(57)【要約】【課題】電導性、火花発生電圧を高め、製品耐電圧を向上でき、且つ、優れた広範囲温度特性及び高温寿命特性を有する電解コンデンサ駆動用電解液を提供する。【解決手段】有機溶媒中に、下記の式（Ｉ）で表される化合物が溶解されていることを特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。但し、式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3はそれぞれ独立して、２価の有機基を表す。Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3は それぞれ独立して、水素原子、アンモニウム、第１級、第２級、第３級若しくは第４級アンモニウム、又はアルカリ金属原子を表す。【化１】2006222260.tif 000007【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の式（Ｉ）で表される化合物が有機溶媒中に溶解されていることを特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。但し、式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3はそれぞれ独立して、２価の有機基を表す。Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3は それぞれ独立して、水素原子、アンモニウム、第１級、第２級、第３級若しくは第４級アンモニウム、又はアルカリ金属原子を表す。
【化１】
2006222260.tif 000006
【請求項２】
Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3はそれぞれ独立して、水素原子、アンモニウム、又は第１級、第２級、第３級若しくは第４級アンモニウムである請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項３】
式(Ｉ)で表される化合物が、トリス(３-カルボキシプロピル)イソシアヌレート若しくはその塩、又はトリス(４-カルボキシブチル)イソシアヌレート若しくはその塩である請求項１又は２に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項４】
前記その塩がアンモニウム塩、又は第１級、第２級、第３級若しくは第４級アンモニウム塩である請求項３に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項５】
有機溶媒が、多価アルコール、又は多価アルコールのモノ若しくはジアルキルエーテルである請求項１〜４のいずれかに記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項６】
式（Ｉ）で表される化合物の含有量が０．１〜２０重量％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に中高圧用アルミニウム電解コンデンサの駆動用電解液に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中高圧用アルミニウム電解コンデンサの駆動用電解液としては、 一般にエチレングリコールを主溶媒に、ほう酸又はその塩類を加えた電解液が使用されてきた。しかしながら、ほう酸は１０５℃以上の高温に於いて主溶媒であるエチレングリコールと容易にエステル化反応を起こし多量の水を生じる。この為、誘電体であるアルミニウム酸化皮膜を著しく水和劣化させ、また、その蒸気圧の高さから、防爆弁の開弁及び外装ケ−スの変形等を引き起こし、使用環境１０５℃以上でコンデンサの寿命を短くする原因となっていた。
【０００３】
そこでアゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸またはその塩、２-ブチルオクタン二酸、２-メチルアゼライン酸等の側鎖にアルキル基を有するジカルボン酸あるいはその塩を含む電解液が使用されてきた(特許文献１および２)。
【０００４】
しかし、アゼライン酸、セバシン酸等の側鎖を有しないジカルボン酸は主溶媒であるエチレングリコールに対する溶解性に乏しいため、電解液への添加量を低く抑えなければならなくなる。その結果比抵抗が増大し、満足するコンデンサ特性が得られない。またこれらの電解液は高圧コンデンサ駆動用電解としては耐電圧性が十分とは言えず、ポリビニルアルコール等の高分子化合物を添加して使用される。その結果電解液の粘性が増大し電解液のコンデンサへの含浸工程にかかる時間が長くなるためコンデンサの生産性に影響を及ぼす。
【０００５】
一方、２-ブチルオクタン二酸等の側鎖にアルキル基を有するジカルボン酸は、主溶媒であるエチレングリコールに対する溶解性こそ高いものの、耐電圧性は未だ十分とは言えず、前述のように高分子化合物を添加しなければ耐電圧性が確保できない問題が指摘される。
【特許文献１】特公昭６０−１３２９３号公報
【特許文献２】特開平５−２２６１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の有する欠点を解消し、電導性が高く、火花発生電圧が高く、かつ製品耐電圧が高く、且つ、優れた広範囲温度特性及び高温寿命特性に優れた新規な電解コンデンサ駆動用電解液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決する為に種々の電解液について検討した結果、式（Ｉ）で示される化合物を有機溶媒に溶解して成る電解液をコンデンサ素子に含浸し電解コンデンサとしたところ、電導性を損なわず、火花発生電圧を高め、製品耐電圧を向上でき、且つ、優れた広範囲温度特性及び高温寿命特性耐電圧性が得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００８】
かくして、本発明は以下の要旨からなる。
１．下記の式（Ｉ）で表される化合物が有機溶媒中に溶解されていることを特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。但し、式中Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3はそれぞれ独立して、２価の有機基を表す。
Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3は それぞれ独立して、水素原子、アンモニウム、第１級、第２級、第３級若しくは第４級アンモニウム、アルカリ金属原子を表す。
【０００９】
【化１】
2006222260.tif 000002
２.Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3はそれぞれ独立して、水素原子、アンモニウム、又は第１級、第２級、第３級若しくは第４級アンモニウムである上記１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
３.式(Ｉ)で表される化合物が、トリス(３-カルボキシプロピル)イソシアヌレート若しくはその塩、又はトリス(４-カルボキシブチル)イソシアヌレート若しくはその塩である上記１又は２に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
４.前記その塩がアンモニウム塩、又は第１級、第２級、第３級若しくは第４級アンモニウム塩である上記３に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
５.有機溶媒が、多価アルコール又は多価アルコールのモノ若しくはジアルキルエーテルである請求項１〜４のいずれかに記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
６.式（Ｉ）で表される化合物の含有量が０．１〜２０重量％であることを特徴とする上記１〜５のいずれかに記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電導性が高く、火花発生電圧が高く、かつ製品耐電圧が高く、且つ、優れた広範囲温度特性及び高温寿命特性耐電圧性に優れた新規な電解コンデンサ駆動用電解液が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の電解コンデンサ駆動用電解液は、上記した式（Ｉ）で示される化合物を溶質として有機溶媒に溶解してなるものである。式（Ｉ）におけるＲ1、Ｒ2、Ｒ3は、上記で定義したとおりであるが、なかでも、それぞれ独立して、炭素数が好ましくは１〜６、特には２〜４の２価の炭化水素基が好適である。炭化水素基は、直鎖型もしくは分枝型であってもよく、また、一部に酸素原子または硫黄原子が含んでいてもよい。特に、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、炭素数１〜６、好ましくは２〜４の直鎖型もしくは分枝型のアルキレン基が好適である。かかるアルキレン基の好ましい例は、エチレン、プロピレン、イソプロピレン、ブチレンなどが挙げられる。なかでも、プロピレン、ブチレンが好ましい。
【００１２】
また、式(Ｉ)における、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3は上記に定義したとおりである。第１級、第２級又は第３級アンモニウムの好ましい例としては、モノエチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、ジメチルエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、トリブチルアンモニウム、トリエタノールアンモニウムなどの１〜３級のアルキルアンモニウムが挙げられる。また、第４級アンモニウムの好ましい例としては、テトラメチルアンモニウム、トリメチルエチルアンモニウム、エチルメチルイミダゾリニウムなどの第４級アンモニウムが挙げられる。アルカリ金属原子としては、ナトリウム、カリウムが例示される。なかでも、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3はそれぞれ独立して、水素原子、アンモニウム、又は第１級、第２級、第３級若しくは第４級アンモニウムが好ましい。
【００１３】
上記した式（Ｉ）で示される化合物の好ましい具体例としては、トリス(３-カルボキシプロピル)イソシアヌレート若しくはその塩、又はトリス(４-カルボキシブチル)イソシアヌレート若しくはその塩が挙げられる。かかる塩としては、上記したアンモニウム、又は第１級、第２級、第３級若しくは第４級アンモニウム、又はアルカリ金属原子である。なかでも、アンモニウム塩、又は第１級、第２級、第３級若しくは第４級アンモニウム塩が好ましい。
【００１４】
本発明のコンデンサ駆動用電解液の有機溶媒としては、上記式（Ｉ）で表される電解質を溶解するものが使用できる。該有機溶媒の例としては、メタノール、エタノール等のアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１、４‐ブタンジオール、ポリエチレングリコール等の多価アルコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等の多価アルコールのモノ或いはジアルキルエーテル、Ｎ―メチルホルムアミド、ＮＮ―ジメチルホルムアミド等のアミド類、アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類、又はγ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン等の環状エステルなどが挙げられる。有機溶媒としては、これらを１種又は２種以上使用することができる。有機溶媒は、必要に応じて水を含有させることも可能であるが高温度対応用とする場合、好ましくは５重量％以下、特には３重量％以下とすることが望ましい。
【００１５】
本発明で使用される有機溶媒としては、なかでも、多価アルコール又は多価アルコールのモノ若しくはジアルキルエーテルを好ましくは５０重量％以上、特には７０重量％以上含有するものが好適である。多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコールが好ましい。また、多価アルコールのモノ若しくはジアルキルエーテルとしては、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが好ましい。
【００１６】
本発明のコンデンサ駆動用電解液は、式（Ｉ）で表される化合物を予め調製し、該化合物を上記有機溶媒に溶解することにより得られるが、上記の有機溶媒中で式（Ｉ）で表される化合物を形成する原材料又は前駆体成分を有機溶媒中へ同時に又は順次添加することにより得ることもできる。例えば、式（Ｉ）で表される遊離酸型の化合物とアンモニア又はアミン化合物を有機溶媒中に添加して目的とする式（Ｉ）で表されるアンモニウム塩、又は第１級、第２級、第３級若しくは第４級アンモニウム塩を溶解する本発明の電解液を得ることができる。また、本発明のコンデンサ駆動用電解液を得るに際しては、必要に応じて、加温、攪拌などの溶解を促進し、また均一な溶液を得るための手段を施すことができる。
【００１７】
本発明のコンデンサ駆動用電解液における式（Ｉ）で表される化合物の好ましい含有量は、好ましくは０．１〜２０重量％である。含有量が０．１重量％未満では、電導性を損なうことなく、使用耐電圧を高め、しかも広範囲の使用温度に耐え、高温での長寿命を有するアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液を提供し難い。一方、含有量が２０重量％を越えても溶解性等の問題から同様に本発明の目的を達成し難い。なかでも、より好ましい含有量は１〜１５重量％、特には２〜１０重量％である。
【００１８】
本発明のコンデンサ駆動用電解液には、式（Ｉ）で表される化合物の溶質に加えて、コンデンサ駆動用電解液に使用されている既知の電解質が併用できる。かかる電解質の例としては、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の直鎖ジカルボン酸若しくはその塩；２−ブチルオクタン二酸、３−メチルアジピン酸、２−メチルアゼライン酸等の側鎖ジカルボン酸若しくはその塩；ギ酸、酢酸、ノナン酸、ヘプタン酸等のモノカルボン酸もしくはその塩；安息香酸、フタル酸等の芳香族モノ若しくはジカルボン酸、又はその塩類が挙げられる。
【００１９】
また、本発明の電解液には、必要に応じて種々添加剤を添加して、更なる特性向上を図ることができる。該添加剤の例として、硼酸、無水硼酸、メタ硼酸等の含ホウ素化合物；正リン酸、亜リン酸、ジ亜リン酸等の含リン化合物；o‐ニトロアニソール、ｍ‐ニトロアセトフェノン等のニトロ化合物；タングステン酸、リンタングステン酸等の金属酸化物等が挙げられる。
本発明のコンデンサ駆動用電解液は、種々の電解コンデンサに使用できるが、なかでも、定格電圧が３５０ボルト以上の高圧用アルミニウム電解コンデンサの駆動液として有用である。
【００２０】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明の解釈はかかる実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２１】
表１に、本発明の実施例における電解液の組成、比抵抗（Ω・ｃｍ）及び火花発生電圧（Ｖ）を示し、また、比較例の電解液の組成、比抵抗（Ω・ｃｍ）及び火花発生電圧（Ｖ）を示した。更に表１の組成に基づく電解液を密封容器に入れて１０５℃の温度雰囲気中に置き、一定時間経過毎に比抵抗（Ω・ｃｍ）を測定し、電解液の熱安定性を評価した結果を表２に示した。尚、表２中の（  ）内の数値は、初期値に対する比率を示す。
【００２２】
更に、表１の組成の電解液を、定格電圧４５０ＷＶ、定格容量４００μＦの電解コンデンサ素子に含浸しコンデンサとしたものについて、１０５℃における定格電圧印加試験を実施し、その結果を表３に示した。
【００２３】
【表１】
2006222260.tif 000003
【００２４】
【表２】
2006222260.tif 000004
【００２５】
【表３】
2006222260.tif 000005
【００２６】
上記表１からわかるように、本発明の実施例の駆動用電解液は、比較例１、２の電解液に比較すると、比抵抗は、若干大きいものの、火花発生電圧が著しく大きい。また、比較例３の電解液に比較すると、火花発生電圧は同等にも係わらず、比抵抗が著しく小さいことがわかる。
【００２７】
上記表２からは、本発明の実施例の駆動用電解液は、比較例のいずれの電解液に比較しても、高温下における経時変化が小さく安定性に優れることがわかる。
【００２８】
上記表３からは、本発明の実施例の駆動用電解液を使用したアルミニウム電解コンデンサ、なかでも、小型化、高密度実装化、超寿命化、高信頼性化が要求される、中高圧のアルミニウム電解コンデンサに適しており、電子機器に広く使用され、産業上に寄与するところが大である。