(57)【要約】【課題】巻回材料を一対の巻き軸により挟み込んで巻回し巻き芯としたコンデンサ素子を有する巻回形コンデンサにおいて、量産に適した従来の生産機に簡単な改造を加えながら、放熱部材を、巻き芯内に挿入できることを課題とする。【解決手段】抜き取られる一対の巻き軸のコンデンサ素子部分と同形状の一対の放熱部材を、巻き芯内に挿入した巻回形コンデンサを提供する。【選択図】図１
2010199502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻回材料を一対の巻き軸により挟み込んで巻回し巻き芯としたコンデンサ素子を有する巻回形コンデンサにおいて、抜き取られる一対の巻き軸のコンデンサ素子部分と同形状の一対の放熱部材を、巻き芯内に挿入した巻回形コンデンサ。
【請求項２】
巻回材料を一対の巻き軸により挟み込んで巻回し巻き芯としたコンデンサ素子を有する巻回形コンデンサの製造方法において、抜き取られる一対の巻き軸のコンデンサ素子部分と同形状の一対の放熱部材を、一対の巻き軸を抜き取ると同時に、巻き芯内に挿入する巻回形コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻回形コンデンサおよびその製造方法に関するものである。特に、巻回材料を一対の巻き軸により挟み込んで巻回し巻き芯としたコンデンサ素子を有する巻回形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】
従来、巻回形コンデンサは、陽極と陰極とをセパレータを介して巻回してコンデンサ素子とした後、封口板付きケースに収納していた。
この巻回形のコンデンサ素子は、巻回中心部での発熱が最も大きく熱劣化しやすい。そのため、特許文献１には、巻回形のコンデンサ素子にするための巻き軸をはずした後の巻きの中心部にヒートパイプを挿入して、巻回中心部の熱を効率的に周囲に放散する構成のコンデンサが考案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、巻き軸を巻回形のコンデンサ素子にそのまま残す構成のコンデンサが考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５８−３７１２６号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、巻回材料を一対の巻き軸により挟み込んで巻回し巻き芯とした場合、巻き軸をはずした後の巻き芯は巻き軸により挟み込まれた部分が残った断面中央が二つに分けられ空間となっているため、巻き芯に残った挟み込まれた部分を、巻き芯の周囲に移動させて、ヒートパイプを挿入しなければならないという問題があった。
【０００６】
また、特許文献２記載の方法では、コンデンサ素子に巻き軸そのものが残るため、上記の問題点は解決されるが、巻回材料を巻き軸により挟み込んで巻回し巻き芯とし、最後に巻き軸を抜き取るため、量産に適した従来の巻き取り装置が使用できないという問題があった。
【０００７】
解決しようとする課題は、量産に適した従来の生産機に簡単な改造を加えながら、放熱部材を、巻き芯内に挿入できることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、巻回材料を一対の巻き軸により挟み込んで巻回し巻き芯としたコンデンサ素子を有する巻回形コンデンサにおいて、抜き取られる一対の巻き軸のコンデンサ素子部分と同形状の一対の放熱部材を、巻き芯内に挿入した巻回形コンデンサを提供することである。
また、本発明は、巻回材料を一対の巻き軸により挟み込んで巻回し巻き芯としたコンデンサ素子を有する巻回形コンデンサの製造方法において、抜き取られる一対の巻き軸のコンデンサ素子部分と同形状の一対の放熱部材を、一対の巻き軸を抜き取ると同時に、巻き芯内に挿入する巻回形コンデンサの製造方法を提供することである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、量産に適した従来の生産機に簡単な改造を加えながら、放熱部材を、容易に巻き芯内に挿入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る巻回形のコンデンサ素子と巻回形コンデンサ示している。
【図２】本発明に係る巻回形のコンデンサ素子の製造方法を模式的に示している。
【図３】本発明に係る放熱部材挿入ガイドの回転受け部分の断面図を模式的に示している。
【図４】本発明に係る一対の放熱部材と一対の巻き軸とを模式的に示している。
【図５】本発明に係る別の一対の放熱部材と一対の巻き軸との片側を模式的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に述べる巻回形コンデンサは、電極と、もう一方の電極と、またそれらを物理的にわけるセパレータとで巻回したもので、その構造の、アルミニウム電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ、フィルムコンデンサなどが含まれる。
【００１２】
上記のアルミニウム電解コンデンサとしては、通常の巻回形のアルミニウム電解コンデンサと同様で、たとえば、陰陽極箔を適当な幅に裁断した後、引き出しリードを接続し、紙などのセパレータと共に巻回されたコンデンサ素子を、上面が開口したアルミニウム等の金属材からなり、外観的に円筒状や楕円筒状に形成されているケース内に収容し、封口板で封口したものである。また、引き出しリードのもう一方の片端には、封口板に設けた外部端子と接続していた。また、ケースには絶縁性チューブを被覆する場合もある。
陽極箔は、アルミニウム電解コンデンサに使用される一般的な陽極箔で、たとえば、厚さ５０μｍから１５０μｍ程度のアルミニウム箔等を、酸水溶液中、その表面をエッチング処理し、直径が０．１μｍから２μｍ程度のエッチングピットを設けた後、ホウ酸アンモニウム等の水溶液中で、定格電圧に応じた電圧を印加して化成し、コンデンサとしての耐圧性の陽極酸化皮膜を形成する。化成後、引き出しリードを取り付け、陽極箔としたものである。
陰極箔は、アルミニウム電解コンデンサ使用される一般的な陰極箔で、たとえば、厚さ２０μｍから１００μｍ程度のアルミニウム箔等をそのまま、または酸水溶液中に浸漬し、その表面をエッチング処理し、引き出しリードを取り付け、陰極箔としたものである。
セパレータは、陽極箔と、陰極箔とを物理的にわけると共に、電解液を保持する役目をする多孔質シートで、マニラ紙、ヘンプ紙、クラフト紙などの従来から使用されてきた電解紙を主材料としたものであるが、プラスチック多孔質シートでもよく、特に限定なく使用できる。大きさはコンデンサの大きさにより選定されるが、おおよそ幅は、陽陰極箔幅より広く、数ｍｍから３０ｃｍ程度で、長さは数ｃｍから数ｍほどのもの、トータル厚さは数μｍから数１００μｍほどのものである。このセパレータはまた、密度の均一なものや、相対的に繊維が密な高密度な層と相対的に繊維が粗な低密度な層の複層体や、高密度紙と低密度紙の複枚を重ねたものなど特に限定なく使用できる。
【００１３】
上記の電気二重層コンデンサとしては、通常の巻回形の電気二重層コンデンサと同様で、たとえば、正極電極とその集電体を有する正極シートと、負極電極とその集電体を有する負極シートを、セパレータを介して巻回されたコンデンサ素子と、素子に含浸される電解質と、集電体から外部に引き出される引き出しリードと、それらを収納する容器とから主に成り立っている。正極負極電極には、活性炭を主体とし、活性炭の他に電子伝導性を向上させる導電材やバインダー等が含まれる。集電体には、電気化学的、化学的に耐食性のある導電体であるアルミニウム、ニッケル、銅又はこれらの合金などを一般的に使用する。セパレータは、上記のアルミニウム電解コンデンサ使用されるもの等を使用する。
【００１４】
上記のフィルムコンデンサとしては、通常の巻回形のフィルムコンデンサと同様で、たとえば、アルミニウムや錫等の金属箔を電極とし、プラスチックフィルムをセパレータとしたもののほか、プラスチックフィルムに蒸着等で電極化したものも含まれる。
【００１５】
本発明に述べる巻き軸は、巻回材料を巻き込む軸となるもので、巻き終えた後は、抜き取られるものである。巻き軸は、概ね半円柱形状で、軸方向に柱状にふたつ対になった全体では円柱形状で、もとの部分は円柱形状に合体されている。対面する面間で巻回材料をはさみ、一対で軸回転する構造になっている。
はさみ込むものは、一般的にはセパレータであるが、一方の電極または集電体であってもよい。特に電極または集電体が金属の場合、それを通してコンデンサ素子全体から熱伝導されやすくなり放熱性が向上する。
また、巻き軸をはずした後の巻き芯は、巻き軸により挟み込まれた部分が残った断面中央が二つに分けられ半円柱形状の空間となる。
【００１６】
本発明に述べる放熱部材は、抜き取られる巻き軸のコンデンサ素子部分と同形状で、巻き軸をはずした後の巻き芯が挟み込まれた部分が残った断面中央が二つに分けられているため、一対形状となる。
材質としては放熱性の良好なアルミニウム、銅などの金属が好ましい。また、金属棒のほか金属パイプにメタノールやアセトンなどの作動用の液体が封入されているヒートパイプ状になっていても良い。また、陰極と陽極とがショートするような絶縁性が問題になる場合には放熱部材の表面の必要部分に絶縁物を設けても良い。プラスチックフィルムに蒸着等で電極化し巻き端面をメタリコンして端面電極としたフィルムコンデンサなどがこれに該当する。
【００１７】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る巻回形のコンデンサ素子とそれを使用した巻回形コンデンサ示している。図１（ａ）は、コンデンサ素子の斜視図を、図１（ｂ）は、巻回形コンデンサの断面図を示している。
１はコンデンサ素子、２は一対の放熱部材、３は引き出しリード、４はケース、５は封口板を示している。
図１（ａ）においては、巻回材料を一対の巻き軸１１により挟み込んで巻回し巻き芯としたコンデンサ素子１の、抜き取られる一対の巻き軸１１のコンデンサ素子１部分と同形状の一対の放熱部材２を、巻き芯内に挿入した状態を示している。また、コンデンサ素子１の各電極と接続した引き出しリード３がコンデンサ素子１から引き出されている。
図１（ｂ）においては、そのコンデンサ素子１を、上面が開口したアルミニウム等の金属材からなり外観的に円筒状や楕円筒状に形成されているケース４内に収容し、封口板５で封口したものである。封口板５の最外周には、段面が三角形状の突起が設けられ、ゴム等の弾性材からなる弾性体が配置される場合もある。そしてこの弾性体にカーリングによるケース４の屈曲した先端をくい込ませて密閉性を向上している。ケース４には絶縁性チューブを被覆する場合もある。
封口板５は、ケース４上面の開口部を封口するもので、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、フェノール等の絶縁樹脂からなり、３〜５０ｍｍ程度の厚さがある。外部端子６を予め成形金型にセットし、インサート樹脂モールド等で行い、一体的に成形を行っている。引き出しリード３は、外部端子６のケース４内面側で接続固定されている。
また、コンデンサ素子１の特に一対の放熱部材２を上方から押し付け、コンデンサ素子１の底面である陰極端面とケース４内底面が接触するようにするための手段として、たとえば封口板５内面に押し付け突起７を設けている。陽極と陰極を分ける仕切手段を兼ねていてもかまわない。また、コンデンサ素子１の横揺れ固定防止手段を兼ねていても良い。
【００１９】
図２は、本発明に係る巻回形のコンデンサ素子の製造方法を模式的に示している。図は上面から下を見た図となっている。
まず、図２（ａ）に示すように、図の左から、８は放熱部材挿入手段、９は放熱部材挿入ガイド、１０は巻回材料、１１は一対の巻き軸を示していて、一対の巻き軸１１方向の軸線上に一列に並んだ配置になっている。
次に、図２（ｂ）に示すように、一対の巻き軸１１が、その一対の巻き軸１１の軸線を横切るように配置された巻回材料１０を挟み込み、その先にある放熱部材挿入ガイド９にある回転受け１２に挿入する。回転受け１２は、一対の巻き軸１１の先端部分が挿入されるようにくり抜かれ、一対の巻き軸１１の軸線方向に回転する。
次に、図２（ｃ）に示すように、一対の巻き軸１１が回転し、巻回材料１０を巻回する。巻回の途中で陽陰電極それぞれに引き出しリード３を接続し、コンデンサ素子１から引き出す。放熱部材挿入ガイド９には一対の巻き軸１１の軸線上に一対の放熱部材２を搭載できる溝１３を設けてある。
次に、図２（ｄ）に示すように、放熱部材挿入ガイド９の溝１３に、一対の放熱部材２を搭載する。一対の放熱部材２は、パーツフィーダ（図示せず）等により供給される。
次に、図２（ｅ）に示すように、一対の巻き軸１１をコンデンサ素子１から引き抜くと同時に、放熱部材挿入手段８により、放熱部材挿入ガイド９の一対の放熱部材２をコンデンサ素子１の巻き芯部分に挿入する。放熱部材挿入手段８は、たとえば油圧シリンダ等を利用する。
【００２０】
図３は、本発明に係る放熱部材挿入ガイド９の回転受け１２部分の部分断面図を模式的に示している。回転受け１２は、一対の巻き軸１１の先端部分が挿入されるようにくり抜かれ、一対の巻き軸１１の軸線方向に回転するもので、回転しやすいように、ボールベアリングのようなボール１４を設けると良い。また、回転受け１２の一対の巻き軸１１の先端部分の挿入する開口部は、挿入しやすいように内部より広くなっているとよい。
【００２１】
図４は、本発明に係る一対の放熱部材２と一対の巻き軸１１とを模式的に示している。
一対の放熱部材２の、放熱部材挿入ガイド９上の設置角度と、一対の巻き軸１１の回転停止角度とが正確に一致しなかった場合には、一対の放熱部材２と一対の巻き軸１１との接する面は、平面よりもその両面が勘合する凹凸面１５の方が容易に角度調整ができ、一対の放熱部材２がコンデンサ素子１の巻き芯部分に挿入されやすくなる。勘合する凹凸面１５は、テーパー状になっていると回転しやすく一対の放熱部材２が一対の巻き軸１１に勘合しやすくなる。
【００２２】
図５は、本発明に係る別の一対の放熱部材２と一対の巻き軸との片側を模式的に示している。図５（ａ）は、勘合前を、図５（ｂ）は、勘合後を示している。勘合は図５（ａ）に示すように、一対の放熱部材２を上方から下方に移動することにより容易に一対の巻き軸１１勘合ができることを示している。また、一対の放熱部材２と一対の巻き軸１１との接する部分は、鍵状に勘合するようになっていて、そのためにコンデンサ素子１から一対の巻き軸１１が引き抜かれると同時に一対の巻き軸１１により一対の放熱部材２が引き寄せられるため、図２で示したような放熱部材挿入手段８としての油圧シリンダ等を用いる必要がなくなる。また、一対の放熱部材２と一対の巻き軸１１との接する部分をテーパー状のテーパー部１６にすることにより、一対の放熱部材２と一対の巻き軸１１とがそろいやすく、そのため一対の放熱部材２がコンデンサ素子１の巻き芯部分に挿入されやすくなる。
【符号の説明】
【００２３】
１…コンデンサ素子、２…一対の放熱部材、３…引き出しリード、４…ケース、５…封口板、６…外部端子、７…押し付け突起、８…放熱部材挿入手段、９…放熱部材挿入ガイド、１０…巻回材料、１１…一対の巻き軸、１２…回転受け、１３…溝、１４…ボール、１５…勘合する凹凸面、１６…テーパー部。
【図１】
2010199502.tif 000003
【図２】
2010199502.tif 000004
【図３】
2010199502.tif 000005
【図４】
2010199502.tif 000006
【図５】
2010199502.tif 000007