JP2002164262A - Electrolytic capacitor - Google Patents

Electrolytic capacitor

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JP2002164262A
JP2002164262A JP2000361719A JP2000361719A JP2002164262A JP 2002164262 A JP2002164262 A JP 2002164262A JP 2000361719 A JP2000361719 A JP 2000361719A JP 2000361719 A JP2000361719 A JP 2000361719A JP 2002164262 A JP2002164262 A JP 2002164262A
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JP
Japan
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electrolytic capacitor
permeable membrane
hydrogen
contact angle
container
Prior art date
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Application number
JP2000361719A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Yoshikawa
正人 吉川
Tomonori Endo
智徳 遠藤
Yuji Ozeki
雄治 尾関
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an electrolytic capacitor from producing a gas inside raising the inner pressure of the capacitor containing laminated anode foils and cathode foils having an anode terminal and an cathode terminal, each of which at the end extends from a container containing an electrolyte. SOLUTION: A permeable film fullfils the three conditions (1) the contact angle of ethylene glycol is 85 deg. or larger, (2) the contact angle of water is 105 deg. or larger and (3) the hydrogen permeability is 5.0×10-6 mol.m-2.s-1.Pa-1 or larger. This film is mounted on an electrolytic capacitor, so that hydrogen gas produced in a container of the capacitor permeates the film and is exhausted out of the capacitor, this avoid damaging or breaking the container due to the inner pressure increase and losing the electrolyte.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電解コンデンサの
容器の内部に電気分解によって発生する水素ガスを、水
素ガス透過膜を使用して、前記容器の外部に排出させる
ことができる新規な電解コンデンサに関するもので、本
発明の電解コンデンサは、密封容器の内部に発生した水
素ガスの圧力によって破損を引き起こしていた従来公知
の電解コンデンサの寿命を、充分に引き伸ばすことがで
きる優れたもので、特に電解コンデンサの長期間の寿命
及び安全性を必要とする種々の用途に好適に使用するこ
とができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel electrolytic capacitor capable of discharging hydrogen gas generated by electrolysis inside a container of an electrolytic capacitor to the outside of the container by using a hydrogen gas permeable membrane. The electrolytic capacitor of the present invention is an excellent one that can sufficiently extend the life of a conventionally known electrolytic capacitor that has been damaged by the pressure of hydrogen gas generated inside a sealed container, The capacitor can be suitably used for various applications requiring long-term life and safety of the capacitor.

【0002】[0002]

【従来の技術】容器内に、陽極箔及び陰極箔が適当な間
隔を保持して重ね合わされている電解コンデンサ素子、
該素子に設けられ且つ一端が上記容器の外部に突出して
いる陽極端子及び陰極端子、及び電解液が内蔵されてい
る従来公知の電解コンデンサは、高温度の負荷使用中に
陽極酸化皮膜の漏れ電流により電解液が電気分解を受け
て主として水素ガスを発生し、電解コンデンサの内部圧
が次第に高くなり、最終的には水素ガスの昇圧によって
容器の破壊に至ってしまうものであった。
2. Description of the Related Art An electrolytic capacitor element in which an anode foil and a cathode foil are superimposed at a proper interval in a container,
A conventionally known electrolytic capacitor having an anode terminal and a cathode terminal provided on the element and having one end protruding outside the container, and an electrolytic solution is provided. As a result, the electrolytic solution undergoes electrolysis to generate mainly hydrogen gas, and the internal pressure of the electrolytic capacitor gradually increases, and finally the pressure of the hydrogen gas causes the container to be destroyed.

【0003】このため、電解液に水素ガス吸収剤を添加
したり、陽極酸化皮膜厚を必要以上に厚くしたりして漏
れ電流を小さくしていた。また、多孔質セラミック板を
容器の一部に装着して水素ガスを外部に排出したり、或
いは、電解コンデンサの破損による周囲への影響を弱め
るため、密封容器の一部に凹痕を付けて開口板の機能を
付与させるか、密封容器の封口部材に薄肉部を造りこれ
を動作させるようにしていた。
For this reason, the leakage current has been reduced by adding a hydrogen gas absorbent to the electrolyte or increasing the thickness of the anodic oxide film more than necessary. In addition, a porous ceramic plate is attached to a part of the container to discharge hydrogen gas to the outside, or a concave mark is formed on a part of the sealed container to reduce the influence on the surroundings due to damage of the electrolytic capacitor. The function of the opening plate is provided, or a thin portion is formed in the sealing member of the sealed container to operate it.

【0004】また、特開昭62−112314号公報あ
るいは特開昭62−272515号公報においては電解
コンデンサ内に発生する水素ガスをポリイミド、テフロ
ン(登録商標)、ポリプロピレンからなる中空糸状の透
過膜を使って、外部に排出する方法などが提案されてい
るが、まだ水素ガスを十分排出して内圧上昇防止するま
での効果が十分でない。また、電解液がコンデンサから
蒸気として透過してくるため、内部電解液の組成が変化
し、コンデンサ特性が変化するという大きな欠点があっ
た。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-112314 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-272515, hydrogen gas generated in an electrolytic capacitor is formed by using a hollow fiber permeable membrane made of polyimide, Teflon (registered trademark) or polypropylene. A method of using the gas to discharge it to the outside has been proposed, but the effect of sufficiently discharging hydrogen gas to prevent the internal pressure from rising is still insufficient. In addition, since the electrolytic solution permeates from the capacitor as vapor, there is a major drawback in that the composition of the internal electrolytic solution changes and the characteristics of the capacitor change.

【0005】近年、ハイブリッド車や燃料電池車が環境
問題の観点から注目されている。これらを含め電気自動
車は、必ず電解コンデンサーを搭載する。自動車用途で
は、電解コンデンサーは、より過酷な条件で、使用され
る。過酷な条件では、水素は発生しやすく、電解液の成
分は蒸発しやすい。従って、より高度な水素透過膜が必
要とされるが、従来の技術ではなしえなかった。
In recent years, hybrid vehicles and fuel cell vehicles have attracted attention from the viewpoint of environmental problems. Electric vehicles, including these, are always equipped with electrolytic capacitors. In automotive applications, electrolytic capacitors are used under more severe conditions. Under severe conditions, hydrogen is easily generated, and components of the electrolytic solution are easily evaporated. Therefore, a more advanced hydrogen permeable membrane is required, but cannot be achieved by conventional techniques.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来技術の欠点を解消しようとするものであり、電解
コンデンサの使用中に主として発生する水素ガスの圧力
による破損、破裂の惧れがなく、長期間の使用に耐え且
つ安全性の優れた電解コンデンサを提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and there is a concern that the electrolytic capacitor may be damaged or ruptured mainly by the pressure of hydrogen gas generated during use of the electrolytic capacitor. It is an object of the present invention to provide an electrolytic capacitor which does not have an endurance, is durable for a long period of time, and has excellent safety.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために下記の構成を有する。 「容器内に、重ね合わされた陽極箔及び陰極箔、一端が
容器の外部に突出している陽極端子及び陰極端子、及び
電解液が内蔵されてなる電解コンデンサにおいて、電解
コンデンサが、(1)エチレングリコールの接触角が8
5度以上、(2)水の接触角が105度以上、(3)水
素透過率が5.0X10-6 mol・m-2・s-1・Pa-1以上であるとい
う3つの条件を具備している透過膜を有していることを
特徴とする電解コンデンサ。」本発明者らは、(1)エ
チレングリコールの接触角が85度以上、(2)水の接
触角が105度以上、(3)水素透過率が5.0X10-6 mol
・m-2・s-1・Pa-1以上であるという3つの条件を具備して
いる透過膜を作ることに成功し、この膜が、アルミ電解
コンデンサーの電解液の成分であるエチレングリコール
の蒸気を透過しにくいことを見出し、本発明に至った。
The present invention has the following arrangement to achieve the above object. "In an electrolytic capacitor having an anode foil and a cathode foil superimposed in a container, an anode terminal and a cathode terminal having one end protruding outside the container, and an electrolytic solution, the electrolytic capacitor is (1) ethylene glycol Has a contact angle of 8
5 conditions or more, (2) water contact angle is 105 degrees or more, and (3) hydrogen permeability is 5.0X10 -6 mol · m -2 · s -1 · Pa -1 or more. An electrolytic capacitor having a permeable membrane. The present inventors have found that (1) the contact angle of ethylene glycol is 85 ° or more, (2) the contact angle of water is 105 ° or more, and (3) the hydrogen permeability is 5.0 × 10 −6 mol.
・ M- 2・ s -1・ Pa -1 or more, and succeeded in making a permeable membrane which has three conditions, and this membrane is made of ethylene glycol which is a component of the electrolytic solution of the aluminum electrolytic capacitor. The inventors have found that it is difficult to transmit vapor, and have reached the present invention.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に本発明の電解コンデンサに
ついて詳述する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The electrolytic capacitor of the present invention will be described below in detail.

【0009】本発明の電解コンデンサに配設されている
透過膜は、(1)エチレングリコールの接触角が85度
以上、(2)水の接触角が105度以上、(3)水素透
過率が5.0X10-6 mol・m-2・s-1・Pa-1以上であるという3
つの条件を具備している必要がある。
[0009] The permeable membrane provided in the electrolytic capacitor of the present invention has (1) a contact angle of ethylene glycol of 85 ° or more, (2) a contact angle of water of 105 ° or more, and (3) a hydrogen permeability of (3). 5.0X10 -6 mol ・ m -2・ s -1・ Pa -1 or more 3
It is necessary to satisfy two conditions.

【0010】本発明において透過膜の装着場所は、特に
限定されないが、アルミ電解コンデンサーの封口板に装
着して使われるのが好ましい。一般に、使用条件下で
は、電極部分の方がケースや封口板より温度が高く、電
解液の蒸気は、ケースや封口板に結露して、付着する。
これらの電解液成分が、結露して水素透過膜上に液膜を
形成すると水素透過は著しく低下してしまう。本発明透
過膜は、(1)エチレングリコールの接触角が85度以
上、(2)水の接触角が105度以上であり、電解液と
してよく使われるエチレングリコール、水に対する濡れ
が悪く、液膜を形成しにくい。更に本発明透過膜は、
(3)水素透過率が5.0X10-6 mol・m-2・s-1・Pa-1以上と
非常に高く、従来提案されてきた電解コンデンサー用水
素透過膜に比べ、著しく高い水素透過性を有している。
さらに、これらの性質を具備した透過膜は、エチレング
リコールや水の蒸気の透過が水素に比べ非常に少ないこ
とを発見し、アルミ電解コンデンサー用の水素透過膜と
して有用であることを見出した。
In the present invention, the place where the permeable membrane is mounted is not particularly limited. In general, under use conditions, the temperature of the electrode portion is higher than that of the case or the sealing plate, and the vapor of the electrolytic solution condenses on the case or the sealing plate and adheres.
If these electrolyte components condense to form a liquid film on the hydrogen permeable film, hydrogen permeation will be significantly reduced. The permeable membrane of the present invention has (1) a contact angle of ethylene glycol of 85 ° or more, and (2) a contact angle of water of 105 ° or more. Is difficult to form. Further, the permeable membrane of the present invention,
(3) Hydrogen permeability is extremely high at 5.0X10 -6 mol · m -2 · s -1 · Pa -1 or more, and significantly higher hydrogen permeability than the conventionally proposed hydrogen permeable membrane for electrolytic capacitors. Have.
Further, they found that a permeable membrane having these properties permeated ethylene vapor and water vapor much less than hydrogen, and found that it was useful as a hydrogen permeable membrane for aluminum electrolytic capacitors.

【0011】エチレングリコールの接触角は、例えば協
和界面科学(株)製CA−D型等の装置を用いて液滴法
で測定できる。本発明の透過膜は、エチレングリコール
の接触角が85度以上であることが必須であり、さらに
好ましくは88度以上である。接触角が大きいほどエチ
レングリコールをはじきやすい性質があるので好まし
い。このような性質の膜は、電解液蒸気存在下でも水素
透過は維持される。
The contact angle of ethylene glycol can be measured by a droplet method using, for example, an apparatus such as CA-D type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. The permeable membrane of the present invention must have a contact angle of ethylene glycol of 85 degrees or more, more preferably 88 degrees or more. A larger contact angle is preferred because it has a property of repelling ethylene glycol. The membrane having such properties maintains hydrogen permeation even in the presence of electrolyte vapor.

【0012】水の接触角も、エチレングリコールの場合
と同様に協和界面科学(株)製CA−D型等の装置を用
いて液滴法で測定できる。本発明の透過膜は、水の接触
角が105度以上であることが必須であり、好ましくは
110度以上であり、更に好ましくは115度以上であ
る。接触角が大きいほど水をはじきやすい性質があるの
で好ましい。このような性質の膜は、電解液蒸気存在下
でも水素透過は維持される。
The contact angle of water can also be measured by a droplet method using a device such as a CA-D type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., similarly to the case of ethylene glycol. In the permeable membrane of the present invention, it is essential that the contact angle of water is 105 degrees or more, preferably 110 degrees or more, and more preferably 115 degrees or more. A larger contact angle is preferable because it has a property of easily repelling water. The membrane having such properties maintains hydrogen permeation even in the presence of electrolyte vapor.

【0013】更に、本発明透過膜は、水素透過率が5.0X
10-6 mol・m-2・s-1・Pa-1以上であることが必須である。
これは、常温での水素透過率であり、以下のようにして
測定して求めることができる。室温で1cm2の透過膜の
一方に2気圧の水素ガスを供給し、膜の反対側から透過
してきたガス量を石鹸膜流量計で測定する。この方法を
用いると、毎秒1mlの水素ガスが透過した場合の透過
率は、4.5×10-6 mol・m-2・s-1・Pa-1となる。
Furthermore, the permeable membrane of the present invention has a hydrogen permeability of 5.0X.
It is essential that it be at least 10 -6 mol · m -2 · s -1 · Pa -1 .
This is the hydrogen permeability at room temperature, which can be measured and determined as follows. Hydrogen gas at 2 atm is supplied to one of the 1 cm 2 permeable membranes at room temperature, and the amount of gas permeating from the opposite side of the membrane is measured with a soap membrane flow meter. By using this method, the transmittance when 1 ml of hydrogen gas per second permeates is 4.5 × 10 −6 mol · m −2 · s −1 · Pa −1 .

【0014】次に本発明膜の製法について説明する。本
発明膜は、多孔材料で構成されていることが好ましい。
それは、多孔材料は、緻密膜に比べ、水素透過率が大き
いからである。緻密な高分子膜、例えば、シリコーンの
膜は、確かに水素を透過するが、溶解拡散の機構で透過
するため、単位面積当たりの透過率は低い。一般的に
は、中空糸にするなどして、表面積を大きくし透過量を
稼ぐが、電解コンデンサー用水素透過膜の場合、平板状
の膜の方が使用しやすい。従って、表面積を大きくする
ことが難しい。すなわち、面積当たりの透過率が大きい
方が好ましい。そのために、多孔材料は細孔内を水素が
透過するため、透過のための抵抗が少なく面積当たりの
透過率が大きいので好ましい。多孔材料を構成するもの
は、有機高分子、金属、セラミックスいずれでも良い
が、耐熱性と耐薬品性の観点から、セラミックス製が好
ましい。セラミックスの種類は、特に限定されないが、
シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、炭化珪素、
窒化珪素などが挙げられる。これらのセラミックスは耐
薬品性にすぐれており好ましく使用される。特に、アル
ミナの多孔膜は、汎用に用いられており価格的にも安
く、特に好ましく用いられる。
Next, a method for producing the film of the present invention will be described. The film of the present invention is preferably made of a porous material.
This is because the porous material has a higher hydrogen permeability than the dense membrane. Although a dense polymer film, for example, a silicone film does permeate hydrogen, it permeates by a dissolution-diffusion mechanism, and therefore has a low transmittance per unit area. Generally, a hollow fiber is used to increase the surface area to increase the permeation amount. However, in the case of a hydrogen permeable membrane for an electrolytic capacitor, a flat membrane is easier to use. Therefore, it is difficult to increase the surface area. That is, it is preferable that the transmittance per area is large. For this reason, the porous material is preferable because hydrogen permeates through the pores and has low resistance for permeation and a large transmittance per area. The material constituting the porous material may be any of organic polymers, metals and ceramics, but is preferably made of ceramics from the viewpoint of heat resistance and chemical resistance. The type of ceramics is not particularly limited,
Silica, alumina, zirconia, titania, silicon carbide,
Silicon nitride and the like can be given. These ceramics are excellent in chemical resistance and are preferably used. In particular, an alumina porous membrane is widely used and inexpensive, and is particularly preferably used.

【0015】多孔膜の細孔径は、特に限定されないが、
1nm以上1μm以下が好ましい。1nm未満では、大
きな水素透過率が得られず、電解コンデンサー用水素透
過膜として不充分である。1μmより大きくなると電解
液蒸気の透過が多くなり、使用中に電解液の組成が変化
するため、安定した性能が得られにくくなる。多孔膜の
細孔径の制御方法は、特に制限はないが、通常は、細孔
径の比較的大きい多孔膜の上に、細孔径の小さい多孔膜
を積層させていく方法を採る。例えば、セラミックスの
多孔膜の場合、比較的大きなセラミックス粒子を、加圧
成型法やシート成型法で成型し、1000℃程度に加熱
し、細孔径の大きな多孔膜を得る。その後、粒子径の小
さいセラミックス粒子を積層させて細孔径を小さくして
いく。基盤になる細孔径の大きな多孔膜と積層させる多
孔膜の素材は違うものでも構わない。積層は、何層にな
っても構わない。最上層は、直接電解液蒸気に触れるの
で前述したような耐食性のある素材が好ましい。支持体
の細孔径は、水銀ポロシメーターにより測定することが
できる。
The pore size of the porous membrane is not particularly limited,
It is preferably 1 nm or more and 1 μm or less. If it is less than 1 nm, a large hydrogen permeability cannot be obtained, which is insufficient for a hydrogen permeable film for an electrolytic capacitor. When it is larger than 1 μm, the permeation of the electrolyte vapor increases, and the composition of the electrolyte changes during use, so that it is difficult to obtain stable performance. The method of controlling the pore diameter of the porous membrane is not particularly limited, but usually, a method of laminating a porous membrane having a small pore diameter on a porous membrane having a relatively large pore diameter is adopted. For example, in the case of a ceramic porous film, relatively large ceramic particles are molded by a pressure molding method or a sheet molding method, and heated to about 1000 ° C. to obtain a porous film having a large pore diameter. Thereafter, ceramic particles having a small particle diameter are laminated to reduce the pore diameter. The materials of the porous membrane to be laminated and the porous membrane having a large pore diameter serving as a base may be different. The lamination may be any number of layers. Since the uppermost layer is in direct contact with the electrolyte vapor, a material having corrosion resistance as described above is preferable. The pore diameter of the support can be measured with a mercury porosimeter.

【0016】本発明透過膜は、水とエチレングリコール
に対して一定の角度以上の接触角を有していなければな
らない。有機膜の場合、特に処理しなくても、このよう
な性質を有するものもあるが、例えば疎水性を有するシ
リコーンゴムでさえ、水の接触角が100度、エチレン
グリコールの接触角が80度であり、本発明条件を満た
さない。例えば、フッ素を有する多孔性有機膜は、本発
明の膜として好適に利用できる。セラミックスや金属の
多孔膜の場合、一般的にそのままでは、本発明の接触角
の範囲には入らないので、何らかの処理をして本発明の
透過膜とする必要がある。シランカップリング剤等で処
理することにより、本発明の透過膜とすることができ
る。シランカップリング剤は、有機基と親和性のある基
と加水分解可能な基(メトキシ基、エトキシ基、プロポ
キシ基、ブトキシ基等のアルコキシル基、ハロゲン水素
など)の両方を持つ有機ケイ素化合物である。特に好ま
しくはX−Si−Y3の式で表される化合物で、Xは有
機質と親和性のある基で、Yは加水分解可能な基(メト
キシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のア
ルコキシ基、ハロゲン、水素など)である。Yは1種類
でも多種類でも構わない。シランカップリング剤中のY
が、多孔膜表面のOH基と反応し、多孔膜と結合を作
り、表面にXをむける。従ってXが疎水性の基である場
合は、疎水性を示し、親水性である水やエチレングリコ
ールとの接触角が大きくなる。特にXがフッ素を有する
有機基の場合は、特に疎水的で好ましい。実際のシラン
カップリング剤処理の方法は、特に限定されないが、例
えば膜とシランカップリング剤を接触させることにより
処理できる。溶媒を使用してもしなくてもどちらでも構
わない。反応を早く進行させるために、水や水蒸気を利
用しても良い。最も好ましくは、セラミックス多孔質支
持体をシランカップリング剤で処理して疎水化したもの
である。
The permeable membrane of the present invention must have a contact angle of at least a certain angle with water and ethylene glycol. In the case of an organic film, even if it is not particularly treated, some have such properties.For example, even a silicone rubber having hydrophobicity has a contact angle of water of 100 degrees and a contact angle of ethylene glycol of 80 degrees. And does not satisfy the conditions of the present invention. For example, a porous organic film having fluorine can be suitably used as the film of the present invention. In the case of a porous film made of ceramics or metal, since it generally does not fall within the range of the contact angle of the present invention as it is, it is necessary to perform some treatment to obtain the permeable film of the present invention. By treating with a silane coupling agent or the like, the permeable membrane of the present invention can be obtained. The silane coupling agent is an organosilicon compound having both a group having an affinity for an organic group and a hydrolyzable group (an alkoxyl group such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group and a butoxy group, and a halogen hydrogen). . Particularly preferably the compound represented by the formula X-Si-Y 3, X is a group of organic affinity, Y is a hydrolyzable group (a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group Alkoxy group, halogen, hydrogen, etc.). Y may be one type or multiple types. Y in silane coupling agent
Reacts with the OH groups on the surface of the porous membrane to form a bond with the porous membrane and exposes X to the surface. Therefore, when X is a hydrophobic group, it shows hydrophobicity and the contact angle with hydrophilic water or ethylene glycol increases. Particularly, when X is an organic group having fluorine, it is particularly hydrophobic and is preferred. The actual method of treating the silane coupling agent is not particularly limited. For example, the treatment can be performed by bringing the film into contact with the silane coupling agent. It does not matter whether a solvent is used or not. Water or steam may be used to accelerate the reaction. Most preferably, the ceramic porous support is treated with a silane coupling agent to make it hydrophobic.

【0017】本透過膜は、水素透過率が5.0X10-6 mol・m
-2・s-1・Pa-1以上であることが必須である。通常このよ
うに水素透過率の大きい透過膜は、電解コンデンサーの
電解液蒸気も透過しやすく、電解コンデンサーに装着す
る透過膜としては、好ましくない。しかしながら、水素
透過率がたとえ大きくても、(1)エチレングリコール
の接触角が85度以上、(2)水の接触角が105度以
上である膜は、驚くべきことに電解液であるエチレング
リコールや水の蒸気を透過しにくいことがわかった。そ
の結果、本発明に至った。エチレングリコールの入った
試験管を該透過膜膜でふたをし、これを105℃のオー
ブンに静置し、時間経過によるエチレングリコールの重
さの減量(減量速度)を測定する方法でエチレングリコ
ールの透過速度を評価できる。この減量速度が1.0X
10-3 g/h・cm2以下あることが好ましい。これ以上減
量速度が大きいと、電解液蒸気が透過して電解液の組成
が変わり、例え水素が充分に通っても電解コンデンサー
の寿命は延びない。特に電解液の量の少ない小さいコン
デンサーほどこの影響は顕著である。本発明の膜は、理
由はわからないが、充分な水素を透過する細孔がありな
がら、極めてエチレングリコールや水の透過速度が低く
抑えることができる。
The present permeable membrane has a hydrogen permeability of 5.0 × 10 −6 mol · m.
-2 · s -1 · Pa -1 is essential. Usually, such a permeable membrane having a high hydrogen permeability easily permeates the electrolyte vapor of the electrolytic capacitor, and is not preferable as a permeable membrane mounted on the electrolytic capacitor. However, even if the hydrogen permeability is large, the membrane having (1) a contact angle of ethylene glycol of 85 ° or more and (2) a contact angle of water of 105 ° or more is surprisingly surprising because the ethylene glycol which is an electrolytic solution is used. And water vapor is difficult to permeate. As a result, the present invention has been achieved. The test tube containing ethylene glycol was covered with the permeable membrane, and the test tube was allowed to stand in an oven at 105 ° C., and the weight loss of ethylene glycol over time (weight loss rate) was measured. The transmission speed can be evaluated. This weight loss rate is 1.0X
It is preferably 10 −3 g / h · cm 2 or less. If the rate of weight loss is greater than this, the composition of the electrolyte changes due to the permeation of the electrolyte vapor, and the life of the electrolytic capacitor is not extended even if hydrogen passes sufficiently. This effect is particularly remarkable for a small capacitor having a small amount of electrolyte. The membrane of the present invention can suppress the permeation rate of ethylene glycol and water extremely low, although the reason is not known, although there are pores through which sufficient hydrogen can pass.

【0018】本発明は、透過膜を有している電解コンデ
ンサーであるが、透過膜は電解コンデンサーのケース又
は封口栓へ装着するのが好ましく、特に好ましくは封口
栓に装着する。装着の方法としては、密閉性のエポキシ
系接着剤でつけても、Oリングやバネを使用して装着し
ても良い。
The present invention relates to an electrolytic capacitor having a permeable membrane. The permeable membrane is preferably mounted on a case or a sealing plug of the electrolytic capacitor, and particularly preferably mounted on a sealing plug. As a mounting method, it may be mounted with a sealing epoxy adhesive, or may be mounted using an O-ring or a spring.

【0019】次に本発明の電解コンデンサを図面に示す
好ましい一実施例について具体的に説明する。
Next, a preferred embodiment of the electrolytic capacitor of the present invention shown in the drawings will be specifically described.

【0020】以下図1、図2で実施できる例を示す。図
1は、一般的電解コンデンサの断面である。陽極箔と陰
極箔間にクラフト紙を介在させて巻回したコンデンサ素
子2に電解液を含浸し、封口栓1の貫通孔から陽極端子
3及び陰極端子4を突出させてアルミニウム製容器5に
収納したものである。図2に、封口栓1を上から見た様
子を示したが、本発明透過膜は例えば、図2の6の位置
に接着剤などで据え付ける。本透過膜は、水素を透過す
るが、水やエチレングリコールは透過しにくいので、水
蒸気や電解液の主成分であるエチレングリコールを透過
させにくいため電解液の組成を変えずに電気分解により
生ずる水素を外部に逃すことができるため、破裂がさけ
られ、かつ長期間安定な性能を得られる。本発明に使用
される透過膜の形態は、平板状のものが好ましく用いら
れる。形は、特に制限なく、大きさは蓋の大きさより小
さければよいが好ましくは、蓋の半径より、小さいこと
が好ましい。厚さは特に制限なく、セッティングの時に
壊れない程度の機械的強度が保てれば良い。
An example which can be implemented in FIGS. 1 and 2 will be described below. FIG. 1 is a cross section of a general electrolytic capacitor. The electrolytic solution is impregnated in the capacitor element 2 wound with kraft paper interposed between the anode foil and the cathode foil, and the anode terminal 3 and the cathode terminal 4 are protruded from the through holes of the sealing plug 1 and housed in the aluminum container 5. It was done. FIG. 2 shows the sealing plug 1 as viewed from above. The permeable membrane of the present invention is, for example, installed at the position 6 in FIG. 2 with an adhesive or the like. This permeable membrane is permeable to hydrogen, but hard to permeate water and ethylene glycol, so it is difficult to transmit water vapor and ethylene glycol, which is a main component of the electrolyte. Can be escaped to the outside, so that bursting can be avoided and stable performance can be obtained for a long period of time. The form of the permeable membrane used in the present invention is preferably a flat plate. The shape is not particularly limited, and the size may be smaller than the size of the lid, and is preferably smaller than the radius of the lid. The thickness is not particularly limited, as long as it can maintain a mechanical strength that does not break at the time of setting.

【0021】本発明の電解コンデンサは、上記水素ガス
透過膜1を除いて従来公知の電解コンデンサと同様に構
成されている。
The electrolytic capacitor of the present invention is configured similarly to a conventionally known electrolytic capacitor except for the hydrogen gas permeable membrane 1.

【0022】上述のように構成された本発明の電解コン
デンサにおいては、使用中に容器5内に発生した水素ガ
スは透過膜1を透過して電解コンデンサ外に排出され、
そのため、水素ガスが容器内部に溜まって破損、破壊す
ることがなく、また、電解液は液あるいは蒸気として揮
散するのを防止するため、長寿命のコンデンサを得るこ
とができる。
In the electrolytic capacitor of the present invention configured as described above, hydrogen gas generated in the container 5 during use passes through the permeable membrane 1 and is discharged out of the electrolytic capacitor.
Therefore, the hydrogen gas does not accumulate inside the container to be damaged or broken, and the electrolytic solution is prevented from evaporating as a liquid or vapor, so that a long-life capacitor can be obtained.

【0023】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に
説明する。
The present invention will be described in more detail by the following examples.

【0024】[0024]

【実施例】(実施例1) [α−アルミナペレットのコーティング]n-C8F17C2H4S
i(OEt)3(東レダウコーニングシリコーン社製)約10mg
を、直径が9.6mmの円形で厚さ2mmのα−アルミナの多孔
質膜(日本碍子社製のセラミックス膜(100mm X 100 mm
X 3mm)をこの大きさに切断したもの:片面のみアルミ
ナ微粒子を厚さ約50μm分コーティングされたもの、平
均細孔径は0.1μm)のアルミナ微粒子で処理された面
上に、なるべく均一に滴下した。その約5分後、蒸留水
約10mlを処理した表面に流し、100℃で1時間静置して
加熱し、透過膜1を得た。
[Example] (Example 1) [Coating of α-alumina pellet] n-C8F17C2H4S
i (OEt) 3 (Toray Dow Corning Silicone) approx. 10mg
Is a 2 mm thick porous α-alumina membrane with a diameter of 9.6 mm (ceramic film made by Nippon Insulators Co., Ltd. (100 mm x 100 mm)
X 3 mm) cut to this size: coated with alumina fine particles only on one side by a thickness of about 50 μm, and dropped as uniformly as possible onto the surface treated with alumina fine particles having an average pore diameter of 0.1 μm). . About 5 minutes after that, about 10 ml of distilled water was poured on the treated surface, left standing at 100 ° C. for 1 hour and heated to obtain a permeable membrane 1.

【0025】[透過測定用のセルの作成]本装置につい
て図3を用いて説明する。この装置はステンレス鋼製
で、ガス供給口からガスを供給する。透過膜は、Oリン
グを介して径違いユニオン(Swagelok社製)に固定され
ており、透過膜の処理面がガス供給口に示すガス側を向
いている。Oリングと透過膜の隙間からガスが漏れるこ
とを防ぐために、透過膜の処理面と反対の面とは、フェ
ルル(Swagelok社製)を介し、レデューサー(Swagelok
社製)で押さえつけた。
[Preparation of Cell for Transmission Measurement] The present apparatus will be described with reference to FIG. This device is made of stainless steel and supplies gas from a gas supply port. The permeable membrane is fixed to a union (manufactured by Swagelok) through an O-ring, and the treated surface of the permeable membrane faces the gas side shown at the gas supply port. In order to prevent gas from leaking from the gap between the O-ring and the permeable membrane, the surface opposite to the treated surface of the permeable membrane is connected to a reducer (Swagelok) through ferrule (manufactured by Swagelok).
(Made by the company).

【0026】[透過測定用セルを用いた水素透過速度の
測定]上記の透過測定用セルを用いて、透過膜1で作成
した膜の水素透過速度を測定した。透過装置を20℃の
雰囲気下に設置し、装置のガス供給側に2気圧の水素を
供給し、膜を透過した水素ガス量を、石鹸膜流量計で測
定したところ19.8 x 10-6 (mol・m-2・s-1・Pa-1)であっ
た。
[Measurement of hydrogen permeation rate using cell for permeation measurement] Using the cell for permeation measurement described above, the hydrogen permeation rate of the permeable membrane 1 was measured. The permeation apparatus was installed in an atmosphere of 20 ° C., and 2 atm of hydrogen was supplied to the gas supply side of the apparatus. The amount of hydrogen gas permeating the membrane was measured with a soap membrane flow meter, and was 19.8 × 10 −6 (mol M -2 · s -1 · Pa -1 ).

【0027】[エチレングリコール減量速度比]試験管
にエチレングリコールを約10g取った。次に、透過測
定用セルに透過膜1を固定した。透過装置のガス供給口
と試験管の口とをゴム管で接続し、その全重量を測定し
た。この装置全体を105℃に保温した。この装置を2
日後、オーブンから取り出し、室温で放冷し、装置全体
とエチレングリコールの重さを測定した。減量速度は、
5.19 x 10-4 (g / h cm2)であった。
[Ethylene Glycol Weight Loss Rate Ratio] About 10 g of ethylene glycol was placed in a test tube. Next, the permeable membrane 1 was fixed to the permeation measurement cell. The gas supply port of the permeation apparatus and the port of the test tube were connected by a rubber tube, and the total weight was measured. The entire apparatus was kept at 105 ° C. This device is 2
After a day, the device was taken out of the oven, allowed to cool at room temperature, and the weight of the entire device and ethylene glycol was measured. Weight loss rate is
5.19 x 10 -4 (g / h cm 2 ).

【0028】[水の接触角測定]透過膜1の表面と水滴
との接触角を光学鏡式CA−D型(協和界面科学社製)
を用いて測定したところ、116°〜118°であった
(水滴下後30秒後)。
[Measurement of Contact Angle of Water] The contact angle between the surface of the permeable membrane 1 and the water droplet is measured by an optical mirror type CA-D (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
Was 116 ° to 118 ° (30 seconds after dropping of water).

【0029】[エチレングリコールの接触角測定]透過
膜1の表面とエチレングリコール液滴との接触角を光学
鏡式CA−D型(協和界面科学社製)を用いて測定した
ところ、89°〜90°であった(エチレングリコール
滴下後30秒後)。
[Measurement of Contact Angle of Ethylene Glycol] The contact angle between the surface of the permeable membrane 1 and the ethylene glycol droplet was measured using an optical mirror type CA-D (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). It was 90 ° (30 seconds after the dropwise addition of ethylene glycol).

【0030】[透過膜電解コンデンサの作成]透過膜1
を図2の6の位置にシリコーンゴムを図2の7の位置に
固定した封口栓を用い、図1のような大型ネジ端子型電
解コンデンサー1を作った。透過膜は、図4に示すよう
に透過膜1の処理面にシリコンゴム製Oリングを、非処
理面にバネを当てて、これを封口栓の上部と下部で挟み
込み固定した。
[Preparation of permeable membrane electrolytic capacitor] permeable membrane 1
The large screw terminal type electrolytic capacitor 1 as shown in FIG. 1 was prepared by using a sealing plug having silicone rubber fixed at the position 6 in FIG. 2 and the silicone rubber at the position 7 in FIG. As shown in FIG. 4, the permeable membrane was fixed with an O-ring made of silicon rubber applied to the treated surface of the permeable membrane 1 and a spring applied to the non-treated surface.

【0031】[電解コンデンサ耐久試験]電解コンデン
サ1を85℃のオーブンに入れ、電極に498Vの印可
電圧をかけた。1000時間経過後、シリコーンゴムの
状態を目視で確認したところシリコーンゴムは全く変化
していなかった。
[Electrolytic Capacitor Durability Test] The electrolytic capacitor 1 was placed in an oven at 85 ° C., and an applied voltage of 498 V was applied to the electrodes. After a lapse of 1000 hours, the state of the silicone rubber was visually checked, and the silicone rubber had not changed at all.

【0032】(比較例1)[透過膜のない電解コンデン
サ耐久試験]シリコーンゴムのみを取り付けた封口栓を
用いた市販の大型ネジ端子型電解コンデンサーを85℃
に保たれたオーブンの中に静置し、電極に498Vの印
可電圧をかけた。数10時間経過後、シリコーンゴムは
破裂した。
(Comparative Example 1) [Durability test of electrolytic capacitor without permeable membrane] A commercially available large screw terminal type electrolytic capacitor using a sealing plug fitted with only silicone rubber was heated to 85 ° C.
And placed in an oven maintained at a voltage of 498 V. After several tens of hours, the silicone rubber burst.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の電解コンデンサは、特定の性能
を有する水素ガス透過膜を有する水素ガス透過素子を内
蔵しているので、実用レベルの数百倍の過大電流を流し
ても電解コンデンサの容器内に発生した水素ガスが、水
素ガス透過膜を通って、電解コンデンサの外部に排出さ
れ、内圧増大による容器の破損や破壊がなく、また電解
液の損失もない。
The electrolytic capacitor of the present invention has a built-in hydrogen gas permeable element having a hydrogen gas permeable membrane having a specific performance. The hydrogen gas generated in the container is discharged to the outside of the electrolytic capacitor through the hydrogen gas permeable membrane, and there is no breakage or destruction of the container due to an increase in the internal pressure, and there is no loss of the electrolyte.

【0034】従って、本発明の電解コンデンサは、長期
間安定したコンデンサ特性を維持し且つ安全に使用する
こともできるものである。また、水素を透過することに
より高い漏れ電流に耐えられるため、アルミ電解コンデ
ンサーのトータルコストダウンにつながる。
Therefore, the electrolytic capacitor of the present invention can maintain stable capacitor characteristics for a long time and can be used safely. In addition, since hydrogen can permeate high leakage current by permeating hydrogen, it leads to a reduction in the total cost of the aluminum electrolytic capacitor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電解コンデンサの拡大断面図を示す。FIG. 1 is an enlarged sectional view of an electrolytic capacitor of the present invention.

【図2】本発明コンデンサーの封口栓の一例を示す。FIG. 2 shows an example of a sealing plug of the condenser of the present invention.

【図3】透過測定用セルの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a transmission measurement cell.

【図4】本発明の電解コンデンサーの封口栓への透過膜
装着方法を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a method of attaching a permeable membrane to a sealing plug of the electrolytic capacitor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…水素ガス透過素子 2…電解コンデンサ素子 3…陽極端子 4…陰極端子 5…容器 6…透過膜装着位置 6…シリコーンゴム膜装着位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hydrogen gas permeable element 2 ... Electrolytic capacitor element 3 ... Anode terminal 4 ... Cathode terminal 5 ... Container 6 ... Permeation membrane mounting position 6 ... Silicone rubber membrane mounting position

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA41 HA41 MA03 MA22 MB04 MB10 MC03 MC03X MC09 MC09X NA48 PC80  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4D006 GA41 HA41 MA03 MA22 MB04 MB10 MC03 MC03X MC09 MC09X NA48 PC80

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】容器内に、重ね合わされた陽極箔及び陰極
箔、一端が容器の外部に突出している陽極端子及び陰極
端子、及び電解液が内蔵されてなる電解コンデンサにお
いて、電解コンデンサが、(1)エチレングリコールの
接触角が85度以上、(2)水の接触角が105度以
上、(3)水素透過率が5.0X10-6 mol・m-2・s -1・Pa-1
上であるという3つの条件を具備している透過膜を有し
ていることを特徴とする電解コンデンサ。
An anode foil and a cathode superposed in a container.
Foil, anode terminal and cathode with one end protruding outside the container
Terminals and electrolytic capacitors with built-in electrolyte
And the electrolytic capacitor is (1) ethylene glycol
(2) Water contact angle is 105 degrees or more
Above, (3) Hydrogen permeability is 5.0X10-6 mol ・ m-2・ S -1・ Pa-1Less than
With a permeable membrane that satisfies the three conditions of being above
An electrolytic capacitor, characterized in that:
【請求項2】透過膜が、容器内に発生するガスを透過す
る位置に装着されることを特徴とする請求項1記載の電
解コンデンサ。
2. The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the permeable membrane is mounted at a position through which gas generated in the container passes.
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