JP2015082640A - 巻回型コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周面にガラスシートが巻かれた巻回型コンデンサを荷重して扁平化する際に、ガラスシートが割れることを抑制する技術を提供する。
【解決手段】巻回型コンデンサの製造方法は、外周面にガラスシート６を巻かれた、一つ又は積層された複数の巻回型コンデンサ１５を軸直角方向に荷重して扁平化する。ガラスシート６の両端が重なる合わせ部７が荷重の際に前記プレス機の荷重面あるいは隣接するコンデンサと接触しない場所に位置している状態で、巻回型コンデンサ１５を荷重する。
【選択図】図８

Description

本明細書に開示の技術は、巻回型コンデンサの製造方法に関する。

ハイブリッドカーや電気自動車等の車両に使用される電気デバイスは小型化が要求される。シート状の内部電極を円筒状に巻回した巻回型のコンデンサは、内部電極の面積を確保しつつ、コンデンサの体格の増大を抑制することができる。また巻回型コンデンサを軸（巻回軸）直角方向に荷重することにより断面が扁平な巻回型コンデンサが製造されることがある。断面が扁平なため種々の実装形態等に対応できる。また、上記の車両に使用される電気デバイスには、厳しい耐湿性も要求される。特許文献１、特許文献２には、コンデンサの内部に水蒸気が侵入することを防止する技術が開示されている。特許文献１の技術では、コンデンサ素子に、水蒸気に対してバリア性のある無機酸化物の層を有するフィルムを巻回する。また、特許文献２の技術では、コンデンサの表面にガラス成分を含むコーティング膜（補助導体膜）を形成する。

特開２００２−１８４６４２号公報 特開２０１０−１１８４９９号公報

薄膜状のガラスシートは柔軟性があるため巻回型のコンデンサの外周に巻きつけることができる。また、このガラスシートは水蒸気を遮断する効果が高い。このため、コンデンサに薄膜状のガラスシートを巻きつけることにより防湿性を高めることができる。巻回型のコンデンサにガラスシートを巻きつける際には、ガラスシートの周方向における一方の端部と他方の端部とがコンデンサの外周上で重ねられる。つまり、端部が重ねられた位置に合わせ部が形成される。ガラスシートの合わせ部では、ガラスシートの表面が凸になっている。このため、ガラスシートを巻きつけた巻回型コンデンサを軸直角方向に荷重して偏平化する際に、凸になった合わせ部に荷重が加わるとガラスシートが割れてしまう虞がある。

本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書は、外周面にガラスシートが巻かれた巻回型コンデンサを荷重して扁平化する際に、ガラスシートが割れることを抑制する技術を提供する。

本明細書が開示する巻回型コンデンサの製造方法は、外周面にガラスシートを巻かれた、一つ又は積層された複数の巻回型コンデンサを軸直角方向に荷重して扁平化する。その製造方法では、ガラスシートの両端が重なる合わせ部が荷重の際に前記プレス機の荷重面あるいは隣接するコンデンサと接触しない場所に位置している状態で、巻回型コンデンサを荷重する。

上記の製造方法では、外周面にガラスシートが巻かれた巻回型コンデンサを荷重する際に、ガラスシートの合わせ部がプレス機の荷重面や隣接するコンデンサに押し付けられることがない。これにより、コンデンサのガラスシートが割れることが抑制される。

実施例１の製造方法によって製造されるコンデンサ４を示す正面図である。 実施例１の製造方法によって製造されるコンデンサ４を示す、図１のII-II断面における断面図である。 実施例１の製造方法のフローチャートである。 実施例１の製造方法を示す図である。 実施例１の製造方法を示す図である。 実施例１の製造方法を示す図である。 実施例１の製造方法を示す図である。 実施例１の製造方法を示す図である。 実施例１の製造方法によって製造されるコンデンサ４を示す部分拡大正面図である。 実施例２の製造方法のフローチャートである。 実施例２の製造方法を示す図である。 実施例２の製造方法を示す図である。 比較例の製造方法を示す図である。

まず、図１、図２を用いて、本実施例の製造方法によって製造されるコンデンサ４を説明する。コンデンサ４は扁平な巻回型のコンデンサである。コンデンサ４は、巻回された電極シート５と、電極シート５の外周面に巻かれているガラスシート６とを有する。電極シート５は、陽極箔と誘電体フィルム（若しくはセパレータ）と陰極箔とを重ねたものである。コンデンサ４の外周面にガラスシート６が巻かれているため、コンデンサ４への水蒸気や空気の侵入が防止される。なお、電極シート５はケースに収容され、そのケースの周囲にガラスシート６が巻かれる場合もあるが、本実施例では、ケースの図示を省略している。また、電極シート５の巻回軸方向（図1において紙面の垂直方向）の端部には電極端子（メタリコン電極端子）が取り付けられるが、本実施例の理解を助けるために電極端子の図示も省略している。

コンデンサ４についてさらに詳細に説明する。図１に示すように、コンデンサ４の図中の上面及び下面は平坦な面である。また、コンデンサ４の図中の側面は、円弧状の曲面となっている。コンデンサ４の側面（具体的には左側の面）には、ガラスシート６の合わせ部７が形成されている。合わせ部７では、ガラスシート６が重ねられている。このため、合わせ部７は、コンデンサ４の外周面の他の部分に対して凸になっている。なお、巻回された電極シート５の両端面（図２における電極シート５の左右の面）の一方には陽極端子（不図示）が取り付けられ、他方には陰極端子（不図示）が取り付けられる。なお、電極シート５は、陽極端子が取り付けられる側の端部には陽極箔のみが突出し、陰極端子が取り付けられる側の端部には陰極箔のみが突出するように、陽極箔、誘電体フィルム、及び陰極箔が重ねられている。

以下に、図３〜図８を用いて、本実施例のコンデンサ４の製造方法を説明する。この製造方法では、まず、電極シート巻回工程Ｓ２を実施する（図３、図４）。電極シート巻回工程Ｓ２では、電極シート（すなわち、陽極箔、誘電体フィルム、及び陰極箔を重ねたもの）を円筒状に巻回することにより円筒状の電極シート５を製造する。

次に、ガラスシート外巻工程Ｓ４を実施する（図３、図５）。ガラスシート外巻工程Ｓ４では、Ｓ２において巻回された円筒状の電極シート５の外周面に薄板状のガラスシート６を巻回する。円筒状の電極シート５の外周面には、ガラスシート６の合わせ部７が形成される。なお、以下の説明では、巻回された円筒状の電極シート５にガラスシート６を巻回したものを円筒状のコンデンサ１４（あるいは、単にコンデンサ１４）と呼ぶ。また、円筒状のコンデンサ１４や後に述べる扁平状のコンデンサ１５は、コンデンサ４を製造する途中における中間的な製造物である。

次に、仮プレス工程Ｓ６を実施する（図３、図６、図７）。仮プレス工程Ｓ６は、後述する本プレス工程Ｓ８の前に、円筒状のコンデンサ１４を扁平化しつつ形状を大まかに整える工程である。仮プレス工程Ｓ６は、仮プレス用のプレス機４６を用いて行う。プレス機４６は、上型１０と、下型１１とを有している。上型１０の下面及び、下型１１の上面はそれぞれ荷重面となっている。下型１１は設置場所に対して固定されており、上型１０は上下移動が可能である。仮プレス工程Ｓ６では、外巻き工程Ｓ４において製造されコンデンサ１４をプレス機４６に設置する。この際、ガラスシート６の合わせ部７が図６横方向に位置するようにコンデンサ１４をプレス機４６に設置する。なお、仮プレス工程Ｓ６における、合わせ部７のコンデンサ１４の外周上での位置については、後に詳述する。

次に、上型１０を下型１１の方向に移動させる（図７）。円筒状のコンデンサ１４が上下方向に圧縮されることにより、扁平なコンデンサ１５が製造される。ここで、ガラスシートの合わせ部７は、コンデンサ１４の外周面の他の部分よりも凸になっている。このため、例えば合わせ部７と上型１０（あるいは下型１１）とが互いに押し付けられると、ガラスシートが割れる虞がある。

本実施例の仮プレス工程Ｓ６では、ガラスシート６の合わせ部７が、コンデンサ１４の外周における、圧縮方向に垂直な方向（図６横方向）に位置するようにコンデンサ１４をプレス機４６に設置する。具体的には、合わせ部７が図６横方向を向くように、コンデンサ１４の軸周りの向きを調節しつつ、コンデンサ１４をプレス機４６に配置する。コンデンサ１４の軸周りの向きは、コンデンサ１４をプレス機４６に配置する際に作業員がコンデンサ１４を手動で回転させることにより調整することができる。コンデンサ１４の軸周りの向きを調整するための設備を別途設けてもよい。

本実施例の仮プレス工程Ｓ６では、合わせ部７がコンデンサ１４の外周における図６横方向に位置している。このため、コンデンサ１４が圧縮される際に、合わせ部７とプレス機４６の上型１０（あるいは下型１１）とが互いに接触しない。このため、コンデンサ１４が割れることが防止される。別言すれば、仮プレス工程Ｓ６では、荷重の際にプレス機４６の荷重面と接触しない場所に合わせ部７が位置している状態でコンデンサ１４を荷重する。

次に、本プレス工程Ｓ８を実施する（図３、図８）。本プレス工程Ｓ８は、仮プレス工程Ｓ６において大まかに形状を整えられたコンデンサ１４にさらに荷重を印加する。本プレス工程Ｓ８によってコンデンサ１４の偏平化が完成すると共に、形状と品質が均一化される。本プレス工程Ｓ８は、本プレス用のプレス機４７を用いて行う。プレス機４７は、仮プレス用のプレス機４６と同様に上型３０と、下型３１とを有している。本プレス工程Ｓ８では、仮プレス工程Ｓ６において製造されたコンデンサ１５を、複数個積層させた状態でプレス機４７に設置する。この際、積層されたコンデンサ１５は、積層方向とプレス機４７の圧縮方向とが一致するように配置される。なお、上述のように、合わせ部７は、コンデンサ１５の外周における側面に位置している。次に、上型３０を下型３１の方向に移動させることにより、複数のコンデンサ１５を、図８の上下方向に圧縮する。

本実施例の本プレス工程Ｓ８では、合わせ部７がコンデンサ１５の外周における側面部に位置している。このため、コンデンサ１５が圧縮される際に、コンデンサ１５の合わせ部７と、コンデンサ１５に隣接する他のコンデンサ１５の表面とが互いに接触しない。あるいは、コンデンサ１５の合わせ部７と、プレス機４７の上型３０及び下型３１とは互いに接触しない。これにより、コンデンサ１５が割れることが防止される。別言すれば、本プレス工程Ｓ８においては、荷重の際にプレス機４７の荷重面あるいは隣接する他のコンデンサ１５と接触しない場所に合わせ部７が位置している状態でコンデンサ１４を荷重する。

コンデンサ１５が圧縮されることにより、コンデンサ１５の体積効率が高まる。また、複数のコンデンサ１５を積層させた状態で圧縮するため、各コンデンサ１５に付加される荷重が均一化される。これにより、コンデンサ１５の寸法や密度が均一化される。なお、本プレス工程Ｓ８においてコンデンサ１５を圧縮した後、コンデンサ１５の巻回軸方向の端部に電極端子を取り付けてコンデンサ４が完成する。

以上説明したように、本実施例の製造方法では、仮プレス工程Ｓ６と本プレス工程Ｓ８のいずれの工程においても、合わせ部７がプレス機４６、４７あるいは隣接するコンデンサ１４、１５と接触しない場所に位置している状態で、コンデンサ１４、１５を荷重する。これにより、コンデンサ１４、１５が割れることが防止される。

次に、本実施例の仮プレス工程Ｓ６における、ガラスシート６の合わせ部７の位置についてさらに詳細に説明する。図９に示すように、コンデンサ４を構成している電極シート５は、コンデンサ４の図中の上下に位置する平坦面４２と、コンデンサ４の図中の左右の面である側面４４とを有している（図９では左側に位置する側面４４のみを示している）。従って、仮プレス工程Ｓ６における合わせ部７の位置は、本プレス工程Ｓ８後において合わせ部７が側面４４に位置しているように調節する。なお、本プレス工程Ｓ８後において合わせ部７が側面４４に位置するためには、仮プレス工程Ｓ６において合わせ部７の位置をどの範囲に収めればよいかは、コンデンサ４の寸法等から適宜求めることができる。また、実験によって求めることもできる。

図９に示すように、側面４４は、詳細には、側面４４の中央に位置する曲面４０と、曲面４０と平坦面４２との間に位置する曲面４１とを有する。なお、参考として円弧を示す仮想線４３を示す。仮プレス工程Ｓ６における合わせ部７の位置は、好ましくは、本プレス工程Ｓ８後の状態で、合わせ部７が曲面４０（すなわち、コンデンサ４の側面の中央部）に位置しているように調節するとよい。これは次の理由による。曲面４１に相当する位置（側面における中央部からずれた位置）では、仮プレス工程Ｓ６や本プレス工程Ｓ８において電極シート５の表面が外側に膨らみ易い。このため、図９に示すように、曲面４１の曲率は曲面４０の曲率よりも大きい。従って、合わせ部７が曲面４１に位置している場合には、仮プレス工程Ｓ６や本プレス工程Ｓ８において、重ねられているガラスシートが剥がれやすい。このため、仮プレス工程Ｓ６における合わせ部７の位置は、本プレス工程Ｓ８後の状態で合わせ部７が曲面４０に位置しているように調節するのが好ましい。

次に、コンデンサ４の製造方法の比較例を説明する。図１３は、比較例の製造方法における本プレス工程Ｓ８を示す。比較例の製造方法でも、実施例１と同様に、コンデンサ３３の外周面にガラスシート６が巻かれている。しかし、比較例の製造方法では、実施例１と異なり、合わせ部７の位置について何ら配慮がされていない。このため、コンデンサ３３を荷重する際に、合わせ部７がプレス機４７の上型３０（あるいは下型３１）、及び、隣接するコンデンサ３３と接触する。比較例の製造方法では、実施例１の製造方法と異なり、コンデンサ３３のガラスシート６が割れる虞がある。

以下に、図４、図８〜図１２を用いてコンデンサ４の第２の製造方法を説明する。なお、実施例２の説明では、実施例１と同様な内容を説明する際には、実施例１で用いた図（具体的には図４、図８、図９）を流用して説明する。実施例２の製造方法でも、まず、電極シート巻回工程Ｓ２を実施する（図１０、図４）。実施例２の電極シート巻回工程Ｓ２は、実施例１のものと同様である。

次に、仮プレス工程Ｓ５４を実施する（図１０、図１１）。ここで、実施例１のコンデンサ４の製造方法では、電極シート巻回工程Ｓ２の後にガラスシート外巻工程Ｓ４を実施した。これに対して、実施例２のコンデンサ４の製造方法では、電極シート巻回工程Ｓ２の後に、仮プレス工程Ｓ５４を実施する。従って、実施例２の仮プレス工程Ｓ５４では、実施例１と異なり、プレス機４６に、ガラスシート６を巻回されていない電極シート５を配置する。仮プレス工程Ｓ５４により、扁平な電極シート５が製造される（図１１）。

次に、ガラスシート外巻工程Ｓ５６を実施する（図１０、図１２）。実施例１のガラスシート外巻工程Ｓ４では、円筒状の電極シート５にガラスシート６を巻回した。これに対し、実施例２のガラスシート外巻工程Ｓ５６では、扁平な電極シート５の外周面にガラスシート６を巻回する。以下の説明では、扁平な電極シート５にガラスシート６を巻回したものを扁平なコンデンサ２０（あるいは単にコンデンサ２０）と呼ぶ。扁平な電極シート５の外周面にガラスシート６を巻回する際には、ガラスシート６の合わせ部７がコンデンサ２０の外周面の側面に位置するように巻回する。なお、詳しくは、実施例１と同様に、本プレス工程Ｓ８後において合わせ部７が側面４４（図９）に位置しているようにガラスシート６を巻回する。

次に、本プレス工程Ｓ８を実施する（図１０、図８）。第２実施例の本プレス工程Ｓ８では、第１実施例の本プレス工程Ｓ８と同様に、コンデンサ２０を複数個積層させた状態でプレス機４７に設置して圧縮する（図８）。第２実施例の本プレス工程Ｓ８でも、第１実施例の本プレス工程Ｓ８と同様に、合わせ部７がコンデンサ２０の外周における側面部に位置している。すなわち、第２実施例の本プレス工程Ｓ８でも、合わせ部７がプレス機４７あるいは隣接するコンデンサ２０と接触しない場所に位置している状態で、コンデンサ２０を荷重する。これにより、コンデンサ２０が割れることが防止される。最後に、電極シート５の巻回軸方向の端部に電極端子を取り付けてコンデンサ２０が完成する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

４、１４、１５、２０ コンデンサ
５ 電極シート
６ ガラスシート
７ 合わせ部
１０、３０ 上型
１１、３１ 下型
４０、４１ 曲面
４２ 平坦面
４４ 側面

Claims (1)

1. 外周面にガラスシートを巻かれた、一つ又は積層された複数の巻回型コンデンサを軸直角方向に荷重して扁平化するコンデンサの製造方法であり、
   前記ガラスシートの両端が重なる合わせ部が、荷重の際に前記プレス機の荷重面あるいは隣接するコンデンサと接触しない場所に位置している状態で、前記巻回型コンデンサを荷重する、
   扁平な巻回型コンデンサの製造方法。

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