JPH08148390A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部端子の浸食状況及びコンデンサ素子の劣
化状況の把握が容易で、事故や故障を未然に防ぐことが
できる電解コンデンサを提供する。 【構成】 駆動用電解液を含浸したコンデンサ素子１
を、円筒形のケース２に収納する。ケース２の開口部を
透明な樹脂製の封口体３で密封する。封口体３にはリベ
ット９が取着されており、該リベット９は封口体３の内
面に陽極内部端子６、陰極内部端子７を接続し、外面に
陽極外部端子１０、陰極外部端子１１を取り付けてい
る。封口体３の一例として円筒部３ａを設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子機器に用いられる電
解コンデンサに係り、特に、内部に電解液を使用した電
解コンデンサの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品の低コスト化及び小形軽
量化志向の要求と並行して、電子部品の安全性及び信頼
性が重要視されてきている。中でもアルミニウム非固体
電解コンデンサに代表される電解コンデンサは、国内で
の生産量が多く、完成品に対する信頼性を重視する傾向
がますます強まってきている。

【０００３】電解コンデンサには、陽極箔と陰極箔から
なる一対の電極箔の相互間にスペーサを介在させて、こ
れらを一体に巻回したコンデンサ素子が使用されてい
る。そして、前記コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸
して円筒状のアルミケースに収納し、このアルミケース
の開口部をゴム栓又は樹脂製の封口体で密封することに
よって、電解コンデンサが構成されている。

【０００４】一般に、３５０Ｖ以上の製品耐圧を有する
アルミニウム電解コンデンサの場合、駆動用電解液には
溶質としてアンモニア成分を有する有機系化合物あるい
は硼酸等の無機系化合物が用いられ、溶媒としてエチレ
ングリコールが用いられている。溶質として有機系と無
機系のどちらを使用するかは、電気的特性と浸食を排除
して得られる信頼性のどちらを重視するかによって決定
される。すなわち、無機系化合物を溶質とした電解液の
場合、固有抵抗が高く熱的にも劣化が激しいため、長時
間使用すると電気的特性が一定せず、コンデンサの損失
が増大する。一方、有機系化合物を溶質とした電解液の
場合、固有抵抗が低く熱安定性が良いため、電気的特性
に優れている。

【０００５】ところで、上記のような電解コンデンサを
必要機器に組み込んで使用していると、印加直流に交流
成分が重畳された高いリプル電流が流れ、コンデンサ素
子の抵抗分（等価直列抵抗）によって熱が発生する。そ
して、周囲の機器が高温になっている場合には、この熱
も加わってコンデンサ素子に含浸された駆動用電解液が
蒸発し、アンモニアを含む蒸気となる。この蒸気が、電
解コンデンサ内で比較的低温の部位、すなわちコンデン
サ素子を収納するケースや、このケースの開口部を密閉
する封口体の裏面において冷やされ再び液化すると、水
素イオン濃度の高い、つまり高アルカリで強い浸食性を
有する凝縮液として付着することとなる。特に、有機系
化合物を溶質とした電解液を使用する場合には、浸食性
の強い凝縮液がケース内部に付着することになる。

【０００６】このように凝縮液が付着したままコンデン
サ素子に電圧が印加されると、コンデンサ素子から封口
体に導出される一対の内部端子のうち陽極側の内部端子
及びその周辺が急速に浸食される。これは、陽極側の内
部端子にプラス電位、陰極側の内部端子にマイナス電位
（正電位）が印加されると、一対の内部端子の取り付け
部の間をはじめとして、ケースと陽極側の内部端子との
間、及びケースと陽極内部端子の取り付け部との間にも
凝縮液を介した電気回路が形成されるためである。この
ような浸食を放置しておくと、内部端子は最終的には断
線し、電解コンデンサが機能停止に至る可能性もある。

【０００７】かかる問題点に対処するために、駆動用電
解液の蒸発量を減らすことにより凝縮液の生成量を減少
させて、凝縮液の付着を防ぐ方法がある。これは、巻回
されたコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸した後、余
分な駆動用電解液を除去するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような電解コンデンサには、以下のような問題点があっ
た。すなわち、駆動用電解液を除去するといっても、そ
の除去量を適切な値とすることは困難であり、除去量が
多過ぎたり少な過ぎたりすることとなる可能性が高い。
駆動用電解液の除去量が多過ぎた場合には、陽極箔と陰
極箔の間の電解液が不足することとなり、規定の静電容
量を得られないこととなる。さらに、除去量が少な過ぎ
た場合には、依然として上述のように、浸食の最終段階
で発生する内部端子の断線による電解コンデンサの機能
停止をもたらす可能性が残る。

【０００９】このような事態を未然に防ぐためには、電
解コンデンサ内の浸食の進行の度合いを常に確認してお
く必要がある。しかし、電解コンデンサ内部は、アルミ
ケースやゴム又は不透明の樹脂を素材とする封口体によ
って外部から遮断されているので、封口体裏面における
凝縮液の付着状況及び内部端子の浸食の進行状況を調べ
るためには、その都度封口体を取り外す必要があり、作
業が面倒であった。また、コンデンサ素子は劣化すると
茶褐色に変色するが、このような劣化状況を調べる場合
にも封口体を取り外す必要があり、作業が面倒であっ
た。

【００１０】本発明は、上記の課題を解決するために提
案されたものであり、その目的は、内部端子の浸食状況
及びコンデンサ素子の劣化状況の把握が容易で、事故や
故障を未然に防ぐことができる電解コンデンサを提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、スペーサを介して巻回さ
れた複数の電極箔によって構成されたコンデンサ素子
と、前記各電極箔から導出された内部端子と、電解液を
含浸した前記コンデンサ素子を収容したケースと、前記
ケースの開口部を密封した絶縁性の封口体と、一端に前
記内部端子を接続し、他端に前記封口体の外部に露出し
た外部端子を接続したリベットとを有する電解コンデン
サにおいて、前記封口体が、透明材料により構成されて
いることを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電
解コンデンサにおいて、前記ケースが筒形に形成され、
前記封口体に、前記ケースの筒形の一部を延長する筒状
部が形成されていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は以下
の通りである。すなわち、請求項１記載の発明では、リ
プル電流の印加によりコンデンサ素子の温度が上昇する
と、コンデンサ素子に含浸された電解液が蒸気になって
ケース内に充満する。この蒸気は、封口体裏面の内部端
子の周辺とケースの一部の裏面において冷やされて液化
し付着する。封口体は透明材料により構成されているの
で、このような電解液の付着による内部端子及びその周
辺で発生する電気化学的な浸食の進行の度合いなどの電
解コンデンサ内部の現象を、封口体を取り外すことなく
外部から視覚的に把握できる。したがって、浸食による
断線が発生する前に、交換時期を容易に判断できる。さ
らに、コンデンサ素子が長時間の使用により茶褐色に変
色している場合にも、交換時期を容易に判断できる。

【００１４】請求項２記載の発明は、封口体の筒状部
は、ケースの筒形の一部を延長しているので、電解コン
デンサの外装のうちの透明部分が大きく、前述の内部の
現象をさらに容易に確認できる。

【００１５】

【実施例】請求項１及び請求項２記載の本発明による電
解コンデンサの一実施例を、図面を参照して以下に説明
する。なお、請求項１記載のスペーサはスペーサ紙、電
極箔は陽極箔及び陰極箔、内部端子は陽極内部端子及び
陰極内部端子、電解液は駆動用電解液、外部端子は陽極
外部端子及び陰極外部端子とし、請求項２記載の筒状部
は円筒部とする。

【００１６】（１）実施例の構成 まず、本実施例の構成を説明する。すなわち、図１に示
すように、コンデンサ素子１は駆動用電解液に含浸さ
れ、円筒形のケース２に収納されている。このケース２
の開口部は、透明なエポキシ樹脂製の絶縁体を素材とす
る封口体３によって密封されている。この封口体３は、
ケースの円筒形の延長となる円筒部３ａを有している。
そして、封口体３にはリベット９が取着され、陽極外部
端子１０及び陰極外部端子１１が設けられている。

【００１７】また、コンデンサ素子１は以下のように構
成されている。すなわち、図２に示すように、一対の電
極箔すなわち陽極箔４及び陰極箔５の任意の位置に、陽
極内部端子６及び陰極内部端子７が幅方向に取り付けら
れている。前記電極箔の相互間には、スペーサ紙８が挟
まれ、これらが一体に巻回されてコンデンサ素子１が形
成されている。

【００１８】さらに、コンデンサ素子１から導出された
陽極内部端子６及び陰極内部端子７は、封口体３の内面
に取着されたリベット９に接続されている。そして、陽
極内部端子６及び陰極内部端子７は、封口体３の外面に
おいてそれぞれ陽極外部端子１０及び陰極外部端子１１
に接続されている。

【００１９】（２）実施例の作用 以上のような構成を有する本実施例の作用は以下の通り
である。すなわち、リプル電流の印加によりコンデンサ
素子１及びその周辺機器の温度が上昇すると、コンデン
サ素子１に含浸された駆動用電解液が蒸気になってケー
ス２内に充満する。この蒸気は、封口体３裏面の陽極内
部端子６及び陰極内部端子７の周辺、封口体３の円筒部
３ａの内面において冷やされて液化し、付着する。封口
体３は透明な樹脂製なので、このような駆動用電解液の
付着による陽極内部端子６及びその周辺で発生する電気
化学的な浸食の進行の度合いなどの電解コンデンサ内部
の現象は、封口体３を取り外すことなく外部から視覚的
に判断される。特に、円筒部３ａの内面に駆動用電解液
が付着した場合にも、外部から容易に把握できる。

【００２０】したがって、浸食による断線が発生する前
に、交換時期であることを容易に判断できる。そして、
コンデンサ素子は長時間の使用により茶褐色に変色して
いる場合にも、交換時期であることを容易に判断でき
る。

【００２１】（３）実施例の効果 以上のような本実施例によれば、封口体３を取り外すこ
となく、交換時期を容易に把握できるので、電解コンデ
ンサの機能事故や故障を未然に防止することができる。

【００２２】また、駆動用電解液の付着状況は、封口体
３の円筒部３ａにおいても視覚的に把握できるので、封
口体３の内面の内部端子周辺ばかりでなく、ケース２近
傍の部分まで内部を観測可能となる。したがって、電解
コンデンサの劣化状況を詳細に把握できる。

【００２３】（４）本発明品と従来品との比較実験 以下に、電解コンデンサの使用に伴う劣化状況につい
て、本発明による一実施例の電解コンデンサＡと従来技
術による電解コンデンサＢとの比較実験を行った結果を
述べる。

【００２４】まず、本発明による電解コンデンサＡ（以
下、本発明品Ａという）は、以下のような仕様で製造さ
れたものとする。すなわち、一対のアルミニウム箔を、
その表面をエッチング液で粗面化することにより、表面
積を拡大する。そして、一方のアルミニウム箔に陽極酸
化皮膜を施して陽極箔とし、他方のアルミニウム箔に陰
極酸化被膜を施して陰極箔とし、それぞれを幅５０ｍｍ
とする。これら陽極箔及び陰極箔それぞれの任意の箇所
に、高純度のアルミニウム製の陽極内部端子及び陰極内
部端子を幅方向に取り付ける。陽極箔及び陰極箔の相互
間にスペーサ紙を挟み、全体を巻芯に巻回することによ
り、コンデンサ素子を形成する。コンデンサ素子から内
部端子を導出する。

【００２５】そして、コンデンサ素子を駆動用電解液に
浸漬して減圧し、コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸
させる。このように駆動用電解液を含浸したコンデンサ
素子を、直径５１ｍｍ、長さ５０ｍｍのアルミケースに
収納する。さらに、封口体を、エポキシ樹脂の絶縁体を
素材として一部がケースの延長となる円筒部を形成する
ように構成する。封口体にはリベットを取着し、外面に
外部端子を取り付けると共に、内面には内部端子を接続
する。そして、前記封口体によってアルミケースの開口
部を密閉する。

【００２６】一方、従来の電解コンデンサＢ（以下、従
来品Ｂという）は、以下のような仕様で製造されたもの
とする。すなわち、図３に示すように、封口体は不透明
な絶縁体により構成されているが、円筒部を有していな
い。また、アルミケース自体の長さは、円筒部が無い分
が長く形成されているので、７０ｍｍである。以上の仕
様以外は、全て本発明品Ａと同じとする。

【００２７】そして、試料としては、本発明品Ａ、従来
品Ｂ共に定格４５０Ｖ−１０００μＦのものを用い、そ
の個数はそれぞれ１０個ずつとし、以下のように試験を
行った。すなわち、本発明品Ａと従来品Ｂとを８５℃に
して、５Ａ、１２０Ｈｚのリプル電流を長時間印加し、
それぞれについて保守点検作業を行う。そして、コンデ
ンサ内部の浸食による不具合を観察して、電解コンデン
サの機能の停止を未然に防止した事例を調査した。この
結果は図４の表に示す通りである。

【００２８】すなわち、本発明品Ａではコンデンサ素
子、アルミニウム内部端子及び封口体内面の内部端子取
り付け部を外部から観察できたので、２４００時間及び
３３５０時間で各１個の浸食を発見した。よって、浸食
の進行に伴う異常動作及び動作停止を未然に防ぐことが
できた。一方、従来品Ｂでは内部端子の浸食状況を把握
することができず、断線によるコンデンサの機能停止に
至るものが出現した。

【００２９】（５）他の実施例 なお、本発明は上記のような実施例に限定されるもので
はなく、各部材の材質、形状等は適宜変更可能である。
すなわち、封口体を構成する絶縁材料として、上記実施
例ではエポキシ樹脂を用いた場合について述べたが、こ
の他にも透明な絶縁体であることや駆動用電解液による
変色、溶解などの影響がないこと、耐薬品性、特に耐有
機溶剤性等を考慮して、アクリル樹脂やポリカーボネー
ト樹脂を使用することができる。また、封口体及びケー
スの一部の強度を向上させるために、これらの絶縁材料
に透明なフィラーを入れてもよい。さらに、ケースや封
口体の形状は円筒でも角筒でもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の電解コンデンサ
によれば、封口体を透明とするという単純な構成によっ
て、内部端子の浸食状況及びコンデンサ素子の劣化状況
の把握が容易で、事故や故障を未然に防止可能な電解コ
ンデンサを提供することができる。

【００３１】また、封口体にケースの筒形の一部を延長
する筒状部を設けるという単純な構成によって、内部端
子の浸食状況及びコンデンサ素子の劣化状況を、詳細に
把握可能な電解コンデンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である電解コンデンサを示す
中央縦断面図である。

【図２】本発明の一実施例である電解コンデンサを構成
するコンデンサ素子の展開斜視図である。

【図３】比較実験に用いた従来例の電解コンデンサを示
す中央縦断面図である。

【図４】本発明品と従来品との比較実験の結果を示す表
である。

【符号の説明】

１…コンデンサ素子 ２…ケース ３…封口体 ３ａ…円筒部 ４…陽極箔 ５…陰極箔 ６…陽極内部端子 ７…陰極内部端子 ８…スペーサ紙 ９…リベット １０…陽極外部端子 １１…陰極外部端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スペーサを介して巻回された複数の電極
   箔によって構成されたコンデンサ素子と、前記各電極箔
   から導出された内部端子と、電解液を含浸した前記コン
   デンサ素子を収容したケースと、前記ケースの開口部を
   密封した絶縁性の封口体と、一端に前記内部端子を接続
   し、他端に前記封口体の外部に露出した外部端子を接続
   したリベットとを有する電解コンデンサにおいて、 前記封口体が、透明材料により構成されていることを特
   徴とする電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 前記ケースが筒形に形成され、 前記封口体に、前記ケースの筒形の一部を延長する筒状
   部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電
   解コンデンサ。