JPS6130726B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、例えばオーデイオ機器の信号伝送
回路、並びに信号回路に適する低雑音電解コンザ
ンサに係る。 オーデイオ機器に使用される電解コンデンサ
は、表面をエツチング処理等によつて粗面化し、
酸化被膜を施した陽極箔と、低密度のコンデンサ
紙よりなる離隔体スペーサと、陰極箔とを重ね合
わせ、陽極箔、陰極箔相互に絶縁状態に保つて巻
き込み、これに電解質を含浸して構成するように
している。 このように構成した電解コンデンサは、例えば
オーデイオ機器に使用する場合には、陽極箔の酸
化被膜が誘電体となつて大容量の静電容量を形成
し、電解質は陰極箔と作用して一種の電極導体と
なる。したがつて、陽極箔と陰極箔の間に介在す
る電解質および離隔体がオーデイオ信号等の通路
の一部となり、この信号に対して種々の影響を与
えるようになる。すなわち、電解質の抵抗分は直
接コンデンサのインピーダンス特性、tanδ特性
に関係する。理論的には、導電性の高いもの程望
ましいものであるが、そのような電解質はアルミ
ニウム等の電極箔を腐蝕し、寿命を低下させる結
果となる。したがつて、実用上硼酸アンモン等の
溶液で数百Ω/cmの導電度の電解質が使用されて
いる。そして、このような電解質を介して電荷が
移動し、交流信号が伝送される場合、電解質のも
つ障害があらわれる。 すなわち陽極面に形成された酸化被膜と、陰極
との間に介在する電解質を含む離隔体は、前記し
た抵抗分を有し、しかも電極面との距離の変化や
加わる電圧等に対し、電位の分布は非直線的性質
を有し、必ずしも通常の抵抗体のように、直線的
には変化しない。このため、コンデンサ内部の電
荷の移動に対して非直線的な影響を与え、このた
め信号に対して多くの高調波成分を発生すること
になる。もちろん酸化被膜と電解質との間に形成
される非直線的性質も無視することはできない
が、さらに上記の電質の作用により非直線特性は
増加される。 この発明は１対の電極箔例えば陽極箔と陰極箔
との間に導電性微粒子を分散含浸したような導電
性の中間層を介在させ、その導電性部を両極に対
して中間的電位を設定し得るようにすることによ
り、電解質中に存在する非直線要素を改善し、伝
送される例えばオーデイオ信号等の信号成分に対
して発生する高調波成分を大幅に減少し、高忠実
度増幅器等を構成するに効果的な低雑音電解コン
デンサを提供することを目的とする。 従来よりコンデンサ紙と称される離隔体は、ク
ラフト紙およびマニラ紙等が使用され、これらの
紙中に残存するイオン化成分や鉄等の導電性微粒
子は、直接電解コンデンサの品位に重大な悪影響
を与えるとされ、極度に排除され、根跡程度に純
化することが要求される。 本発明者は、その検討の結果、次のようなこと
が判明した。すなわち、これらの導電性微粒子
は、電解コンデンサの特性に本質的な悪影響を与
えるものではない。導電性微粒子が陽極面附近に
付着することにより、陽極面により電解質中に向
つて形成された半導体状態の酸化膜の堰層に異状
な電位を与え、附近の電位傾度を極度に高めて、
酸化被膜の絶縁状態を破壊するものである。むし
ろ、適当に陽極に対して非接触に保持された導電
性微粒子は、何等電解コンデンサの特性に悪影響
を与えないばかりでなく、電解質が本質的に有す
る非直線的性質によつて生成される雑音成分を大
幅に低減することに成功したものである。 この発明の一実施例を説明するに、第１図は電
解コンデンサを一部を分解して示したもので、ア
ルミニウム箔等でなる陽極箔１１の内面には、酸
化被膜１０が形成されている。この陽極箔１１
は、その酸化被膜１０の面に低密度のコンデンサ
紙等を含んで構成され離隔体となる中間層１２を
重ね合わせ、さらにこの中間層１２を介して金属
陰極箔１３が重ねられている。そして、陽極箔１
１および陰極箔１３には、それぞれリード端子線
１４，１５を溶接等によつて取り付け、積層され
た陽極箔１１、中間層１２、陰極箔１３は、一体
に巻き込んでコンデンサ本体を構成し、コンデン
サ本体は電解質に含浸することによつて電解コン
デンサが構成される。 陽極箔１１と陰極箔１３との間に介在される中
間層１２は、内部に導電性の微粒子が分散結着さ
れる。離隔体となるコンデンサ紙は、通常30〜60
μｍ程度の厚みを有するもので、このコンデンサ
紙中に導電性微粒子を分散結着させる。そして、
この導電性微粒子が、特に陽極箔１１の酸化被膜
１０の面に露出しないようにコンデンサ紙中に分
散させるようにして、中間層１２が構成される。 なお第１図は本発明の一例についてその一部を
展開したものであり、完全な展開を示すものでは
ないが、従来の電解コンデンサ同様に陽極又は陰
極の外面側に通常の電解コンデンサ同様に、陽
極、陰極の同様な関係位置については図示の展開
部分と同様な構成をとるものである。又、実際に
はロール巻するコンデンサに於ては陽極は両面に
酸化皮膜を形成すればよいことは当然である。 第２図は、上記中間層１の具体的な構成例を示
したもので、純度の高い紙１６と１７との間に、
例えば黒鉛粉末等の導電性微粉末１８を分散結着
させた導電性紙１９を介在させるようにして積層
し、これを一体的に漉き上げる。すなわち、この
中間層には、陽極箔１１の酸化被膜１０の面、お
よび陰極箔１３に対接する面を、非接触面として
構成されるものであり、その内部に向つて高い導
電性が設定される。そして、この中間層１２は、
電解質中のイオンが移動できるように構成する。 このように構成される中間層される中間層１２
を、第１図に示したようにして用いて陽極箔１
１、陰極箔１３と共に巻き込み、電解質を中間層
１２の紙１６，１７中に浸透させれば、電解コン
デンサの主体が完成されるもので、これを適当な
手段でチエージングを施し、発生ガス等のための
処理をすれば、電解コンデンサが完成される。 ここで導電性紙１９は、特に陽極箔１１の酸化
被膜１０に対して非接触の状態に保つことが重要
であり、陰極箔１３に対しては、分散含浸される
導電性微粒子１８の量が少なく、導電性紙１９と
陰極箔１３との間に接触抵抗で微小電位差が生ず
る状態ならば、紙１７を省略し、直接導電性紙１
９と陰極箔１３とが接触する状態であつてもよ
い。しかし、実際には、陰極箔１３と導電性紙１
９との間は、ある程度以上の非接触状態を保ち、
その相互間で確実に電位差を設定することが好ま
しい。したがつて、陰極箔１３に対面する絶縁紙
１７を有する中間層１２がより効果的である。

【表】 第１表は、略粒度１μの粒状黒鉛を手抄用マニ
ラ麻パルプに混合し、これを抄紙してコンデンサ
紙を製造した抄紙前後の黒鉛濃度の数種類のサン
プルを示すもので、マニラ麻、パルプの重量と之
に混合する黒鉛重量の比を％で示した。従つて
100％は両者を同一重量で混合したことを意味す
る。手抄後に乾燥して重量を測定してマニラ麻パ
ルプの繊維に分散結着した黒鉛の量が手抄後の％
で示される。結着しない残部は抄紙作業中に外部
に流出する。テスト例No.1よりNo.5の方向に黒
鉛の濃度は増加させてある。そして、この表に出
ないNo.6は上記黒鉛微粒子の混入していないも
のである。 第３図は上記第１表に示すように黒鉛を分散さ
せた導電性紙を使用し、第２図で示したように通
常の紙と積層し一体化した中間層１２を構成し、
通常の手段によつて電解コンデンサを構成した際
の、50V、33μＦのインピーダンス特性を示す。
この図において、No.6は導電性を有しない通常
の絶縁紙で中間層１２に相当する部分を構成した
もので、例えば最も導電性微粒子の分散結着の少
ないNo.1と最も分散結着の多いNo.5について第
１表の状態で中間層１２の導電性紙１９に黒鉛を
含有させたものである。この図からも明らかなよ
うにNo.1、No.5、及び図示はしないが、No.2、
No.3、No.4についても黒鉛の含有量の変化にも
拘らず略同様のインピーダンス特性を示し、通常
のものと比較して大幅な変化はみられなかつた。
また、他の特性についてみると、黒鉛の含有量が
増加し、導電性が増加するにしたがつて若干漏洩
電流が増加し、損失も増加する傾向にあるが、大
差はみられなかつた。 次に、この電解コンデンサが例えばオーデイオ
回路用に使用される場合を想定して可聴周波帯域
のオーデイオ信号を供給した場合の雑音特性につ
いて検討してみると、第４図に示すように中間層
１２を構成する導電性紙１９に含浸される黒鉛の
濃度が増加するにしたがつて、第３次高調波の発
生量は著るしく減少している。この結果で特に注
目すべきことは、軽負荷特性（0.1V）に比較し
て、大負荷特性（0.3V）の方が、雑音低下特性
が著るしい。これは、通常の従来の電解コンデン
サが、負荷の増大に伴なつて急激に雑音増加を示
す方向にあるのとは、全く逆となる。 すなわち、中間層を有する電解コンデンサにあ
つては、大負荷特性でむしろ雑音発生量が少な
く、極めてオーデイオ機器において好ましい特性
を示している。そして、オーデイオ機器の例えば
増幅回路等が、このような電解コンデンサを使用
して構成されれば、通常の従来の電解コンデンサ
を使用した場合に比較して、数dB乃至10dB程度
の雑音レベルを低くすることができる。このた
め、オーデイオ機器における内部雑音、およびオ
ーデイオ信号の混変調歪が大幅に軽減することの
できるものであり、忠実性の高いオーデイオ再生
に大きな効果を発揮する。 またこの導電性を有する中間層１２を有する電
解コンデンサは、これまでの説明からも明らかな
ように例えばオーデイオ信号の高域における雑音
特性が著るしく軽減されるものであるが、さらに
オーデイオ信号の低域における電極間のイオン移
動特性が改善されることが判明した。 電解コンデンサの内部におけるイオン移動特性
は、動作する周波数が低くなるにしたがつて悪化
し、低い周波数領域では充分に応動しなくなる欠
点を有することが知られていた。したがつて、オ
ーデイオ回路において、電解コンデンサはオーデ
イオ信号の低域の伝送出力を低下させる要因とな
つていた。 第５図は、50V、33μＦの中間層を有しない従
来品と導電性を有する中間層を備えたこの発明に
係る電解コンデンサについて、繰り返し周期20Hz
1Vの矩形波を加え、その出力をオシロスコープ
で観測した結果を示す。この図において曲線ａは
従来型の電解コンデンサの出力波形を示し、曲線
ｂはこの発明に係る電解コンデンサの出力波形を
示す。すなわち、この観測結果から明らかなよう
に、曲線ａは矩形波の立ち上りおよび立ち下りに
急峻度が低下するが、曲線ｂは立ち上りおよび立
ち下りの状態が著しく改善され、低域信号の伝送
特性が曲線ｂにおいて有効であることを示してい
る。 電解コンデンサの両電極に信号電流が加わつた
ときに中間層内に含浸した電解質のイオンを介し
て信号は伝達される。イオン電子より質量が大で
あるから信号の値が大になる程信号の周波数が低
くなる程伝送特性は悪くなるが、高い周波数では
その影響が比較的受けないのでそのようなことが
第５図の観測結果より見ることができる。 以上説明した実施例では、少なくとも陽極箔に
対向する面を導電部と非接触状態とする中間層を
構成するために、第２図に示したように純度の高
い紙と導電性紙とを積層し、一体化するようにし
た。 しかし、これは第６図に示すようにコンデンサ
紙２０の一方の面に、黒鉛を含む液体２１を塗布
含浸させるようにしても、この発明の目的に適合
する中間層１２が構成し得るものであり、この場
合コンデンサ２０の他方の面２２にまで上記液が
浸み込まないようにすればよい。 また中間層１２の導電面は、陰極箔１３に対し
て直接接触する状態であつてもよいが、更に陰極
箔１３との間で微小電位差が設定されるようにす
ればよい結果が得られる。すなわち陰極箔１３の
中間層１２と対向する面が、例えば10V以下で弱
化成されると、中間層１２の導電面が低いインピ
ーダンスの場合でも、陰極との間で効果的に小電
位差が設定でき微小交流信号に対して陰極から陽
極に流れる方向の成分を阻止し非直線特性を改善
するので、例えばオーデイオ機器における内部雑
音、オーデイオ信号の混変調歪の軽減に大きな効
果を発揮する電解コンデンサが提供できる。 これまでの実施例では直流型の電解コンデンサ
について説明したが、これらの構成は交流で使用
されるバイポーラ型の電解コンデンサに対しても
全く同様に適用できる。 このボイラー型電解コンデンサは第１図に示し
た電極箔１１，１３が共に陽極となるもので、そ
の両電極箔１１，１３のそれぞれ中間層１２に対
面する面が、酸化被膜で構成される。そして、こ
のようなバイポーラ型の電解コンデンサの場合に
は、中間層１２は、特に第２図で示したように両
面で絶縁層が形成される構造とすることが重要で
あり、中間層１２の導電性紙１９が両電箔１１，
１３間で中間電位に保たれるようにすればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る電解コンデ
ンサを一部展開した図、第２図は上記コンデンサ
に使用される中間層を分離して示した図、第３図
は従来品とこの発明に係る電解コンデンサの周波
数とインピーダンスとの関係を対比して示した曲
線図、第４図は同じくオーデイオ信号に対する第
３次高調波歪の発生状態を対比して示す曲線図、
第５図は同じく矩形波の伝送特性を比較する出力
信号波形図、第６図は中間層の他の例を示す断面
図である。 １０……酸化被膜、１１……陽極箔、１２……
中間層、１３……陰極箔、１６，１７……紙、１
８……黒鉛粉末、１９……導電性紙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １対の電極箔と電極箔相互間に設けられたイ
   オン透過性中間層と上記中間層に含浸された電解
   質よりなり、上記中間層は導電性微粒子を分散結
   着した天然繊維を主とする層と少なくとも陽極箔
   に対向する面に設けられた導電性微粒子が結着さ
   れていない天然繊維からなる層から構成されるこ
   とを特徴とする低雑音電解コンデンサ。 ２ 上記１対の電極箔は陽極箔および陰極箔から
   なり、イオン透過性中間層は陽極箔に対し導電性
   微粒子が結着されていない天然繊維からなる層が
   接触し、陰極箔に対して直接又は10V以下の弱化
   成膜を介して接触するように設定してなる特許請
   求の範囲第１項記載の電解コンデンサ。 ３ 上記１対の電極箔が共に陽極からなる特許請
   求の範囲第１項記載の電解コンデンサ。