電解コンデンサおよびその製造方法
【課題】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電解コンデンサを、コスト高になることを回避しながら提供する。
【解決手段】電解紙３を介して弁金属の陽極箔１と陰極箔２とを重ね合わせ巻回してなる電解コンデンサであって、前記電解紙３の表面にガラス粉末４０が塗布された構成とする。製造工程においては、電解紙にガラス粉末４０を塗布する工程を有するものとする。
【解決手段】電解紙３を介して弁金属の陽極箔１と陰極箔２とを重ね合わせ巻回してなる電解コンデンサであって、前記電解紙３の表面にガラス粉末４０が塗布された構成とする。製造工程においては、電解紙にガラス粉末４０を塗布する工程を有するものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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る。
【０００４】
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。
【０００５】
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、これらの端子の下端部は、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。
【０００６】
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、使用する材料や製造方法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。
【０００７】
ところで、アルミニウム電解コンデンサのセパレータとして、ガラス繊維を混抄してなる混抄紙を用いたものも考えられている（特許文献１参照）。ガラス繊維とは、ガラスを繊維状に加工したものや、繊維（セルロース）の表面全体にガラスがコーティングされたものである。このガラス繊維が混抄されたセパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサは、漏れ電流値と高周波におけるインピーダンス値を抑制し、電気特性が優れたものとなっている。
【０００８】
このようなガラス繊維を混抄してなるセパレータを用いた上記のアルミニウム電解コンデンサをオーディオ機器に使用した場合においても、音質を改善できるものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１７３８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、繊維状のガラス繊維を混抄したセパレータは堅くなるため、コンデンサ素子の巻芯部が変形する問題があった。また、繊維の表面にガラスがコーティングされてなるガラス繊維は、それ自体が特別な工程を経て製造されたものであるため、製造コストが高くなり、このようなガラス繊維を混抄してなる電解紙をセパレータとして用いたアルミニウム電解コンデンサの製造コストも高くなる問題があった。
【００１１】
そこで、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る音響用電解コンデンサを、コスト高になることを回避しながら提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、前記外装ケースの開口部を封口する封口体とを備え、前記電解紙にガラス粉末が塗布されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、ガラス粉末が塗布された電解紙をセパレータとして用いることにより、このセパレータを有する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声の品質を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の電解コンデンサは、前記構成において、前記電解紙に塗布される前記ガラス粉末は、平均厚さが０．４〜５．０μｍ、平均粒径が１０〜９００μｍの薄片であり、前記電解紙における前記ガラス粉末の塗布量は、前記電解紙の重量に対して０．０１〜３０．０重量％であることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、電解紙に塗布されたガラス粉末の平均厚さ、平均粒径および塗布量を所定の値とすることにより、特に音の品質の向上を図ることができる。
【００１６】
また、本発明の電解コンデンサの製造方法は、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電解コンデンサの製造方法であって、前記電解紙の表面に、前記ガラス粉末を塗布する工程と、前記ガラス粉末が塗布された前記電解紙を介して前記陽極箔および前記陰極箔を巻回する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この製造方法によれば、電解紙にガラス粉末を塗布するという簡易な方法によって、ガラス粉末を含んだ電解紙を有する電解コンデンサを製造することができる。
【００１８】
また本発明の電解コンデンサの製造方法は、前記製造方法において、前記ガラス粉末を塗布する工程は、前記ガラス粉末を純水等の溶媒に分散させ、前記ガラス粉末を分散させた前記純水等の溶媒に前記電解紙を浸漬し、引き上げた後、乾燥させる工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】
この製造方法によれば、ガラス粉末を分散させた分散液に電解紙を浸漬することにより、簡易な設備によって、電解紙にガラス粉末を塗布することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電解コンデンサおよびその製造方法によると、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の電解コンデンサを、コンデンサ素子の巻芯部の変形や、コスト高になることを回避しながら提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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。
【図２】本発明の電解コンデンサの構成を示す断面図である。
【図３】ガラス粉末の塗布工程を示すフローチャートである。
【図４】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。
【図５】通常の繊維（セルロース等）による電解紙にガラス粉末を含んだものの顕微鏡写真である。
【図６】図５の顕微鏡写真を略線的に示す図である。
【図７】ガラス繊維（繊維表面全体をガラスコーディングしたもの）および通常の繊維（セルロース等）からなる繊維体を含む電解紙（ガラス粉末を含んでいない電解紙）を略線的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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）に収納される。
【００２４】
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。なお、外装ケース１２にコンデンサ素子７を固定する素子固定剤１５を有していてもよい。
【００２５】
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の下端部は、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。
【００２６】
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。
【００２７】
さらに、基板自立タイプのアルミニウム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。
【００２８】
この電解コンデンサにおいてセパレータとして用いられる電解紙３は、一般用電解紙（クラフト系）が用いられ、この電解紙にはガラス粉末が塗布されている。なお、電解紙としては、クラフト系に限らず、マニラ系、クラフト／マニラ麻の混抄等種々のものを用いることができる。また、本実施の形態の場合、電解紙に塗布されるガラス粉末としては、ガラス薄片（日本板硝子社製のガラスフレーク（登録商標））を用いるが、これに限られるものではなく、要はガラスを砕いて細かくなった粉末状（粒子状）のものであれば、広く適用することができる。
【００２９】
本実施の形態の場合、一般用電解紙（クラフト系）に所定平均厚さ、所定平均粒径のガラス粉末（ガラス薄片）を所定の重量％の割合で塗布したものを用いる。平均厚さ、平均粒径および重量％として種々のものを作製して特性試験を行った。特性試験の結果は後述する。
【００３０】
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にセパレータとして用いられる電解紙３にガラス粉末（ガラス薄片）を塗布する工程を示すフローチャートであり、図４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。
【００３１】
図３に示すように、まず、電解紙の製造（ステップＳ１１）及びガラス粉末の入手（ステップＳ１２）を行った後、純水中にガラス粉末を分散させる（ステップＳ１３）。そして、ガラス粉末が分散した純水中に電解紙３を浸漬する（ステップＳ１４）。これにより、電解紙３には、当該電解紙３を構成する繊維が絡み合った中に、ガラス粉末が入り込んだ状態となる。
【００３２】
さらに、純水から引き出した電解紙３を乾燥させることにより（ステップＳ１５）、ガラス粉末が塗布された電解紙が得られる。
【００３３】
このように、ガラス粉末が分散した純水に電解紙３を浸漬させるという方法によってガラス粉末が塗布された電解紙３を製造することにより、比較的簡易な設備によってガラス粉末を含む電解紙３を製造することができる。
【００３４】
なお、ガラス粉末の塗布工程は、図３に示す工程に限られるものではなく、例えば、電解紙３の表面にガラス粉末を含む純水を流す等、種々の方法を適用することができる。
【００３５】
次に、図４を参照しながら、本実施の形態に係る電解コンデンサの製造工程を説明する。
【００３６】
（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）。
【００３７】
（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）。
【００３８】
（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１および陰極箔２各々に接続する。なお、電解紙３は、図３について上述した方法により製造されたガラス粉末を含む電解紙３である。最後に、巻き終わりを素子止めテープ６で止めると共に、図２に示すようにコンデンサ素子７の下端部外周面に素子固定部材１５を嵌め込む（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。
【００３９】
（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。
【００４０】
（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に入れ、封止して気密を保持する。その後、外装スリーブ１６（図２）で被覆する（ステップＳ１０５）。
【００４１】
（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）。
【００４２】
図５は、セルロース等の通常の繊維５０による電解紙３にガラス粉末４０を含んだものの顕微鏡写真（キーエンス社製デジタル顕微鏡、１７５倍）を示し、図６は、図５の顕微鏡写真を略線的に示す線図である。また、図７は、ガラス繊維（繊維表面全体をガラスコーティングしたもの）および通常の繊維（セルロース等）からなる繊維体６０を含む電解紙３（ガラス粉末を含んでいない電解紙）を略線的に示す線図である。
【００４３】
ガラス粉末４０が含まれていない電解紙３（図７）は、セルロース等の通常の繊維やガラス繊維からなる繊維体６０が絡み合う構成を有しているのに対して、ガラス粉末４０が含まれている電解紙３（図５および図６）は、セルロース等の通常の繊維５０とは別に、ガラス粉末４０でなる微粉の存在が認められる。このように、ガラス粉末４０を含んでなる電解紙３は、ガラス粉末４０を含まない電解紙３と外観上の見分けが可能な構成となっている。
【００４４】
なお、ガラス粉末４０を含む電解紙３においては、そのガラス粉末４０を含ませる方法（混抄、塗布またはふりかけ）によらず、いずれの方法によっても、図５および図６に示すようなガラス粉末４０の微粉の存在が認められるものであり、ガラス粉末４０を含まない電解紙（通常の繊維やガラス繊維を含む電解紙）とは見分けが可能なものである。但し、混抄や塗布によりガラス粉末を含んだ電解紙では、ガラス粉末が電解紙と絡み合った状態となっているのに対して、ガラス粉末をふりかけた電解紙では、ガラス粉末と電解紙とが絡み合っていない状態となる。
【実施例】
【００４５】
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。
【００４６】
電解紙を介して陽極箔と陰極箔を重ね合わせ、巻回した基板自立タイプのアルミニウム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、直径３５．０ｍｍ、長さ５８．０ｍｍ、定格電圧７１Ｖ、静電容量１５０００μＦの電解コンデンサを作製し、エージング処理を行った。
【００４７】
下記に示す実施例１〜１８に係る電解コンデンサの中で電解紙に塗布したガラス粉末（ガラス薄片）は日本板硝子社製のガラスフレーク（登録商標）である。
【００４８】
（実施例１）
本実施例１は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して０．０１重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００４９】
（実施例２）
本実施例２は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して１．００重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５０】
（実施例３）
本実施例３は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５１】
（実施例４）
本実施例４は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して０．０１重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５２】
（実施例５）
本実施例５は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して１．００重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５３】
（実施例６）
本実施例６は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５４】
（実施例７）
本実施例７は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して０．０１重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５５】
（実施例８）
本実施例８は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して１．００重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５６】
（実施例９）
本実施例９は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５７】
（実施例１０）
本実施例１０は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して０．０１重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５８】
（実施例１１）
本実施例１１は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して１．００重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５９】
（実施例１２）
本実施例１２は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６０】
（実施例１３）
本実施例１３は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．３μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６１】
（実施例１４）
本実施例１４は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．１μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６２】
（実施例１５）
本実施例１５は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径５μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６３】
（実施例１６）
本実施例１６は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径１０００μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６４】
（実施例１７）
本実施例１７は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して０．００５重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６５】
（実施例１８）
本実施例１８は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して４０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６６】
（比較例）
比較例は、ガラス繊維を混抄してなるセパレータを電解紙として使用したアルミニウム電解コンデンサである。
【００６７】
（従来例）
従来例は一般用電解紙（クラフト系）を電解紙として使用したアルミニウム電解コンデンサである。
【００６８】
上記の実施例１〜１８の電解コンデンサ、および比較例、従来例のアルミニウム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。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表１から以下のことがわかる。本発明の実施例１〜１８のガラス粉末を塗布した電解紙３を用いた電解コンデンサは、比較例、従来例の電解コンデンサと比べると総合評価点が高く、品質の高い音質を再生することができた。そして、塗布するガラス粉末は、平均厚さが０．４〜５．０μｍ、平均粒径が１０〜９００μｍ、添加量が０．０１〜３０．０重量％の範囲とした実施例１〜１２が、上記範囲外の実施例１３〜１８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。
【００７１】
なお、ガラス粉末を塗布する電解紙３はどのような品種でも本発明の目的を実現することは可能である。
【００７２】
また、上述の実施例においては、本発明を基板自立タイプの電解コンデンサに適用したが、リード線形やチップ形の電解コンデンサに適用しても同様の効果が得られる。
【００７３】
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。
【符号の説明】
【００７４】
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 内部端子
１５ 素子固定材
１６ 外装スリーブ
４０ ガラス粉末
５０ 繊維
６０ 繊維体
【技術分野】
【０００１】
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およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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る。
【０００４】
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。
【０００５】
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、これらの端子の下端部は、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。
【０００６】
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、使用する材料や製造方法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。
【０００７】
ところで、アルミニウム電解コンデンサのセパレータとして、ガラス繊維を混抄してなる混抄紙を用いたものも考えられている（特許文献１参照）。ガラス繊維とは、ガラスを繊維状に加工したものや、繊維（セルロース）の表面全体にガラスがコーティングされたものである。このガラス繊維が混抄されたセパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサは、漏れ電流値と高周波におけるインピーダンス値を抑制し、電気特性が優れたものとなっている。
【０００８】
このようなガラス繊維を混抄してなるセパレータを用いた上記のアルミニウム電解コンデンサをオーディオ機器に使用した場合においても、音質を改善できるものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１７３８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、繊維状のガラス繊維を混抄したセパレータは堅くなるため、コンデンサ素子の巻芯部が変形する問題があった。また、繊維の表面にガラスがコーティングされてなるガラス繊維は、それ自体が特別な工程を経て製造されたものであるため、製造コストが高くなり、このようなガラス繊維を混抄してなる電解紙をセパレータとして用いたアルミニウム電解コンデンサの製造コストも高くなる問題があった。
【００１１】
そこで、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る音響用電解コンデンサを、コスト高になることを回避しながら提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、前記外装ケースの開口部を封口する封口体とを備え、前記電解紙にガラス粉末が塗布されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、ガラス粉末が塗布された電解紙をセパレータとして用いることにより、このセパレータを有する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声の品質を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の電解コンデンサは、前記構成において、前記電解紙に塗布される前記ガラス粉末は、平均厚さが０．４〜５．０μｍ、平均粒径が１０〜９００μｍの薄片であり、前記電解紙における前記ガラス粉末の塗布量は、前記電解紙の重量に対して０．０１〜３０．０重量％であることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、電解紙に塗布されたガラス粉末の平均厚さ、平均粒径および塗布量を所定の値とすることにより、特に音の品質の向上を図ることができる。
【００１６】
また、本発明の電解コンデンサの製造方法は、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電解コンデンサの製造方法であって、前記電解紙の表面に、前記ガラス粉末を塗布する工程と、前記ガラス粉末が塗布された前記電解紙を介して前記陽極箔および前記陰極箔を巻回する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この製造方法によれば、電解紙にガラス粉末を塗布するという簡易な方法によって、ガラス粉末を含んだ電解紙を有する電解コンデンサを製造することができる。
【００１８】
また本発明の電解コンデンサの製造方法は、前記製造方法において、前記ガラス粉末を塗布する工程は、前記ガラス粉末を純水等の溶媒に分散させ、前記ガラス粉末を分散させた前記純水等の溶媒に前記電解紙を浸漬し、引き上げた後、乾燥させる工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】
この製造方法によれば、ガラス粉末を分散させた分散液に電解紙を浸漬することにより、簡易な設備によって、電解紙にガラス粉末を塗布することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電解コンデンサおよびその製造方法によると、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の電解コンデンサを、コンデンサ素子の巻芯部の変形や、コスト高になることを回避しながら提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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。
【図２】本発明の電解コンデンサの構成を示す断面図である。
【図３】ガラス粉末の塗布工程を示すフローチャートである。
【図４】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。
【図５】通常の繊維（セルロース等）による電解紙にガラス粉末を含んだものの顕微鏡写真である。
【図６】図５の顕微鏡写真を略線的に示す図である。
【図７】ガラス繊維（繊維表面全体をガラスコーディングしたもの）および通常の繊維（セルロース等）からなる繊維体を含む電解紙（ガラス粉末を含んでいない電解紙）を略線的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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）に収納される。
【００２４】
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。なお、外装ケース１２にコンデンサ素子７を固定する素子固定剤１５を有していてもよい。
【００２５】
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の下端部は、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。
【００２６】
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。
【００２７】
さらに、基板自立タイプのアルミニウム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。
【００２８】
この電解コンデンサにおいてセパレータとして用いられる電解紙３は、一般用電解紙（クラフト系）が用いられ、この電解紙にはガラス粉末が塗布されている。なお、電解紙としては、クラフト系に限らず、マニラ系、クラフト／マニラ麻の混抄等種々のものを用いることができる。また、本実施の形態の場合、電解紙に塗布されるガラス粉末としては、ガラス薄片（日本板硝子社製のガラスフレーク（登録商標））を用いるが、これに限られるものではなく、要はガラスを砕いて細かくなった粉末状（粒子状）のものであれば、広く適用することができる。
【００２９】
本実施の形態の場合、一般用電解紙（クラフト系）に所定平均厚さ、所定平均粒径のガラス粉末（ガラス薄片）を所定の重量％の割合で塗布したものを用いる。平均厚さ、平均粒径および重量％として種々のものを作製して特性試験を行った。特性試験の結果は後述する。
【００３０】
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にセパレータとして用いられる電解紙３にガラス粉末（ガラス薄片）を塗布する工程を示すフローチャートであり、図４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。
【００３１】
図３に示すように、まず、電解紙の製造（ステップＳ１１）及びガラス粉末の入手（ステップＳ１２）を行った後、純水中にガラス粉末を分散させる（ステップＳ１３）。そして、ガラス粉末が分散した純水中に電解紙３を浸漬する（ステップＳ１４）。これにより、電解紙３には、当該電解紙３を構成する繊維が絡み合った中に、ガラス粉末が入り込んだ状態となる。
【００３２】
さらに、純水から引き出した電解紙３を乾燥させることにより（ステップＳ１５）、ガラス粉末が塗布された電解紙が得られる。
【００３３】
このように、ガラス粉末が分散した純水に電解紙３を浸漬させるという方法によってガラス粉末が塗布された電解紙３を製造することにより、比較的簡易な設備によってガラス粉末を含む電解紙３を製造することができる。
【００３４】
なお、ガラス粉末の塗布工程は、図３に示す工程に限られるものではなく、例えば、電解紙３の表面にガラス粉末を含む純水を流す等、種々の方法を適用することができる。
【００３５】
次に、図４を参照しながら、本実施の形態に係る電解コンデンサの製造工程を説明する。
【００３６】
（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）。
【００３７】
（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）。
【００３８】
（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１および陰極箔２各々に接続する。なお、電解紙３は、図３について上述した方法により製造されたガラス粉末を含む電解紙３である。最後に、巻き終わりを素子止めテープ６で止めると共に、図２に示すようにコンデンサ素子７の下端部外周面に素子固定部材１５を嵌め込む（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。
【００３９】
（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。
【００４０】
（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に入れ、封止して気密を保持する。その後、外装スリーブ１６（図２）で被覆する（ステップＳ１０５）。
【００４１】
（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）。
【００４２】
図５は、セルロース等の通常の繊維５０による電解紙３にガラス粉末４０を含んだものの顕微鏡写真（キーエンス社製デジタル顕微鏡、１７５倍）を示し、図６は、図５の顕微鏡写真を略線的に示す線図である。また、図７は、ガラス繊維（繊維表面全体をガラスコーティングしたもの）および通常の繊維（セルロース等）からなる繊維体６０を含む電解紙３（ガラス粉末を含んでいない電解紙）を略線的に示す線図である。
【００４３】
ガラス粉末４０が含まれていない電解紙３（図７）は、セルロース等の通常の繊維やガラス繊維からなる繊維体６０が絡み合う構成を有しているのに対して、ガラス粉末４０が含まれている電解紙３（図５および図６）は、セルロース等の通常の繊維５０とは別に、ガラス粉末４０でなる微粉の存在が認められる。このように、ガラス粉末４０を含んでなる電解紙３は、ガラス粉末４０を含まない電解紙３と外観上の見分けが可能な構成となっている。
【００４４】
なお、ガラス粉末４０を含む電解紙３においては、そのガラス粉末４０を含ませる方法（混抄、塗布またはふりかけ）によらず、いずれの方法によっても、図５および図６に示すようなガラス粉末４０の微粉の存在が認められるものであり、ガラス粉末４０を含まない電解紙（通常の繊維やガラス繊維を含む電解紙）とは見分けが可能なものである。但し、混抄や塗布によりガラス粉末を含んだ電解紙では、ガラス粉末が電解紙と絡み合った状態となっているのに対して、ガラス粉末をふりかけた電解紙では、ガラス粉末と電解紙とが絡み合っていない状態となる。
【実施例】
【００４５】
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。
【００４６】
電解紙を介して陽極箔と陰極箔を重ね合わせ、巻回した基板自立タイプのアルミニウム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、直径３５．０ｍｍ、長さ５８．０ｍｍ、定格電圧７１Ｖ、静電容量１５０００μＦの電解コンデンサを作製し、エージング処理を行った。
【００４７】
下記に示す実施例１〜１８に係る電解コンデンサの中で電解紙に塗布したガラス粉末（ガラス薄片）は日本板硝子社製のガラスフレーク（登録商標）である。
【００４８】
（実施例１）
本実施例１は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して０．０１重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００４９】
（実施例２）
本実施例２は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して１．００重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５０】
（実施例３）
本実施例３は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５１】
（実施例４）
本実施例４は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して０．０１重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５２】
（実施例５）
本実施例５は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して１．００重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５３】
（実施例６）
本実施例６は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径１０μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５４】
（実施例７）
本実施例７は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して０．０１重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５５】
（実施例８）
本実施例８は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して１．００重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５６】
（実施例９）
本実施例９は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．４μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５７】
（実施例１０）
本実施例１０は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して０．０１重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５８】
（実施例１１）
本実施例１１は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して１．００重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００５９】
（実施例１２）
本実施例１２は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６０】
（実施例１３）
本実施例１３は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ０．３μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６１】
（実施例１４）
本実施例１４は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．１μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６２】
（実施例１５）
本実施例１５は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径５μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６３】
（実施例１６）
本実施例１６は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径１０００μｍのガラス粉末を電解紙に対して３０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６４】
（実施例１７）
本実施例１７は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して０．００５重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６５】
（実施例１８）
本実施例１８は一般用電解紙（クラフト系）に平均厚さ５．０μｍ、平均粒径９００μｍのガラス粉末を電解紙に対して４０．０重量％の割合で塗布させたものを電解紙として使用した電解コンデンサである。
【００６６】
（比較例）
比較例は、ガラス繊維を混抄してなるセパレータを電解紙として使用したアルミニウム電解コンデンサである。
【００６７】
（従来例）
従来例は一般用電解紙（クラフト系）を電解紙として使用したアルミニウム電解コンデンサである。
【００６８】
上記の実施例１〜１８の電解コンデンサ、および比較例、従来例のアルミニウム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。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表１から以下のことがわかる。本発明の実施例１〜１８のガラス粉末を塗布した電解紙３を用いた電解コンデンサは、比較例、従来例の電解コンデンサと比べると総合評価点が高く、品質の高い音質を再生することができた。そして、塗布するガラス粉末は、平均厚さが０．４〜５．０μｍ、平均粒径が１０〜９００μｍ、添加量が０．０１〜３０．０重量％の範囲とした実施例１〜１２が、上記範囲外の実施例１３〜１８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。
【００７１】
なお、ガラス粉末を塗布する電解紙３はどのような品種でも本発明の目的を実現することは可能である。
【００７２】
また、上述の実施例においては、本発明を基板自立タイプの電解コンデンサに適用したが、リード線形やチップ形の電解コンデンサに適用しても同様の効果が得られる。
【００７３】
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。
【符号の説明】
【００７４】
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 内部端子
１５ 素子固定材
１６ 外装スリーブ
４０ ガラス粉末
５０ 繊維
６０ 繊維体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記電解紙にガラス粉末が塗布されていることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
前記電解紙に塗布される前記ガラス粉末は、平均厚さが０．４〜５．０μｍ、平均粒径が１０〜９００μｍの薄片であり、
前記電解紙における前記ガラス粉末の量は、前記電解紙の重量に対して０．０１〜３０．０重量％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。
【請求項３】
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巻回してなる電解コンデンサの製造方法であって、
前記電解紙の表面に、前記ガラス粉末を塗布する工程と、
前記ガラス粉末が塗布された前記電解紙を介して前記陽極箔および前記陰極箔を巻回する工程と
を備えることを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記ガラス粉末を塗布する工程は、
前記ガラス粉末を純水に分散させ、前記ガラス粉末が溶解した前記純水に前記電解紙を浸漬し、引き上げた後、乾燥させることを特徴とする請求項３に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項１】
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、
前記電解紙にガラス粉末が塗布されていることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
前記電解紙に塗布される前記ガラス粉末は、平均厚さが０．４〜５．０μｍ、平均粒径が１０〜９００μｍの薄片であり、
前記電解紙における前記ガラス粉末の量は、前記電解紙の重量に対して０．０１〜３０．０重量％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。
【請求項３】
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巻回してなる電解コンデンサの製造方法であって、
前記電解紙の表面に、前記ガラス粉末を塗布する工程と、
前記ガラス粉末が塗布された前記電解紙を介して前記陽極箔および前記陰極箔を巻回する工程と
を備えることを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記ガラス粉末を塗布する工程は、
前記ガラス粉末を純水に分散させ、前記ガラス粉末が溶解した前記純水に前記電解紙を浸漬し、引き上げた後、乾燥させることを特徴とする請求項３に記載の電解コンデンサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−９６７６１（Ｐ２０１１−９６７６１Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４７４５２（Ｐ２００９−２４７４５２）
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
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