JPH088148A - 電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 収容ケース内部のコンデンサ素子を、ケース
外部から目視により確認可能とすることにより、電解コ
ンデンサの寿命を容易に且つ正確に予測可能となる電解
コンデンサを提供することである。 【構成】 コンデンサ素子１に電解液を含浸し、樹脂ケ
ース５と金属ケース６を接続してなる収容ケースＡに密
封収容して電解コンデンサとする。収容ケースは、円筒
状の金属ケース６の一方の開口端に係止部を有する段部
を形成し、底を有する円筒状の透明な樹脂ケース５の開
口端側に、前記段部を埋め込むようにして一体成形して
接続する。収容ケースに透明樹脂が使用されるため、収
容ケース内部のコンデンサ素子を、ケース外部から目視
により確認可能となる。しかも、一体成形により、収容
ケースが高気密性となり、コンデンサ素子の外気による
劣化が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、使用による経時劣化を
目視により確認することにより、寿命が容易に予測可能
となる電解コンデンサ及びその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品に関しては、小型・高性
能化と共に信頼性の向上が要求されている。これは、機
器に組み込まれて使用する電解コンデンサにおいても同
様である。

【０００３】一般に、電解コンデンサにおいては、高純
度アルミニウム箔からなる一対の陽極箔と陰極箔に、同
じくアルミニウムからなる一対の引出端子を接続し、前
記一対の陽極箔・陰極箔相互間にコンデンサ紙を介在し
て巻回してなるコンデンサ素子を使用している。このコ
ンデンサ素子は、アルミニウムの陽極箔・陰極箔の表面
積を拡大させるために、表面を電気化学的に粗面化させ
ている。さらに、陽極箔には誘電体酸化皮膜を生成させ
ている。

【０００４】このようなコンデンサ素子を使用してなる
電解コンデンサとして、例えば、図７に示すようなもの
が存在している。すなわち、コンデンサ素子２１は、駆
動用電解液が含浸され、片側に開口部を有する円筒状の
金属からなる収容ケース２５に収容されている。この収
容ケース２５の開口部の封止部材である封口板２３に
は、リベット部２４が設けられている。そして、コンデ
ンサ素子２１の引出端子２２が、封口板２３のリベット
部２４に接続され、この封口板２３を収容ケース２５の
開口部に食込ませて密封させている。このように構成さ
れる電解コンデンサでは、収容ケース２５を密封するこ
とにより、外気と遮断して湿気によるコンデンサ素子２
１や駆動用電解液の劣化を防止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電解コンデンサでは、次のような問題が発生している。
すなわち、電解コンデンサは、使用により経時劣化する
ことが知られている。経時劣化としては、陽極箔表面の
誘電体酸化皮膜の劣化及び駆動用電解液の劣化と共に、
コンデンサ素子からの水素ガスの発生等が起こる。この
ような経時劣化に伴い、電解コンデンサの特性（静電容
量，損失、漏れ電流）も経時的に変化する。これは、一
般的に、使用時間が長くなるほど静電容量が減少し、損
失や漏れ電流が増大することになる。

【０００６】このような経時劣化は、電解コンデンサに
とって避けられないものである。これは、コンデンサの
特性の低下だけではない。例えば、使用機器が高温とな
る場合、駆動用電解液の劣化の一つとして、電解液が蒸
発・熱分解する。この蒸発・熱分解したものが冷却され
ると、駆動用電解液の構成成分によっては、水素イオン
濃度の高いアルカリ分を有する液体となる場合がある。
このような液体が、引出端子に付着し、この状態でコン
デンサに電圧が印加されると、陽極側で浸食反応が発生
することが確認されている。このように引出端子が腐食
した場合、この腐食に気付かずに使用を継続すると、さ
らに腐食が進行し、最終的には引出端子が断線してコン
デンサの機能を失ってしまうことにもなる。

【０００７】このようなコンデンサの信頼性低下を認知
した上で、コンデンサを組込んで使用する機器において
は、コンデンサの信頼性低下によってその機器機能を失
わせないために、従来は、次のように対応している。す
なわち、電解コンデンサの製品としての保証寿命に対応
して、機器に組込んで実際に使用する電解コンデンサの
寿命を、アレニウスの法則（１０℃・２倍則）から複雑
な計算により算出し、推定している。そして、この推定
した寿命に基づき、コンデンサの交換を行っている。

【０００８】なお、電解コンデンサは機器に組込んで使
用するため、使用温度（周囲の温度）等の使用条件によ
り、劣化速度も異なってくる。このため、推定寿命は、
予想される周囲の温度の最大値に対応して計算される。
したがって、電解コンデンサは、実際はまだ十分に使用
可能な状態で交換することになる。これでは、電解コン
デンサの交換回数が増えると共に、電解コンデンサを組
込んだ機器のコストアップにもなってしまう。

【０００９】ところで、電解コンデンサの使用による経
時劣化に関して、駆動用電解液の劣化により、コンデン
サ素子が経時的に茶褐色に変色することが知られてい
る。したがって、使用中の電解コンデンサの内部状態、
すなわち、コンデンサ素子の変色程度を調べることによ
り、電解コンデンサとしての劣化状態を容易に判別する
ことができることになる。しかし、従来の電解コンデン
サでは、コンデンサ素子が不透明な金属の収容ケースに
密封収容されているため、ケース外部からコンデンサ素
子の変色程度を確認することは困難である。したがっ
て、コンデンサ素子の変色程度を調べることにより、容
易に電解コンデンサの寿命を判断することは不可能とな
っている。

【００１０】本発明はこのような問題点を解決するため
に提案されたもので、その第１の目的は、ケースに収容
されるコンデンサ素子の状態を、ケース外部から確認・
判別可能とすることにより、電解コンデンサの寿命を容
易に且つ正確に予測することのできる電解コンデンサを
提供することである。また、第２の目的は、外部からケ
ース内部を確認・判別可能となると共に、ケースが確実
に密封される電解コンデンサを提供することである。第
３の目的は、大型化することなく、外部からケース内部
を確認・判別可能とすることのできる電解コンデンサを
提供することである。第４の目的は、ケース内部のコン
デンサ素子の状態を確認・判別可能となると共に、ケー
スの気密性を高めることのできる電解コンデンサを提供
することである。第５の目的は、寿命の把握が容易とな
る電解コンデンサを製造するための方法を提供すること
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１記載の発明では、弁作用金属からなる
陽極箔と陰極箔間にスペーサを介在して巻回してコンデ
ンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に駆動用電解液
を含浸して収容ケース内に密閉収容してなる電解コンデ
ンサにおいて、前記収容ケースは、透明な樹脂ケースと
金属ケースを一体成形により接続されてなることを特徴
とする。

【００１２】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
収容ケースの少なくとも開口した端部が金属ケースから
なることを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
樹脂ケースは、一方の端部に底面を有し、他方の端部が
開口した円筒状に形成され、請求項１記載の金属ケース
は、両端部が開口した円筒状に形成され、前記収容ケー
スは、樹脂ケースの開口側の端部に、前記金属ケースの
一方の端部が一体成形により接続されてなることを特徴
とする。

【００１４】請求項４記載の発明では、請求項１又は請
求項２又は請求項３記載の樹脂ケースと接続される金属
ケース端部は、縁部に係止部を有する段部又は網目状に
形成された段部が設けられていることを特徴とする。

【００１５】請求項５記載の発明では、弁作用金属から
なる陽極箔と陰極箔間にスペーサを介在して巻回してコ
ンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に駆動用電
解液を含浸して収容ケース内に密閉収容してなる電解コ
ンデンサの製造方法において、収容ケースは、一方の端
部に底面を有し、他方の端部が開口した円筒状の透明な
樹脂ケースの開口側端部に、両端部が開口した円筒状の
金属ケースの一方の端部を一体成形により接続して形成
することを特徴とする。

【００１６】

【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は次の
通りである。すなわち、請求項１記載の発明では、コン
デンサ素子を収容するケースに、透明樹脂が使用されて
いるため、その内部を目視により確認することができ
る。これによりコンデンサ素子の劣化による変色の経時
変化から、電解コンデンサの寿命の予想が可能となる。

【００１７】請求項２記載の発明では、収容ケースの開
口部が金属ケースからなるため、封口板により密封が確
実に行われ、外気によるコンデンサの劣化が防止され
る。

【００１８】請求項３記載の発明では、収容ケースの底
面側が透明な樹脂ケースにより、一方、開口部側が金属
ケースにより構成され、両者が一体成形により高気密状
態で接続される。これにより、電解コンデンサの寿命を
目視により予想可能となる収容ケースを容易に形成でき
る。

【００１９】請求項４記載の発明により、金属ケースと
樹脂ケースとが高気密状態で接続され、収容ケース内へ
の外気の侵入を防止することができる。

【００２０】請求項５記載の発明では、コンデンサ素子
を収容するケースに、透明樹脂を容易な方法で使用する
ことにより、その内部を目視により確認可能となり、こ
れによりコンデンサ素子の劣化による変色の経時変化か
ら、電解コンデンサの寿命の予想が可能となる電解コン
デンサの製造方法が得られる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明による電解コンデンサの一実施
例について、図１〜図５に基づき具体的に説明する。こ
こで、図１は本実施例による電解コンデンサの一例を示
す正断面図、図２は本実施例による電解コンデンサを構
成し、コンデンサ素子の収容ケースの一部である金属ケ
ースの構造を示す正断面図、図３は図２の金属ケースを
樹脂ケースに一体成形により接続した状態を示す要部正
断面図、図４は樹脂ケースと金属ケースとからなる収容
ケースの構造を示す正断面図である。

【００２２】まず、図１に示すように、本実施例の電解
コンデンサでは、高純度アルミニウム箔からなる一対の
陽極箔と陰極箔に、同じくアルミニウムからなる一対の
引出端子２を接続し、前記一対の陽極箔・陰極箔相互間
にコンデンサ紙を介在して巻回してなるコンデンサ素子
１を使用している。なお、このコンデンサ素子１は、ア
ルミニウムの陽極箔・陰極箔の表面積を拡大させるため
に、表面をエッチング液等により電気化学的に粗面化さ
せている。そして、陽極箔には誘電体酸化皮膜を生成さ
せている。

【００２３】このようなコンデンサ素子１に駆動用電解
液を含浸させて、これを、一方が底面となり、他方が開
口部となる円筒状の収容ケースＡに密封収容して、電解
コンデンサとする。ここで、コンデンサ素子を密封収容
するために、収容ケースＡの開口部の封口手段として、
封口板３を用いる。この封口板３には、その両面に突出
するようにリベット部４を貫通して設ける。そして、ま
ず、封口板３の裏面に突出したリベット部４に、前記コ
ンデンサ素子の引出端子２を接続した後、コンデンサ素
子を収容ケースＡに収容する。次に、コンデンサ素子１
の収容された収容ケースＡの開口部を、前記封口板３に
巻締め加工により食込ませ、密封する。

【００２４】以上のような電解コンデンサにおいて、収
容ケースＡは、所定の厚みの透明樹脂からなる底面を有
した円筒状の樹脂ケース５と、両端の開口する円筒状の
金属ケース６とを一体成形により接続して構成する。す
なわち、図２に示すように、まず、樹脂ケース５との接
続部分となる金属ケース６の一方の開口端に、周面が僅
かに小径となる段部８を形成する。この段部８の端縁
は、断面が半円状となる外方に突出した係止部９とす
る。そして、樹脂ケース５の形成時に、前記金属ケース
６の段部８を樹脂ケース５の開口部側となる端部の透明
樹脂中に埋め込むようにして、一体成形する。次に、図
４に示すように、樹脂ケース５と金属ケース６とを一体
成形により接続した後、金属ケース６の開口側端部１０
に、封口板３を係止するための係止溝１１を絞り加工に
より形成する。

【００２５】なお、本実施例では、金属ケース６と樹脂
ケース５は外周が同一径となるように構成されている。
また、金属ケース６の段部８は、その内周が樹脂ケース
５の内周よりも大径となるように構成されている。ま
た、係止部９の外周は、樹脂ケース５の外周よりも小径
となるように構成されている。これにより、金属ケース
６と樹脂ケース５は、金属ケース６の段部８が樹脂ケー
ス５内部に埋め込まれた状態で一体成形され、接続され
ることになる。

【００２６】以上のような本実施例による電解コンデン
サに関し、従来の電解コンデンサとの特性比較により、
作用効果を説明する。すなわち、上述したような本実施
例による電解コンデンサ（本発明品Ａ）と共に、コンデ
ンサ素子が金属ケースに収容される従来の電解コンデン
サ（従来品Ｂ）を、定格４００Ｖ−５６００μＦの８５
℃用として製造する。なお、従来品Ｂは、コンデンサ素
子及び封口板の構成及びリベット部と引出端子の接続は
全く同じであり、コンデンサ素子を収容する収容ケース
の構成が異なっている。

【００２７】以上のような本発明品Ａと従来品Ｂをとも
に、加速試験として１０５℃・４００Ｖ印加による寿命
試験を、２０００時間（ｈ）行った時点での結果につい
て調べた。その結果を、表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】この表において、２０００時間の試験後の
コンデンサ素子の確認結果は、ケースの封口板を開口し
て、収容ケース内部について調査した。この結果、両者
は共に、コンデンサ素子から引出している内部引出端子
に、同様に腐食の発生が検出されている。

【００３０】ここで、従来品Ｂでは、収容ケースが金属
からなるため、その内部を目視により確認することは不
可能である。このため、引出端子の腐食に気が付かず、
引き続き試験を継続すると腐食が進行し、最終的には内
部引出端子が断線し、コンデンサの機能を失ってしまう
ことにもなる。このように、従来品Ｂでは、電解コンデ
ンサの劣化状態を把握できずに、継続して使用すること
になり、コンデンサの機能を失った場合には、使用機器
の信頼性を低下させることになる。

【００３１】一方、本発明品Ａでは、コンデンサ素子を
収容しているケースが透明樹脂からなるため、ケース内
部の状態を目視により判別することができる。したがっ
て、ケース内部のコンデンサ素子の状態を確認できる。
今回の場合は、ケース外部より、コンデンサ素子の表面
がかなり茶褐色に変色していることが確認されている。
ここで、コンデンサ素子は、電解コンデンサの使用によ
り駆動用電解液が経時劣化し、この結果、経時的に茶褐
色に変色することが知られている。したがって、本発明
品Ａでは、コンデンサ素子の変色程度から、電解コンデ
ンサがかなり劣化していると判定できる。これは、収容
ケースの封口板を開口しての確認結果と一致することに
なる。

【００３２】以上の試験結果からもわかるように、本実
施例の電解コンデンサによれば、コンデンサ素子の収容
されるケースの一部に透明樹脂が使用されることによ
り、外部からケース内部の状態を確認することができ
る。これにより、収容ケース外部からコンデンサ素子の
変色程度が確認でき、経時劣化の程度を目視により容易
に判別することができる。

【００３３】しかも、収容ケースＡは、所定の厚みの透
明樹脂からなる樹脂ケース５中に金属ケース６が埋め込
まれるようにして一体成形されて、樹脂ケース５と金属
ケース６が接続されているため、その接続部分の密封が
確保されている。特に、金属ケース６には、樹脂ケース
５との接続部側に段部８が形成されているため、樹脂ケ
ース５との接触面積が大きくなり、それだけ気密性が高
くなる。

【００３４】さらに、この接続部分においては、金属ケ
ース６の段部８の端縁に外方に突出した係止部９が形成
され、これが樹脂ケース５中に埋め込まれた状態となっ
ている。このため、樹脂ケース５と金属ケース６とを引
き離す方向に力が加わった場合でも、係止部９と樹脂ケ
ース５の樹脂とが噛み合った状態となるため、樹脂ケー
ス５と金属ケース６との接続が簡単に外れることは起こ
らず、気密性を向上させることができる。

【００３５】このように、本実施例の樹脂ケース５と金
属ケース６とからなる収容ケースＡは、高気密性を保持
することができる。さらに、収容ケースＡの開口部側が
金属ケース６からなるため、封口板３を食込ませること
による密封を、確実に行うことができる。

【００３６】したがって、本実施例では、電解コンデン
サの寿命を、複雑な計算をすることなく正確に且つ容易
に予想でき、コンデンサの機能が失なわれる前の適切な
時期に、新しいコンデンサと交換することが可能とな
る。これにより、コンデンサの交換回数を減少させるこ
とができ、この電解コンデンサの組込まれた機器につい
て、コストを削減することが可能となる。しかも、本実
施例の電解コンデンサでは、収容ケースＡの高気密性が
保持されるため、ケース内部のコンデンサ素子１等につ
いて、外気による劣化を防止することができる。これに
より、電解コンデンサを組込んだ機器においては、コン
デンサの機能を失うことなく、優れたコンデンサ特性及
び信頼性を確保して、安心して使用することができる。

【００３７】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、収容ケースの具体的な構成は適宜変
更可能である。例えば、樹脂ケース５と金属ケース６の
高気密性となる接続手段に関して、次のように構成する
ことも可能である。すなわち、図５に示すように、金属
ケース６の段部８に、全面が網目状となるローレット加
工部１２を設ける。これにより、金属ケース６を樹脂ケ
ース５に一体成形により接続する際に、ローレット加工
部１２の網目内部に樹脂が入り込む。したがって、樹脂
ケース内部での金属ケースの接触面積を大きくすること
ができると共に、ローレット加工部１２の網目が樹脂ケ
ースの樹脂に噛み合った状態となり、高気密性とするこ
とができる。この場合、段部８の端縁に係止部を形成す
ることもでき、さらに気密性を向上させることができ
る。

【００３８】また、本発明では、収容ケースＡは、金属
ケース６と樹脂ケース５の外径を同一径とすることに限
定されず、金属ケース６の外径を樹脂ケース５よりも小
径とすることや大径とすることもできる。例えば、金属
ケース６と樹脂ケース５の気密性を高める接続手段に関
しては、図６のように構成することも可能である。すな
わち、金属ケース６の内径は、樹脂ケースの内周面と同
一径又は樹脂ケースの外径よりも小さく形成され、樹脂
ケース５との接続部分となる金属ケース６には、外周面
が樹脂ケース５の外周面よりも小さく外部方向に突出す
る段部１３を形成する。この段部１３の端縁は、断面が
半円状となる内部方向に突出した係止部１４とする。こ
の係止部１４の内周は、樹脂ケース５の内周面よりも大
径となるように構成する。このように構成される金属ケ
ース６を、段部１３を樹脂ケース５の樹脂中に埋め込ん
だ状態で一体成形して、樹脂ケースに接続する。なお、
このように段部を外部方向に突出させた場合も、前述の
ように、段部１３に網目状のローレット加工部１２を設
けることも可能である。このような構成によっても、樹
脂ケース５と金属ケース６の接続部分は、前述の実施例
と同様に、高気密性を確保することができる。

【００３９】さらに、本発明では、収容ケースＡは、収
容ケースの底面部側を樹脂ケース５とした構成に限定さ
れず、複数個の金属ケースと樹脂ケースにより構成する
ことも可能である。例えば、両端の開口する円筒状の樹
脂ケースの両開口端に、それぞれ収容ケースの底面側と
開口側となる金属ケースを接続することもできる。この
場合も、樹脂ケースと金属ケースとは、一体成形により
高気密性となる接続を行う。このように構成された収容
ケースを使用した電解コンデンサも、収容ケース内部を
目視により確認できる。これにより、コンデンサ素子の
変色の程度を判断でき、電解コンデンサの劣化状態を判
別することができる。

【００４０】さらに本発明の電解コンデンサ及びその製
造方法では、収容ケース内部の構成についても適宜変更
可能である。例えば、コンデンサ素子の電極や引出端子
がアルミニウムからなることに限定されず、他の材料、
例えばタンタルやニオブ、チタン、マグネシウム、ジル
コニウムなどからなる電極や端子を使用した場合でも同
様の効果を得ることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、コ
ンデンサ素子を収容するケースが、金属ケースと透明な
樹脂ケースとの一体成形により接続されてなるため、電
解コンデンサの経時劣化の程度を目視により判断して、
寿命を容易に予測することができ、信頼性に優れた電解
コンデンサ及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電解コンデンサの一実施例を示す要部
正断面図。

【図２】図１を構成する金属ケースに関し、樹脂ケース
との一体成形前の状態を示す正断面図。

【図３】図２の金属ケースを樹脂ケースに一体成形によ
り接続した状態を示す正断面図。

【図４】図３の一体成形された金属ケースに封口体の係
止溝を形成した収容ケースを示す正断面図。

【図５】本発明の他の実施例として、樹脂ケースとの接
続部分に網目状となるローレット加工を行った金属ケー
スを示す正面図。

【図６】本発明の他の実施例として、樹脂ケースとの接
続部分に外方に突出する段部を形成した金属ケースを示
す正断面図。

【図７】従来技術の電解コンデンサを示す要部正断面
図。

【符号の説明】

Ａ … 収容ケース １，２１ … コンデンサ素子 ２，２２ … 引出端子 ３，２３ … 封口板 ４，２５ … リベット部 ５ … 透明樹脂ケース ６，２５ … 金属ケース ８，１３ … 段部 ９，１４ … 係止部 １０ … 開口側端部 １１ … 係止溝 １２ … ローレット加工部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔間に
   スペーサを介在して巻回してコンデンサ素子を形成し、
   このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸して収容ケー
   ス内に密閉収容してなる電解コンデンサにおいて、前記
   収容ケースは、透明な樹脂ケースと金属ケースが一体成
   形により接続されてなることを特徴とする電解コンデン
   サ。
2. 【請求項２】 前記収容ケースは、少なくとも開口した
   端部が金属ケース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。
3. 【請求項３】 前記樹脂ケースは、一方の端部に底面を
   有し、他方の端部が開口した円筒状に形成され、前記金
   属ケースは、両端部が開口した円筒状に形成され、前記
   収容ケースは、前記樹脂ケースの開口側の端部に、前記
   金属ケースの一方の端部が一体成形により接続されてな
   ることを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサ。
4. 【請求項４】 前記樹脂ケースと接続される前記金属ケ
   ースの端部は、端縁に係止部を有する段部又は網目状に
   形成された段部が設けられていることを特徴とする請求
   項１又は請求項２又は請求項３記載の電解コンデンサ。
5. 【請求項５】 弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔間に
   スペーサを介在して巻回してコンデンサ素子を形成し、
   このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸して収容ケー
   ス内に密閉収容してなる電解コンデンサの製造方法にお
   いて、収容ケースは、一方の端部に底面を有し、他方の
   端部が開口した円筒状の透明な樹脂ケースの開口側端部
   に、両端部が開口した円筒状の金属ケースの一方の端部
   を一体成形により接続して形成することを特徴とする電
   解コンデンサの製造方法。