KR100876702B1 - 전해 콘덴서 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전해 콘덴서 (A1) 는 양극 (2) 및 음극 (3) 과, 양극 (2) 과 음극 (3) 사이에 개재하는 전해액 (4) 을 구비하고, 양극 (2) 은 표면에 유전체층 (23) 으로서의 산화막이 형성된 밸브 작용을 가지는 금속의 다공질 소결체 (21) 와 이 다공질 소결체 (21) 를 외부 접속용의 정단자 (7A) 에 도통시키는 양극 와이어 (22) 로 이루어지고, 음극 (3) 은 전해액 (4) 과의 계면에 전기 이중층을 생기게 하는 분극 전극 (31) 과, 이 분극성 부재 (31) 를 외부 접속용의 부단자 (7B) 에 도통시키는 집전극 (32) 으로 이루어진다.

Description

전해 콘덴서{ELECTROLYTIC CAPACITOR}
본 발명은 전해 콘덴서에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 휴대 전화기 등의 휴대 전자기기의 백업 전원에 전기 이중층 콘덴서가 이용되고 있다. 전기 이중층 콘덴서는 태양 전지를 구비한 축전 디바이스, 이른바 하이브리드 자동차에서의 모터용 전원 또는 회생 에너지 디바이스 등에도 이용되고 있다.
도 7 은 이와 같은 전기 이중층 콘덴서의 일례를 나타내고 있다. 이 전기 이중층 콘덴서 (X) 는 양극 (91) 및 음극 (92) 을 구비하고 있다. 양극 (91) 은 활성탄의 미분말에 의해 형성된 분극성 전극 (91a) 을 가지고, 음극 (92) 은 활성탄의 미분말에 의해 형성된 분극성 전극 (92a) 을 가지고 있다. 분극성 전극 (91a,92a) 의 사이에는 전해액 (93) 이 충전되어 있다. 전기 이중층 콘덴서 (X) 에 있어서는, 전해액 (93) 과 분극성 전극 (91a,92a) 의 계면, 보다 구체적으로는 활성탄의 미분말과 전해액 (93) 의 계면에, 그 계면을 사이에 두고 양이온과 음이온이 분포하는 전기 이중층이 생겨, 축전 디바이스에 이용되는 경우에는 이 전기 이중층을 이용하여 축전이 이루어지고, 전원에 이용되는 경우에는 이 전기 이중층에 축전된 전하가 부하로 공급된다.
전기 이중층 콘덴서 (X) 는 분극성 전극 (91a,92a) 에 생기는 전기 이중층의 양이온과 음이온 사이의 거리가 한분자 정도로 매우 작기 때문에, 그 전기 이중층의 단위 면적당 정전 용량이 크고, 게다가 활성탄 미분말을 이용해 분극성 전극 (91a,92a) 을 구성함으로써, 전기 이중층의 단위 부피당 표면적을 크게 하고 있으므로, 소형이어도 비교적 큰 정전 용량이 얻어지는 특징을 가지고 있다. 이 때문에, 근래 상술한 전원이나 축전의 용도에 이용되고 있다.
그런데, 콘덴서의 축적 에너지는 CV2／2 (C：용량, V：전압)로 나타내어져, 고전압 또한 고용량인 만큼 축적 에너지가 크다. 콘덴서를 백업 전원 등의 전원용으로 이용하는 경우에는 부피당 혹은 중량당 축전량 (에너지 밀도)을 크게 하여 총 축적 에너지를 크게 하는 동시에, 가급적 공급 전압을 높게 하는 것이 바람직하다. 특히, 콘덴서의 고전압화는 동일한 전력을 공급하는 경우, 공급 전압이 높으면 출력 전류를 작게 할 수 있으므로, 콘덴서의 내부 저항 등에 의한 손실을 억제할 수 있어 전원 공급의 효율을 높일 수 있다는 점에서 중요하다.
그렇지만, 전기 이중층은 내전압 이상의 전압이 인가되면, 전기 분해에 의해 전해액 중에 기포가 생겨 캐패시터로서 기능하지 않게 되므로, 전기 이중층 콘덴서 (X) 단체(單體)를 내전압 이상의 전원으로서 사용하지 못해, 그러한 고전압의 전원에 대응하려면 전기 이중층 콘덴서로 이루어지는 셀을 소요 수직열로 접속해 전기 이중층 콘덴서를 구성할 필요가 있다.
예를 들어, 전해액 (93) 으로서 희류산(希硫酸) 수용액이 이용되었을 경우에 는 분극성 전극 (91a,92a) 에 생기는 전기 이중층의 내전압은 각각 1.0 ~ 1.2 V 정도가 되므로, 이 내전압 이상의 전압으로 고전압화하려면 소요수의 전기 이중층 콘덴서로 이루어지는 셀을 직렬로 접속할 필요가 있다.
이 경우, 전기 이중층 콘덴서 (X) 의 기능을 적절히 발휘시키기 위해서는, 각 셀의 전압을 가능한 한 같게 하는 것이 바람직하지만, 정전 용량의 격차등에 의해 셀 사이에서의 전압이 크게 고르지 못해 각 셀의 전압 배분을 균일하게 하는 것은 용이하지 않다. 이 때문에, 전기 이중층 콘덴서로는 다수의 셀을 필요로 하는 고전압화의 요청에는 충분히 응할 수 없는 경우가 있었다.
한편, 탄탈 전해 콘덴서나 산화니오브 콘덴서 등의 고체 전해 콘덴서에 있어서는, 근래 높은 CV값을 가지는 미분말이 개발되어 이들 미분말의 소결체를 이용해 고용량화가 도모되고 있다. 그렇지만, 미분말의 비표면적을 크게 함으로써 높은 CV화를 도모하면 반대로 내전압이 낮아지므로, 이런 종류의 고용량의 고체 전해 콘덴서에서도 고전압화는 곤란해지고 있다.
높은 CV값을 가지는 미분말을 이용한 전해 콘덴서의 고전압화를 도모하는 방법으로, 예를 들면 습식 전해 콘덴서의 음극 구조를 채용하는 것이 고려되지만, 이런 종류의 음극 구조에서는 대전류를 흘릴 수 없다는 문제가 생긴다. 즉, 종래의 습식 전해 콘덴서의 음극 구조를 채용하면, 내전압은 향상하지만 대전류가 흐르면 음극의 내전압을 초과해 버려, 콘덴서에 흘릴 수 있는 전류에 대해 일정한 제한이 생긴다.
고전압 또한 고용량, 보다 바람직하게는 대전류를 흘릴 수 있는 콘덴서가 요 망되지만, 상기와 같이 종래의 건식 콘덴서 및 습식 콘덴서의 구조에서는 모두 실현하는 것이 곤란했다.
특허문헌 1 : 일본 특개 2003－92234호 공보
본 발명은 상기한 사정하에서 안출된 것으로서, 대용량이면서 고전압화, 대전류화가 가능한 전해 콘덴서를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
본 발명에 의해서 제공되는 전해 콘덴서는 양극 및 음극과, 상기 양극과 음극 사이에 개재하는 전해액을 구비한 전해 콘덴서로서, 상기 양극은 표면에 유전체층으로서의 산화막이 형성된 밸브 작용을 가지는 금속의 다공질 소결체와 이 다공질 소결체를 외부 접속용의 정단자에 도통시키는 제 1 도전 부재로 이루어지고, 상기 음극은 상기 전해액과의 계면에 전기 이중층을 생기게 하는 분극성 부재와 이 분극성 부재를 외부 접속용의 부단자에 도통시키는 제 1 도전 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
바람직하게는, 상기 전기 이중층에서의 정전 용량은 상기 유전체층에서의 정전 용량보다도 크다.
바람직하게는, 상기 밸브 작용을 가지는 금속은 니오브, 탄탈 또는 이들의 화합물이다.
바람직하게는, 상기 음극의 분극성 부재는 활성탄에 의해 형성되어 있다.
바람직하게는, 상기 양극과 상기 음극 사이에는 상기 전해액을 통과시키는 것이 가능하게 된 격벽이 설치되어 있다.
바람직하게는, 복수의 분실에 구획되어진 케이스를 가져, 이 케이스의 각 분실에 상기 양극, 음극 및 전해액이 설치되는 한편, 인접하는 분실의 양극과 음극이 전기적으로 직렬로 접속되어 있다.
바람직하게는, 복수의 분실에 구획되어진 케이스를 가져, 이 케이스의 각 분실에 상기 양극, 음극 및 전해액이 설치되어 한편, 각 양극의 제 1 도전 부재끼리 서로 전기적으로 접속되는 동시에, 각 음극의 제 2 도전 부재는 서로 전기적으로 접속되고 있다.
바람직하게는, 상기 양극 및 음극은 복수개 설치되고, 각 양극의 제 1 도전 부재는 서로 전기적으로 접속되는 동시에, 각 음극의 제 2 도전 부재는 서로 전기적으로 접속되어 있다.
본 발명에 관한 전해 콘덴서에 의하면, 유전체층의 내전압은 전기 이중층의 내전압보다도 크고, 게다가 이 유전체층에서의 전압을 크게 하는 것이 가능하다. 따라서, 이 전해 콘덴서가 전원 공급에 이용되는 경우에, 유전체층의 내전압을 크게 함으로써, 그 전원의 고전압화에 적절히 대응할 수 있다.
또, 전기 이중층에서의 정전 용량이 유전체층에서의 정전 용량보다도 커지도록 구성하면, 충전시에 인가되는 전압 가운데, 전기 이중층 부분에 인가되는 전압을 상기 전기 이중층의 내전압 이하로 억제하여, 유전체층에 모아둔 정전 에너지와 동등한 정전 에너지를 전기 이중층에 모을 수 있다. 따라서, 전기 이중층에서의 전압을 그 내전압 이하로 하면서, 이 전해 콘덴서 전체의 내전압을 크게 할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 전해 콘덴서에 의하면, 분극성 부재를 활성탄에 의해 구성하였으므로, 음극의 표면적이 넓고, 축적한 정전 에너지를 방출할 때에도 전기 이중층에서의 단위 면적당 전류를 작게 하면서 전해 콘덴서로서의 출력 전류를 크게 할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 관한 전해 콘덴서의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 관한 전해 콘덴서의 일례의 요부 확대도이다.
도 3 은 본 발명에 관한 전해 콘덴서의 일례의 요부 확대도이다.
도 4 는 본 발명에 관한 전해 콘덴서의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 5 는 본 발명에 관한 전해 콘덴서의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 6 은 본 발명에 관한 전해 콘덴서의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 7 은 종래의 전해 콘덴서의 일례를 나타내는 요부 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최적 형태
이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조해 구체적으로 설명한다.
도 1 ~ 도 3 은 본 발명에 관한 전해 콘덴서의 일례를 나타내고 있다. 이 전해 콘덴서 (A1) 는 도 1 에 나타내는 바와 같이, 양극 (2), 음극 (3), 전해액 (4), 격벽 (5) 및 이들을 수용하는 케이스 (1) 를 구비하고 있다.
케이스 (1) 는 절연성 수지에 의해 형성되어 있고, 그 양측 벽에 양극 (2) 및 음극 (3) 이 부설되어 있다.
양극 (2) 은 밸브 작용을 가지는 금속으로서의 니오브의 다공질 소결체 (21) 와, 이 다공질 소결체 (21) 에 일부가 매설된 양극 와이어 (22) 를 구비하고 있다. 양극 (2) 으로서 니오브의 다공질 소결체를 이용하는 것은 이 다공질 소결체에 화성 처리를 실시함으로써, 후술하는 유전체층 (23) 으로서의 산화막을 적절히 형성하는 것이 가능하기 때문이다. 또, 이 산화막은 그 내전압을 비교적 크게 하는 것이 가능하여, 전해 콘덴서 (A1) 를 용이하게 고전압화할 수 있기 때문이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 다공질 소결체 (21) 는 다수의 니오브의 미립자체 (21a) 가 결합된 것이다. 이들 니오브의 미립자체 (21a) 는 양극 와이어 (22) 와 도통하고 있다. 니오브의 미립자체 (21a) 및 양극 와이어 (22) 의 표면에는 오산화니오브 등의 산화막으로 이루어지는 유전체층 (23) 이 형성되어 있다.
양극 (2) 은 예를 들어 이하와 같이 하여 작성할 수 있다. 우선, 니오브의 미분말을 금형에 충전하고, 이 미분말 중에 양극 와이어 (22) 의 일부를 매설한 상태로 프레스 가공함으로써 니오브의 다공질체를 작성하고, 이 다공질체를 소결해 니오브의 다공질 소결체 (21) 를 얻는다. 이 다공질 소결체 (21) 를 인산 수용액 등의 화성액 중에 침지시키고, 이 상태로 직류 전류를 통전시켜 양극 산화 처리를 실시함으로써, 다공질 소결체 (21) 의 내표면, 외표면 및 양극 와이어 (22) 의 표면에 유전체층 (23) 을 형성한다.
양극 와이어 (22) 는 다공질 소결체 (21) 와 마찬가지로 니오브에 의해 형성되어 있다. 이 양극 와이어 (22) 는 전해 콘덴서 (A1) 의 외부 접속에 이용되는 외부 접속용 단자 (7A) (정단자)에 도통하고 있다.
음극 (3) 은 분극성 전극 (31) 과 집전극 (32) 을 구비하고 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 분극성 전극 (31) 은 예를 들어 활성탄의 미분말 (31a) 을 바인더 (도시 생략)와 함께 혼련해 형성되어 있고 집전극 (32) 에 접합되어 있다. 또한 활성탄의 미분말 (31a) 끼리의 도통성을 높이기 위해, 이른바 카본 나노 블랙을 첨가해도 된다. 활성탄의 미분말 (31a) 은 그 표면이 미세한 요철 모양으로 되어 있고, 예를 들어 니오브의 다공질 소결체 (21) 와 비교하여 단위 부피당 표면적이 크다.
음극 (3) 에 활성탄으로 이루어지는 분극성 전극 (31) 을 마련하고 있는 것은, 활성탄은 예를 들어 니오브, 탄탈 등의 다공질 소결체와 비교해서 단위 부피당 표면적이 넓고, 음극 (3) 에 생기는 전기 이중층의 단위 면적당 정전 용량을 크게 할 수 있기 때문이다.
분극성 전극 (31) 과 후술하는 전해액 (4) 의 계면에 전압이 인가되면, 이 계면을 사이에 두고 분극성 전극 (31) 의 표면에 고정되어 있는 하전 이온과 분극성 전극 (31) 의 표면에 접한 전해액 (4) 중의 이온이 분포된 상태가 된, 이른바 전기 이중층이 형성된다.
이 전기 이중층에 있어서는, 예를 들어 다공질 소결체 (21) 와 같이 유전체층 (23) 등의 물리적으로 형성된 막을 개재시켜 대전하는 것과 달리, 양이온과 음이온끼리의 거리 (전기 이중층의 두께에 상당)가 한분자 정도의 크기가 된다. 따라서, 전기 이중층에서는 단위 면적당 정전 용량이 크다는 특성을 가진다.
집전극 (32) 은 도전성 수지 (도시 생략) 등에 의해 분극성 전극 (31) 과 접합되어 있다. 이 집전극 (32) 은 이 전해 콘덴서 (A1) 의 외부 접속에 이용되는 외 부 접속용 단자 (7B) (부단자)에 도통하고 있다.
전해액 (4) 은 케이스 (1) 내에 충전되어 있어, 양극 (2) 의 다공질 소결체 (21) 나 음극 (3) 의 분극성 전극 (31) 내에 함침하고 있다. 이 전해액 (4) 으로는, 예를 들어 황산 수용액을 이용할 수 있다. 전해액 (4) 과 다공질 소결체 (21) 의 계면에 있어서는, 유전체층 (23) 을 사이에 두고 다공질 소결체 (21) 의 표면에 양전하가, 전해액 (4) 에 음전하가 각각 대전함으로써, 축전 기능이 발휘된다. 즉, 유전체층 (23) 에 의해서 콘덴서가 형성된다. 한편, 전해액 (4) 과 분극성 전극 (31) 의 계면에 있어서는, 상술한 전기 이중층이 형성되어 전해액 (4) 측에 양전하가, 분극성 전극 (31) 측에 음전하가 대전함으로써, 축전 기능이 발휘된다. 즉, 전기 이중층에 의해서 콘덴서가 형성된다.
격벽 (5) 은 양극 (2) 의 다공질 소결체 (21) 와 음극 (3) 의 분극성 전극 (31) 이 부당하게 접촉하는 등 도통하는 것을 방지하기 위한 것이다. 이 격벽 (5) 은 복수의 세공을 가지는 절연성 재료의 플레이트에 의해 형성되어 있어 전해액 (4) 을 통과시키는 것이 가능하다.
봉지 수지 (6) 는 케이스 (1) 의 윗쪽 개구부를 덮도록 설치되어 있어, 전해액 (4) 이 새는 것이나, 다공질 소결체 (21) 나 분극성 전극 (31) 이 이 전해 콘덴서 (A1) 이외의 도통 부재와 부당하게 도통하는 것 등을 방지하기 위한의 것이다.
다음에, 전해 콘덴서 (A1) 의 작용에 대해 설명한다.
유전체층 (23) 은 상술한 것처럼, 전기 이중층보다도 단위 면적당 정전 용량이 작기 때문에, 전기 이중층과 비교해 내전압이 높다. 전해 콘덴서 (A1) 의 단자 (7a) 와 단자 (7b) 사이의 전압은, 음극 (3) 의 전기 이중층의 내전압과 양극 (2) 의 유전체층 (23) 의 내전압을 가산한 것이 되기 때문에, 종래의 전기 이중층만을 이용한 전기 이중층 콘덴서보다도 전압을 높게 할 수 있다.
따라서, 종래의 전기 이중층 콘덴서에서는 복수 개의 전기 이중층 콘덴서로 이루어지는 셀을 직렬 접속해 고전압화를 도모할 필요가 있는 경우에도, 전해 콘덴서 (A1) 에서는 전해 콘덴서 (A1) 단체에 의해 충분한 고전압화가 가능하게 된다.
예를 들면, 100KCV/g 의 니오브 분말을 이용한 1㎠, 1㎜ 두께의 다공질 소결체에서는 1 펠렛당 용량은 30KCV가 되므로, 이 소결체를 100V로 화성 처리하면, 3000㎌의 유전체층을 구성할 수 있다. 한편, 활성탄 미분말을 이용한 분극성 전극 (31) 에서는, 예를 들면 200,000㎌ 이상의 전기 이중층을 형성할 수 있다.
따라서, 3000㎌의 유전체층 (23) 과 200,000㎌의 전기 이중층을 형성 가능한 분극성 전극 (31) 을 이용해 전계 콘덴서 (A1) 를 작성하면, 이 전해 콘덴서 (A1) 에서는, 예를 들면 유전체층 (23) 에 50V가 인가되도록, 단자 (7a,7b) 간에 전압을 인가하면 음극 (3) 에 생기는 전기 이중층에는 약 0.75V (=50·C1／(C1＋C2), C1 은 유전체층 (23) 의 용량, C2 는 전기 이중층의 용량)의 전압이 인가되게 되어, 전기 이중층을 내전압 (약 1.0V) 이하로 유지하면서, 50V 이상의 고전압으로 충전할 수 있어, 전원으로서 이용하는 경우에는 50V 이상의 전압으로 전력 공급이 가능해진다.
또, 전해 콘덴서 (A1) 로 이루어지는 셀을 복수 개 직렬 접속하지 않으면 원하는 고전압을 얻을 수 없는 경우라도, 전해 콘덴서 (A1) 에서는 종래의 전기 이중 층 콘덴서로 이루어지는 셀을 복수 개 직렬 접속하는 경우와 비교해, 보다 적은 개수의 셀을 직렬 접속함으로써 원하는 고전압화를 실현할 수 있다.
전해 콘덴서 (A1) 에서는 직렬 접속되는 셀의 개수를 줄일 수 있으므로, 셀 사이에 전압이 불규칙하게 분포한다 해도, 각 셀의 전압 배분의 균일화를 비교적 용이하게 도모할 수 있다.
또, 상술한 것처럼 음극 (3) 의 전기 이중층에서의 단위 면적당 정전 용량은 양극 (2) 의 유전체층 (23) 에서의 단위 면적당 정전 용량보다도 크다. 이것은 단자 (7A) 와 단자 (7B) 사이에 전압을 인가했을 경우, 음극 (3) 의 전기 이중층 부분에 인가되는 전압은 양극 (2) 의 유전체층 (23) 부분에 인가되는 전압보다도 작아진다는 점으로부터, 전해 콘덴서 (A1) 에서는 상기 전기 이중층에 인가되는 전압을 유전체층 (23) 에 인가되는 전압보다도 작게 하면서, 음극 (3) 의 전기 이중층과 양극 (2) 의 유전체층 (23) 에 대략 동등한 정전 에너지를 축적할 수 있다.
따라서, 전해 콘덴서 (A1) 에서는 상기 전기 이중층에서의 전압을 그 내전압 이하로 하면서, 양극 (2) 의 유전체층 (23) 에서의 고전압화에 의해 전원 공급의 고전압화에 대응하는 것이 가능하다.
또, 양극 (2) 에 다공질 소결체 (21) 를 이용해 비교적 표면적이 큰 유전체층 (23) 을 형성하는 동시에, 음극 (3) 에 활성탄의 미분말을 이용한 분극성 전극 (31) 을 마련해 비교적 표면적이 큰 전기 이중층을 형성하고 있으므로, 양 전극에서의 정전 용량이 크고, 대용량화가 가능해지고 있다.
그리고, 전계 콘덴서 (A1) 로는 대용량, 고전압의 콘덴서가 실현되므로, 고 전압 공급용의 전원으로서 적용되는 경우에는, 동일한 전력을 공급할 때에는 공급 전압을 높게 해 공급 전류를 작게 하면, 전원의 내부 저항에 의한 손실을 작게 할 수 있는 점으로부터, 전원 공급의 효율을 높게 할 수 있다.
또, 전계 콘덴서 (A1) 의 양극 (2) 및 음극 (3) 에서의 단위 면적당 전류량을 작게 할 수 있으므로, 비교적 큰 충전 전류로 축전이 가능함과 동시에, 대전류 공급용의 전원이라고 해도 충분히 적용할 수 있다.
도 4 및 도 5 는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내고 있다. 덧붙여, 이들 도면에 있어서, 상기 실시형태와 동일 또는 유사한 요소에는 상기 실시형태와 동일한 부호를 붙이고 있다.
도 4 에 나타낸 전해 콘덴서 (A2) 는 도 1 에 나타낸 전계 콘덴서 (A1) 를 셀로서 복수 개의 셀을 직렬 접속한 것이다.
케이스 (1) 는 2개의 중판 (11) 에 의해 3개의 분실 (1a) 로 구획되어져 있다. 각 분실 (1a) 에 도 1 에 나타낸 전계 콘덴서 (A1) 가 구성되어 있다. 즉, 각 분실 (1a) 에는 1개씩의 양극 (2) 및 음극 (3) 이 부설되고, 이들을 절연 하는 격벽 (5) 이 설치되어 있다. 각 분실 (1a) 에는 전해액 (4) 이 충전되어 있다. 이 실시형태에 있어서는, 중판 (11) 을 사이에 두도록 설치된 양극 (2) 의 양극 와이어 (22) 와 음극 (3) 의 집전극 (32) 이 도통되어 있다. 이것에 의해, 이 전해 콘덴서 (A2) 에서는 복수의 양극 (2) 및 음극 (3) 이 전기적으로 직렬로 접속되어 있다.
이와 같은 실시형태에 의하면, 이 전해 콘덴서 (A2) 의 전압, 즉 외부 접속용 단자 (7A,7B) 간의 전압을 높게 할 수 있다. 따라서, 전원 공급 용도 등에서의 고전압화에 대응하는데 유리하다. 덧붙여 상기 분실 (1a) 의 수는 3개로 한정하는 것은 아니다.
도 5 에 나타낸 전해 콘덴서 (A3) 는 복수의 양극 (2) 및 음극 (3,3') 을 구비하고 있고, 복수의 양극 (2) 은 서로 접속되어 단자 (7A) 에 접속되고, 복수의 음극 (3,3') 은 서로 접속되어 단자 (7B) 에 접속되어 있다. 2개의 음극 (3) 은 케이스 (1) 의 양측 벽에 부설되어 있고, 이들의 사이에 복수의 양극 (2) 과 음극 (3') 이 교대로 배치되어 있다. 음극 (3') 은 음극 (3) 과 달리, 집전극 (32) 의 양측에 분극성 전극 (31) 이 형성되어 있다. 3개의 양극 와이어 (22) 와 4개의 집전극 (32) 은 각각 외부 접속용 단자 (7A,7B) 에 도통하고 있다. 이것에 의해, 이 전해 콘덴서 (A3) 에 있어서는, 복수의 양극 (2) 및 음극 (3,3') 의 각각이 전기적으로 병렬로 접속되어 있다.
도 5 에 나타난 전해 콘덴서 (A3) 는 실질적으로 복수의 전계 콘덴서 (A1) 로 이루어지는 셀을 병렬 접속한 것과 동일한 효과를 가진다.
따라서, 이와 같은 실시형태에 의하면, 이 전해 콘덴서 (A3) 에 축전되는 정전 에너지를 크게 할 수 있어 전원 공급 용도 등에서의 대용량화에 대응하는데 유리하다.
덧붙여 도 5 의 구성에 대신하여, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 도 4 에 나타내는 구성에 있어서, 복수의 양극 와이어 (22) 를 단자 (7A) 에 접속하고, 복수의 집전극 (32) 을 단자 (7B) 에 접속해 각 셀을 병렬 접속한 구성으로 해도 된다.
본 발명에 관한 전해 콘덴서는 상술한 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관한 전해 콘덴서의 각 부의 구체적인 구성은 여러 가지로 설계 변경 자재이다.
다공질 소결체 (21) 의 재료로는 니오브로 한정하지 않고, 예를 들어 탄 탈 등의 밸브 작용을 가지는 금속, 또는 이들 밸브 작용 금속의 산화물 혹은 질화물 등의 화합물을 이용해도 된다.
분극성 전극 (31) 은 활성탄을 이용해 형성하는 것이 정전 용량을 크게 하는데 바람직하지만, 이것으로 한정되지 않고 전기 이중층을 적절히 형성 가능한 재료이면 된다. 또, 음극 (3) 에 대해서도, 전기 이중층을 형성 가능한 구성이면 되고, 분극성 전극 (31) 과 집전극 (32) 을 구비한 구성으로 한정되는 것은 아니다.
전해액 (4) 은 황산 수용액으로 한정되지 않고, 이외의 수용액 혹은 유기용매가 이용된 유기 전해액으로 해도 된다. 예를 들면, 습식 알루미늄 전계 콘덴서에 사용되고 있는 주지의 전해액을 사용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 양극 및 음극과,
    상기 양극과 음극 사이에 개재하는 전해액을 구비한 전해 콘덴서로서,
    상기 양극은 표면에 유전체층으로서의 산화막이 형성된 밸브 작용을 가지는 금속의 다공질 소결체와, 이 다공질 소결체를 외부 접속용의 정단자에 도통시키는 제 1 도전 부재로 이루어지고,
    상기 음극은 상기 전해액과의 계면에 전기 이중층을 생기게 하는 분극성 부재와 이 분극성 부재를 외부 접속용의 부단자에 도통시키는 제 2 도전 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 이중층에서의 정전 용량은 상기 유전체층에서의 정전 용량보다도 큰 전해 콘덴서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분극성 부재의 단위 부피당 표면적이 상기 다공질 소결체의 단위 부피당 표면적보다도 큰 전해 콘덴서.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 작용을 가지는 금속은 니오브, 탄탈 또는 이들의 화합물인 전해 콘덴서.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음극의 분극성 부재는 활성탄에 의해 형성되어 있는 전해 콘덴서.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극과 상기 음극 사이에는 상기 전해액을 통과시키는 것이 가능하게 된 격벽이 설치되어 있는 전해 콘덴서.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 분실에 구획되어진 케이스를 가져, 이 케이스의 각 분실에 상기 양극, 음극 및 전해액이 설치되는 한편, 인접하는 분실의 양극과 음극이 전기적으로 직렬로 접속되어 있는 전해 콘덴서.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 분실에 구획되어진 케이스를 가져, 이 케이스의 각 분실에 상기 양극, 음극 및 전해액이 설치되는 한편, 각 양극의 제 1 도전 부재끼리 서로 전기적으로 접속되는 동시에, 각 음극의 제 2 도전 부재는 서로 전기적으로 접속되어 있는 전해 콘덴서.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극 및 음극은 복수개 설치되고, 각 양극의 제 1 도전 부재는 서로 전기적으로 접속되는 동시에, 각 음극의 제 2 도전 부재는 서로 전기적으로 접속되어 있는 전해 콘덴서.
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