洩放閥的製作方法

2023-11-11 22:38:57

專利名稱：洩放閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種洩放閥，並且，涉及一種用於通過將彈性體擠壓配置到內置儲氫 合金、氣體或液體的容器的孔內，而獲得洩放閥功能的新型改良技術。
背景技術：
以往開發了一種如下技術，作為以燃料電池為代表的氫能設備的氫源，利用能夠 低壓壓縮儲存氫的儲氫合金。而且，當儲氫容器的壓力上升時，採用和普通壓力容器一樣 的，其他領域中所用的釋放壓力的裝置。例如，一種如下彈簧式洩放閥經設計後也用於儲氫容器中，此彈簧式洩放閥是通 過改變彈簧所受的擠壓力來調整壓力釋放量。而且，在使用目的限定於密閉型蓄電池的專利文獻1以及專利文獻2中，也存在以 下構造，通過將上部略微增大進行約束而易於進行定位，並使彈性體為雙重結構，且兼具密 封內部壓力以及伴隨壓力上升而作為洩放閥的功能。而且，同為密閉型的專利文獻3的結構是如下構造，通過使用圓筒形彈性體而使 形狀簡化，並使周圍具有空隙的構造，而可靠確保壓力釋放路徑。而且，和非水電解質二次電池相關的專利文獻4的結構是如下構造，當壓力較低 時，使壓力從擋板周圍釋放，而當壓力急劇上升時，通過排出彈性體，而使排氣能力優異。而且，使用這些彈性體的以往專利是採用如下手段，通過改變設置彈性體的尺寸 或壓力釋放孔的大小來調整釋放壓力。而且，雖然建議其他非水電解質二次電池採用膜式結構，但這是採用如下手段當 超過規定壓力時，通過從薄壁部分開裂來釋放內部壓力。專利文獻1 日本專利特開2005-347130號公報專利文獻2 日本專利特開2003-045393號公報專利文獻3 日本專利特開2001-126696號公報專利文獻4 日本專利特開平07-37568號公報

發明內容
以往的洩放閥因以上述方式構成，故存在如下所述的問題。以往在儲氫容器中所採用的洩放閥是通過改變彈簧所受擠壓力來調整壓力釋放 量的彈簧式，但因所述裝置構造複雜，所以存在以下缺點極其難以小型化，以能夠應對日 益要求小型化的下述儲氫容器可達到人的手持大小或者便攜的大小，尤其是手機燃料電 池用槽或可攜式電源設備用途的燃料電池用槽等，而且構造成本也無法降低。而且，專利文獻1以及專利文獻2構成為，使上部略微增大進行定位，或者使彈性 體為雙重構造且兼具密封性的構造，但存在以下問題彈性體自身或用以定位的構造將變 得複雜，難以維持用以適應不斷小型化的儲氫容器的構造。另外，專利文獻3構成為，通過使用圓筒形彈性體來使形狀簡化，卻成為周圍具有空隙以確保壓力釋放路徑的構造，所以，因壓力釋放孔的大小不同而難以進行定位以堵塞 孔。進而，因是對壓力釋放路徑過度增大的構造，因此，可能使洩放閥暴露於外部，導致灰塵 等積聚在洩放閥周圍，從而影響洩放閥減壓。當然，如果對周圍進行遮罩，便能夠解決灰塵 問題，但是這會導致構造複雜，而不適於小型容器。而專利文獻4構成為灰塵難以進入且壓力釋放優異的構造，但存在以下缺點為 了也能應對壓力急劇上升，而使彈性體露出，會將彈性體排出使循環利用變得困難。另外，以往專利所揭示的洩放閥中，對於壓力調整範圍不要求精度，且在不會影響 成形誤差的程度下，採用大型彈性體是充分的，但當使用成形誤差影響較大的小型彈性體 時，便難以獲得能夠以高精度調整壓力的洩放閥。而薄膜式雖然容易管理操作壓力，但則存在以下問題，操作一次後，便無法循環利用。因此，本發明是為了解決以下問題而開發研製，也就是所述小型化或彈性體的定 位比較困難；灰塵容易從外部進入洩放閥；循環利用性較差；小型洩放閥難以高精度調整 壓力釋放等。本發明的目的在於能夠獲得可同時解決這些弊端，能夠以便利性高的構造應 用於可循環利用容器的洩放閥。本發明的洩放閥包括容器，內置儲氫合金、氣體或液體；凹部，形成在所述容器 中；孔，形成在所述凹部的底面，且和所述容器內部連通；彈性體，設置在所述孔的外表面 上，用以堵塞所述孔；以及，擋板，向所述孔側對所述彈性體施壓；其中，當所述容器內的氣 體或液體壓力上升時，使所述氣體或液體從所述孔的外表面和所述彈性體之間，經由設置 在所述擋板上的所述氣體或液體的釋放孔、槽或者擋板和容器的空隙，釋放到外部。而且， 本發明的洩放閥具有下述結構在所述容器中設置著氣體或液體的出入用閥以及含有所述 孔、彈性體及擋板的組合體，所述出入用閥和所述組合體共同設置在所述容器的同一端或 者分別設置在不同端。另外，本發明的洩放閥具有下述結構所述容器是由內置所述儲氫合 金、氣體或液體的儲氣瓶所構成，在和所述儲氣瓶前端連接的筒體上，設置著氣體或液體的 出入用閥，在所述筒體的壁上設置著所述孔、彈性體及擋板。而且，本發明的洩放閥具有下 述結構為了向所述彈性體側對所述擋板施壓，而在所述擋板上設置旋入到連通所述孔的 螺紋孔或開槽螺紋孔中的螺釘體、中空螺釘體或開槽螺釘體，且利用所述螺釘體、中空螺釘 體或開槽螺釘體，使所述彈性體的壓縮狀態可變化；另外，本發明的洩放閥具有下述結構 所述容器固定在接頭或閥門上，這些接頭或閥門安裝在和所述容器分開且內置儲氫合金、 氣體或液體的別的容器上，且，使內置所述儲氫合金、氣體或液體的所述別的容器內的壓力 通過設置在所述接頭或閥門且和外部連通的導通口而釋放。另外，本發明的洩放閥具有下 述結構所述擋板包括所述氣體或液體的釋放用孔或槽或間隙。另外，本發明的洩放閥具 有下述結構所述彈性體是由圓柱、橢圓柱、球體、多稜柱、梯形體、階梯狀體；外周具有突 條的圓柱、橢圓柱、球體、多稜柱、梯形體、階梯狀體；外周具有槽的圓柱、橢圓柱、球體、多稜 柱、梯形體、階梯狀體的任一種所構成。另外，本發明的洩放閥具有下述結構將收納著所 述彈性體的所述凹部形成具有和所述彈性體的外接圓相同或略大於此外接圓的內接圓的 多稜柱或圓柱，且此多稜柱或圓柱的截面形狀具有和所述彈性體非全等或非相似的截面形 狀。本發明的洩放閥因以上述方式構成，故可獲得如下所述的效果。
亦即，本發明通過採用和以前所用彈簧式不同的彈性體而使構造簡單化，從而具 備具有適應容器小型化及低成本化的安全功能的效果。而且，通過採用具備多邊形截面的彈性體，該彈性體非相對圓筒形凹部而言圓筒 形等的截面為圓形的彈性體，或者，通過採用相對多邊形凹部而言具有和所述凹部非全等 或非相似形的截面的彈性體，而在設置彈性體時，能夠易於以彈性體或凹部的對角進行定 位，無需操作者反應便能可靠堵塞壓力釋放孔，提高生產率。進而，能夠在凹部和彈性體之 間形成空隙，從而獲得確保壓力釋放路徑的效果。而且，利用儘量減少空隙的擋板等來擠壓彈性體，不使彈性體露出，由此能夠減少 灰塵等的外部環境作用於彈性體自身，從而不僅減少對閥門作業的影響，而且可以減少當 閥門作業時灰塵等進入彈性體和容器或擋板的空隙間的密封面的可能性，也可以增加重複 作業時釋放壓力的可重複性。另外，當容器大到某種程度時，在設置後，也可以通過組裝可 使彈性體壓縮率改變的螺釘體、中空螺釘體或開槽螺釘體機構，調整洩放閥的作業壓力，而 不受彈性體的熱歷程、設置部位的尺寸誤差、彈性體自身的尺寸誤差等因素影響。而且，能夠適當調整內置儲氫合金的容器中的洩放閥的作業壓力在例如3. 5 4.010^，達到0.510^以下的狹窄範圍內。具體而言，可通過調整彈性體的配合或形狀、尺 寸、硬度等，改變彈性體的彈簧常數，進而也改變壓縮率，而調整洩放閥的適當作業壓力。而且，可以採用非以往的薄膜式的彈性體作為閥體，從而設定具有重複性的安全 功能。


圖1是表示本發明的洩放閥的截面圖。
圖2是圖1的擋板的放大平面圖。
圖3是圖2的其他方式的平面圖。
圖4是圖3的其他方式的平面圖。
圖5是位於和圖2的其他方式彈性體相接觸的一面的平面圖。
圖6是圖2的其他方式的平面圖。
圖7是位於和圖2的其他方式的彈性體相接觸的一面的平面圖。
圖8是位於和圖7的其他方式的彈性體相接觸的一面的平面圖。
圖9是圖1的其他方式的截面圖。
圖10是圖9的組合體30的放大截面圖。
圖11是圖10的分解圖。
圖12是圖1的彈性體的放大平面圖。
圖13是表示圖12的其他方式的平面圖。
圖14是表示圖13的其他方式的平面圖。
圖15是表示圖14的其他方式的平面圖。
圖16是表示圖12的其他方式的平面圖。
圖17是表示圖16的其他方式的平面圖。
圖18是表示圖1的其他方式的結構圖。
圖19是表示圖18的其他方式的結構圖。
圖20是表示圖12至圖15的代表的圖。
圖21是表示圖20的其他方式的圖。
圖22是表示圖21的其他方式的圖。
圖23是代表圖12 15的圖。
圖24是表示圖23的其他方式的圖。
圖25是表示圖24的其他方式的圖。
圖26是圖2的其他方式的圖。
圖27是表示圖9的其他方式的開槽螺紋孔的立體圖。
圖28是表示圖9的其他方式的開槽螺釘體的立體圖。
圖29是圖9的中空螺釘體25的立體圖。
圖30是表示圖9的其他方式的螺釘體的立體圖。
具體實施例方式本發明的目的在於提供一種通過將彈性體擠壓配置在內置儲氫合金等的容器的 孔內，而獲得安全的閥門功能的洩放閥。實施例以下，連同圖式，對本發明洩放閥的較佳實施方式進行說明。在圖1中，符號1表示內置儲氫合金(未圖示)的容器，所述容器1可為鋁、各種 鋼鐵等具有適當強度和韌性的金屬。而且，所述容器1也可為對應於氣體種類而滿足強度 和韌性的尼龍等工程塑料或塑料和金屬複合而成的容器。在所述容器1的上部形成有凹部2，並且在所述凹部2的底部中心位置形成有貫通 狀的孔3，在所述孔3上，以堵塞所述孔3的狀態設置著由橡膠等彈性材料構成的彈性體4。在所述凹部2上，以覆蓋所述凹部2的狀態設置著呈平板狀且具有氣體釋放孔5 或槽6c的擋板6，並且通過利用所述擋板6擠壓所述彈性體4的上表面4a，而對所述彈性 體4施壓以堵塞孔3。另外，也可以構成，在和容器之間設置釋放壓力的微小空隙7而代替 所述釋放孔5。所述彈性體4是由橡膠等成形加工品形成，而實際上，如圖16至圖17以及圖20 至圖25所示，也可以形成為多種形狀，例如圖20的圓柱、圖21的橢圓柱、圖22的球體、圖 23的多稜柱、圖24的梯形體、圖25的階梯狀體、圖16的外周具有突條4d的圓柱、或者圖 17的外周包含槽4b的圓柱等。另外，圖23的多稜柱可列舉如圖12的四稜柱、圖13的五稜 柱、圖14的六稜柱、圖15的三稜柱的形狀，圖16以及圖17不僅應用於圓柱，也可以應用於 橢圓柱、球體、多稜柱、梯形體、階梯狀體(省略圖)等。而且，可以以下述方式構成，即，通過使所述凹部2和彈性體4成為互不相同的截 面形狀，而無需使凹部2的側壁和彈性體4相互附著，便可確保氣體壓力的釋放路徑，因此 導致由擋板6開設的氣體釋放孔5在彈性體4截面的長徑部分被堵塞，但由於和短徑相比 位於外側(大於短徑半徑的半徑位置)，因此，即使多個氣體釋放孔的任一個在彈性體4的 長徑部分被堵塞，靠近短徑部的氣體釋放孔也會和凹部2的空間連通。而且，由於使彈性體4的截面長徑大致等於或略小於收納孔的凹部2的內徑，所 以，當進行彈性體4組裝作業時，可易於進行定位，從而能夠有效裝配。彈性體4的大小可根據所需容器1的大小來決定，但作為能夠應用於小型容器的彈性體大小，即便縱、橫、高 度分別為縱0. 5mm、橫0. 5mm、高度0. 5mm至縱2. 0mm、橫2. 0mm、高度2. Omm的範圍內，也可 以獲得可高精度調整壓力的洩放閥。所述彈性體4隻要是對氣體或液體呈現化學性穩定，且在擋板6和容器1之間能 夠阻斷這些氣體或液體，且可因擋板6的擠壓而產生壓縮彈性的材料，便無特別限定，作為 橡膠，可列舉天然橡膠或乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、苯乙烯 丁二烯橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、矽酮橡膠、氟橡膠、氨酯橡膠、氯丁二烯橡 膠等合成橡膠。而且，作為熱塑性彈性體，可列舉苯乙烯系彈性體、烯烴系彈性體、氨酯系彈 性體、聚酯系彈性體、聚醯胺系彈性體等，而優選以冬夏溫差大或熱帶或寒冷地域中均能使 用的在廣泛使用溫度範圍內具有穩定的彈性率以及壓縮永久應變特性、且成形加工精度較 高的矽酮橡膠為主成分。所述擋板6的結構如圖2至圖8以及圖26所示，在圖2中為圓板形且包含2個氣 體釋放孔5，在圖3中外周包含一對突部6b，在圖4中外周包含4個突部6b，在圖6中包含 4個氣體釋放孔5，在圖5中包含十字狀槽6c，且視需要在和槽6c相交的擋板6的側面也包 含相同的槽，在圖7中包含直線狀的2個槽6c且外周包含3個突部6b，在圖8中包含柵格 狀的槽6c且外周包含4個突部6b，在圖26中外周包含2個突部6b，氣體經由所述氣體釋 放孔5、槽6c或者擋板6和容器1的空隙7而被導出到外部。而且，在圖3、圖4、圖7、圖8以及圖26中，由於設置有突部6b，當將擋板6鑲嵌在 容器1中以使擋板6的上表面和容器的表面的高度一致時，易於形成擋板6的側面和容器 1的空隙7，且同時易於將擋板6設置在規定位置上。另外，如圖26所示，不在擋板6上設置氣體釋放孔5或槽6c，可通過在擋板6和容 器1的結合部設置略微導出氣體的空隙，而獲得相同的作用，也可包括圖2 圖8在內將這 些加以組合。因此，在圖1的結構中，當容器1內的槽內氫氣壓力上升時，達到高壓的氣體將從 孔3向外側擠壓彈性體4，故而所述氣體因孔3的外表面3a和彈性體4之間形成有空隙，而 從所述空隙被引導到凹部2內，並從釋放孔5釋放到外部，使得容器1內的槽內氫氣壓力下 降，從而防止容器1損壞等，並且，彈性體4再次將孔3堵塞而密合，使得氣體停止釋放，等 待下一次壓力上升。其次，根據圖9至圖11以及圖27和圖28，對本發明的其他方式進行說明。另外， 對於和圖1相同的部分，使用相同符號進行說明。在圖9中，符號23表示作為和所述容器1相同的容器的儲氣瓶，在和所述儲氣瓶 23前端連接的筒體20中設置有出入用閥21，且可對保持所述出入用閥21的收納孔22、22a 內插入用於供給氫氣的儲氣瓶23的前端後，經由筒體20而吸入排放氫氣。以和所述收納孔22連通的方式形成於筒體20的壁20a上的孔3 (相當於圖1的 孔3)形成為，和朝外開的螺紋孔24或開槽螺紋孔26相連通。在所述孔3中設置有由橡膠等構成的所述彈性體4，且所述彈性體4受到所述擋板 6擠壓，所述擋板6是利用旋入到所述螺紋孔24的中空螺釘體25而被擠壓到所述孔3側， 並利用所述中空螺釘體25的擰入狀態，而使彈性體4對孔3擠壓下的壓縮狀態能夠改變。另外，所述構成放大表示於圖10、圖11中。
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而且，在圖27中，即使取代通過中空螺釘體25的中空孔25a來釋放氣體，而通過 在螺紋孔24中沿著孔的軸向切割出足夠深度的槽26a的開槽螺紋孔26，旋入普通螺釘體 28，也可以具有相同的氣體導出功能。在圖28中，即使取代所述中空螺釘體25，而通過在側 面沿著螺釘的行進方向切割出足夠深度的槽27a的開槽螺釘體27，作為普通螺紋孔24也可 具有相同的氣體導出功能。而且，即便由開槽螺釘體27或普通螺釘體28取代所述中空螺釘體25，也可以通過 擰入狀態，使彈性體4對孔3擠壓下的壓縮狀態可改變。另外，也可以視情況，使螺釘體28、中空螺釘體25或開槽螺釘體27具有擋板6的 功能。所述容器1，作為其他方式，例如圖18所示，整體形狀由圓筒或方筒構成，且在所 述容器1的一端41設置有用於吸入排放氫氣的出入用閥21，而在沿著長度方向和所述一端 41相對向的另一端42，設置有圖1所示的由孔3、彈性體4及擋板6構成的組合體30，且以 能夠在一端41側吸入排放氫氣，而在另一端42側釋放氣體的方式，將組合體30分別設置 在不同端41、42。而且，雖未圖示，但出入用閥21和組合體30可共同設置在同一端41或 42。而且，圖19所示的構成是表示本發明的其他方式，因此，在和所述容器1分開而單 獨安裝在由大型儲氫容器等構成的別的容器50上的接頭51或閥門52中，連接固定著圖18 的容器1，且可通過設置在所述接頭51或閥門52且和外部連通的導通口 53，使所述儲氫容 器50內的氣體壓力，經由容器1的所述孔3、彈性體4以及擋板6的釋放孔5等而釋放到外部。另外，本發明的洩放閥不僅能夠用於收納儲氫合金的容器，而且也可以同樣用於 內置其他氣體或液化丙烷氣體、液體氮、液體二氧化碳等具有氣化性的液化氣類的液體或 者用作甲醇、乙醇、丁醇、汽油等燃料且體積膨脹大的揮發性液體的容器。
權利要求
一種洩放閥，其特徵在於包括容器(1)，內置儲氫合金、氣體或液體，凹部(2)，形成在所述容器(1)中，孔(3)，形成在所述凹部(2)的底面，且和所述容器(1)的內部連通，彈性體(4)，設置在所述孔(3)的外表面(3a)上，用以堵塞所述孔(3)，及擋板(6)，向所述孔(3)側對所述彈性體(4)施壓；其中，當所述容器(1)內的氣體或液體壓力上升時，使所述氣體或液體從所述外表面(3a)和所述彈性體(4)之間，經由設置在所述擋板(6)上的所述氣體或液體的釋放孔(5)、槽(6c)或者擋板(6)和容器(1)的空隙(7)，而釋放到外部。
2.根據權利要求1所述的洩放閥，其特徵在於在所述容器(1)上設置著氣體或液體的出入用閥(21)以及含有所述孔(3)、彈性體 (4)及擋板(6)的組合體(30)，所述出入用閥(21)和所述組合體(30)共同設置在所述容 器⑴的同一端(41或42)或者分別設置在不同端(41、42)。
3.根據權利要求1所述的洩放閥，其特徵在於所述容器(1)是由內置所述儲氫合金、氣體或液體的儲氣瓶(23)所構成，在和所述儲 氣瓶(23)前端連接的筒體(20)上設置著氣體或液體的出入用閥(21)，在所述筒體(20)的 壁(20a)上設置著所述孔(3)、彈性體(4)及擋板(6)。
4.根據權利要求3所述的洩放閥，其特徵在於為了向所述彈性體(4)側對所述擋板(6)施壓，而設置旋入到連通所述孔(3)的螺紋 孔(24)或開槽螺紋孔(26)中的螺釘體(28)、中空螺釘體(25)或開槽螺釘體(27)，且利用 所述螺釘體(28)、中空螺釘體(25)或開槽螺釘體(27)，使所述彈性體(4)的壓縮狀態可改變。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的洩放閥，其特徵在於所述容器(1)固定在接頭(51)或閥門(52)上，所述接頭(51)或閥門(52)安裝在和 所述容器(1)分開且內置儲氫合金、氣體或液體的別的容器(50)上，且，使內置所述儲氫合 金、氣體或液體的所述別的容器(50)內的壓力通過設置在所述接頭(51)或閥門(52)上且 和外部連通的導通口(53)而釋放。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的洩放閥，其特徵在於所述擋板(6)具有所述氣體或液體的釋放孔(5)或槽(6c)。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的洩放閥，其特徵在於所述彈性體(4)是由圓柱、橢圓柱、球體、多稜柱、梯形體、階梯狀體；外周具有突條 (4d)的圓柱、橢圓柱、球體、多稜柱、梯形體、階梯狀體；外周具有槽(4b)的圓柱、橢圓柱、球 體、多稜柱、梯形體、階梯狀體的任一種所構成。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的洩放閥，其特徵在於所述凹部(2)形成為具有和所述彈性體(4)的外接圓相同或略大於此外接圓的內接圓 的多稜柱或圓柱，且此多稜柱或圓柱的截面形狀具有和所述彈性體(4)非全等或非相似形 的截面形狀。
全文摘要
本發明目的在於，通過將彈性體擠壓配置到內置儲氫合金等的容器的孔內，而獲得安全的閥門功能。本發明的洩放閥結構為，包括與容器(1)的孔(3)接合的彈性體(4)以及擠壓所述彈性體(4)的擋板(6)，且在容器(1)內氫等的壓力上升後，氣體等從孔(3)的外表面(3a)和彈性體(4)之間經由擋板(6)的氣體等的釋放孔(5)而排放到外部。
文檔編號H01M8/04GK101952626SQ20098010298
公開日2011年1月19日 申請日期2009年1月21日 優先權日2008年1月29日
發明者佐藤幸雄, 山下武生, 根本雅司, 河原崎芳德, 涉川浩一, 渡邊陽一郎, 船津恭平 申請人:株式會社日本制鋼所;株式會社朝日橡膠