KR100532171B1 - 전해 콘덴서와 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
리드 단자(10)가 접속된 양극 전극박을 격벽을 통해 권회한 콘덴서 소자(20)는 알루미늄 등으로 이루어지는 바닥이 있는 원통 형상의 외장 케이스(30) 내에 수납된다. 리드 단자의 환봉부(12)의 외주에는 가요성 재료로 이루어지는 튜브(100)가 변위 가능하게 장착되고, 이 튜브가 부착된 리드 단자가 외장 케이스(30)의 개구부 내주에 장착된 밀봉체(110)를 관통하여 외부로 인출된다. 밀봉체는 튜브보다 단단한 경질 재료로 이루어지는 밀봉판(112)의 외주에 가요성 재료로 이루어지는 탄성 고리(113)가 장착되어 구성된다. 밀봉판에 설치된 한쌍의 관통공(111)의 각각에 튜브가 부착된 리드 단자가 삽입된다. 관통공에 리드 단자를 삽입할 때의 압력에 의해, 튜브는 그의 삽입 방향으로 신장되도록 변형하고, 이에 따라 튜브와 환봉부를 충분히 밀착시키고, 또한 튜브와 관통공을 충분히 밀착시킬 수 있기 때문에 리드 인출부의 기밀성을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 전해 콘덴서에 관한 것이며, 특히 그의 밀봉 구조를 개선한 전해 콘덴서에 관한 것이다.
(1) 종래의 전해 콘덴서
전해 콘덴서는 도 22에 나타내는 것과 같이, 전극 인출 수단인 리드 단자(10)를 접속한 양극 전극박을 격벽을 통해 권회하여 콘덴서 소자(20)를 형성하고, 이 콘덴서 소자(20)를 알루미늄 또는 경질 수지 등을 포함하는 바닥이 있는 원통 형상의 외장 케이스(30)내에 밀봉하여 구성되어 있다. 이 경우, 리드 단자(10)는 외장 케이스(30)의 개구부 내주부에 장착된 밀봉체(40)의 관통공(41)을 관통하여 외부에 인출되어 있다. 여기서, 밀봉체(40)로서는 이 밀봉체(40)를 관통하는 리드 단자(10) 및 외장 케이스(30)와의 기밀성을 유지하는 관점에서 저탄성률의 고무가 사용되어 왔다. 한편, 리드 단자(10)는 도 23에 나타내는 것과 같이, 전극박에 접속되는 평판부(11)와, 밀봉체 관통용의 환봉부(12), 및 외부 접속부(13)로 구성되어 있다.
또한, 도 22 및 도 23에 나타낸 것과 같은 전해 콘덴서는 일반적으로 다음과 같은 순서에 의해 제작되어 있다. 즉, 도 23에 나타낸 것과 같이 벨트상의 고순도의 알루미늄박에 화학적 또는 전기화학적으로 에칭 처리를 실시하여 알루미늄박 표면을 확대시킴과 동시에, 이 알루미늄박을 붕산 암모늄 수용액 등의 화성액 중에서 화성 처리하여 표면에 산화 피막층을 형성시킨 양극 전극박(21)과, 에칭 처리만을 실시한 고순도 알루미늄박으로 이루어지는 음극 전극박(22)을 제작한다. 또한, 도 23에 나타낸 것과 같이, 이들 양극 전극박(21)과 음극 전극박(22)의 각각에 한쌍의 리드 단자(10)의 평판부(11)를 각각 접속하고 이 양극 전극박(21, 22)를 마닐라지 등으로 이루어지는 격벽(23)을 통하여 권회하고, 콘덴서 소자(20)를 형성한다(소자 형성 공정).
이어서, 형성된 콘덴서 소자(20)에 전해 콘덴서 구동용의 전해액을 함침시킨다(전해액 함침 공정). 계속해서 이 콘덴서 소자(20)를 바닥이 있는 원통 형상의 외장 케이스(30)내에 수납하고 밀봉한다(조립 공정). 이 조립 공정에 있어서는 우선 콘덴서 소자(20)로부터 인출된 리드 단자(10)를 밀봉체(40)의 관통공 내에 삽입하여 이 리드 단자(10)와 밀봉체(40)를 상대 이동시킨 후, 관통공으로부터 리드 단자(10)의 외부 접속부(13) 전체를 인출함으로써 밀봉체(40)의 관통공 내에 리드 단자(10)의 환봉부(12)를 끼워 넣는다. 그리고, 도 22에 나타낸 것과 같이, 이 콘덴서 소자(20)를 외장 케이스(30) 내에 수납하여, 이 외장 케이스(30)의 개구부에 밀봉체(40)를 장착한 후, 외장 케이스(30)의 개구부에 조임 가공을 실시함으로써 외장 케이스(10)을 밀봉한다(조립 공정).
(2) 종래의 밀봉체
이상과 같은 종래의 전해 콘덴서에 있어서, 외장 케이스(30)의 개구부를 봉지하기 위한 밀봉체(40)로서는, 이 밀봉체(40)를 관통하는 리드 단자(10) 및 외장 케이스(30)와의 기밀성을 유지하는 관점에서 고탄성률의 고무가 사용되고 있었다. 그러나, 고무는 가스 투과 계수가 크기 때문에 밀봉체에 고무를 사용한 경우에는 전해액이 고무 중을 투과하여 외부에 비산되거나 외부에서의 가스(수분, 산소 등)가 케이스 내에 침입함으로써 콘덴서 특성의 저하를 초래하였다.
이러한 현상을 막기 위해서는, 밀봉체에 가스 투과 계수가 작은 금속 재료 또는 경질 수지 등을 사용하는 것이 고려되지만, 일반적으로 가스 투과 계수가 작은 재료는 탄성 계수가 높고, 고무에 비교하여 경도가 높기 때문에 밀봉체를 관통하는 리드 단자 또는 외장 케이스와의 접촉부에 있어서의 기밀성을 유지하기가 어렵다.
따라서, 가스 투과성의 저감과 리드 단자와의 접촉부에 있어서의 기밀성 향상을 가능하게 하고자 도 22에 나타낸 것과 같이, 경질 수지 등으로 이루어지는 밀봉판에 고무 또는 불소 수지 등으로 이루어지는 관상의 탄성체를 접착 또는 매설하여 밀봉체를 구성하고, 이 탄성체로부터 리드 단자를 인출하도록 한 기술이 개발되고 있다. 또한, 이러한 기술은 예를 들면 일본 실용 공개 제80-7317호 공보, 동 제80-115041호 공보 및 동 제80-132936호 공보 등에 개시되어 있다.
(3) 밀봉 구조의 문제점
그러나, 상술한 바와 같이 밀봉판과 탄성체가 서로 접착되거나 탄성체가 밀봉판에 매설되어 일체화되어 있는 경우에는, 탄성체의 형상 안정성이 높아지는 반면 탄성체가 비교적 변형되기 어렵다.
즉, 고경도의 밀봉판과 일체화된 종래의 탄성체에 있어서는, 탄성체에 리드 단자를 삽입할 때, 리드 단자의 환봉부에 의해 탄성체가 가압되어도 탄성체의 길이 방향으로의 변형은 밀봉판에 의해 방해되어 탄성체가 길이 방향으로 신장될 수는 없다. 그 결과 탄성체가 압축되서 그 체적이 작아지며, 높은 응력이 발생하여 리드 단자의 삽입압이 높아진다는 결점이 있었다. 또한, 탄성체를 탄성률이 큰 재료로 구성할 수가 없고, 가스 투과 계수가 커지기 때문에 가스 투과성의 저감을 도모할 수 없었다.
한편, 리드 단자의 삽입시 압력을 저감시키기 위해서, 탄성체의 내경을 리드 단자의 환봉부의 외경과 거의 동일하게 하면, 탄성체의 가공 정밀도, 치수 정밀도에 따른 탄성체 치수의 약간의 오차에 의해 탄성체와 리드 단자 사이의 기밀성이 저하되고, 수명 특성의 분산이 커지게 된다는 문제가 발생한다.
이에 대하여, 밀봉체의 제조 방법을 변화시킴으로써 종래보다 높은 가공 정밀도, 치수 정밀도를 확보할 수도 있지만 그와 같은 방법은 생산 효율의 저하를 초래할 뿐만 아니라 제조 비용을 높이기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 종래의 방법은 밀봉판의 성형시에 그 밀봉판의 관통공 내면에 탄성체를 접착하거나 매설하는 것이기 때문에 복잡한 공정을 필요로 하고 생산 효율의 저하를 초래한다는 문제점을 갖고 있다.
(4) 전해액에 기인하는 문제점
한편, 콘덴서 소자(3)에 함침되는 전해 콘덴서 구동용의 전해액으로서는, 사용되는 전해 콘덴서의 성능에 따라 여러가지의 것이 알려져 있지만, 그 중에서 γ-부티로락톤을 주용매로 하고, 용질로서 테트라알킬암모늄 이온을 양이온 성분으로 하여, 산의 공액 염기를 음이온 성분으로 한 염, 소위 제4급 암모늄염을 사용한 전해액이 있다.
이 제4급 암모늄염을 사용한 전해액의 경우는 전기 저항이 낮고, 또한 열 안정성이 우수하다는 특징을 가지고 있으나, 후술하는 것과 같은 메카니즘에 의해 전해액이 액출되기 쉽다는 경향이 있다.
이 때문에 전해액으로서 제4급 암모늄염을 사용한 전해 콘덴서에 있어서는 전해액의 액출에 의해 전해 콘덴서의 정전 용량이 저하되는 등의 전기적 특성의 악화를 초래하고 나아가서는 전해 콘덴서의 수명이 단축된다는 결점이 있었다.
여기서, 제4급 암모늄염을 사용한 전해액의 액출에 대하여 설명한다. 즉, 일반적인 전해 콘덴서로는 양극 전극박(21)의 표면에 형성된 산화 피막의 손상 등에 의해 직류 전압을 인가하였을 때, 양극 전극박(21)과 음극 전극박(22) 사이에서 누전이 발생한다. 이러한 누전 발생에 의해, 음극측에서 용존 산소 또는 수소 이온의 환원 반응이 발생되고, 음극측 전극-전해액 계면 부분의 수산화물 이온의 농도가 높아진다. 이 현상은 음극 전극박(22)과 음극 인출용의 리드 단자(10)의 양쪽에서 발생되고 있으며, 특히 리드 단자(10) 근방에서의 수산화물 이온 농도의 상승, 즉 염기성도의 상승을 볼 수 있다. 그리고, 이러한 염기성도의 상승에 따라 리드 단자(1O)와 접촉되어 있는 밀봉체(4O)의 파손이 진행되고, 리드 단자(10)와 밀봉체(40)와의 밀착성이 손상되는 것으로부터 강염기성의 수산화물 용액이 외부에 누출되는 것으로 생각되어진다.
즉, 도 24에 나타낸 것과 같이, 전해 콘덴서의 누출 전류는 음극부에 있어서는 음극 전극박(22)에 흐르는 전류 I2와 음극 인출용의 리드 단자(10)에 흐르는 전류 I1의 합으로 되어 있다. 통상적으로 음극 인출용의 리드 단자(10)의 자연 전위 E1쪽이 음극 전극박(22)의 자연 전위 E2보다도 높은 전위를 나타내기 때문에, 직류 부하 상태에서는 음극측이 캐소드 분극을 할 때, 우선 리드 단자(10)에 전류가 흘러 용존 산소 또는 수소 이온의 환원 반응이 발생한다. 그리고, 이 리드 단자(10) 상에서의 용존 산소 또는 수소 이온의 환원 반응으로는 처리할 수 없는 전류가 음극 전극박(22)에 흘러, 음극 전극박(22) 상에서의 환원 반응이 발생한다.
이 경우, 음극 전극박(22)의 활성 표면적은 리드 단자(10)의 활성 표면적에 비하여 크고, 음극 전극박(22)의 분극 저항은 리드 단자(10)의 분극 저항보다 작아진다. 따라서, 전해 콘덴서의 누출 전류의 정격치 IT가 되는 전위 ET에서는 음극 전극박(22)에 흐르는 전류 I2쪽이 크지만, 리드 단자(10)에서도 전류 I1이 흐르는 상태가 된다.
이 때문에 직류 부하 상태로는 리드 단자(10)에도 전류가 흐르는 상태가 계속되며, 리드 단자(10)의 표면에 있어서 항상 용존 산소 또는 수소 이온의 환원 반응이 발생하고, 생성된 염기성 수산화물 이온에 의해 밀봉 정밀도의 저하가 야기된다.
또한, 무부하로 방치한 경우에는 자연 침지 전위 E1쪽이 음극박의 자연 침지 전위 E2보다 높은 전위를 나타내기 때문에, 음극 인출용의 리드 단자와 음극박으로 국부 전지가 구성되어, 리드 단자측에 용존 산소 또는 수소 이온의 환원 반응이 발생한다. 그 결과, 무부하 상태에서도 생성된 염기성 수산화물 이온에 의해 밀봉 정밀도의 저하가 야기된다.
한편, 콘덴서 소자(1)에 함침되는 전해 콘덴서 구동용의 전해액으로서는, γ-부티로락톤 또는 에틸렌글리콜을 주용매로 하고, 산의 공액 염기를 음이온 성분으로 하여, 4급화 환상 아미디늄을 양이온 성분으로 하는 염을 용해한 전해액도 사용되고 있다(국제특허출원 PCT/JP94/02028).
이 4급화 환상 아미디늄염을 용해한 전해액의 경우는, 상술한 바와 같은 누전의 발생에 기인하는 용존 산소 또는 수소 이온의 환원 반응에 의해서 생성되는 수산화물 이온이 4급화 환상 아미디늄과 반응하여 소실되기 때문에 액출이 방지된다고 생각되어 왔다.
그러나, 본 발명자가 예의 검토를 거듭한 결과, 음극측 전극-전해액 계면 부분의 pH 값이 12 이하에서는 수산화물 이온과 4급화 환상 아미디늄의 반응이 완전히는 진행하지 않고, 수산화물 이온이 잔존되는 것이 판명되었다. 따라서, 4급화 환상 아미디늄염을 용해한 전해액의 경우도 특정한 상황하에 있어서는, 제4급 암모늄염을 사용한 전해액의 경우와 마찬가지로 액출을 완전히 억제할 수는 없으며, 강염기성의 수산화물 용액이 외부로 누출된다는 것이 밝혀졌다.
이와 같이 제4급 암모늄염 또는 4급화 환상 아미디늄염을 사용한 전해액을 사용한 전해 콘덴서에 있어서는, 액출을 완전히 억제할 수 없으며 강염기성의 수산화물 용액이 외부에 누출되기 때문에, 특히 밀봉체에 탄성 고무를 사용한 경우에는 밀봉체의 열화가 현저하고 기밀 불량이 생겼다.
(5) 목적
본 발명은 이상과 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 하나의 목적은 밀봉 구조를 개선함으로써 안정되고 높은 수명 특성을 가지며, 생산 효율의 향상 및 제조 비용의 절감에 공헌할 수 있는 우수한 전해 콘덴서를 제공하는 것이다. 그리고, 이와 같은 우수한 전해 콘덴서를 저비용으로 효율적으로 제조할 수 있는 우수한 제조 방법을 제공하는 것도 하나의 목적이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 제4급 암모늄염 또는 4급화 아미디늄염을 포함하는 전해액을 사용한 전해 콘덴서로서, 밀봉 구조를 개선함으로써 전해액에 기인하는 밀봉체의 열화를 방지하고, 안정되고 높은 수명 특성을 가지며, 생산 효율의 향상 또는 제조 비용의 절감에 공헌할 수 있는 우수한 전해 콘덴서를 제공하는 것이다. 그리고, 이와 같은 우수한 전해 콘덴서를 저비용으로 효율적으로 제조할 수 있는 우수한 제조 방법을 제공하는 것도 하나의 목적이다.
<발명의 개시>
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 있어서는 전극 인출 수단이 접속된 양극 전극박을 격벽을 통해 권회한 콘덴서 소자와, 이 콘덴서 소자를 수납하는 바닥이 있는 원통 형상의 외장 케이스와, 외장 케이스의 개구부에 장착되는 밀봉 수단을 구비하고, 상기 전극 인출 수단이 내부 접속용의 평판부와, 밀봉 수단 관통용의 환봉부, 및 외부 접속부로 이루어지며, 이 전극 인출 수단이 밀봉 수단에 설치된 관통공을 통해 외장 케이스의 외부에 인출된 전해 콘덴서로서 개선된 밀봉 구조를 구비한 전해 콘덴서를 제공함과 동시에, 이와 같은 전해 콘덴서를 제조하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 밀봉 수단의 관통공과 전극 인출 수단의 환봉부 사이에 기밀 유지용의 튜브가 관통공에 대하여 변위 가능하게 배치된 전해 콘덴서를 제공하는 것이다. 이 전해 콘덴서의 제조에 있어서, 밀봉 수단의 관통공 내에 전극 인출 수단의 환봉부를 삽입하였을 때에는 이 환봉부와 관통공 사이에 배치된 튜브가 밀봉 수단의 관통공과 접착제 등에 의해 접착되어 있지 않기 때문에 이 튜브가 전극 인출 수단의 압력에 의해 그의 삽입 방향으로 신장됨으로써 응력이 확산되고 튜브와 환봉부와의 밀착성 및 튜브와 관통공과의 밀착성이 향상된다. 또한, 이와 같은 삽입 방향으로의 튜브 신장에 의해 충분한 탄성이 얻어지기 때문에, 이 탄성을 이용하여 가스 투과성이 낮고 탄성률이 높은 (고경도) 튜브로도 용이하게 삽입할 수가 있다. 이 때문에, 튜브의 재료에 따라 전극 인출 수단 관통부의 가스 투과성을 충분히 낮추면서 이 부분의 기밀성을 충분히 향상시킬 수가 있다. 또한, 이러한 튜브는 연속 생산에 의해 용이하고 효율적으로 제작할 수 있다.
본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 제1의 형태에 있어서는, 전극 인출 수단의 환봉부의 외주에 가요성 재료로 이루어지는 튜브가 변위 가능하게 장착됨과 동시에, 밀봉 수단의 적어도 관통공을 포함하는 부분이 튜브보다도 단단한 경질 재료로 이루어지며, 이 밀봉 수단체의 관통공 내에 튜브가 부착된 환봉부가 삽입된다. 이 전해 콘덴서에서는 밀봉 수단을 튜브보다 단단한 경질 재료로 구성하고 있기 때문에 가스 투과성을 낮출 수가 있다. 또한, 가요성 재료로 이루어지는 튜브를 사용함으로써 전극 인출 수단을 관통공에 삽입할 때의 압력에 의해 그 튜브를 삽입 방향으로 양호하게 신장시킬 수 있으며, 전극 인출 수단 관통부의 기밀성을 충분히 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 제2의 형태에 있어서는, 가요성 재료로 이루어지는 튜브가 경질 재료로 이루어지는 밀봉 수단의 관통공 내에 변위 가능하게 장착되고, 이 튜브 내에 전극 인출 수단의 환봉부가 삽입된다. 이 전해 콘덴서에 있어서도 튜브를 전극 인출 수단측에 장착한 경우와 마찬가지로 전극 인출 수단을 관통공에 삽입할 때의 압력에 의해 튜브를 삽입 방향으로 양호하게 신장시킬 수 있으며 전극 인출 수단 관통부의 기밀성을 충분히 향상시킬 수가 있다.
본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 제3의 형태에 있어서는, 제4급 암모늄염 또는 4급화 아미디늄염을 함유하는 전해액을 사용한 경우에 적어도 음극측의 전극 인출 수단의 환봉부의 외주에 내알칼리성 수지를 포함하는 튜브가 변위 가능하게 장착되어 밀봉 수단에 설치된 관통공 내에 튜브가 부착된 환봉부가 삽입된 것을 특징으로 하는 것이다. 이 전해 콘덴서에서는 적어도 음극측의 전극 인출 수단의 환봉부에 내알칼리성 수지를 포함하는 튜브가 장착되어 있기 때문에 염기성도가 상승하기 쉬운 음극측에서의 전극 인출 수단 관통부의 열화를 유효하게 방지할 수 있고, 그 결과 환봉부와 밀봉 수단 사이의 기밀성을 향상시킬 수가 있다. 바람직하게는 밀봉 수단을 내알칼리성 수지로 구성한다. 이에 따라, 가령 강염기성의 수산화물 용액이 생성되었다고 하여도 밀봉 수단 본체의 열화를 방지할 수 있기 때문에, 기밀성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 상술한 전해 콘덴서와 마찬가지로 튜브를 전극 인출 수단의 환봉부에 변위 가능하게 장착하고 있기 때문에, 전극 인출 수단을 관통공에 삽입할 때의 압력에 의해, 튜브를 삽입 방향으로 양호하게 신장시킬 수가 있으며, 전극 인출 수단 관통부의 기밀성을 충분히 향상시킬 수가 있다.
또한, 상술한 복수 형태의 전해 콘덴서에 있어서, 바람직하게는 튜브의 내경은 전극 인출 수단의 환봉부의 외경보다도 작다. 마찬가지로, 바람직하게는 전극 인출 수단의 환봉부에 튜브가 장착된 상태에서 이 튜브의 외경은 밀봉 수단의 관통공의 직경보다도 크다. 이들 치수 관계에 의해, 부재간의 밀착성을 높여 전극 인출 수단 관통부의 기밀성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 바람직하게는 밀봉 수단의 관통공의 개구 단부 중 적어도 전극 인출 수단의 삽입구가 되는 측의 개구 단부의 직경은 그의 중앙부의 직경보다도 크다. 이에 따라, 전극 인출 수단의 환봉부를 관통공 내에 용이하게 삽입할 수 있으면서 관통공의 적어도 중앙부에서는 튜브의 외주면과 밀봉 수단의 관통공의 내주면을 확실하게 밀착시킬 수 있다.
또한, 바람직하게는 밀봉 수단은 밀봉판과 이 밀봉판의 외주에 장착된 가요성 재료로 이루어지는 외주 부재로 구성된다. 이에 따라, 밀봉판의 치수에 약간의 오차가 있는 경우도, 가요성 재료로 이루어지는 외주 부재의 탄성에 의해서 치수 오차를 흡수할 수 있고, 밀봉 수단의 외주면과 외장 케이스의 개구부의 내주면을 확실하게 밀착시킬 수 있다. 또한, 바람직하게는 밀봉 수단의 외주 부재는 튜브상으로 형성되고, 이 외주 부재의 내경은 밀봉판의 외경보다도 작다. 이에 따라, 밀봉판과 외주 부재의 밀착성을 높여 밀봉 구조 외주부의 기밀성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 하나의 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 전해 콘덴서에 있어서의 튜브가 부착된 리드 단자를 나타내는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 정면도, (C)는 측면도이다.
도 3은 도 1의 전해 콘덴서에 있어서의 밀봉체를 나타내는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도, (C)는 저면도이다.
도 4는 도 1의 전해 콘덴서에 있어서, 밀봉체의 관통공과 튜브의 치수 관계를 나타내는 설명도이다.
도 5는 도 1의 전해 콘덴서의 제조 공정에 있어서, 튜브 장착 공정을 나타내는 사시도이며, 도 6은 그에 계속되는 전극 인출 공정을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따르는 밀봉체에 형성되는 관통공의 다른 형상의 한 예를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 다른 형태의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8의 전해 콘덴서에 있어서, 튜브를 장착한 관통공 내에 리드 단자를 삽입하는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 8의 전해 콘덴서의 리드 단자를 나타내는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 정면도, (C)는 측면도이다.
도 11은 도 8의 전해 콘덴서에 있어서, 밀봉체에 형성된 관통공, 튜브 및 리드 단자의 환봉부의 치수 관계를 나타내는 설명도이다.
도 12는 본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 다른 형태의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 12의 전해 콘덴서에 있어서, 튜브를 장착한 관통공 내에 리드 단자를 삽입하는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따르는 밀봉체의 다른 구성을 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따르는 밀봉체에 형성되는 관통공의 다른 형상의 한 예를 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 17은 도 16의 전해 콘덴서에 있어서, 튜브가 부착된 리드 단자를 나타내는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 정면도, (C)는 측면도이다.
도 18의 (A) 및 (B)는 모두 도 16의 전해 콘덴서에 있어서, 밀봉체에 형성된 관통공과 튜브의 치수 관계를 나타내는 설명도이다.
도 19는 도 16의 전해 콘덴서의 제조 공정에 있어서, 튜브 장착 공정을 나타내는 사시도이며, 도 20은 그에 계속되는 전극 인출 공정을 나타내는 단면도이다.
도 21은 본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 22는 종래부터 사용되고 있는 전해 콘덴서의 구조를 나타내는 단면도이며, 도 23은 콘덴서 소자의 구조와 그의 형성 공정을 설명하는 분해 사시도이다.
도 24는 제4급 암모늄염을 포함하는 전해액을 사용한 종래의 전해 콘덴서의 음극부에서의 캐소드 분극 저항을 나타내는 그래프이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하에는, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
<1. 제1의 실시 형태>
<1-1. 전해 콘덴서의 구성>
도 1은 본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 제1의 대표적인 실시 형태를 나타내는 단면도이다. 이 도 1에 나타내는 것과 같이, 리드 단자(전극 인출 수단, 10)이 접속된 양극 전극박을 격벽을 통해 권회하는 콘덴서 소자(20)가 알루미늄 등으로 이루어지는 바닥이 있는 원통 형상의 외장 케이스(30) 내에 수납되어 있다. 이 경우, 리드 단자(10)의 환봉부(12)의 외주에는 튜브(100)가 변위 가능하게 장착되어 있으며, 이 튜브(100)가 부착된 리드 단자(10)이 외장 케이스(30)의 개구부 내주에 장착된 밀봉체(110)의 관통공(111)을 관통하여 외부에 인출되고 있다. 즉, 외장 케이스(30)의 개구부는 튜브(100)와 밀봉체(110)에 의해 밀봉되어 있으며, 이 개구부의 선단은 조임 가공에 의해 밀봉체(110)의 밀봉판(112)에 당접되고 있다. 이하에는, 이 도 1의 밀봉 구조, 즉 튜브(10O)가 부착된 리드 단자(10)를 밀봉체(110)의 관통공(111) 내에 삽입하여 이루어지는 밀봉 구조를 상세하게 설명한다.
도 2는 튜브(100)가 부착된 리드 단자(10)를 나타내는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 정면도, (C)는 측면도이다. 이 도 2에 나타낸 것과 같이, 리드 단자(10)는 내부 접속용의 평판부(11)와, 밀봉체 관통용의 환봉부(12), 및 외부 접속부(13)로 구성되며, 이 중 환봉부(12)에 가요성 재료로 이루어지는 튜브(100)가 변위 가능하게 장착되어 있다. 이 경우, 튜브(100)의 내경은 환봉부(12)의 외경보다도 작게 되어 있다.
또한, 튜브(100)를 구성하는 가요성 재료로서는, 「고무, 불소 수지, 수축 튜브, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 나일론, 폴리아미드이미드, 실리콘 수지, 실리콘 고무, 폴리-4-메틸펜텐-1(결정성 폴리올레핀), 에틸렌비닐알콜」을 포함하는 가요성 재료의 군 중에서 선택된 재료가 사용된다. 즉, 튜브(100)를 구성하는 가요성 재료의 종류는 적절하게 선택이 가능하지만, 특히 상기 재료를 사용함으로써 튜브 또는 밀봉 수단의 외주부 등의 가요성을 충분히 확보하고 그 부분의 기밀성을 향상시킬 수 있는 등, 품질을 향상시킬 수 있으면서 동시에 가공성 및 비용면에서도 우수하다.
도 3은 밀봉체(110)를 나타내는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 종단면도, (C)는 저면도이다. 이 도 3에 나타내는 것과 같이, 밀봉체(110)는 튜브(100) 보다 경질의 재료로 이루어지는 밀봉판(112)의 외주에 가요성 재료로 이루어지는 튜브상의 탄성 고리(외주 부재, 113)가 장착되어 구성되어 있다. 이 경우, 탄성 고리(113)의 내경은 밀봉판(112)의 외경보다 작다. 또한, 이 밀봉체(110)의 밀봉판(112)에 리드 인출용의 한쌍의 관통공(111)이 설치되어 있다.
또한, 밀봉판(112)을 구성하는 경질 재료로서는 「불소 수지, 폴리페닐렌술피드, 나일론, 페놀, 에폭시, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리옥시벤질렌폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트를 포함하는 수지 재료의 군, 알루미늄, 탄탈, 마그네슘, 구리, 니켈, 티탄 또는 이들의 합금을 포함하는 금속 재료의 군, 경질 고무, 세라믹, 유리」를 포함하는 광범위한 경질 재료의 군 중에서 선택된 재료가 사용된다. 즉, 밀봉판(112)에 사용하는 재료의 종류는 적절하게 선택이 가능하지만, 특히 상기 재료를 사용함으로써 밀봉판의 가스 투과성을 충분히 낮출 수 있는 등, 품질을 향상시킬 수 있으면서 가공성 및 비용면에서도 우수하다. 또한, 이 경질 재료 군 중에서 금속 재료를 선택할 경우에는, 리드 단자(10) 와 콘덴서 소자(20) 사이의 절연을 확보할 목적으로, 이 금속 재료의 표면에 에폭시 수지, 나일론 수지 등으로 이루어지는 수지 필름 또는 산화 피막 등의 절연층이 형성된다. 이러한 절연층은 기존의 방법에 의해 용이하게 형성할 수가 있다. 또한, 탄성 고리(113)를 구성하는 가요성 재료로서는 튜브(100)에 관하여 열거한 상기 가요성 재료의 군 중에서 선택된 재료가 사용된다.
도 4는 이러한 밀봉체(110)의 관통공(111)과 튜브(100)의 치수 관계를 나타내는 설명도이다. 이 도 4에 나타내는 것과 같이, 밀봉체(110)의 관통공(111)은 일정한 직경 치수를 갖는 직선부(114)와, 그 리드 단자(10)의 삽입구가 되는 측의 개구 단부를 향하여 경사적으로 넓어지는 삽입 가이드부(115)로 구성되어 있다. 이 경우, 관통공(111)의 직선부(114)의 직경을 D11, 환봉부(12)에 장착된 상태에 있어서의 튜브(100)의 외경을 D12, 삽입 가이드부(115)의 최대 직경을 D13이라 하면, 이들의 관계는 하기 식으로 표시된다.
D11<D12<D13
바람직하게는, 관통공(111)의 직선부(114)의 직경 D11은 환봉부(12)에 장착된 상태에 있어서의 튜브(100)의 외경 D12로부터, 튜브의 두께 치수 t1의 5 % 내지 100 %를 뺀 값이 된다. 이 관계는 하기 식으로 표시된다.
D11=D12-t1(k/100)
단, 5≤k≤100
<1-2. 전해 콘덴서의 제조 공정>
이상과 같은 구성을 갖는 도 1의 전해 콘덴서는, 구체적으로 다음 순서로 제조된다. 우선, 한쌍의 리드 단자(10)의 평판부(11)를 양극 전극박의 각각에 접속하고, 이 양극 전극박을 격벽을 통해 권회하여 콘덴서 소자(20)를 형성한다.
이어서, 도 5에 나타낸 것과 같이, 이 콘덴서 소자(20)로부터 돌출하는 한쌍의 리드 단자(10)의 각각에 대하여, 그의 외부 접속부(13)의 선단부를 튜브(100) 내에 삽입하여 이 리드 단자(10)와 튜브(100)을 상대 이동시킨 후, 리드 단자(10) 내로부터 외부 접속부(13) 전체를 인출하고 리드 단자(10)의 환봉부(12) 외주에 튜브(100)를 장착한다. 구체적으로는, 적절한 생산 기계와 릴 단위의 긴 튜브재를 사용하고, 이 튜브재를 적절한 속도로 연속적으로 공급한다. 그리고, 도 2에 나타낸 것과 같은 사용 치수로 순차 절단하여 소정의 튜브(100)를 형성하고, 이 튜브(100) 내에 리드 단자(10)를 삽입함으로써, 연속적으로 튜브(100)의 장착 작업(튜브 장착 공정)을 수행한다. 또한, 밀봉체(110)에 대해서도 마찬가지로 긴 튜브재를 사용하여, 이 튜브재를 사용 치수로 순차 절단하여 소정의 탄성 고리(113)를 형성하고, 이 탄성 고리(113) 내에 밀봉판(112)을 삽입함으로써 연속적으로 탄성 고리(113)의 장착 작업(제2의 튜브 장착 공정)을 행하여, 연속적으로 밀봉체(110)를 형성한다.
계속해서, 도 6에 나타내는 것과 같이, 튜브(100)가 부착된 리드 단자(10)를 밀봉체(110)의 관통공(111) 내에 삽입하여 이 리드 단자(10)과 관통공(111)을 상대 이동시킨 후, 관통공(111)으로부터 리드 단자(10)의 외부 접속부(13) 전체를 인출하여, 관통공(111) 내에 튜브(100)가 부착된 환봉부(12)를 끼워 넣는다.
그 후, 콘덴서 소자(20)를 외장 케이스(30) 내에 수납하고, 이 외장 케이스(30)의 개구부에 밀봉체(110)을 장착하여 외장 케이스(30)를 봉지한다. 이 경우, 도 1에 나타낸 것과 같이 외장 케이스(30)의 개구부에 조임 가공을 실시하고, 개구부의 선단을 밀봉판(112)에 당접시킨다.
<1-3. 작용ㆍ효과>
이상과 같은 본 실시 형태의 전해 콘덴서와 그의 제조 공정에 의한 작용ㆍ효과는 다음과 같다.
우선, 밀봉체(110)의 반 이상을 경질 수지, 금속, 경질 고무, 세라믹, 유리 등의 경질 재료로 이루어지는 밀봉판(112)에 의해 구성되어 있기 때문에, 가스 투과성을 낮출 수가 있다. 또한, 리드 단자(10)의 환봉부(12)에 고무 또는 수지, 수축 튜브 등의 가요성 재료로 이루어지는 튜브(100)를 장착하고, 튜브(100)가 부착된 리드 단자(10)를 밀봉체(110)의 관통공(111)으로부터 인출하고 있기 때문에, 밀봉체(110)에 있어서의 리드 인출부의 기밀성을 튜브(100)에 의해 향상시킬 수가 있다.
즉, 이 튜브(100)는 리드 단자(10) 측에 변위 가능하게 장착되어 있으며, 밀봉판(112)에 접착되거나 매설되어 있지 않기 때문에, 이 튜브(100)에 리드 단자(10)를 삽입할 때에는 리드 단자(10)의 압력에 의해서 그의 삽입 방향으로 신장되도록 변형하기 쉽다. 또한, 이러한 튜브(100)의 신장에 의해 응력이 확산되어 튜브(100)와 리드 단자(10)의 환봉부(12) 사이에 충분한 밀착성이 얻어진다. 이 경우, 튜브(100)와 환봉부(12)의 치수 관계에 의해서 튜브(100)의 내주면과 환봉부(12)의 외주면을 접촉 영역의 전면에 걸쳐 확실하게 밀착시킬 수 있기 때문에 이 부분의 기밀성을 높일 수가 있다.
또한, 밀봉체(110)의 관통공(111)에 튜브(100)가 부착된 리드 단자(10)를 삽입할 때에도 이 튜브(100)가 밀봉판(112)에 접착되거나 매설되어 있지 않기 때문에, 리드 단자(10)의 압력에 의해서 튜브(100)는 그의 삽입 방향으로 신장되도록 변형하기 쉽다. 이러한 튜브(100)의 신장에 의해 응력이 확산되어 튜브(100)와 관통공(111) 사이에 충분한 밀착성이 얻어진다. 그리고, 이와 같이 튜브(100)가 변형되기 쉽기 때문에, 상술한 바와 같이 관통공(111)의 직경보다도 외경이 큰 튜브(100)를 사용할 수 있으며, 이러한 치수 관계에 의해 튜브(100)의 외주면과 관통공(111)의 직선부(114)의 내주면을 접촉 영역의 전면에 걸쳐 확실하게 밀착시킬 수 있기 때문에 이 부분의 기밀성을 높일 수가 있다.
또한, 상술한 바와 같이 밀봉체(110)의 관통공(111) 내에 리드 단자(1O)의 환봉부(12)를 삽입하였을 때에는, 이 환봉부(12)에 장착된 튜브(100)가 그의 삽입 방향으로 신장함으로써 충분한 탄성이 얻어지기 때문에, 이 탄성을 이용하여 가스 투과성이 낮고 탄성률이 높은 (고경도) 튜브이어도 용이하게 삽입할 수가 있다. 이 때문에, 튜브(100)의 재료에 따라 가스 투과성을 충분히 낮춤과 동시에 높은 기밀성을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르는 튜브(100)는 그의 삽입 방향을 따라서 이동 가능하기 때문에, 내부 고장 등에 의해 외장 케이스 내의 압력이 이상적으로 높아진 경우에는 이 압력에 의해 튜브(100)가 외부로 압출되고, 안전 밸브로서 기능할 수가 있다. 따라서, 전해 콘덴서의 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 밀봉체(110)가 경질 재료로 이루어지는 밀봉판(112)과 가요성 재료로 이루어지는 탄성 고리(113)로 구성되어 있기 때문에 밀봉체(110)의 외주면과 외장 케이스(30)의 개구부의 내주면을 확실하게 밀착시켜 이 부분의 기밀성을 높일 수가 있다. 그 결과, 밀봉체(110)의 치수에 약간의 오차가 있는 경우에도 밀봉체(110)의 탄성 고리(113)의 탄성에 의해 치수 오차를 흡수할 수 있으며, 충분한 밀착성이 얻어지기 때문에 이 부분의 기밀성을 충분히 확보할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 외장 케이스(30)의 개구부의 선단을 밀봉판(112)에 당접시키고 있기 때문에 밀봉체(110)의 압박이 강고하여, 열 스트레스에 의해 밀봉체(110)가 외장 케이스(30)로부터 튀어나오는 것을 억제할 수가 있다. 즉, 본 실시 형태와는 달리, 외장 케이스(30)의 개구부의 선단을 밀봉판(112)이 아닌 탄성 고리(113)에 당접시킨 경우에는, 밀봉판(112)과 탄성 고리(113) 사이가 접착되어 있지 않기 때문에, 밀봉판(112)이 열 스트레스에 의해서 빠져 버릴 가능성이 있으나, 본 실시 형태와 같이 외장 케이스(30)의 개구부의 선단을 밀봉판(112)에 당접시킴으로써 이러한 밀봉판(112)의 빠짐을 확실하게 방지할 수 있다.
한편, 상기와 같은 제조 공정에 있어서, 가요성 재료로 이루어지는 튜브(100) 내에 리드 단자(10)를 삽입하는 작업 또는 그 결과 얻어진 튜브가 부착된 리드 단자(10)를 경질 재료로 이루어지는 밀봉체(110)의 밀봉판(112)의 관통공(111) 내에 삽입하는 작업은 매우 용이하고 효율적인 작업이기 때문에, 전해 콘덴서를 용이하고 효율적으로 제조할 수 있다. 이 경우, 관통공(111)에는, 그의 리드 단자(10)의 삽입구가 되는 측의 개구 단부를 향해서 경사적으로 넓어지는 삽입 가이드부(115)가 설치되어 있기 때문에 튜브(100)가 부착된 리드 단자(10)의 환봉부(12)를 용이하게 삽입할 수가 있다.
특히, 적절한 생산 기계와 릴 단위의 긴 튜브재를 사용하여, 이 튜브재를 적절한 속도로 연속적으로 공급하고, 사용 치수로 순차 절단하여 소정의 튜브(100)를 형성하고, 이 튜브(100) 내에 리드 단자(10)를 삽입할 수가 있기 때문에 간단한 기존의 생산 기계를 사용하여 연속적으로 튜브(100)의 장착 작업을 효율적으로 행할 수가 있다. 이 경우, 튜브를 릴 단위로 보급하면 되기 때문에, 이러한 점에서도 생산 효율을 향상시킬 수가 있다. 또한, 이러한 튜브(100)는 연속 생산에 의해 용이하고 효율적으로 제작할 수 있기 때문에 이러한 점에서도 생산 효율의 향상에 기여할 수 있다. 또한, 밀봉체(110)에 대해서도, 긴 튜브재를 사용하여 탄성 고리(113)를 밀봉판(112)의 외주에 연속적으로 용이하게 장착할 수 있기 때문에 튜브(100)와 마찬가지로 장착 작업을 효율적으로 행할 수 있으며, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
<1-4. 변형예>
또한, 도 1의 전해 콘덴서에 있어서의 밀봉체(110)의 변형예로서, 예를 들면 밀봉체(110)의 개구 단부를 향하여 넓어지는 삽입 가이드부(115)를 밀봉체(110)의 양면에 각각 설치하는 일도 가능하다. 이 경우에는, 튜브(100)와 관통공(111) 사이의 기밀성을 충분히 확보할 수 있으면서, 밀봉체(110)의 어느 면에서도 용이하게 튜브(100)가 부착된 리드 단자(10)를 삽입할 수 있기 때문에 작업성을 향상시킬 수 있다.
밀봉체의 다른 예로서, 도 7에 나타내는 것과 같이, 밀봉체(120)의 관통공(121)을 환봉부(12)에 장착한 상태에 있어서의 튜브(100)의 외경 치수와 동일한 정도의 일정한 직경 치수를 갖는 직선부(122)와, 그의 중앙부에 설치된 소경부(123)로 이루어지는 형상으로 하는 것 등도 고려될 수 있다. 이 경우에도, 튜브(100)와 관통공(121) 사이의 기밀성을 충분히 확보할 수 있으면서, 밀봉체(120)의 어느 면으로부터도 용이하게 튜브(100)가 부착된 리드 단자(10)를 삽입할 수 있기 때문에 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 1의 전해 콘덴서에 있어서는, 밀봉체(110)를 경질 재료로 이루어지는 밀봉판(112)과, 가요성 재료로 이루어지는 탄성 고리(113)로 구성하였지만, 밀봉 수단은 경질 재료로 이루어지는 밀봉판에 의해서만 구성할 수도 있다. 이 경우에는, 예를 들면 밀봉판의 상부에 외주에 돌출하는 단부를 설치하고, 외장 케이스의 개구부의 상단면과 그에 계속되는 내주면을 밀봉판에서 L자상으로 덮는 구성 등에 의해 밀봉판과 외장 케이스 사이의 기밀성을 확보할 수 있다.
<1-5. 실시예>
또한 이상과 같은 본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 구체적인 수명 특성을 조사하기 위하여, 밀봉 고무를 단순하게 사용한 종래품과 도 1에 나타낸 것과 같은 튜브(100)와 밀봉체(110)를 사용한 본 발명품에 대하여, 밀봉 구조 이외에 대해서는 동일한 구성으로서, 동일 정격 16 V-47 μF(ø6.3×5L)의 전해 콘덴서를 각각 제작하였다.
이 경우, 본 발명품에 있어서의 튜브(100)와 밀봉체(110)의 탄성 고리(113)의 재료로서는 불소 수지를 사용하고, 밀봉체(110)의 밀봉판(112)의 재료로서는 알루미늄을 사용하여 그의 표면에 산화 피막을 형성하였다. 그리고, 이와 같이 제작한 종래품(비교예 1)과 본 발명품(실시예 1)에 대하여, 105 ℃ 방치 시험과 130 ℃ 방치 시험을 행하여, 중량 감소량, 용량 변화율 및 tan δ의 시간에 따른 변화를 조사하였더니, 하기 표 1 및 표 2에 나타낸 것과 같은 결과가 얻어졌다.
| 105 ℃ 방치 시험 | ||||
| 초기 값 | 1000 시간 | 2000 시간 | ||
| 중량 감소량 | 비교예 1 | 0 | -5 mg | -12 mg |
| 실시예 1 | 0 | -1 mg | -2 mg | |
| 용량 변화율 | 비교예 1 | 46.7 μF | -7 % | -15 % |
| 실시예 1 | 46.8 μF | -5 % | -6 % | |
| tan δ | 비교예 1 | 0.062 | 0.071 | 0.3 |
| 실시예 1 | 0.062 | 0.062 | 0.07 | |
| 130 ℃ 방치 시험 | ||||
| 초기 값 | 500 시간 | 1000 시간 | ||
| 중량 감소량 | 비교예 1 | 0 | -11 mg | -18 mg |
| 실시예 1 | 0 | -1 mg | -2 mg | |
| 용량 변화율 | 비교예 1 | 46.5 μF | -13 % | -85 % |
| 실시예 1 | 46.7 μF | -5 % | -6 % | |
| tan δ | 비교예 1 | 0.062 | 0.28 | - |
| 실시예 1 | 0.062 | 0.065 | 0.072 | |
표 1에서 밝혀진 것과 같이 105 ℃ 방치의 경우, 비교예 1에 있어서는 1000 시간 경과 시점에서 이미 중량 감소량이 -5 mg에 달하고 있으며, 2000 시간 경과 시점에서는 중량 감소량은 -12 mg에 달하고 있으며, 용량 변화율도 -15 %로 크게 저하됨과 동시에, tan δ에 대해서도 초기 값의 약 5배로 대폭 상승되어 버렸다. 이에 반하여, 실시예 1에 있어서는 2000 시간 경과 시점에서도 중량 감소량은 -2 mg에 지나지 않고, 용량 변화율도 -6 %정도이며, tan δ에 대해서도 초기 값보다 약간 상승한 정도이다.
이와 같이 105 ℃ 방치 시험에 있어서, 비교예 1은 1000 시간 경과 시점에서이미 특성 저하를 나타내고 있으며, 2000 시간 경과 시점에서는 현저한 특성 저하를 나타내고 있는데에 반하여, 실시예 1은 2000 시간 경과 시점에 있어서도 초기 값에 가까운 우수한 값을 유지하고 있다.
또한, 표 2에서 밝혀진 것과 같이 130 ℃ 방치의 경우, 비교예 1에 있어서는 500 시간 경과 시점에서 이미 중량 감소량이 -11 mg에 달하고 있으며, 용량 변화율도 -13 %로 크게 저하됨과 동시에, tan δ에 대해서도 초기 값의 약 4.5 배로 대폭 상승되어 버렸다. 또한, 1000 시간 경과 시점에서는, 중량 감소량은 -18 mg에 달하고 있는데다가, 용량 변화율은 -85 %로 현저히 저하되어 사용 불가능하다. 이에 반하여, 실시예 1에 있어서는 1000 시간 경과 시점에서도, 중량 감소량은 -2 mg에 불과하고, 용량 변화율도 -6 % 정도이며, tan δ에 대해서도 초기 값보다 약간 상승한 정도이다.
이와 같이, 130 ℃ 방치 시험에 있어서, 비교예 1은 500 시간 경과 시점에서 이미 현저한 특성 저하를 나타내며, 1000 시간 경과 시점에서는 사용 불가능한 것에 반하여, 실시예 1은 1000 시간 경과 시점에 있어서도 초기 값에 가까운 우수한 값을 유지하고 있다.
이상으로부터, 실시예 1이 비교예 1에 비하여 우수한 수명 특성을 가지며, 특히 내열 수명 특성이 우수한 것은 분명하다. 이것은 가요성 재료로 이루어지는 튜브가 부착된 리드 단자를 경질 재료로 이루어지는 밀봉체의 관통공 내에 삽입한 본 발명에 따르는 밀봉 구조에 의해 안정되고 높은 수명 특성을 갖는 전해 콘덴서가 얻어지는 것을 실증하는 것이다.
<2. 제2의 실시 형태>
<2-1. 전해 콘덴서의 구성>
도 8은 본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 제2의 실시 형태의 구성을 나타내는 단면도이다. 이 도 8에 나타낸 것과 같이 리드 단자(전극 인출 수단, 10)가 접속된 양극 전극박을 격벽을 통해 권회한 콘덴서 소자(20)가 알루미늄 등으로 이루어지는 바닥이 있는 원통 형상의 외장 케이스(30) 내에 수납되어 있다.
또한, 상기 외장 케이스(30)의 개구부를 봉지하는 밀봉체(210)는 도 8에 나타낸 것과 같이 단일 부재로 구성되며, 소정의 위치에 리드 인출용의 관통공(211)이 형성되어 있다. 또한, 이 관통공(211)의 리드 인출측(도면의 상측)의 내면에는 내측에 돌출하는 단부(212)가 형성되어 있다. 이 단부(212)는 후술하는 것과 같이 튜브(200)의 이동을 억제하는 걸림부로서 기능하는 것이다. 이하에는, 이 도 8의 밀봉 구조, 즉, 밀봉체(210)의 튜브(200)가 장착된 관통공(211) 내에 리드 단자(10)를 삽입하여 이루어지는 밀봉 구조에 대하여 상세하게 설명한다.
우선, 밀봉체(210)를 구성하는 경질 재료로서는 전술한 제1의 실시 형태(도 1)에 있어서의 밀봉체(110)에 대하여 열거한 광범한 경질 재료 그룹, 즉 「불소 수지, 폴리페닐렌술피드, 나일론, 페놀, 에폭시, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리옥시벤질렌폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트를 포함하는 수지 재료의 군, 알루미늄, 탄탈, 마그네슘, 구리, 니켈, 티탄 또는 이들의 합금을 포함하는 금속 재료의 군, 경질 고무, 세라믹, 유리」를 포함하는 경질 재료 군 중에서 선택된 재료가 사용된다. 이 경질 재료 군 중에서 금속 재료를 선택할 경우에는 리드 단자(10)와 콘덴서 소자(20) 사이의 절연을 확보할 목적으로 이 금속 재료의 표면에 에폭시 수지, 나일론 수지 등으로 이루어지는 수지 필름 또는 산화 피막 등의 절연층이 형성된다.
또한, 도 9에 나타내는 것과 같이, 상기 관통공(211)의 내주에는 탄성률이 높은 재료로 이루어지는 튜브(200)가 장착되어 있으며, 이 튜브(200) 내에 리드 단자(10)가 삽입되고, 다른 면측으로부터 리드 단자의 외부 접속부(13)가 인출되어, 튜브(200)와 환봉부(12)가 밀착하도록 구성되어 있다.
또한, 이 경우 관통공(211)의 내면과 튜브(200)는 접착되어 있지 않고, 관통공(211)에 대하여 튜브(200)가 변위 가능하게 장착되어 있다. 그리고, 리드 단자의 삽입시에 튜브(200)가 관통공(211) 내를 이동한 경우에, 상기 단부(212)가 튜브(200)의 이동을 억제하는 걸림부로서 기능한다. 또한, 외장 케이스(30)의 개구부는 튜브(200)와 밀봉체(210)에 의해 밀봉되어 있으며, 이 개구부의 선단은 조임 가공에 의해서 밀봉체(210)에 당접되어 있다.
또한, 도 10은 리드 단자(10)의 구성을 나타내는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 정면도, (C)는 측면도이다. 이 도 10에 나타내는 리드 단자(10)는 내부 접속용의 평판부(11)와, 밀봉체 관통용의 환봉부(12), 및 외부 접속부(13)로 구성되어 있으며, 이 중 환봉부(12)가 관통공(211)에 장착된 튜브(200)와 밀착하도록 구성되어 있다.
또한, 튜브(200)을 구성하는 재료로서는, 전술한 제1의 실시 형태 (도 1)에 있어서의 튜브(100)에 대하여 열거한 가요성 재료, 즉 「고무, 불소 수지, 수축 튜브, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 나일론, 폴리아미드이미드, 실리콘 수지, 실리콘 고무, 폴리-4-메틸펜텐-1(결정성 폴리올레핀), 에틸렌비닐알콜」을 포함하는 가요성 재료 군 중에서 선택된 탄성률이 높은 재료가 사용된다. 특히 고무가 선택될 경우, 이 고무는 종래의 밀봉 고무보다 탄성률이 높은 고무이다.
이 경우, 환봉부(12)와 밀봉체(210)의 밀착성을 높이기 위하여, 튜브(200), 관통공(211) 및 환봉부(12)의 치수 관계는 도 11에 나타낸 것과 같이 되어 있다. 즉, 밀봉체(210)에 형성된 관통공(211)의 직경을 D21, 환봉 직경을 D22, 튜브의 두께를 t2라 하면, 이들의 관계는 하기 식으로 표시된다.
D21-D22<t2×2
또한, 이 식은, 달리 말하면, 관통공(211) 내에 튜브(200)를 장착한 상태에서 이 튜브(200)의 내경이 환봉부(12)의 직경 D22보다도 작다는 것을 의미한다.
또한, 튜브(200)의 내경을 환봉부(12)의 직경 D22보다 작게 함으로써, 환봉부(12)와 튜브(200)의 밀착성을 더욱 높일 수가 있다. 이 경우, 튜브(200)의 내경을 D23이라 하면, 환봉부(12)의 직경 D22와 튜브(200)의 내경 D23과의 관계는 하기 식으로 표시된다.
D22>D23
<2-2. 전해 콘덴서의 제조 공정>
이상과 같은 구성을 갖는 도 8의 전해 콘덴서는, 구체적으로는 하기 순서로 제조된다. 우선, 한쌍의 리드 단자(10)의 평판부(11)를 양극 전극박의 각각에 접속하고, 이 양극 전극박을 격벽을 통해 권회하여 콘덴서 소자(20)를 형성한다.
이어서, 도 9에 나타낸 것과 같이 밀봉체(210)에 형성된 관통공(211)의 내주에 탄성률이 높은 재료로 이루어지는 튜브(200)를 장착한다. 구체적으로는, 적절한 생산 기계와 릴 단위의 긴 튜브재를 사용하여 이 튜브재를 적절한 속도로 연속적으로 공급한다. 또한, 도 9에 나타낸 것과 같은 사용 치수로 순차적으로 절단하여 소정의 튜브(200)를 형성하고, 이 튜브(200)를 밀봉체(210)에 형성된 관통공(211)의 내주에 연속적으로 장착한다(튜브 장착 공정).
계속해서, 상기 콘덴서 소자(20)로부터 돌출하는 한쌍의 리드 단자(10)의 각각에 대하여 그의 외부 접속부(13)의 선단부를 튜브(200) 내에 삽입하고, 이 리드 단자(10)와 튜브(200)를 상대 이동시킨 후, 튜브(200) 내에서 외부 접속부(13) 전체를 인출하여 리드 단자(10)의 환봉부(12)의 외주에 튜브(200)를 밀착시킨다. 그 후, 밀봉체(210)와 일체화된 콘덴서 소자(20)를 외장 케이스(30) 내에 수납하고, 이 외장 케이스(30)의 개구부에 밀봉체(210)를 장착하여 외장 케이스(30)를 봉지한다. 이 경우, 도 8에 나타낸 것과 같이 외장 케이스(30)의 개구부에 조임 가공을 실시하여 개구부의 선단을 밀봉체(210)에 당접시킨다.
<2-3. 작용·효과>
이상과 같은 본 실시 형태의 전해 콘덴서와 그의 제조 공정에 의한 작용·효과는 다음과 같다.
우선, 밀봉체(210)를 경질 수지, 금속, 경질 고무, 세라믹, 유리 등의 경질 재료로 구성하고 있기 때문에, 제1의 실시 형태에 따르는 도 1의 전해 콘덴서와 마찬가지로 가스 투과성을 낮출 수가 있다. 또한, 밀봉체(210)에 형성된 관통공(211)의 내면에 고무 또는 수지, 수축 튜브 등의 탄성률이 높은 재료로 이루어지는 튜브(200)를 장착하고, 이 튜브(200) 내에 리드 단자(10)를 삽입 관통시켜, 밀봉체(210)의 관통공(211)으로부터 인출하고 있기 때문에 도 1의 전해 콘덴서와 마찬가지로 밀봉체(210)에 있어서의 리드 인출부의 기밀성을 튜브(200)에 의해 향상시킬 수가 있다.
즉, 이 튜브(200)는 이미 밀봉체(210)에 형성된 관통공(211) 내에 변위 가능하게 장착되어 있으며, 밀봉체(210)에 접착되거나 매설되어 있지 않기 때문에 리드 단자(10)의 삽입시에는 그의 삽입 방향으로 신장되도록 변형하기 쉽다. 또한, 리드 단자(10)의 삽입시에는 튜브(200)가 직경 방향으로 압축되는 만큼, 튜브(200)가 밀봉체(210)에 대하여 미끄러지면서 길이 방향으로 신장되기 때문에 튜브(200)의 체적은 변화되지 않는다. 그 결과, 튜브(200)의 탄성이 살아나며 리드 단자(10)의 삽입시의 압력이 작아지기 때문에 튜브(200) 내로의 리드 단자(10)의 삽입 작업이 용이해진다. 또한, 튜브(200)의 신장에 의해, 응력이 확산하여 튜브(200)와 리드 단자(10)의 환봉부(12) 사이에 충분한 밀착성이 얻어진다. 이 경우, 튜브(200)와 환봉부(12)의 치수 관계에 의해서, 튜브(200)의 내주면과 환봉부(12)의 외주면을 접촉 영역의 전면에 걸쳐서 확실하게 밀착시킬 수 있기 때문에 이 부분의 기밀성을 높일 수가 있다.
또한, 관통공(211)의 리드 단자 인출측의 내면에는 내측으로 돌출하는 단부(212)가 형성되어 있기 때문에 리드 단자(10)의 삽입시에 튜브(200)가 가압되어도 튜브(200)는 상기 단부(212)에 의해 걸려지기 때문에 튜브(200)가 관통공(211)으로부터 탈락되는 일은 없다.
또한, 밀봉체(210)의 관통공(211)에 튜브(200)를 삽입할 때에도, 마찬가지로 튜브(200)가 변형되기 쉬우며, 튜브(200)와 관통공(211) 사이에 충분한 밀착성이 얻어진다. 또한, 이와 같이 튜브(200)가 변형되기 쉽다는 것으로부터, 상술한 바와 같이 관통공(211)의 직경보다도 외경이 큰 튜브(200)를 사용할 수가 있으며, 이러한 치수 관계에 의하여 튜브(200)의 외주면과 관통공(211)의 내주면을 접촉 영역의 전면에 걸쳐 확실하게 밀착시킬 수 있기 때문에 이 부분의 기밀성을 높일 수가 있다.
또한, 상술한 바와 같이 밀봉체(210)의 관통공(211)내에 리드 단자(10)의 환봉부(12)를 삽입하였을 때에는 이 환봉부(12)와 밀착하는 튜브(200)가 그의 삽입 방향으로 신장됨으로써 충분한 탄성이 얻어지기 때문에, 이 탄성을 이용하여 가스 투과성이 낮고 탄성률이 높은 (고경도) 튜브이어도 용이하게 삽입할 수가 있다. 이 때문에 튜브(200)의 재료에 따라 가스 투과성을 충분히 낮출 수 있으면서 높은 기밀성을 얻을 수가 있다.
그리고, 외장 케이스(30)의 개구부의 선단을 밀봉체(210)에 당접시키고 있는 것으로부터, 상술한 제1의 실시 형태에 따르는 도 1의 전해 콘덴서와 마찬가지로 밀봉체(210)가 외장 케이스(30)로부터 돌출하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 간단한 기존의 생산 기계와 릴 단위의 긴 튜브재를 사용하여 튜브(200)의 장착 작업을 연속적으로 효율적으로 행할 수 있기 때문에 전해 콘덴서를 용이하고 효율적으로 제조할 수가 있다.
<2-4. 변형예>
또한, 도 8의 전해 콘덴서에 있어서의 밀봉체(210)의 변형예로서, 도 12에 나타내는 것과 같이 밀봉체(220)의 관통공(221)의 내경을 그의 길이 방향의 전체에 있어서 동일하게 구성하는 것도 가능하다.
이러한 밀봉체(220)의 관통공(221)의 내주에 탄성률이 높은 재료로 이루어지는 튜브(200)를 장착할 때에는 밀봉체(220)의 리드 단자 인출측에, 상기 관통공(221)의 직경보다 작은 직경의 개구부(223)를 갖는 걸림 부재(222)를 관통공(221)과 개구부(223)가 동심이 되도록 당접한다. 이에 따라, 리드 단자(10)의 삽입시에 튜브(200)가 삽입 방향으로 가압되어도, 튜브(200)가 관통공(221)으로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 튜브 장착 공정은 도 8의 전해 콘덴서에 대해서 설명한 것과 마찬가지로 적절한 생산 기계와 릴 단위의 긴 튜브재를 사용하여, 이 튜브재를 적절한 속도로 공급, 절단하면서 연속적으로 행할 수 있다. 이 튜브 장착 공정 후에도 걸림 부재(222)를 밀봉체(220)의 리드 인출측에 그대로 유지하고, 이 상태에서 콘덴서 소자(20)의 한쌍의 리드 단자(10)의 각각을 튜브(200) 내에 삽입하고 인출하여, 리드 단자(10)의 환봉부(12)의 외주에 튜브(200)를 밀착시킨다. 계속해서, 밀봉체(220)의 리드 인출측의 걸림 부재(222)를 제거하면, 이후는 밀봉체(220)와 일체화된 콘덴서 소자(20)를 외장 케이스(30) 내에 수납하고, 이 외장 케이스(30)의 개구부에 밀봉체(220)를 장착하여 외장 케이스(30)를 봉지함으로써 도 12에 나타내는 전해 콘덴서를 완성시킬 수가 있다.
이 도 12의 전해 콘덴서에 있어서도, 도 8의 전해 콘덴서와 마찬가지의 작용· 효과가 얻어지지만, 특히 밀봉체(220)의 형상과 그에 기인하는 걸림 부재(222)의 사용에 의해 다음과 같은 특유의 작용·효과가 얻어진다.
우선, 밀봉체(220)에 형성되는 관통공(221)의 내경은 그의 길이 방향의 전체에 있어서 동일하게 설정되어 있기 때문에 밀봉체(220)에 관통공(221)을 형성하는 공정은 단부(212)를 설치한 도 8의 밀봉체(210)에 비하여 간략화된다. 또한, 관통공(221) 내에 튜브(200)를 장착할 때에는 밀봉체(220)의 리드 단자 인출측에 관통공(221)의 직경보다 작은 직경의 개구부(223)를 갖는 걸림 부재(222)를 관통공(221)과 개구부(223)가 동심이 되도록 배치함으로써 리드 단자(10)의 삽입시에 튜브(200)가 삽입 방향으로 가압되어도 튜브(200)의 이동은 걸림 부재(222)에 의해서 억제된다. 따라서, 튜브(200)의 장착시에 튜브(200)가 관통공(221)으로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 관통공(221) 내에 튜브(200)를 장착한 후에는 걸림 부재(222)를 제거하기 때문에, 종래와 동일한 형상의 전해 콘덴서를 얻을 수가 있다.
또한, 도 8 및 도 12의 전해 콘덴서에 있어서는, 밀봉체(210, 220)를 단일 부재로 구성하였지만, 밀봉 수단은 도 14에 나타내는 것과 같이, 복수의 부재로 구성하는 것도 가능하다. 이 도 14의 밀봉체(230)는 상술한 제1의 실시 형태에 따르는 도 1의 밀봉체(110)와 마찬가지로 가스 투과 계수가 작은 금속 또는 수지 등으로 이루어지는 밀봉판(232)와, 그의 외주부에 배설되는 가요성 재료로 이루어지는 탄성 고리(외주 부재, 233)로 구성되어 있으며, 밀봉판(232)에 리드 인출용의 한쌍의 관통공(231)이 설치되어 있다. 또한, 이 경우 탄성 고리를 구성하는 가요성 재료로서는, 튜브에 대하여 열거한 상기 군 중에서 선택된 재료가 사용되며, 또한 탄성 고리(233)의 내경은 밀봉판(232)의 외경보다도 작게 구성되어 있다.
이러한 밀봉판(232)과 탄성 고리(233)로 이루어지는 도 14의 밀봉체(230)의 분할 구조는, 마찬가지로 밀봉판(112)과 탄성 고리(113)로 이루어지는 도 1의 밀봉체(110)의 분할 구조와 동일하다. 따라서, 이 밀봉체(230)에 의하면 도 1의 밀봉체(110)와 마찬가지로 밀봉판(232)의 치수에 약간의 오차가 있는 경우라도 탄성 고리(233)의 탄성에 의해 치수 오차를 흡수하고, 밀봉체(230)와 외장 케이스(30) 사이의 기밀성을 충분히 확보할 수가 있으며, 또한 밀봉판(232)에 대한 탄성 고리(233)의 장착은 튜브(200)의 장착 작업과 마찬가지로 긴 튜브재를 사용하여 연속적으로 효율적으로 행할 수 있기 때문에 전해 콘덴서를 용이하고 효율적으로 제조할 수가 있다.
또한, 도 8의 전해 콘덴서에 있어서는, 밀봉체(210)의 관통공(211)의 단면 형상을 단부(212)를 포함하는 직선상으로 하고, 도 12의 전해 콘덴서에 있어서는, 밀봉체(220)의 관통공(221)의 단면 형상을 단순한 직선상으로 하였지만, 밀봉체의 관통공의 단면 형상은 이에 한정되지 않고, 이 외에도 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 도 15에 나타낸 것과 같이 밀봉체(240)에 형성되는 관통공(241)을, 단부(242), 일정한 직경 치수를 갖는 직선부(243) 및 리드 단자(10)의 삽입구가 되는 측의 개구 단부를 향하여 경사적으로 넓어지는 삽입 가이드부(244)로부터 구성할 수도 있다. 이에 따라, 튜브(200)를 관통공(241) 내에 용이하게 삽입할 수가 있다. 또한, 이 경우 관통공(241)의 직선부(243)의 직경을 D31, 튜브(200)의 외경을 D32, 삽입 가이드부(244)의 최대 직경을 D33이라 하면, 이들의 관계는 하기 식으로 표시된다.
D31<D32<D33
<2-5. 실시예>
또한, 이상과 같은 본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 구체적인 수명 특성을 조사하기 위하여, 밀봉 고무를 사용한 종래품과, 도 8에 나타낸 것과 같은 튜브(200) 및 밀봉체(210)를 사용한 본 발명품에 관하여, 밀봉 구조 이외에 대해서는 동일한 구성으로서 동일 정격 16 V-47 μF (ø6.3×5L)의 전해 콘덴서를 각각 제작하였다.
이 경우, 본 발명품에 있어서의 튜브(200) 및 밀봉체(210)의 재료로서는 불소 수지를 사용하고, 밀봉체(210)에 형성된 관통공(211)의 내면에 대하여 튜브(200)는 접착시키지 않고 변위 가능하게 장착하였다. 그리고, 이와 같이 제작한 종래품(비교예 2)과 본 발명품(실시예 2)에 대하여, 105 ℃ 방치 시험과 130 ℃ 방치 시험을 행하여, 중량 감소량, 용량 변화율 및 tan δ의 시간에 따른 변화를 조사하였더니 하기 표 3 및 표 4에 나타낸 것과 같은 결과를 얻었다.
| 105 ℃ 방치 시험 | |||||
| 초기 값 | 500 시간 | 1000 시간 | 2000 시간 | ||
| 중량 감소량 | 비교예 2 | 0 | -2.7 mg | -5.0 mg | -12.0 mg |
| 실시예 2 | 0 | -0.6 mg | -1.4 mg | -3.0 mg | |
| 용량 변화율 | 비교예 2 | 46.7 μF | -3.0 % | -7.0 % | -15.0 % |
| 실시예 2 | 47.2 μF | -2.7 % | -6.0 % | -7.0 % | |
| tan δ | 비교예 2 | 0.062 | 0.068 | 0.071 | 0.360 |
| 실시예 2 | 0.063 | 0.064 | 0.064 | 0.079 | |
| 130 ℃ 방치 시험 | |||||
| 초기 값 | 500 시간 | 1000 시간 | 2000 시간 | ||
| 중량 감소량 | 비교예 2 | 0 | -11.0mg | -18.0 mg | -25.0 mg |
| 실시예 2 | 0 | -1.1 mg | -2.2 mg | -4.2 mg | |
| 용량 변화율 | 비교예 2 | 46.5 μF | -13.0 % | -85.0 % | 측정 불가능 |
| 실시예 2 | 47.1 μF | -5.0 % | -6.0 % | -8.0 % | |
| tan δ | 비교예 2 | 0.062 | 0.280 | 100 | 측정 불가능 |
| 실시예 2 | 0.062 | 0.065 | 0.072 | 0.11 | |
표 3으로부터 밝혀진 바와 같이, 105 ℃ 방치의 경우, 비교예 2에 있어서는 500 시간 경과 시점에서 이미 중량 감소량이 -2.7 mg에 달하고 있으며, 2000 시간 경과 시점에서는 중량 감소량은 -12 mg에 달하고 있다. 또한, 2000 시간 경과 시점에서는 용량 변화율도 -15 %로 크게 저하됨과 동시에 tan δ에 대해서도 초기 값의 약 5배로 대폭 상승되고 있다.
이에 대하여 실시예 2에 있어서는, 2000 시간 경과 시점에서도 중량 감소량은 -3 mg에 지나지 않고, 용량 변화율도 -7 % 정도이며, tan δ에 대해서도 초기 값보다 약간 상승한 정도이다.
이와 같이, 105 ℃ 방치 시험에 있어서, 비교예 2는 500 시간 경과 시점에서 이미 특성 저하를 나타내고 있으며, 2000 시간 경과 시점에서는 현저한 특성 저하를 나타내고 있는데에 반하여, 실시예 2는 2000 시간 경과 시점에 있어서도 초기 값에 가까운 우수한 값을 유지하고 있다.
또한 표 4에서 밝혀진 것과 같이, 130 ℃ 방치의 경우, 비교예 2에 있어서는 500 시간 경과 시점에서 이미 중량 감소량이 -11 mg에 달하고 있으며, 용량 변화율도 -13 %로 크게 저하됨과 동시에, tan δ에 대해서도 초기 값의 약 4.5 배로 대폭 상승하고 있다. 그리고, 1000 시간 경과 시점에서는, 중량 감소량은 -18 mg에 달하고 있는데다가, 용량 변화율은 -85 %로 현저히 저하되어 사용 불가능하다. 또한, 2000 시간 경과 시점에서는 중량 감소량은 -25 mg에 달하고, 용량 변화율 및 tan δ는 측정 불가능하였다.
이에 반하여 실시예 2에 있어서는, 1000 시간 경과 시점에서도 중량 감소량은 -2.2 mg에 불과하고, 용량 변화율도 -6 % 정도이며, tan δ에 대해서도 초기 값보다 약간 상승한 정도이다. 또한, 2000 시간 경과 시점에서도 중량 감소량은 -4.2 mg에 불과하고, 용량 변화율도 -8 % 정도이며, tan δ에 대해서도 초기 값의 약 1.7 배이었다.
이와 같이, 130 ℃ 방치 시험에 있어서, 비교예 2는 500 시간 경과 시점에서 이미 현저한 특성 저하를 나타내고 있으며, 1000 시간 경과 시점에서는 사용 불가능하게 된 것에 반하여, 실시예 1은 1000 시간 경과 시점에 있어서도 초기 값에 가까운 우수한 값을 유지하고 있다.
이상으로부터 실시예 2가 비교예 2에 비하여 우수한 수명 특성을 가지며, 특히 내열 수명 특성에 우수한 것은 분명하다. 이것은 가요성 재료로 이루어지는 튜브를 경질 재료로 이루어지는 밀봉체의 관통공에 변위 가능하게 장착한 본 발명에 따르는 밀봉 구조에 의해 안정되고 높은 수명 특성을 갖는 전해 콘덴서가 얻어지는 것을 실증하는 것이다.
<3. 제3의 실시 형태>
<3-1. 전해 콘덴서의 구성>
도 16은 본 발명에 따르는 전해 콘덴서의 제3의 대표적인 실시 형태를 나타내는 단면도이다. 이 도 16에 나타내는 것과 같이, 리드 단자(전극 인출 수단, 10)가 접속된 양극 전극박을 격벽을 통해 권회하여 이루어지는 콘덴서 소자(20)가 알루미늄 등으로 이루어지는 바닥이 있는 원통 형상의 외장 케이스(30) 내에 수납되어 있다. 또한, 상기 리드 단자(10)의 환봉부(12)의 외주에는 내알칼리성이 높은 수지로 이루어지는 튜브(300)가 장착되어 있으며, 이 튜브(300)가 부착된 리드 단자(10)가 외장 케이스(30)의 개구부 내주에 장착된 내알칼리성이 높은 수지로 이루어지는 밀봉체(310)의 관통공(311)을 관통하여 외부에 인출되고 있다. 즉, 외장 케이스(30)의 개구부는 튜브(300)와 밀봉체(310)에 의해 밀봉되어 있고, 이 개구부의 선단은 조임 가공에 의해 밀봉체(310)에 당접되어 있다. 이하에는, 이 도 16의 밀봉 구조, 즉 튜브(300)가 부착된 리드 단자(10)를 밀봉체(310)의 관통공(311) 내에 삽입하여 이루어지는 밀봉 구조에 관하여 상세하게 설명한다.
우선, 외장 케이스(30)의 개구부 내주에 장착되는 밀봉체(310)는 도 16에 나타내는 것과 같이 단일 부재로 구성되어 있으며, 소정의 위치에 리드 인출용의 한쌍의 관통공(311)이 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 제4급 암모늄염 또는 4급화 환상 아미디늄염을 사용한 전해액을 사용한 전해 콘덴서에 있어서는, 강염기성의 수산화물 용액이 외부로 누출되기 때문에 종래부터 사용되고 있는 탄성 고무에 의해 밀봉체를 구성하면, 고무가 열화되어 기밀 불량이 발생한다. 따라서, 도 16의 전해 콘덴서에 있어서는, 밀봉체(310)를 내알칼리성이 높은 수지로 구성하고 있다.
또한, 밀봉체(310)를 구성하는 내알칼리성이 높은 수지로서는, 불소 수지, 폴리에틸렌 등이 사용된다. 이들 재료는, 기밀성의 향상에 공헌할 수 있으면서, 가공성 및 비용면에서도 우수하다. 그리고, 불소 수지로서는, 특히 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), TFE(테트라플루오로에틸렌), FEP(테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체), PFA(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), ETFE(에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체), ECTFE(에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체), PCTFE(폴리클로로트리플루오로에틸렌) 중에서 선택된 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 불소 수지 중에서도 특히 상기 불소 수지를 사용함으로써 튜브(300) 및 밀봉체(310)의 열화를 방지하고, 리드 인출 부분의 기밀성을 향상시킬 수 있으면서, 가공성 및 비용면에서도 우수하게 된다.
이어서, 도 17은 튜브(300)가 부착된 리드 단자(10)를 나타내는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 정면도, (C)는 측면도이다. 이 도 17에 나타내는 것과 같이, 리드 단자(10)는 내부 접속용의 평판부(11)와, 밀봉체 관통용의 환봉부(12), 및 외부 접속부(13)로 구성되어 있으며, 이 중 환봉부(12)에 내알칼리성이 높은 수지로 이루어지는 튜브(300)가 장착되어 있다. 여기서, 튜브(300)를 밀봉체(310) 측에 장착하지 않고, 리드 단자(10)의 환봉부(12)측에 장착하는 이유는 이하와 같다. 즉, 밀봉체(310)를 구성하는 내알칼리성이 높은 수지는 종래의 밀봉 고무에 비해 탄성률이 높고 단단하기 때문에, 환봉부(12)를 밀봉체(310)에 형성된 관통공(311)에 직접 삽입하면 환봉부(12)와 밀봉체(310)의 밀착성이 나빠지기 때문이다.
이 경우, 환봉부(12)와 밀봉체(310)의 밀착성을 높이기 위한 튜브(300), 관통공(311) 및 환봉부(12)의 치수 관계는, 예를 들면 도 18에 나타낸 것과 같이 되어 있다. 즉, 도 18(A)의 밀봉 구조에 있어서, 밀봉체(310)에 형성된 관통공(311)의 직경을 D41, 환봉부(12)의 직경을 D42, 튜브의 두께를 t4라고 하면, 이들의 관계는 하기 식으로 표시된다.
D41-D42<t4×2
또한, 이 식은 바꾸어 말하면 환봉부(12)에 튜브(300)가 장착된 상태이며, 이 튜브(300)의 외경이 밀봉체(310)의 관통공(311)의 직경 D41보다도 큰 것을 의미하고 있다.
또한, 도 18(B)에 나타내는 것과 같이, 튜브(300)의 내경을 환봉부(12)의 직경 D42보다 작게 함으로써, 환봉부(12)와 튜브(300)의 밀착성을 더욱 높일 수가 있다. 이 경우에, 튜브(300)의 내경을 D43이라고 하면 환봉부(12)의 직경 D42와 튜브(300)의 내경 D43과의 관계는 하기 식으로 표시된다.
D42>D43
또한, 튜브(300)를 구성하는 내알칼리성이 높은 수지로서는, 밀봉체(310)와 마찬가지로 불소 수지, 폴리에틸렌 등이 사용된다. 또한, 불소 수지로서는 특히 PTFE, TFE, FEP, PFA, ETFE, ECTFE, PCTFE 등에서 선택된 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
<3-2. 전해 콘덴서의 제조 공정>
이상과 같은 구성을 갖는 도 16의 전해 콘덴서는 도 19 및 도 20과, 도 5 및 도 6을 비교하면 밝혀지듯이, 도 1의 전해 콘덴서와 거의 동일한 순서로 제조된다. 즉, 우선 한쌍의 리드 단자(10)의 평판부(11)를 양극 전극박의 각각에 접속하고, 이 양극 전극박을 격벽을 통해 권회하여 콘덴서 소자(20)를 형성한다.
이어서, 도 19에 나타내는 것과 같이, 이 콘덴서 소자(20)로부터 돌출하는 한쌍의 리드 단자(10)의 각각을 튜브(300)내에 삽입하고, 양자를 상대 이동시킴으로써 리드 단자(10)의 환봉부(12)의 외주에 튜브(300)를 장착한다. 이 튜브 장착 공정은 도 1의 전해 콘덴서에 대하여 설명한 것과 마찬가지로 적절한 생산 기계와 릴 단위의 긴 튜브재를 사용하여 이 튜브재를 적절한 속도로 공급, 절단하면서 연속적으로 행할 수가 있다. 계속해서, 도 20에 나타내는 것과 같이, 튜브(300)가 부착된 리드 단자(10)를 밀봉체(310)의 관통공(311)내에 삽입하고, 양자를 상대 이동시킴으로써 관통공(311) 내에 튜브(300)가 부착된 환봉부(12)를 끼워 넣는다.
이후에는, 콘덴서 소자(20)를 외장 케이스(30) 내에 수납하고, 이 외장 케이스(30)의 개구부에 밀봉체(310)를 장착하여 외장 케이스(30)를 봉지한다. 이 경우, 도 16에 나타내는 것과 같이 외장 케이스(30)의 개구부에 조임 가공을 실시하고, 개구부의 선단을 밀봉체(310)에 당접시킨다.
<3-3. 작용ㆍ효과>
이상과 같은 본 실시 형태의 전해 콘덴서와 그의 제조 공정에 의한 작용ㆍ 효과는 다음과 같다.
우선, 리드 단자(10)의 환봉부(12)에 내알칼리성이 높은 수지 등으로 이루어지는 튜브(300)를 장착하고, 튜브(300)가 부착된 리드 단자(10)를 밀봉체(310)의 관통공(311)으로부터 인출하고 있으며, 이 튜브(300)가 밀봉체(310)에 접착되거나 매설되어 있지 않다. 따라서, 상술한 제1의 실시 형태에 따르는 도 1의 전해 콘덴서와 마찬가지로 리드 단자(10)의 삽입시의 압력에 의해서 이 튜브(300)가 그의 삽입 방향으로 신장되도록 변형하여 관통공(311)에 밀착되기 때문에, 밀봉체(310)에 있어서의 리드 인출부의 기밀성을 튜브(300)에 의해 대폭 향상시킬 수가 있다. 또한, 이 튜브(300)는 그의 삽입 방향을 따라서 이동 가능하며, 안전 밸브로서 기능하기 때문에 전해 콘덴서의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
특히, 도 16의 전해 콘덴서에 있어서는, 밀봉체(310)를 내알칼리성이 높은 수지에 의해 구성하고 있기 때문에, 비록 강염기성의 수산화물 용액이 생성되었다고 해도, 밀봉체(310), 특히 음극측의 리드 단자에 장착한 튜브(300)의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 외장 케이스(30)의 개구부의 선단을 밀봉체(310)에 당접시키고 있는 것으로부터 전술한 제1, 제2의 실시 형태에 따르는 도 1 또는 도 8의 전해 콘덴서와 마찬가지로 밀봉체(310)가 외장 케이스(30)로부터 돌출되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 간단한 기존의 생산 기계와 릴 단위의 긴 튜브재를 사용하여 튜브(300)의 장착 작업을 연속적이고 효율적으로 행할 수 있기 때문에, 전해 콘덴서를 용이하고 효율적으로 제조할 수가 있다.
<3-4. 변형예>
또한, 도 16의 전해 콘덴서에 있어서는, 밀봉체(310)를 내알칼리성이 높은 수지로 구성하였지만, 본 발명에 있어서의 밀봉 수단은 이에 한정되는 것은 아니며 종래부터 사용되고 있는 경질 재료로 구성할 수 있다.
그 이유는, 상술한 바와 같은 메카니즘에 의해서 음극측의 전극 인출 수단의 근방에서 강염기성 수산화물 이온이 생성되었다고 해도, 본 발명의 전해 콘덴서에 있어서는 적어도 음극측의 전극 인출 수단의 환봉부의 외주에 내알칼리성 수지로 이루어지는 튜브가 장착되어 있기 때문에 밀봉 수단에까지 영향을 미치는 일은 적기 때문이다. 또한, 상술한 실시 형태와 같이, 밀봉체(310)를 내알칼리성이 높은 수지로 구성한 경우에는 보다 우수한 효과가 얻어지는 것은 말할 것도 없다.
또한, 도 16의 전해 콘덴서에 있어서는, 밀봉체(310)를 내알칼리성이 높은 수지만으로 구성하였지만, 밀봉 수단은 도 21에 나타내는 것과 같이, 복수의 부재로 구성할 수도 있다. 이 도 21의 밀봉체(320)는 내알칼리성이 높은 수지로 이루어지는 밀봉판(322)과, 그의 외주부에 배설되는 가요성 재료로 이루어지는 탄성 고리(외주 부재, 323)로 구성되어 있고, 밀봉판(322)에 리드 인출용의 한쌍의 관통공(321)이 설치되어 있다.
이러한 밀봉판(322)과 탄성 고리(323)로 이루어지는 도 21의 밀봉체(320)의 분할 구조는, 밀봉판의 재질의 차이를 제외하면, 밀봉판(112)과 탄성 고리(113)로 이루어지는 도 1의 밀봉체(110)의 분할 구조와 동일하다. 따라서, 이 밀봉체(320)에 의하면 도 1의 밀봉체(110)와 마찬가지로, 내알칼리성이 높은 수지로 이루어지는 밀봉판(322)의 치수에 약간의 오차가 있는 경우라도 탄성 고리(323)의 탄성에 의해 치수 오차를 흡수하고, 밀봉체(320)와 외장 케이스(30) 사이의 기밀성을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 밀봉판(322)에 대한 탄성 고리(323)의 장착은 튜브(300)의 장착 작업과 마찬가지로 긴 튜브재를 사용하여 연속적이고 효율적으로 행할 수 있기 때문에 전해 콘덴서를 용이하고 효율적으로 제조할 수가 있다.
또한, 도 16의 전해 콘덴서에 있어서는, 밀봉체(310)의 관통공(311)의 단면 형상을 직선상으로 하였지만, 밀봉체의 관통공의 단면 형상은 이에 한정되지 않고, 이 외에도 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 도 1의 밀봉체(110)의 관통공(111)과 마찬가지로 일정한 직경 치수를 갖는 직선부와, 그의 리드 단자(10)의 삽입구가 되는 측의 개구 단부를 향하여 경사적으로 넓어지는 삽입 가이드부로부터 구성할 수도 있다. 또한, 이 경우에는 튜브(300)가 부착된 리드 단자(10)의 환봉부(12)를 밀봉체의 관통공 내에 용이하게 삽입할 수가 있다. 또한, 이 경우에 관통공의 직선부의 직경을 D51, 환봉부(12)에 장착한 상태에 있어서의 튜브(300)의 외경을 D52, 삽입 가이드부의 최대 직경을 D53이라고 하면, 이들의 관계는 하기 식으로 표시된다.
D51<D52<D53
또한, 그와 같은 삽입 가이드부를 밀봉체의 상하 양면에 각각 설치할 수도 있다. 이 경우에는, 튜브(300)와 관통공 사이의 기밀성을 충분히 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 밀봉체의 어느 면에서도 용이하게 튜브(300)가 부착된 리드 단자(10)를 삽입할 수가 있기 때문에 작업성을 향상시킬 수가 있다.
또한, 밀봉체의 관통공으로서는 도 7의 밀봉체(120)의 관통공(121)과 마찬가지로, 환봉부(12)에 장착한 상태에 있어서의 튜브(300)의 외경 치수와 동일한 정도의 일정한 직경 치수를 갖는 직선부와, 그의 중앙부에 설치된 작은 직경부로 구성하는 것도 고려될 수 있다. 이 경우에도, 튜브(300)와 관통공 사이의 기밀성을 충분히 확보할 수가 있는데다가 밀봉체의 어느 면에서도 용이하게 튜브(300)가 부착된 리드 단자(10)를 삽입할 수 있기 때문에 작업성을 향상시킬 수 있다.
<3-5. 실시예>
또한, 이상과 같은 본 발명에 따르는 전해 콘덴서에 대하여, 전해액의 누액 유무를 조사하기 위해 밀봉 고무를 단순히 사용한 종래품과, 도 16에 나타낸 것과 같은 튜브(300) 및 밀봉체(310)를 사용한 본 발명품을 제작하고, 비교 시험을 행하였다.
또한, 종래예 및 본 발명품 모두, 전해액으로서는 카르복실산의 제4급 암모늄염을 사용한 전해액을 사용하고, 밀봉 구조 이외에 대해서는 동일한 구성으로서 동일 정격 6.3 V-100 μF (ø6.3×5L)의 전해 콘덴서를 각각 25개 제작하였다. 그리고, 이와 같이 제작한 종래품(비교예 3)과 본 발명품(실시예 3)에 대하여, 105 ℃에서 1000 시간, 2000 시간, 3000 시간 방치하고, 그 후의 전해액의 누액 유무를 육안으로 조사하였더니 하기 표 5에 나타낸 것과 같은 결과를 얻었다.
| 육안으로 확인한 누액 발생 개수 | |||
| 1000 시간 | 2000 시간 | 3000 시간 | |
| 비교예 3 | 0/25 | 4/25 | 6/25 |
| 실시예 3 | 0/25 | 0/25 | 0/25 |
표 5에서 밝혀진 바와 같이, 비교예 3에서는 2000 시간 방치한 후 16 % (4/25)의 누액이 확인되었고, 또한, 3000 시간 방치한 후에는 24 % (6/25)의 누액이 확인되었다. 이에 대하여, 실시예 3에 있어서는, 3000 시간 방치한 후에도 누액은 확인되지 않았다.
이상으로부터 실시예 3이 비교예 3에 비하여 장기간에 걸쳐 높은 기밀성을 유지할 수 있다는 것은 분명하다. 이것은 내알칼리성 수지로 이루어지는 튜브가 부착된 리드 단자를 밀봉체의 관통공 내에 삽입한 본 발명에 따르는 밀봉 구조에 의해 안정되고 높은 수명 특성을 갖는 전해 콘덴서가 얻어진다는 것을 실증하는 것이다.
<4. 다른 실시 형태>
또한, 본 발명은 상기 각 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 그 외에도 본 발명의 범위 내에서 각종 다양한 형태의 실시가 가능하다. 우선, 상기 각 실시 형태에 있어서는 리드 또는 밀봉체의 탄성 고리를 구성하는 가요성 재료로서 구체적인 재료를 열거하였으나, 본 발명에 있어서의 가요성 재료는 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 각종 다양한 가요성 재료의 사용이 가능하다. 마찬가지로, 상기 각 실시 형태에 있어서는, 밀봉체 또는 밀봉판을 구성하는 경질 재료로서 구체적인 재료를 열거하였으나, 본 발명에 있어서 밀봉체 또는 밀봉판에 사용하는 경질 재료는 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 각종 다양한 경질 재료의 사용이 가능하다. 또한, 도 16의 전해 콘덴서에 있어서는, 튜브 및 밀봉체를 구성하는 내알칼리성이 높은 수지로서 구체적인 재료를 열거하였지만, 본 발명에 있어서의 내알칼리성이 높은 수지는 이들에 한정되는 것이 아니며, 이 외에도 각종 다양한 재료를 사용할 수가 있다.
또한, 밀봉체에 설치하는 관통공의 형상도 자유롭게 선택할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서, 밀봉 수단의 구체적인 치수 형상 또는 재질은 자유롭게 선택이 가능하며, 외장 케이스와 밀봉 수단 사이의 구체적인 기밀 구조도 자유롭게 선택될 수 있다. 또한, 외장 케이스, 전극 인출 수단 등의 구체적인 치수 형상 또는 재질도 자유롭게 선택할 수 있다.
<산업상의 이용 가능성>
이상에서 설명한 것과 같이 본 발명은 밀봉 수단의 관통공과 전극 인출 수단의 환봉부 사이에 기밀 유지용의 튜브를 관통공에 대하여 변위 가능하게 배치한 전해 콘덴서를 제공하는 것이다. 즉, 가요성 재료로 이루어지는 튜브를 전극 인출 수단측에 변위 가능하게 장착하고, 그 튜브가 부착된 전극 인출 수단을 밀봉 수단의 관통공에 삽입하거나, 또는 반대로 밀봉 수단의 관통공측에 변위 가능하게 장착한 후, 이 관통공 내에 전극 인출 수단을 삽입한다. 또한, 전해액으로서 제4급 암모늄염 또는 4급화 아미디늄염을 함유하는 전해액을 사용한 경우에는 적어도 음극측의 전극 인출 수단의 환봉부 외주에 내알칼리성 수지로 이루어지는 튜브를 변위 가능하게 장착하여, 이 튜브가 부착된 환봉부를 밀봉 수단의 관통공 내에 삽입한다.
어느 경우도, 관통공 내에 전극 인출 수단을 삽입할 때의 압력을 이용하여 튜브가 신장되도록 변형함으로써, 튜브와 환봉부를 충분히 밀착시킴과 동시에 튜브와 관통공을 충분히 밀착시킬 수 있기 때문에 전극 인출 수단 관통부의 기밀성을 높일 수가 있다.
특히, 제4급 암모늄염 또는 4급화 아미디늄염을 함유하는 전해액을 사용한 전해 콘덴서에 있어서, 적어도 음극측의 전극 인출 수단의 환봉부에 내알칼리성 수지로 이루어지는 튜브를 장착한 경우에는, 염기성도가 상승되기 쉬운 음극측에 있어서의 전극 인출 수단 관통부의 열화를 유효하게 방지할 수 있으며, 그 결과 환봉부와 밀봉 수단 사이의 기밀성을 향상시킬 수가 있다.
본 발명에 있어서는, 이상과 같은 밀봉 수단과 튜브를 조합한 기밀성이 높은 밀봉 구조를 구비함으로써 안정되고 높은 수명 특성을 가지며, 생산 효율의 향상 및 제조 비용의 절감에 공헌할 수 있는 우수한 전해 콘덴서를 제공할 수 있다. 또한, 튜브의 장착은 간단한 기존의 생산 기계와 릴 단위의 긴 튜브재를 사용하여 연속적이며 효율적으로 행할 수 있기 때문에, 본 발명의 전해 콘덴서는 저비용으로 효율적으로 제조할 수 있다.
Claims (42)
- 전극 인출 수단이 접속된 양극 전극박을 격벽을 통해 권회한 콘덴서 소자와, 이 콘덴서 소자를 수납하는 바닥이 있는 원통 형상의 외장 케이스와, 외장 케이스의 개구부에 장착되는 밀봉 수단을 구비하며, 상기 전극 인출 수단이 내부 접속용의 평판부와, 밀봉 수단 관통용의 환봉부, 및 외부 접속부로 이루어지며, 이 전극 인출 수단이 상기 밀봉 수단에 설치된 관통공을 통해 외장 케이스의 외부에 인출된 전해 콘덴서로서,상기 밀봉 수단의 관통공과 상기 전극 인출 수단의 환봉부 사이에 가요성 재료로 이루어지는 기밀 유지용의 튜브가 배치되고,상기 밀봉 수단의 적어도 관통공을 포함하는 부분이 상기 튜브보다도 단단한 경질 재료로 이루어지고,상기 튜브가 관통공 및 환봉부에 대하여 변위 가능하고, 또한 관통공 및 환봉부 사이에 압축된 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제1항에 있어서, 상기 기밀 유지용의 튜브로서, 상기 환봉부의 외주에 가요성 재료로 이루어지는 튜브가 변위 가능하게 장착되며,상기 튜브의 내경이 상기 전극 인출 수단의 환봉부의 외경보다도 작고,상기 튜브의 외경이 상기 전극 인출 수단의 환봉부에 상기 튜브가 장착된 상태에서 상기 밀봉 수단의 관통공의 직경보다도 큰 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제2항에 있어서, 상기 관통공의 직경 치수가 상기 전극 인출 수단의 상기 환봉부에 장착된 상태에서의 튜브의 외경 치수로부터 튜브 두께 치수의 5 % 내지 100 %를 차감한 값인 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제2항에 있어서, 상기 관통공의 개구 단부 중 적어도 상기 전극 인출 수단의 삽입구가 되는 측의 개구 단부의 직경이 그의 중앙부의 직경보다도 큰 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제2항에 있어서, 상기 밀봉 수단이 상기 경질 재료로 이루어지는 밀봉판과 이 밀봉판의 외주에 장착된 가요성 재료로 이루어지는 외주 부재로 구성된 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제5항에 있어서, 상기 밀봉 수단의 외주 부재가 튜브상으로 형성되고, 이 외주 부재의 내경이 상기 밀봉판의 외경보다도 작은 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제2항에 있어서, 상기 가요성 재료가 고무, 불소 수지, 수축 튜브, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 나일론, 폴리아미드이미드, 실리콘 수지, 실리콘 고무, 폴리-4-메틸펜텐-1(결정성 폴리올레핀), 에틸렌비닐알콜 중에서 선택된 재료인 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제2항에 있어서, 상기 경질 재료가 불소 수지, 폴리페닐렌술피드, 나일론, 페놀, 에폭시, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리옥시벤질렌폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트를 포함하는 수지 재료의 군, 알루미늄, 탄탈, 마그네슘, 구리, 니켈, 티탄, 또는 이들의 합금을 포함하는 금속 재료의 군, 경질 고무, 세라믹, 유리 중에서 선택된 재료인 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제8항에 있어서, 상기 밀봉 수단이 상기 금속 재료의 군 중에서 선택된 경우에 그 금속 재료의 표면에 절연층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제2항에 있어서, 상기 외장 케이스 개구부의 선단이 조임 가공에 의해 상기 밀봉 수단에 당접하고 있는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 전극 인출 수단을 접속한 양극 전극박을 격벽을 통해 권회하여 콘덴서 소자를 형성하는 소자 형성 공정과, 이 콘덴서 소자를 바닥이 있는 원통 형상의 외장 케이스 내에 밀봉하는 조립 공정을 구비하고, 상기 전극 인출 수단으로서 내부 접속용의 평판부와, 밀봉 수단 관통용의 환봉부, 및 외부 접속부로 이루어지는 전극 인출 수단을 사용한 전해 콘덴서의 제조 방법으로서,상기 조립 공정이,가요성 재료로 이루어지는 튜브 내에 상기 전극 인출 수단을 삽입하고, 상기 환봉부의 외주에 튜브를 장착하는 튜브 장착 공정과,상기 튜브 장착 공정에 의해 얻어진 튜브가 부착된 전극 인출 수단을 상기 튜브 보다도 단단한 경질 재료로 이루어지는 밀봉 수단의 관통공 내에 튜브와 관통공 및 튜브와 환봉부 사이에서 변위 가능하도록 삽입하여 이 관통공으로부터 상기 외부 접속부를 인출함과 동시에 튜브를 관통공과 환봉부 사이에서 압축하는 전극 인출 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 밀봉 수단을 형성하기 위하여, 상기 경질 재료로 이루어지는 밀봉판의 외주에 가요성 재료로 이루어지는 외주 부재를 장착하는 제2 튜브 장착 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 튜브 장착 공정이 장착시의 사용 치수보다 긴 튜브를 사용하여 이 튜브를 연속적으로 공급하고, 사용 치수로 순차 절단하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 기밀 유지용의 튜브로서, 상기 밀봉 수단의 관통공 내에 가요성 재료로 이루어지는 튜브가 변위 가능하게 장착되고,상기 밀봉 수단의 적어도 관통공을 포함하는 부분이 상기 튜브보다 단단한 경질 재료로 이루어지며,상기 튜브 내에 상기 전극 인출 수단의 환봉부가 삽입된 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제14항에 있어서, 상기 밀봉 수단의 관통공에서의 전극 인출측의 내면에, 내측으로 돌출된 단부가 형성된 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제14항에 있어서, 상기 튜브의 내경이 상기 전극 인출 수단의 환봉부의 외경보다도 작은 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제14항에 있어서, 상기 전극 인출 수단의 환봉부에 상기 튜브가 장착된 상태에서, 이 튜브의 외경이 상기 밀봉 수단의 관통공의 직경보다도 큰 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제14항에 있어서, 상기 관통공의 개구 단부 중 적어도 상기 전극 인출 수단의 삽입구가 되는 측의 개구 단부의 직경이 그의 중앙부의 직경보다도 큰 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제14항에 있어서, 상기 밀봉 수단이 상기 경질 재료로 이루어지는 밀봉판과 이 밀봉판의 외주에 장착된 가요성 재료로 이루어지는 외주 부재로 구성된 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제19항에 있어서, 상기 밀봉 수단의 외주 부재가 튜브상으로 형성되며, 이 외주 부재의 내경이 상기 밀봉판의 외경보다도 작은 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제14항에 있어서, 상기 가요성 재료가 고무, 불소 수지, 수축 튜브, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 나일론, 폴리아미드이미드, 실리콘 수지, 실리콘 고무, 폴리-4-메틸펜텐-1(결정성 폴리올레핀), 에틸렌비닐알콜 중에서 선택된 재료인 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제14항에 있어서, 상기 경질 재료가 불소 수지, 폴리페닐렌술피드, 나일론, 페놀, 에폭시, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리옥시벤질렌폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트를 포함하는 수지 재료의 군, 알루미늄, 탄탈, 마그네슘, 구리, 니켈, 티탄, 또는 이들의 합금을 함유하는 금속 재료의 군, 경질 고무, 세라믹, 유리 중에서 선택된 재료인 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제14항에 있어서, 상기 외장 케이스 개구부의 선단이 조임 가공에 의해 상기 밀봉 수단에 당접되어 있는 것을 특징으로 전해 콘덴서.
- 전극 인출 수단을 접속한 양극 전극박을 격벽을 통해 권회하여 콘덴서 소자를 형성하는 소자 형성 공정과, 이 콘덴서 소자를 바닥이 있는 원통 형상의 외장 케이스 내에 밀봉하는 조립 공정을 구비하고, 상기 전극 인출 수단으로서 내부 접속용의 평판부와, 밀봉 수단 관통용의 환봉부, 및 외부 접속부로 이루어지는 전극 인출 수단을 사용한 전해 콘덴서의 제조 방법으로서,상기 조립 공정이,상기 튜브보다도 단단한 경질 재료로 이루어지는 밀봉 수단의 관통공 내에 가요성 재료로 이루어지는 튜브를 장착하는 튜브 장착 공정과,상기 튜브 장착 공정에 의해 형성된 튜브가 장착된 관통공 내에 튜브와 관통공 및 튜브와 환봉부 사이에서 변위 가능하도록 전극 인출 수단의 환봉부를 삽입하고, 이 관통공으로부터 상기 외부 접속부를 인출함과 동시에, 튜브를 관통공과 환봉부 사이에서 압축하는 전극 인출 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 튜브 장착 공정 이전에, 상기 밀봉 수단에 설치된 관통공의 전극 인출측의 내면에 내측으로 돌출하는 단부를 형성하는 단부 형성 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 튜브 장착 공정 이전에, 상기 밀봉 수단의 전극 인출측에 상기 관통공의 직경보다 작은 직경의 개구부를 갖는 걸림 부재를 배설하는 걸림 부재 부착 공정을 더 가지며,상기 걸림 부재를 사용하여 상기 튜브 장착 공정 및 전극 인출 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 밀봉 수단을 형성하기 위하여, 상기 경질 재료로 이루어지는 밀봉판의 외주에 가요성 재료로 이루어지는 외주 부재를 장착하는 제2 튜브 장착 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 튜브 장착 공정이, 장착시의 사용 치수 보다 긴 튜브를 사용하여 이 튜브를 연속적으로 공급하고, 사용 치수로 순차 절단하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 콘덴서 소자에 제4급 암모늄염 및 4급화 아미디늄염 중 어느 하나를 포함하는 전해액이 함침되고,상기 전극 인출 수단 중 적어도 음극측의 전극 인출 수단의 환봉부의 외주에 내알칼리성 수지로 이루어지는 튜브가 변위 가능하게 장착되고,상기 밀봉 수단의 관통공 내에 상기 튜브가 부착된 환봉부가 삽입된 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제29항에 있어서, 상기 튜브의 내경이 상기 전극 인출 수단의 환봉부의 외경보다도 작고,상기 튜브의 외경이 상기 전극 인출 수단의 환봉부에 상기 튜브가 장착된 상태에서 상기 밀봉 수단의 관통공의 직경보다도 큰 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제29항에 있어서, 상기 관통공의 개구 단부 중 적어도 상기 전극 인출 수단의 삽입구가 되는 측의 개구 단부의 직경이 그의 중앙부의 직경보다도 큰 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제29항에 있어서, 상기 밀봉 수단이, 상기 관통공이 설치된 밀봉판과 이 밀봉판의 외주에 장착된 가요성 재료로 이루어지는 외주 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제29항에 있어서, 상기 밀봉 수단의 외주 부재가 튜브상으로 형성되고, 이 외주 부재의 내경이 상기 밀봉판의 외경보다도 작은 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제29항에 있어서, 상기 밀봉 수단이 내알칼리성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제29항에 있어서, 상기 내알칼리성 수지가 불소 수지 및 폴리에틸렌 중에서 선택된 재료인 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 제35항에 있어서, 상기 불소 수지가 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), TFE(테트라플루오로에틸렌), FEP(테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체), PFA(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), ETFE(에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체), ECTFE(에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체), PCTFE(폴리클로로트리플루오로에틸렌) 중에서 선택된 재료인 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
- 양극측 및 음극측의 전극 인출 수단을 각각에 접속한 양극 전극박을 격벽을 통해 권회하여 콘덴서 소자를 형성하는 소자 형성 공정과, 이 콘덴서 소자에 제4급 암모늄염 또는 4급화 아미디늄염을 포함하는 전해액을 함침시키는 전해액 함침 공정과, 이 콘덴서 소자를 바닥이 있는 원통 형상의 외장 케이스 내에 밀봉하는 조립 공정을 포함하며,상기 전극 인출 수단으로서, 내부 접속용의 평판부와, 밀봉 수단 관통용의 환봉부, 및 외부 접속부로 이루어지는 전극 인출 수단을 사용한 전해 콘덴서의 제조 방법으로서,상기 조립 공정이,내알칼리성 수지로 이루어지는 튜브 내에 상기 전극 인출 수단 중 적어도 음극측의 전극 인출 수단을 삽입하고, 그 환봉부의 외주에 튜브를 장착하는 튜브 장착 공정과,상기 튜브 장착 공정에 의해 튜브가 장착된 전극 인출 수단을 상기 튜브보다도 단단한 경질 재료로 이루어지는 밀봉 수단의 관통공 내에 튜브와 관통공 및 튜브와 환봉부 사이에서 변위 가능하도록 삽입하고, 이 관통공으로부터 상기 외부 접속부를 인출함과 동시에, 튜브를 관통공과 환봉부 사이에서 압축하는 전극 인출 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
- 제37항에 있어서, 상기 밀봉 수단을 형성하기 위하여, 상기 관통공이 설치된 밀봉판의 외주에 가요성 재료로 이루어지는 외주 부재를 장착하는 제2 튜브 장착 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
- 제37항에 있어서, 상기 튜브 장착 공정이, 장착시의 사용 치수보다 긴 튜브를 사용하여 이 튜브를 연속적으로 공급하고, 사용 치수로 순차 절단하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
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