(57)【要約】【課題】埋め込み可能な医療装置（ＩＭＤ）内での使用に適合し、内部ケース室内の空間を効率的に使用する電解コンデンサを提供する。【解決手段】扁平な電解コンデンサは、内部ケース室を画定する密閉コンデンサケースと、内部ケース室周縁部を有するカバーと、内部ケース室内の電極スタックアセンブリであって、ケース室周縁部と嵌合するように構成されたスタック周縁部を有し、互いに位置合わせされ、かつケース底部とカバーとの間に、所定の許容差によりケース室の高さＨＣＷ以下になるように選択された積層高さＨＮにわたり積層されたＮ個のコンデンサ層を備え、Ｎ個のコンデンサ層のうちＮ１個のコンデンサ層がそれぞれ第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１を有し、Ｎ個のコンデンサ層のうちＮ２個のコンデンサ層がそれぞれ第２のコンデンサ層の厚さＴＣＬ２を有し、積層高さＨＮがＮ１・ＴＣＬ１＋Ｎ２・ＴＣＬ２で決まる電極スタックアセンブリと、を備える。【選択図】図１
2004501728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み可能な医療装置であって、
筐体と、
前記筐体内に配置された電子モジュールと、
前記筐体内で前記電子モジュールに電気的に結合されたエネルギー源と、
前記筐体内で前記電子モジュールに電気的に結合されたコンデンサアセンブリと、
を備え、前記コンデンサは、
内部ケース室を画定する密閉コンデンサケースであって、底部周辺端を有する底部と、該底部周辺端から側壁の高さにわたりケース開口端およびケース室の高さＨＣＷを画定する側壁開口端まで延びるケース側壁とを備えるコンデンサケースと、
前記ケース開口端に当てて密閉され、前記内部ケース室を包むようになっており、それにより、該内部ケース室は前記ケース側壁によって画定されるケース室周縁部を有するカバーと、
前記内部ケース室内に位置する電極スタックアセンブリであって、前記ケース室周縁部と嵌合するように構成されたスタック周縁部を有し、さらに互いに位置合わせされて、かつ前記ケース底部と前記カバーとの間に、所定の許容差により前記ケース室の高さＨＣＷ以下になるように選択された積層高さＨＮにわたり積層された複数のＮ個のコンデンサ層を備え、該Ｎ個のコンデンサ層のうちＮ１個のコンデンサ層はそれぞれ第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１を有し、該Ｎ個のコンデンサ層のうちＮ２個のコンデンサ層はそれぞれ第２のコンデンサ層の厚さＴＣＬ２を有し、
それにより、前記積層高さＨＮは、Ｎ１・ＴＣＬ１＋Ｎ２・ＴＣＬ２ で決まる電極スタックアセンブリと、
をさらに備える埋め込み可能な医療装置。
【請求項２】
埋め込み可能な医療装置であって、
筐体と、
前記筐体内に配置された電子モジュールと、
前記筐体内に配置され前記電子モジュールに電気的に結合されたエネルギー源と、および
前記筐体内に配置され前記電子モジュールに電気的に結合されたコンデンサアセンブリと、
を備え、該コンデンサアセンブリは、
内部ケース室を画定する密閉コンデンサケースであって、底部周辺端を有する底部と、該底部周辺端からケース開口端を画定する側壁開口端まで延びるケース側壁と、該ケース開口端に当てて密閉されて前記内部ケース室を包むカバーとを備え、それにより、該内部ケース室はケース室周縁部とケース室高さＨｃｗを有するコンデンサケースと、
前記内部ケース室内に位置する電極スタックアセンブリであって、互いに位置合わせされて、かつ前記ケース底部と前記カバーとの間に積層され、積層高さＨＮが所定の許容差により前記ケース室の高さＨＣＷ以下になるように選択されたＮ個のコンデンサ層を備えた電極スタックアセンブリと、
をさらに備え、
前記Ｎ個のコンデンサ層のうちＮ１個のコンデンサ層は、それぞれ第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１を有し、それぞれは
陰極層の厚さを有し、前記ケース室周縁部の主要部分にわたって前記ケース側壁に向かって延びる陰極周辺端と、前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陰極タブとを備えた陰極層と、
ｘ個の陽極層を備えた陽極サブアセンブリであって、該陽極層のそれぞれは、陽極層の厚さｔｘを有し、前記底部周辺端の主要長さにわたって前記ケース側壁に向かって延びる陽極層周辺端を備え、それにより各陽極サブアセンブリは陽極サブアセンブリの厚さＴｘを有し、さらに前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陽極タブを備えた陽極サブアセンブリと、
それぞれが前記ケース側壁に向かって延びるセパレータ周辺端を有する複数の電解質含有セパレータ層であって、前記コンデンサ層の前記陽極サブアセンブリと前記陰極層のそれぞれの側に配置される電解質含有セパレータ層と、
をさらに備え、
それにより前記第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１は、前記複数のセパレータ層の厚さ、前記陰極層の厚さ、および前記陽極サブアセンブリの厚さＴＸによって決まり、
前記Ｎ個のコンデンサ層のうちのＮ２個のコンデンサ層は、それぞれ第２のコンデンサ層の厚さＴＣＬ２を有し、それぞれは、
陰極層の厚さを有し、前記ケース室周縁部の主要部分にわたって前記ケース側壁に向かって延びる陰極周辺端と、前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陰極タブとを備えた陰極層と、
ｙ個の陽極層を備えた陽極サブアセンブリであって、該陽極層のそれぞれは、陽極層の厚さｔｙを有し、前記底部周辺端の主要長さにわたって前記ケース側壁に向かって延びる陽極層周辺端を備え、それにより各陽極サブアセンブリは陽極サブアセンブリの厚さＴｙを有し、さらに前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陽極タブを備えた陽極サブアセンブリと、
それぞれが前記ケース側壁に向かって延びるセパレータ周辺端を有する複数の電解質含有セパレータ層であって、前記コンデンサ層の前記陽極サブアセンブリと前記陰極層のそれぞれの側に配置される電解質含有セパレータ層と
を備え、
それにより前記第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１は前記複数のセパレータ層の厚さ、前記陰極層の厚さ、および前記陽極サブアセンブリの厚さＴｘによって決まり、
それにより、前記積層高さＨＮは、Ｎ１・ＴＣＬ１＋Ｎ２・ＴＣＬ２によって決まる
埋め込み可能な医療装置。
【請求項３】
前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項２に記載の埋め込み可能な医療装置。
【請求項４】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項２に記載の埋め込み可能な医療装置。
【請求項５】
前記ｘ個の陽極層は、少なくとも２つの陽極層を備え、前記陽極層の数ｙは、該陽極層の数ｘよりも多い請求項４に記載の埋め込み可能な医療装置。
【請求項６】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しくなく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項２に記載の埋め込み可能な医療装置。
【請求項７】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しくなく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しい請求項２に記載の埋め込み可能な医療装置。
【請求項８】
前記ｘ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２、等が異なり、前記ｙ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２、等が異なり、ｔｘ１≠ｔｙ１、ｔｘ２≠ｔｙ２、等であるため、前記陽極サブアセンブリの厚さＴｘとＴｙが異なるようにするには条件ｘ≠ｙまたはｘ＝ｙのどちらかで十分である請求項２に記載の埋め込み可能な医療装置。
【請求項９】
前記ｘ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２、等が異なり、前記ｙ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２、等が異なり、ｔｘ１＝ｔｙ１、ｔｘ２＝ｔｙ２、等であるため、前記陽極サブアセンブリの厚さＴｘとＴｙが異なるようにするには条件ｘ≠ｙが必要である請求項２に記載の埋め込み可能な医療装置。
【請求項１０】
内部ケース室を画定する密閉コンデンサケースであって、底部周辺端を有する底部と、該底部周辺端から側壁の高さにわたりケース開口端およびケース室の高さＨＣＷを画定する側壁開口端まで延びるケース側壁とを備えたケースと、
前記ケース開口端に当てて密閉され、前記内部ケース室を包むようになっており、それにより、該内部ケース室が前記ケース側壁で画定されるケース室周縁部を有するようにしたカバーと、
前記内部ケース室内に位置する電極スタックアセンブリであって、前記ケース室周縁部と嵌合するように構成されたスタック周縁部を有し、さらに互いに位置合わせされて、かつ前記ケース底部と前記カバーとの間に、所定の許容差により前記ケース室の高さＨＣＷ以下になるように選択された積層高さＨＮにわたり積層された複数のＮ個のコンデンサ層を備え、該Ｎ個のコンデンサ層のうちＮ１個のコンデンサ層はそれぞれ第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１を有し、該Ｎ個のコンデンサ層のうちＮ２個のコンデンサ層はそれぞれ第２のコンデンサ層の厚さＴＣＬ２を有し、それにより、前記積層高さＨＮは、Ｎ１＊ＴＣＬ１＋Ｎ２＊ＴＣＬ２によって決まる電極スタックアセンブリと、
を備える電解コンデンサ。
【請求項１１】
内部ケース室を画定する密閉コンデンサケースであって、底部周辺端を有する底部と、該底部周辺端からケース開口端を画定する側壁開口端まで延びるケース側壁と、該ケース開口端に当てて密閉されて前記内部ケース室を包むカバーとを備え、それにより、該内部ケース室はケース室周縁部とケース室高さＨｃｗを有するコンデンサケースと、
前記内部ケース室に位置する電極スタックアセンブリであって、互いに位置合わせされて、かつ前記ケース底部と前記カバーとの間に積層され、積層高さＨＮが所定の許容差により前記ケース室の高さＨＣＷ以下になるように選択されたＮ個のコンデンサ層を備えた電極スタックアセンブリと、
を備え
前記Ｎ個のコンデンサ層のうちＮ１のコンデンサ層はそれぞれ第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１を有し、それぞれは、
陰極層の厚さを有し、前記ケース室周縁部の主要部分にわたって前記ケース側壁に向かって延びる陰極周辺端と、前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陰極タブとを備えた陰極層と、
ｘ個の陽極層を備えた陽極サブアセンブリであって、該陽極層のそれぞれは、陽極層の厚さｔｘを有し、前記底部周辺端の主要長さにわたって前記ケース側壁に向かって延びる陽極層周辺端を備え、それにより各陽極サブアセンブリは陽極サブアセンブリの厚さＴｘを有し、さらに前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陽極タブを備えた陽極サブアセンブリと、
それぞれが前記ケース側壁に向かって延びるセパレータ周辺端を有する複数の電解質含有セパレータ層であって、前記コンデンサ層の前記陽極サブアセンブリと前記陰極層のそれぞれ側に配置された電解質含有セパレータ層と、
をさらに備え、
それにより前記第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１は、前記複数のセパレータ層の厚さ、前記陰極層の厚さ、および前記陽極サブアセンブリの厚さＴＸによって決まり、
前記Ｎ個のコンデンサ層のうちのＮ２個のコンデンサ層は、それぞれ第２のコンデンサ層の厚さＴＣＬ２を有し、それぞれは、
陰極層の厚さを有し、前記ケース室周縁部の主要部分にわたって前記ケース側壁に向かって延びる陰極周辺端と、前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陰極タブとを備えた陰極層と、
ｙ個の陽極層を備えた陽極サブアセンブリであって、該陽極層のそれぞれは、陽極層の厚さｔｙを有し、前記底部周辺端の主要長さにわたって前記ケース側壁に向かって延びる陽極層周辺端を備え、それにより各陽極サブアセンブリは陽極サブアセンブリの厚さＴｙを有し、さらに前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陽極タブを備えた陽極サブアセンブリと、
それぞれが前記ケース側壁に向かって延びるセパレータ周辺端を有する複数の電解質含有セパレータ層であって、前記コンデンサ層の前記陽極サブアセンブリと前記陰極層のそれぞれの側に配置される電解質含有セパレータ層と、
を備え、
それにより前記第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１は前記複数のセパレータ層の厚さ、前記陰極層の厚さ、および前記陽極サブアセンブリの厚さＴＹによって決まり、
それにより、前記積層高さＨＮは、Ｎ１・ＴＣＬ１＋Ｎ２・ＴＣＬ２によって決まる
電解コンデンサアセンブリ。
【請求項１２】
前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項１１に記載のコンデンサ。
【請求項１３】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項１１に記載のコンデンサ。
【請求項１４】
前記ｘ個の陽極層は、少なくとも２つの陽極層を備え、前記陽極層の数ｙは、該陽極層の数ｘよりも多い請求項１３に記載のコンデンサ。
【請求項１５】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しくなく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項１１に記載のコンデンサ。
【請求項１６】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しくなく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しい請求項１１に記載のコンデンサ。
【請求項１７】
前記ｘ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２、等が異なり、前記ｙ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２、等が異なり、ｔｘ１≠ｔｙ１、ｔｘ２≠ｔｙ２、等であるため、前記陽極サブアセンブリの厚さＴｘとＴｙが異なるようにするには条件ｘ≠ｙまたはｘ＝ｙのどちらかで十分である請求項１１に記載のコンデンサ。
【請求項１８】
前記ｘ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２、等が異なり、前記ｙ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２、等が異なり、ｔｘ１＝ｔｙ１、ｔｘ２＝ｔｙ２、等であるため、前記陽極サブアセンブリの厚さＴｘとＴｙが異なるようにするには条件ｘ≠ｙが必要である請求項１１に記載のコンデンサ。
【請求項１９】
埋め込み可能な医療装置の組み立て方法であって、
筐体を設けること、
電子モジュールを前記筐体内に配置すること、
エネルギー源を前記筐体内に配置すること、
前記エネルギー源を前記電子モジュールに電気的に結合すること、
コンデンサアセンブリを形成することであって、
内部ケース室を画定する密閉コンデンサケースを設けるステップであって、該ケースは、底部周辺端を有する底部と、該底部周辺端から側壁の高さにわたりケース開口端およびケース室の高さＨＣＷを画定する側壁開口端まで延びるケース側壁とを備える、該ケースを設けるステップと、
前記ケース開口端に当てて密閉され、前記内部ケース室を包むようになっており、それにより、該内部ケース室は前記ケース側壁で画定されるケース室周縁部を有するカバーを設けるステップと、
前記内部ケース室内に位置するようになっている電極スタックアセンブリを形成するステップであって、該電極スタックアセンブリは、前記ケース室周縁部と嵌合するように構成されたスタック周縁部を有し、さらに互いに位置合わせされて、かつ前記ケース底部と前記カバーとの間に、所定の許容差により前記ケース室の高さＨＣＷ以下になるように選択される積層高さＨＮにわたり積層された複数のＮ個のコンデンサ層を備え、該Ｎ個のコンデンサ層のうちＮ１個のコンデンサ層はそれぞれ第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１を有し、該Ｎ個のコンデンサ層のうちのＮ２個のコンデンサ層はそれぞれ第２のコンデンサ層の厚さＴＣＬ２を有し、それにより、前記積層高さＨＮは、Ｎ１・ＴＣＬ１＋Ｎ２・ＴＣＬ２によって決まる、前記電極スタックアセンブリを形成するステップと、
による該コンデンサアセンブリを形成すること、
前記電極スタックアセンブリを前記内部ケース室に配置すること、
前記ケースカバーを前記側壁開口端に当てて密閉すること、
前記コンデンサアセンブリを前記筐体内に配置すること、および
前記コンデンサアセンブリを前記電子モジュールに電気的に結合すること、
を含む埋め込み可能な医療装置の組み立て方法。
【請求項２０】
前記電極スタックアセンブリを形成するステップは、
それぞれが第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１を有する前記Ｎ１個のコンデンサ層を形成することであって、
陰極層の厚さを有し、前記ケース室周縁部の主要部分にわたって前記ケース側壁に向かって延びる陰極周辺端と、前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陰極タブとを備えた陰極層を形成すること、
ｘ個の陽極層を備えた陽極サブアセンブリを形成することであって、該陽極層のそれぞれは、陽極層の厚さｔｘを有し、前記底部周辺端の主要長さにわたって前記ケース側壁に向かって延びる陽極層周辺端を備え、それにより各陽極サブアセンブリは陽極サブアセンブリの厚さＴｘを有し、さらに前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陽極タブを備えた、陽極サブアセンブリを形成すること、
それぞれが前記ケース側壁に向かって延びるセパレータ周辺端を有する複数の電解質含有セパレータ層を、前記コンデンサ層の前記陽極サブアセンブリと前記陰極層のそれぞれの側に配置すること
によって、前記Ｎ１個のコンデンサ層を形成すること、および
それぞれが第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ２を有する前記Ｎ２個のコンデンサ層を形成することであって、
陰極層の厚さを有し、前記ケース室周縁部の主要部分にわたって前記ケース側壁に向かって延びる陰極周辺端と、前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陰極タブを備えた陰極層を形成すること、
ｙ個の陽極層を備えた陽極サブアセンブリを形成することであって、該陽極層のそれぞれは、陽極層の厚さｔｙを有し、前記底部周辺端の主要長さにわたって前記ケース側壁に向かって延びる陽極層周辺端を備え、それにより各陽極サブアセンブリは陽極サブアセンブリの厚さＴｙを有し、さらに前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陽極タブを備えた、陽極サブアセンブリを形成すること、および
それぞれが前記ケース側壁に向かって延びるセパレータ周辺端を有する複数の電解質含有セパレータ層を、前記コンデンサ層の前記陽極サブアセンブリと前記陰極層のそれぞれの側に配置すること、
によって、前記Ｎ２個のコンデンサ層を形成すること、
をさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記ｘ個の陽極層は、少なくとも２つの陽極層を備え、前記陽極層の数ｙは、該陽極層の数ｘよりも多い請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しくなく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しくなく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しい請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記ｘ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２、等が異なり、前記ｙ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２、等が異なり、ｔｘ１≠ｔｙ１、ｔｘ２≠ｔｙ２、等であるため、前記陽極サブアセンブリの厚さＴｘとＴｙが異なるようにするには条件ｘ≠ｙまたはｘ＝ｙのどちらかで十分である請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
前記ｘ個の陽極層のいくつかまたは全部は陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２、等が異なり、前記ｙ個の陽極層のいくつかまたは全部は陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２、等が異なり、ｔｘ１＝ｔｙ１、ｔｘ２＝ｔｙ２、等であるため、前記陽極サブアセンブリの厚さＴｘとＴｙが異なるようにするには条件ｘ≠ｙが必要である請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
電解コンデンサの組み立て方法であって、
内部ケース室を画定する密閉コンデンサケースを設けることであって、該ケースは、底部周辺端を有する底部と、該底部周辺端から側壁の高さにわたりケース開口端およびケース室の高さＨＣＷを画定する側壁開口端まで延びるケース側壁とを備える、ケースを設けること、
前記ケース開口端に当てて密閉され、前記内部ケース室を包むようになっており、それにより、該内部ケース室は前記ケース側壁で画定されるケース室周縁部を有するカバーを設けること、
前記内部ケース室内に位置するようになっている電極スタックアセンブリを形成することであって、該電極スタックアセンブリは前記ケース室周縁部と嵌合するように構成されたスタック周縁部を有し、さらに互いに位置合わせされて、かつ前記ケース底部と前記カバーとの間に、所定の許容差により前記ケース室の高さＨＣＷ以下になるように選択された積層高さＨＮにわたり積層された複数のＮ個のコンデンサ層を備え、該Ｎ個のコンデンサ層のうちＮ１個のコンデンサ層はそれぞれ第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１を有し、該Ｎ個のコンデンサ層のうちＮ２個のコンデンサ層はそれぞれ第２のコンデンサ層の厚さＴＣＬ２を有し、それにより、前記積層高さＨＮはＮ１・ＴＣＬ１＋Ｎ２・ＴＣＬ２によって決まる、該電極スタックアセンブリを形成すること、
前記電極スタックアセンブリを前記内部ケース室に配置すること、および
前記ケースカバーを前記側壁開口端に当てて密閉すること、
を含む電解コンデンサの組み立て方法。
【請求項２９】
前記電極スタックアセンブリを形成するステップは、
それぞれが第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１を有する前記Ｎ１個のコンデンサ層を形成することであって、
陰極層の厚さを有し、前記ケース室周縁部の主要部分にわたって前記ケース側壁に向かって延びる陰極周辺端と、前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陰極タブとを備えた陰極層を形成すること、
ｘ個の陽極層を備えた陽極サブアセンブリを形成することであって、該陽極層のそれぞれは、陽極層の厚さｔｘを有し、前記底部周辺端の主要長さにわたって前記ケース側壁に向かって延びる陽極層周辺端を備え、それにより各陽極サブアセンブリは陽極サブアセンブリの厚さＴｘを有し、さらに前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陽極タブを備えた、陽極サブアセンブリを形成すること、
それぞれが前記ケース側壁に向かって延びるセパレータ周辺端を有する複数の電解質含有セパレータ層を、前記コンデンサ層の前記陽極サブアセンブリと前記陰極層のそれぞれの側に配置すること、
によってコンデンサ層を形成すること、
それぞれが第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ２を有する前記Ｎ２個のコンデンサ層を形成することであって、
陰極層の厚さを有し、前記ケース室周縁部の主要部分にわたって前記ケース側壁に向かって延びる陰極周辺端と、前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陰極タブを備えた陰極層を形成すること、および
ｙ個の陽極層を備えた陽極サブアセンブリを形成することであって、該陽極層のそれぞれは、陽極層の厚さｔｙを有し、前記底部周辺端の主要長さにわたって前記ケース側壁に向かって延びる陽極層周辺端を備え、それにより各陽極サブアセンブリは陽極サブアセンブリの厚さＴｙを有し、さらに前記ケース室周縁部の副次的部分から前記ケース側壁に向かって延びる陽極タブを備えた陽極サブアセンブリを形成すること、および
それぞれが前記ケース側壁に向かって延びるセパレータ周辺端を有する複数の電解質含有セパレータ層を、前記コンデンサ層の前記陽極サブアセンブリと前記陰極層のそれぞれの側に配置すること、
によって、前記Ｎ２個のコンデンサ層を形成すること、
をさらに含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記ｘ個の陽極層は、少なくとも２つの陽極層を備え、前記陽極層の数ｙは、該陽極層の数ｘよりも多い請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しくなく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しくない請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記陽極層の厚さｔｘは、前記陽極層の厚さｔｙに等しくなく、前記陽極層の数ｘは、前記陽極層の数ｙに等しい請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
前記ｘ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２、等が異なり、前記ｙ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２、等が異なり、ｔｘ１≠ｔｙ１、ｔｘ２≠ｔｙ２、等であるため、前記陽極サブアセンブリの厚さＴｘとＴｙが異なるようにするには条件ｘ≠ｙまたはｘ＝ｙのどちらかで十分である請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
前記ｘ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２、等が異なり、前記ｙ個の陽極層のいくつかまたは全部は、陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２、等が異なり、ｔｘ１＝ｔｙ１、ｔｘ２＝ｔｙ２、等であるため、前記陽極サブアセンブリの厚さＴｘとＴｙが異なるようにするには条件ｘ≠ｙが必要である請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、埋め込み可能な医療装置（ＩＭＤ）、その装置用の扁平電解コンデンサなどその装置のさまざまな構成部品、その装置の作成と使用のための方法に関し、特に、コンデンサケースの積層高さ方向の使用可能な空間を満たすように、電極スタックアセンブリの高さを調整するための、選択されたコンデンサ層の調整された数の陽極層からなる複数のコンデンサ層を有する電極スタックアセンブリに関する。
【０００２】
［発明の背景］
上記で参照されている米国親特許出願第０９／１０３，８４３号と、その親特許が優先権を主張する仮出願に記述されているように、多様なＩＭＤが当技術分野において知られている。特に関心を持たれているのは、悪性の頻発性不整脈が検知されたときに比較的高いエネルギーの電気的除細動（カーディオバージョン）および／または除細動（ディフィブリレーション）ショックを患者の心臓に送出する埋め込み可能な電気的除細動器（カーディオバータ）−除細動器（ディフィブリレータ）（ＩＣＤ）である。現在のＩＣＤは、特定の慢性または突発性心房および／または心室の除拍と頻拍に対応するために通常単室ペーシング機能または両室ペーシング機能を有し、以前はペースメーカー／電気的除細動器（カーディオバータ）／除細動器（ディフィブリレータ）（ＰＣＤ）と呼ばれていた。初期に開発された植え込み可能自動除細動器（ＡＩＤ）には、電気的除細動の機能やペーシング機能はなかった。本発明の目的に関して、ＩＣＤは、少なくとも高電圧の電気的除細動機能および／または除細動機能を有する、そのようなＩＭＤをすべて含むことが理解される。
【０００３】
たとえば、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第４，５４８，２０９号に示されるように、一般的に、ＩＣＤの植え込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）内のＤＣ−ＤＣ変換器を使用して、電気エネルギーをＩＰＧ筐体内に収容された低電圧、低電流の電気化学セルつまり電池から１つまたは複数の高エネルギー貯蔵コンデンサに保存される高電圧のエネルギーレベルに変換することが必要である。変換は、頻脈性不整脈が検知された際に、電池に直列に接続された１次巻線と高エネルギーコンデンサ（複数可）に直列に接続された２次巻線を有するトランスと、１次コイルと電池に直列に接続された充電サイクル中に定期的に開閉される切断回路つまりスイッチを含むＤＣ−ＤＣ「フライバック」変換器によって実施される。高エネルギーコンデンサの充電は、スイッチが閉じられたときにトランスの１次巻線において電圧を誘導して、２次巻線内に磁界を生成することで達成される。１次巻線の電流がスイッチを開くことで切断されるときに磁界は減衰し、磁界が減衰するときに２次巻線内に電流が発生し、その電流が高エネルギーコンデンサに印加され、コンデンサが充電される。供給電流を繰り返し切断することで、充電サイクルの充電時間を通して、高圧コンデンサが数百ボルトの所望のレベルに充電される。それから、頻発性不整脈が継続していることが確認された場合に、充電期間の最後に、エネルギーは高エネルギーコンデンサ（複数可）からＩＰＧにＩＣＤリード線を介して結合され心腔や心血管の近傍や中に配置された電気的除細動／除細動電極を介して急速に放電される。そのようなコンデンサの放電により実現される電気的除細動／除細動ショックは、通常約２５〜４０ジュールの範囲である。こうして電気的除細動／除細動ショックを送出するプロセスは、初期に送出された電気的除細動／除細動ショックが頻発性不整脈を正常な心拍に変えることができない場合に、繰り返すことができる。
【０００４】
エネルギー、体積、厚さ、質量は、ＩＣＤリード線に結合されるＩＣＤのパルス発生器の設計では重要な特徴である。電気的除細動／除細動ショックに必要なエネルギーを供給し蓄積するのに用いられる電池（複数可）と高電圧コンデンサ（複数可）は、従来から比較的かさばり高価であった。現在ＩＣＤのＩＰＧは通常約４０〜約６０ｃｃの体積、約１３ｍｍ〜約１６ｍｍの厚さ、約１００グラムの質量を有する。
【０００５】
送出可能なエネルギーを減少させることなく、このようなコンデンサとＩＣＤのＩＰＧの体積、厚さ、質量を減少させることが望ましい。そうすることは、患者の快適さにとって有益で、ＩＣＤのＩＰＧの周囲の組織の糜爛が原因の合併症が最小になる。コンデンサの大きさを減少することで、その減少した大きさに合わせて電池の体積を増加してＩＣＤのＩＰＧの寿命を延長したり、その減少した大きさに合わせた新規の構成部品を追加してＩＣＤのＩＰＧに機能を追加することもできる。そのようなＩＣＤのＩＰＧを、性能を最高レベルに維持しながら低コストで供給することも望ましい。同時に、コンデンサの信頼性も妥協することはできない。
【０００６】
さまざまな種類の扁平で螺旋状に巻かれたコンデンサが当技術分野において知られていて、いくつかの例が以下で説明され、かつ／または上記で参照されている親特許出願第０９／１０３，８４３号の表１に示した特許で見出すことができる。
【０００７】
ＩＣＤで使用される従来技術の高電圧電解コンデンサは、２つ以上の陽極層と陰極層（または「電極」）を有し、室温または体温で動作する。通常、コンデンサは、エッチングされたアルミニウム箔陽極、アルミニウムの箔または膜の陰極、溶剤ベースの電解液を含浸した、陽極と陰極の間に介在するクラフト紙または繊維ガーゼのスペーサつまりセパレータを封入するコンデンサケースを使用して形成される。絶縁層として機能する酸化アルミニウムの層は、エッチングされたアルミニウム陽極上に形成され、電流が陽極を流れるときに形成されるのが好ましい。電解質は、イオンを発生する塩基を含み、溶媒中に溶解し、陰極と酸化アルミニウムの絶縁物との間でイオン導電性を実現する。コンデンサのエネルギーは、陽極の表面上の酸化アルミニウム層により分離された極性が逆の電荷により発生する静電界内に蓄えられ、アルミニウム陽極の表面積に比例する。したがって、コンデンサ全体の体積を最小化するには、コンデンサの全体（つまり外部）寸法を増加することなく単位体積あたりの陽極の表面積を最大にしなければならない。セパレータの材質、陽極層と陰極層の端子、内部パッケージ、電気的相互接続、整列フィーチャ、陰極の材質により、コンデンサの厚さと体積がさらに増加する。その結果、コンデンサ内のこれらの構成部品、その他の構成部品、所望の静電容量により、物理的な寸法を減少できる限界が決まる。
【０００８】
ＩＣＤのＩＰＧによっては、Ｔｒｏｕｐ著、「Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｃａｒｄｉｏｖｅｒｔｅｒｓ ａｎｄ Ｄｅｆｉｂｒｉｌｌｉａｔｏｒｓ」（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ Ｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ、第ＸＩＶ巻、１２号、１９８９年１２月、Ｙｅａｒ Ｂｏｏｋ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、Ｃｈｉｃａｇｏ刊）に記載されたものと同様の市販の写真フラッシュ用のコンデンサや、米国特許第４，２５４，７７５号に記載されたような市販の写真フラッシュ用のコンデンサを使用している。電極つまり陽極や陰極は巻かれて、螺旋状のセパレータ層により分離された陽極層と陰極層となる。そのような写真フラッシュ用のコンデンサに使用される陽極層は、通常高純度（９９．９９％）で、多孔質で、高度にエッチングされ、陽極処理された１枚または２枚のアルミニウム箔のシートを備える。そのようなコンデンサの陰極層は、非多孔質で、高度にエッチングされた１枚のアルミニウム箔シートからなり、陽極層に対して、アルミニウムの含有量については、純度がいくらか低く（９９．７％）てもよい。溶媒ベースの電解液を浸透含浸された、１枚以上のクラフト紙のシートつまり層からなるセパレータは、隣接する陽極と陰極の層の間に位置する。陽極箔の厚さと陰極箔の厚さは、それぞれ１００マイクロメートルと２０マイクロメートル程度である。ほとんどの市販の写真フラッシュ用のコンデンサにはセパレータ紙の芯が含まれていて、陽極、陰極、セパレータの層を巻いて巻構成にするときにもろくて、高度にエッチングされた陽極箔が破れるのを防いでいる。市販の写真フラッシュ用のコンデンサの円筒形状と紙の芯により、体積上のパッケージ効率とそのコンデンサを使用するように作成されたＩＣＤのＩＰＧの筐体の厚さが制限される。
【０００９】
アルミニウム電解コンデンサのアルミニウムの陽極と陰極は、一般的にそれぞれが、それら周縁部を超えて延びる少なくとも１つのタブを有し、すべての（または一式の）陽極と陰極の層の電気的な並列接続を容易にすることで、１つまたは複数のコンデンサを形成し、コンデンサケース外部への電気的な接続を実現する。巻回電解コンデンサ用のタブ端子による接続部は、米国特許第４，６６３，８２４号に記載され、ケースを通して延びる貫通部の貫通ピン端子にレーザー溶接されている。巻回コンデンサは通常かしめやリベットにより１つに接合された２つ以上のタブを含む。
【００１０】
扁平電解コンデンサも、ＩＣＤでの使用以外に一般用途向けの従来技術で開示されている。より最近開発されたＩＣＤのＩＰＧは１つまたは複数の扁平高電圧コンデンサを使用して写真フラッシュ用の円筒型コンデンサのパッケージと体積のいくつかの欠点を克服している。たとえば、米国特許第５，１３１，３８８号では、複数の積層されたコンデンサ層を有する扁平コンデンサが開示されている。各コンデンサ層には、陽極タブを有する陽極層を形成する１つまたは複数の陽極シート、陰極タブを有する陰極シートつまり層、陽極層を陰極層から分離するセパレータが含まれている。米国特許第５，１３１，３８８号では、積層されたコンデンサ層の電極スタックアセンブリは、非導電性高分子容器に収容され、その容器は継ぎ目で密閉され、導電性金属のコンデンサケースまたはＩＣＤのＩＰＧ筐体の区画に嵌め込まれ、コンデンサの陽極（複数可）と陰極（複数可）への電気接続は、ケースや区画の壁を通して延長される貫通部により実現される。スタックのすべてのコンデンサ層の陽極層と陰極層のタブは、電気的に並列に接続され、単一のコンデンサを形成するか、グループに分けられて複数のコンデンサを形成する。アルミニウムの陽極層のタブは１つに集められ、ケースまたは区画の壁を通して延長される陽極貫通部の貫通ピンに電気的に接続される。アルミニウムの陰極層のタブは、１つに集められ、ケースまたは区画の壁を通して延長される陰極貫通部の貫通ピンに電気的に接続されるか、導電性のコンデンサケースの壁に接続される。
【００１１】
たとえば、１９９６年５月１１〜１５日に開催されたＣＡＲＴＳ ９６： １６ｔｈ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ ａｎｄ Ｒｅｓｉｓｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＳｙｍｐｏｓｉｕｍにおいてＰ． ＬｕｎｓａｍａｎｎとＤ． ＭａｃＦａｒｌａｎｅにより発表され、１９９６年１０月７〜１１日に開催されたＣＡＲＴＳ−ＥＵＲＯＰＥ ９６： １０ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍの３５〜３９ページで発表された「Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｆｏｒ Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｄｅｆｉｂｒｉｌｌａｔｏｒｓ」に記載された改良など、ＩＣＤのＩＰＧで使用される扁平アルミニウム電解コンデンサの構造における多くの改良が開示されている。ＩＣＤのＩＰＧで使用される扁平電解コンデンサのその他の特徴は、すべてＭａｃＦａｒｌａｎｅらによって出願された米国特許第４，９４２，５０１号、第５，０８６，３７４号、第５，１４６，３９１号、第５，１５３，８２０号、第５，５６２，８０１号、第５，５８４，８９０号、第５，６２８，８０１号、第５，７４８，４３９号に開示されている。
【００１２】
すべて同一の譲受人に譲受された米国特許第５，６６０，７３７号と米国特許第５，５２２，８５１号、第５，８０１，９１７号、第５，８０８，８５７号、第５，８１４，０８２号、第５，９０８，１５１号、第５，９２２，２１５号、第５，９２６，３５７号、第５，９３０，１０９号、第５，９６８，２１０号、第５，９８３，４７２号などの最近の多数の特許では、ＩＣＤで使用される関連した扁平電解コンデンサの構造が開示されている。これらの特許のいくつかでは、導電性のコンデンサケースからの陽極層と陰極層の相対的な端の間隔を調整する手段として内部整列要素が使用されている。それらの特許では、各陽極層と陰極層には、外へ延びるタブが備わり、陽極と陰極のタブは貫通ピンと導電性のコンデンサケースの段形状部分にそれぞれ共通に電気的に接続されている。陰極タブは、段形状部分に対して１つに集められ、超音波によって１つに溶接され、さらに段形状部分に溶接されている。米国特許第５，９２６，３５７号では、陽極タブは、アルミニウムリボンの一端にレーザー溶接され、アルミニウムリボンの他端は、端子ピンに超音波溶接されたアルミニウム層に超音波溶接されている。貫通端子ピンは、ケースから電気的に絶縁され、ケースの外側に延び、ケースから離れた位置で陽極接続ピンとされている。陰極接続ピンは、ケースに取り付けられ、ケースから外側に延長されている。陽極と陰極の接続ピンは、電気的にＤＣ−ＤＣ変換器回路に接続されているが、取り付け機構については詳述しない。
【００１３】
前述したように、扁平電極スタックアセンブリのコンデンサ層は、通常、少なくとも１つの陽極層、１つの陰極層、１つまたは複数のセパレータシートからなるセパレータを備える。しかし、２つ以上の高度にエッチングされたアルミニウム箔シートを使用して、各コンデンサ層の陽極層を形成することが知られている。上記で参照されている米国特許第５，５８４，８９０号では、互いに積層された３枚の高度にエッチングされた陽極箔つまりシートが示され、上記で参照されている米国特許第５，８１４，０８２号では、各コンデンサ層における単一、二重、三重、多重の陽極シートが提案されている。提案されたそれらのコンデンサ層は、同一の陽極シートの厚さを有する同一の選択された数の陽極シートを有し、そのため、任意のコンデンサスタックに対して均一の厚さになる。そのため、すべてのコンデンサ層、つまり、電極スタックアセンブリの陽極−陰極サブアセンブリは、厚さつまり高さが同一になる。
【００１４】
電解質の注入時にセパレータが膨張したときに、電極スタックアセンブリに過度の圧力をかけずに、電極スタックアセンブリの最大の表面積と静電容量を達成し、内部ケース室の空いている高さ方向の空間を最小にするのが好ましい。
【００１５】
［発明の概要］
したがって、本発明は、ＩＭＤ内での使用に特に適合した電解コンデンサの内部ケース室内の空間の効率的な使用方法を提供することを目的とする。コンデンサは、無駄な空間が最小になり、積層高さの任意の許容差ｔ０に対して余裕を有し、コンデンサケースのケース壁高さＨＣＷに適合するように調整されたスタックアセンブリの厚さつまり高さＨＮを有するコンデンサつまり電極スタックアセンブリにより形成される。電極スタックアセンブリは、複数のＮ個の積層された、それぞれが指定されたコンデンサ層の厚さつまり高さを有するコンデンサ層を備える。Ｎ個のコンデンサ層は、陰極層、陽極サブアセンブリ、陰極層と陽極層サブアセンブリのいずれかの側に配置された１つまたは複数のセパレータシートを備える少なくとも１つのセパレータ層からなるのが好ましい。
【００１６】
少なくともＮ１個のコンデンサ層は第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１を有し、Ｎ２個のコンデンサ層は第２のコンデンサ層の厚さＴＣＬ２を有し、Ｎ＝（Ｎ１＋Ｎ２）であり、ＨＮ＝Ｎ１・ＴＣＬ１＋Ｔ２・ＮＣＬ２（上下にセパレータ層が追加されている場合はそれらの厚さも加える）である。Ｎ１個のコンデンサ層の陽極サブアセンブリは、それぞれが陽極層の厚さｔｘを有し１つに積層されたｘ個の陽極層を備え、それぞれの陽極サブアセンブリは陽極サブアセンブリの厚さＴｘを有する。同様に、Ｎ２個のコンデンサ層の陽極サブアセンブリは、それぞれが陽極層の厚さｔｙを有する共に積層されたｙ個の陽極層を備え、それぞれの陽極サブアセンブリは陽極サブアセンブリの厚さＴｙを有する。
【００１７】
厚さが調整された第１の実施形態では、ｘ個の陽極層のそれぞれが同一の陽極層の厚さｔｘを有し、ｙ個の陽極層のそれぞれが同一の陽極層の厚さｔｙを有し、ｔｘ＝ｔｙであり、そのため、陽極サブアセンブリＴｘとＴｙの厚さが異なるようにするにはｘ≠ｙが必要となる。厚さが調整された第２の実施形態では、ｘ個の陽極層のそれぞれが同一の陽極層の厚さｔｘを有し、ｙ個の陽極層のそれぞれが同一の陽極層の厚さｔｙを有するが、ｔｘ≠ｔｙであり、そのため、陽極サブアセンブリＴｘとＴｙの厚さが異なるようにするにはｘ＝ｙまたはｘ≠ｙのいずれかで十分である。厚さが調整された第３の実施形態では、ｘ個の陽極層のいくつかまたはすべてが異なる陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２を有し、ｙ個の陽極層のいくつかまたはすべてが異なる陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２を有し、ｔｘ１≠ｔｙ１、ｔｘ２≠ｔｙ２であり、そのため、陽極サブアセンブリＴｘとＴｙの厚さが異なるようにするにはｘ≠ｙまたはｘ＝ｙのいずれかで十分である。厚さが調整された第４の実施形態では、ｘ個の陽極層のいくつかまたはすべてが異なる陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２を有し、ｙ個の陽極層のいくつかまたはすべてが異なる陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２を有し、ｔｘ１＝ｔｙ１、ｔｘ２＝ｔｙ２であり、そのため、陽極サブアセンブリＴｘとＴｙの厚さが異なるようにするにはｘ≠ｙが必要となる。
【００１８】
好ましい実施形態では、電解コンデンサは、内部ケース室とケース室周縁部を画定するコンデンサケース、内部ケース室に配置された、陽極タブと陰極タブを有する複数の積層されたコンデンサ層の電極スタックアセンブリ、ケースと通して陽極タブと陰極タブとの電気接続を実現する電気コネクタアセンブリ、カバー、内部ケース室の余った空間を満たす電解質を備える。ケースの内張を電極スタックアセンブリの周縁部に配置することも可能で、内張の上下の壁の厚さは、積層高さの許容差ｔ０を指定する場合に考慮される。
【００１９】
Ｎ個のコンデンサ層とすべての電極スタックアセンブリの厚さ、つまり内部ケース室に嵌め込まれるＮ個の積層されたコンデンサ層の積層高さＨＮは、指定されたケースの側壁の高さＨＣＷと、スタックの厚さと、積層されたコンデンサ層を１つに保持することおよび／またはスタックの周囲をケースの側壁から絶縁することに使用される任意のスタックバインダつまり内張の変動に対応するための積層高さの許容差ｔ０によって決まる。スタックの許容差ｔ０は、内張の有無にかかわらず電極スタックアセンブリが、組み立て後、内部ケース室に収まることを保証し、電解質の注入によりセパレータが膨張できるようにするために設定される。電極スタックアセンブリ全体の厚さ、つまり高さＨＮは、全コンデンサ層の数Ｎと、コンデンサ層の選択されたグループＮ１、Ｎ２、．．．Ｎｎの厚さＴ１、Ｔ２、．．．Ｔｎによって決まる。コンデンサ層の厚さＴ１、Ｔ２、．．．、Ｔｎは、陽極層の陽極箔つまりシートの数と厚さ、陰極層の厚さ、セパレータシートの厚さ、特に電解液により膨張したときの厚さによって決まる。そのような選択により、過度の圧力を生じることなく、電極スタックアセンブリの最大表面積と静電容量が達成され、内部ケース室の高さ方向の無駄な空間が最小化される。
【００２０】
当業者は、図面、好ましい実施形態とその特許請求の範囲の詳細な記述を参照することで、本発明のコンデンサと方法の多数の目的、特徴、利点がＩＭＤ分野以外の分野に適用されることを即座に理解するであろう。図面全体をとおして、同じ部分に同じ参照番号が割り当てられている、添付図面と併せて考慮される本発明の好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を参照することで、本発明のそれらのおよび他の利点と特徴がさらに深く理解できるため、それらの利点と特徴を認識することができるであろう。
【００２１】
［好適な実施形態の詳細な説明］
図１は、本発明のコンデンサが有利に組み込まれているＩＣＤのＩＰＧ１０の一実施形態、それに関連するＩＣＤ電気リード線１４、１６、１８、それらと人の心臓１２との関係を図示している。リード線は、図示された３本のリード線ごとに独立したコネクタポートを有するマルチポートコネクタブロック２０によってＩＣＤのＩＰＧ１０に連結されている。リード線１４は、左胸の領域の皮下に取り付けられることを意図した皮下電極３０に連結されている。リード線１６は、心臓の冠状静脈洞と大静脈の領域に位置する細長いコイル電極を使用した冠状静脈洞リード線である。電極の位置は、３２の波線形式で示され、冠状静脈洞の開口部内の点から左心耳の近傍の点まで心臓の周囲に延びている。
【００２２】
リード線１８は、心臓の右心室内に位置する細長い電極コイル２８を備える。リード線１８は、右心室の心筋組織内にねじ込まれる螺旋コイル形状をとる刺激電極３４を備える。リード線１８は、近傍および遠方電位図検知のための１つまたは複数の追加の電極を備えることもある。
【００２３】
図示のシステムでは、心臓ペーシングパルスが螺旋電極３４と細長い電極２８との間で送出される。電極２８と３４は、心室収縮を示す電気信号の検知にも使用される。図示のように、順次および同時パルスによる複数電極除細動療法中、右心室電極２８が共通電極としての役割を果たすことが予期される。たとえば、同時パルス除細動療法中は、パルスは、同時に電極２８と電極３０との間と、電極２８と電極３２との間とに送出される。順次パルス除細動療法中は、パルスは、皮下電極３０と電極２８との間と、冠状静脈洞電極３２と右心室電極２８との間に順次送出されることが想定される。単一パルス、２電極除細動ショック療法も通常、電極２８と冠状静脈洞電極３２との間で供給可能である。その代わりに、単一パルスを電極２８と３０との間に送出することも可能である。電極とＩＣＤとの特定の相互接続は、使用される可能性がより高いと考えられる特定の単一電極対除細動ショック方式によってある程度決まる。
【００２４】
図２は、図１のＩＣＤのＩＰＧのマイクロコンピュータベースのオペレーティングシステムの一例による高電圧出力回路４０、高電圧充電回路６４、コンデンサ２６５の相互接続を示すブロック図である。図示のように、ＩＣＤの動作は、ＩＣＤ内の必要な計算機能をすべて実行するマイクロプロセッサ４２内の内蔵プログラムにより制御される。マイクロプロセッサ４２は、双方向データ／制御バス４６により制御回路４４に接続され、それにより出力回路４０と高電圧充電回路６４の動作を制御する。ペース／検知回路７８は、マイクロプロセッサ４２を起動して任意の必要な数学的計算を実行させ、頻拍と細動の検知手順を実行させ、ＩＣＤ動作モードやパラメータ値の再プログラム時や心臓ペーシングパルスの送出を示す信号の発生時や心筋収縮の発生時にペース／検知回路７８内のタイマーで制御される間隔を更新させる。
【００２５】
図１および図２の例示的なＩＣＤの基本動作と特定の構造または構成要素は、当該技術分野において知られる任意のシステムに対応する場合もあり、本発明はそれらシステムの特定の構成に依存するものではない。本発明の扁平アルミニウム電解コンデンサは、前述の米国特許第４，５４８，２０９号に示されたさまざまなシステムとともに、あるいは上記で参照されている親特許出願第０９／１０３，８４３号に一覧表示されたさまざまな米国特許に開示されたさまざまなシステムや構成要素とともに一般に使用することができる。
【００２６】
制御回路４４は、主要な３つの信号を出力回路４０に供給する。これらの信号には、本明細書でＥＮＡＢ、ライン４８およびＥＮＢＡ、ライン５０としてラベル付けされている前述の第１および第２の制御信号が含まれる。同様に重要なのが、出力コンデンサの放電を開始するＤＵＭＰ、ライン５２と、出力コンデンサＣ１とＣ２に蓄積された電圧を示す信号を出力して回路４４を制御するＶＣＡＰ、ライン５４である。前述の図１に示した除細動電極２８、３０、３２は出力回路４０に導電体２２、２４、２６を介して結合されているのが示されている。理解しやすくするために、これらの導電体にも、「ＣＯＭＭＯＮ」、「ＨＶＡ」、「ＨＶＢ」というラベルが付けられている。しかし、その他の構成も可能である。たとえば、皮下電極３０をＨＶＢ導電体２６に接続して、電極２８と３０との間で単一パルス療法を送出できるようにしてもよい。ＥＮＡＢ、ライン４８上に論理信号が存在する場合、電気的除細動／除細動ショックが電極３０と電極２８との間で送出される。ＥＮＢＡ、ライン５０上に論理信号が存在する場合、電気的除細動／除細動ショックが電極３２と電極２８との間で送出される。
【００２７】
出力回路には、除細動ショックを電極に送出するのに使用されるコンデンサＣ１とＣ２およびダイオード１２１と１２３を含むコンデンサバンクが含まれる。別の構成として、コンデンサバンクに、前述の米国特許第’７５８号に記述された一式のコンデンサがさらに含まれていてもよい。図２では、コンデンサ２６５は、ライン６６のＣＨＤＲにより制御／タイミング回路４４に制御される高電圧充電回路６４に関連して図示されている。図示のように、コンデンサ２６５は、高周波、高電圧トランス６５により充電される。ダイオード１２１と１２３により適切な充電極性が維持される。ライン５４のＶＣＡＰは、コンデンサバンクの電圧を示した信号を供給し、かつ高電圧充電回路を制御し、計測された電圧がプログラムされた充電レベルと等しくなったときに充電機能を終了できるようにする。
【００２８】
ペース／検知回路７８には、Ｒ波検知増幅器と心臓ペーシングパルスを生成するパルス発生器が含まれ、パルス発生器は、任意の既知の心臓ペースメーカー出力回路に対応することが可能で、制御／データバス８０を介してマイクロプロセッサ４２の制御下で、心室ペーシング間隔、不応間隔、ブランキング間隔を定めるタイミング回路を含む。
【００２９】
ペース／検知回路７８による心臓ペーシングパルスの生成をトリガーする制御信号とペース／検知回路７８からのＲ波の発生を示す信号は、双方向データバス８１により制御回路４４に伝達される。ペース／検知回路７８は、導電体３６により図１に示した螺旋電極３４に結合される。前述のように、ペース／検知回路７８は、導電体８２により図１に示した心室電極２８にも接続され、電極３４と２８との間でＲ波を両極検知することと、電極３４と２８との間で両極性のペーシングパルスを送出することを可能にする。
【００３０】
図３Ａないし図３Ｇは、本発明の一実施形態のコンデンサを含むＩＣＤのＩＰＧ１０の様々な構成部品の斜視図を示し、それらの構成部品は、ＩＣＤのＩＰＧ１０の筐体内に連続して配置された状態である。図３Ａでは、電子モジュール３６０がＩＣＤのＩＰＧ１０の右側シールド３４０内に配置されている。図３Ｂは、電子モジュール３６０が右側シールド３４０内に着座した後のＩＣＤのＩＰＧ１０を示している。
【００３１】
図３Ｃは、右側シールド３４０内に配置される前の、前述のように形成された１対のコンデンサ２６５を示し、コンデンサ２６５は電子モジュール３４０内の相互接続により電気的に直列に接続されている。図３Ｄは、一対のコンデンサ２６５が右側シールド３４０内に配置された後のＩＣＤのＩＰＧ１０を示している。
【００３２】
図３Ｅは、右側シールド３４０内のコンデンサ２６５の上に配置される前の絶縁カップ３７０を示している。図３Ｆは、シールド３４０内に内に配置される前の、絶縁部３８２が周囲に配置された電気化学セルすなわち電池３８０を示している。電池３８０は、コンデンサ２６５の充電と再充電に必要な電気エネルギーを供給し、電子モジュール３６０に電力も供給する。電池３８０は、従来技術で使用された任意の形態をとり、電気的除細動と除細動のエネルギーを供給することができ、その形態のいくつかは、親特許出願第０９／１０３，８４３号で認められる。
【００３３】
図３Ｇは、右側シールド３４０に接続された左側シールド３５０と、両方のシールド部分から上方に突き出す貫通部３９０を有するＩＣＤのＩＰＧ１０を示している。活動センサ４００と患者警報装置４１０は、左側シールド３５０の側面の下部に配置されて示されている。左側シールド３５０と右側シールド３４０は、その後、閉じられ密閉される（図示せず）。
【００３４】
本発明は、１つまたは複数のコンデンサ層を備える電極スタックアセンブリの厚さすなわち高さを、電極スタックアセンブリが嵌め込まれるコンデンサケースの厚さすなわち高さに対して調整することに向けられている。本発明の好ましい実施形態が、２つの部品であるケースとカバーからなるコンデンサの外囲器の状況において、以下で図示し説明されるが、ケースはカバーによって閉じられる内部ケース室を画定する。好ましいケースは、底部周辺端を備える底部と、底部周辺端からケース開口端を画定する側壁の開口端まで延びるケース側壁を有する。底部は寸法が側壁よりも大きく、カバーは底部とほぼ同じ寸法に成形されている。カバーは、図１０Ｂに示し、以降でさらに説明するように、ケースの開口端に当てて密閉され、ケース室周縁部とケースの高さＨＣＷを有する内部ケース室を密閉する。したがって、このケース構成では、カバーと底部は、外囲器の対向する主要な表面であり、ケースの側壁により分離されている。電極スタックアセンブリは、図１０Ｂに示し、以下でさらに説明するようにケースの高さＨＣＷに関連する積層高さを有する。
【００３５】
しかし、ケースとカバーはさまざまな形態を取ることが可能で、本発明の原理は、そのような任意の形態に適用可能であることは明らかである。外囲器が対向する側壁間のケースの幅により特徴付けられ得る缶のように、たとえば、２つの対向するケースの側壁は寸法的にケースの底部とカバーよりも大きくてもよい。その場合、電極スタックアセンブリは、端部開口を通して、対向する主要なケース側壁の間に挿入される。そのような電極スタックアセンブリの電極積層高さは、本発明の教示に従って、ケース幅に合わせて調整される。その結果、「ケースの高さ」という用語は、積層高さ寸法方向に電極スタックアセンブリが収まるケースの側壁の高さ、つまりケースの幅やケースの厚さと同等になる。
【００３６】
図４は、コンデンサ２６５のコンデンサ層、すなわち単一の陽極／陰極サブアセンブリ２２７の一実施形態の分解図を示す。ここで説明するコンデンサのデザインでは、以下で図６を参照してさらに説明するように、複数のコンデンサ層、つまり単一の陽極／陰極サブアセンブリ２２７の積層されたデザインを使用する。各陽極／陰極サブアセンブリ２２７は、交互に配置された実質的に矩形状の陽極層１８５と陰極層１７５を具え、それらの間にはほぼ矩形状のセパレータ層１８０が介在する。陽極層１８５、陰極層１７５、セパレータ層１８０の形状は、主にデザイン上の選択事項であり、これらの層が最終的に配置されるケース９０の形状や構成に大きく影響される。陽極層１８５、陰極層１７５、セパレータ層１８０は、パッケージ効率を最適化するために任意の形状をとることができる。
【００３７】
陽極サブアセンブリ１７０ｄは、複数の切り欠きのない陽極層１８５ａ、１８５ｂ、１８５ｃ、陽極タブ切り欠き２００を含む切り欠きのある陽極層１９０、陽極層１８５ａに結合される陽極タブ１９５ｄを備えるのがもっとも好ましい。図４に示した陽極サブアセンブリ１７０ｄは、陽極サブアセンブリ１７０の単なる可能な実施形態であることが理解されよう。陰極層１７５ｄは、単一のシートからなり、そのシートと一体に形成され、その周縁部から突き出した陰極タブ１７６を有するのがもっとも好ましい。
【００３８】
図に示したサブアセンブリ２２７の１つの好ましい実施形態では、２つの個別のセパレータ層シート１８０ａと１８０ｂが各陽極サブアセンブリ１７０と陰極層１７５との間に配置されたセパレータ層１８０を形成する。さらに、単一のセパレータ層シート１８０ａと１８０ｂが陽極層１８５ｃと陰極層１７５ｄの外側の表面上にも配置される。サブアセンブリが積層されるとき、もっとも外側の単一のセパレータ層シート１８０ａと１８０ｂは、隣接するコンデンサ層のもっとも外側の単独のセパレータ層シート１８０ｂと１８０ａにそれぞれ接触し、２つのシートセパレータ層１８０は、電極スタックアセンブリ２５５のすべての隣接する陰極と陽極の層を分離する。
【００３９】
当業者にとっては、電極スタックアセンブリ２２５に使用するために選択されるサブアセンブリ２２７の正確な数は、コンデンサ２６５に要求されるエネルギー密度、体積、電圧、電流、エネルギー出力、その他の要件によって決まることが理解されよう。同様に、当業者にとっては、所与の陽極／陰極サブアセンブリ２２７に使用するために選択される切り欠きのある陽極層と切り欠きのない陽極層１８５、陽極タブ１９５、陽極サブアセンブリ１７０、陰極層１７５、セパレータ層１８０の正確な数は、コンデンサ２６５に要求されるエネルギー密度、体積、電圧、電流、エネルギー出力、およびその他の要件によって決まることが理解されよう。
【００４０】
図１３を参照して以下で説明する本発明によると、任意所与の陽極サブアセンブリ１７０の陽極層１８５ａ、１８５ｂ、１８５ｃと切り欠きのある陽極層１９０の数は、コンデンサ層つまりサブアセンブリ２２７の特定の所望の厚さを提供するために調整される。コンデンサ層の厚さＴ１、Ｔ２、．．．、Ｔｎは、陽極層の陽極箔すなわちシートの数と厚さ、陰極層の厚さ、セパレータシートの厚さ、特に電解液により膨張したときの厚さによって決まる。電極スタックアセンブリ全体の厚さ、つまり高さＨＮは、全コンデンサ層の数Ｎと、コンデンサ層の選択されたグループＮ１、Ｎ２、．．．Ｎｎの厚さＴ１、Ｔ２、．．．Ｔｎによって決まる。Ｎ１のコンデンサ層の第１のグループの陽極サブアセンブリ１７０は、それぞれがｘ個の陽極層１８５、１９０を備え、各陽極層は陽極層の厚さｔｘを有し、図５と図６を参照して以下で説明されるように１つに溶接され、それにより各陽極サブアセンブリ１７０は陽極サブアセンブリの厚さＴｘを有する。Ｎ２のコンデンサ層の第２のグループの陽極サブアセンブリ１７０は、それぞれがｙ個の陽極層１８５、１９０を備え、各陽極層は陽極層の厚さｔｙを有し、同様に１つに溶接され、それにより各陽極サブアセンブリは陽極サブアセンブリの厚さＴｙを有する。さらなるコンデンサ層１７０のグループも同様に形成される。
【００４１】
ここで、陽極／陰極サブアセンブリ２２７の数、陽極サブアセンブリ１７０を形成する切り欠きのない陽極層と切り欠きのある陽極層１８５の数、陽極サブアセンブリ１７０、陽極タブ１９５、陰極層１７５、各陽極／陰極サブアセンブリ２２７内に配置されるセパレータ層１８０の実質的に無限の順列と組み合わせを、コンデンサ２６５の特定の要件にしたがって選択可能なことが明らかになるであろう。陽極層１８５、陰極層１７５、およびセパレータ層１８０は、高品質アルミニウム電解コンデンサに通常使用される材料からなるのがもっとも好ましい。
【００４２】
陽極層１８５と１９０は、もっとも好ましくは貫通エッチングされ、高い比静電容量（少なくとも約０．３、少なくとも約０．５、もっとも好ましくは少なくとも約０．８マイクロファラド／ｃｍ２）を有し、少なくとも４２５ボルトＤＣの耐電圧パラメータ、約５０から約２００マイクロメータの範囲の厚さ、より好ましくは約７５から約１５０マイクロメータの範囲の厚さ、より好ましく約９０から約１２５マイクロメータの範囲の厚さ、もっとも好ましくは約１００マイクロメータの厚さの厚さ、投影面積の最大塩化物汚染に対して約１．０ｍｇ／ｍ２の清浄度を有する陽極箔で形成される。陽極箔は、好ましくは３９０ボルトの定格サージ電圧、約９９．９９％のアルミニウムの初期純度、約１０４マイクロメータプラスまたはマイナス約５マイクロメータの最終厚さ、平方センチメートルあたり約０．８マイクロファラッドの比静電容量を有することが好ましい。適切な陽極箔は広く市販されている。
【００４３】
個別の陽極層１８５は、通常ある程度剛性があり、単位面積あたり高い静電容量を達成するようにエッチング処理された高純度アルミニウムからなる。薄い陽極箔が好ましく、電極スタックアセンブリ２２５の厚さを減らしながら陽極箔の比静電容量を維持または増加する場合や、全体の静電容量を増やしながら電極スタックアセンブリ２２５の厚さを維持する場合に特に好ましい。たとえば、個々の陽極層１８５が約１０マイクロメータ、約２０マイクロメータ、約３０マイクロメータ、約４０マイクロメータ、約５０マイクロメータ、約６０マイクロメータ、約７０マイクロメータ、約８０マイクロメータ、約９０マイクロメータ、約１００マイクロメータ、約１１０マイクロメータ、約１２０マイクロメータ、約１３０マイクロメータ、約１４０マイクロメータ、約１５０マイクロメータの厚さを有することが考えられる。
【００４４】
陰極層１７５は、高純度で比較的柔軟であることが好ましい。陰極層１７５は、広い表面積（たとえば高度にエッチングされた陰極箔）、高い比静電容量（好ましくは少なくとも２００マイクロファラッド／ｃｍ２で、未使用時には少なくとも２５０マイクロファラッド／ｃｍ２）、約３０マイクロメータの厚さ、投影面積の最大塩化物汚染に対して約１．０ｍｇ／ｍ２の清浄度、陽極箔が作成される出発箔材料に対応するよりも低純度であることが可能な陰極箔からなるのがもっとも好ましい。陰極箔は、少なくとも９９％のアルミニウムの初期純度、より好ましくは約９９．４％のアルミニウムの初期純度、約３０マイクロメータの最終厚さ、平方センチメートルあたり約２５０マイクロファラッドの初期比静電容量を有するのが好ましい。別の実施形態では、陰極箔は、約１００から約５００マイクロファラッド／ｃｍ２の範囲の比静電容量、約２００から約４００マイクロファラッド／ｃｍ２の範囲の比静電容量、または約２５０から約３５０マイクロファラッド／ｃｍ２の範囲の比静電容量、約１０から約１５０マイクロメータの範囲の厚さ、約１５から約１００マイクロメータの範囲の厚さ、約２０から約５０マイクロメータの範囲の厚さ、または約２５から約４０マイクロメータの範囲の厚さを有する。
【００４５】
陰極箔の比静電容量はできるだけ高く、陰極層１７５はできるだけ薄いことが一般的に好ましい。たとえば、個々の陰極層１７５は、約１００マイクロファラッド／ｃｍ２、約２００マイクロファラッド／ｃｍ２、約３００マイクロファラッド／ｃｍ２、約４００マイクロファラッド／ｃｍ２、約５００マイクロファラッド／ｃｍ２、約６００マイクロファラッド／ｃｍ２、約７００マイクロファラッド／ｃｍ２、約８００マイクロファラッド／ｃｍ２、約９００マイクロファラッド／ｃｍ２、あるいは約１０００マイクロファラッド／ｃｍ２の比静電容量を有することが考えられる。適当な陰極箔は広く市販されている。さらに別の実施形態では、陰極箔は、アルミニウム、アルミニウム合金、「純」アルミニウムとその他の材料や金属からなる。
【００４６】
セパレータ層シート１８０ａと１８０ｂと外側のセパレータ層１６５ａと１６５ｂは、セパレータ材料のロールやシートからなるのがもっとも好ましい。セパレータ層１８０は、陽極サブアセンブリ１７０と陰極層１７５よりもわずかに大きく切断され、層の積層時のずれに対応し、ずれの結果発生する陽極層と陰極層との間の短絡を防止し、さらに、そうでない場合には、完成したコンデンサの陽極と陰極との間に物理的な隔壁が配置されることを保証するのが好ましい。
【００４７】
セパレータ層シート１８０ａと１８０ｂと外部セパレータ層１６５ａと１６５ｂ（図９に図示）は、（ａ）化学的に不活性で、（ｂ）選択された電解質に対して化学的に適合し、（ｃ）電解質が含浸されて隣接する陽極層と陰極層との間に低抵抗経路を生成し、（ｄ）隣接する陽極層と陰極層を物理的に分離する材料で形成されるのが好ましい。好ましい一実施形態では、セパレータの材料は、純セルロースで、ハロゲン化物や塩化物の含有量が非常に少ないクラフト紙であり、約０．０００５インチ（０．００１３ｍｍ）の厚さ、約１．０６グラム／ｃｍ３の密度、０．００１インチ（０．０２５ｍｍ）の厚さあたり１，４００ボルトＡＣの絶縁耐力、低導電経路数（約０．４／ｆｔ２以下）を有する。セパレータ層シート１８０ａと１８０ｂと外側セパレータ層１６５ａと１６５ｂは、マニラ紙、多孔質重合体材料、または繊維ガーゼ材料など、クラフト紙以外の材料からなることも可能である。たとえば、コンデンサ層のいくつかの実施形態では、米国特許第３，５５５，３６９号と第３，８８３，７８４号に開示されているもののように多孔質重合体材料を陽極層と陰極層との間に配置してもよい。
【００４８】
複数のコンデンサ層からなるそのようなコンデンサスタックでは、電解液がセパレータ層１８０に浸み込まされ、すなわちセパレータ層１８０を湿らせ、ケース９０内に注入される。しかし、米国特許第５，６２８，８０１号、第５，５８４，８９０号、第４，９４２，５０１号、第５，１４６，３９１号、および第５，１５３，８２０号で開示されているもののように、さまざまな実施形態では、その範囲に固体または粘着性の電解質が含まれることが理解されよう。紙、ガーゼ、多孔質重合体材料の代わりに適切な電極間粘着剤／電解質層を使用してセパレータ層１８０を形成できることに留意しなければならない。
【００４９】
引き続き図４を参照すると、扁平アルミニウム電解コンデンサの組み立てにおける好ましい第１の手順は、陽極層１８５と１９０、陽極タブ１９５、陰極層１７５、セパレータ層１８０の切断である。これらの構成部品は、壁間の隙間が狭い打ち型を使用して成形するように切断されるのがもっとも好ましく、実質的に垂直方向に向けられたパンチと打ち型との対応する壁の間の壁間間隔が、それぞれの側面で約６００万分の１インチ程度であることがもっとも好ましい。約２００万分の１、約４００万分の１、約５００万分の１、約７００万分の１、約８００万分の１、約１０００万分の１、約１２００万分の１インチの、より狭いまたは広い、ほぼ垂直方向に向けられたパンチと空洞の対応する壁の間の壁間間隔を使用することも可能であるが、好ましさは劣る。
【００５０】
このように隙間が狭いことで、陽極層１８５と１９０、陽極タブ１９５、陰極層１７５、セパレータ層１８０の周縁部に沿って滑らかで、バリがない端が形成される。打ち型の壁の端が滑らかでバリがないことがコンデンサの信頼性の高い性能には重要であることがわかっている。陽極層１８５と１９０、陽極タブ１９５、陰極層１７５、セパレータ層１８０の周縁部に沿ってバリがあると、コンデンサが短絡したり故障することがある。陽極箔、陰極箔、およびセパレータ材料を切断したり形成する方法は、形成されたり切断された部材の周縁部付近に発生するバリやその他の切りくずの有無に大きな影響を有することがある。隙間が狭い打ち型を使用することで、スチールルールダイなどその他の切断方法で作成された端にくらべて優れた端を作成できる。隙間の狭い打ち型の形状、柔軟性、および速度は、レーザーや刃による切断により達成される形状、柔軟性、速度よりも優れていることがわかっている。陽極層１８５と１９０、陽極タブ１９５、陰極層１７５、およびセパレータ層１８０の切断と形成のための別の方法にはスチールルールダイ切断、レーザー切断、ウォータージェット切断、刃切断があるが、それらには限定されない。
【００５１】
打ち型装置の好ましい狭い隙間は、陰極箔のような薄い可塑性の材料の切断に特に重要である。信頼性の改善に加えて、バリやくずの削減により、セパレータ層１８０の厚さを減少させることが可能で、それによりコンデンサのエネルギー密度を改善できる。切断ステップ中にパンチの面が打ち型の対向する床面に平行に保持されない角度切断は、陽極層１８５と１９０、陽極タブ１９５、陰極層１７５、およびセパレータ層１８０を切断し形成する別の好ましさが劣る方法である。
【００５２】
好ましい方法では、箔つまりセパレータ材料は、ロール上で適切な隙間を有する打ち型のパンチ部と空洞部との間で引き延ばされる。それから、空圧または油圧で動作するプレスを使用して、打ち型のパンチ部か空洞部を作動させるのがもっとも好ましい。打ち型のパンチ部は、硬化工具鋼で形成するか、パンチ部の切削面上に配置されたその他の好適な耐摩耗性材料あるいは皮膜から形成するのがもっとも好ましい。打ち型の空洞が垂直方向に整列されると、切断サイクル中に打ち型のパンチ部は打ち型の空洞に向けて上または下に移動する。前者の場合、構成部品は切断され、以降の組み立て作業に使用される容器内に下に向けて落下する。後者の場合、構成部品は切断され、以降の処理のために真空式やその他の取り出し工具類を装備したロボットなどの自動組み立て装置に直接与えられ得る。ここで説明した種類の隙間の狭い打ち型は、ミネソタ州ミネアポリスのＴｏｐ Ｔｏｏｌ， Ｉｎｃ．が供給可能である。
【００５３】
陽極サブアセンブリ１７０は、陽極サブアセンブリ１７０内で陽極タブ１９５を適切に配置し位置決めするのを容易にする１つの切り欠きのある陽極層１９０を含むのがもっとも好ましい。切り欠きのある陽極層１９０を２つ以上陽極サブアセンブリ１７０に含めることもできる。陽極サブアセンブリ１７０の残りの陽極層は切り欠きのない陽極層１８５であるのが好ましい。陽極タブ１９５は、アルミニウムの帯状材料からなるのがもっとも好ましい。好ましい一実施形態では、アルミニウムの帯状材料は約９９．９９％の純度を持つアルミニウムで、陽極箔よりも陽極処理の程度が低い。以下でさらに説明するように、陽極タブ１９５が陽極処理がされていない材料からなるときは、陽極タブ１９５を切り欠きのない陽極層１８５に冷間溶接する際に力やゆがみの発生が少なくなり得る。陽極タブ１９５の厚さを切り欠きのある陽極層１９０とほぼ同じにするのが好ましい。切り欠きのある陽極層１９０が陽極サブアセンブリ１７０で複数使用される場合、より厚い陽極タブ１９５を使用することができる。
【００５４】
図５Ａないし図５Ｃを参照すると、２つの切り欠きのない陽極層１８５ａと１８５ｂが、冷間溶接装置２０２の冷間溶接用固定具底部層２０７上に載置される。冷間溶接装置２０２のさまざまな構造部材は、精密加工されたステンレス鋼か高強度アルミニウム合金からなるのがもっとも好ましい。次に、層１８５ａと１８５ｂが、ばねが装填された整列ピン２０９ａ〜２０９ｅを使用して冷間溶接用固定具底部層２０７上で適切に整列され位置決めされる。ピン２０９ａ〜２０９ｅは、冷間溶接空洞２２０内に配置された層１８５ａと１８５ｂ上に下向きに押し付けられている上部層２０８に接触して後退する。冷間溶接装置２０２の断面図を示した図５Ｃも参照されたい。
【００５５】
陽極層１９０は、切り欠きのある陽極層１９０の陽極タブの切り欠き２００内に陽極タブ１９５を配置した後、同様に空洞２２０内に配置される。陽極タブ１９５は、陽極タブ１９５の周囲部に沿って配置されたばねを装備した整列ピン２０９ｆと２０９ｇをさらに使用して、切り欠きのある陽極層１９０の周辺に沿って位置決めされるのがもっとも好ましい。それから、切り欠きのない陽極層１８５ｃが陽極層１９０上に配置される。それから、積層された陽極サブアセンブリ１７０は、上部プレート２０８と底部プレート２０７の間に挟まれる。陽極層冷間溶接用ピン２０６ａと陽極タブ冷間溶接用ピン２１１ａは底部プレート２０７内に配置される。陽極層冷間溶接用ピン２０６ｂと陽極タブ冷間溶接用ピン２１１ｂは上部プレート２０８内に配置される。底部プレート２０７と上部プレート２０８は、冷間溶接用ピン２０６ａと２０６ｂの軸が一致し、対応する冷間溶接用ピン２１１ａと２１１ｂに対して整列するように、整列される。
【００５６】
冷間溶接装置２０２の上部作動装置２１４は、冷間溶接用ピン２０６ｂと２１１ｂを下方に変位させる。下部作動装置２１５は、冷間溶接用ピン２０６ａと２１１ａを上方に変位させる。上部作動装置２１４と下部作動装置２１５の一実施形態では、空圧シリンダが使用され、ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂを移動させる。装置２１４と装置２１５のその他の実施形態では、ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂの軸に対して同時にかつ垂直に移動する一対の回転輪が使用される。さらに別の実施形態では、装置２１４と装置２１５には、油圧アクチュエータ、片持ち梁、おもり、ばね、サーボモータ電気機械ソレノイド等が使用され、ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂを移動する。ピンを変位させる力の大きさとタイミングに関する作動装置２１４と２１５の制御は、一定の負荷、一定の変位、ソレノイドコントローラ、直接あるいは間接の手段を単独でまたは組み合わせて、任意に使用することで実現できる。
【００５７】
上部プレート２０８で挟んだ後、冷間溶接用ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂが作動する。陽極サブアセンブリ１７０内の冷間溶接部２０５と２１０は、冷間溶接用ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂが陽極サブアセンブリ１７０に対して押し付けられるときに発生する圧力により形成される。図６Ａを参照すると、冷間溶接部２０５と２１０が形成されるのに好ましい領域が示されている。冷間溶接部２０５と２１０は、冷間溶接部としてだけではなく鍛接部として説明することもできる。これは、陽極層１８５間の界面が溶接部２０５と２１０の領域で変形し、酸化層を破壊し、母材を互いに接触させ、金属結合が発生するためである。金属結合により溶接部の強度が増大する。
【００５８】
その冷間溶接の方法の一実施形態では、複数の空圧シリンダが上部作動装置２１４と下部作動装置２１５で同時に動作して、ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂを陽極サブアセンブリ１７０に向けて駆動する。陽極層の冷間溶接部２０５と陽極タブの冷間溶接部２１０は、空圧シリンダが所定の一定圧力まで加圧される直接一定負荷条件の下で形成されるのがもっとも好ましい。陽極層の冷間溶接部２０５と陽極タブの冷間溶接部２１０は、冷間溶接用ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂにまたがって配置された変位センサが、それらのピンが陽極／陰極サブアセンブリ２２７から外れた状態を示す所定の値を有する信号を生成するまで空圧シリンダが加圧される間接一定変位条件の下で形成することもできる。
【００５９】
その方法の別の実施形態では、片持ち梁機構が上部作動装置２１４と下部作動装置２１５に組み込まれる。陽極層の冷間溶接部２０５と陽極タブの冷間溶接部２１０は、片持ち梁が作動し、それ以上の移動が不可能な停止点に達するまで上部と下部の部材２０８と２０７を陽極／陰極サブアセンブリ２２７と係合させる直接一定変位条件の下で形成される。片持ち部またはその他の手段が、所定の負荷がセンサによって計測される時に片持ち梁の停止点を調整するための負荷計測センサを有する装置２１４および装置２１５において、間接負荷調整システムを使用することもできる。
【００６０】
冷間溶接用ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂの断面形状は、四角、円、楕円、その他の任意の適切な形状とすることができる。冷間溶接用ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂの端部の形状は、それらのピンで生成される冷間溶接部の性質を選択的に調節するのに適した平坦形状、角を落とした形状、ドーム形状、その他の適切な形状にすることができる。同様に、使用する冷間溶接用ピンの数を４本よりも多くしたり少なくすることもできる。冷間溶接用ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂの端部は、角を落とした形状かドーム形状で、断面が円形であるのがもっとも好ましい。冷間溶接用ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂは、直径が約０．０６０インチ（０．１７４ｍｍ）で、さらに端部が面取りしてあるか、アールがつけられていることが好ましい。冷間溶接用ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂは、ステンレス鋼、チタン、工具綱またはＨＳＬＡ鋼など溶接時に加わる圧力の下で容易に変形しない高強度材料からなるのが好ましい。冷間溶接用ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂの端部や側壁部に、塗膜や被覆を適用したり、あるいはそうでなければ変成させてピンの耐摩耗性、耐変形性、その他の好ましい摩擦学的な性質を増大させることもできる。
【００６１】
冷間溶接部２０５と２１０の主要な機能は、溶接部２０５と２１０の領域の陽極サブアセンブリ１７０全体の厚さを最小にしながら、層１８５ａ、１８５ｂ、１８５ｃ、１９０と陽極タブ１９５との間の電気的な相互接続を提供することである。通常の従来技術の市販円筒型コンデンサでは、冷間溶接部の領域で陽極層の厚さの大幅な増加が示される。この厚さの増加は、通常タブの約２倍の厚さ、つまり約０．００８インチ（０．０２０ｍｍ）程度である。一致しないタブの接続箇所が１つか２つしかない円筒型コンデンサの場合、陽極層の厚さへの全影響は最小になることもある。しかし相互接続と溶接箇所がより多くなる積層デザインの場合、溶接領域の厚さが増加すると、陽極層全体の厚さが大幅に増加し、電極スタックアセンブリ全体としての厚さも増加することがわかっている。
【００６２】
冷間溶接の一方法と対応する装置においては、冷間溶接部の幾何学的形状と形成プロセスが適切に最適化されたときには、陽極サブアセンブリ１７０の厚さの実質的な増加はないかごくわずかである。いくつかの市販の円筒型コンデンサでは、冷間溶接が原因で厚さの増加が約２００％になることがあるのに対して、陽極アセンブリ１７０のいくつかの実施形態では、冷間溶接が存在することによる層の厚さの増加は約２０％に過ぎないことがわかっている。本明細書で説明したように、２個、３個、４個、５個、６個またはそれ以上の陽極層１８５と１９０を冷間溶接して陽極サブアセンブリ１７０を形成することもできる。
【００６３】
図６Ｂは、好ましい冷間溶接方法によって形成された冷間溶接された陽極アセンブリの一実施形態の一部の断面図を示す。陽極層の厚さｔａ、ｔＮ、ｔｂ、ｔｃをそれぞれ有する陽極層１８５ａ、１９０、１８５ｂ、１８５ｃは、下部プレート２０７と上部プレート２０８にそれぞれ取り付けられたピン２０６ａと２０６ｂの圧縮動作により、溶接部２０５において１つに冷間溶接される。ピン２０６ａと２０６ｂにより陽極サブアセンブリ１７０ｄにおいて中心凹部２９３と２９４がそれぞれ形成され、さらに縁部２９５と２９６がそれぞれ発生する。縁部２９５と２９６は、周囲の陽極サブアセンブリ１７０ｄの表面からそれぞれ下方と上方に突き出すため、陽極サブアセンブリ１７０ｄの全体の厚さＴがΔＴだけ増加する（Ｔは冷間溶接されない陽極サブアセンブリ１７０ｄの周囲の領域つまり部分について計測）。
【００６４】
図６Ｃは、冷間溶接された陽極アセンブリの一実施形態の別の部分の断面図を示し、陽極層／タブの厚さｔａ、ｔｂ、ｔｃ、およびｔｔａｂをそれぞれ有する陽極層１８５ａ、１８５ｂ、１８５ｃと陽極タブ１９５は、下部プレート２０７と上部プレート２０８にそれぞれ取り付けられたピン２１１ａと２１１ｂの圧縮動作により、溶接部２１０において１つに冷間溶接される。ピン２１１ａと２１１ｂにより陽極サブアセンブリ１７０ｄにおいて中心凹部２９７と２９８がそれぞれ形成され、さらに縁部２９９と３０１がそれぞれ発生する。縁部２９９と３０１は、周囲の陽極サブアセンブリ１７０ｄの表面からそれぞれ下方と上方に突き出すため、陽極サブアセンブリ１７０ｄの全体の厚さＴがΔＴだけ増加する（Ｔは冷間溶接されない陽極サブアセンブリ１７０ｄの周囲の領域つまり部分について計測）。
【００６５】
したがって、陽極サブアセンブリ１７０ｄの全体の厚さＴは以下の式で定義される。
【００６６】
Ｔ＝ｎｔ
そして、冷間溶接部２０５または２１０における領域の陽極サブアセンブリ１７０ｄの全体の最大厚さＴ＋ΔＴは、次の式で定義される。
【００６７】
Ｔ＋ΔＴ＝ｎｔ＋ΔＴ
ここでＴａｓは冷間溶接されていない領域の陽極サブアセンブリ１７０ｄの全体の厚さで、ｎは陽極サブアセンブリ１７０ｄの陽極層１８５および／または１９０の数、ｔは個々の陽極層１８５および／または１９０または陽極タブ１９５の厚さであり、厚さｔＮ、ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｔａｂは同一と仮定する。
【００６８】
比率ΔＴ／Ｔが０．０５、０．１、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、または０．５０以下になるように陽極サブアセンブリを形成することが非常に望ましい。比率ΔＴ／Ｔの値が小さいほど、コンデンサ２６５の体積効率が高くなる。さらに、比率ΔＴ／Ｔの値が小さくなるとコンデンサ２６５の全体の厚さを減少させることができる。
【００６９】
ここで図６Ａを参照すると、タブ１９５ａ〜１９５ｈ（および対応する冷間溶接部２１０）のそれぞれの垂直位置を水平方向に交互に、つまりずらして並べることで、電極スタックアセンブリ２２５の全体の厚さをさらに減少させることができる。本実施形態では、たとえば、タブ１９５ａと１９５ｂは互いに対して垂直方向には整列されていない。このようにタブ１９５を交互に、つまりずらして並べると、厚さΔＴの増加分が累積しない、つまり構造的に足し合わされず、それにより電極スタックアセンブリ２２５の全体の厚さを減少させるように、各陽極サブアセンブリ１７０ａ〜１７０ｈに対応する厚さの増加分ΔＴが電極スタックアセンブリ２２５の周縁部やその他の部分に水平方向に分散するようになる。冷間溶接部２０５も同様に、互いにまたは冷間溶接部２１０に対して、水平方向に交互につまりずらして並べて、電極スタックアセンブリ２２５の全体の厚さの減少を達成することができる。
【００７０】
別の好ましい実施形態では、各コンデンサ層、つまり電極サブアセンブリの陽極サブアセンブリ１７０は、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上の複数の陽極シート、つまり層１８５と１９０を備えることが可能で、各サブアセンブリは、陽極層に取り付けられたり陽極層の一部を形成する対応する陽極タブ１９５を備える少なくとも１つの陽極層を有することがもっとも好ましく、陽極層はともに冷間溶接され陽極サブアセンブリ１７０を形成する。たとえば、陽極サブアセンブリ１７０は、事前に別々に冷間溶接やその他の方法で１つに接合された２つの個別の３重の陽極層１８５を冷間溶接して作成された６つの陽極層１８５を備えることができる。または、陽極サブアセンブリ１７０の層は、事前に別々に冷間溶接やその他の方法で１つに接合された、１つの３重陽極層１８５と１つの４重陽極層１８５を１つに冷間溶接した７つの陽極層を備えることができる。別の好ましい実施形態では、複数の切り欠きのある陽極層１９０を陽極サブアセンブリ１７０で使用して、より厚い陽極タブ材料を使用できるようにすることができる。
【００７１】
冷間溶接用ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂの周囲の領域における底部プレート２０７と上部プレート２０８の形状は、冷間溶接部２０５と２１０の性質に影響することがわかっている。好ましい方法では、プレート２０７と２０８の嵌合面では、ピン穴の周囲にはアールが形成されない。それらの領域にアールや面取りが存在すると、それらの領域で冷間溶接部２０５と２１０に好ましくない変形が発生することがある。そのような変形は、陽極サブアセンブリ１７０の厚さを増大する原因となることがあり、そのような増大はコンデンサ２６５の厚さの増大に直接つながる可能性がある。さらに、最終的な厚さの増大は、電極スタックアセンブリ２２５内に存在する陽極サブアセンブリ１７０の数だけ倍増されたものであることに注意しなければならない。その代わりに、アールや面取りを、底部プレート２０７と上部プレート２０８のピン穴の領域で使用することもできるが、その場合、隣接する積層された冷間溶接部の位置を交互に配置するなど、適切なコンデンサのデザインにより対応を行うのがもっとも好ましい。
【００７２】
冷間溶接用ピン２０６ａ、２０６ｂ、２１１ａ、２１１ｂが陽極サブアセンブリ１７０に対して作動した後は、上部プレート２０８が取り除かれ、冷間溶接された陽極サブアセンブリ１７０は、以降の陽極／陰極サブアセンブリ２２７の積層のために提供される。図４と図６Ａに示したように、電極スタックアセンブリ２２５の図示した実施形態は、複数の冷間溶接された陽極サブアセンブリ１７０ａ〜１７０ｈ、複数の陰極層１７５ａ〜１７５ｉ、複数のセパレータ層１８０ａと１８０ｂ、および外側セパレータ層１６５ａと１６５ｂ、外側覆い１１５、覆いテープ２４５を備えるのがもっとも好ましい。
【００７３】
外側覆い１１５は、前述のセパレータ材料から打ち抜くのがもっとも好ましいが、重合体材料、アルミニウム、適切な熱収縮材料、適切なゴム引きした材料、および合成等化体、あるいはその誘導体等、さまざまなその他の適切な材料から形成することもできる。覆いテープ２４５は、ポリプロピレンで裏打ちしたアクリル系粘着テープから切断するのがもっとも好ましいが、ステープル、超音波紙接合つまり溶接、アクリル系粘着剤以外の適切な粘着剤、ポリプロピレンで裏打ちしたテープ以外の適切なテープ、鉤と対応する留め金などに置き換えることもできる。
【００７４】
外側覆い１１５と覆いテープ２４５は、共に電極スタックアセンブリの覆いを構成し、その覆いは、以降の過程で電極スタックアセンブリ２２５が意図に反して移動したりずれるのを防止するのに役立つことがわかっている。ここで、以降の処理で電極スタックアセンブリ２２５を動かないように固定するためには、ここで明示的に開示した手段以外に、外側覆い１１５と覆いテープ２４５を備える電極スタックアセンブリの覆いと同じ機能を実質的に達成する多くの手段が存在することは、当業者には明らかであろう。前述の手段以外に、電極スタックアセンブリ２２５を動かないように固定するため代替手段が存在する。そのような代替手段には、かならずしも電極スタックアセンブリ２２５の一部を形成しないロボットやその他の機械的な挟み込みと固定手段、セパレータ層１８０を形成するための粘着性電解質などが含まれるが、それらに限定されない。
【００７５】
電極スタックアセンブリ２２５が作成されるのにもっとも好ましい積層過程は、外側覆い１１５を積層固定具に配置してから、外側の紙、つまりセパレータ層１６５ａを積層固定具に配置することから開始される。次に、陰極層１７５ａがセパレータ層１６５ａの上に配置されてから、セパレータ層１８０ａと１８０ｂがその上に配置される。それから、冷間溶接された陽極サブアセンブリ１７０ａがセパレータ層１８０ｂの上に配置された後、セパレータ層１８０ａと１８０ｂがその上に配置され、これが繰り返される。積層固定具内でセパレータ層１８０ａと１８０ｂを間に挟んで陰極層１７５と陽極サブアセンブリ１７０を交互に配置する処理は、最後の陰極層１７５ｈがそれらの上に配置されるまで繰り返される。
【００７６】
図６Ａに示した電極スタックアセンブリ２２５の実施形態では、８個の陽極サブアセンブリ（陽極サブアセンブリ１７０ａ〜１７０ｈ）と９個の陰極層（陰極層１７５ａ〜１７５ｉ）が示されている。電極スタックアセンブリ２２５内に配置された、組み合わされた各陽極サブアセンブリ／セパレータ層／陰極層アセンブリにわたり発生する電圧は、約３６０から約３９０ボルトＤＣの範囲であるのがもっとも好ましい。後述するように、電極スタックアセンブリ２２５のさまざまな陽極サブアセンブリは、電極スタックアセンブリ２２５のさまざまな陰極層と同じに、通常は電気的に並列に接続される。
【００７７】
図４に関連した前述の説明と同様に、当業者にとって、図６Ａに示した電極スタックアセンブリ２２５は単に説明を目的としたもので、陽極サブアセンブリ１７０、陰極層１７５、セパレータ層１８０、陽極タブ１９５、陰極タブ１７６などの数や組み合わせに関して、いかなる点についても、本発明の範囲を制限しないことはここで理解されよう。その代わりに、電極構成部品の数は、必要な全静電容量、各層の全面積、使用した箔の比静電容量、およびその他の因子に従って決定される。
【００７８】
電極スタックアセンブリ２２５の別の実施形態では、各陽極サブアセンブリ１７０で使用される陽極層１８５の数がスタック内で異なる。そのような構造では、同一の層面積を有し、ほぼ連続的に変化するさまざまなそして選択可能な全静電容量を有するコンデンサの作製が可能で、そのためには、選択された陽極サブアセンブリ１７０に含まれる陽極層１８５／１９０の数をユーザーが増加させたり減少させることができる（陽極／陰極サブアセンブリ２２７全体を電極スタックアセンブリ２２５に対して追加したり除去して全静電容量を変更するのとは逆）。陰極層１７５ｉをスタック内に配置した後、外側紙層１６５ｂがその上に配置され、外側覆い１１５が電極スタックアセンブリ２２５の上に折り曲げて被せられる。それから覆いテープ２４５により外側覆い１１５が適所に保持され、電極スタックアセンブリ２２５のさまざまな構成部品を１つに固定する。
【００７９】
セパレータ層１６５と１８０の物理的な寸法は、陽極サブアセンブリ１７０と陰極層１７５の寸法よりも幾分大きく、バリ、混入物、粒状物質の存在やケース内での破片あるいは不完全部の発生が原因で電極がケースの壁に接触したり、極性が逆の電極層同士が短絡するのを防止するのがもっとも好ましい。陽極サブアセンブリ１７０の一部が導電性のケース壁に接触したり、陽極サブアセンブリ１７０や陰極層１７５の周縁部のバリが極性が逆の隣接する層に接触したり、あるいはセパレータ層１８０ａや１８０ｂが隣接する極性が逆の電極層の間で十分な電気絶縁性を提供せず、導電性の粒状物質がそれらの間の間隙を接続してしまう場合、コンデンサ２６５の信頼性と機能性が低下することがある。
【００８０】
電極スタックアセンブリ２２５の周縁部付近に配置されるのがもっとも好ましい追加のセパレータ材料を、ここではセパレータオーバーハングと呼ぶ。セパレータオーバーハングの量を減少させると、コンデンサ２６５のエネルギー密度が増加する。そのため、エネルギー密度の最適化の観点からは、セパレータオーバーハングの量や程度を減少させるのが有益である。必要なセパレータオーバーハングの量は、主に、使用する積層方法の積層公差の特性の関数であることがわかっている。
【００８１】
電極スタックアセンブリ２２５内でのセパレータ層１６５と１８０、陽極サブアセンブリ１７０、陰極層１７５が一貫した位置合わせを保証するための好ましい方法には、電極スタックアセンブリ２２５のさまざまな要素をロボットによる組み立て技法を使用して積層することがある。より具体的には、電極スタックアセンブリ２２５のさまざまな電極とセパレータ層は、４台のＳｅｉｋｏ４軸ＳＣＡＲＡモデル番号ＴＴ８０００とＴＴ８５００や同等製品を備え、適切な積層固定具内でさまざまな電極とセパレータ要素を取り上げ配置するアセンブリ作業セルを使用して積層され整列される。電極とセパレータ層の積層と位置合わせのためのその他の適切な方法には、カム駆動ウォーキングビーム組み立て機械技法、回転テーブル機械技法、複数ステーション単一積層機械技法などがある。
【００８２】
好ましい方法では、あらかじめ形成または切断されたセパレータ、電極層、またはサブアセンブリがロボットアームに供給され、それからロボットアームはアーム端の工具類で部品を取り上げる。ベンチュリ系により、アーム端の工具類で真空が発生する。そのシステムは真空を適切な時刻に生成して、部品をアーム端の工具類に吸い上げる。次に、部品が積層固定具に配置されると、真空が解かれる。ゴム吸盤などの直接真空システムやその他の接触または非接触の取り上げロボットまたは手動組み立て方法も使用することができる。部品の位置はロボットによって、０．００５インチ（０．０１３ｍｍ）以上の精度で、取り上げ点から積層固定具に移される。部品を積層固定具に配置後、部品の整列は、ＳＯＮＹ　ＸＣ−７５カメラや同等品と組み合わせて、ＳＥＩＫＯ　ＣＯＧＮＥＸ　５４００　ＶＩＳＩＯＮ　Ｓｙｓｔｅｍや同等品で電子的に確認するのがもっとも好ましい。カメラは、ロボットアーム上に取り付けられ、部品の配置の精度を確認できる。このシステムは、電極スタックアセンブリ２２５内の各部品や要素の位置を０．０１ミリメートル以内で正確に求めることができる。ロボットアームによりすべての層が積層固定具内に配置されると、スタックは覆いの工程に供給される。
【００８３】
前述の方法では、コンデンサ２６５に追加される望ましくない不要な体積を最小にしながら、電極スタックアセンブリ２２５内でセパレータ層１６５と１８０、陽極サブアセンブリ１７０、および陰極層１７５を正確に整列させ積層することができる。
【００８４】
電極スタックアセンブリ２２５内のセパレータ層１６５と１８０、陽極サブアセンブリ１７０、および陰極層１７５の位置合わせを確実に行う別の方法には、固定具位置合わせ点を使用する手動過程で使用される積層固定具内に配置された整列要素が含まれる。そのような方法では、積層固定具は、セパレータ層１６５と１８０の位置決めのために積層固定具の周縁部付近に配置されたポストや側壁などのいくつかの整列要素を有する。陰極層１７５と陽極サブアセンブリ１７０はセパレータの周囲まで延びていないため、これらの電極を正確に位置決めする代替手段が必要になる。
【００８５】
交互に配置される陰極層１７５と陽極サブアセンブリ１７０を位置決めするのは、陰極タブ１７６と陽極タブ１９５の周縁部付近に配置されたポストや側壁などの整列要素を使用して達成するのがもっとも好ましい。層の配置と位置決めの精度は、主に電極タブの長さの関数であることがわかっている。タブの長さが長くなると、整列誤差が少なくなる。電極タブの長さは、通常、打ち抜き時に発生する電極材料の喪失分との釣り合いを取らなければならず、釣り合いが必要になるのは、陽極タブ１９５の長さに対して陰極タブ１７６が長くなることが主な原因である。タブ１７６と１９５は、整列要素に関して、位置合わせと位置決めを容易にする任意の適切な形状を有する整列機能を含んでもよい。電極層の位置合わせに使用されるタブの長さの延長分は、電極タブの相互接続の過程で電極スタックアセンブリ２２５から取り除くのがもっとも好ましい（それについては以下で詳述する）。
【００８６】
電極スタックアセンブリ２２５内のセパレータ層１６５と１８０、陽極サブアセンブリ１７０、および陰極層１７５の位置合わせを確実に行う別の方法では、コンデンサ２６５内部の整列要素の使用は必要なく、陽極サブアセンブリ１７０と陰極層１７５をセパレータ材料で包むかまたは覆う。この方法では、セパレータ層１８０ａと１８０ｂは単一の打ち抜き片の部品として組み合わされ、陽極サブアセンブリ１７０または陰極層１７５のいずれかのまわりに巻かれる。それから、セパレータの固定されていない端が、両面転写テープ、その他の粘着剤、ステッチ溶接または超音波紙溶接によって固定される。このように電極サブアセンブリを作成することで、陽極サブアセンブリ１７０と陰極層１７５が前述のように形成されたセパレータの外皮の周縁部に対して固定され位置合わせされる。次に、作成された陽極／陰極サブアセンブリ２２７は、電極スタックアセンブリ２２５内に積層工程に供給される。
【００８７】
図７は、電解コンデンサ２６５の電極スタックアセンブリ２２５の一実施形態の上面斜視図を示す。図８は、図７の電極スタックアセンブリ２２５の一部の拡大図を示す。電極スタックアセンブリ２２５を外側覆い１１５と覆いテープ２４５で覆った後、集められた陽極タブ２３２と集められた陰極タブ２３３がそれぞれの外部端子と相互接続されるのがもっとも好ましい。
【００８８】
図９は、図６、図７、図８に示した電極スタックアセンブリを使用し、ケース内張を使用しないコンデンサ２６５の実施形態の上部分解斜視図を示す。本実施形態は、巻土台部１２１と１２６をそれぞれ有することがもっとも好ましい陽極貫通部１２０と陰極貫通部１２５を含む。貫通部１２０と１２５は、コンデンサ２６５のための電気的な貫通端子を実現し、集められた陽極タブ２３２と集められた陰極タブ２３３を土台部１２１と１２６内にまとめ、電気的および機械的相互接続を実現する。
【００８９】
タブの相互接続と貫通端子の接続を実現するための一方法では、図９と図１０Ａに示すように、貫通部１２０と１２５の作成のために貫通ワイヤがまず用意される。一実施形態では、好ましい貫通ワイヤは、純度が９９．９９％以上で直径が０．０２０インチ（０．５１０ｍｍ）のアルミニウムである。ワイヤは、陽極貫通部１２０や陰極貫通部１２５に使用するために所定の長さに調整される。調整されたワイヤの一端は、ワイヤの内径つまり寸法が、集められた陽極タブ２３２や集められた陰極タブ２３３に巻き付けるのに必要な直径つまり寸法よりもわずかに大きくなるように巻かれる。
【００９０】
次に、集められた陽極タブ２３２は、かしめによって１つの束に集めるつまりまとめられ、陽極貫通ピン１３０が集められた陽極タブ２３２の底部から離れ、外部に延びるように、集められた陽極タブ２３２の上に陽極貫通巻アセンブリ１２０の内径部１３１が配置される。同様に、集められた陰極タブ２３３がまとめられ、陰極貫通ピン１３５が集められた陰極タブ２３３の底部から離れ、外部に延びるように、集められた陰極タブ２３３の上に陰極貫通巻アセンブリ１２５の内径部１３６が配置される。次に、陽極と陰極の貫通部１２０と１２５の巻回土台部１２１と１２６は、陽極と陰極のタブ２３２と２３３上にかしめられるのがもっとも好ましく、それから、集められた陽極と陰極のタブ２３２と２３３の仮想軸２３４と２３５に対して形成されたかしめ部が実質的に垂直になるようにそれらの遠端部を調整するのがもっとも好ましい。遠端部は、仮想軸２３４と２３５に対して垂直ではない角度に調整することもできるが、好ましさは劣る。
【００９１】
かしめ力は、以降の好ましい溶接手順を通して貫通部巻部１２１と１２６とタブ２３２と２３３に作用している。一方法では、かしめられた陽極と陰極の貫通部は、遠端部の調整された端の上部に沿って、陽極と陰極のタブ２３２と２３３にレーザーまたは超音波で溶接されるのが好ましい。貫通部１２０と１２５を集められた陽極タブ２３２と集められた陰極タブ２３３にそれぞれ溶接した後、ピン１３０と１３５はケース９０の貫通穴１４２と１４３に挿入するために曲げられる。
【００９２】
貫通部および貫通部を陽極と陰極のタブに接続する手段については、図に具体的に示された実施形態以外にも多数のさまざまな実施形態が存在する。たとえば、貫通部には、貫通ピン１３０と１３５を陽極と陰極のタブ２３２と２３３に接続するために、側部が開いた土台部、「Ｕ」または「Ｔ」の形状の断面を形成する土台部、ワイヤが１回巻かれた巻部を形成する土台部、ワイヤが３回以上巻かれた巻部を形成する土台部、平板にされたワイヤから形成された土台部、かしめスリーブや金属の層から形成された土台部などの実施形態も含まれる。本発明にとっては重要ではないタブの相互接続と貫通部の接続のためのさまざまな方法が本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，００６，１３３号に開示されており、その方法に従ってコンデンサ２６５の作成を完成することができる。
【００９３】
図１０Ａは、部分的に組み立てられた状態の図９のコンデンサ２６５の分解平面斜視図を示す。ケース９０は、ケース９０内に陽極フェルール９５を受け入れる手段を有し、図９と１０Ａでは陽極貫通穴、つまり開口１４２として示されている。ケース９０は、ケース９０内に陰極フェルール１００を受け入れる手段をさらに含み、図９と図１０Ａでは陰極貫通穴、つまり開口１４３として示されている。ケース９０は、注入ポートフェルール１０５を受け入れる手段も含み、図９と図１０Ａに注入ポート穴１３９として示されている。好ましい実施形態では、ケース９０とカバー１１０は、アルミニウムで形成され、陰極層に電気的に接続されていて、ケース９０とカバー１１０は陰極層と同一の電位、すなわち負の電位である。
【００９４】
フェルール９５、１００、１０５はケース９０に溶接される（または、適切なエポキシ、粘着剤、ハンダ、接着剤等で取り付けられる）のがもっとも好ましく、共にケースサブアセンブリ１０８を構成する。陽極フェルール９５と陰極フェルール１００の放射状フランジは、ケース９０の側壁と貫通フェルール穴１４２と１４３の周囲との間の重ね継ぎを作る領域となる。好ましい方法では、フェルールとケースの側壁９２との間では、円周の継ぎの部分で円周に沿ったレーザー溶接が行われ、その溶接は２つの主要な手順で実施される。最初に、継ぎの円周部の周りで一連の仮付け溶接が行われる。仮付け溶接は、隣接した連続した仮溶接を円周に沿って行うか、または最初の仮溶接を円周に沿った最初の位置で行い、第２の溶接を円周に沿った第１の溶接部分と直径に関して反対の位置で行い、第３の溶接を第１の溶接部の付近で行い、第４の溶接を第２の溶接部の付近で行い、これを同様に溶接を繰り返すかのいずれかがもっとも好ましい。最後に、最終的に閉鎖するための溶接が穴の円周の周りで行われ、仮溶接された継ぎ９３を密閉する。
【００９５】
ワイヤガイド１４０と１４１は、フェルールの内径内でピンを中心に配置し、陽極と陰極のピン１３０と１３５がケース９０の内面、陽極フェルール９５、および陰極フェルール１００から電気的に絶縁されるようにする。ワイヤガイド１４０と１４１自体が電気絶縁性を有してもよく、粘着材１６０を注封することでケース９０とその他の構成部品からのピン１３０と１３５の電気絶縁性を向上させるのがもっとも好ましい。
【００９６】
ワイヤガイド１４０と１４１は、それらと一体に形成された環状、傾斜状、または「パチンと嵌め込む（ｓｎａｐ−ｉｎ：スナップイン）」形状を有するのがもっとも好ましい。これらの形状により、ワイヤガイド１４０と１４１が取り扱い中にそれぞれのフェルールから押し出されるのが防止されるが、十分に弱い力を使用してワイヤガイド１４０と１４１が対応するフェルールに挿入されるようにすることで、挿入手順中にケース９０やフェルール９５または１００を損傷しないように形成されるのがもっとも好ましい。
【００９７】
ワイヤガイド１４０と１４１は、電解コンデンサの環境下で安定した任意のさまざまな電気的に絶縁性を有する材料から形成することができる。好ましい一実施形態では、ワイヤガイド１４０と１４１が作成される材料は、射出成形されたポリサルフォンであり、ジョージア州アトランタのＡｍｏｃｏ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓが供給するＡＭＯＣＯ　ＵＤＥＬとして知られている。その他の実施形態では、ワイヤガイド１４０と１４１は、フッ素プラスチック（たとえばＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、あるいはＰＶＤＦ）、フッ素エラストマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリエーテルケトン、ポリアリールケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルフォン、ポリスルフォン、ポリアリールスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリ（アミド−イミド）、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ−ＰＶＣ共重合体、ＣＰＶＣ、ポリフラン、ポリ（フェニレンスルファイド）、エポキシ樹脂、シリコーンエラストマー、ニトリルゴム、クロロプレン重合体、クロロスルホン化ゴム、多硫化ゴム、エチレン−ポリプロピレンエラストマー、ブチルゴム、ポリアクリルゴム、繊維強化プラスチック、ガラス、セラミック、その他の適切な電気絶縁性の化学的に適合性のある材料など他の化学的に耐久性のある重合体から形成されてもよい。
【００９８】
本明細書と本特許請求の範囲で使用される場合、前記の頭文字は以下の意味を持つ。頭文字「ＥＴＦＥ」はポリ（エチレン−コ−テトラフルオロエチレン）を意味し、頭文字「ＰＴＦＥ」はポリテトラフルオロエチレンを意味し、頭文字「ＣＴＦＥ」はポリ（エチレン−コ−クロロトリフルオロエチレン）を意味し、頭文字「ＰＣＴＦＥ」はポリクロロトリフルオロエチレンを意味し、頭文字「ＦＥＰ」はフッ化エチレン−プロピレン共重合体を意味し、頭文字「ＰＦＡ」はペルフルオロアルコキシフッ素重合体を意味し、頭文字「ＰＶＤＦ」はポリフッ化ビニリデンを意味し、頭文字「ＰＶＣ」はポリ塩化ビニルを意味し、頭文字「ＰＶＤＣ−ＰＶＣ」はポリ塩化ビニリデン−ポリ塩化ビニル共重合体を意味し、頭文字「ＣＰＶＣ」は塩素化ポリ塩化ビニルを意味する。
【００９９】
コネクタブロック１４５を形成するのに好ましい材料は、射出成形されたポリスルフォンで、ジョージア州アトランタのＡｍｏｃｏ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓが供給するＡＭＯＣＯ ＵＤＥＬとして知られている。コネクタブロック１４０も、フッ素プラスチック（たとえばＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、またはＰＣＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ）、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリアリールケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリスルフォン、ポリアリールスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリ（アミド−イミド）、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ−ＰＶＣ共重合体、ＣＰＶＣ、ポリフラン、ポリ（フェニレンスルファイド）、エポキシ樹脂、繊維強化プラスチックなど、任意の適切な化学的に耐久性のある熱可塑性重合体から形成されてもよい。
【０１００】
一実施形態では、陽極貫通ピン１３０をコネクタブロック陽極貫通穴３００を通して案内し、それから陽極貫通ピン１３５をコネクタブロック陰極貫通穴３０５を通して案内することで、コネクタブロック１４５は、陽極フェルール９５と陰極フェルール１００上に配置される。次に、コネクタブロック１４５はケース９０の外部表面に対して面一に着座する。それから、陽極貫通ピン１３０が、ワイヤハーネス１５５の陽極かしめチューブ１５０ｂに挿入される。それから、陰極貫通ピン１３５が、ワイヤハーネス１５５の陰極かしめチューブ１５０ａに挿入される。それから、かしめチューブ１５０ａと１５０ｂは貫通ピン１３０と１３５にかしめられる。
【０１０１】
その他の好ましい実施形態では、コネクタブロック１４５内の電気接続は、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接などの技法を使用して確立することができる。そのような接合技法では、接合形態は、貫通ワイヤ１３０と１３５とハーネスワイヤ１５１と１５２との間のクロスワイヤ溶接とすることもできる。
【０１０２】
かしめチューブ１５０ａと１５０ｂの遠位部つまり土台部は、絶縁陽極リード線１５１と絶縁陽極リード線１５２上にそれぞれかしめられる。絶縁リード線１５１と１５２は、同じように端子コネクタ１５３に接続される。端子コネクタ１５３は、電子モジュール３６０に接続されるのがもっとも好ましい。アルミニウム電解コンデンサを作成する標準的な方法は、非常に小型のかしめ接続、特に小型化されたＩＣＤデザインでのかしめ接続には直接役立たない。好ましい方法によると、小型のかしめ接続と相互接続手段が形成可能で、さらに、ＩＣＤのＩＰＧ１０において高効率パッケージが可能になる。
【０１０３】
前述の好ましい方法では、コネクタブロック１４５とエポキシ接着剤により、貫通ピン１３０と１３５および貫通ワイヤかしめ接続のひずみが解消され、さらにワイヤガイド１４０と１４１、ケース９０、フェルール９５と１００の間がエポキシにより密閉される。かしめチューブは、装置レベルのアセンブリに対しての接続点の役割も持つ。代わりに、コンデンサの組み立て前に、かしめチューブをワイヤハーネス１５５に組み込むこともできる。それから、ワイヤハーネスは、たとえば、必要に応じて、装置レベルの組み立てステップにおいて、コンデンサの電気接続を引き回す手段としての役割を果たすこともできる。図１０と図１１に示した実施形態では、端子コネクタ１５３は、摺動接点のメス端部を形成する。別の実施形態では、端子コネクタ１５３は、抵抗スポット溶接、超音波ワイヤボンディング、はんだ付け、かしめ、またはその他の付着手段により、別のモジュールに接続される。
【０１０４】
貫通部、貫通部への接続、コネクタブロック、ワイヤハーネス等の特定の構成や組み立て方法は、本発明には重要ではない。貫通部、貫通部への内部と外部からの接続、コネクタブロック、ワイヤハーネス等の前述の例示的な形態の作製に関するさらなる詳細は、上記で参照された米国特許第６，００６，１３３号に詳細に記述されている。
【０１０５】
図１１は、カバー１１０がない状態で、電極スタックアセンブリ２２５をケース９０とカバー１１０から分離するケース内張のない状態の、組み立て済みのコンデンサ２６５の一実施形態の平面図を示す。一実施形態では、電極スタックアセンブリ２２５の上部空間部分（以降、上部空間２３０と呼ぶ）が、ケース９０とカバー１１０から絶縁されている。上部空間の絶縁を実現する手段には、成型、熱成型、打ち抜き、または機械的に成型された絶縁性材料と手段があり、材料と手段は、電解コンデンサの環境で安定している。上部空間絶縁部を形成するのに適した材料には、ワイヤガイド１４０と１４１の形成用の前述の各材料がすべて含まれる。上部空間の絶縁を提供する別の手段は、覆いテープ２４５と同様な電気絶縁テープで上部空間２３０を覆い、陽極または陰極の端子がケース９０やカバー１１０と接触したり、または互いに接触するのを防ぐ。カバー１１０をケース９０に接合するための、さまざまなかしめや接合のための構成については、上記で参照した本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，００６，１３３号に詳細に記述されている。本発明の一態様によると、上部空間の絶縁は、以下でさらに説明するケース内張３００によって提供可能である。図１１には、以下で説明する（図１１では見えない）電極スタックアセンブリ２２５が納められたケース内張３００の下半分３１０も含まれる場合がある。貫通ピン１３０と１３５を陽極と陰極のタブ２３２と２３３に接続するための前述の電気接続の完了後、上半分は、電極スタックアセンブリ上に嵌め込まれる。
【０１０６】
溶接工程がすべて完了した後、コンデンサケース９０の側壁の穴１３９内に溶接された注入ポート１０７を通してコンデンサ２６５の内部ケース室に電解質が注入され、コンデンサがエージングされ、注入ポートの構築、注入ポートの内腔が閉じられ、コンデンサが試験される。コンデンサのエージング、コンデンサ内部ケースへの電解質の注入時の注入ポートの使用、注入ポートの内腔の閉鎖は、本発明にとって重要ではなく、これらの例は、本発明の譲受人に譲渡された上記で参照された米国特許第６，００６，１３３号に詳細が開示されている。埋め込み可能な除細動器での適用には、直列に接続した２つのコンデンサ２６５が必要な場合もある。本実施形態では、絶縁部は、コンデンサ２６５間に配置された両面粘着剤によって提供され、コンデンサ２６５は、それらの間に配置された絶縁部／粘着帯部により対向する面に沿って接合される。それから一対のコンデンサ２６５は、図３Ａないし図３Ｇを参照して前述したように、ＩＣＤのＩＰＧ１０内への組み付けのために提供される。
【０１０７】
本発明の一態様では、図９と図１０Ａのコンデンサケースサブアセンブリ１０８とケースカバー１１０は、前述のようにケースの側壁の上部端で１つに密閉溶接されたときに、内部ケース室９３を画定する。ケース９０は、底部９６と底部９６から直角に情報へ、カバー１１０を受けるケース開口端９４へと延びる側壁９１の接合部の底部周辺端によって境界が付けられた底部９６を有し、それにより内部ケース室は、底部周辺端９３に形状的に対応し、内部ケース側面９２で境界付けされるケース室周縁部９７を有する。
【０１０８】
図１０Ｂは、底部９６とカバー１１０を受ける上部側壁端９４との間のケース側壁９１、特にケース周縁部を境界付けし画定する側壁内面９２、ケースの高さＨｃｗ、スタック許容差ｔｏの詳細と寸法を示す。コンデンサ層の数Ｎと、内部ケース室９３に嵌め込まれるＮ個の積層されたコンデンサ層の電極スタックアセンブリ全体の厚さつまり積層高さＨＮは、指定されたケースの側壁の高さＨｃｗと積層高さの許容差ｔｏによって決まる。スタックの許容差ｔｏは、内張の有無にかかわらず組み立て後に電極スタックアセンブリ２２５を内部ケース室９３に嵌め込むことができることを保証し、電解質の注入時のセパレータの膨張と、充電と放電のサイクル中のガスの放出によるケースの膨張を許容するよう決められる。図１４と図１５に示したケース内張３００は、電極スタックアセンブリの周縁部２２６に配置することも可能で、その上下の壁厚は、積層高さの許容差ｔｏの指定時に考慮される。
【０１０９】
内部ケース室９３内に位置する電極スタックアセンブリ２２５は、図１０（ａ）、図１１、図１３に示すように、内部ケース側面９２で画定されるケース室周縁部と嵌合する関係に構成されたスタック周縁部２２６を有するような寸法になっている。特定の電極スタックアセンブリ２２５を参照して前述した特定の例示的な実施形態は、上下のセパレータ層１６５ａと１６５ｂに挟まれたｈ個のコンデンサ層２２７ａ〜２２７ｈ（Ｎ＝ｈ）を有する。コンデンサ層２２７ａ〜２２７ｈとセパレータ層１６５ａと１６５ｂは、互いに位置合わせされ、ケース底部９６とカバー１１０との間に、積層高さＨｈに積層される。便宜上、それぞれが第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ１を有する第１のグループのＮ１個のコンデンサ層と、それぞれが第１のコンデンサ層の厚さＴＣＬ２を有する第２のグループのＮ２個のコンデンサ層の端の部分を示す図１３について説明することで、その例を示す。第１のグループのＮ１個のコンデンサ層は、コンデンサ層２２７ａないし２２７ｄを備え、全体の層の厚さが４＊ＴＣＬ１になり、第２のグループのＮ１個のコンデンサ層２２７ｅから２２７ｈは、全体の層の厚さは、４・ＴＣＬ２になることは明らかである。スタック全体の高さは、ＨＮ＝４・ＴＣＬ１＋４・ＴＣＬ２（存在する場合は上下のセパレータ層１６５ａと１６５ｂの厚さを加える）となる。
【０１１０】
図４を参照して前述し、図１３に示したように、各コンデンサ層２２７ａ〜２２７ｈは、ケース室周縁部９７の主要部分２２９にわたって内部ケース側壁９２に向かって延びる陰極周辺端１７５ａ’〜１７５’ｈと、上部空間２３０内でケース室周縁部９７の副次的部分２３１においてケース側壁９２に向かって延びる陰極タブ１７６ａ〜１７６ｈを有する陰極層１７５ａ〜１７５ｈを備える。したがって、同様に、スタック周縁部２２６は、図７と図８に示すように、主要部分２２９に対応する主要な周縁長２２８と、上部空間２３０内の副次的部分２３１に対応する副次的な周縁長２４１からなる。スタックの周縁部２２６は、主要な周縁長２２８の部分に沿って、ケース室周縁部９７の主要部分２２９の形状からわずかに離れ、その形状に適合して構成されている。
【０１１１】
各コンデンサ層２２７ａ〜２２７ｈは、主要部分２２９にわたって内部ケース側壁９２に向かって延びる陽極サブアセンブリ周辺端１７０ａ’〜１７０ｈ’と、上部空間２３０内でケース室周縁部９７の副次的部分２３１においてケース側壁内面９２に向かって延びる陽極タブ１９５ａ〜１９５ｈを有する少なくとも１つの陽極層１８５および／または１９０を備える陽極サブアセンブリ１７０ａ〜１７０ｈも含む。
【０１１２】
本発明の教示によると、Ｎ１個のコンデンサ層（図１３の２２７ｃと２２７ｄ）の陽極サブアセンブリは、それぞれが陽極層の厚さｔｘを有し１つに積層されたｘ個（図１３ではｘ＝３）の陽極層を備え、各陽極サブアセンブリ（図１３の１７０ｃと１７０ｄ）は、陽極サブアセンブリの厚さＴｘを有する。同様に、Ｎ２個のコンデンサ層（図１３の２２７ｅと２２７ｆ）の陽極サブアセンブリは、それぞれが陽極層の厚さｔｙを有し、１つに積層されたｙ個（図１３ではｙ＝４）の陽極層を備え、各陽極サブアセンブリ（図１３の１７０ｅと１７０ｆ）は、陽極サブアセンブリの厚さＴｙを有する。
【０１１３】
厚さが調整された一実施形態では、ｘ個の陽極層のそれぞれが同一の陽極層の厚さｔｘを有し、ｙ個の陽極層のそれぞれが同一の陽極層の厚さｔｙを有し、ｔｘ＝ｔｙであり、そのため、陽極サブアセンブリＴｘとＴｙの厚さが異なるようにするにはｘ≠ｙの条件が必要となる。厚さが調整された第２の実施形態では、ｘ個の陽極層のそれぞれが同一の陽極層の厚さｔｘを有し、ｙ個の陽極層のそれぞれが同一の陽極層の厚さｔｙを有するが、ｔｘ≠ｔｙであり、そのため、陽極サブアセンブリＴｘとＴｙの厚さが異なるようにするにはｘ≠ｙまたはｘ＝ｙのいずれかの条件で十分である。厚さが調整された第３の実施形態では、ｘ個の陽極層のいくつかまたはすべてが異なる陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２を有し、ｙ個の陽極層のいくつかまたはすべてが異なる陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２を有し、ｔｘ１≠ｔｙ１、ｔｘ２≠ｔｙ２であり、そのため、陽極サブアセンブリＴｘとＴｙの厚さが異なるようにするにはｘ≠ｙまたはｘ＝ｙのいずれかの条件で十分である。厚さが調整された第４の実施形態では、ｘ個の陽極層のいくつかまたはすべてが異なる陽極層の厚さｔｘ１、ｔｘ２を有し、ｙ個の陽極層のいくつかまたはすべてが異なる陽極層の厚さｔｙ１、ｔｙ２を有し、ｔｘ１＝ｔｙ１、ｔｘ２＝ｔｙ２であり、そのため、陽極サブアセンブリＴｘとＴｙの厚さが異なるようにするにはｘ≠ｙの条件が必要となる。
【０１１４】
各コンデンサ層２２７ａ〜２２７ｈは、図４と図１３に示すように、２つのセパレータ層シート１８０ａと１８０ｂからなる電解質含有内側セパレータ層１８０も含む。各セパレータ層１８０は、内部ケース側壁９２に向かって延びるセパレータ周辺端１８０’を有する。各隣接する陽極サブアセンブリと陰極層との間に配置されるセパレータ層１８０は、積層されたコンデンサ層の各陽極サブアセンブリを隣接する各陰極層から電気的に絶縁する。図９と図１０Ａの上下のセパレータ層１６５ａと１６５ｂは、電極スタックアセンブリ２２５の上下の表面にも適用することができる。
【０１１５】
したがって、電極スタックアセンブリ全体の厚さつまり高さＨＮは、コンデンサ層の全数Ｎと選択されたＮ１、Ｎ２、．．．、Ｎｎ個のコンデンサ層の厚さＴ１、Ｔ２、．．．、Ｔｎ（と存在する場合は上下のセパレータ層１６５ａと１６５ｂの厚さ）によって決まる。コンデンサ層の厚さＴ１、Ｔ２、．．．、Ｔｎは、陽極層の陽極箔つまりシートの数と厚さ、陰極層の厚さ、セパレータシートの厚さ、特に電解液により膨張したときの厚さによって決まる。この選択により、電極スタックアセンブリの最大の表面積と静電容量が達成され、内部ケース室の空いた高さ方向の空間が過度の圧力を発生することなく最小にされる。
【０１１６】
前述したように、本発明の原理は、図に示し説明したようにカバーが外囲器の上部ではなく端部または側部に置かれた状態で、電極スタックアセンブリ全体の厚さつまり高さＨＮが、ケースの幅つまり厚さに対応するケースの高さＨＣＷに関連付けられている任意のケース外囲器の構成に適用可能である。
【０１１７】
さらに図１３の実施形態を参照すると、セパレータ層１８０の外側周辺端１８０’がスタック周縁部２２６のもっとも外側の表面で、ケース室周縁部９７にほとんど一致し、そのため外側周辺端１８０’が隣接する内部側面９２に接触するようにセパレータ層１８０を切断またはそうでなければ形成するのがするのが好ましい。好ましい実施形態では、セパレータ層の周縁部が隣接する側面９２から±０．００９インチ以内に配置される。周辺端１８０’と対応するケース９０の内部側壁とがそのようにほとんど一致することは、セパレータ層１８０により電極スタックアセンブリ２２５がケース９０内で移動しないようになる利点、つまりしっかり固定されるようになる利点があることがわかっている。この移動が防止される原因は、電解質が注入ポート１０７の内腔を通して、別個に組み立てられ密閉されたコンデンサ２６５の内部ケース室９３内に注入された後セパレータ層１８０を形成するセパレータ紙が膨張するためである。
【０１１８】
さらに図１３を参照すると、各コンデンサ層２２７ｂ、２２７ｃ、等において、陽極サブアセンブリ周辺端１７０ｂ’、１７０ｃ’、等は、ケース室周縁部９７の主要部分２２９にわたって、セパレータ層周辺端１８０’とケース内部側壁９２から第１の距離Ｄ１に配置される。陰極周辺端１７５ａ’、１７５ｂ’、１７５ｃ’、等は、ケース室周縁部９７の主要部分２２９にわたって、ケース内部側壁９２とセパレータ層周辺端１８０’から第２の距離Ｄ２に配置される。距離Ｄ１とＤ２は図示のように同一にしたり、あるいは距離Ｄ２を距離Ｄ１よりも長くすることができ、それにより陽極表面積を増大させ、端部に欠陥がある時に陽極サブアセンブリの周辺端が互いに接触し、介在する陰極層には短絡しないように陽極周辺端を配置することができる。
【０１１９】
図１４は、カバー１１０がない状態で、電極スタックアセンブリ２２５をケース９０とカバー１１０から分離するケース内張３００のある状態の、組み立て済みのコンデンサ２６５の一実施形態の平面図を示す。ケース内張３００は、電極スタックアセンブリ２２５の周囲に位置決めされる絶縁障壁を提供し、図９に示した主要部分２２９にわたってスタック周縁部２２６を被覆し、また外側セパレータ層１６５ａと１６５ｂの端の部分を被覆する。ワイヤハーネスのコネクタブロック１４５は、前述のようにケース９０を通して電極スタック１０８に結合される。
【０１２０】
図１５は、図１４で電極スタックアセンブリ２２５を閉じるのに使用されているケース内張３００を示す。図示された本実施形態では、ケース内張３００は上半分３０８と下半分３１０で構成される。電極スタックアセンブリ２２５は、図１５に示したアセンブリ内の上半分３０８と下半分と３１０内に位置決めされる。図９に示した主要部分２２９にわたって延びるケース内張側壁３０６は、図１５に示したアセンブリが完成するときに形成される。切り抜き部３１２は、図１１に示されたケース室周縁部９７の副次的部分２３１のケース内張側壁３０６に形成され、貫通ピン１３０と１３５からそれぞれ陽極と陰極のタブ２３２と２３３への接続を容易にする。図１１に示したように、内張の下半分３１０が内部ケース室９３内に配置され、電極スタックアセンブリが下半分に納められた後で電気接続が行われる。図９、図１０Ａ、図１１に示した電気接続が完了し、ケース内張の上半分３０８が電極スタックアセンブリの上部表面上に配置される。さらに、切り抜き穴が注入ポート１０７に整列して上半分３０８と下半分３１０に設けられ、たとえば上記で参照された米国特許第６，００６，１３３号に記載されているように、漏れ試験と電解質の注入が可能になる。
【０１２１】
ケース内張３００は、電極スタックアセンブリ２２５の機械的デザイン、セパレータ層のオーバーハングの量、電極スタック周縁部２２６とケース側面９２とを隔てるのに必要な距離Ｄ１等によって決まり、適切な厚さの電気絶縁性の材料から作成される。一実施形態では、内張の壁の厚さは、０．００１から０．１０インチ（０．０２５から０．２５４ｍｍ）の範囲で、０．００３から０．０５インチ（０．０７５から０．１２７ｍｍ）の範囲であることがより好ましい。内張の壁の厚さは、内張３００が作成される絶縁性材料の種類の関数でもある。
【０１２２】
一実施形態では、内張３００は、重合体材料または、材料のポリマーブレンドから作成され、好ましい一実施形態では、重合体材料はポルスルフォンである。その他の適切な重合体材料には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＥＴＦＥがある。ワイヤガイド１４０と１４１の作成用として開示した前述の材料など、その他の絶縁性材料から内張３００を形成することもできる。内張３００は、電極スタック周縁部２２６とケース側面９２との間を分離するセパレータの役目があり、そのため、多孔質材料から作成したり、たとえば貫通穴を有する多孔質に形成することができる。当業者が本願を読めば、内張３００用のその他の適切な非導電性材料は明らかになるであろう。
【０１２３】
内張３００の機械的構造は、電極スタックアセンブリ２２５の構成によって決まり、多くのさまざまな構成をとることがある。コンデンサアセンブリ６４の必要な形状が、厚さ対幅の縦横比が低い適用例の場合、平板電極１０８を積層したデザインが最適なエネルギー密度を達成するのに好ましい。内張３００は、単一の部品、２つの部品のアセンブリから作成したり、または複数の構成部品構造によりオプションで作成することができる。内張３００の機械的構造のさまざまな実施形態が、Ｍａｒｋ Ｄ． Ｂｒｅｙｅｎ他の名で２０００年５月２０日に出願された、本発明の譲受人に譲渡された、同時継続中の米国特許出願第０９／５３１，３５２号「ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＭＥＤＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＣＡＰＡＣＩＴＯＲ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＷＩＴＨ ＬＩＮＥＲ」に詳細に記述されている。内張３００を使用することで、円筒型やその他のコンデンサアセンブリ６４の形状に及ぶ。内張３００は熱成型したり型成型するのが好ましいが、その他の好ましい実施形態では、内張３００でケース１００や電極スタックアセンブリ２２５を被覆したり、内張３００をそれらの内側に付着させることができる。本実施形態では、内張３００の厚さは、０．０５０インチ（０．１３０ｍｍ）未満であるのが好ましく、０．００１インチ（０．０２５ｍｍ）未満の厚さであるのがより好ましく、０．０００５インチ（０．００１３ｍｍ）未満であるのがさらに好ましい。
【０１２４】
本発明が有利に実装されたコンデンサ２６５を示した実施形態の２、３の例のみについて上記で詳述したが、当業者は、例示的な実施形態において、本発明の新規な教示と利点から材料的に逸脱することなく多くの変形が可能であることを容易に認めるであろう。したがって、そのようなすべての変形例は、特許請求の範囲で定義される本発明の範疇に含まれることが意図されている。
【０１２５】
前述の特定の実施形態は、本発明の好ましい実施形態によるコンデンサの構造とその組み立て方法、ＩＭＤへの組み込みを説明するものである。そのため、本発明や併記された特許請求の範囲から逸脱することなく、当業者に既知あるいはここで開示されたその他の手段、本願の出願日以前に存在した、または今後発生するその他の手段を使用することが当然可能である。特許請求の範囲において、手段プラス機能形式の特許請求の範囲は、説明した機能を実施するときにここで説明した構造を網羅することを意図し、構造的な同一物だけでなく同一の構造を網羅することを意図している。
【０１２６】
ここで開示されたすべての特許と公開物は、本明細書に参照内容としてその全体を援用するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明を有利に組み込み可能なＩＣＤのＩＰＧとリード線システムの例示的な一実施形態の物理構成部品を示す。
【図２】
図２は、本発明の高電圧コンデンサを備えた電圧変換回路と１種類のＩＣＤのＩＰＧの主要機能構成部品との相互接続を示す簡略化された機能ブロック図である。
【図３】
図３Ａないし図３Ｇは、本発明の電解コンデンサを含む図１と図２の例示的なＩＣＤのＩＰＧの様々な構成部品をＩＣＤのＩＰＧのハウジング内に配置する態様を示す分解斜視図である。
【図４】
図４は、本発明を組み込む電解コンデンサの単一の陽極／陰極層すなわち電極スタックサブアセンブリの一実施形態の分解図である。
【図５】
図５Ａは、図４の電極スタックサブアセンブリの陽極層が冷間溶接されている冷間溶接装置の一実施形態の分解斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａの冷間溶接装置の非分解図であり、図５Ｃは、図４の電極サブアセンブリの陽極層が冷間溶接されている図５Ａと図５Ｂの冷間溶接装置の断面図である。
【図６】
図６Ａは、本発明を組み込む電解コンデンサの電極スタックアセンブリの複数のコンデンサ層の一実施形態の分解上部斜視図であり、図６Ｂは、電解コンデンサに使用される冷間溶接された陽極アセンブリの一実施形態の一部の断面図であり、図６Ｃは、電解コンデンサに使用される冷間溶接された陽極アセンブリの一実施形態の別の部分の断面図である。
【図７】
図７は、本発明を組み込む電解コンデンサの電極スタックアセンブリの一実施形態の上部斜視図である。
【図８】
図８は、図７に示した電極スタックアセンブリの一部拡大図である。
【図９】
図９は、図６、図７、図８に示した電極スタックアセンブリを使用した本発明のコンデンサの一実施形態の分解上部斜視図である。
【図１０】
図１０Ａは、部分的に組み立てられた図９のコンデンサの分解上部斜視図であり、図１０Ｂは、図１０Ａのケース底部と側壁の部分断面図である。
【図１１】
図１１は、カバーが上部に配置されていない、本発明の部分的に組み立てられたコンデンサの一実施形態の平面図である。
【図１２】
図１２は、カバーが上部に配置された図１１のコンデンサの上部斜視図である。
【図１３】
図１３は、電極スタックアセンブリの積層高さの一部における陽極サブアセンブリ、陰極層、セパレータ層の周辺端を示す図１１の線１３−１３に沿った、ケースの周縁部と電極スタックの周縁部の部分断面図である。
【図１４】
図１４は、ケース内張を有し、上部にカバーが配置されていない本発明の完全に組み立てられたコンデンサの一実施形態の斜視図である。
【図１５】
図１５は、電極スタックアセンブリの周囲に配置された図１４のケース内張の斜視図である。
【図２】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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