JPH03292712A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子機器に利用される電解コンデンサの改良
に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来、
電解コンデンサは１対の電極箔と、この箔の少なくとも
一方の電極の表面には化成膜が設けられ、１対の電極箔
相互間にはイオン透過性コンデンサ紙を設け、このコン
デンサ紙に液状の電解質を含浸して巻回し、金属製容器
にガス透過性のバッキングを施して密封し、それぞれの
電極よりリード線をバッキングを介して外部に導出して
構成されている。

液状の電解質としては硼酸やアジピン酸等の電解質をエ
チレングリコールまたはジメチルホルムアミド等のン容
媒にン容解したもの力く用いられているが、これらは（
ＯＨ）−イオンを主体とするイオン伝導性を有するもの
で、交流信号電流が内部に流れコンデンサ紙や電極にイ
オンが衝突すると電離して酸素及び水素を発生し、酸素
は通常化成膜を修復する形で電極に吸収されるが、水素
は容器内に溜まり、内圧を上昇させる。また、水素ガス
の量は電流、温度、時間にほぼ比例して発生し、外部に
放出されるが、電解質もそれに伴って消費されるため、
最終的には枯渇してコンデンサの寿命となる。

また、内部の動作を示すインピーダンス特性は、通常信
号電流を流さない方法で測定されるため、動作時コンデ
ンサ内部に交流信号電流が流れると、その大小に応じた
イオンが移動して、絶えず微細な水素ガス気泡群が発生
し、コンデンサ紙を構成する繊維の内外に付着してイオ
ン電流の通過を妨げることになる。この影響はコンデン
サの作動電圧が低い十数ボルト以下で著しい。つまり、
イオン伝導効率の低下が起こるのである。その結果、実
際の動作時に信号電流が流れたときは電流及び温度に比
例する水素ガスが発生して内部インピーダンスを大幅に
上昇させるため、例えば、大出力の増幅器の電源に使用
される電解コンデンサ等は、動作時には測定時の１０倍
以上に上昇して出力を低下させることになる。従来、こ
れを有効に解決する方法がなく、例えば、電解質中に水
素に反応する液状物質を混入して水素ガスを減少させる
試みが行われているが、このような物質は電解質の電気
的特性や、温度特性を悪化させるので、多量に用いるこ
とができず、作用が不十分で高品質の電解コンデンサに
は、寧ろ有害として使用されないことが多かった。また
、前記したガスの発生による寿命の短縮も電子機器では
大きな問題となっているが、有効な対策は得られなかっ
た。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記のような課題を解決するためになされた
もので、１対の電極箔と、この箔の少なくとも一方の電
極箔の表面に設けた化成膜と、上記１対の電極箔相互間
に設けられたイオン透過性コンデンサ紙と、このコンデ
ンサ紙に含浸された電解質よりなり上記コンデンサ紙に
対し、０．１乃至１重量％のパラジウムまたは白金もし
くは両者の合金よりなり水素に対して還元性を有する微
粒子がほぼ均等にコンデンサ紙に分散結着されている電
解コンデンサを提供するものである。

また、コンデンサ紙に対して０．５乃至７重量％のグラ
ファイト微粒子がパラジウムまたは白金もしくは両者の
合金とともに分散結着されている電解コンデンサを提供
する。

〔作用〕

上記の如き構成により、電解コンデンサ内部に交流信号
電流が流れると、電流はイオン電流となり、コンデンサ
紙を構成する繊維に先ず衝突し、イオンは電離し、酸素
は化成膜に吸収されるが、電離した微細な水素ガスは繊
維に結着されたパラジウム微粒子に先ず接触する。パラ
ジウムは水素吸蔵金属として知られているが、常温で微
粒子状のとき電離した水素に対して強い還元作用を呈し
、強力な触媒となって反応し、容器内にある酸素と化合
して瞬時電解質中に戻る。その結果、イオン伝導効率の
妨げとなる微細なガスの発生は、著しく抑圧もしくは減
少する。この関係は、第１表に示すように全く同一材料
、同一工程で製造された従来品Ａと本発明品Ｂ、Ｃの２
種類の１分後のり一ケージ電流の比較を見ると５個の平
均値でパラジウムを０．４重量％コンデンサ紙に分散し
たちのは何れも約１／２に減少していて、ガスの発生と
り一ケージ電流とは通常相関関係にあることから、本発
明品は著しくガスの発生が抑止されていることが判る。

第１表 ２５Ｖ　２２０＃Ｆリ一ケージ電流表　ｎ＝５また、同
様に電解コンデンサの製造の終期に電極箔のＦ鼻傷によ
り化成膜の修復を目的として電極Ｓこ直２Ａ　２圧を加
える、いわゆるエージング作業が行われるが、この工程
においても第１図に示すように、本発明品Ｂ、Ｃは従来
品Ａに比較して工−ジング工程の初期に、若干大きな電
流が流れるが、短時間約１５分を境にして本発明品は急
速に減少し、化成が急速に進み、何れもガス電流による
影響が大きく減少することを示している。

更に、本発明品の高調波歪特性について説明すれば、第
２図に示すように従来品Ａに対して本発明品Ｂは印加電
圧に対して発生する第３次高調波歪の量は著しく減少し
ていることが判る。

さらに、通常のコンデンサ紙に対して、あらかじめ４重
量％のグラファイト微粒子を分散結着して構成したジェ
ルマックス社電解コンデンサ商品名ｒＢｌａｃｋ　Ｇａ
ｔｅＪに使用されるコンデンサ紙に、０．４重量％のパ
ラジウム微粒子を分散結着した本発明品Ｃは、更に発生
する歪量は減少し、最良の歪特性となった。

これら本発明品Ｂ、Ｃをオーディオ増幅器に実装したと
ころ、著しい音質の向上が認められ、また、テレビ受像
機に実装したところ画質は著しく向上し、色調はすべて
鮮明に改善された。また、ＣＤプレーヤのデジタル回路
に使用したところ、デジタル信号の位相変化が激減し、
極めて高品位の再生出力が得られた。また、本発明に係
る１６Ｖ４７０μＦの電解コンデンサをスイッチング周
波数１００ｋＨｚのスイッチング電源装置の出力平滑用
１０Ｖ２２００μＦの代わりに置換えたところ第２表に
示すように、出力リップルノイズ３ｈＶより４．８ｍＶ
に低減された。この種スイ・ノチング電源はコンピュー
タなどの情報機器に広く利用されているが、出力直流電
圧が低いためコンデンサの機能は低く出力リソプルノイ
ズが何れも数１０ｍＶと大で、この電源を利用する電子
機器は勿論、共通の電力線を使用する他の各種電子機器
にも影響を与えるため大きな問題となっていたが、本発
明に係る電解コンデンサは容量が使用値の１７４の値に
もががわらずリップルノイズの値は、逆に激減した。こ
のような低いレベルに低減されたのは、殆ど例がな（、
大きな成果である。

第２表 更に、容量を適性値に近い値に増大すれば、当然、更に
リップルノイズ値は低減され、リップルノイズのため利
用が不可能であった低雑音電子機器の電源用に広く利用
することが可能となる。また、この電源に使用した電解
コンデンサＢと、同等規格の従来品との寿命試験結果を
第３図に示す。

本発明品は同一条件で製造された従来品に比較して、約
３倍以上の時間・等価直列抵抗（Ｅ、Ｓ、Ｒ，）が維持
され、有効機能は保たれる。従って、寿命は少なくとも
３倍以上確保され、コンデンサ内部の水素ガスの発生に
よる電解液の枯渇が大幅に改善されていることが確かめ
られた。

本発明の実施例で実験に使用されたコンデンサ紙はパラ
ジウム微粒子が０．４重量％結着されたものを示したが
、０．１重量％以上１重量％未満では同等の効果が期待
できる。この範囲を外れ０．１重量％未満ではガス発生
抑止の効果が十分ではない。

また、１重量％以下ではほとんどイオンの流通に支障は
ないが、１重量％を超えると微粒子相互が連接してイオ
ンの流通に影響が生し、等価直列抵抗の増加が認められ
るので、０．１重量％乃至１重量％の範囲の微粒子に選
定することが望ましい。

白金もパラジウムと同等の範囲の微粒子を結着すること
によって本発明の効果を期待することができる。白金：
ま水素ガスに対する還元作用はパラジウムより強く、本
発明の作用効果は大となるが、価格がパラジウムの３倍
と高価な欠点がある。パラジウムと白金両者の合金微粒
子は双方の含有の程度乙こより作用効果は両者の中間と
なる。何れの微粒子も内部の電解質には佼されず、かつ
、電極に対し特別な電位をもつことはない。また、磁性
も有しないので、コンデンサを通過する交流信号電流に
対して何等の悪影響を与えることはない。

なお、本発明の実施に当たり、０．５乃至７重量％６の
グラファイト微粒子の存在は、歪の故に好ましい。かか
るグラファイト微粒子を予め添加したコンデンサ紙にパ
ラジウムまたは白金の微粒子を分散結着させてもよいが
、両者を同時にコンデンサ紙に分散結着させたのでもよ
い。

［実施例〕 本発明の実施例を図面によって説明すれば、第４図にお
いて１対のアルミ箔よりなる電極箔１１−１．１１−２
と、その電極箔の少なくとも一方の電極箔１１−１の表
面に設けた化成膜（図示せず）と、上記１対の電極箔相
互間に設けられた天然繊維を主成分とする例えばマニラ
紙等のイオン透過性コンデンサ紙１２−１．１２−２よ
りなり、このコンデンサ紙には硼酸やアジピン酸等の電
解質をエチレングリコールまたはジメチルホルムアミド
等の溶媒に溶解した液状の電解質が含浸され重ね合わせ
て巻き込み電解コンデンサを構成せしめる。また、それ
ぞれの電極箔にはリード端子１３−１．１３−２が溶接
等により取付けられている。

前記コンデンサ紙１２−１．１２−２には本発明におい
てはコンデンサ紙に対して０．１重量％乃至１重量％の
のパラジウムまたは白金もしくは両者の合金よりなり、
水素に対して還元性を有する微粒子がほぼ均等にコンデ
ンサ紙に分散結着されているものである。

先ず、パラジウムについて説明すれば、硝酸パラジウム
水溶液中に酒石酸または口・ンシエル塩を加え、これを
コンデンサ紙に含浸塗工するものである。コンデンサ紙
に対して硝酸パラジウムの重量を予め規正しておけば、
酒石酸の還元作用によって微粒子状のパラジウムが紙の
繊維の内外に析出して結着する。

次いで、塗工を施したコンデンサ紙を純水洗浄を行い、
硝酸根を除去し乾燥すると、本発明に係る電解コンデン
サのコンデンサ紙は完成する。

若干の残留酸成分はコンデンサの性能には殆ど影響を与
えない。分散した微粒子は繊維に強固に結着し、外部の
振動によって移動することはない。

白金の場合も同様にクロロ白金酸の溶液中に酒石酸マた
はロッシェル塩を加え、同様な工程によって含浸塗工を
施してコンデンサ紙に対しパラジウム同様白金微粒子を
コンデンサ紙の内外面に結着させる。これを純水洗浄を
行って乾燥すれば、パラジウム同様本発明の電解コンデ
ンサのコンデンサ紙は完成する。

パラジウムと白金の合金微粒子についても同様な方法で
コンデンサ紙に分散結着することができる。

第５図は、第４図の実施例Ａ−Ａ　’線で截断して示す
断面図で、１対のアルミ箔よりなる電極箔１１−１．１
１−２と、その電極箔の少なくとも一方に設けた化成膜
１４と、前記電極箔相互間に設けられたイオン透過性の
コンデンサ紙１２−１．１２−２よりなり、このコンデ
ンサ紙には電解質が含浸されている。

そして、コンデンサ紙を構成する繊維には前記したコン
デンサ紙に対して００１重量％乃至１重量％のパラジウ
ムまたは白金もしくは両者の合金よりなり水素に対して
還元性を有する微粒子がほぼ均等にコンデンサ紙に分散
結着されて構成される。

また、コンデンサ紙に対して予めもしくはパラジウム等
と同時に０．５重量％乃至７重量％のグラファイト微粒
子を分散結着したものに前記した工程に従って、更にパ
ラジウムまたは白金もしくは還元性を有する微粒子をほ
ぼ均等に分散結着すれば、本発明に係る超低雑音の電解
コンデンサ紙を提供することができる。

〔発明の効果〕

本発明による電解コンデンサは、前述したとおり動作中
に内部に発生する水素ガスをコンデンサ紙を構成する繊
維に結着した還元性微粒子によって消滅させ、再び電解
質中に戻して循環させるため、ガス発生によってイオン
伝導効率が損なわれることがなく、従来のものに比較し
て電解コンデンサの機能を著しく高め、低雑音になるか
ら使用した電子機器を高能率、低雑音化し、信号対雑音
比（Ｓ／Ｎ）を高め高品質にできる利点がある。

また、短寿命であった電解コンデンサの原因を排除して
溝かに長寿命にできるから、電子機器の機能も長寿命に
することができる利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明及び従来の電解コンデンサのエージング
工程中における電流の変化を示す曲線図、第２図は本発
明及び従来の電解コンデンサの印加電圧と第３次高調波
歪の関係を示す特性曲線図、第３図は本発明及び従来の
電解コンデンサの寿命試験特性を示す曲線図、第４図は
本発明の実施例に係る電解コンデンサを一部展開して示
す図、第５図は第４図の実施例をＡ−Ａ　’線で裁断し
て示す断面図である。 １１−１．１１−２７電極箔、１２−１．１２−２　：
イオン透過性コンデンサ紙、１３−１．１３−２　：リ
ード端子、１４：化成膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．１対の電極箔と、この箔の少なくとも一方の電極箔
   の表面に設けた化成膜と、上記１対の電極箔の相互間に
   設けられたイオン透過性コンデンサ紙と、このコンデン
   サ紙に含浸された電解質よりなり、上記コンデンサ紙に
   対して０．１乃至１重量％のパラジウムまたは白金もし
   くは両者の合金よりなり水素に対して還元性を有する微
   粒子がほぼ均等にコンデンサ紙に分散結着されているこ
   とを特徴とする電解コンデンサ。
2. ２．上記コンデンサ紙として、コンデンサ紙に対して０
   ．５乃至７重量％のグラファイト微粒子が前記パラジウ
   ムまたは白金もしくは両者の合金とともに分散結着され
   ていることを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサ
   。