JPH07263286A - 電解コンデンサ駆動用電解液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比抵抗を上昇させることなく、火花発生電圧
を上昇でき、コンデンサ素子に含浸し電解コンデンサと
して使用中での凝縮液による腐食断線不良を防止できる
中高圧用に適した電解コンデンサ駆動用電解液の提供。 【構成】 エチレングリコールを主体とする溶媒に有機
カルボン酸四級アンモンニウムを溶質として溶解し、か
つ、ビスエチレングリコールほう酸アンモニウム及び／
又はその四級アンモニウム塩を全体の少なくとも５重量
％を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解コンデンサ駆動用
電解液に関するもので、特に、中高圧用電解コンデンサ
の特性改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電解コンデンサの駆動用電解液
において、特に中高圧用としては、エチレングリコール
を溶媒とし、溶質として無機酸又はそのアンモニウム塩
（ほう酸、ほう酸アンモニウムなど）を溶解したものや
有機カルボン酸（セバチン酸、アゼライン酸、安息香
酸、１，６−デカンジカルボン酸など）又はその塩（ア
ンモニウム塩、一級アミン塩、二級アミン塩、三級アミ
ン塩など）を溶解したものが用いられていた。

【０００３】しかしながら、エチレングリコール／ほう
酸系の駆動用電解液は比抵抗が高く温度特性も悪く、か
つエチレングリコールとほう酸の間で起こるエステル化
反応により多量の水分が含有するため、この水分がコン
デンサ素子を構成する電極箔の誘電体酸化皮膜を劣化さ
せ、コンデンサの寿命を著しく縮める欠点を有してい
た。また、エチレングリコールに有機酸又はその塩を溶
解した駆動用電解液は、コンデンサ素子に含浸して使用
中、リプル電流が流れる過程でのコンデンサ素子発熱に
よる蒸発現象下で、電解コンデンサを構成する封口体内
面に薄いアンモニア又はアミン溶液からなる凝縮液付着
となり、この凝縮液同志の繋りで封口体に固着している
陽極引出端子と陰極引出端子間で回路を形成し、陽極引
出端子の材質であるアルミニウムを溶解し、腐食断線に
至る致命的な問題誘発に結びつく欠点を有していた。

【０００４】そのため、このような問題を解決するため
に上記した駆動用電解液組成とは別に、エチレングリコ
ール／有機カルボン酸四級アンモニウム系の駆動用電解
液も試みられているおり、有機カルボン酸及び四級アン
モニウム共蒸発しないため、凝縮液の組成は中性のエチ
レングリコール溶液で陽・陰極間で回路形成しても、陽
極引出端子の腐食断線問題を解決できる点で効果的であ
ると言える。

【０００５】しかしながら、エチレングリコール／有機
カルボン酸四級アンモニウム系の駆動用電解液は、火花
電圧が低く中高圧用としては十分でないという問題があ
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、溶
媒としてのエチレングリコールに無機酸又はそのアンモ
ニウム塩を溶質として用いた駆動用電解液では、電極箔
の誘電体酸化皮膜を劣化させ、コンデンサの寿命を著し
く縮め、またエチレングリコールに有機酸又はその塩を
溶解した駆動用電解液では、凝縮液を介して陽・陰極間
に回路を形成し、腐食断線に至る致命的な欠点を有し、
更にエチレングリコール／有機カルボン酸四級アンモニ
ウム系の駆動用電解液は、凝縮液による腐食断線不良の
危険性はないが、火花電圧が低く中高圧用としては十分
でないという実用上解決すべき課題を持つものであっ
た。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、火花電圧を向上させ、コンデンサ素
子に含浸し電解コンデンサとして各種機器に組込み使用
中での凝縮液による腐食断線不良を防止できる信頼性の
高い中高圧用に適した電解コンデンサ駆動用電解液を提
供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による電解コンデ
ンサ駆動用電解液は、エチレングリコールを主体とする
溶媒に有機カルボン酸四級アンモニウムを溶質として溶
解し、かつ、ビスエチレングリコールほう酸及び／又は
その四級アンモニウム塩を全体量の少なくとも５重量％
を添加したことを特徴とするものである。

【０００９】また、この場合、有機カルボン酸が、セバ
チン酸、アゼライン酸、安息香酸、１，６−デカンジカ
ルボン酸、１−メチル−１，７−ヘプタンジカルボン
酸、１，３−ジメチル−１，３，９−ノナントリカルボ
ン酸の少なくとも一種からなり、四級アンモニウムが、
テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム
の少なくとも一種からなることを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【作用】以上のように構成された電解コンデンサ駆動用
電解液によれば、ビスエチレングリコールほう酸及び／
又はその四級アンモニウム塩の存在によって、火花電圧
を上昇させ、かつ添加剤としてのビスエチレングリコー
ルほう酸の存在によって、高温での水分発生を抑制で
き、更に溶質が有機カルボン酸四級アンモニウムである
ためコンデンサ素子に含浸しての使用中の素子発熱→駆
動用電解液蒸発→凝縮液発生となったとしても溶質が蒸
発せず、凝縮液自体は、主溶媒のエチレングリコールの
中性溶液であり、凝縮液を介して陽・陰極間に回路形成
しても腐食はしない。

【００１１】なお、ビスエチレングリコールほう酸及び
／又はその四級アンモニウム塩を全体量の少なくとも５
重量％とする理由は、ビスエチレングリコールほう酸及
び／又はその四級アンモニウム塩の添加量が５％未満で
は火花電圧が低く、中高圧用として不適であることに基
づくものである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る電解コンデンサ駆動用電
解液の実施例について説明する。すなわち、本発明にな
る電解コンデンサ駆動用電解液は、エチレングリコール
を主体とする溶媒に有機カルボン酸四級アンモニウムを
溶質として溶解し、かつ、ビスエチレングリコールほう
酸及び／又はその四級アンモニウム塩を全体量の少なく
とも５重量％添加したものであり、この場合、有機カル
ボン酸が、セバチン酸、アゼライン酸、安息香酸、１，
６−デカンジカルボン酸、１−メチル−１，７−ヘプタ
ンジカルボン酸、１，３−ジメチル−１，３，９−ノナ
ントリカルボン酸の少なくとも一種からなり、四級アン
モニウムが、テトラメチルアンモニウム、テトラエチル
アンモニウムの少なくとも一種からなるものである。

【００１３】なお、この場合、ビスエチレングリコール
ほう酸及び／又はその四級アンモニウム塩の添加量につ
いて本発明者らの実験結果から、ビスエチレングリコー
ルほう酸及び／又はその四級アンモニウム塩の添加量が
５％未満では火花電圧が低いため中高圧用として使用で
きないことが分かった。

【００１４】以上のように構成してなる電解コンデンサ
駆動用電解液によれば、ビスエチレングリコールほう酸
及び／又はその四級アンモニウム塩の存在によって、火
花電圧を上昇させ、かつ添加剤としてのビスエチレング
リコールほう酸は、エチレングリコールとホウ酸を予め
エステル化反応させて発生した水分を除去したものであ
るため、高温での水分発生を抑制でき、コンデンサ素子
に含浸して使用した場合、電極箔の誘電体酸化皮膜を劣
化させてコンデンサ寿命を著しく縮める要因は解消さ
れ、更に溶質が有機カルボン酸四級アンモニウムである
ためコンデンサ素子に含浸しての使用中の素子発熱→駆
動用電解液蒸発→凝縮液発生となったとしても溶質であ
る有機カルボン酸四級アンモニウムが蒸発せず、凝縮液
自体は、主溶媒のエチレングリコールの中性溶液であ
り、凝縮液を介して陽・陰極間に回路形成しても、電極
引出端子の腐食による断線断線の要因を解消できる優れ
た効果を有する。

【００１５】次に、本発明に基づく実施例と従来例の特
性比較について述べる。すなわち、表１〜表５に示すよ
うに構成した実施例１〜実施例１１、参考例１、従来例
１〜従来例１２それぞれの駆動用電解液の２５℃での比
抵抗及び火花発生電圧を調べた結果、表６及び表７に示
す通りであった。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【表３】

【００１９】

【表４】

【００２０】

【表５】

【００２１】

【表６】

【００２２】

【表７】

【００２３】表６及び表７から明らかなように、実施例
１〜実施例１１は元より従来例１〜従来例６のものは、
中高圧用駆動用電解液として比抵抗及び火花電圧特性で
見た場合十分な条件を備えているのに対し、参考例１及
び従来例７〜従来例１２のものは、火花電圧特性が低く
中高圧用の駆動用電解液として不適であることが分か
る。

【００２４】しかして、次に、中高圧用の駆動用電解液
として不適である従来例７〜従来例１２を除き、表６に
示した実施例１〜実施例１１及び参考例１と表７に示し
た従来例１〜従来例６の駆動用電解液を使用して製作し
た定格４００Ｖ−１５０μＦのアルミニウム電解コンデ
ンサのｔａδ及び漏れ電流初期特性と、１０５℃中で５
０Ｈｚ、３．３Ａ／個のリプル電流を流して行った高温
負荷試験１０００時間後の静電容量変化率、ｔａδ及び
漏れ電流特性と腐食発生状況を比較をした結果、表８と
表９に示す通りであった。

【００２５】なお、試料はいずれもそれぞれ１０個であ
る。

【００２６】

【表８】

【００２７】

【表９】

【００２８】表８及び表９から明らかなように、参考例
１のものはエージング中に全部防爆弁が動作し、また、
従来例１〜従来例６のものは、高温負荷試験後において
静電容量変化率、ｔａｎδ変化、漏れ電流変化も大き
く、かつ腐食が発生し実用上大きな問題を抱える結果と
なったのに対して、実施例１〜実施例１１のものは、高
温負荷試験後における静電容量変化率、ｔａｎδ変化、
漏れ電流変化も小さく、また、腐食発生も皆無であり、
本発明の顕著な効果を実証した。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の電解コンデ
ンサ駆動用電解液は、火花発生電圧を上昇させることが
でき、かつ、腐食断線不良を防止できる、高温でも安定
な長寿命の中高圧用電解コンデンサ提供に寄与できる電
解コンデンサ駆動用電解液を得ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチレングリコールを主体とする溶媒に
   有機カルボン酸四級アンモニウム塩を溶質として溶解
   し、かつ、ビスエチレングリコールほう酸及び／又はそ
   の四級アンモニウム塩を全体の少なくとも５重量％添加
   したことを特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。
2. 【請求項２】 有機カルボン酸が、セバチン酸、アゼラ
   イン酸、安息香酸、１，６−デカンジカルボン酸、１−
   メチル−１，７−ヘプタンジカルボン酸、１，３−ジメ
   チル−１，３，９−ノナントリカルボン酸の少なくとも
   一種からなり、四級アンモニウムが、テトラメチルアン
   モニウム、テトラエチルアンモニウムの少なくとも一種
   からなることを特徴とする請求項１記載の電解コンデン
   サ駆動用電解液。