JPH10199774A - 電解コンデンサのエージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 様々な種類の電解コンデンサの再化成を一種
類のＰＴＣサーミスタを用いて短時間で行う。 【構成】 電解コンデンサに直列に接続されたＰＴＣサ
ーミスタを備え、ＰＴＣサーミスタを介して電解コンデ
ンサに電圧を印加する電解コンデンサのエージング装置
において、電解コンデンサに電圧を印加している状態で
ＰＴＣサーミスタを冷却することによりＰＴＣサーミス
タを流れる電流が低下しないようにすることによって、
短時間で電解コンデンサの再化成を行う。電流値はＰＴ
Ｃサーミスタの抵抗温度係数の選択以外に冷却によって
も調整できるので、電解コンデンサの種類に合わせてＰ
ＴＣサーミスタを変える必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解コンデンサの
エージング装置および方法に関し、特に、電解コンデン
サに直列に正の抵抗温度係数を有する素子を接続し、該
素子の抵抗変化により電流を制限することで電解コンデ
ンサの発熱を抑え短時間でエージングを行なう技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電解コンデンサは、表面に金属
酸化物のような酸化皮膜を形成した陽極電極と陰極電極
との間に電解質を介在させて構成される。たとえば、箔
型の電解コンデンサでは、陽極電極を構成するアルミニ
ウムなどの金属箔の表面を酸化して酸化アルミニウムの
金属酸化膜とし、それを電解質溶液を介してアルミニウ
ムなどの金属箔の陰極電極と対向させている。

【０００３】このような電解コンデンサの製造工程にお
いて、金属酸化膜の一部分に破損が生じることがある。
この金属酸化膜の破損は電解コンデンサの性能を低下さ
せあるいは使用不能にすることになる。そこで、電解コ
ンデンサの組み立て後、電解コンデンサの金属酸化膜を
再化成して金属酸化膜を修復するエージングが行われ
る。このエージングは、電解コンデンサの容量や耐圧な
どの特性によって決まる再化成電圧を電解コンデンサの
両電極に適切な時間だけ印加することによって行われ
る。

【０００４】電解コンデンサをエージングする場合に
は、流れる電流をある枠内に制限し、電解コンデンサの
発熱を抑えることにより、電解コンデンサを劣化させる
ことなく短時間に再化成を行うことができる。電流制限
器としては、抵抗、定電流ダイオード、ＰＴＣサーミス
タなどが用いられている。

【０００５】このうち、ＰＴＣサーミスタは、図３に示
すように温度上昇に伴い抵抗値が増加する正の抵抗温度
係数を有する素子であり、キュリー温度以上では抵抗値
が急速に増大する。このため、ある一定値以上の電流が
流れ続けると自己発熱して抵抗が大きくなるので、電流
を抑制する作用がある。そこで、エージングを行う電解
コンデンサと直列にＰＴＣサーミスタを接続し、ＰＴＣ
サーミスタを介して電解コンデンサに直流電圧を印加し
てエージングを行うことで、電流をある値以下に制限す
ることができ、電解コンデンサの発熱を抑え、電解コン
デンサの再化成を短時間で行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電流制限器として用い
るＰＴＣサーミスタは、エージングする電解コンデンサ
の電流を最適に制限するような抵抗温度係数（あるいは
抵抗の温度依存性）を有するものを選択する必要があ
る。例えば低電圧用の電解コンデンサのエージングにお
ける電流制限器として最適なＰＴＣサーミスタを、中高
圧用の電解コンデンサのエージングに用いると、電解コ
ンデンサは定格電圧が高い分、端子間電圧の上昇に時間
がかかり、その間ＰＴＣサーミスタに電流が流れ続ける
事により、ＰＴＣサーミスタが発熱し抵抗値が増加して
しまい、電解コンデンサへの供給電流が減少する。その
ため電解コンデンサは端子間電圧の上昇にさらに時間が
かかってしまうという不都合があった。

【０００７】本発明の目的は、一種類のＰＴＣサーミス
タを用いて様々な種類の電解コンデンサの再化成を短時
間で行うことである。

【０００８】本発明の別の目的は、共通のエージング装
置により様々な種類の電解コンデンサの再化成を短時間
で可能とすることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、電解コ
ンデンサに直列に接続された正の抵抗温度係数を有する
抵抗素子を備え、前記抵抗素子を介して前記電解コンデ
ンサに電圧を印加する電解コンデンサのエージング装置
が提供され、該電解コンデンサのエージング装置は前記
抵抗素子を冷却する冷却手段を具備する。このような構
成により、電解コンデンサの再化成工程中に正の抵抗温
度係数を有する抵抗素子を強制的に冷却して、電流値を
任意に増大させることができるので、一種類の正の抵抗
温度係数を有する抵抗素子を用いて様々な種類の電解コ
ンデンサの再化成を短時間で行うことができる。

【００１０】この場合、前記抵抗素子はＰＴＣサーミス
タとし、該ＰＴＣサーミスタを介して前記電解コンデン
サに電圧を印加している状態で該ＰＴＣサーミスタを冷
却することにより該ＰＴＣサーミスタを流れる電流が低
下しないように構成することもできる。これにより、一
種類のＰＴＣサーミスタを用いて様々な種類の電解コン
デンサの再化成を短時間で、容易かつ的確に、安価に実
現できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電解コンデン
サのエージング装置につき図面を参照して説明する。

【００１２】図１は本発明の１実施形態に係る電解コン
デンサのエージング装置の概略的な回路を示すものであ
る。

【００１３】図１において、治具Ａ_１には例えば９個の
電解コンデンサＣ_１〜Ｃ_９が搭載され、そのそれぞれの
電解コンデンサに電流制限用のＰＴＣサーミスタＰ_１〜
Ｐ_９が直列に接続されている。このような電解コンデン
サとＰＴＣサーミスタの直列回路が端子ａと端子ｂの間
に、ＰＴＣサーミスタを端子ａ側として９個並列に接続
されている。ここでは９個の電解コンデンサとＰＴＣサ
ーミスタの直列回路を並列に接続しているが、並列に接
続する数は必要に応じて適宜選択できる。治具Ａ_１の端
子ｂはグランドＧ_１と接続されている。

【００１４】切り換えスイッチ２は治具Ａ_１の端子ａ
を、端子ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、ｄ_４のいずれかと接続する
よう構成されている。４個の抵抗Ｒ_１〜Ｒ_４がそれぞれ
端子ｄ_１と端子ｅ、端子ｄ_２と端子ｅ、端子ｄ_３と端子
ｅ、端子ｄ_４と端子ｅ間に接続され、ラインＢ_１が構成
されている。好ましくは抵抗Ｒ_１〜Ｒ_４の大きさはＲ_１
＞Ｒ_２＞Ｒ_３＞Ｒ_４である。ここでは例として４個の抵
抗を用いているが、抵抗の数は４個に限定されるもので
はなく、抵抗の数とそれぞれの抵抗値は電解コンデンサ
のエージングの条件を考慮して設定される。場合によっ
ては抵抗Ｒ_１〜Ｒ_４は省略され、端子ａは直接端子ｅに
接続される。ラインＢ_１の端子ｅは直流電源１の正電位
側に接続されている。更に、ラインＢ_１と同様に構成さ
れたラインＢ_２〜Ｂ_ｎを含め計ｎ個のラインが直流電源
１と並列に接続されている。並列に接続されるラインの
数は、直流電源１の大きさなどを考慮して１以上任意に
設定される。

【００１５】図２は本発明の１実施形態に係る電解コン
デンサのエージング装置の原理的な平面図である。

【００１６】エージングすべき電解コンデンサＣが搭載
された治具Ａ_１は、例えばコンベアベルト３などにのせ
られ、図示してはいないけれども直流電源１による直流
電圧を端子ａに印加されながら、ゆっくり一定速度で移
動するよう構成されている。図示してはいないけれど
も、切り換えスイッチ２は治具Ａ_１の移動中に端子ａを
順次端子ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、ｄ_４と接続するよう切り換
えていくよう構成されている。これは例えば、端子ａを
摺動電極とし、端子ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、ｄ_４を端子ａの
摺動電極と摺動接触する端子電極とし、端子電極の長さ
を変えて摺動接触する時間を調整することで、端子ａが
任意の時間端子ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、ｄ_４と順次接続され
るよう構成される。ファン５などの冷却手段が冷却領域
４を冷却するよう構成されている。このため治具Ａ_１は
移動して冷却領域４に入ると、ファン５などの冷却手段
により強制的に冷却される。冷却手段はファンによる空
冷に限定されるものではないが、少なくとも治具Ａ_１内
のＰＴＣサーミスタＰ_１〜Ｐ_９を冷却するよう構成され
ている。

【００１７】次に、このような構成の電解コンデンサの
エージング装置の動作について説明する。

【００１８】図１において、直流電源１の電圧をＶ_１と
して電解コンデンサのエージングを行うとする。切り換
えスイッチ２は治具Ａ_１の端子ａを端子ｂ_１、ｂ_２、ｂ
_３、ｂ_４のいずれかと接続しているので、治具Ａ_１内の
ＰＴＣサーミスタと電解コンデンサの直列回路、例えば
ＰＴＣサーミスタＰ_１と電解コンデンサＣ_１の直列回路
には電圧が印加され電流が流れる。

【００１９】それぞれの電解コンデンサの酸化皮膜の破
損量には差があり、酸化皮膜の破損量が大きな電解コン
デンサには大きな電流が、酸化皮膜の破損量が小さな電
解コンデンサには小さな電流が流れようとする。電解コ
ンデンサＣ_１にはＰＴＣサーミスタＰ_１が直列に接続さ
れており、電流値が増大すればジュール熱の発生により
ＰＴＣサーミスタＰ_１は発熱して温度上昇し、抵抗が増
大して電流を抑制するように作用するので、電流はある
値以下に制限される。この電流制限効果により電解コン
デンサの発熱を抑えながら、エージングを行うことがで
きる。

【００２０】しかしながら、このＰＴＣサーミスタＰ_１
の抵抗温度係数が、この電解コンデンサＣ_１とは他の種
類で流せる電流がより小さな電解コンデンサに最適とな
るように選択されたものだとしたら、電流はＰＴＣサー
ミスタＰ_１により過小な値に制限され、電解コンデンサ
端子電圧の上昇に時間がかかり、再化成に要する時間が
必要以上に長くなってしまう。この場合は電流をもっと
増大させてもよい。一般には電解コンデンサの種類に合
わせて異なるＰＴＣサーミスタを用いて制限する電流値
を調整すれば良いが、本発明ではこれをＰＴＣサーミス
タを冷却することにより行う。

【００２１】図２に示されるように、エージング中にコ
ンベアベルト３にのせられ直流電圧を印加されながらゆ
っくり移動している治具Ａ_１は、冷却領域４に入ると、
ファン５により強制的に冷却される。このためＰＴＣサ
ーミスタの温度は下がり、抵抗値も小さくなるのでＰＴ
Ｃサーミスタにより制限されていた電流は増大する。

【００２２】図４は未再化成電解コンデンサの電圧印加
特性である。縦軸に未再化成電解コンデンサ端子電圧、
横軸に電圧の印加時間をとり、本実施形態のようなＰＴ
Ｃサーミスタの強制冷却を時間ｔ_１〜ｔ_３の間行った場
合と、ＰＴＣサーミスタの強制冷却を行わなかった場合
の、両者についての端子電圧の時間変化を示してある。
電解コンデンサ端子電圧はある時間（立上がり時間）経
過後に直流電源１により印加される電圧Ｖ_１にほぼ達
し、この電圧において所定時間保持することによってエ
ージングがなされる。図示されているように、電流増大
の効果により電解コンデンサ端子電圧が速やかに上昇す
るので、ＰＴＣサーミスタを強制冷却した場合の電解コ
ンデンサ端子電圧の立上がり時間ｔ_２は、強制冷却を行
わなかった場合の立上がり時間ｔ_４より短くなる。この
分、電解コンデンサの再化成に要する時間がＰＴＣサー
ミスタの強制冷却によって短縮される。

【００２３】ＰＴＣサーミスタの冷却の程度は、ＰＴＣ
サーミスタの抵抗温度係数、電解コンデンサの種類、エ
ージングの条件などを勘案することにより、決定され
る。ＰＴＣサーミスタが過冷却であれば、電流値が大き
くなり過ぎるために、電解コンデンサが過剰に発熱して
劣化してしまう。ＰＴＣサーミスタが冷却不足であれ
ば、電流が不十分なために電解コンデンサ端子電圧の立
上がり時間が長くなり、電解コンデンサの再化成に要す
る時間が長くなる。

【００２４】治具Ａ_１が冷却領域４を過ぎると、ＰＴＣ
サーミスタの冷却は終了する。冷却領域は、再化成工程
中の適当な時間にＰＴＣサーミスタが冷却されるように
設定すればよい。必要であれば冷却領域４は複数設定し
てもよい。また、治具Ａ_１と同様の構成の複数の治具を
連続的にコンベアベルト３にのせて移動させれば、多数
の電解コンデンサのエージングを次々と連続して短時間
で行うことができる。

【００２５】ＰＴＣサーミスタは小電流しか流せない電
解コンデンサに合わせて選択しておけば、それより大電
流が流せる電解コンデンサのエージングに対しては、Ｐ
ＴＣサーミスタの冷却により電流を調整して対応するこ
とができるので、電解コンデンサの種類（電圧、容量な
ど）に合わせてＰＴＣサーミスタを変える必要がない。

【００２６】また別の実施形態では、治具Ａ_１を移動さ
せず同じ位置に停止した状態で、ファン５などの冷却手
段を治具Ａ_１の上に設け、電圧印加後の冷却開始時刻お
よび冷却終了時間を適当に設定してＰＴＣサーミスタを
冷却する構成とすることもできる。

【００２７】具体的な実施形態をあげたが、本発明は電
解コンデンサと直列に接続された正の抵抗温度係数を有
する抵抗素子が冷却されるような構成であればよく、前
述の実施形態には限定されない。特にＰＴＣサーミスタ
でなくとも、温度上昇に伴い抵抗値が増加する正の抵抗
温度係数を有する素子であれば他の素子であってもよ
い。また冷却手段はファンによる空冷でなくとも、正の
抵抗温度係数を有する抵抗素子を冷却する構成であれ
ば、他の構成であってもかまわない。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、電解コンデンサの再化成
工程中にＰＴＣサーミスタを強制的に冷却し、一時的に
電流値を増大させることにより、例えば低電圧用から高
電圧用まで、あるいは小さな静電容量から大きな静電容
量のものまでなど、様々な種類の電解コンデンサの再化
成を１種類のＰＴＣサーミスタを用いて短時間で行うこ
とが可能となる。ＰＴＣサーミスタの冷却を電解コンデ
ンサの種類に合わせて適宜調整することにより、エージ
ングを行う電解コンデンサの種類に合わせてＰＴＣサー
ミスタを選定する必要がなくなる。

【００２９】また、同一種類のＰＴＣサーミスタを用い
たエージング装置あるいは治具により様々な種類の電解
コンデンサの再化成を短時間で行うことができるので、
生産設備が減少し、製造コストを改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による電解コンデンサのエ
ージング装置の概略的な回路図である。

【図２】本発明の一実施形態による電解コンデンサのエ
ージング装置の原理的な平面図である。

【図３】ＰＴＣサーミスタの電気抵抗の温度依存性を示
すグラフである。

【図４】未再化成電解コンデンサの電圧印加特性を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ 直流電源 ２ 切り換えスイッチ ３ コンベアベルト ４ 冷却領域 ５ ファン Ａ_１ 治具 Ｃ_１〜Ｃ_９ 電解コンデンサ Ｐ_１〜Ｐ_９ ＰＴＣサーミスタ Ｒ_１〜Ｒ_４ 抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解コンデンサに直列に接続された正の
   抵抗温度係数を有する抵抗素子を備え、前記抵抗素子を
   介して前記電解コンデンサに電圧を印加する電解コンデ
   ンサのエージング装置であって、前記抵抗素子を冷却す
   る冷却手段を具備することを特徴とする電解コンデンサ
   のエージング装置。
2. 【請求項２】 前記抵抗素子はＰＴＣサーミスタであっ
   て、該ＰＴＣサーミスタを介して前記電解コンデンサに
   電圧を印加している状態で前記ＰＴＣサーミスタを冷却
   することにより前記ＰＴＣサーミスタを流れる電流が低
   下しないように構成したことを特徴とする請求項１記載
   の電解コンデンサのエージング装置。