尚、このゴムシート１６は、図４に示すよ
うに、Ｏリング２４に代えることが可能である。この場
合、Ｏリング２４は弁体１２の着座部２０の外周側に配
置され、湾曲部１９の外周斜面部１９ｃと弁取付部１１
の底面との間に挟み込まれて弁閉時の封止を行なうこと
になる。この例は、ゴムシート１６がないため、ゴムシ
ート１６の場合よりも低い圧力で開弁させたい場合に適
しており、Ｏリング２４は主に外部からのダスト侵入防
止のために用いられる。またこの場合、弁座１３には金
属製の着座部２０が直接当接することになるが、Ｏリン
グ２４による内封流体および外部ダストの封止が確実で
あれば、着座部２０は弁閉時、弁座１３に当接しなくて
も良い。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、以下の効果を奏する。

【００３６】すなわち、上記構成を備えた本発明の請求
項１による一方向弁においては、封止圧力が定常値を上
回ったときに開弁して高圧力を開放するために、電池等
の作動効率が低下するのを防止することができる。ま
た、封止圧力が定常値であるときは確実に閉弁し、封止
圧力が定常値を上回ったときのみ開弁するために、内包
ガス等の漏洩を最小限に抑えることができ、電池等の寿
命が低下するのを防止することができる。したがってこ
れらのことから、電池等の圧力開放弁として十分な機能
を発揮し信頼性の高い一方向弁を提供することができ
る。また、上記したように電池等の組立作業性を向上さ
せることができ、開弁圧力の大きさの調整が容易であ
り、環境温度や経時変化の影響を受けにくく、弁体取付
作業が容易である等の効果を発揮する。

【００３７】またこれに加えて、上記構成を備えた本発
明の請求項２による一方向弁においては、ハウジングお
よび弁体間にゴムシートまたはＯリング等のゴム状弾性
体が介装されるために、これらの弾性体が備える弾性密
封作用によって弁閉時における封止力を一層向上させる
ことができる。

【００３８】また、上記構成を備えた本発明の請求項３
による一方向弁においては、上記効果を発揮する一方向
弁が樹脂製の封口板に取り付けられるために、この樹脂
製の封口板を備える製品、例えばコンデンサーや電池等
において上記効果を得ることができる。したがって本発
明により一方向弁が改良されるのに伴って、これらの製
品の品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る一方向弁を有する電池を
示す図であって、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）はその平
面図

【図２】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図であって一方
向弁の断面図

【図３】弁体の斜視図

【図４】本発明の他の実施例に係る一方向弁の断面図

【符号の説明】

１電池２ケース３本体素子４封口板（ハウジング）５外缶６ガスケット７リード線８電極端子９一方向弁１０圧力開放孔１１弁取付部１２弁体１３弁座１４環状ビード１５切欠溝１６ゴムシート１７透孔１８座金１９湾曲部１９ａ頂部１９ｂ，１９ｃ斜面部２０着座部２１隆起部２２係合部２３連通部２４Ｏリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H059 AA09 BB04 BB06 BB29 BB30 CA17 CB20 CB23 CD01 EE01 FF05 FF17 5H012 AA01 BB02 DD02 DD06 EE04 EE09 GG01 GG05 JJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属等剛材製の座金（１８）に環状の湾
曲部（１９）を一体形成して弁体（１２）となし、圧力
開放孔（１０）を設けたハウジング（４）の弁取付部
（１１）に前記弁体（１２）を圧入して弁構造となし、
前記弁構造は、封止圧力が定常値であるときは前記湾曲
部（１９）の頂点が前記圧力開放孔（１０）の回りで弁
座（１３）に着座することにより閉弁しており、前記圧
力が定常値を上回ると前記圧力により前記弁体（１２）
が変形して前記湾曲部（１９）の頂点が前記弁座（１
３）から離れることにより開弁するものであることを特
徴とする一方向弁。
【請求項２】請求項１の一方向弁において、ハウジング（４）および弁体（１２）の間に、弁閉時の
封止力を高めるゴムシート（１６）またはＯリング（２
４）等よりなるゴム状弾性体が介装されることを特徴と
する一方向弁。
【請求項３】請求項１または２の一方向弁において、ハウジング（４）が、圧力容器の開口部を封塞する樹脂
製の封口板であることを特徴とする一方向弁。