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CN101952626B - 泄放阀 - Google Patents

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CN101952626B CN2009801029875A CN200980102987A CN101952626B CN 101952626 B CN101952626 B CN 101952626B CN 2009801029875 A CN2009801029875 A CN 2009801029875A CN 200980102987 A CN200980102987 A CN 200980102987A CN 101952626 B CN101952626 B CN 101952626B
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Abstract

本发明目的在于通过将弹性体挤压配置到内置储氢合金等的容器的孔内，而获得安全的阀门功能。本发明的泄放阀结构为，包括与容器(1)的孔(3)接合的弹性体(4)以及挤压所述弹性体(4)的挡板(6)，且在容器(1)内氢等的压力上升后，气体等从孔(3)的外表面(3a)和弹性体(4)之间经由挡板(6)的气体等的释放孔(5)而排放到外部。

Description

泄放阀
技术领域
本发明涉及一种泄放阀，并且，涉及一种用于通过将弹性体挤压配置到内置储氢合金、气体或液体的容器的孔内，而获得泄放阀功能的新型改良技术。
背景技术
以往开发了一种如下技术，作为以燃料电池为代表的氢能设备的氢源，利用能够低压压缩储存氢的储氢合金。而且，当储氢容器的压力上升时，采用和普通压力容器一样的，其他领域中所用的释放压力的装置。
例如，一种如下弹簧式泄放阀经设计后也用于储氢容器中，此弹簧式泄放阀是通过改变弹簧所受的挤压力来调整压力释放量。
而且，在使用目的限定于密闭型蓄电池的专利文献1以及专利文献2中，也存在以下构造，通过将上部略微增大进行约束而易于进行定位，并使弹性体为双重结构，且兼具密封内部压力以及伴随压力上升而作为泄放阀的功能。
而且，同为密闭型的专利文献3的结构是如下构造，通过使用圆筒形弹性体而使形状简化，并使周围具有空隙的构造，而可靠确保压力释放路径。
而且，和非水电解质二次电池相关的专利文献4的结构是如下构造，当压力较低时，使压力从挡板周围释放，而当压力急剧上升时，通过排出弹性体，而使排气能力优异。
而且，使用这些弹性体的以往专利是采用如下手段，通过改变设置弹性体的尺寸或压力释放孔的大小来调整释放压力。
而且，虽然建议其他非水电解质二次电池采用膜式结构，但这是采用如下手段：当超过规定压力时，通过从薄壁部分开裂来释放内部压力。
专利文献1：日本专利特开2005-347130号公报
专利文献2：日本专利特开2003-045393号公报
专利文献3：日本专利特开2001-126696号公报
专利文献4：日本专利特开平07-37568号公报
发明内容
以往的泄放阀因以上述方式构成，故存在如下所述的问题。
以往在储氢容器中所采用的泄放阀是通过改变弹簧所受挤压力来调整压力释放量的弹簧式，但因所述装置构造复杂，所以存在以下缺点：极其难以小型化，以能够应对日益要求小型化的下述储氢容器：可达到人的手持大小或者便携的大小，尤其是手机燃料电池用槽或便携式电源设备用途的燃料电池用槽等，而且构造成本也无法降低。
而且，专利文献1以及专利文献2构成为，使上部略微增大进行定位，或者使弹性体为双重构造且兼具密封性的构造，但存在以下问题：弹性体自身或用以定位的构造将变得复杂，难以维持用以适应不断小型化的储氢容器的构造。
另外，专利文献3构成为，通过使用圆筒形弹性体来使形状简化，却成为周围具有空隙以确保压力释放路径的构造，所以，因压力释放孔的大小不同而难以进行定位以堵塞孔。进而，因是对压力释放路径过度增大的构造，因此，可能使泄放阀暴露于外部，导致灰尘等积聚在泄放阀周围，从而影响泄放阀减压。当然，如果对周围进行遮罩，便能够解决灰尘问题，但是这会导致构造复杂，而不适于小型容器。
而专利文献4构成为灰尘难以进入且压力释放优异的构造，但存在以下缺点：为了也能应对压力急剧上升，而使弹性体露出，会将弹性体排出使循环利用变得困难。
另外，以往专利所揭示的泄放阀中，对于压力调整范围不要求精度，且在不会影响成形误差的程度下，采用大型弹性体是充分的，但当使用成形误差影响较大的小型弹性体时，便难以获得能够以高精度调整压力的泄放阀。
而薄膜式虽然容易管理操作压力，但则存在以下问题，操作一次后，便无法循环利用。
因此，本发明是为了解决以下问题而开发研制，也就是所述小型化或弹性体的定位比较困难；灰尘容易从外部进入泄放阀；循环利用性较差；小型泄放阀难以高精度调整压力释放等。本发明的目的在于能够获得可同时解决这些弊端，能够以便利性高的构造应用于可循环利用容器的泄放阀。
本发明的泄放阀包括：容器，内置储氢合金、气体或液体；收容凹部，形成在所述容器的端面上，且俯视时呈圆形；圆柱状的凹部，形成在所述收容凹部的底面的中央部，且具有开口；孔，形成在所述凹部的凹部底面上，且和所述容器内部连通；弹性体，设置在所述凹部内，用以堵塞所述孔，且形成为四角棱柱或六角棱柱；以及，平板状的挡板，相对于所述容器的所述收容凹部内镶嵌，且向所述孔侧对所述弹性体施压，并且具有多个释放孔；且所述凹部的轴向剖面上的内径小于所述收容凹部的内径，所述容器的端面与挡板的外部表面为同一面，且所述弹性体的轴向剖面的长尺寸和所述凹部的内径相等或略小于所述凹部的内径，通过使用具有大于所述凹部的所述内径的外径的所述挡板，而将所述弹性体以压缩状态固定在所述凹部底面及对所述弹性体施压的所述挡板的面上；由于所述气体或液体从所述孔将所述弹性体向外侧挤压，所以在所述凹部的凹部底面与所述弹性体之间形成间隙，并且将所述气体或液体从该间隙引导至所述凹部内，且经由所述释放孔而向外部放出，所述释放孔在较所述弹性体的轴向剖面的短尺寸更靠外侧的位置上设置有多个，即便所述释放孔的任一个由所述弹性体的长尺寸部堵塞，靠近短尺寸部的所述释放孔也会与所述凹部的空间连通。而且，本发明的泄放阀具有下述结构：在所述容器中设置着气体或液体的出入用阀以及含有所述孔、弹性体及挡板的组合体，所述出入用阀和所述组合体共同设置在所述容器的同一端或者分别设置在不同端。另外，本发明的泄放阀具有下述结构：所述容器固定在接头或阀门上，这些接头或阀门安装在和所述容器分开且内置储氢合金、气体或液体的别的容器上，且，使内置所述储氢合金、气体或液体的所述别的容器内的压力通过设置在所述接头或阀门且和外部连通的导通口而释放。
本发明的泄放阀因以上述方式构成，故可获得如下所述的效果。
亦即，本发明通过采用和以前所用弹簧式不同的弹性体而使构造简单化，从而具备具有适应容器小型化及低成本化的安全功能的效果。
而且，通过采用四角棱柱或六角棱柱的弹性体，该弹性体非相对圆筒形凹部而言圆筒形等的截面为圆形的弹性体，或者，通过采用相对多边形凹部而言具有和所述凹部非全等或非相似形的截面的弹性体，而在设置弹性体时，能够易于以弹性体或凹部的对角进行定位，无需操作者反应便能可靠堵塞压力释放孔，提高生产率。进而，能够在凹部和弹性体之间形成空隙，从而获得确保压力释放路径的效果。
而且，利用尽量减少空隙的挡板等来挤压弹性体，不使弹性体露出，由此能够减少灰尘等的外部环境作用于弹性体自身，从而不仅减少对阀门作业的影响，而且可以减少当阀门作业时灰尘等进入弹性体和容器或挡板的空隙间的密封面的可能性，也可以增加重复作业时释放压力的可重复性。
而且，能够适当调整内置储氢合金的容器中的泄放阀的作业压力在例如3.5～4.0MPa，达到0.5MPa以下的狭窄范围内。具体而言，可通过调整弹性体的配合或形状、尺寸、硬度等，改变弹性体的弹簧常数，进而也改变压缩率，而调整泄放阀的适当作业压力。
而且，可以采用非以往的薄膜式的弹性体作为阀体，从而设定具有重复性的安全功能。
附图说明
图1是表示本发明的泄放阀的截面图。
图2是图1的挡板的放大平面图。
图3是图2的其他方式的平面图。
图4是图3的其他方式的平面图。
图5是图2的其他方式的平面图。
图6是图1的弹性体的放大平面图。
图7是图6的其他方式的平面图。
图8是图7的立体放大图。
图9是图1的其他方式的结构图。
图10是图9的其他方式的结构图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种通过将弹性体挤压配置在内置储氢合金等的容器的孔内，而获得安全的阀门功能的泄放阀。
实施例
以下，连同图式，对本发明泄放阀的较佳实施方式进行说明。
在图1中，符号1表示内置储氢合金(未图示)的容器，所述容器1可为铝、各种钢铁等具有适当强度和韧性的金属。而且，所述容器1也可为对应于气体种类而满足强度和韧性的尼龙等工程塑料或塑料和金属复合而成的容器。
在所述容器1的上部即端面1a上，形成着俯视时呈圆形的收容凹部6A，在该收容凹部6A的底面2A的中央部，以与所述收容凹部6A连通的方式形成着具有开口2a的圆柱状的凹部2，并且在所述凹部2的底部中心位置形成有贯通状的孔3，在所述孔3上，以堵塞所述孔3的状态设置着由橡胶等弹性材料构成并且形成四角棱柱或六角棱柱的弹性体4。
在所述凹部2上，以覆盖所述凹部2的状态设置着呈平板状且具有气体释放孔5或槽6c的挡板6，并且通过利用所述挡板6挤压所述弹性体4的上表面4a，而对所述弹性体4施压以堵塞孔3。另外，也可以构成，在和容器之间设置释放压力的微小空隙7而代替所述释放孔5。
所述凹部2的轴向剖面上的内径小于所述收容凹部6A的内径，所述挡板6的外径大于所述凹部2的所述内径。
所述弹性体4是由橡胶等成形加工品形成，而实际上，如图6、图7、图8所示，可以形成为四角棱柱或六角棱柱。
而且，可以以下述方式构成，即，通过使所述凹部2和弹性体4成为互不相同的截面形状，而无需使凹部2的侧壁和弹性体4相互附着，便可确保气体压力的释放路径，因此导致由挡板6开设的气体释放孔5在弹性体4截面的长径部分被堵塞，但由于和短径相比位于外侧(大于短径半径的半径位置)，因此，即使多个气体释放孔的任一个在弹性体4的长径部分被堵塞，靠近短径部的气体释放孔也会和凹部2的空间连通。
而且，由于使弹性体4的截面长径大致等于或略小于收纳孔的凹部2的内径，所以，当进行弹性体4组装作业时，可易于进行定位，从而能够有效装配。弹性体4的大小可根据所需容器1的大小来决定，但作为能够应用于小型容器的弹性体大小，即便纵、横、高度分别为纵0.5mm、横0.5mm、高度0.5mm至纵2.0mm、横2.0mm、高度2.0mm的范围内，也可以获得可高精度调整压力的泄放阀。
所述弹性体4只要是对气体或液体呈现化学性稳定，且在挡板6和容器1之间能够阻断这些气体或液体，且可因挡板6的挤压而产生压缩弹性的材料，便无特别限定，作为橡胶，可列举天然橡胶或乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、硅酮橡胶、氟橡胶、氨酯橡胶、氯丁二烯橡胶等合成橡胶。而且，作为热塑性弹性体，可列举苯乙烯系弹性体、烯烃系弹性体、氨酯系弹性体、聚酯系弹性体、聚酰胺系弹性体等，而优选以冬夏温差大或热带或寒冷地域中均能使用的在广泛使用温度范围内具有稳定的弹性率以及压缩永久应变特性、且成形加工精度较高的硅酮橡胶为主成分。
所述挡板6的结构如图2至图5所示，在图2中为圆板形且包含2个气体释放孔5，在图3中外周包含一对突部6b，在图4中外周包含4个突部6b，在图5中包含4个气体释放孔5，气体经由所述气体释放孔5或者挡板6和容器1的空隙7而被导出到外部。
而且，在图3、图4中，由于设置有突部6b，当将挡板6镶嵌在容器1中以使挡板6的上表面和容器的表面的高度一致时，易于形成挡板6的侧面和容器1的空隙7，且同时易于将挡板6设置在规定位置上。如图1所示，所述容器1的端面1a与挡板6的外部表面6a为同一面。
因此，在图1的结构中，当容器1内的槽内氢气压力上升时，达到高压的气体将从孔3向外侧挤压弹性体4，所以在所述凹部2的凹部底面2B与所述弹性体4之间形成间隙，并且将所述气体或液体从该间隙引导至所述凹部2内，且经由所述释放孔5或挡板6的侧面和容器1的空隙7而向外部放出，使得容器1内的槽内氢气压力下降，从而防止容器1损坏等，并且，弹性体4再次将孔3堵塞而密合，使得气体停止释放，等待下一次压力上升。
所述容器1，作为其他方式，例如图9所示，整体形状由圆筒或方筒构成，且在所述容器1的一端41设置有用于吸入排放氢气的出入用阀21，而在沿着长度方向和所述一端41相对向的另一端42，设置有图1所示的由孔3、弹性体4及挡板6构成的组合体30，且以能够在一端41侧吸入排放氢气，而在另一端42侧释放气体的方式，将组合体30分别设置在不同端41、42。而且，虽未图示，但出入用阀21和组合体30可共同设置在同一端41或42。
而且，图10所示的构成是表示本发明的其他方式，因此，在和所述容器1分开而单独安装在由大型储氢容器等构成的别的容器50上的接头51或阀门52中，连接固定着图18的容器1，且可通过设置在所述接头51或阀门52且和外部连通的导通口53，使所述储氢容器50内的气体压力，经由容器1的所述孔3、弹性体4以及挡板6的释放孔5等而释放到外部。
另外，本发明的泄放阀不仅能够用于收纳储氢合金的容器，而且也可以同样用于内置其他气体或液化丙烷气体、液体氮、液体二氧化碳等具有气化性的液化气类的液体或者用作甲醇、乙醇、丁醇、汽油等燃料且体积膨胀大的挥发性液体的容器。

Claims (3)

1.一种泄放阀，其特征在于：包括
容器(1)，内置储氢合金、气体或液体；收容凹部(6A)，形成在所述容器(1)的端面(1a)上，且俯视时呈圆形；圆柱状的凹部(2)，形成在所述收容凹部(6A)的底面(2A)的中央部，且具有开口(2a)；孔(3)，形成在所述凹部(2)的凹部底面(2B)上，且和所述容器(1)的内部连通；弹性体(4)，设置在所述凹部(2)内，用以堵塞所述孔(3)，且形成为四角棱柱或六角棱柱；及平板状的挡板(6)，相对于所述容器(1)的所述收容凹部(6A)内镶嵌，且向所述孔(3)侧对所述弹性体(4)施压，并且具有多个释放孔(5)；
所述凹部(2)的轴向剖面上的内径小于所述收容凹部(6A)的内径，所述容器(1)的端面(1a)与所述挡板(6)的外部表面(6a)为同一面，且所述弹性体(4)的轴向剖面的长尺寸和所述凹部(2)的内径相等或略小于所述凹部(2)的内径，通过使用具有大于所述凹部(2)的所述内径的外径的所述挡板(6)，而将所述弹性体(4)以压缩状态固定在所述凹部底面(2B)及对所述弹性体(4)施压的所述挡板(6)的面上；
由于所述气体或液体从所述孔(3)将所述弹性体(4)向外侧挤压，所以在所述凹部(2)的凹部底面(2B)与所述弹性体(4)之间形成间隙，并且将所述气体或液体从该间隙引导至所述凹部(2)内，且经由所述释放孔(5)而向外部放出，所述释放孔(5)在所述弹性体(4)的轴向剖面的短尺寸更靠外侧的位置上设置有多个，即便所述释放孔(5)的任一个由所述弹性体(4)的轴向剖面的长尺寸部堵塞，靠近短尺寸部的所述释放孔(5)也会与所述凹部(2)的空间连通。
2.根据权利要求1所述的泄放阀，其特征在于：
在所述容器(1)上设置着气体或液体的出入用阀(21)以及含有所述孔(3)、弹性体(4)及挡板(6)的组合体(30)，所述出入用阀(21)和所述组合体(30)共同设置在所述容器(1)的同一端(41或42)或者分别设置在不同端(41、42)。
3.根据权利要求1所述的泄放阀，其特征在于：
所述容器(1)固定在接头(51)或阀门(52)上，所述接头(51)或阀门(52)安装在和所述容器(1)分开且内置储氢合金、气体或液体的别的容器(50)上，且，使内置所述储氢合金、气体或液体的所述别的容器(50)内的压力通过设置在所述接头(51)或阀门(52)上且和外部连通的导通口(53)而释放。
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