(57)【要約】  気密ケーシング、電解液中に浸された電極、該電極に接続された電気接点及び有害物質の収着手段（１０，４３）を含む電解コンデンサーであって、有害物質の収着手段がポリマー製ハウジング（１１，１２）で構成され、しかもポリマー製ハウジングが該有害物質に対して透過性であるがしかし該電解液に対して不透過性であり且つ該有害物質の収着用の１種又はそれ以上のゲッター物質（１４，４５）を含有する電解コンデンサーが記載される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密ケーシング（３１，５１，６１）、電解液中に浸された電極（３２、３２′，５２，６２）、該電極に接続された電気接点（３４、３４′，５４、５４′）及び有害物質の収着手段（１０，２０，３３，４５，５５，６５）を含む電解コンデンサー（３０，４０，５０，６０）において、有害物質の収着手段が、該有害物質に対して透過性であるがしかし該電解液に対して不透過性である且つ該有害物質の収着用の１種又はそれ以上のゲッター物質（１４，２２、２２′）を含有するポリマー製ハウジング（２１）で構成されている、ことを特徴とする電解コンデンサー。
【請求項２】
透過性のポリマー製ハウジングが、２枚の融着されたポリマーシート（１１、１２）で構成されている、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項３】
透過性のポリマー製ハウジングが１枚のポリマーシートで構成され、そしてこのシートが一つのラインに沿ってそれ自体上に折られて前記収着手段の一つの側面が形成され且つその他の縁（一方又は両方の縁）に沿って融着されて閉鎖空洞が形成されている、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項４】
ポリマーシートの厚さが、２と５０μｍの間で構成されている、請求項２又は３に記載の電解コンデンサー。
【請求項５】
厚さが、５と１５μｍの間で構成されている、請求項４に記載の電解コンデンサー。
【請求項６】
ポリマーシートが、同じ厚さを有する、請求項２に記載の電解コンデンサー。
【請求項７】
ゲッター物質が、６０μｍ未満の粒度を有する粉末の形態にある、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項８】
粉末が、ピルを形成するように圧縮されている、請求項７に記載の電解コンデンサー。
【請求項９】
ポリマー製ハウジング（２１）が、円筒形の形状を有する、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項１０】
透過性のポリマー製ハウジングが、ポリオレフィンで作られている、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項１１】
ポリオレフィンが、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）である、請求項１０に記載の電解コンデンサー。
【請求項１２】
透過性のポリマー製ハウジングが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で作られている、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項１３】
有害物質が水素を含み、そしてゲッター物質が非蒸発性ゲッター合金を含む、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項１４】
非蒸発性ゲッター合金が、ジルコニウム−バナジウム−鉄合金又はジルコニウム−コバルト−希土類合金を含む、請求項１３に記載の電解コンデンサー。
【請求項１５】
有害物質が水素を含み、そしてゲッター物質が不飽和有機化合物を含む、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項１６】
更に水素添加触媒を含む、請求項１５に記載の電解コンデンサー。
【請求項１７】
有害物質が水素を含み、そしてゲッター物質がカーボンナノチューブ、又は銀堆積物を備えたゼオライトを含む、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項１８】
有害物質が水素を含み、そしてゲッター物質が酸化パラジウム又は酸化コバルト（ＩＩ，ＩＩＩ）のなかの一つ又はそれ以上の化合物を含む、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項１９】
ゲッター物質が、Ｈ2Ｏの除去用のゲッター物質と一緒に用いられている、請求項１８に記載の電解コンデンサー。
【請求項２０】
有害物質がＨ2Ｏを含み、そしてゲッター物質が次の化合物すなわちアルカリ土類金属酸化物、酸化ホウ素又はゼオライトのなかの一つ又はそれ以上を含む、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項２１】
アルカリ土類金属酸化物が、酸化カルシウムである、請求項２０に記載の電解コンデンサー。
【請求項２２】
有害物質がＣＯ2を含み、そしてゲッター物質が次の化合物すなわち水酸化リチウム、アルカリ土類金属水酸化物又は式ＬｉＸＯy（ここで、Ｘはジルコニウム、鉄、ニッケル、チタン及びケイ素のなかから選ばれ、そしてｙは２と４の間で構成される）のリチウム塩のなかの一つ又はそれ以上を含む、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項２３】
有害物質がＣＯを含み、そしてゲッター物質が次の化合物すなわち酸化コバルト（ＩＩ，ＩＩＩ）、酸化銅（ＩＩ）、過マンガン酸カリウムのなかの一つ又はそれ以上を含む、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項２４】
ゲッター物質が、ＣＯ2の除去用のゲッター物質と一緒に用いられている、請求項２３に記載の電解コンデンサー。
【請求項２５】
ゲッター物質を含有するポリマー製ハウジングを１つ又はそれ以上含み、そしてこれらのポリマー製ハウジングが気密ケーシングの内壁の１つ又はそれ以上の部分に沿って配置されている、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項２６】
気密ケーシングの一部が、ゲッター物質を含有するポリマー製ハウジングを受容するのに充てられている、請求項１に記載の電解コンデンサー。
【請求項２７】
ゲッター物質を含有するポリマー製ハウジングを受容するための部分が、電気絶縁格子により電解コンデンサーの残余部分から分離されている、請求項２６に記載の電解コンデンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作中電解コンデンサーにより発生される有害物質を収着する（ｓｏｒｂ）ことができる手段を含有する電解コンデンサーに関する。
【０００２】
公知の電解コンデンサーたとえばＥＤＬＣ（電気化学的二重層コンデンサー）スーパーコンデンサーは、本質的には、典型的には金属シートで形成された電極が配列され且つこれらの電極が特定の電解液中に浸されているところの気密ケーシングで構成される。ケーシングはまた、有害物質の収着（ｓｏｒｐｔｉｏｎ）のためのゲッタリング作用を有する元素、及び電極をコンデンサーの外部と連通させる電気接点を含有する。
【０００３】
電解液については、それらは、典型的には、溶媒及びイオン塩で形成される。たとえばＥＤＬＣの場合において、アセトニトリル及びプロピレンカーボネートがしばしば溶媒として用いられ、一方テトラフルオロホウ酸テトラエチルアンモニウムがしばしば塩として用いられる。
【０００４】
コンデンサーの動作中、これらの溶液は、コンデンサーを損傷（修理不能な態様にてでさえ）し得る有害物質（しばしば気体形態で）を発生し得る。有害ガスの別のあり得る源は、コンデンサーの内部で用いられたいくつかの物質の脱着に因り得る。
【０００５】
二酸化炭素、酸化炭素及び水素が最も有害な気体化学種のなかにあり、一方水（特に有害である別の化学種である）が典型的には電解液の内部に液体形態で存在する。
【０００６】
コンデンサーの内部の有害化学種の収着の問題は、電解液中に混入される１種若しくはそれ以上の収着元素を添加することにより又は混入されない収着系により取り組まれ得る。電解液中に混入されるゲッタリング作用を備えた物質の使用は、液体収着剤により成し遂げられ得る。かかるタイプの解決策は、本出願人名義の特許出願ＰＣＴ／ＩＴ２００６／０００３４９に開示されている。第２の具体的態様は、特開平３−２９２７１２号公報に記載されているように、電解液に添加される固体収着剤の使用を指示し、しかして白金、パラジウム又はそれらの合金の微粒子を含む添加剤がシート上に、これらのシートが電解液で含浸された後に施用される。しかしながら、これらのシートは非常に小さい厚さ（特に、１０マイクロメートル（μｍ）未満）を有し得、しかして該微粒子中に含有された粒子によりそれらの比較的大きい直径に因りシートは損傷され得、コンデンサー内における偶発的短絡の危険性をもたらすことになる。
【０００７】
コンデンサーの画定領域に置かれたガス収着体を用いる方式は、特開２００３−１９７４８７号公報に記載されている。この場合において、収着物質は、収着物質を支持するところのポリプロピレンのようなポリマー物質で作られたシートの形態で用いられ、しかもかかるシートは電解液と直接的に接触されている。
【０００８】
これらのタイプの解決策は、収着物質がコンデンサー内で生成された有害物質を収着する機能を有することに加えて、その収着性が損ねられるのを防ぐために電解液に対して適合性でなければならない（すなわち、収着物質は電解液に関して完全に不活性でなければならない）という事実により、さもなければ更に一層悪いことには、コンデンサーの正しい動作にとって有害な化学種が電解液との反応の結果として放出されるという事実により制限される。たとえば、ガス収着剤のあり得る分解は、電解液の導電率を変動し得る。かかる化学的適合性は、収着剤が有害化学種と結合することによりその機能を行った後でさえ、収着剤により確保されねばならない。
【０００９】
第１観点において、本発明は、先行技術に依然として存在する問題を克服することができる電解コンデンサーに関し、そして特に、電解液を含有する気密ケーシングを含む電解コンデンサーであって、電極が浸されており、電気接点が該電極に接続されており、しかも該ケーシング中に有害物質の収着手段が存在する電解コンデンサーにおいて、有害物質の収着手段が、該有害物質に対して透過性であるがしかし該電解液に対して不透過性である且つ該有害物質の収着用の１種又はそれ以上のゲッター物質を含有するポリマー製ハウジングで構成されている、ことを特徴とする電解コンデンサーに存する。
【００１０】
図面に示された様々な要素のサイズ及びサイズ比率は正確でなく、これらの図面の理解を容易にするように変えられている。
【００１１】
図１は有害物質の収着手段１０を断面にて示し、該手段は２枚のポリマーシート１１及び１２を含み、しかもこれらのシートはそれらの周辺において互いに融着され、かくして１種又はそれ以上のゲッター物質の粉末１４を含有する空洞１３を画定する。ポリマーシート１１及び１２を形成する材料の少なくとも一方そして好ましくは両方は、有害物質に対して透過性であるがしかし電解液に対して不透過性であり、かくしてゲッター物質に関して保護作用を奏する。これにより、コンデンサーの内部で用いられる電解液のタイプに関係なくゲッター物質の自由選択が可能にされる。
【００１２】
ポリマーシート１１及び１２の厚さは、本発明にとって非常に重要なパラメーターであり、何故なら有害物質の有効な透過を可能にするためにこれらのシートは薄いことが必要であるが、しかし同時にそれらは破壊及びその結果として起こるゲッター物質の漏出を回避するのに十分に厚くなければならないからである。これらの対立する要求の結果として、ポリマーシートの厚さは、適当には、２と５０μｍの間でそして好ましくは５と１５μｍの間で構成される、ということが分かった。好ましい具体的態様において、これらの２枚のポリマーシートは、同じ厚さを有する。
【００１３】
無論、図１に関して記載されたものと等価の構造を備えた有害物質の収着手段もまた、ただ１枚のポリマーシートを用いて、このシートが一つのラインに沿ってそれ自体上に折られて該手段の一つの側面が形成されそしてその他の縁（一方又は両方の縁）に沿って融着されて空洞１３に類似した閉鎖空洞が形成されることにより得られ得る。この装置もまた、シート１１と１２が同じ厚さ及び透過性の特性を有するという上記に記載された好ましい選択肢を満たす。
【００１４】
ゲッターシステムが電解コンデンサーの内壁の一つに沿って設置される場合において、かかる壁と接触するシートについてより大きい厚さを用いることが可能であり、何故ならゲッターシステムとコンデンサー壁の間の接触表面に沿って有害物質の透過がないからである。
【００１５】
ポリマー製ハウジング中に含有されたゲッター物質は、好ましくは、６０μｍ未満で構成された粒度を有する粉末の形態にある。ゲッター物質が圧縮粉末のみで作られたピルの形態で用いられることも可能である。かかる解決策は、より多量のゲッター物質が電解コンデンサー中に導入されねばならない場合に有用である。
【００１６】
図２は有害物質の収着システム２０を示し、しかして２種の異なるゲッター物質２２及び２２′が、有害物質に対して透過性のポリマー物質で作られた円筒形ハウジング２１中に封じ込められたピルの形態で導入されている。
【００１７】
他の用途において及び他の分野において用いられる透過性のポリマー製ハウジング中のゲッター物質は知られており、そしてたとえば米国特許第４，８３０，６４３号明細書、米国特許第５，７４３，９４２号明細書及び米国特許第６，４２８，６１２号明細書に記載されている。
【００１８】
透過性のポリマー製ハウジングを形成する物質については、本発明者は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリオレフィンが本発明の成就のために適した物質であることを見出した。ポリオレフィンについては、ポリエチレン特に低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）が好ましい。
【００１９】
本発明による手段に用いられるゲッター物質は様々な種類であり、しかしてこれらの種類はコンデンサーの内部から除去されるべき有害物質に依存し、そしてこれらの有害物質の特質は、ガスを除去する手段を備えない種々のタイプのコンデンサーによる動作中に発生したガスを分析するように行われる予備試験により、任意の種類のコンデンサーについて確認され得る。
【００２０】
有害物質が水素である場合、非蒸発性ゲッター合金、特に米国特許第４，３１２，６６９号明細書に記載されたそして名称Ｓｔ ７０７下で本出願人により販売されているジルコニウム−バナジウム−鉄合金又は米国特許第５，９６１，７５０号明細書に記載されたそして名称Ｓｔ ７８７下で本出願人により販売されているジルコニウム−コバルト−希土類合金を用いることが可能である。不飽和有機化合物（おそらく、水素添加触媒と共に）、銀堆積物を備えたゼオライト、又はカーボンナノチューブを用いることも可能である。最後に、酸化パラジウム（ＰｄＯ）又は酸化コバルト（ＩＩ，ＩＩＩ）（Ｃｏ3Ｏ4）のような水素と反応して水を形成する物質をＨ2Ｏ収着剤と組み合わせて用いることが可能である。
【００２１】
有害物質がＨ2Ｏである場合、ゲッター物質として、アルカリ土類金属酸化物（酸化カルシウムが好ましい）、酸化ホウ素又はゼオライトを用いることが可能である。
【００２２】
有害物質が二酸化炭素すなわちＣＯ2である場合、適当なゲッター物質は、水酸化リチウム、アルカリ土類金属水酸化物、又はＬｉＸＯy（ここで、Ｘはジルコニウム、鉄、ニッケル、チタン及びケイ素のなかから選ばれ、そしてｙは２と４の間で構成される）のようなリチウム塩である。
【００２３】
有害物質が一酸化炭素すなわちＣＯである場合、酸化コバルト（ＩＩ，ＩＩＩ）（Ｃｏ3Ｏ4）、酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）又は過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ4）を好ましくはＣＯ2収着剤と共に用いることが可能である。
【００２４】
本発明の電解コンデンサーに用いるための有害物質の収着手段はまた、コンデンサーから除去されることが必要される有害物質に依存して、１種より多いゲッター物質を含み得る。たとえば、溶媒がアセトニトリルであるコンデンサーにおいて、水素生成が主として起こり、しかしてかかるガス用のより多いゲッター物質を備えた組成物を用いることが得策であるのに対して、溶媒がプロピレンカーボネートである場合においてはＣＯ及びＣＯ2を収着するためのより多量の粉末が用いられねばならない。
【００２５】
本発明の電解コンデンサーは、たとえば図３に示されているように、ゲッター物質を含有する透過性ハウジングを電解コンデンサーの一つの側面に沿って、電極を含まないところのコンデンサーの領域に置くことにより製造され得る。この場合において、電解コンデンサー３０の構造体は、電解液（示されていない）中に浸された平行な金属板の形態の複数枚の平面電極（読みやすさを損ねないように、最も外側の２枚すなわち３２及び３２′のみが図面に示されている）を含む。有害ガスの収着用のゲッター物質を含有する透過性のポリマー製ハウジング３３は、このコンデンサーの一つの側面に配置されている。電気接点３４及び３４′は、電極を電解コンデンサーの気密ケーシング３１の外部と連通させる。
【００２６】
図３は、電解コンデンサー３０についての好ましい具体的態様を示す。代替の且つ完全に等価の具体的態様は、電解コンデンサーの気密ケーシングの内壁の複数の部分に沿って配置された１つ又はそれ以上の透過性のポリマー製ハウジングの使用を指示する。
【００２７】
図４は、図３に関して記載されたものと同様な（図３と同じ数字を有する図４中の要素は、上記に記載されたのと同じである）、しかし有害物質の収着用のゲッター手段４５を含有する目的で部分４３がコンデンサー構造体に加えられている電解コンデンサー４０を示す。実際には、該ゲッター手段を含有する部分４３は、電解コンデンサーの要素（電極、接点）を含まないところの電解コンデンサーの気密ケーシングの部分を形成するが、しかし一つの側面に沿って電解コンデンサーの内部と連通する。透過性のポリマー製ハウジングが部分４３の利用可能な容積の全部を占めない場合、この容積の一部は電解液で満たされる。
【００２８】
代替的に、ゲッター物質を含有する透過性ハウジングは、たとえば図５に示されているように、電解コンデンサーの中心部分中に挿入され得る。この場合において、コンデンサー５０は円筒形の幾何学的形を有し、そしてその軸方向の断面図が示されている。コンデンサーは、電解液（示されていない）中に浸されているところの螺旋（その断面図は、互いに近接した垂直な平行線により表されている）を形成するように巻かれた薄いシートの形態の電極５２を含有する気密ケーシング５１を含む。電気接点５４，５４′は、電極を気密ケーシングの外部と連通させる（図５において、明瞭さの理由のために、これらの接点は、電極に関して離れた要素として描かれている）。ゲッター物質を含有する透過性のポリマー製ハウジングに存する有害物質の収着手段５５は、このコンデンサーの中心部分に置かれている。
【００２９】
本発明の別の好ましい具体的態様は、図６に示されている。この場合において、電解コンデンサー６０は、やはり円筒形の幾何学的形を有し且つ螺旋巻きの形態の電極６２を含有する。気密ケーシング６１は、有害物質の収着手段６５（やはり、ゲッター物質を含有する透過性のポリマー製ハウジングの形態にある）を受容するように働く部分６３をその下部に有する。かかる具体的態様は特に有利であり、何故なら電気接点に対して有害物質の収着手段が近いことに因る特別の幾何学的拘束がないからである。
【００３０】
図４及び６に示された具体的態様において、電極が透過性のポリマー製ハウジングを損傷する（その中に含有されたゲッター物質の漏出の原因となり得る）のを防止するために、透過性のポリマー製ハウジングを受容する領域と電極との間に分離格子（示されていない）を加えることが得策である。かかる格子は電気絶縁性でなければならず、何故ならそれらの電極と接触している時に電極間の短絡をもたらすことになってはならないからである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明による電解コンデンサー中の有害物質の収着手段を断面にて示す。
【図２】図２は、本発明の電解コンデンサー中の有害物質の収着手段の別の具体的態様を示す。
【図３】図３は、ゲッター物質を含有する透過性のポリマー製ハウジングを含む電解コンデンサーの断面図を示す。
【図４】図４は、図３に示された電解コンデンサーの別の具体的態様を示す。
【図５】図５は、ゲッター物質を含有する透過性のポリマー製ハウジングを含むところの異なる幾何学的形を有する電解コンデンサーの断面図を示す。
【図６】図６は、図５に示された電解コンデンサーの好ましい具体的態様の断面図を示す。
【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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【国際調査報告】
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