JPH0883737A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケースに収容するコンデンサ素子の状態が、
外部から確実に確認でき、寿命を予想できる電解コンデ
ンサを提供することである。 【構成】 ケース本体３と封口部材４とからなる収容ケ
ースＡ及び／又は封口部材４について、その一部又は全
部を難燃性を有する透明樹脂により構成する。透明樹脂
として、電解液に対する安定性の高いポリサルホン樹脂
を使用する。この収容ケースに電解液の含浸されたコン
デンサ素子を密閉収容して電解コンデンサとする。この
電解コンデンサでは、ケースに難燃性を有すると共に電
解液に対する安定性の高い透明樹脂が用いられているた
め、電解コンデンサ使用時でも、ケース内のコンデンサ
素子の状態を確実に確認でき、寿命を予想できる。

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・陰極箔相互間にスペーサを介在して
巻回してなるコンデンサ素子を使用している。このコン
デンサ素子のアルミニウムの陽極箔・陰極箔は、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
いると共に、陽極箔には誘電体酸化皮膜を生成させてい
る。

【０００３】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２に示すようなもの
が存在している。これは、コンデンサ素子１に駆動用電
解液を含浸させて、これを収容ケースＡに密閉収容して
電解コンデンサとしている。

【０００４】コンデンサ素子１の収容ケースＡへの密閉
収容は、次のように行われる。まず、収容ケースＡは、
一方が底面となり他方が開口部となる円筒状のケース本
体１３と、このケース本体１３の開口部を封口する封口
部材４とからなる。この封口部材４には、その両面に突
出するようにリベット部５が貫通して設けられている。
そして、駆動用電解液の含浸されたコンデンサ素子１の
引出端子２を、ケース本体１３の内部側となる封口部材
４のリベット部５に接続する。この封口部材４と接続さ
れたコンデンサ素子１を、ケース本体１３に収容する。
この後、ケース本体１３の開口部を封口部材４に食い込
ませるようにかしめ加工を行って、収容ケースＡの密閉
が行われている。このように密閉することにより外気と
遮断して、コンデンサ素子１や駆動用電解液の湿気など
による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や駆動用電解液の劣化、及びコン
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は減少し、損失や漏
れ電流は増大する。

【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。このため、電解コンデ
ンサを組込んで使用する機器においては、コンデンサの
経時劣化によってその機器機能を失わせないために、次
のような対応を行っている。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、機器
に組込まれた電解コンデンサを定期的に交換している。

【０００７】ここで、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。

【０００８】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を
調べることにより、コンデンサ素子の変色程度から電解
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、
コンデンサ素子は不透明な金属の収容ケースに密閉収容
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、電解コンデンサの寿命予測手段
とすることは不可能となっている。

【０００９】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、ケース外部から目視に
より確実に確認・判別して、電解コンデンサの寿命を容
易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、常に良好な状態でケー
ス内部を確実に確認可能となる電解コンデンサを提供す
ることである。第３の目的は、常に良好な状態で内部を
確認可能となる収容ケースが安定して供給される材料で
構成される優れた電解コンデンサを提供することであ
る。

【００１０】

【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、一端が底面で他端が開口部となる円筒状の
ケース本体とこのケース本体の開口部を封口する封口部
材とからなる収容ケースのケース本体に収容し、このケ
ース本体の開口部を封口部材により密閉封口してなる電
解コンデンサにおいて、前記収容ケース及び／又は封口
部材の一部又は全部が、難燃性を有すると共に電解液に
対する安定性を有する透明樹脂からなることを特徴とす
る。

【００１１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
透明樹脂は、主鎖中にスルホン基を有する芳香族系重合
体であるポリサルホン樹脂からなることを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
ポリサルホン樹脂として、ポリサルホン又はポリエーテ
ルサルホン又はポリアリールサルホン又はポリフェニル
サルホンが使用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
デンサ素子を密閉収容する収容ケース及び／又は封口部
材の一部又は全部が透明樹脂からなることにより、コン
デンサ素子の状態をケース外部から確認・判別すること
ができる。特に、この透明樹脂が難燃性を有すると共に
電解液に対する安定性を有するため、電解コンデンサと
して長時間使用しても収容ケースの形状及び透明性は変
化しない。これにより、電子機器に組込まれた電解コン
デンサについて、信頼性の高い状態で使用可能であると
同時に、常時ケース内部のコンデンサ素子の経時劣化状
態を容易に確認することができ、寿命の予測が可能とな
る。

【００１４】また、請求項２記載の発明では、収容ケー
スを構成する透明樹脂として使用されるポリサルホン樹
脂は、難燃性を有すると共に、電解液に対する安定性が
非常に高く、樹脂が電解液に溶出したり、樹脂の透明度
が低下することはない。したがって、ケース外部からコ
ンデンサ素子の状態を長期間確実に確認でき、電解コン
デンサの寿命を正確に予測することができる。

【００１５】請求項３記載の発明では、収容ケースを構
成するポリサルホン樹脂として、安定して供給されるポ
リサルホン・ポリエーテルサルホン・ポリアリールサル
ホン・ポリフェニルサルホンが使用されるため、寿命の
予測を確実に行うことのできる電解コンデンサを安定し
て提供できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面に基
づき具体的に説明する。なお、図１は本実施例による電
解コンデンサの一例を示す断面図であり、従来技術と同
様の部材は同一符号を付し、説明は省略する。

【００１７】すなわち、本実施例の電解コンデンサで
は、コンデンサ素子１に駆動用電解液を含浸させて、円
筒状の収容ケースＡに密閉収容する。収容ケースＡは、
一方が底面となり他方が開口部となる円筒状のケース本
体３と、このケース本体３の開口部を封口する封口部材
４とからなる。このケース本体３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３ａと、
両端の開口する円筒状の金属ケース３ｂとを一体成形に
より接続してなる。なお、本実施例の樹脂ケース３ａ
は、難燃性を有すると共に電解液に対する安定性を有す
る透明樹脂として、主鎖中にスルホン基を有する芳香族
系重合体であるポリサルホン樹脂が使用されている。

【００１８】こ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。なお、電解コンデンサとしての特性
比較を行う前に、樹脂ケースに使用する透明樹脂につい
て、あらかじめ安定性試験を行った。透明樹脂は、難燃
性を有するものとして、ポリサルホン樹脂、コポリエス
テル、コポリエステルアロイ、ポリアリレート、ポリカ
ーボネートを用意した。ポリサルホン樹脂は、安価で安
定して供給されるポリエーテルサルホンとポリサルホン
の２種類を用意した。安定性試験は、それぞれの樹脂か
らなる成型板を試料として、高圧用電解液に浸漬して１
３０℃・３０分加熱する試験、及び高圧用電解液に浸漬
し１１５℃・５００時間加熱する試験をそれぞれ行い、
その外観と透明度を調べた。この結果を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】この表に示すように、上記の難燃性の透明
樹脂では、ポリサルホン樹脂であるポリエーテルサルホ
ン及びポリサルホンが、１３０℃・３０分の加熱試験及
び１１５℃・５００時間の加熱試験の両方において、他
の樹脂に比べ電解液に対して非常に安定している。した
がって、樹脂ケースを構成する透明樹脂としてポリエー
テルサルホンやポリサルホンを使用することにより、難
燃性を有すると共に、電解液に対する安定性の高い収容
ケースを得ることができる。

【００２１】このような樹脂の安定性試験に基づき、樹
脂ケースにポリサルホン樹脂としてポリエーテルサルホ
ンを使用し、上述の方法により製造した電解コンデンサ
（本発明品Ａ）と、同じくポリサルホン樹脂としてポリ
サルホンを使用した電解コンデンサ（本発明品Ｂ）、及
び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Ｃ）を、それぞれ定格４００Ｖ−５
６００μＦの８５℃用として製造する。

【００２２】以上のような本発明品Ａ，Ｂと従来品Ｃに
ついて、加速試験として１０５℃・４００Ｖ印加による
寿命試験を２０００時間行った時点での結果について調
べた。その結果を、表２に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】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、ケースの封口部材を開口
して、収容ケース内部について調査した。この結果、本
発明品Ａ，Ｂ及び従来品Ｃには、それぞれコンデンサ素
子から引出している引出端子に、同様に腐食の発生が検
出されている。

【００２５】ここで、従来品Ｃ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Ｃ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。

【００２６】一方、本発明品Ａ，Ｂ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。特
に、本発明品Ａ，Ｂは共に、樹脂ケースを構成する透明
樹脂として、難燃性を有すると共に、電解液に対する安
定性に優れたポリエーテルサルホン及びポリサルホンが
使用されている。したがって、寿命試験の温度・時間の
条件下で使用しても、樹脂ケースに変形や透明度の低下
などの問題は発生しない。このため、ケース内のコンデ
ンサ素子の状態について、寿命試験中及び試験後にケー
ス外部から目視により確認できる。今回の場合は、本発
明品Ａ，Ｂが共に、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を、ケース外部より確認すること
ができた。

【００２７】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，Ｂ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、収容ケースの封口部材を開口しての確認結
果と一致することになる。

【００２８】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。特に、透明樹脂として、難燃性を有すると共に電解
液に対する安定性に優れたポリサルホン樹脂が使用され
ることにより、電解コンデンサを安心して長時間使用で
き、しかも、確実にケース内部を確認することができ
る。特に、ポリサルホン樹脂として、安価で安定して供
給されるポリサルホン又はポリエーテルサルホンを使用
することにより、実用性の高いものとなる。

【００２９】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確実に且つ容易
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、この電解コンデンサの組込まれた電子
機器の機能を失うことなく、安心して使用することがで
き、信頼性の高い優れた電解コンデンサとすることがで
きる。さらに、適切な時期に電解コンデンサを交換する
ことにより、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。

【００３０】なお、本発明の電解コンデンサは、上述し
た実施例に限定されるものではなく、コンデンサ素子の
収容される収容ケースの一部又は全部が難燃性を有する
と共に、電解液に対する安定性を有する透明樹脂からな
ることを特徴とするものであり、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、収容ケースは、ケ
ース本体の開口側を金属ケースで底面側を樹脂ケースと
する以外に、開口部側を樹脂ケースとして底面側を金属
ケースとすることや、円筒状の樹脂ケースの両開口端に
それぞれ底面側と開口側となる金属ケースを接続するこ
と、さらに、ケース本体を周面又は底面の一部に窓状に
透明樹脂の接続された金属ケースにより構成や、ケース
本体全部を透明樹脂により構成することなど、適宜変更
可能である。さらに、封口部材の一部又は全部を透明樹
脂から構成することも可能である。この場合、ケース本
体と封口部材の一方に透明樹脂を設ける以外に、両方に
透明樹脂を設けることも可能である。このような構成の
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、コンデンサ素子の変色から経
時劣化の程度を判断して、電解コンデンサの寿命を予測
することができる。

【００３１】また、本発明では、透明樹脂は、ポリサル
ホンやポリエーテルサルホン以外に、ポリアリールサル
ホンやポリフェニルサルホンなどの主鎖中にスルホン基
を有する芳香族系重合体である他のポリサルホン樹脂を
使用することもできる。さらに、ポリサルホン樹脂以外
に、難燃性を有すると共に電解液に対する安定性を有す
る他の透明樹脂の使用も可能である。これらの透明樹脂
もポリサルホンやポリエーテルサルホンと同様に、電解
コンデンサ使用時でも、ケース内のコンデンサ素子の状
態を長期間確実に確認でき、寿命の予想が可能となる。
また、透明樹脂は、電解液に接する収容ケース内部側に
ポリサルホン樹脂などの難燃性を有すると共に電解液に
対する安定性を有する透明樹脂を使用し、外部側に難燃
性且つ高強度となる透明樹脂を使用した２以上の多重構
造とすることも可能である。

【００３２】さらに、本発明の電解コンデンサでは、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。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電解コン
デンサによれば、コンデンサ素子を収容するためのケー
ス本体と封口部材とからなる収容ケース及び／又は封口
部材の一部又は全部が、難燃性を有すると共に電解液に
対する安定性を有する透明樹脂からなるため、ケース外
部からコンデンサ素子の状態をケース外部から、長期間
確実に且つ容易に確認することができる。これにより、
コンデンサ素子の変色から経時劣化の程度を確認でき、
寿命を確実に且つ正確に予測可能な、信頼性に優れた電
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】本発明の電解コンデンサの一実施例を示す要部
断面図。

【図２】従来の電解コンデンサの一例を示す要部断面
図。

【符号の説明】

Ａ … 収容ケース １ … コンデンサ素子 ２ … 引出端子 ３，１３ … ケース本体 ３ａ… 樹脂ケース ３ｂ… 金属ケース ４ … 封口部材 ５ … リベット部

Claims (3)

【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、一端が
   底面で他端が開口部となる円筒状のケース本体とこのケ
   ース本体の開口部を封口する封口部材とからなる収容ケ
   ースのケース本体に収容し、このケース本体の開口部を
   封口部材により密閉封口してなる電解コンデンサにおい
   て、前記収容ケース及び／又は封口部材の一部又は全部
   が、難燃性を有すると共に電解液に対する安定性を有す
   る透明樹脂からなることを特徴とする電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 前記透明樹脂は、主鎖中にスルホン基を
   有する芳香族系重合体であるポリサルホン樹脂からなる
   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】 前記ポリサルホン樹脂として、ポリサル
   ホン又はポリエーテルサルホン又はポリアリールサルホ
   ン又はポリフェニルサルホンが使用されていることを特
   徴とする請求項２記載の電解コンデンサ。