JP5402480B2 - コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電解コンデンサ等のコンデンサに関し、例えば、陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介挿させて巻回した巻回型のコンデンサ素子を用いたコンデンサ及びその製造方法に関する。

例えば、アルミニウム電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させて巻回してコンデンサ素子を構成し、このコンデンサ素子に電解液を含浸させた後、外装ケースに封入している。コンデンサ素子には予め所定間隔で陽極リードを接続した陽極箔と、同様に所定間隔で陰極リードを接続した陰極箔と、セパレータとが用いられる。これら陽極箔、陰極箔及びセパレータは巻軸のスリット内に導かれ、陰極箔、セパレータ、陽極箔及びセパレータの順で重ねられて巻回される。

電子機器の高機能化のため、電解コンデンサには低ＥＳＲ（ＥＳＲ：Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）化が要請されている。この低ＥＳＲ化のため、端子構造や電極材料の改良が図られてきた。セパレータは、既述のように、陽極箔と陰極箔との間に設置されていることから、ＥＳＲに密接な関係がある。そこで、セパレータには厚さの薄い電解紙を使用し、陽極箔と陰極箔との間隔を狭め、低密度化によってイオン電導度を高める等の対策が施されている。

このコンデンサ素子に関し、高密度のセパレータが使用され、コンデンサ素子の巻芯部に、二つに折り返されたセパレータを以て陽極箔を挟んで捲回することが知られている（例えば、特許文献１）。

陽極箔と陰極箔との間に複数枚のセパレータを重ね、その巻回時に別のセパレータを送り込むことが知られている（例えば、特許文献２）。

コンデンサ素子を巻回する巻軸に工夫されたスリットを備え、このスリット内に陽極箔、陰極箔及びセパレータを挟み込んでコンデンサ素子を巻回することに加え、巻軸からコンデンサ素子の巻芯部を抜き取ることや、コンデンサ素子の真円化が知られている（例えば、特許文献３）。

また、陽極箔の先端部が巻軸のスリット内に保持され、陽極箔の巻き始めの滑りを防止することが知られている（例えば、特許文献４）。

特公昭３８−１８０３２号公報 特開昭５３−１３５４５０号公報 実開昭５８−１５３４５号公報 特開２００２−７５８００号公報

ところで、巻回型のコンデンサ素子では、巻芯部（即ち、素子の巻回中央部）側を径小にすれば陽極箔を長くできる反面、巻回される陰極箔や陽極箔に相当な曲げ応力が作用することになる。巻回に用いる巻軸を径大にすれば、コンデンサ素子の巻芯部側に無用な空間部を生じさせることになるので、単位体積当たりの容量を低下させ、効率的でない。

また、陽極箔は、エッチング処理されたアルミニウム箔に化成処理により誘電体皮膜が形成されているので、陰極箔に比較して剛性が高い。このため、巻回によって湾曲させた陽極箔の巻回始端部にコンデンサ素子の巻芯側から周面方向に向かう反発力を生じ、この反発力が陽極箔の巻回始端部より外側のセパレータや陰極箔に作用する。また、コンデンサ素子の巻回によって湾曲させた陽極箔には曲げ応力が作用する。これはコンデンサ素子の設計形状から歪むことを惹起させる。

そして、電子機器の高機能化や高速化により、電解コンデンサ等のコンデンサには他の電子部品と同様に高度な信頼性が要請されている。

そこで、本発明のコンデンサ及びその製造方法の目的は、電解コンデンサ等のコンデンサに関し、電気的な信頼性を高めることにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の側面であるコンデンサは、陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介挿させて巻回した巻回型のコンデンサ素子を用いるコンデンサであって、２枚の前記セパレータを先行して巻き込むことにより形成された巻芯部と、前記巻芯部の前記セパレータの巻回始端部より巻回方向に後退させて前記セパレータ間に挟み込まれた陽極箔の巻回始端部とを備え、前記巻芯部の前記セパレータの巻回始端部が前記陽極箔の巻回始端部の外周側に配置され、前記陽極箔の巻回始端部の外周側において前記陽極箔の巻回始端部と前記陰極箔との間に２枚以上の前記セパレータを介挿させた構成である。

また、上記課題を解決するため、本発明の第２の側面であるコンデンサの製造方法は、 陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介挿させて巻回した巻回型のコンデンサ素子を用いるコンデンサの製造方法であって、２枚のセパレータを先行して巻き込むことによって巻芯部を形成する工程と、前記巻芯部の前記セパレータの巻回始端部より巻回方向に後退させて前記セパレータ間に陽極箔の巻回始端部を挟み込む工程と、前記陽極箔の巻回始端部の外周側において、前記陽極箔の巻回始端部と、前記陰極箔との間に２枚以上の前記セパレータを介挿させる工程とを含んでいる。

本発明によれば、次のような効果が得られる。

(1) 陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介挿させて巻回した巻回型のコンデンサ素子を用いるコンデンサに関し、少なくとも２枚のセパレータの先行した巻き込みにより巻芯部が形成され、該巻芯部のセパレータの巻回始端部より陽極箔の巻回始端部を巻回方向に後退させ、陽極箔の巻回始端部と陰極箔との間に２枚以上のセパレータが介挿されるので、陽極箔の巻回始端部の跳ね上がりによるセパレータや陰極箔への応力を軽減でき、コンデンサの電気的な信頼性を高めることができる。

(2) 陽極箔の巻回始端部に切断による角部やバリがあったとしても、陽極箔と陰極箔との間に既述の２枚以上のセパレータが介在しているので、セパレータへの損傷や、陰極箔への接触等を回避でき、コンデンサの信頼性を低下させることがなく、その信頼性を維持することができる。

そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係るコンデンサを示す分解斜視図である。 コンデンサの内部構造を示す図である。 端面側から見たコンデンサ素子を示す図である。 コンデンサ素子における巻芯部を示す図である。 陽極箔の挿入位置を示す図である。 コンデンサ素子の巻回を示す図であり、（Ａ）は巻き始めの図、（Ｂ）は巻軸が９０度回転した図、（Ｃ）は巻軸が１８０度回転した図、（Ｄ）は巻軸が２７０度回転した図である。 第３の実施の形態に係るコンデンサ素子の中心部の模式図である。 第３の実施の形態に係る他のコンデンサ素子の中心部の模式図である。 第３の実施の形態に係る他のコンデンサ素子の中心部の模式図である。 第４の実施の形態に係るコンデンサ素子の中心部の模式図である。 実施例に係るコンデンサ素子の中心部の模式図である。 比較例に係るコンデンサ素子の中心部の模式図である。

〔第１の実施の形態〕

第１の実施の形態は、本発明のコンデンサの一例である電解コンデンサについて記載している。この実施の形態では、巻回型のコンデンサ素子の中央部に少なくとも２枚のセパレータからなる巻芯部を備え、該巻芯部のセパレータの巻回始端部より後退させて設置した陽極箔の巻回始端部と陰極箔との間に２枚以上の前記セパレータを介挿させている。

この第１の実施の形態について、図１、図２、図３及び図４を参照して説明する。図１は第１の実施の形態に係るコンデンサを示す分解斜視図であり、図２はコンデンサの内部構造を示す図であり、図３は端面側から見たコンデンサ素子を示す図であり、図４はコンデンサ素子における巻芯部を示す図である。

コンデンサ１は、図１及び図２に示すように、アルミニウム等からなる有底筒状の外装ケース３の内部に、駆動用電解液を含浸させたコンデンサ素子５を挿入し、外装ケース３の開口部を封口体７で封口している。外装ケース３は、図２に示すように加締め加工によって封止される。封口体７は、弾性体のみで構成してもよく、弾性体と硬質体との複合部材で構成してもよい。

コンデンサ素子５は、図２及び図３に示すように、陽極箔１１、陰極箔１３、セパレータ１５、１７及び引出端子１９、２１を備え、陽極箔１１、陰極箔１３及びセパレータ１５、１７を巻き回した巻回構造を有する巻回型の素子である。

陽極箔１１は、アルミニウム等の弁作用金属からなり、エッチング処理により表面が粗面化（表面の拡大化）されている。そのエッチング処理された表面には、化成処理により酸化皮膜層が形成されている。陽極箔１１には、アルミニウムからなる陽極側の引出端子１９が接続されている。陰極箔１３は、アルミニウム等の弁作用金属からなり、陰極箔１３には、アルミニウムからなる陰極側の引出端子２１が接続されている。引出端子１９、２１は、ステッチ、コールドウェルド、超音波溶接等の接続手法により電気的に接続される。

セパレータ１５、１７は、電気絶縁性を備えたマニラ麻紙、クラフト紙、エスパルト紙又はこれらの混抄紙の他、合成樹脂、不織布又はこれらの混抄紙等で構成される。

引出端子１９、２１は、陽極箔１１又は陰極箔１３に接続される偏平部２３（図２）と、外部接続用の引出部２５とを有する。これら引出端子１９、２１は、帯状体であってもよく、一方が陽極箔１１又は陰極箔１３に接続され、他方が外部引出用の別途封口体に設けられる図示しない外部端子に接続されるものであってもよい。引出端子１９、２１は、コンデンサ素子５を外装ケース３及び封口体７で封口する際に、封口体７に形成された２つの貫通孔２７、２９（図１）を介して外装ケース３の外部へ配置される。

コンデンサ素子５には巻芯部３１（図４）が形成され、この巻芯部３１は、コンデンサ素子５の例えば、巻回中央部に形成される。この実施の形態では、巻芯部３１は、図４に示すように、陰極箔１３及びセパレータ１５、１７が陽極箔１１より先行して巻き込まれた先行部３３と、陰極箔１３、セパレータ１５、１７及び、先行部３３より後行する陽極箔１１が巻き込まれた始端側積層部３５と、先行部３３と始端側積層部３５との間に位置し、巻回の中心Ｃを含んでほぼ平坦部である中心部３７とにより構成される。巻芯部３１は、少なくともセパレータ１５、１７の何れか一方又は双方のみで形成されてもよいし、セパレータ１５、１７と陰極箔１３とを含んでもよいし、セパレータ１５、１７の何れか一方又は双方が先行して巻回されるのであれば、後行する陽極箔１１を含んでもよい。

先行部３３は、陰極箔１３、セパレータ１５、セパレータ１７の順に積層され、セパレータ１７が巻回の中心側、陰極箔１３が巻回の外周側となるように巻回されている。また、先行部３３の一部（端部側）は、始端側積層部３５の外周側に配置され、始端側積層部３５に重ねられている。

始端側積層部３５では、セパレータ１５とセパレータ１７の間に陽極箔１１が挟み込まれており、陰極箔１３、セパレータ１５、陽極箔１１、セパレータ１７の順に積層されている。始端側積層部３５は、陰極箔１３が巻回の中心側、セパレータ１７が巻回の外周側となるように巻回されている。コンデンサ素子５の巻芯部３１は、換言すると、コンデンサ素子５の巻回始端部である端部Ｅ１から、始端側積層部３５の一部が先行部３３の外周側に重ねられるまでの領域である。

巻芯部３１の先行部３３が、セパレータ１７を巻回の中心側、陰極箔１３を巻回の外周側となるように巻回され、巻芯部３１の始端側積層部３５が、陰極箔１３を巻回の中心側、セパレータ１７を巻回の外周側となるように巻回することにより得られる構成を羅列すると、以下の通りとなる。

(1) 先行部３３の一部が始端側積層部３５の外周側に配置して重ねられる重畳部３９では、３枚のセパレータが積層される。

(2) 始端側積層部３５が先行部３３の外周側に重ねられる領域４０では、２枚の陰極箔が積層される。

(3) 先行部３３は、平坦形状、角、湾曲形状などを有して巻回され、中心部３７とともに空間Ｓ１を囲む第１の周縁部を形成する。先行部３３は中心部３７に隣接する隣接部が平坦な形状を有しており、角部を介して湾曲形状となっている。即ち、先行部３３は、湾曲形状と角と平坦形状を組み合わせた形状からなる。
(4) 始端側積層部３５は、平坦形状、角、湾曲形状などを有して巻回され、中心部３７とともに空間Ｓ２を囲む第２の周縁部を形成する。始端側積層部３５は中心部３７に隣接する隣接部が平坦な形状を有しており、角部を介して湾曲形状となっている。即ち、始端側積層部３５は、湾曲形状と角と平坦形状を組み合わせた形状からなる。

陽極箔１１の巻回始端部Ｅ２は、陰極箔１３及びセパレータ１５、１７の端部で形成されている巻芯部３１の巻回始端部Ｅ１より巻回方向に後退されており、始端側積層部３５内の３枚のセパレータが積層されている重畳部３９に接して、コンデンサ素子５の中心側に配置されている。従って、陽極箔１１の端部Ｅ２の外周側において、陰極箔１３との間には、３枚のセパレータが介在しているので、セパレータへの損傷や、陰極箔への接触等を回避でき、コンデンサの信頼性を低下させることがなく、その信頼性を維持することができる。従って、低ＥＳＲ化等を目的として、低密度のセパレータや厚さの薄いセパレータを使用しても、コンデンサの信頼性を損ねることがない。また、第１の実施の形態では、３枚のセパレータを陰極箔１３との間に配置することができるので、２枚のセパレータが配置される場合に比べ、より一層コンデンサの信頼性を高めることができる。

陽極箔１１の端部Ｅ２が図３及び図４に示すように、始端側積層部３５内に配置されると、端部Ｅ２近傍の陽極箔１１の両面には、セパレータを介して陰極箔１３が配置されることとなる。従って、端部Ｅ２近傍の陽極箔１１において、容量効率の低下を防止することができる。

中心部３７に隣接する隣接部が平坦な形状である場合、陽極箔１１の端部Ｅ２及びその近傍を、始端側積層部３５側の隣接部に配置する。隣接部は、平坦であるため、端部Ｅ２及び端部Ｅ２近傍の陽極箔１１を角部や湾曲部に配置する場合に比べ、曲率を小さくすることができる。換言すれば、端部Ｅ２及びその近傍の陽極箔１１では応力が抑制され、コンデンサの信頼性を高めることができる。

次に、陽極箔１１の端部Ｅ２を３枚のセパレータが重畳される重畳部３９に接してコンデンサ素子の中心側に配置する構成について、図５を用いて説明する。図５は陽極箔の挿入位置を示す図である。なお、説明の便宜上、巻芯部の巻回前後において同一部分には、同一の名称及び符号を付してある。

巻芯部３１は、図５に示すように、陰極箔１３、セパレータ１５、陽極箔１１、セパレータ１７の順に積み重ねられた積層構造を有する。巻芯部３１の端部Ｅ１は、ほぼ同じ位置に重ねられて配置されたセパレータ１５、１７及び陰極箔１３の端部により形成される。陽極箔１１の端部Ｅ２は、端部Ｅ１から距離Ｌほど積層構造の巻回方向に後退して配置される。即ち、陽極箔１１の端部Ｅ２は、セパレータ１５、１７及び陰極箔１３の端部によって構成される端部Ｅ１とは、距離Ｌ離れた位置に形成される。

巻回の中心Ｃは、端部Ｅ１から距離Ｄほど積層構造の巻回方向に後退した位置に設定される。中心部３７は、巻回の中心Ｃを中心として、距離Ｗの範囲であり、先行部３３は、中心部３７から端部Ｅ１までの範囲であり、始端側積層部３５は、中心部３７を間にして先行部３３とは反対側の、陽極箔１１が２枚のセパレータの間に配置される部分となる。なお、距離Ｗは、コンデンサ素子５の巻回に用いる巻軸により左右される距離である。

先行部３３の一部は、始端側積層部３５の外周側に配置するとともに重ねられることから、空間Ｓ１の周の周長をＲとすると、距離Ｄは、
Ｄ＞Ｒ−Ｗ／２ ・・・(1)
に設定する。この場合、始端側積層部３５に重ねられる先行部３３の長さは、（Ｄ−Ｒ＋Ｗ／２）で表される長さ又はその近傍の長さとなる。

陽極箔１１の端部Ｅ２は、中心部３７より巻回方向に後退した位置に配置されることから、距離Ｌは、
Ｌ≧Ｄ＋Ｗ／２ ・・・(2)
に設定する。また、端部Ｅ２は、重畳部３９に接してコンデンサ素子５の中心側に配置されることから、中心部３７の始端側積層部３５側の端から端部Ｅ２までの長さ（数式、Ｌ−Ｄ−Ｗ／２で表される長さ又はその近傍の長さ）は、始端側積層部３５に重ねられる先行部３３の長さより短く設定される。従って、距離Ｌは、
Ｌ≦２Ｄ＋Ｗ−Ｒ ・・・(3)
に設定される。

距離Ｌと距離Ｄを距離Ｗ及び周長Ｒに基づいて式(1) から式(3) を満足するように設定することにより、先行部３３の一部が始端側積層部３５の外周側に配置されて重ねられるとともに、陽極箔１１の端部Ｅ２が中心部３７の外側に配置され、かつ重畳部３９に接してコンデンサ素子５の中心側に配置される構成が得られる。

〔第２の実施の形態〕

次に、第２の実施の形態は、本発明のコンデンサの製造方法の一例である電解コンデンサの製造方法を記載している。この製造方法は、第１の実施の形態に係る電解コンデンサについて言及する。

この第２の実施の形態について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、陽極箔の挿入位置を示す図であり、図６は、コンデンサ素子の巻回を示す図であり、（Ａ）は巻き始めの図、（Ｂ）は巻軸が９０度回転した図、（Ｃ）は巻軸が１８０度回転した図、（Ｄ）は巻軸が２７０度回転した図である。図５及び図６において、図１ないし図４に示す部分と同一部分には、同一符号を付してある。

予め引出端子２１を取り付けた陰極箔１３及びこの陰極箔１３の片側面に配置される２枚のセパレータ１５、１７の端部を揃え、２つの巻軸４１、４３が形成するスリット４５内に、陰極箔１３及びセパレータ１５、１７が挿入され、陰極箔１３及び２枚のセパレータ１５、１７が巻軸４１、４３に取り付けられる。陰極箔１３及び２枚のセパレータ１５、１７の端部を揃える方法としては、陰極箔１３及びセパレータ１５、１７を重ね、剪断により切り揃える方法が挙げられる。このように切り揃えることにより、簡便に揃えることができる。

巻軸４１、４３に取り付けられた陰極箔１３及びセパレータ１５、１７は、図５で示すように、巻軸４１、４３により形成されるスリットの両端より延出する。陰極箔１３及びセパレータ１５、１７の揃えられた端部Ｅ１（陰極箔及び２枚のセパレータの巻回始端部）から巻回の中心Ｃ（スリットの中心）までの距離Ｄは、巻回により巻軸４１の周りに形成される周の周長をＲ、陰極箔１３及び２枚のセパレータ１５、１７が巻軸４１、４３に挟まれる距離をＷとすると、
Ｄ＞Ｒ−Ｗ／２ ・・・(4)
に設定する。

始端側積層部３５の２枚のセパレータ１５、１７の間には、予め引出端子１９を取り付けた陽極箔１１を挿入する。この場合、陽極箔１１の端部Ｅ２（陽極箔の巻回始端部）は、２つの巻軸４１、４３のスリットの外側であって、スリットの近傍に配置され、端部Ｅ１より巻回方向に後退されて配置される。陽極箔１１は、スリット内に挿入されないので、スリットの端で曲げられることがない。また、端部Ｅ２近傍の陽極箔１１の両面には、セパレータを介して陰極箔１３が配置されることとなり、端部Ｅ２近傍の陽極箔１１において、容量効率の低下を防止できる。

陽極箔１１の端部Ｅ２の挿入位置は、端部Ｅ１からの距離Ｌを
Ｌ≧Ｄ＋Ｗ／２ ・・・(5)
Ｌ≦２Ｄ＋Ｗ−Ｒ ・・・(6)
に設定する。

陽極箔１１、陰極箔１３及びセパレータ１５、１７は、巻軸４１、４３が形成するスリットの中心を回転軸として巻回される。この場合、図６（Ａ）に示すように、先行部３３では、セパレータ１７が巻回の中心側、陰極箔１３が巻回の外周側となるようにして巻回され、陽極箔１１に先行して陰極箔１３及びセパレータ１５、１７が巻き込まれる。また、始端側積層部３５では、陰極箔１３が巻回の中心側、セパレータ１７が巻回の外周側となるように巻回される。

陽極箔１１、陰極箔１３及びセパレータ１５、１７の巻回は、図６（Ｂ）に示すように、巻軸４１、４３が９０度又はその近傍角度に回転した場合、陽極箔１１の端部Ｅ２が、２枚のセパレータ１５、１７の間に挟まれて、スリットの外側近傍で、巻軸４３の平坦部又はその近傍位置に配置される。なお、スリットを形成する面以外が湾曲部で構成される巻軸を用いて巻回する場合は、陽極箔１１の端部Ｅ２を湾曲部又はその近傍位置に配置してもよい。また、スリットを形成する面に隣接する２つの面を平坦面とし、この隣接する２つの面の間を円弧状又は楕円状とする平坦部及び湾曲部の双方を備える巻軸を用いて、陽極箔１１の端部Ｅ２を平坦部、湾曲部、又はこれらの近傍位置に配置してもよい。更に、角部を備える巻軸を用いて、陽極箔１１の端部Ｅ２を角部の近傍位置に配置してもよい。

陽極箔１１、陰極箔１３及びセパレータ１５、１７の巻回が進行し、図６（Ｄ）に示すように巻軸４１、４３が２７０度又はその近傍角度に回転した場合、陽極箔１１に先行して巻回された先行部３３の一部は、始端側積層部３５の外周側に配置され、始端側積層部３５の一部が先行部３３の外周側に重ねられる。

距離Ｌ及び距離Ｄは、式(4) 〜(6) を満足する値に設定されているので、陽極箔１１の端部Ｅ２の外周側には端部Ｅ２が接しているセパレータ１７、先行部３３を構成しているセパレータ１７及びセパレータ１５が配置されることとなり、陽極箔１１を挟んでいるセパレータ１５、１７以外のセパレータを用いることなく陽極箔１１の端部Ｅ２の外周側に、３枚のセパレータを配置することができる。陽極箔１１の端部Ｅ２の外周側に２枚以上のセパレータが配置され、陽極箔１１の端部Ｅ２と陰極箔１３との間には、２枚以上のセパレータが配置されるため、低ＥＳＲ化等を目的として、低密度のセパレータや厚さの薄いセパレータを使用しても、陽極箔の端部によるセパレータへの圧接等により、コンデンサの信頼性を損ねることがない。

陽極箔１１、陰極箔１３及びセパレータ１５、１７を巻回した後、カッターにより陽極箔１１、陰極箔１３及びセパレータ１５、１７を切断し、切断した巻回素子の外周に巻止めテープを貼り付け、コンデンサ素子５を得る。

得られたコンデンサ素子５に駆動用電解液を含浸させ、その後、コンデンサ素子５を外装ケース３の内部に挿入し、外装ケース３の開口部を封口体７で封口し、加締め加工によって外装ケース３を封止する。このようにして、本発明のコンデンサを得ることができる。

本形態では、陰極箔と２枚のセパレータを揃えて、巻軸が形成するスリット内に挿入する構成としたが、陰極箔と２枚のセパレータをスリット内に挿入した後に陰極箔と２枚のセパレータを切断することにより端部を形成してもよい。また、陰極箔の端部をセパレータの端部より後退した位置に配置する構成としてもよい。

〔第３の実施の形態〕

次に、本発明の第３の実施の形態について、図７、図８及び図９を参照して説明する。図７は、第３の実施の形態に係るコンデンサ素子の中心部の模式図であり、図８及び図９は、第３の実施の形態に係る他のコンデンサ素子の中心部の模式図である。

第１の実施の形態では、巻芯部３１の端部Ｅ１は、陰極箔１３及び２枚のセパレータ１５、１７で構成したが、本実施の形態では、図７ないし図９に示すように、陰極箔の端部Ｅ３１、Ｅ３２、Ｅ３３を、セパレータ１５１、１５２、１５３及びセパレータ１７１、１７２、１７３の端部Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３より後退させて配置させている。図７及び図８に示す形態では、陽極箔の端部Ｅ２１、Ｅ２２は、巻軸４３の平面に対応する位置に配置しているが、図９に示す形態では、陽極箔の端部Ｅ２３を、巻軸４３の角部に対応する位置に配置している。このような場合でも、陽極箔の端部Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３と陰極箔１３１、１３２、１３３との間には３枚のセパレータを介在させることができる。また、セパレータ１５１、１５２、１５３又はセパレータ１７１、１７２、１７３のいずれかを突出させて、端部Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３としても良い。セパレータのいずれかを突出させたとしても、陽極箔の端部と、外周側の陰極箔との間に２枚又は３枚のセパレータを介在させることができる。

〔第４の実施の形態〕

次に、本発明の第４の実施の形態について、図１０を参照して説明する。図１０は第４の実施の形態に係るコンデンサ素子の中心部の模式図である。

第１の実施の形態では、空間Ｓ１及びＳ２として、端面側から見た形状が、湾曲形状と角と平坦形状を組み合わせた形状の空間が形成される構成としたが、図１０に示すように、半円形状に近い形状であってもよい。空間Ｓ１及びＳ２の端面側から見た形状が、半円形状に近い形状となると、コンデンサ素子内に形成される空間が減少するので、陽極箔、陰極箔、セパレータをよりコンパクトに巻回することができ、コンデンサの小型化に有用である。斯かるコンデンサ素子を得るには、断面形状が半円形の巻軸を用いて巻回すれば良い。

以上、本発明について、第１ないし第４の実施形態を述べたが、その特徴事項や利点について、以下に列挙する。

(1) 前記陽極箔の巻回始端部と前記陰極箔との間に２枚以上の前記セパレータが介挿され、セパレータへの損傷や、陰極箔への接触等を回避でき、コンデンサの信頼性を低下させることがなく、その信頼性を維持することができる。

(2) 上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記巻芯部は湾曲部と平坦部とを備え、前記陽極箔の巻回始端部が前記平坦部側に配置されていることが好ましい。

以上説明したように、第１ないし第４の実施の形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

次に、実施例について、図６及び図１１を参照して説明する。図１１は実施例に係るコンデンサ素子の中心部の模式図である。

エッチングにより表面を粗面化したエッチング層及び化成処理により表面に酸化皮膜層が形成されたアルミニウム箔を陽極箔１１とし、また、アルミニウム箔を陰極箔１３とする。それぞれの陽極箔１１及び陰極箔１３には引出端子が接続される。

陰極箔１３、陽極箔１１及びセパレータ１５、１７を、陰極箔１３、セパレータ１５、陽極箔１１、セパレータ１７の順に重ね合わせる。重ね合わせる際に、陰極箔１３とセパレータ１５、１７は、巻回始めの端部Ｅ１を揃え、陽極箔１１の巻回始めの端部Ｅ２は、陰極箔とセパレータとは、位置を異ならせる。

断面形状が正方形の巻軸が形成するスリットには、陰極箔１３とセパレータ１５、１７が挿入され、陽極箔の端部Ｅ２は、スリットには挿入せずに、２つの巻軸が接する辺上（スリット端部の外側）に設定する。

次に、巻軸を回転させる。巻回に際し、陰極箔１３、陽極箔１１及びセパレータ１５、１７のそれぞれは、ロール状に巻き取られた状態で定量ずつ供給される。
陽極箔１１は、スリットに挿入されていないので、巻き始めにおいては、陰極箔１３と、セパレータ１５、１７、のみが巻き込まれ、陽極箔１１は、２枚のセパレータの間に挟まれて、巻軸の平坦な辺に沿うように配置されている。

陽極箔、陰極箔及びセパレータの巻回が終了した後、カッターにより陽極箔、陰極箔及びセパレータを切断し、切断した巻回素子の外周に巻止めテープを貼り付けてコンデンサ素子を得る。また、得られたコンデンサ素子に、駆動用電解液が含浸されるとともに、アルミニウムよりなる有底筒状の外装ケースに収納され、開口部をゴムよりなる封にて封止されて電解コンデンサが形成される。

〔比較例〕

上記実施例との比較のため、比較例について、図１２を参照して説明する。図１２は比較例に係るコンデンサ素子の中心部の模式図である。

ロール状に巻き取られた陰極箔、ロール状に巻き取られた陽極箔、及びロール状に巻き取られたセパレータを材料とし、陰極箔１３６、セパレータ１５６、陽極箔１１６、セパレータ１７６の順に重ねて、スリットを形成する巻軸によって巻回する。巻回する際、陰極箔、セパレータ及び陽極箔は定量ずつ供給される。スリット内には陰極箔１３６とセパレータ１５６、１７６のみを挿入し、陽極箔１１６の端部Ｅ２６は、２つの巻軸４１、４３が接する辺上から離れた位置に配置されるように設定された。そのため、巻軸が２７０度回転した状態において、端部Ｅ１６が端部Ｅ２６の外周側の位置まで延びていない。従って、図１２に示すとおり、端部Ｅ２６の外周側には１枚のセパレータを介在して、外周側の陰極箔１３６と接する構成となる。

コンデンサ素子の巻き始め部分で両極間のショートが発生したコンデンサについて、実施例のコンデンサと、比較例のコンデンサとで比較した結果を表１に示す。

比較例では、ショートが確認されたコンデンサの内、コンデンサ素子の巻き始め部分でショートした割合は４５．４％を占めるのに対して、実施例では、ショートが確認された３３０個のコンデンサの中にはコンデンサ素子の巻き始め部分でショートしたコンデンサは確認されなかった。このことから、本発明のコンデンサの構造が、巻き始め部におけるショートの発生を防止する構造であること及び陽極側の電極泊の端部の位置を制御することが、巻き始め部におけるショートの発生の防止に有効であることがわかる。

ショートが確認された比較例のコンデンサでは、陽極箔の端部が、切断に起因して生じた切り立った形状を有し、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、陽極箔１１６の端部Ｅ２６の角部１４６が巻回構造によって生じる外周側へ向かう力によって、外周側のセパレータに押し付けられたコンデンサが確認された。このことから、ショートは斯かる要因により発生したものと推測される。

実施例では、巻き始め部分でショートしたコンデンサは確認されなかったことから、陽極箔の端部が切り立った形状を有していたとしてもショートの抑制に有用であることがわかる。

本発明は、陽極側及び陰極箔を対向させて巻回した巻回素子を備えるコンデンサに関し、巻回素子中心部でのショートの発生を防止し、コンデンサの信頼性を高めることができ、有用である。

１ コンデンサ
３ 外装ケース
５ コンデンサ素子
７ 封口体
１１ 陽極箔
１３ 陰極箔
１５、１７ セパレータ
１９、２１ 引出端子
２３ 偏平部
２５ 引出部
２７、２９ 貫通孔
３１ 巻芯部
３３ 先行部
３５ 始端側積層部
３７ 中心部
４１、４３ 巻軸
４５ スリット
Ｃ 巻回の中心
Ｅ１、Ｅ２ 巻回始端部

Claims (4)

1. 陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介挿させて巻回した巻回型のコンデンサ素子を用いるコンデンサであって、
   ２枚の前記セパレータを先行して巻き込むことにより形成された巻芯部と、
   前記巻芯部の前記セパレータの巻回始端部より巻回方向に後退させて前記セパレータ間に挟み込まれた陽極箔の巻回始端部と、
   を備え、前記巻芯部の前記セパレータの巻回始端部が前記陽極箔の巻回始端部の外周側に配置され、前記陽極箔の巻回始端部の外周側において前記陽極箔の巻回始端部と前記陰極箔との間に２枚以上の前記セパレータを介挿させたことを特徴とするコンデンサ。
2. 前記巻芯部は湾曲部と平坦部とを備え、前記陽極箔の巻回始端部が前記平坦部側に配置されていることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
3. 前記コンデンサ素子は、前記陰極箔、前記セパレータの内の１枚のセパレータ、前記陽極箔、前記セパレータの内の１枚のセパレータの順に重ねられた積層構造を備え、前記巻芯部側の前記セパレータが前記陽極箔の巻回始端部の外周側に延長して配置されていることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
4. 陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介挿させて巻回した巻回型のコンデンサ素子を用いるコンデンサの製造方法であって、
   ２枚のセパレータを先行して巻き込むことによって巻芯部を形成する工程と、
   前記巻芯部の前記セパレータの巻回始端部より巻回方向に後退させて前記セパレータ間に陽極箔の巻回始端部を挟み込む工程と、
   前記陽極箔の巻回始端部の外周側において、前記陽極箔の巻回始端部と、前記陰極箔との間に２枚以上の前記セパレータを介挿させる工程と、
   を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。

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