JP5372790B2

JP5372790B2 - 電解コンデンサ

Info

Publication number: JP5372790B2
Application number: JP2010009032A
Authority: JP
Inventors: 満米田; 和也山中
Original assignee: Nichicon Capacitor Ltd
Current assignee: Nichicon Capacitor Ltd
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2030-01-19
Also published as: JP2011151062A

Description

本発明は電解コンデンサに関し、特にオーディオ機器に利用される音響用電解コンデンサに関するものである。

電解コンデンサはアルミニウム、タンタルおよびニオブ等の弁金属と呼ばれる金属を電極に使用して、陽極酸化することで得られる酸化皮膜層を誘電体として利用するコンデンサである。

アルミニウムを電極に使用したアルミニウム電解コンデンサは、エッチング処理および酸化皮膜形成処理が施された陽極箔と陰極箔とがセパレータを介して巻回され、素子止めテープによって固定されてコンデンサ素子が形成されている。このコンデンサ素子は駆動用電解液が含浸された後、有底筒状外装ケースに収納され、固定材を用いてケース内に固定される。

さらに、外装ケースの開口部には封口体が装着され、該開口部は、絞り加工により密閉された構成を有する。

基板自立タイプのアルミニウム電解コンデンサは、この封口体の外端面に陽極端子および陰極端子が形成され、これらの端子の端部は、コンデンサ素子から引き出された陽極タブ端子および陰極タブ端子が電気的に接続されている。また、リード線タイプのアルミニウム電解コンデンサは、コンデンサ素子から引き出された陽極タブ端子および陰極タブ端子と電気的に接続されたリード端子が、封口体に設けられた挿通孔を通して外部に引き出されている。

オーディオ機器において、アルミニウムを電極に使用した音響用電解コンデンサは電源回路フィルタ、各回路ブロックのカップリング、デカップリングの用途に使用されており、使用する材料によって再生される音質が変化する現象は公知の事実である。

例えば、固定材にフィブロインを主成分とするタンパク質の粉末を混合した電解コンデンサが考えられている（特許文献１参照）。この構成は、外部で発生する振動が伝播し、優れた再生音質特性が得られないという問題を解決するために、固定材を改善することを目的としている。

特開平１１−４５８３４号公報

このように、従来の音響用電解コンデンサでは、再生音の品質を向上させるための様々な方策が考えられている。
しかしながら、特許文献１に記載されているフィブロインは絹から生成されているものであり、他に含まれるセリシンが少しでも残存した場合、紫外線による変色が起こる可能性があり、この変色は音質にも影響を与えかねない問題があった。さらに、該フィブロインの使用においては、保管環境を十分に配慮する必要もある。

本発明は、オーディオ機器に使用した際に、品質の高い音を得ることができ、保管環境を考慮する必要がない音響用電解コンデンサを提供することを目的とするものである。

本発明の電解コンデンサは、電解紙を介して弁金属の陽極箔と陰極箔とを重ね合わせて巻回してなるコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収納する有底円筒状の外装ケースと、前記コンデンサ素子を前記外装ケース内に固定する固定材と、前記外装ケースの開口部を封口する封口体と、を備える電解コンデンサであって、アタクチック構造、アイソタクチック構造、もしくはステレオ構造のポリプロピレンの少なくとも１種を代表とする熱可塑性エラストマまたはタール系ピッチに、ガラス粉末を混合してなる前記固定材を用い、前記固定材は、平均厚さが０．４〜５．０μｍ、平均粒径が１０〜９００μｍの前記ガラス粉末を０．１〜２０．０重量％混合してなることを特徴とする。

この構成によれば、ガラス粉末を混合してなる固定材を用いることにより、この固定材を用いた電解コンデンサを使用したオーディオ機器により再生される音の品質を向上させることができる。また、電解コンデンサの保管環境を考慮する必要がない。

また、この構成によれば、固定材に混合されるガラス粉末の平均厚さ、平均粒径および量を所定の値とすることにより、有効に音質の向上を図ることができる。

また、本発明の電解コンデンサは、前記構成において、前記ガラス粉末が鱗片状ガラスであることを特徴とする。

本発明の電解コンデンサによると、オーディオ機器に使用した際に、品質の高い音を得ることができる音響用電解コンデンサを提供することができる。

本発明の電解コンデンサで使用されるコンデンサ素子の分解斜視図である。本発明の電解コンデンサの構成を示す断面図である。本発明の電解コンデンサの製造フローチャートである。ガラス粉末を混合させたアタクチック構造のポリプロピレンの固定材の顕微鏡写真である。図４の顕微鏡写真を略線的に示す図である。アタクチック構造のポリプロピレンの固定材の顕微鏡写真である。図６の顕微鏡写真を略線的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る電解コンデンサのコンデンサ素子を示す斜視図であり、図２は、電解コンデンサの構成を示す断面図である。図１に示すように、電解コンデンサにおいては、エッチング処理および酸化皮膜形成処理が施された陽極箔１と陰極箔２とが電解紙（セパレータ）３を介して巻回され、素子止めテープ６で固定されてコンデンサ素子７が形成されている。このコンデンサ素子７は、駆動用電解液が含浸された後、有底筒状の外装ケース１２（図２）に収納され、ポリプロピレンを代表とする熱可塑性エラストマもしくはタール系ピッチにガラス粉末を混合してなる固定材１４（図２）により固定される。

外装ケース１２の開口部には封口体が装着され、該開口部は絞り加工により密閉された構造を有する。封口体は、ベークライト１０に弾性部材１１を貼り合わせたものが用いられる。

封口体（ベークライト１０および弾性部材１１）の外端面には、陽極端子８および陰極端子９が形成され、これらの端子８、９の端部は、コンデンサ素子７から引き出された陽極引き出しリード４および陰極引き出しリード５が加締部（または溶接部）１３Ａ、１３Ｂを介して電気的に接続されている。

ここで、陽極引き出しリード４については、化成処理が施されたものが使用されるが、陰極引き出しリード５については、一般的には化成処理が施されていないものが使用される。いずれの引き出しリード（陽極引き出しリード４、陰極引き出しリード５）についても、表面加工の施されていない弁金属箔が一般的には用いられる。

さらに、基板自立タイプの電解コンデンサの封口は、封口体の弾性部材１１と、外装ケース１２をカーリングした部分とでなされている。

本実施の形態の電解コンデンサにおいて用いられる固定材１４は、アタクチック構造のポリプロピレン混合物に、ガラス粉末を所定の重量％の割合で混合したものである。所定の平均厚さおよび所定の平均粒径のガラス粉末を種々の重量％で混合してなる固定材１４を用いて電解コンデンサを作製して特性試験を行った。特性試験結果は後述する。

次に、本実施の形態の電解コンデンサの製造方法について説明する。図３は、本実施の形態に係る電解コンデンサの製造工程を示すフローチャートである。

（エッチング工程）
エッチング液（塩酸等の強酸性の水溶液）中で、直流電圧や交流電圧により電気化学的にアルミニウム箔の表面を凹凸にして、表面積を拡大する（ステップＳ１０１）。

（化成工程）
化成液（硼酸アンモニウム等の弱酸性の水溶液）中で直流電圧を印加し、エッチング箔表面に誘電体となるアルミニウム酸化皮膜を形成する（ステップＳ１０２）。

（加締・巻取工程）
両電極箔間に、図１に示す電解紙３を介して円筒形のコンデンサ素子７に巻取りながら、電極引き出しリード材を陽極箔および陰極箔各々に接続し、最後に、巻き終わりを素子止めテープ６で止める（ステップＳ１０３）。電極引き出しリード材と電極箔との接続方法としては、針穴加締方法やコールド加締（冷間圧着）等を例示することができる。

（含浸工程）
減圧や加圧等によりコンデンサ素子７に駆動用電解液を含浸させる（ステップＳ１０４）。この時の含浸時間は、コンデンサ素子７のサイズや駆動用電解液の種類によって異なるが、一般的に素子サイズが大きくなるほど含浸時間も長くなる。その後、過剰な駆動用電解液を遠心分離機にてある一定量取り除く。

（組立工程）
駆動用電解液を含浸済みのコンデンサ素子７と封口体（ベークライト１０と弾性部材１１）とを接合させた後、外装ケース１２内にガラス粉末を混合させた固定材１４を注ぎ込む。その直後に、封口体が接合されたコンデンサ素子を外装ケース１２内に挿入し、封止して気密を保持する（ステップＳ１０５）。

（エージング工程）
高温下で本電解コンデンサ（製品）に直流電圧を印加し、箔の切断や巻取りによって損傷した酸化皮膜の修復を行う（ステップＳ１０６）。

図４は、アタクチック構造のポリプロピレンの固定材にガラス粉末を混合させたものの顕微鏡写真（キーエンス社製デジタル顕微鏡、２５倍）を示し、図５は、図４の顕微鏡写真を略線的に示す線図である。また、図６は、通常のアタクチック構造のポリプロピレンの固定材のみの顕微鏡写真（キーエンス社製デジタル顕微鏡、２５倍）を示し、図７は、図６の顕微鏡写真を略線的に示す線図である。

ガラス粉末１５が混合する固定材１４（図４および図５）は、ガラス粉末１５でなる微粉の存在が認められる。このように、ガラス粉末１５を混合する固定材１４は、ガラス粉末１５を混合しない固定材１４（図６および図７）と外観上の見分けが可能な構成となっている。

以下に実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。

電解紙３を介して陽極箔１と陰極箔２を重ね合わせ、巻回した基板自立タイプの電解コンデンサ素子７に駆動用電解液を含浸した後、遠心分離機にて余剰な駆動用電解液を取り除く。このコンデンサ素子７を外装ケース１２内に封口体と共に挿入し、固定材１４により固定し、定格７１Ｖ、１５０００μＦで、直径３５ｍｍ、長さ７０ｍｍの６９形音響用電解コンデンサを作製し、エージング処理を行った。

固定材１４は、加温して液状となったアタクチック構造のポリプロピレン混合物（千葉ファインケミカル株式会社製「サンアタック（商品名）」）にガラス粉末を混合してなるものを用いた。本実施例及び比較例の場合、ガラス粉末の一例として、鱗片状ガラスを用いた。

（実施例１）
本実施例１は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を０．１重量％の割合で混合した固定材１４を用いた電解コンデンサである。

（実施例２）
本実施例２は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を２０．０重量％の割合で混合した固定材１４を用いた電解コンデンサである。

（実施例３）
本実施例３は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を０．１重量％の割合で混合した固定材１４を用いた電解コンデンサである。

（実施例４）
本実施例４は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を２０．０重量％の割合で混合した固定材１４を用いた電解コンデンサである。

（実施例５）
本実施例５は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を０．１重量％の割合で混合した固定材１４として用いた電解コンデンサである。

（実施例６）
本実施例６は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を２０．０重量％の割合で混合した固定材１４として用いた電解コンデンサである。

（実施例７）
本実施例７は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を０．１重量％の割合で混合した固定材１４として用いた電解コンデンサである。

（実施例８）
本実施例８は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を２０．０重量％の割合で混合した固定材１４として用いた電解コンデンサである。

（比較例１）
本比較例１は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ０．３μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を２０．０重量％の割合で混合した固定材１４として用いた電解コンデンサである。

（比較例２）
本比較例２は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ５．１μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を２０．０重量％の割合で混合した固定材１４として用いた電解コンデンサである。

（比較例３）
本比較例３は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径５μｍのガラス粉末を２０．０重量％の割合で混合した固定材１４として用いた電解コンデンサである。

（比較例４）
本比較例４は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径１０００μｍのガラス粉末を２０．０重量％で混合した固定材１４として用いた電解コンデンサである。

（比較例５）
本比較例５は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を０．０５重量％で混合した固定材１４として用いた電解コンデンサである。

（比較例６）
本比較例６は、上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を３０．０重量％で混合した固定材１４として用いた電解コンデンサである。

（従来例）
従来例は、ガラス粉末を混合しない上記アタクチック構造のポリプロピレン混合物を固定材として用いた電解コンデンサである。

上記の実施例１〜８及び比較例１〜６の電解コンデンサおよび従来例の電解コンデンサをプリメインアンプの電源フィルタに実装し、その再生音質を評価した。試聴者は３名で、各項目共に１０点満点で評価して３名の評価点の平均値とした。また、総合評価点は１０項目の評価点の合計値で示し１００点満点とし、再生音質の評価結果を表１に示す。

表１から以下のことがわかる。本発明の実施例１〜８及び比較例１〜６のガラス粉末を混合した固定材１４を用いた電解コンデンサは、従来例の電解コンデンサと比べると総合評価点が非常に高く、品質の高い音を再生することができた。そして、混合するガラス粉末は、平均厚さが０．４〜５．０μｍ、平均粒径が１０〜９００μｍ、添加量が０．１〜２０．０重量％の範囲とした実施例１〜８が、上記範囲外の比較例１〜６より総合評価点が高く、さらに品質の高い音質を再生することができた。

なお、上述の実施例においては、アタクチック構造のポリプロピレンにガラス粉末を混合した固定材１４を用いたが、アイソタクチック、ステレオ構造の各ポリプロピレン、その他熱可塑性エラストマ、またはタール系ピッチにガラス粉末を混合したものを用いることもできる。

また、上述の実施例においては、表１に示した各実施例の平均厚さ、平均粒径および添加量のガラス粉末をアタクチック構造のポリプロピレン混合物に混合したが、ガラス粉末の大きさは、平均厚さが０．４〜５．０μｍ、平均粒径が１０〜９００μｍの範囲であれば、上述の実施例と同様にして、品質の高い音を再生することができる。

また、上述の実施例においては、基板自立タイプの電解コンデンサを適用したが、本発明はこれに限られるものではなく、固定材を注ぎ込めることが可能なものであれば、電解コンデンサ以外の電子部品であっても同様の効果が得られる。

また、上述の実施例においては、電解コンデンサをプリメインアンプの電源フィルタに実装する場合について述べたが、これに限られるものではなく、その他の各回路ブロックのカップリング、デカップリング等の用途において使用する電解コンデンサにおいても本発明を適用して好適である。

１陽極箔
２陰極箔
３電解紙（セパレータ）
４陽極引き出しリード
５陰極引き出しリード
６素子止めテープ
７コンデンサ素子
８陽極端子
９陰極端子
１０ベークライト
１１弾性部材
１２外装ケース
１３Ａ、１３Ｂ加締部（または溶接部）
１４固定材
１５ガラス粉末

Claims

電解紙を介して弁金属の陽極箔と陰極箔とを重ね合わせて巻回してなるコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を収納する有底円筒状の外装ケースと、
前記コンデンサ素子を前記外装ケース内に固定する固定材と、
前記外装ケースの開口部を封口する封口体と、を備える電解コンデンサであって、
アタクチック構造、アイソタクチック構造、もしくはステレオ構造のポリプロピレンの少なくとも１種を代表とする熱可塑性エラストマまたはタール系ピッチに、ガラス粉末を混合してなる前記固定材を用い、
前記固定材は、平均厚さが０．４〜５．０μｍ、平均粒径が１０〜９００μｍの前記ガラス粉末を０．１〜２０．０重量％混合してなることを特徴とする電解コンデンサ。
前記ガラス粉末は、鱗片状ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。