説明

電解コンデンサ

【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提供する。
【解決手段】電解紙3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7と、前記コンデンサ素子7を収納する有底円筒状の外装ケース12と、前記コンデンサ素子7を前記外装ケース内に固定する固定材14と、前記外装ケース12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14を用いる。

【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、固定材を用いてケース内に固定される。
【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】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平11−45834号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
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。
【0010】
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。
【課題を解決するための手段】
【0011】
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たことを特徴とする。
【0012】
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。
【0013】
また、本発明の電解コンデンサは、前記構成において、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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【発明の効果】
【0016】
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。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【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】本発明の電解コンデンサの製造フローチャートである。
【図4】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5】図4の顕微鏡写真を略線的に示す図である。
【図6】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7】図6の顕微鏡写真を略線的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
(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)。
【0027】
(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)。
【0028】
(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。
【0029】
(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。
【0030】
(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)。
【0031】
(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)。
【0032】
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。
【0033】
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。
【実施例】
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。本実施例の場合、ガラス粉末の一例として、鱗片状ガラスを用いた。
【0037】
(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。
【0038】
(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。
【0039】
(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。
【0040】
(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。
【0041】
(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。
【0042】
(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。
【0043】
(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。
【0044】
(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。
【0045】
(実施例9)
本実施例9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。
【0046】
(実施例10)
本実施例10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。
【0047】
(実施例11)
本実施例11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。
【0048】
(実施例12)
本実施例12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。
【0049】
(実施例13)
本実施例13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。
【0050】
(実施例14)
本実施例14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。
【0051】
(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。
【0052】
上記の実施例1〜14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。
【0053】
【表1】

【0054】
表1から以下のことがわかる。本発明の実施例1〜14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、上記範囲外の実施例9〜14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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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】
【0059】
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

【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たことを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項2】
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請求項1に記載の電解コンデンサ。
【請求項3】
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2に記載の電解コンデンサ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2011−151062(P2011−151062A)
【公開日】平成23年8月4日(2011.8.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−9032(P2010−9032)
【出願日】平成22年1月19日(2010.1.19)
【出願人】(000004606)ニチコン株式会社 (656)