JP2012104789A - Sealing body for electrolytic capacitor and electrolytic capacitor using sealing body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解コンデンサ用封口体およびその封口体を用いた電解コンデンサに関する。 The present invention relates to a sealing body for an electrolytic capacitor and an electrolytic capacitor using the sealing body.
電解コンデンサは、電解液が外部へ漏れ出ないよう封止させる封口体を用いており、主としてアルミ電解コンデンサで代表されるように、小型で容量が大きく容易に得られるため種々の電気機器や電子機器に採用されているが、この封口体から電解液が外部へ漏れ出たり蒸発したりすると、電解コンデンサの使用寿命が短くなるという問題がある。特に、自動車などの電源制御に使用される電解コンデンサは略150℃の高温雰囲気下で使用されてゴム材からなる封口体では熱的な劣化がしやすくなり、この封口体から電解液が外部へ漏れ出たり蒸発しやすくなり、電解コンデンサの使用寿命が短くなるという問題がある。 Electrolytic capacitors use a sealing body that seals the electrolyte so that it does not leak to the outside. As represented mainly by aluminum electrolytic capacitors, they can be easily obtained in a small size and a large capacity. Although employed in equipment, if the electrolyte leaks out from the sealing body or evaporates, there is a problem that the service life of the electrolytic capacitor is shortened. In particular, electrolytic capacitors used for power control of automobiles and the like are used in a high temperature atmosphere of about 150 ° C., and a sealing body made of a rubber material is likely to be thermally deteriorated, and the electrolytic solution is transferred from the sealing body to the outside. There is a problem that leakage or evaporation tends to occur and the service life of the electrolytic capacitor is shortened.
ゴム材を用いた封口体から電解液が外部へ漏れ出たり蒸発したりする要因として、先ず、第1要因には、ゴム材の浸透性により封口体内に電解液が浸透することにある。そこで、この問題を解決するために、例えば、特許文献1のように、ブチルゴムからなる封口体の表面全体にシリコン膨潤層を形成してその撥水性を利用して封口体内への電解液の浸透を抑制し、電解液の減少を抑制するゴム材を用いた封口体が提案されている。また、特許文献2では、樹脂板をゴム栓(ゴム材を用いた封口体に相当)の上面に貼付けてさらに樹脂板に液状のエポキシ樹脂を含浸させた構成の封口体が提案されている。 As a factor that causes the electrolyte solution to leak out from the sealing body using the rubber material or to evaporate, first, the first factor is that the electrolyte solution penetrates into the sealing body due to the permeability of the rubber material. Therefore, in order to solve this problem, for example, as in
さらに、第2要因として、電解コンデンサが採用される電気機器や電子機器自体の使用環境が高温化しており、従来から耐熱限界温度が低いにもかかわらずブチルゴム、エチレンプロピレンゴムや天然ゴムのゴム材が封口体に用いられており、このゴム材が高温使用下で劣化することにある。そこで、そのゴム材の熱的劣化と相俟って電解液を封止させる機能が悪くなる問題を解消するために、特許文献3のように、ケースのゴム蓋に従来の樹脂板を貼り付けてなるブチルゴム、エチレンプロピレンゴムや天然ゴムのゴム材を用いた封口体を改良し、樹脂板に代えてゴム材の外面に耐熱性かつ耐薬品性の被膜(例えば、ポリエチレン系樹脂やシリコンゴムなど)を形成してこれらのゴム材の熱および薬品による劣化防止を図った封口体が提案されている。 In addition, as a second factor, the use environment of electrical equipment and electronic equipment itself in which electrolytic capacitors are employed has become high temperature, and rubber materials such as butyl rubber, ethylene propylene rubber and natural rubber have been conventionally used despite the low heat-resistant limit temperature. Is used for the sealing body, and this rubber material is deteriorated under high temperature use. Therefore, in order to solve the problem that the function of sealing the electrolyte solution deteriorates in combination with the thermal deterioration of the rubber material, a conventional resin plate is attached to the rubber lid of the case as in
しかし、特許文献1による提案では、高温使用下においても電解液が封口体内に浸透することによる電解液の蒸散を防止するようにはしているが、封口体に用いるゴム材が高温使用下で劣化することの配慮がされておらず上記第2要因は解消できていない。 However, in the proposal according to
また、特許文献2による提案では、電解液がゴム栓から透過することを防止する配慮はされているが、液状のエポキシ樹脂を含浸させる作業工程を要するにもかかわらず樹脂板とゴム栓とを密着接合させてゴム栓から透過した電解液が樹脂板とゴム栓との間から漏れ出ることを防止する配慮がされていないので、電解液が外部へ漏れ出たり蒸発したりする要因は解消できていない。 Further, in the proposal according to
さらに、特許文献3による提案では、封口体に用いるゴム材としてブチルゴム、エチレンプロピレンゴムや天然ゴムのような耐熱温度が略150℃より低いゴム材が選定されているので、このゴム材は電解液に侵されて高温雰囲気下で劣化しやすい。しかも、ゴム材を用いた封口体の外面に形成された耐熱性かつ耐薬品性の被膜では、ケースの開口部端縁をかしめてケースの開口部を封口させる電解コンデンサ用封口体として用いる際、ケースの開口部端縁の先端で封口体の外面に形成された被膜が損傷しやすく、また、ケースの開口部端縁の内周面がゴム材の外周面に径方向に圧接することにより封口体の外面に形成された被膜が機械的なストレスを受けて損傷しやすくなり、このような被膜の損傷が発生すると、ゴム材から封口体内に浸透した電解液が外部へ漏れ出たり蒸発したりしやすくなり、電解液が外部へ漏れ出たり蒸発したりする要因は解消できていない。 Further, in the proposal according to
本発明は、上記の問題点を解消するために、略150℃の高温雰囲気下で使用される電解コンデンサの封口体としてゴム材を用いるに際し、シリコンゴムを選定し、このシリコンゴムは電解液にも耐薬品性がありかつ耐熱性があるゴム材でありながら従来から用いられていないので、どのように用いれば電解コンデンサ用封口体となるかを研究し、そのシリコンゴムを用いて、高温雰囲気下で電解液が封口体から漏れることを防止する電解コンデンサを提供することを目的とする。 In order to solve the above problems, the present invention selects silicon rubber when using a rubber material as a sealing body of an electrolytic capacitor used in a high temperature atmosphere of about 150 ° C., and this silicon rubber is used as an electrolyte. Although it is a rubber material that has chemical resistance and heat resistance, it has not been used in the past, so we studied how it can be used as a sealing body for electrolytic capacitors, It aims at providing the electrolytic capacitor which prevents electrolyte solution from leaking from a sealing body under.
本発明の電解コンデンサ用封口体(以下、封口体と称する場合もある)は、電極端子用挿通孔を有する電解コンデンサ用封口体であって、第1の挿通孔を有しシリコンゴムでできた円柱状に成形された第1の封口体素子と第2の挿通孔を有し熱可塑樹脂でできた円板状に成形された第2の封口体素子とを接合する面の何れか一方の面にメルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れかまたはこれらを組み合わせた化学的処理剤からなる接着剤の薄膜層を形成し、前記第1の挿通孔と第2の挿通孔とを連通させ前記薄膜層を介して第1の封口体素子と第2の封口体素子とを重合させた状態で第1の封口体素子および第2の封口体素子を少なくとも加圧して密着接合させて前記電極端子用挿通孔を形成してなることを特徴としており、本発明の電解コンデンサは、コンデンサ素子および電解液を収納してなる円筒状のケースの開口部を、上記電解コンデンサ用封口体にて閉塞してなる電解コンデンサであって、前記第1の封口体素子が前記ケースの内部側で第2の封口体素子が外面となるように封口体を配置させて、電極端子を前記封口体の電極端子用挿通孔に気密的に設けるとともに、ケースの開口部端縁をかしめて前記開口部端縁の先端が第2の封口体素子の外面を高さ方向に圧接し、前記開口部端縁の内周面が第1の封口体素子の外周面を径方向に圧接することによりケースの開口部に前記封口体を気密的に設けて、ケースの開口部を封口させてなることを特徴とする。 The electrolytic capacitor sealing body of the present invention (hereinafter sometimes referred to as a sealing body) is an electrolytic capacitor sealing body having electrode terminal insertion holes, and has a first insertion hole and made of silicon rubber. Either one of the surfaces for joining the first sealing element formed in a cylindrical shape and the second sealing element formed in a disk shape having a second insertion hole and made of a thermoplastic resin. Chemical treatment with any of mercapto group, thiocarbonyl group, cyano group, isocyanate group, amino group, ammonium group, pyridinium group, azinyl group, carboxyl group, benzotriazole group, triazine thiol group, etc. An adhesive thin film layer made of an agent is formed, the first insertion hole and the second insertion hole are communicated with each other, and the first sealing body element and the second sealing body element are polymerized through the thin film layer. In the state The electrolytic capacitor of the present invention is characterized in that the electrode terminal insertion hole is formed by at least pressurizing and closely bonding the first sealing element and the second sealing element. An electrolytic capacitor formed by closing an opening of a cylindrical case containing the electrolytic capacitor with the sealing member for electrolytic capacitor, wherein the first sealing element is a second sealing member inside the case. The sealing body is arranged so that the body element becomes the outer surface, and the electrode terminal is provided in an airtight manner in the electrode terminal insertion hole of the sealing body, and the opening edge of the case is caulked, and the tip of the opening edge Presses the outer surface of the second sealing body element in the height direction, and the inner peripheral surface of the edge of the opening presses the outer peripheral surface of the first sealing body element in the radial direction to thereby contact the opening of the case. Provide a sealing body in an airtight manner Characterized by comprising a mouth portion is sealed.
本発明の電解コンデンサ用封口体は、電極端子用挿通孔を有する電解コンデンサ用封口体であって、第1の挿通孔を有しシリコンゴムでできた円柱状に成形された第1の封口体素子と第2の挿通孔を有し熱可塑樹脂でできた円板状に成形された第2の封口体素子とを接合する面の何れか一方の面にメルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れかまたはこれらを組み合わせた化学的処理剤からなる接着剤の薄膜層を形成し、前記第1の挿通孔と第2の挿通孔とを連通させ前記薄膜層を介して第1の封口体素子と第2の封口体素子とを重合させた状態で第1の封口体素子および第2の封口体素子を少なくとも加圧して密着接合させて前記電極端子用挿通孔を形成してなるので、第1の封口体素子のようなシリコンゴムでできた成形品にあっては一般に成形後の孔加工が困難であるが、電極端子用挿通孔を構成する第1の挿通孔を成形時に型内で予め形成しておけばよいので、円柱状に成形された第1の封口体素子の孔加工が不要であり、第1の封口体素子のシリコンゴムにより電解液に侵されずその結果、劣化しにくくした封口体が得られる。また、本発明の電解コンデンサは、コンデンサ素子および電解液を収納してなる円筒状のケースの開口部を、上記電解コンデンサ用封口体にて閉塞してなる電解コンデンサであって、前記第1の封口体素子が前記ケースの内部側で第2の封口体素子が外面となるように封口体を配置させて、電極端子を前記封口体の電極端子用挿通孔に気密的に設けるとともに、ケースの開口部端縁をかしめて前記開口部端縁の先端が第2の封口体素子の外面を高さ方向に圧接し、前記開口部端縁の内周面が第1の封口体素子の外周面を径方向に圧接することによりケースの開口部に前記封口体を気密的に設けて、ケースの開口部を封口させてなるので、電解コンデンサが略150℃の高温雰囲気下で使用されても、封口体が熱的に劣化されにくく、電解液が第1の封口体素子から浸透して第2の封口体素子から電解液が漏れ出ることを阻止するとともに第1の封口体素子と第2の封口体素子とが接合された部位から電解液が漏れ出ることを防止しているので、封口体から電解液が外部へ漏れ出たり蒸発する要因を解消して、電解コンデンサの使用寿命を長くすることができる。 The sealing body for an electrolytic capacitor of the present invention is a sealing body for an electrolytic capacitor having an insertion hole for an electrode terminal, and is a first sealing body having a first insertion hole and formed in a cylindrical shape made of silicon rubber. A mercapto group, a thiocarbonyl group, or a cyano group is formed on any one of the surfaces that join the element and the second sealing element having a second insertion hole and formed in a disc shape made of a thermoplastic resin. Forming a thin film layer of an adhesive composed of a chemical treatment agent such as isocyanate group, amino group, ammonium group, pyridinium group, azinyl group, carboxyl group, benzotriazole group, triazine thiol group, or a combination thereof. The first sealing body element and the first sealing body element in a state where the first sealing body element and the second sealing body element are polymerized through the thin film layer by communicating the first insertion hole and the second insertion hole. Second sealing body Since the electrode terminal insertion hole is formed by pressurizing the element at least by pressurizing the element, the hole processing after molding is generally performed for a molded product made of silicon rubber such as the first sealing element. Although it is difficult, since the first insertion hole constituting the electrode terminal insertion hole may be formed in advance in the mold at the time of molding, it is not necessary to drill the first sealing body element formed into a cylindrical shape. Thus, a sealing body which is not affected by the electrolyte solution by the silicon rubber of the first sealing body element and hardly deteriorates is obtained. The electrolytic capacitor of the present invention is an electrolytic capacitor in which an opening of a cylindrical case containing a capacitor element and an electrolytic solution is closed with the electrolytic capacitor sealing body. The sealing element is disposed so that the sealing element is on the inner side of the case and the second sealing element is on the outer surface, and the electrode terminal is hermetically provided in the electrode terminal insertion hole of the sealing element. The opening edge is crimped, the tip of the opening edge presses the outer surface of the second sealing element in the height direction, and the inner peripheral surface of the opening edge is the outer peripheral surface of the first sealing element. The sealing body is hermetically provided in the opening of the case by pressing in the radial direction, and the opening of the case is sealed, so even if the electrolytic capacitor is used in a high temperature atmosphere of about 150 ° C., The sealing body is not easily deteriorated thermally, and the electrolyte solution The electrolyte solution leaks from a portion where the first sealing body element and the second sealing body element are joined while preventing the electrolytic solution from penetrating from the first sealing body element and leaking from the second sealing body element. Since it is prevented from coming out, the cause of the electrolyte leaking out from the sealing body or evaporating can be eliminated, and the service life of the electrolytic capacitor can be extended.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、電解コンデンサの円筒状のケースの開口部に用いられる封口体の実施形態を以下説明する。 FIG. 1 illustrates an embodiment of a sealing body used in an opening of a cylindrical case of an electrolytic capacitor.
第1の封口体素子7はシリコンゴムからなり一対(図1では左右)の第1の挿通孔10を有する円柱状に成形された成形品であり、その径や高さは後述する電解コンデンサの円筒状のケース5の開口部51を封口させる大きさで設定すればよい。 The
一方、第2の封口体素子8は熱可塑性樹脂材からなり一対の第2の挿通孔11を有する円板状に成形された成形品であり、その径は第1の封口体素子7の径と同じで、厚さは第1の封口体素子7の高さよりも小さい。この第2の封口体素子8の熱可塑性樹脂材としては、高温使用環境下で使用できるように耐熱性および電解液に侵されないように耐薬品性という観点でPBT樹脂(ポリブチレンテレフタレート樹脂)やPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド樹脂)が望ましい。 On the other hand, the
また、第1の封口体素子7の上面または第2の封口体素子8の下面には、すなわち第1の封口体素子7と第2の封口体素子8とが対面する面には、何れか一方の面にメルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れかまたはこれらを組み合わせた化学的処理剤からなる接着剤の薄膜層12が形成されている。この場合、一対の電極端子用挿通孔9のうち第1の挿通孔10または第2の挿通孔11の内周面にもこの薄膜層12を形成してもよい。 Further, either the upper surface of the first
さらに、第1の挿通孔10と第2の挿通孔11とを連通させるようにして第1の封口体素子7の上面と第2の封口体素子8の下面とを重合させて加圧することにより、望ましくは50℃から100℃の温度で加熱かつ加圧することにより、薄膜層12が化学的接着作用を生ぜしめて、第1の封口体素子7と第2の封口体素子8とを密着接合させることにより、一対の電極端子用挿通孔9が形成された円柱状の封口体6が得られる。 Further, the upper surface of the first
次に、図2は、この封口体6を用いた電解コンデンサの概略図を示し、上端に開口部51を有するアルミニウム材などのかしめ加工ができる金属材でできた円筒状のケース5に、陽極および陰極の一対の極板41、42が燐酸アンモニウム、硼酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウムなどの電解液3に含浸されたコンデンサ素子1が収容されている。コンデンサ素子1には、一対の極板41、42と電気的に接続された一対の引き出し端子21、22からなる電極端子2が設けられている。この電極端子2は封口体6の一対の電極端子用挿通孔9を介してケース5の外方に突出するようにまたは折り曲げて露出するように封口体6に設けられている。 Next, FIG. 2 shows a schematic view of an electrolytic capacitor using the sealing
この封口体6が図2に示すように第1の封口体素子7を下面側とし第2の封口体素子を上面側とした状態で、第1の封口体素子7がケース5の内部側で第2の封口体素子が外面となるように封口体を配置させて、電極端子2を封口体6の電極端子用挿通孔9に嵌入してケース5の開口部51に封口体6を設ける。次に、この開口部端縁52の先端を封口体6の第2の封口体素子8の外面に高さ方向に圧接させ、開口部端縁52の内周面53を封口体6の第1の封口体素子7の外周面71に径方向に圧接させる。このようにして、ケース5の開口部端縁52をかしめることにより、電極端子2を有する封口体6をケース5の開口部51に気密的に設けて、ケース5の開口部51が封口された電解コンデンサを提供している。この場合、第1の封口体素子7の外周面71に上記薄膜層12が形成されていてもよい。第1の封口体素子7の外周面71に薄膜層12を形成しておけば、このケース5の開口部端縁52をかしめて開口部端縁52の内周面53が封口体6の第1の封口体素子7の外周面71に径方向に圧接される際、開口部端縁52の内周面53と封口体6の第1の封口体素子7の外周面71とは薄膜層12を介して加圧されることになり、ケース5の開口部端縁52の内周面53と封口体6の第1の封口体素子7の外周面71とがさらに強固に密着接合される。 As shown in FIG. 2, the first
このように、第1の封口体素子7から浸透してきた電解液3は第2の封口体素子8にて漏れ出ることが阻止され、さらに、第1の封口体素子7と第2の封口体素子8とは密着接合されているので、第1の封口体素子7から浸透してきた電解液3が第2の封口体素子8へ透過しようとしても、第1の封口体素子7と第2の封口体素子8とが接合された部位から電解液3が漏れ出ることがないようにすることができる。また、第2の封口体素子8は第1の封口体素子7に密着接合して封口体6の外面を構成しているので、第1の封口体素子7がシリコンゴムでできてあっても、ケース5の開口部端縁52をかしめ加工をする際にその開口部端縁52の先端で第1の封口体素子7を損傷させることはなく、しかも、電解コンデンサが略150℃の高温雰囲気下で使用されても、封口体6が熱的に劣化されにくく、ゴム材を用いた封口体6から電解液3が外部へ漏れ出たり蒸発したりする要因を解消して、電解コンデンサの使用寿命を長くすることができる。 Thus, the
ケース5の開口部51を封口体6で封口させるに際し、コンデンサ素子1の陽極および陰極の一対の極板4と電気的に接続された一対の引き出し端子21、22からなる電極端子2は、封口体6の一対の電極端子用挿通孔9に嵌挿されることにより、気密的に設けられてケース5の外方に突出または露出されている。この場合、一対の電極端子用挿通孔9のうち第1の挿通孔10または第2の挿通孔11の内周面にこの薄膜層12が形成されていてもよい。第1の挿通孔10または第2の挿通孔11の内周面に薄膜層12が形成されることにより、第1の挿通孔10または第2の挿通孔11の内周面と電極端子2とは薄膜層12を介して加圧されて、電極端子2は電極端子用挿通孔9にさらに強固に密着嵌入されるので、電解液3が電極端子2と電極端子用挿通孔9との隙間から漏れ出たり蒸発したりしないようにすることができる。また、図示しないが、封口体6と電極端子2との嵌入部位には、例えば、コールタールピッチやアスファルトピッチなどのピッチを主成分とする封止剤を充填することにより、電解液3が電極端子2と電極端子用挿通孔9との隙間から漏れ出たり蒸発したりしないようにして電極端子2が電極端子用挿通孔9にさらに気密性を向上させることができる。 When the opening 51 of the
また、封口体6とケース5とのかしめ部位にも同様に、例えば、コールタールピッチやアスファルトピッチなどのピッチを主成分とする封止剤を充填しておけば、ケース5の開口部端縁52をかしめてケース5の開口部51が封口した電解コンデンサにおいて、さらに気密性を向上させた電解コンデンサが得られる。 Similarly, the edge of the opening of the
なお、本発明の電解コンデンサ用封口体6の形状は、円柱状を例示しているが、断面形状が真円形状と限定するものではなく、電解コンデンサのケースの形状により定まるので、電解コンデンサのケースの断面形状が長円形状に成形された筒体であれば、第1の封口体素子7および第2の封口体素子8の形状は、それぞれ断面形状が長円形状に成形された柱状および板状であり、封口体6の形状は断面形状が長円形状となる。 The shape of the electrolytic
本発明の電解コンデンサ用封口体およびその封口体を用いた電解コンデンサは、使用環境温度が高い電気機器や電子機器または電気通信機器に有効である。 The electrolytic capacitor sealing body and the electrolytic capacitor using the sealing body of the present invention are effective for electrical equipment, electronic equipment, or telecommunications equipment having a high operating environment temperature.
2 電極端子
5 ケース
6 封口体(または電解コンデンサ用封口体)
7 第1の封口体素子
8 第2の封口体素子
9 一対の電極端子用挿通孔
10 第1の挿通孔
11 第2の挿通孔
12 薄膜層
51 開口部
52 開口部端縁2
7 First sealing
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