本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による電解コンデンサの構成を示す斜視図である。また、図2は、この発明の実施の形態1による電解コンデンサの構成を示す断面図である。図1および図2を参照して、この発明の実施の形態1による電解コンデンサ10は、陽極化成箔1と、陰極箔2と、セパレータ紙3と、巻止テープ4と、リードタブ端子6〜9と、陽極リード線11,12と、陰極リード線13,14と、ケース15と、ゴムパッキン16と、座板17とを備える。
なお、電解コンデンサ10は、たとえば、固体電解質を含む電解コンデンサである。
陽極化成箔1は、2枚の陽極化成箔1a,1bからなる。そして、2枚の陽極化成箔1a,1bの各々は、表面が化成処理されたアルミニウム箔からなる。したがって、2枚の陽極化成箔1a,1bの各々は、その表面が凹凸化され、凹凸表面に酸化皮膜を有する。
陰極箔2は、2枚の陰極箔2a,2bからなる。そして、2枚の陰極箔2a,2bの各々は、アルミニウム箔からなる。セパレータ紙3は、4枚のセパレータ紙3a〜3dからなる。
セパレータ紙3a、陽極化成箔1a、セパレータ紙3b、陰極箔2a、セパレータ紙3c、陽極化成箔1b、セパレータ紙3dおよび陰極箔2bが順次配置され、その配置されたセパレータ紙3a、陽極化成箔1a、セパレータ紙3b、陰極箔2a、セパレータ紙3c、陽極化成箔1b、セパレータ紙3dおよび陰極箔2bは巻回される。そして、巻回されたセパレータ紙3a、陽極化成箔1a、セパレータ紙3b、陰極箔2a、セパレータ紙3c、陽極化成箔1b、セパレータ紙3dおよび陰極箔2bの端が巻止テープ4によって止められる。これによってコンデンサ素子5が形成される。
コンデンサ素子5においては、陽極化成箔1a、セパレータ紙3bおよび陰極箔2aは、1個のコンデンサ素子5aを構成し、陽極化成箔1b、セパレータ紙3dおよび陰極箔2bは、1個のコンデンサ素子5bを構成する。
リードタブ端子6は、陽極化成箔1aに接続され、リードタブ端子7は、陽極化成箔1bに接続さる。また、リードタブ端子8は、陰極箔2aに接続され、リードタブ端子9は、陰極箔2bに接続される。
陽極リード線11,12は、それぞれ、リードタブ端子6,7に接続され、陰極リード線13,14は、それぞれ、リードタブ端子8,9に接続される。
ケース15は、アルミニウムからなり、コンデンサ素子5、リードタブ端子6〜9、陽極リード線11,12および陰極リード線13,14を収納する。ゴムパッキン16は、コンデンサ素子5およびリードタブ端子6〜9をケース15内に封止する。座板17は、陽極リード線11,12および陰極リード線13,14を固定する。なお、陽極リード線11,12および陰極リード線13,14は、コンデンサ素子5がケース15内に収納されると、座板17に沿って折り曲げられる。
図3は、図2に示すA方向から見た電解コンデンサ10の平面図である。図3を参照して、座板17は、略長方形の平面形状を有し、切欠部17A〜17Dを有する。そして、陽極リード線11,12および陰極リード線13,14は、それぞれ、座板17の切欠部17A〜17Dに嵌合するように座板17の面内方向へ折り曲げられる。
そして、折り曲げられた2本の陽極リード線11,12および2本の陰極リード線13,14は、電解コンデンサ10の端子として使用される。従って、電解コンデンサ10は、4端子構造を有する電解コンデンサである。
図4は、陽極化成箔1aおよびリードタブ端子6を詳細に説明するための平面図である。図4を参照して、陽極化成箔1aは、平面形状が長方形であり、従来の陽極化成箔110の長さ2Lの半分の長さLと、従来の陽極化成箔110と同じ幅Wとを有する。
そして、リードタブ端子6は、陽極化成箔1aの巻回始端1AからL/2の位置で陽極化成箔1aに接続される。このように、リードタブ端子6は、陽極化成箔1aの長さ方向において陽極化成箔1aの中央部に接続される。
陽極化成箔1bおよび陰極箔2a,2bの各々は、陽極化成箔1aと同じ長さLおよび同じ幅Wを有する。そして、リードタブ端子7〜9は、それぞれ、陽極化成箔1bおよび陰極箔2a,2bの中央部に接続される。
セパレータ紙3(3a〜3d)は、陽極化成箔1および陰極箔2よりも長い長さおよび陽極化成箔1および陰極箔2よりも広い幅を有する。これは、陽極化成箔1と陰極箔2とが短絡するのを防止するためである。
上述したように、陽極化成箔1および陰極箔2は、従来の陽極化成箔110の長さ2Lの半分の長さLを有し、陽極化成箔110と同じ幅Wを有するため、陽極化成箔1および陰極箔2の各々の面積Sは、従来の陽極化成箔110の面積S0の半分になる。その結果、コンデンサ素子5a,5bの各々の容量Cは、陽極化成箔110を用いたコンデンサ素子の容量C0の半分になる。
しかし、コンデンサ素子5は、後述するように、容量Cを有する2個のコンデンサ素子5a,5bを並列接続したのと同じ効果を有するので、その容量は、2C(=C0)となり、1枚の陽極化成箔110と1枚の陰極箔120とが1枚のセパレータ紙130を介して巻回された従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の容量C0と同じである。
したがって、電解コンデンサ10は、従来の陽極化成箔110の半分の長さを有する陽極化成箔1および陰極箔2を用いて作製されても、その容量は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の容量よりも低下することはない。
また、電解コンデンサ10は、従来の陽極化成箔110の半分の長さを有する陽極化成箔1および陰極箔2を巻回して作製されるため、巻回後の直径は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の直径に略等しい。つまり、サイズを従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100よりも大きくすることなく、かつ、容量を保持しながら電解コンデンサ10を作製できる。
電解コンデンサ10の作製方法について説明する。図5は、2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび4枚のセパレータ紙3a〜3dの配置方法を示す斜視図である。また、図6は、陽極化成箔1a,1b、陰極箔2a,2bおよびセパレータ紙3a〜3dの巻き取り方法を示す図である。まず、大きなサイズを有する1枚物のアルミニウム箔の表面にエッチング処理を施し、その後、化成処理を行なう。そして、化成処理を行ったアルミニウム箔を裁断して所定の寸法(長さLおよび幅W)を有するアルミニウム箔を2枚切り出し、2枚の陽極化成箔1a,1bを作製する。
そして、陽極化成箔1a,1bの作製方法と同じ方法によって所定の寸法(長さLおよび幅W)を有する2枚の陰極箔2a,2bを作製する。また、所定の寸法(長さL+αおよび幅W+α)を有するセパレータ紙を4枚裁断してセパレータ紙3a〜3dを作製する。
その後、陽極リード線11,12をそれぞれリードタブ端子6,7に接続し、陰極リード線13,14をそれぞれリードタブ端子8,9に接続する。そして、リードタブ端子6,7をそれぞれ陽極化成箔1a,1bの中央部に接続し、リードタブ端子8,9をそれぞれ陰極箔2a,2bの中央部に接続する。
そうすると、2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび4枚のセパレータ紙3a〜3dを図5に示す態様で配置して巻き取る。すなわち、2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび4枚のセパレータ紙3a〜3dの巻回始端を一致させるように2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび4枚のセパレータ紙3a〜3dを配置して2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび4枚のセパレータ紙3a〜3dを巻き取る。より具体的には、2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび4枚のセパレータ紙3a〜3dを図6に示す態様で配置し、支点FLCを中心にして2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび4枚のセパレータ紙3a〜3dを時計回り(または反時計周り)に回転させて2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび4枚のセパレータ紙3a〜3dを巻き取る。これにより、コンデンサ素子5が作製される。なお、2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび4枚のセパレータ紙3a〜3dの巻回始端を一致させずに2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび4枚のセパレータ紙3a〜3dを巻回してもよい。
その後、リードタブ端子6〜9、陽極リード線11,12および陰極リード13,14が接続されたコンデンサ素子5に対して、切り口化成と150℃〜300℃の熱処理とを行い、混合液をコンデンサ素子5に含浸させる。この混合液は、重合によって導電性高分子となるモノマーと、酸化剤溶液としてのp−トルエンスルホン酸第二鉄アルコール溶液との混合液である。
そして、熱化学重合することによって、コンデンサ素子5の両電極間に導電性高分子層を形成する。これによって、コンデンサ素子5は、電解質を含むことになる。この電解質は、たとえば、ポリチオフェン系、ポリピロール系およびポリアニリン系の導電性高分子または7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯塩からなる固体電解質である。電解質がコンデンサ素子5に含浸すると、コンデンサ素子5にゴムパッキン16を挿入し、ゴムパッキン16を挿入したコンデンサ素子5をケース15内に収納固定する。
引続いて、ケース15の開口部に対して横絞りとカールを施してゴムパッキン16およびコンデンサ素子5を封止し、エージング処理を行なう。その後、コンデンサ素子5のカール面に座板17を挿入し、陽極リード線11,12および陰極リード線13,14に対して電極端子としてのプレス加工および折り曲げを行なう。これによって、電解コンデンサ10が完成する。
図7は、陽極化成箔1a,1b、陰極箔2a,2bおよびセパレータ紙3a〜3dの巻き取り方法を示す他の図である。電解コンデンサ10は、次の方法によって作製されてもよい。上述した方法と同じ方法により2枚の陽極化成箔1a,1bと、2枚の陰極箔2a,2bとを作製する。
その後、長さL+αおよび幅W+αを有する2枚のセパレータ紙3a,3cと、長さ2L+αおよび幅W+αを有する1枚のセパレータ紙3eとを作製する。そして、陽極リード線11,12をそれぞれリードタブ端子6,7に接続し、陰極リード線13,14をそれぞれリードタブ端子8,9に接続する。引き続いて、リードタブ端子6,7をそれぞれ陽極化成箔1a,1bの中央部に接続し、リードタブ端子8,9をそれぞれ陰極箔2a,2bの中央部に接続する。
そうすると、2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび3枚のセパレータ紙3a,3c,3eを図6に示す態様で配置し、支点FLCを中心にして2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび3枚のセパレータ紙3a,3c,3eを時計回り(または反時計周り)に回転させて2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび3枚のセパレータ紙3a,3c,3eを巻き取る。これにより、コンデンサ素子5が作製される。
その後、上述した方法と同じ方法によって、電解コンデンサ10を作製する。図7に示す方法で電解コンデンサ10を作製した場合、巻回されたセパレータ紙3eは、セパレータ紙3b,3dを構成する。
さらに、この発明においては、電解コンデンサ10は、次の方法によって作製されてもよい。以下に述べる作製方法は、所定の幅(500mm)を有するアルミニウム箔のロールを用いて電解コンデンサ10を作製する方法である。まず、所定の幅(500mm)を有するアルミニウム箔の表面にエッチング処理を施し、その後、化成処理を行なう。そして、2枚の陽極化成箔1a,1bおよび2枚の陰極箔2a,2bを作製する。
その後、陽極リード線11,12をそれぞれリードタブ端子6,7に接続し、陰極リード線13,14をそれぞれリードタブ端子8,9に接続する。そして、リードタブ端子6,7をそれぞれ陽極化成箔1a,1bの中央部に接続し、リードタブ端子8,9をそれぞれ陰極箔2a,2bの中央部に接続する。
そして、2枚の陽極化成箔1a,1b(ロール状のもの)、2枚の陰極箔2a,2b(ロール状のもの)および所定の幅W+αを有する4枚のセパレータ紙(ロール状のもの)を図6または図7に示す方法によって巻き取り、所定の長さLで裁断する。これによって、コンデンサ素子5が作製される。
その後、上述した方法によって電解コンデンサ10を完成する。
上述したように、2枚の陽極化成箔1a,1bおよび2枚の陰極箔2a,2bを用いて電解コンデンサ10を作製する場合、4枚または3枚のセパレータ紙が使用される。
次に、電解コンデンサ10の電気的特性について説明する。表1は、実施の形態1による電解コンデンサ10と、従来の電解コンデンサとの電気的特性の比較を示す。
表1において、従来例1,2は、長さ2Lを有する陽極化成箔110および陰極箔120を用いて作製した1個のコンデンサ素子150のみからなる電解コンデンサであり、実施例1は、2枚の陽極化成箔1および2枚の陰極箔2を用いて作製した電解コンデンサ10である。
また、実施例2は、3枚の陽極化成箔1および3枚の陰極箔2を用いて作製した電解コンデンサ10であり、実施例3は、陰極箔2をアルミニウム箔表面に窒化アルミニウムチタン膜を形成したものに代え、2枚の陽極化成箔1および2枚の陰極箔2を用いて作製した電解コンデンサ10である。
さらに、実施例4は、陰極箔2をアルミニウム箔表面に窒化アルミニウムチタン膜を形成したものに代え、3枚の陽極化成箔1および3枚の陰極箔2を用いて作製した電解コンデンサ10である。
さらに、容量および誘電正接(tanδ)は、120Hzで測定され、等価直列抵抗ESRは、100kHzで測定された。
なお、窒化アルミニウムチタン膜は、蒸着によってアルミニウム箔の表面に形成された。また、陽極化成箔1および陰極箔2を3枚に設定した場合、陽極化成箔1および陰極箔2の長さは、従来の陽極化成箔110および陰極箔120の長さ2Lの3分の1に設定された。さらに、表1に示す容量、誘電正接(tanδ)および等価直列抵抗ESRの各値は、30個の試料数の平均値である。
表1に示す結果から、この発明による電解コンデンサ10は、容量および誘電正接(tanδ)が従来例1,2とほぼ同じである。そして、陽極化成箔1および陰極箔2の枚数が2枚である場合、この発明による電解コンデンサ10は、等価直列抵抗ESRが従来例1,2に対して約2分の1に減少する(実施例1,3参照)。
また、陽極化成箔1および陰極箔2の枚数が3枚である場合、この発明による電解コンデンサ10は、等価直列抵抗ESRが従来例1,2に対して約3分の1に減少する(実施例2,4参照)。
したがって、陽極化成箔1および陰極箔2の枚数を2枚または3枚に設定し、かつ、陽極化成箔1および陰極箔2の長さを従来の陽極化成箔110および陰極箔120の長さ2Lの2分の1または3分の1に設定することによって、電解コンデンサ10の容量および誘電正接を保持しながら、等価直列抵抗ESRを約2分の1または約3分の1に低減できる。
すなわち、2枚または3枚の陽極化成箔1および陰極箔2をセパレータ紙3を介して巻回することによって、2個または3個のコンデンサ素子が並列接続されたのと同じ効果を有する電解コンデンサ10を作製できる。
なお、表1において、従来例2および実施例3,4の容量が従来例1および実施例1,2の容量よりも大きいのは、窒化アルミニウムチタン膜を陰極箔2の表面に形成することにより、陰極箔2と導電性高分子との接続が良くなり、全体の容量が増すためである。すなわち、コンデンサ容量(静電容量)をCとし、陽極箔容量をCaとし、陰極箔容量をCcとすると、コンデンサ容量(静電容量)Cは、1/C=1/Ca+1/Ccによって計算され、陰極箔表面に窒化アルミニウム膜を形成した場合、陰極箔容量Ccが極大化(もしくは無限大化)し、コンデンサ容量(静電容量)Cは、限りなく0(零)に近づくため、コンデンサ容量(静電容量)Cは、C=Caとなる。その結果、同じ陽極箔を用いても、コンデンサ容量が増大するためである。
図8は、この発明の実施の形態1による電解コンデンサの構成を示す他の斜視図である。この発明の実施の形態1による電解コンデンサは、図8に示す電解コンデンサ10Aであってもよい。図8を参照して、電解コンデンサ10Aは、電解コンデンサ10のセパレータ紙3a〜3dをセパレータ紙3f,3gに代えたものであり、その他は、電解コンデンサ10と同じである。
電解コンデンサ10Aは、2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gが巻回されて構成される2つのコンデンサ素子5c,5dからなる。
コンデンサ素子5cは、陽極化成箔1a、陰極箔2aおよびセパレータ紙3f,3gからなり、コンデンサ素子5dは、陽極化成箔1b、陰極箔2bおよびセパレータ紙3f,3gからなる。そして、コンデンサ素子5cは、内周側に配置され、コンデンサ素子5dは、外周側に配置される。したがって、電解コンデンサ10Aは、径方向の異なる位置に配置された2個のコンデンサ素子5c,5dからなる。
図9は、図8に示すセパレータ紙3f,3gの平面図である。図9を参照して、セパレータ紙3f,3gの各々は、2L+αの長さおよび幅W+αを有する。
図10は、図8に示す電解コンデンサ10Aを作製するときの陽極化成箔1a,1b、陰極箔2a,2bおよびセパレータ紙3f,3gの配置方法を示す斜視図である。図9を参照して、2枚の陽極化成箔1a,1bは、セパレータ紙3fとセパレータ紙3gとの間に連続して配置される。この場合、2枚の陽極化成箔1a,1bは、相互に電気的に絶縁されるように所定の距離だけ離されて配置される。また、陰極箔2aは、セパレータ紙3gを介して陽極化成箔1aに対向するように配置され、陰極箔2bは、セパレータ紙3gを介して陽極化成箔1bに対向するように配置される。その結果、2枚の陰極箔2a,2bは、巻き取り方向DR1に対して連続して配置される。この場合、2枚の陰極箔2a,2bは、相互に電気的に絶縁されるように所定の距離だけ離されて配置される。このように、電解コンデンサ10Aにおいては、2枚の陽極化成箔1a,1bおよび2枚の陰極箔2a,2bは、巻き取り方向DR1に対して連続して配置される。
2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを図10に示す態様で配置し、巻回開始端1A,2A,3Aから巻き取り方向DR1へ2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取って2個のコンデンサ素子5c,5dからなるコンデンサ素子5を作成する。陽極化成箔1a、陰極箔2aおよび長さL分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5cが作成され、陽極化成箔1b、陰極箔2bおよび残りの長さL分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5dが作成される。
したがって、コンデンサ素子5cは、内周側に配置され、コンデンサ素子5dは、外周側に配置される。
2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってコンデンサ素子5を作成すると、その後、電解コンデンサ10の作製方法と同じ方法によって電解コンデンサ10Aが作製される。
なお、電解コンデンサ10Aの作製においては、2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを巻回開始端1A,2A,3Aから巻き取らなくてもよく、2枚のセパレータ紙3f,3gの中央部から2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってもよい。そして、2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gの巻き取り方法によっては、リードタブ端子6〜9は、図1に示すような四角形または図8に示す直線状に配置される。
また、電解コンデンサ10Aの作製においては、陰極箔2aの位置に陰極箔2bを配置し、陽極化成箔1bの位置に陰極箔2aを配置し、陰極箔2bの位置に陽極化成箔1bを配置して2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってよい。すなわち、異なる極の箔を巻き取り方向DR1に配置して2枚の陽極化成箔1a,1b、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってよい。
電解コンデンサ10Aにおいては、コンデンサ素子5c,5dの各々は、長さLおよび幅Wを有する陽極化成箔と陰極箔とによって構成されるので、容量Cを有する。そして、コンデンサ素子5は、2つのコンデンサ素子5c,5dが並列接続されたときと同じ効果を有するので、その容量は、2C(=C0を)となり、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の容量C0と同じである。
したがって、電解コンデンサ10Aは、従来の陽極化成箔110の半分の長さを有する陽極化成箔1および陰極箔2を用いて作製されても、その容量は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の容量よりも低下することがなく、等価直列抵抗は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の2分の1になる。
また、電解コンデンサ10Aは、従来の陽極化成箔110および陰極箔120をそれぞれ2個の陽極化成箔および2個の陰極箔にして作製されるため、巻回後の直径は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の直径に略等しい。つまり、サイズを従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100よりも大きくすることなく、かつ、容量を保持しながら等価直列抵抗を低下させた電解コンデンサ10Aを作製できる。
図11は、この発明の実施の形態1による電解コンデンサの構成を示すさらに他の斜視図である。この発明による実施の形態1による電解コンデンサは、図11に示す電解コンデンサ10Bであってもよい。図11参照して、電解コンデンサ10Bは、図1に示す電解コンデンサ10に陽極端子18および陰極端子19を追加したものであり、その他は、電解コンデンサ10と同じである。
陽極端子18は、2本の陽極リード線11,12に接続され、陰極端子19は、2本の陰極リード線13,14に接続される。このように、電解コンデンサ10Bにおいては、2本の陽極リード線11,12および2本の陰極リード線13,14は、それぞれ、1個の陽極端子18および1個の陰極端子19に接続される。したがって、電解コンデンサ10Bは、2端子構造からなる電解コンデンサである。
なお、電解コンデンサ10Bにおいては、2本の陽極リード線11,12および2本の陰極リード線13,14は、それぞれ、1個の陽極端子18および1個の陰極端子19に接続に接続されなくても、1個に束ねられて使用されてもよい。
また、実施の形態1においては、陽極端子18および陰極端子19を電解コンデンサ10Aに追加するようにしてもよい。
図12は、陽極化成箔および陰極箔の平面図である。図12を参照して、陽極化成箔21aおよび陰極箔22aは、長さL1および幅Wを有し、陽極化成箔21bおよび陰極箔22bは、長さL2および幅Wを有する。ここで、L1+L2=2Lである。
この発明においては、電解コンデンサ10,10Aの陽極化成箔1a,1bおよび陰極箔2a,2bを、それぞれ、陽極化成箔21a,21bおよび陰極箔22a,22bに代えてもよい。
この場合、陽極化成箔21a、セパレータ紙3bおよび陰極箔22aからなるコンデンサ素子は、陽極化成箔21b、セパレータ紙3dおよび陰極箔22bからなるコンデンサ素子と異なる容量を有する。
したがって、この発明においては、電解コンデンサ10,10Aに含まれる2個のコンデンサ素子は、相互に異なる容量を有していてもよい。
電解コンデンサ10,10Aに含まれる2個のコンデンサ素子の容量を相互に異なる容量に設定する方法は、一方のコンデンサ素子の陽極化成箔および陰極箔の長さを他方のコンデンサ素子の陽極化成箔および陰極箔の長さと異なるように設定する方法に限らず、一方のコンデンサ素子の陽極化成箔および陰極箔の幅を他方のコンデンサ素子の陽極化成箔および陰極箔の幅と異なるように設定する方法であってもよい。
つまり、電解コンデンサ10,10Aに含まれる2個のコンデンサ素子の容量を相互に異なる容量に設定する方法は、一方のコンデンサ素子の陽極化成箔および陰極箔の面積を他方のコンデンサ素子の陽極化成箔および陰極箔の面積と異なるように設定する方法であればよい。その他に、箔の種類および箔の化成電圧を変える方法もある。
上記においては、陽極化成箔および陰極箔の枚数は、2枚または3枚であると説明したが、この発明においては、これに限らず、陽極化成箔および陰極箔の枚数は、一般的に、n(nは2以上の整数)枚であればよい。
この場合、セパレータ紙は、2n枚または2n−1枚に設定され、陽極リード線および陰極リード線は、それぞれ、n本に設定される。そして、n本の陽極リード線が1個の陽極端子に接続され、n本の陰極リード線が1個の陰極端子に接続されてもよい。また、n枚の陽極化成箔1、n枚の陰極箔2および2nまたは2n−1枚のセパレータ紙3を巻回したときの直径を、1枚の陽極化成箔110、1枚の陰極箔120および2枚のセパレータ紙130を巻回したときの直径と略同じに設定する場合、n枚の陽極化成箔1およびn枚の陰極箔2の各々の長さは、1枚の陽極化成箔110、1枚の陰極箔120および1枚または2枚のセパレータ紙130を巻回するときの陽極化成箔110および陰極箔120の長さのn分の1に設定される。
n枚の陽極化成箔1、n枚の陰極箔2および2nまたは2n−1枚のセパレータ紙3を巻回して電解コンデンサ10,10Aを作製した場合、電解コンデンサ10,10Aは、n個のコンデンサ素子を含むが、この発明においては、n個のコンデンサ素子の容量を上述した方法によって相互に異なるようにしてもよい。
また、上記においては、リードタブ端子6〜9は、それぞれ、陽極化成箔1a,1bおよび陰極箔2a,2bの巻回始端1AからL/2の位置に接続されると説明したが、この発明においては、これに限らず、リードタブ端子6〜9は、それぞれ、陽極化成箔1a,1bおよび陰極箔2a,2bの巻回始端1Aから7L/20〜13L/20の範囲の位置に接続されていればよい。
リードタブ端子6〜9が陽極化成箔1a,1bおよび陰極箔2a,2bの巻回始端1Aから7L/20〜13L/20の範囲の位置に接続されていれば、電解コンデンサ10,10Aの等価直列抵抗は、殆ど一定であるからである。
さらに、上記においては、電解コンデンサ10,10Aは、固体電解質を含むと説明したが、この発明においては、これに限らず、電解コンデンサ10,10Aは、液体電解質を含んでいてもよい。すなわち、電解コンデンサ10,10Aは、固体電解質および液体電解質のいずれかからなる電解質を含んでいればよい。
さらに、上記においては、陽極化成箔1および陰極箔2は、アルミニウム箔からなると説明したが、この発明においては、これに限らず、陽極化成箔1および陰極箔2は、タンタルおよびニオブ等の弁金属を用いて作製された弁金属酸化物蒸着箔、単金属窒化物蒸着箔、複合金属窒化物蒸着箔およびカーボン箔等であってもよい。
さらに、この発明の実施の形態1による電解コンデンサ10,10Aは、アルミ巻回式固体電解コンデンサ100の陽極化成箔110および陰極箔120の長さと同じ長さを有する陽極化成箔1および陰極箔2を用いて作製されてもよい。この場合、電解コンデンサ10は、アルミ巻回式固体電解コンデンサ100の容量よりも大きい容量およびアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の直径よりも大きい直径を有する。
なお、この発明においては、1枚の陽極化成箔110、1枚の陰極箔120および1枚または2枚のセパレータ紙130を巻回して作製されるアルミ巻回式固体電解コンデンサ100は、「基準電解コンデンサ」を構成する。
[実施の形態2]
図13は、実施の形態2による電解コンデンサの構成を示す斜視図である。図13を参照して、実施の形態2による電解コンデンサ20は、図8および図10に示す電解コンデンサ10Aの2枚の陰極箔2a,2bを1枚の陰極箔23に代えたものであり、その他は、電解コンデンサ10Aと同じである。したがって、電解コンデンサ20も、径方向の異なる位置に配置された2個のコンデンサ素子5c,5dからなるコンデンサ素子5を備える。なお、電解コンデンサ20においては、ゴムパッキン16に代えて樹脂封入が用いられてもよい。また、樹脂封入は、電解コンデンサ20だけでなく、電解コンデンサ10,10A,10Bに用いられてもよい。
図14は、図13に示す陰極箔23の平面図である。図14を参照して、陰極箔23は、2Lの長さおよびWの幅を有する。そして、リードタブ端子8は、陰極箔23の一方端23Aから距離L/2の位置で陰極箔23に接続され、リードタブ端子9は、陰極箔23の他方端23Bから距離L/2の位置で陰極箔23に接続される。その結果、リードタブ端子8,9間の距離は、Lになる。
図15は、図13に示す電解コンデンサ20を作製するときの陽極化成箔1a,1b、陰極箔23およびセパレータ紙3f,3gの配置方法を示す斜視図である。図15を参照して、2枚の陽極化成箔1a,1bは、セパレータ紙3fとセパレータ紙3gとの間に連続して配置される。この場合、2枚の陽極化成箔1a,1bは、相互に電気的に絶縁されるように所定の距離だけ離されて配置される。また、陰極箔23は、セパレータ紙3gを介して陽極化成箔1a,1bに対向するように配置される。
2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを図15に示す態様で配置し、巻回開始端1A,23A,3Aから巻き取り方向DR1へ2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取って2個のコンデンサ素子5c,5dからなるコンデンサ素子5を作成する。陽極化成箔1a、長さL分の陰極箔23および長さL分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5cが作成され、陽極化成箔1b、残りの長さL分の陰極箔23および残りの長さL分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5dが作成される。
したがって、コンデンサ素子5cは、内周側に配置され、コンデンサ素子5dは、外周側に配置される。
なお、電解コンデンサ20の作製においては、2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻回開始端1A,23A,3Aから巻き取らなくてもよく、2枚のセパレータ紙3f,3gの中央部から2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってもよい。そして、2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gの巻き取り方法によっては、リードタブ端子6〜9は、図1に示すような四角形または図13に示す直線状に配置される。
2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってコンデンサ素子5を作成すると、その後、電解コンデンサ10の作製方法と同じ方法によって電解コンデンサ20が作製される。この電解コンデンサ20の作製において、ゴムパッキン16に代えて樹脂封入が用いられた場合、樹脂封入は、ゴムパッキンに比べ製造し易いので、工程歩留(生産性)を向上できる。
電解コンデンサ20においては、コンデンサ素子5c,5dの各々は、長さLおよび幅Wを有する陽極化成箔と陰極箔とによって構成されるので、容量Cを有する。そして、コンデンサ素子5は、2つのコンデンサ素子5c,5dが並列接続されたときと同じ効果を有するので、その容量は、2C(=C0を)となり、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の容量C0と同じである。
したがって、電解コンデンサ20は、従来の陽極化成箔110の半分の長さを有する陽極化成箔1と従来の陰極箔120と同じ長さを有する陰極箔23とを用いて作製されても、その容量は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の容量よりも低下することがなく、等価直列抵抗は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の2分の1になる。
また、電解コンデンサ20は、従来の陽極化成箔110を巻き取り方向DR1に連続して配置された2個の陽極化成箔1a,1bに分割して作製されるため、巻回後の直径は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の直径に略等しい。つまり、サイズを従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100よりも大きくすることなく、かつ、容量を保持しながら等価直列抵抗を低下させた電解コンデンサ20を作製できる。
このように、1枚の陰極箔23と、2枚の陽極化成箔1a,1bとを用いることによって、2つのコンデンサ素子5c,5dが並列接続されたときと同じ効果を有する電解コンデンサ20を作製できる。
表2は、実施の形態2による電解コンデンサ20と、従来の電解コンデンサとの電気的特性の比較を示す。
表2において、従来例1,2は、長さ2Lを有する陽極化成箔110および陰極箔120を用いて作製した1個のコンデンサ素子150のみからなる電解コンデンサであり、実施例1は、2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23およびゴムパッキン16を用いて作製した電解コンデンサ10である。
また、実施例2は、実施例1においてゴムパッキン16に代えて樹脂封入を用いて作製した電解コンデンサ20であり、実施例3は、実施例1において陰極箔23をアルミニウム箔表面に窒化アルミニウムチタン膜を形成したものに代え、2枚の陽極化成箔1a,1bおよび1枚の陰極箔22を用いて作製した電解コンデンサ20であり、実施例4は、実施例3においてゴムパッキン16に代えて樹脂封入を用いて作製した電解コンデンサ20である。
さらに、容量および誘電正接(tanδ)は、120Hzで測定され、等価直列抵抗ESRは、100kHzで測定され、漏れ電流LCは、定格電圧を2分間印加したときの値である。
さらに、窒化アルミニウムチタン膜は、蒸着によってアルミニウム箔の表面に形成された。さらに、表2に示す容量、誘電正接(tanδ)、等価直列抵抗ESRおよび漏れ電流LCの各値は、30個の試料における平均値である。
表2に示す結果から、実施の形態2による電解コンデンサ20は、容量および誘電正接(tanδ)が従来例1,2とほぼ同じである。そして、実施の形態2による電解コンデンサ20は、等価直列抵抗ESRが従来例1,2に対して約2分の1に減少する(実施例1〜4参照)。また、ゴムパッキン16を樹脂封入に変えても、等価直列抵抗は、変化しない。
このように、陰極箔は、1枚であっても、陽極化成箔の枚数を2枚にすることによって、コンデンサの容量を維持しながら、等価直列抵抗を約2分の1に減少できることが実験的に確認できた。また、樹脂封入を用いても、等価直列抵抗が変化しないことが実験的に確認できた。
図16は、2枚の陽極化成箔および1枚の陰極箔を用いて図13に示す電解コンデンサ20を作製するときの陽極化成箔、陰極箔およびセパレータ紙の他の配置方法を示す斜視図である。図16を参照して、2枚の陽極化成箔および1枚の陰極箔を用いて図13に示す電解コンデンサ20を作製するとき、電解コンデンサ20は、2枚のセパレータ紙3f,3gに加えてセパレータ紙3hを備える。
セパレータ紙3f,3gは、陽極化成箔1a,1bよりも長ければ、セパレータ紙3hよりも短くてもよい。陽極化成箔1aは、セパレータ紙3gとセパレータ紙3hとの間に配置され、陽極化成箔1bは、セパレータ紙3fとセパレータ紙3gとの間に配置される。この場合、陽極化成箔1bは、巻き取り方向DR1において陽極化成箔1aに連続するように配置される。陰極箔23は、セパレータ紙3hを介して陽極化成箔1aに対向し、セパレータ紙3g,3hを介して陽極化成箔1bに対向するように配置される。
2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および3枚のセパレータ紙3f,3g,3hを図16に示す態様で配置し、巻回開始端1A,23A,3Aから巻き取り方向DR1へ2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および3枚のセパレータ紙3f,3g,3hを巻き取って2個のコンデンサ素子5c,5dからなるコンデンサ素子5を作成する。陽極化成箔1a、長さL分の陰極箔23および長さL分のセパレータ紙3f,3g,3hを巻き取った段階でコンデンサ素子5cが作成され、陽極化成箔1b、残りの長さL分の陰極箔23および残りの長さL分のセパレータ紙3f,3g,3hを巻き取った段階でコンデンサ素子5dが作成される。
したがって、コンデンサ素子5cは、内周側に配置され、コンデンサ素子5dは、外周側に配置される。
2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および3枚のセパレータ紙3f,3g,3hを巻き取ってコンデンサ素子5を作成すると、その後、電解コンデンサ10の作製方法と同じ方法によって電解コンデンサ20が作製される。
2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および3枚のセパレータ紙3f,3g,3hを用いて作製した電解コンデンサ20は、2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを用いて作製する場合に比べ1枚のセパレータ紙3hを多く含むだけであるので、巻回後の直径は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の直径に略等しい。
なお、2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および3枚のセパレータ紙3f,3g,3hを用いて電解コンデンサ20を作製する場合、図16において陽極化成箔1aをセパレータ紙3fとセパレータ紙3gとの間に配置し、陽極化成箔1bをセパレータ3gとセパレータ紙3hとの間に配置するようにしてもよい。
図17は、2枚の陽極化成箔および1枚の陰極箔を用いて図13に示す電解コンデンサ20を作製するときの陽極化成箔、陰極箔およびセパレータ紙のさらに他の配置方法を示す斜視図である。
図17を参照して、陰極箔23は、セパレータ紙3fとセパレータ紙3gとの間に配置される。陽極化成箔1aは、セパレータ紙3gを介して陰極箔23に対向するように配置され、陽極化成箔1bは、セパレータ紙3fを介して陰極箔23に対向するように配置される。この場合、陽極化成箔1bは、巻き取り方向DR1において陽極化成箔1aに連続するように配置される。
2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを図17に示す態様で配置し、巻回開始端1A,23A,3Aから巻き取り方向DR1へ2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取って2個のコンデンサ素子5c,5dからなるコンデンサ素子5を作成する。陽極化成箔1a、長さL分の陰極箔23および長さL分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5cが作成され、陽極化成箔1b、残りの長さL分の陰極箔23および残りの長さL分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5dが作成される。
したがって、コンデンサ素子5cは、内周側に配置され、コンデンサ素子5dは、外周側に配置される。
2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってコンデンサ素子5を作成すると、その後、電解コンデンサ10の作製方法と同じ方法によって電解コンデンサ20が作製される。
なお、電解コンデンサ20の作製においては、2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻回開始端1A,23A,3Aから巻き取らなくてもよく、2枚のセパレータ紙3f,3gの中央部から2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってもよい。そして、2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gの巻き取り方法によっては、リードタブ端子6〜9は、図1に示すような四角形または図13に示す直線状に配置される。
また、2枚の陽極化成箔1a,1b、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを用いて電解コンデンサ20を作製する場合、図17において陽極化成箔1aをセパレータ紙3fを介して陰極箔23に対向するように配置し、陽極化成箔1bをセパレータ3gを介して陰極箔23に対向するように配置してもよい。
図18は、実施の形態2による電解コンデンサの構成を示す他の斜視図である。実施の形態2による電解コンデンサは、図18に示す電解コンデンサ20Aであってもよい。図18を参照して、電解コンデンサ20Aは、図13および図15に示す電解コンデンサ20の陽極化成箔1a,1bを陽極化成箔24,24b,24cに代え、タブリード端子15,17、陽極リード線16および陰極リード線18を追加したものであり、その他は、電解コンデンサ20と同じである。なお、電解コンデンサ20Aにおいても、ゴムパッキン16に代えて樹脂パッキンが用いられてもよい。
電解コンデンサ20Aにおいては、コンデンサ素子5は、コンデンサ素子5e,5f,5gからなる。コンデンサ素子5eは、最内周に配置され、コンデンサ素子5fは、コンデンサ素子5eの外周に配置され、コンデンサ素子5gは、最外周に配置される。
図19は、図18に示す電解コンデンサ20Aを構成する陽極化成箔24a〜24c、陰極箔23およびセパレータ紙3f,3gの平面図である。図19を参照して、電解コンデンサ20Aにおいては、リードタブ端子8は、陰極箔23の一方端23Aから距離L/3の位置で陰極箔23に接続され、リードタブ端子17は、陰極箔23の他方端23Bから距離L/3の位置で陰極箔23に接続され、リードタブ端子9は、リードタブ端子8,17の各々から距離2L/3の位置で陰極箔23に接続される。
陽極化成箔24は、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cからなる。そして、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cの各々は、表面が化成処理されたアルミニウム箔からなる。陽極化成箔24a,24b,24cの各々は、2L/3の長さとWの幅とを有する。リードタブ端子6は、陽極化成箔24aの一方端24Aから距離L/3の位置で陽極化成箔24aに接続され、リードタブ端子7は、陽極化成箔24bの一方端24Bから距離L/3の位置で陽極化成箔24bに接続され、リードタブ端子15は、陽極化成箔24cの一方端24Cから距離L/3の位置で陽極化成箔24cに接続される。
電解コンデンサ20Aにおいては、コンデンサ素子5eは、陽極化成箔24a、陰極箔23およびセパレータ紙3f,3gからなり、コンデンサ素子5fは、陽極化成箔24b、陰極箔23およびセパレータ紙3f,3gからなり、コンデンサ素子5gは、陽極化成箔24c、陰極箔23およびセパレータ紙3f,3gからなる。
図20は、図18に示す電解コンデンサ20Aを作製するときの陽極化成箔24a,24b,24c、陰極箔23およびセパレータ紙3f,3gの配置方法を示す斜視図である。図20を参照して、陰極箔23は、セパレータ紙3fとセパレータ3gとの間に配置される。3枚の陽極化成箔24a,24b,24cは、セパレータ紙3gを介して陰極箔23に対向するように配置される。すなわち、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cは、巻き取り方向DR1において連続するように配置される。この場合、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cは、相互に電気的に絶縁されるように所定の距離だけ離されて配置される。
3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを図20に示す態様で配置し、巻回開始端3A,23A,24Aから巻き取り方向DR1へ3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取って3個のコンデンサ素子5e,5f,5gからなるコンデンサ素子5を作成する。陽極化成箔24a、長さ2L/3分の陰極箔23および長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5eが作成され、陽極化成箔24b、長さ2L/3分の陰極箔23および長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5fが作成され、陽極化成箔24c、残りの長さ2L/3分の陰極箔23および残りの長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5gが作成される。
したがって、コンデンサ素子5eは、最内周に配置され、コンデンサ素子5fは、コンデンサ素子5eの外周側に配置され、コンデンサ素子5gは、最外周に配置される。
3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってコンデンサ素子5を作成すると、その後、電解コンデンサ10の作製方法と同じ方法によって電解コンデンサ20Aが作製される。この電解コンデンサ20Aの作製において、ゴムパッキン16に代えて樹脂封入が用いられた場合、樹脂封入は、ゴムパッキン16に比べ製造し易いので、工程歩留(生産性)を向上できる。
電解コンデンサ20Aにおいては、コンデンサ素子5e,5f,5gの各々は、長さ2L/3および幅Wを有する陽極化成箔と陰極箔とによって構成されるので、容量C1を有する。そして、コンデンサ素子5は、3つのコンデンサ素子5e,5f,5gが並列接続されたときと同じ効果を有するので、その容量は、3C1(=C0を)となり、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の容量C0と同じである。
したがって、電解コンデンサ20Aは、従来の陽極化成箔110の3分の1の長さを有する陽極化成箔24a,24b,24cと従来の陰極箔120と同じ長さを有する陰極箔23とを用いて作製されても、その容量は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の容量よりも低下することがなく、等価直列抵抗は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の3分の1になる。
また、電解コンデンサ20Aは、従来の陽極化成箔110を巻き取り方向DR1に連続して配置された3個の陽極化成箔24a,24b,24cに分割して作製されるため、巻回後の直径は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の直径に略等しい。つまり、サイズを従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100よりも大きくすることなく、かつ、容量を保持しながら等価直列抵抗を低下させた電解コンデンサ20Aを作製できる。
このように、1枚の陰極箔23と、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cとを用いることによって、3つのコンデンサ素子5e,5f,5gが並列接続されたときと同じ効果を有する電解コンデンサ20Aを作製できる。
図21は、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cおよび1枚の陰極箔23を用いて図18に示す電解コンデンサ20Aを作製するときの陽極化成箔24a,24b,24c、陰極箔23およびセパレータ紙3f,3gの他の配置方法を示す斜視図である。
図21を参照して、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cのうち、陽極化成箔23aは、セパレータ紙3fを介して陰極箔23に対向するように配置される。陽極化成箔24b,24c、陰極箔23およびセパレータ紙3f,3gの配置方法は、図20に示す配置方法と同じである。この場合、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cは、巻き取り方向DR1において連続するように配置され、2枚の陽極化成箔24b,24cは、相互に電気的に絶縁されるように所定の距離だけ離されて配置される。
3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを図21に示す態様で配置し、巻回開始端3A,23A,24Aから巻き取り方向DR1へ3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取って3個のコンデンサ素子5e,5f,5gからなるコンデンサ素子5を作成する。陽極化成箔24a、長さ2L/3分の陰極箔23および長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5eが作成され、陽極化成箔24b、長さ2L/3分の陰極箔23および長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5fが作成され、陽極化成箔24c、残りの長さ2L/3分の陰極箔23および残りの長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5gが作成される。
したがって、コンデンサ素子5eは、最内周に配置され、コンデンサ素子5fは、コンデンサ素子5eの外周側に配置され、コンデンサ素子5gは、最外周に配置される。
3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、1枚の陰極箔23および2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってコンデンサ素子5を作成すると、その後、電解コンデンサ10の作製方法と同じ方法によって電解コンデンサ20Aが作製される。
なお、図21においては、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cのうち、陽極化成箔24aをセパレータ紙3fを介して陰極箔23に対向するように配置すると説明したが、この発明においては、これに限らず、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cのうち、陽極化成箔24bまたは陽極化成箔24cをセパレータ紙3fを介して陰極箔23に対向するように配置してもよい。
図22は、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cおよび1枚の陰極箔23を用いて図18に示す電解コンデンサ20Aを作製するときの陽極化成箔24a,24b,24c、陰極箔23およびセパレータ紙のさらに他の配置方法を示す斜視図である。
図22を参照して、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cおよび1枚の陰極箔23を用いて図18に示す電解コンデンサ20Aを作製するとき、電解コンデンサ20Aは、2枚のセパレータ紙3f,3gに加えてセパレータ紙3h,3iを備える。
セパレータ紙3h,3iの各々は、セパレータ紙3f,3gと同じ長さおよび同じ幅を有する。陽極化成箔24aは、セパレータ紙3gを介して陰極箔23に対向するようにセパレータ紙3gとセパレータ紙3hとの間に配置され、陽極化成箔24bは、セパレータ紙3g,3hを介して陰極箔23に対向するようにセパレータ紙3hとセパレータ紙3iとの間に配置され、陽極化成箔24cは、セパレータ紙3g,3h,3iを介して陰極箔23に対向するように配置される。この場合、陽極化成箔24a,24b,24cは、巻き取り方向DR1において連続するように配置される。
3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、1枚の陰極箔23および4枚のセパレータ紙3f,3g,3h,3iを図22に示す態様で配置し、巻回開始端3A,23A,24Aから巻き取り方向DR1へ3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、1枚の陰極箔23および4枚のセパレータ紙3f,3g,3h,3iを巻き取って3個のコンデンサ素子5e,5f,5gからなるコンデンサ素子5を作成する。陽極化成箔24a、長さ2L/3分の陰極箔23および長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3g,3h,3iを巻き取った段階でコンデンサ素子5eが作成され、陽極化成箔24b、長さ2L/3分の陰極箔23および長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3g,3h,3iを巻き取った段階でコンデンサ素子5fが作成され、陽極化成箔24c、残りの長さ2L/3分の陰極箔23および残りの長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3g,3h,3iを巻き取った段階でコンデンサ素子5gが作成される。
したがって、コンデンサ素子5eは、最内周に配置され、コンデンサ素子5fは、コンデンサ素子5eの外周側に配置され、コンデンサ素子5gは、最外周に配置される。
3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、1枚の陰極箔23および4枚のセパレータ紙3f,3g,3h,3iを巻き取ってコンデンサ素子5を作成すると、その後、電解コンデンサ10の作製方法と同じ方法によって電解コンデンサ20Aが作製される。
図23は、実施の形態2による電解コンデンサの構成を示すさらに他の斜視図である。実施の形態2による電解コンデンサは、図23に示す電解コンデンサ20Bであってもよい。
図23を参照して、電解コンデンサ20Bは、図18に示す電解コンデンサ20Aの陰極箔23を陰極箔2a,2bに代えたものであり、その他は、電解コンデンサ20Aと同じである。なお、電解コンデンサ20Bにおいても、ゴムパッキン16に代えて樹脂封入が用いられてもよい。
図24は、図23に示す電解コンデンサ20Bを構成する陽極化成箔24a〜24c、陰極箔2a,2bおよびセパレータ紙3f,3gの平面図である。図24を参照して、電解コンデンサ20Bにおいては、リードタブ端子8は、陰極箔2aの一方端2Aから距離L/2の位置で陰極箔2aに接続され、リードタブ端子9は、陰極箔2aの他方端2Bに接続され、リードタブ端子17は、陰極箔2bの他方端2Dから距離L/2の位置で陰極箔2bに接続される。
電解コンデンサ20Bにおいては、コンデンサ素子5eは、陽極化成箔24a、陰極箔2aおよびセパレータ紙3f,3gからなり、コンデンサ素子5fは、陽極化成箔24b、陰極箔2a,2bおよびセパレータ紙3f,3gからなり、コンデンサ素子5gは、陽極化成箔24c、陰極箔2bおよびセパレータ紙3f,3gからなる。
図25は、図23に示す電解コンデンサ20Bを作製するときの陽極化成箔24a,24b,24c、陰極箔2a,2bおよびセパレータ紙3f,3gの配置方法を示す斜視図である。図25を参照して、陰極箔2a,2bは、セパレータ紙3fとセパレータ3gとの間に配置される。3枚の陽極化成箔24a,24b,24cは、セパレータ紙3gを介して陰極箔2a,2bに対向するように配置される。すなわち、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cは、巻き取り方向DR1において連続するように配置される。この場合、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cは、相互に電気的に絶縁されるように所定の距離だけ離されて配置され、2枚の陰極箔2a,2bは、相互に電気的に絶縁されるように所定の距離だけ離されて配置される。
3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを図25に示す態様で配置し、巻回開始端2A,3A,24Aから巻き取り方向DR1へ3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取って3個のコンデンサ素子5e,5f,5gからなるコンデンサ素子5を作成する。陽極化成箔24a、長さ2L/3分の陰極箔2aおよび長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5eが作成され、陽極化成箔24b、長さL/3分の陰極箔2a、長さL/3分の陰極箔2bおよび長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5fが作成され、陽極化成箔24c、残りの長さ2L/3分の陰極箔2bおよび残りの長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3gを巻き取った段階でコンデンサ素子5gが作成される。
したがって、コンデンサ素子5eは、最内周に配置され、コンデンサ素子5fは、コンデンサ素子5eの外周側に配置され、コンデンサ素子5gは、最外周に配置される。
3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってコンデンサ素子5を作成すると、その後、電解コンデンサ10の作製方法と同じ方法によって電解コンデンサ20Aが作製される。この電解コンデンサ20Bの作製において、ゴムパッキン16に代えて樹脂封入が用いられた場合、樹脂封入は、ゴムパッキン16に比べ製造し易いので、工程歩留(生産性)を向上できる。
なお、電解コンデンサ20Bの作製においては、3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを巻回開始端2A,3A,24Aから巻き取らなくてもよく、2枚のセパレータ紙3f,3gの中央部から3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを巻き取ってもよい。そして、3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gの巻き取り方法によっては、リードタブ端子6〜9,15,17は、図23に示す直線状または他の形状に配置される。
電解コンデンサ20Bにおいては、コンデンサ素子5e,5f,5gの各々は、長さ2L/3および幅Wを有する陽極化成箔と陰極箔とによって構成されるので、容量C1を有する。そして、コンデンサ素子5は、3つのコンデンサ素子5e,5f,5gが並列接続されたときと同じ効果を有するので、その容量は、3C1(=C0を)となり、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の容量C0と同じである。
したがって、電解コンデンサ20Bは、従来の陽極化成箔110の3分の1の長さを有する陽極化成箔24a,24b,24cと従来の陰極箔120の2分の1の長さを有する陰極箔2a,2bとを用いて作製されても、その容量は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の容量よりも低下することがなく、等価直列抵抗は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の3分の1になる。
また、電解コンデンサ20Bは、従来の陽極化成箔110を巻き取り方向DR1に連続して配置された3個の陽極化成箔24a,24b,24cに分割し、従来の陰極箔120を巻き取り方向DR1に連続して配置された2個の陰極箔2a,2bに分割して作製されるため、巻回後の直径は、従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100の直径に略等しい。つまり、サイズを従来のアルミ巻回式固体電解コンデンサ100よりも大きくすることなく、かつ、容量を保持しながら等価直列抵抗を低下させた電解コンデンサ20Bを作製できる。
このように、2枚の陰極箔2a,2bと、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cとを用いることによって、3つのコンデンサ素子5e,5f,5gが並列接続されたときと同じ効果を有する電解コンデンサ20Bを作製できる。
図26は、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cと2枚の陰極箔2a,2bとを用いて図23に示す電解コンデンサ20Bを作製するときの陽極化成箔24a,24b,24c、陰極箔2a,2bおよびセパレータ紙の他の配置方法を示す斜視図である。
図26を参照して、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cおよび2枚の陰極箔2a,2bを用いて図23に示す電解コンデンサ20Bを作製するとき、電解コンデンサ20Bは、2枚のセパレータ紙3f,3gに加えてセパレータ紙3hを備える。
セパレータ紙3f,3gは、陰極箔2a,2bよりも長ければ、セパレータ紙3hよりも短くてもよい。陰極箔2aは、セパレータ紙3hを介して陽極化成箔24a,24bに対向するようにセパレータ紙3gとセパレータ紙3hとの間に配置され、陰極箔2bは、セパレータ紙3g,3hを介して陽極化成箔24b,24cに対向するようにセパレータ紙3fとセパレータ紙3gとの間に配置される。
3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3gを図26に示す態様で配置し、巻回開始端2A,3A,24Aから巻き取り方向DR1へ3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3g,3hを巻き取って3個のコンデンサ素子5e,5f,5gからなるコンデンサ素子5を作成する。陽極化成箔24a、長さ2L/3分の陰極箔2aおよび長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3g,3hを巻き取った段階でコンデンサ素子5eが作成され、陽極化成箔24b、長さL/3分の陰極箔2a、長さL/3分の陰極箔2bおよび長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3g,3hを巻き取った段階でコンデンサ素子5fが作成され、陽極化成箔24c、残りの長さ2L/3分の陰極箔2bおよび残りの長さ2L/3分のセパレータ紙3f,3g,3hを巻き取った段階でコンデンサ素子5gが作成される。
したがって、コンデンサ素子5eは、最内周に配置され、コンデンサ素子5fは、コンデンサ素子5eの外周側に配置され、コンデンサ素子5gは、最外周に配置される。
3枚の陽極化成箔24a,24b,24c、2枚の陰極箔2a,2bおよび2枚のセパレータ紙3f,3g,3hを巻き取ってコンデンサ素子5を作成すると、その後、電解コンデンサ10の作製方法と同じ方法によって電解コンデンサ20Bが作製される。
なお、図26においては、陰極箔2aをセパレータ紙3g,3hを介して陽極化成箔24a,24bに対向するようにセパレータ紙3fとセパレータ紙3gとの間に配置し、陰極箔2bをセパレータ紙3hを介して陽極化成箔24b,24cに対向するようにセパレータ紙3gとセパレータ紙3hとの間に配置してもよい。
また、図25および図26においては、3枚の陽極化成箔24a,24b,24cを図22に示す態様で配置してもよい。この場合、電解コンデンサ20Bは、1枚のセパレータ紙3hまたは2枚のセパレータ紙3h,3iをさらに備える。
なお、電解コンデンサ20Bにおいては、リードタブ端子9は、陰極箔2bの一方端2Cに配置されてもよい。
その他は、実施の形態1と同じである。
なお、上述した実施の形態2においては、2枚の陽極化成箔および1枚の陰極箔を用いて電解コンデンサを作製する場合、3枚の陽極化成箔および1枚の陰極箔を用いて電解コンデンサを作製する場合および3枚の陽極化成箔および2枚の陰極箔を用いて電解コンデンサを作製する場合について説明したが、この発明においては、これに限らず、実施の形態2による電解コンデンサは、i(iは2以上の整数)枚の陽極化成箔と、i枚の陽極化成箔よりも少ないj(jは1≦j<iを満たす整数)枚の陰極箔とを用いて作製される電解コンデンサであればよい。
上述した実施の形態1においては、同じ枚数の複数の陽極化成箔および複数の陰極箔を用いて電解コンデンサを作製する場合について説明し、実施の形態2において、複数の陽極化成箔と複数の陽極化成箔よりも少ない枚数の陰極箔とを用いて電解コンデンサを作製する場合について説明した。
したがって、この発明による電解コンデンサは、一般的には、i枚の陽極化成箔と、j(jは1≦j≦iを満たす整数)枚の陰極箔と、k(kは2以上の整数)枚のセパレータ紙とを用いて作製される電解コンデンサであればよい。そして、i枚の陽極化成箔は、相互に電気的に絶縁され、j枚の陰極箔は、複数の陰極箔からなる場合、相互に電気的に絶縁される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,1a,1b,21a,21b,24a〜24c,110 陽極化成箔、1A 巻回始端、2,2a,2b,22a,22b,23,120 陰極箔、3,3a〜3i,130 セパレータ紙、4,140 巻止テープ、5,5a〜5g,150 コンデンサ素子、6〜9,15,17,160,160a,160b,160c,170 リードタブ端子、10,10A,10B,20,20A,20B 電解コンデンサ、11,12,16,180,180a,180b 陽極リード線、13,14,18,190 陰極リード線、15 ケース、16 ゴムパッキン、17 座板、17A〜17D 切欠部、18 陽極端子、19 陰極端子、100 アルミ巻回式固体電解コンデンサ。