KR102642319B1 - 전해 콘덴서의 제조 방법, 전해 콘덴서 및 전해 콘덴서의 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
전해 콘덴서의 제조 방법, 전해 콘덴서 및 전해 콘덴서의 제조 장치
본 발명의 실시 형태는, 전해 콘덴서의 제조 방법, 전해 콘덴서 및 전해 콘덴서의 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전극의 한쪽과 일체로 세퍼레이터가 되는 섬유막이 형성되고, 섬유막에 있어서의 도전성 고분자의 균일성을 향상시키는 전해 콘덴서의 제조 방법, 전해 콘덴서 및 전해 콘덴서의 제조 장치를 제공하는 데 있다.
실시 형태의 전해 콘덴서의 제조 방법에 의하면, 전극이 되는 기재를 향하여 원료액을 토출함으로써, 기재의 표면에 세퍼레이터가 되는 섬유막을 형성한다. 섬유막의 형성에서는, 폭 방향에 대하여 기재의 단부에서, 폭 방향에 대하여 기재의 중앙부에 비해, 섬유를 굵게 형성한다.
본 발명의 실시 형태는, 전해 콘덴서의 제조 방법, 전해 콘덴서 및 전해 콘덴서의 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전극의 한쪽과 일체로 세퍼레이터가 되는 섬유막이 형성되고, 섬유막에 있어서의 도전성 고분자의 균일성을 향상시키는 전해 콘덴서의 제조 방법, 전해 콘덴서 및 전해 콘덴서의 제조 장치를 제공하는 데 있다.
실시 형태의 전해 콘덴서의 제조 방법에 의하면, 전극이 되는 기재를 향하여 원료액을 토출함으로써, 기재의 표면에 세퍼레이터가 되는 섬유막을 형성한다. 섬유막의 형성에서는, 폭 방향에 대하여 기재의 단부에서, 폭 방향에 대하여 기재의 중앙부에 비해, 섬유를 굵게 형성한다.
Description
본 발명의 실시 형태는 전해 콘덴서의 제조 방법, 전해 콘덴서 및 전해 콘덴서의 제조 장치에 관한 것이다.
콘덴서로서 전해 콘덴서가, 널리 사용되고 있다. 전해 콘덴서에서는, 콘덴서 소자가, 케이스의 내부에 수납된다. 또한, 콘덴서 소자는, 예를 들어, 세퍼레이터를 사이에 개재하여 양극 및 음극을 적층하고, 양극, 음극 및 세퍼레이터의 적층체를 권회한 권회체로 형성된다. 그리고, 케이스의 내부에 있어서, 콘덴서 소자에, 전해액이 함침된다. 전해 콘덴서로서는, 한 쌍의 전극(양극 및 음극)의 한쪽이 세퍼레이터와 일체로 형성되는 것이 있다. 이와 같은 전해 콘덴서의 제조에서는, 방사법 등에 의해 한 쌍의 전극의 한쪽인 기재를 향하여 원료액을 토출함으로써, 기재가 되는 전극의 표면에, 섬유막이 세퍼레이터로서 형성된다.
또한, 전해 콘덴서의 제조에서는, 콘덴서 소자가 되는 권회체를 전해액에 침지하기 전에, 도전성 고분자가 용해된 용액에 권회체를 침지하거나 하여, 세퍼레이터에 도전성 고분자를 함침시킨다. 이에 의해, 전해 콘덴서에서는, 세퍼레이터에 있어서 도전성 고분자가 보유 지지된다. 전술한 바와 같이 한 쌍의 전극의 한쪽과 일체인 섬유막으로부터 세퍼레이터가 형성되는 전해 콘덴서에서는, 세퍼레이터가 되는 섬유막에 있어서 도전성 고분자의 분포가 불균일해지는 것을 유효하게 방지할 것이 요구되고 있다. 즉, 섬유막에 있어서의 도전성 고분자의 분포의 균일성을 향상시킬 것이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전극의 한쪽과 일체로 세퍼레이터가 되는 섬유막이 형성되고, 섬유막에 있어서의 도전성 고분자의 균일성을 향상시키는 전해 콘덴서의 제조 방법, 전해 콘덴서 및 전해 콘덴서의 제조 장치를 제공하는 데 있다.
실시 형태의 전해 콘덴서의 제조 방법에 의하면, 전극이 되는 기재를 향하여 원료액을 토출함으로써, 기재의 표면에 세퍼레이터가 되는 섬유막을 형성한다. 섬유막의 형성에서는, 폭 방향에 대하여 기재의 단부에서, 폭 방향에 대하여 기재의 중앙부에 비해, 섬유를 굵게 형성한다.
상기 전해 콘덴서의 제조 방법, 전해 콘덴서 및 전해 콘덴서의 제조 장치에 의하면, 전극의 한쪽과 일체로 세퍼레이터가 되는 섬유막이 형성되고, 섬유막에 있어서의 도전성 고분자의 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 전해 콘덴서의 일례를 도시하는 개략도.
도 2는 도 1의 전해 콘덴서를, 콘덴서 소자를 케이스로부터 분리한 상태에서 도시하는 개략도.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 전해 콘덴서에 있어서, 양극 및 세퍼레이터가 일체로 된 띠상체의 일례를 도시하는 개략도.
도 4는 제1 실시 형태에 있어서, 띠상체를 제조하는 제조 장치를 도시하는 개략도.
도 5는 도 4의 제조 장치의 방사부에 있어서 기재의 표면에 유기 섬유의 섬유막을 형성하고 있는 상태를 나타내고, 기재(띠상체)를 길이 방향으로 직교 또는 대략 직교하는 단면으로 도시하는 개략도.
도 6은 제1 실시 형태에 따른 전해 콘덴서에 있어서, 띠상체의 폭 방향에 대하여 띠상체의 중앙부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 전해 콘덴서에 있어서, 띠상체의 폭 방향에 대하여 띠상체의 단부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 8은 제1 실시 형태에 따른 전해 콘덴서의 제조에 있어서, 도전성 고분자가 용해된 용액에 콘덴서 소자를 침지하는 처리의 일례를 도시하는 개략도.
도 9는 어떤 변형예에 있어서, 띠상체를 제조하는 제조 장치에 마련되는 요철 형성부를 도시하는 개략도.
도 2는 도 1의 전해 콘덴서를, 콘덴서 소자를 케이스로부터 분리한 상태에서 도시하는 개략도.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 전해 콘덴서에 있어서, 양극 및 세퍼레이터가 일체로 된 띠상체의 일례를 도시하는 개략도.
도 4는 제1 실시 형태에 있어서, 띠상체를 제조하는 제조 장치를 도시하는 개략도.
도 5는 도 4의 제조 장치의 방사부에 있어서 기재의 표면에 유기 섬유의 섬유막을 형성하고 있는 상태를 나타내고, 기재(띠상체)를 길이 방향으로 직교 또는 대략 직교하는 단면으로 도시하는 개략도.
도 6은 제1 실시 형태에 따른 전해 콘덴서에 있어서, 띠상체의 폭 방향에 대하여 띠상체의 중앙부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 전해 콘덴서에 있어서, 띠상체의 폭 방향에 대하여 띠상체의 단부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 8은 제1 실시 형태에 따른 전해 콘덴서의 제조에 있어서, 도전성 고분자가 용해된 용액에 콘덴서 소자를 침지하는 처리의 일례를 도시하는 개략도.
도 9는 어떤 변형예에 있어서, 띠상체를 제조하는 제조 장치에 마련되는 요철 형성부를 도시하는 개략도.
이하, 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1 및 도 2는, 제1 실시 형태에 따른 전해 콘덴서(1)의 일례를 나타낸다. 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 전해 콘덴서(1)는 케이스(2) 및 케이스(2)의 내부에 수납되는 콘덴서 소자(3)를 구비한다. 케이스(2)는, 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된다. 또한, 케이스(2)의 내부에서는, 콘덴서 소자(3)에 전해액이 함침된다. 또한, 도 2에서는, 콘덴서 소자(3)를 케이스(2)로부터 분리한 상태가 도시된다.
콘덴서 소자(3)는 양극(5), 음극(6) 및 세퍼레이터(7)를 구비한다. 콘덴서 소자(3)에서는, 세퍼레이터(7)를 사이에 개재하여 양극(5) 및 음극(6)이 적층된다. 그리고, 양극(5), 음극(6) 및 세퍼레이터(7)의 적층체를 권회한 권회체로, 콘덴서 소자(3)가 형성된다. 세퍼레이터(7)는 전기적 절연성을 갖고, 콘덴서 소자(3)에서는, 세퍼레이터(7)에 의해, 양극(5)과 음극(6) 사이가, 전기적으로 절연된다.
양극(5)은 도전성을 갖는 금속층 및 금속층의 표면에 형성되는 유전체층을 구비한다. 어느 일례에서는, 양극(5)에 있어서, 금속층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되고, 유전체층은 알루미늄의 산화막으로 형성된다. 또한, 음극(6)은 도전성을 갖는 금속층을 구비한다. 어느 일례에서는, 음극(6)에 있어서, 금속층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된다. 양극(5)의 금속층에는, 양극측의 리드 단자(8)가 접속된다. 또한, 음극(6)의 금속층에는, 음극측의 리드 단자(9)가 접속된다. 리드 단자(8, 9)의 각각은, 도전성을 갖는 금속 등으로 형성되고, 케이스(2)의 외부로 연장 돌출된다.
도 2 등의 일례에서는, 세퍼레이터(7)는 양극(5)과 일체로 형성되고, 양극(5)의 표면에 형성되는 유기 섬유의 섬유막이, 세퍼레이터(7)가 된다. 도 3은, 양극(5) 및 세퍼레이터(7)가 일체로 된 띠상체(11)의 일례를 나타낸다. 도 3 등에 도시하는 바와 같이, 띠상체(11)에서는, 즉, 양극(5)이 되는 기재 및 세퍼레이터(7)가 되는 섬유막의 각각에서는, 길이 방향(화살표 L1 및 화살표 L2로 나타내는 방향), 길이 방향에 대하여 교차하는(직교 또는 대략 직교하는) 폭 방향(화살표 W1 및 화살표 W2로 나타내는 방향) 및 길이 방향 및 폭 방향의 양쪽에 대하여 교차하는 두께 방향(도 3에 있어서 지면에 대하여 직교 또는 대략 직교하는 방향)이 규정된다. 양극(5)은 한 쌍의 주면 M을 갖는다. 한 쌍의 주면 M은, 두께 방향에 대해서, 서로에 대하여 반대측을 향한다. 양극(5)에서는, 한 쌍의 주면 M의 양쪽이, 세퍼레이터(7)에 의해 덮인다.
또한, 폭 방향에 대하여 양극(5)의 양단의 각각에는, 엣지 E가 형성된다. 양극(5)에서는, 폭 방향에 대하여 양쪽의 엣지 E도, 세퍼레이터(7)가 되는 섬유막에 의해 덮인다. 그리고, 띠상체(11)에서는, 양극(5)의 양단 엣지 E의 각각으로부터, 세퍼레이터(7)가 폭 방향의 외측을 향하여 돌출된다(비어져 나온다). 도 1 내지 도 3 등의 일례에서는, 띠상체(11)에 음극(6)을 적층한 적층체를 권회함으로써, 콘덴서 소자(3)가 형성된다. 또한, 콘덴서 소자(3)에서는, 띠상체(11)의 길이 방향이 콘덴서 소자(3)가 되는 권회체의 둘레 방향과 일치 또는 대략 일치한다. 그리고, 콘덴서 소자(3)에서는, 띠상체(11)의 폭 방향이, 권회체의 중심축을 따르는 방향과 일치 또는 대략 일치한다.
또한, 어느 일례에서는, 세퍼레이터(7)는 음극(6)과 일체로 형성되고, 음극(6)의 표면에 형성되는 유기 섬유의 섬유막이, 세퍼레이터(7)가 된다. 이 경우, 양극(5)과 세퍼레이터(7)가 일체인 띠상체(11)와 마찬가지로, 세퍼레이터(7)가 되는 섬유막과 음극(6)이 일체인 띠상체가 형성된다. 그리고, 음극(6)과 세퍼레이터(7)가 일체인 띠상체에 양극(5)을 적층하고, 띠상체와 양극(5)의 적층체를 권회함으로써, 콘덴서 소자(3)가 형성된다.
전술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 전극(양극(5) 및 음극(6))의 한쪽인 기재와 일체로, 세퍼레이터(7)가 되는 섬유막이 형성된다. 그리고, 기재와는 극성이 반대인 전극으로 되는 판 부재(양극(5) 및 음극(6)의 기재와는 다른 한쪽)를 띠상체(11)에 적층하고, 띠상체(11)와 판 부재의 적층체를 권회함으로써, 콘덴서 소자(3)가 되는 권회체가 형성된다.
이하, 전해 콘덴서(1) 등의 제조에 대해서 설명한다. 전해 콘덴서(1)의 제조에 있어서는, 한 쌍의 전극의 한쪽이 되는 기재와 세퍼레이터가 되는 섬유막이 일체인 띠상체(11)가 형성된다. 도 4는, 띠상체(11)를 제조하는 제조 장치(20)를 나타낸다. 제조 장치(20)는 전해 콘덴서(1)를 제조하는 제조 장치의 일부를 구성한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 띠상체(11)의 제조 장치(20)는 송출부(21), 방사부(22), 표면 처리부(23), 권취부(25) 및 반송 경로 P를 구비한다. 반송 경로 P는, 송출부(21)로부터 권취부(25)까지, 방사부(22) 및 표면 처리부(23)를 지나 연장 설치된다. 제조 장치(20)에서는, 한 쌍의 전극의 한쪽이 되는 기재(12)가 송출부(21)로부터 권취부(25)까지, 반송 경로 P를 따라서 반송된다.
반송 경로 P에서는, 기재(12)(띠상체(11))가 반송되는 반송 방향, 즉, 권취부(25)를 향하는 방향이 하류측이 된다. 그리고, 반송 경로 P에서는, 반송 방향과는 반대 방향, 즉, 송출부(21)를 향하는 방향이 상류측이 된다. 또한, 반송 경로 P에서는, 반송 방향에 대하여 교차하는(직교 또는 대략 직교하는) 폭 방향이 되는 제1 방향 및 반송 방향 및 제1 방향 양쪽에 대하여 교차하는(직교 또는 대략 직교하는) 제2 방향이 규정된다. 도 4에서는, 반송 경로 P의 제1 방향(폭 방향)은 지면에 대하여 직교 또는 대략 직교한다.
송출부(21)는 릴(31)을 구비한다. 릴(31)에는, 기재(12)가 롤 모양으로 감긴다. 송출부(21)에서는, 전동 모터 등의 구동 부재(도시 생략)를 구동함으로써, 화살표 R1의 방향으로 릴(31)이 회전한다. 이에 의해, 릴(31)에 권취된 기재(12)가 반송 경로 P로 풀어내어진다. 권취부(25)는 릴(32)을 구비한다. 권취부(25)에서는, 전동 모터 등의 구동 부재(도시 생략)를 구동함으로써, 화살표 R2의 방향으로 릴(32)이 회전한다. 이에 의해, 반송 경로 P에 의해 반송된 기재(12)가 릴(32)에 의해 롤 모양으로 권취된다.
제조 장치(20)에서는, 화살표 R1의 방향으로 릴(31)을 회전시킴과 동시에 화살표 R2의 방향으로 릴(32)을 회전시킴으로써, 송출부(21)로부터 권취부(25)로, 반송 경로 P를 통하여 기재(12)가 반송된다. 반송 경로 P에서는, 기재(12)(띠상체(11))의 폭 방향이 반송 경로 P의 제1 방향(폭 방향)과 일치 또는 대략 일치하고, 또한 기재(12)(띠상체(11))의 두께 방향이 반송 경로 P의 제2 방향과 일치 또는 대략 일치하는 상태에서, 기재(12)가 반송된다. 도 4에서는, 기재(12) 및 띠상체(11)의 각각의 폭 방향은, 지면에 대하여 직교 또는 대략 직교한다. 또한, 도 4에서는, 화살표 L1 및 화살표 L2로 나타내는 방향이, 기재(12)(띠상체(11))의 길이 방향이 되고, 화살표 T1 및 화살표 T2로 나타내는 방향이, 기재(12)(띠상체(11))의 두께 방향이 된다.
또한, 반송 경로 P에는, 송출부(21)로부터 권취부(25)에 기재(12)를 가이드하는 가이드 롤러(도시 생략)가 1개 이상 마련되어도 된다. 이 경우, 반송 경로 P에 있어서, 송출부(21)와 방사부(22) 사이, 방사부(22)와 표면 처리부(23) 사이 및 표면 처리부(23)와 권취부(25) 사이의 적어도 어느 것에, 가이드 롤러가 배치된다. 또한, 방사부(22) 내 및 표면 처리부(23) 내의 어느 것에, 가이드 롤러가 배치되어도 된다.
또한, 송출부(21)로부터 권취부(25)까지의 반송 경로 P의 연장 설치 상태는, 특별히 한정되지 않는다. 어느 일례에서는, 반송 경로 P는, 수평 방향을 따라서 연장 설치되고, 다른 어느 일례에서는, 연직 방향을 따라서 연장 설치된다. 또한, 송출부(21)와 권취부(25) 사이에, 반송 경로 P의 구부러짐 부분 또는 접힘 부분 등이 1개소 이상 마련되고, 구부러짐 부분 또는 접힘 부분 등에 있어서, 반송 경로 P의 연장 설치 방향이 변경되어도 된다. 어느 일례에서는, 방사부(22)와 표면 처리부(23) 사이에, 반송 경로 P의 접힘 부분이 마련되고, 다른 어느 일례에서는, 방사부(22) 내 및 표면 처리부(23) 내의 어느 것에, 반송 경로 P의 접힘 부분이 마련된다.
방사부(22)는 반송 경로 P에서 반송 방향으로 반송되는 기재(12)의 표면에, 세퍼레이터가 되는 유기 섬유의 섬유막(13)을 기재(12)의 폭 방향으로 형성한다. 이에 의해, 기재(12) 및 섬유막(13)이 일체인 띠상체(11)가 형성된다. 방사부(22)는 1개 이상의 방사 헤드(33)를 구비하고, 도 4의 일례에서는, 방사부(22)에, 6개의 방사 헤드(33)가 마련된다. 방사 헤드(33)의 각각은, 헤드 본체(35)와, 헤드 본체(35)로부터 돌출되는 복수의 노즐(36)을 구비한다. 방사 헤드(33)의 각각에서는, 헤드 본체(35)의 내부에, 예를 들어 유기 물질이 용매에 용해된 원료액을, 저류 가능하다. 방사 헤드(33)의 각각에서는, 헤드 본체(35)의 내부에 저류되어 있는 원료액이, 노즐(36)의 각각으로부터 기재(12)에 토출된다. 기재(12)는 방사 헤드(33)의 각각에 대하여 원료액이 토출되는 측을 지나 반송된다.
또한, 방사부(22)에는, 전원(도시 생략)이 마련된다. 어느 일례에서는, 전원은 직류 전원이다. 전원은, 방사부(22)에 있어서 방사 헤드(33)의 각각에 전압을 인가하여, 반송 경로 P에 있어서 반송되는 기재(12)와 노즐(36) 사이에 전위차를 발생시킨다. 그리고, 노즐(36)로의 전압의 인가에 의해 대전된 원료액이, 노즐(36)의 각각에서 기재(12)를 향하여 토출되어, 기재(12)의 표면에 유기 섬유의 섬유막(13)이 형성된다. 노즐(36)로부터의 원료액은, 본 실시 형태에서는 반송 방향으로 반송되는 기재(12)의 폭 방향에 걸쳐서 토출되고, 섬유막(13)은 기재(12)의 표면에 기재(12)의 폭 방향에 걸쳐서 형성된다. 또한, 원료액은, 플러스의 극성으로 대전해도 되고, 마이너스의 극성으로 대전해도 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 노즐(36)로부터의 원료액이 반송 방향으로 반송되는 기재(12)의 폭 방향에 걸쳐서 토출되어 섬유막(13)이 기재(12) 표면의 폭 방향에 걸쳐서 형성되지만, 기재(12)의 폭 방향의 적어도 어느 단부를 전극으로 하는 경우 등에서는, 노즐(36)로부터의 원료액이 토출되지 않아 표면에 섬유막(13)이 형성되지 않는 영역을 기재(12)의 폭 방향의 단부에 마련해도 된다.
원료액은, 유기 물질을 용매에 용해함으로써, 생성된다. 원료액에 사용되는 유기 물질로서는, 예를 들어, 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리이미드, 폴리케톤, 폴리술폰, 셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 폴리아미드, 폴리아미드이미드 및 폴리불화비닐리덴 중 어느 하나 이상이 선택된다. 폴리올레핀으로서는, 예를 들어, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 등을 들 수 있다.
방사 헤드(33)의 각각의 노즐(36)과 기재(12) 사이의 전압은, 원료액에 있어서의 용매 및 용질의 종류, 원료액의 용매 비점 및 증기압 곡선, 원료액의 농도 및 온도, 노즐(36)의 형상 및 기재(12)와 노즐(36)의 거리 등에 대응하여, 적절히 설정된다. 어느 일례에서는, 방사 헤드(33)의 각각의 노즐(36)과 기재(12) 사이에 인가되는 전압(전위차)은 1kV 내지 100kV의 사이에서 적절히 설정된다. 방사 헤드(33)의 각각의 노즐(36)로부터의 원료액의 토출 속도는, 원료액의 농도, 점도 및 온도, 방사 헤드(33)의 각각의 노즐(36)과 기재(12) 사이에 인가되는 전압 및 노즐(36)의 형상 등에 대응하는 크기가 된다.
전술한 바와 같이, 본 실시 형태의 방사부(22)는 전계 방사법(전하 방사법 및 전하 유도 방사법 등이라고도 칭해짐)에 의해, 기재(12)의 표면에 유기 섬유의 섬유막(13)을 형성한다. 이에 의해, 전극(양극(5) 및 음극(6)의 한쪽)이 되는 기재(12)와 세퍼레이터(7)가 되는 섬유막(13)이 일체인 띠상체(11)가 형성된다. 또한, 어느 일례에서는, 방사 헤드(33)로의 원료액의 공급원 및 공급원과 방사 헤드(33) 사이의 원료액 공급 경로의 어느 것에, 전술한 전원 등에 의해 전압을 인가하여, 원료액을 대전시켜도 된다. 이 경우도, 대전된 원료액이, 노즐(36)의 각각으로부터 기재(12)를 향하여 토출된다.
또한, 방사부(22)에서는, 기재(12)의 표면으로의 유기 섬유의 섬유막(13)의 형성이, 전계 방사법 이외의 방법에 의해 행해져도 된다. 어느 일례에서는, 전계 방사법 대신에, 솔루션 블로우법에 의해, 기재(12)의 표면에 유기 섬유의 섬유막(13)이 형성된다. 이 경우도, 방사부(22)에서는, 방사 헤드(33)의 각각의 노즐(36)로부터 기재(12)의 표면으로, 유기 물질을 용매에 용해한 원료액이 토출된다.
도 5는, 방사부(22)에 있어서 기재(12)의 표면에 유기 섬유의 섬유막(13)을 형성하고 있는 상태를 도시하고, 기재(12)(띠상체(11))를 길이 방향으로 직교 또는 대략 직교하는 단면으로 도시한다. 또한, 도 5에서는, 방사 헤드(33)는 반송 경로 P의 상류측 또는 하류측에서 본 상태에서 도시된다. 도 4 및 도 5의 일례에서는, 6개의 방사 헤드(33)는 3개의 방사 헤드(33A) 및 방사 헤드(33A)와는 다른 2개의 방사 헤드(33B)로 구성된다. 방사 헤드(33A)의 각각은, 반송 경로 P의 제2 방향의 일방측으로부터 기재(12)를 향하여 원료액을 토출하고, 방사 헤드(33B)의 각각은, 반송 경로 P의 제2 방향에 대하여 방사 헤드(33B)와는 반대측으로부터 기재(12)를 향하여 원료액을 토출한다. 전술한 바와 같이 제2 방향의 양측으로부터 원료액이 기재(12)를 향하여 토출되므로, 기재(12)(양극(5) 및 음극(6)의 한쪽)에서는, 한 쌍의 주면 M의 양쪽이, 세퍼레이터(7)가 되는 섬유막(13)에 의해 덮인다.
또한, 도 4 및 도 5의 일례에서는, 방사 헤드(33)의 각각은, 4개의 노즐(36)을 구비하고, 방사 헤드(33)의 각각에서는, 4개의 노즐(36)이 반송 경로 P의 제1 방향으로 배열된 노즐 열이 형성된다. 즉, 방사 헤드(33)의 각각의 노즐 열에서는, 복수의 노즐(36)이 기재(12)(띠상체(11))의 폭 방향(화살표 W1 및 화살표 W2로 나타내는 방향)으로 배열된다. 또한, 도 5에서는, 화살표 W1 및 화살표 W2로 나타내는 방향이, 기재(12)(띠상체(11))의 폭 방향이 되고, 화살표 T1 및 화살표 T2로 나타내는 방향이, 기재(12)(띠상체(11))의 두께 방향이 된다.
방사 헤드(33)의 각각에서는, 복수의 노즐(36)은 2종류의 노즐(36A, 36B)로 구성된다. 도 4 및 도 5의 일례에서는, 방사 헤드(33)의 각각은, 2개의 노즐(제1 노즐)(36A) 및 2개의 노즐(제2 노즐)(36B)을 구비한다. 방사 헤드(33)의 각각에서는, 반송 경로 P의 제2 방향(기재(12)의 폭 방향)에 대하여 노즐 열의 양단에, 노즐(36B)이 배치된다. 그리고, 방사 헤드(33)의 각각의 노즐 열에서는, 반송 경로 P의 제2 방향에 대하여 노즐(36B)의 사이에, 노즐(36A)이 배치된다. 따라서, 방사 헤드(33)의 각각에서는, 반송 경로 P의 제2 방향(기재(12)의 폭 방향)에 대하여 노즐 열의 중앙부에, 노즐(36A)이 배치된다.
방사 헤드(33)의 각각에서는, 노즐(제1 노즐)(36A)은 기재(12)의 폭 방향(반송 경로 P의 제1 방향)에 대하여 기재(12)의 중앙부를 향하여, 원료액을 토출한다. 이 때문에, 기재(12)의 폭 방향에 대하여 주면 M의 각각의 중앙부는, 섬유막(13)에 있어서 노즐(36A)로부터 토출된 원료액에 의해 형성되는 부분에 의해 덮인다. 또한, 방사 헤드(33)의 각각에서는, 노즐(제2 노즐)(36B)은 기재(12)의 폭 방향(반송 경로 P의 제1 방향)에 대하여 기재(12)의 단부를 향하여, 원료액을 토출한다. 이 때문에, 기재(12)의 폭 방향에 대하여 기재(12)의 양쪽 엣지 E 및 이들의 근방은, 섬유막(13)에 있어서 노즐(36B)로부터 토출된 원료액에 의해 형성되는 부분에 의해 덮인다. 따라서, 섬유막(13)에 있어서 기재(12)의 양단 엣지 E의 각각으로부터 폭 방향의 외측을 향하여 돌출되는 부분은, 노즐(36B)로부터 토출된 원료액에 의해 형성된다.
방사 헤드(33)의 각각에서는, 노즐(제2 노즐)(36B)은 노즐(제1 노즐)(36A)에 비해, 섬유막(13)에 있어서의 섬유를 굵게 형성한다. 이 때문에, 섬유막(13)에서는, 노즐(36A)로부터 토출된 원료액에 의해 형성되는 부분에 비해, 노즐(36B)로부터 토출된 원료액에 의해 형성되는 부분에서, 섬유의 직경이 크다. 어느 일례에서는, 노즐(36B)의 각각의 토출구의 구경이, 노즐(36A)의 각각의 토출구의 구경에 비해, 크게 형성된다. 이에 의해, 노즐(36B)은 노즐(36A)에 비해, 섬유를 굵게 형성한다. 다른 어느 일례에서는, 노즐(36B)의 각각으로부터 토출되는 원료액에서는, 노즐(36A)의 각각으로부터 토출되는 원료액에 비해, 용매에 용해한 유기 물질의 농도가 높다. 이에 의해, 노즐(36B)은 노즐(36A)에 비해, 섬유를 굵게 형성한다.
도 6은, 띠상체(11)의 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 중앙부를 나타내고, 도 7은, 띠상체(11)의 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 단부를 도시한다. 도 6 및 도 7 각각에서는, 띠상체(11)의 폭 방향으로 직교 또는 대략 직교하는 단면이 도시된다. 본 실시 형태에서는, 2종류의 노즐(36A, 36B)을 사용하여, 전술한 바와 같이 하여 기재(12)의 표면에 섬유막(13)이 형성된다. 이 때문에, 띠상체(11)의 폭 방향에 대하여 기재(12)의 단부에서는, 띠상체(11)의 폭 방향에 대하여 기재(12)의 중앙부에 비해, 섬유막(13)에 있어서의 섬유(15)가 굵다. 따라서, 띠상체(11)의 폭 방향에 대하여 기재(12)의 양쪽 엣지 E 및 이들의 근방에서는, 띠상체(11)의 폭 방향에 대하여 기재(12)의 중앙부에 비해, 섬유막(13)에 있어서의 섬유(15)의 직경이 크다.
또한, 전술한 바와 같이 섬유막(13)이 형성되므로, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 단부에서는, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 중앙부에 비해, 섬유막(13)에 있어서의 개구율(공극률)이 높다. 여기서, 섬유막(13)에서는, 소정의 면적당에 있어서 유체가 통과 가능한 면적의 비율이, 개구율로서 규정된다. 즉, 소정의 면적당에 있어서 공극이 차지하는 면적의 비율이, 개구율이 된다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 방사부(22)에 있어서 전술한 바와 같이 하여 기재(12)의 표면에 섬유막(13)이 형성되면, 기재(12) 및 섬유막(13)이 일체인 띠상체(11)는 표면 처리부(23)로 반송된다. 그리고, 표면 처리부(23)에 있어서, 섬유막(13)의 표면에 대하여 습윤성을 향상시키는 표면 처리가 행해진다. 도 4의 일례에서는, 표면 처리부(23)는 조사기(41)를 구비하고, 조사기(41)는 섬유막(13)에 자외선을 조사한다. 이에 의해, 섬유막(13)의 표면에 부착된 기름 성분 등이 제거되어, 섬유막(13)의 표면 습윤성이 향상된다.
따라서, 표면 처리부(23)에서 섬유막(13)의 표면에 대하여 표면 처리가 행해짐으로써, 표면 처리가 행해지기 전에 비해, 섬유막(13)의 표면 습윤성이 향상된다. 또한, 전술한 바와 같이 섬유막(13)의 표면 습윤성이 향상됨으로써, 섬유막(13)의 표면에 액체가 부착되기 쉬워진다. 그리고, 표면 처리가 행해짐으로써, 섬유막(13)의 표면에 대한 액체(액적)의 접촉각은, 표면 처리가 행해지기 전에 비해, 작아진다. 따라서, 표면 처리에 의해, 섬유막(13)의 표면은, 액체가 부착되기 쉬워지는 상태로, 표면 개질된다.
또한, 어느 일례에서는, 섬유막(13)의 표면에 오존 가스를 분사함으로써, 섬유막(13)의 표면에 대하여 습윤성을 향상시키는 표면 처리가 행해진다. 또한, 다른 어느 일례에서는, 섬유막(13)의 표면에 플라스마를 분사함으로써, 섬유막(13)의 표면에 대하여 습윤성을 향상시키는 표면 처리가 행해진다. 어느 경우도, 자외선을 섬유막(13)의 표면에 조사하는 경우와 마찬가지로, 섬유막(13)의 표면에 부착된 기름 성분 등이 제거되어, 섬유막(13)의 표면 습윤성이 향상된다. 표면 처리부(23)에 의해 섬유막(13)의 표면이 전술한 바와 같이 표면 처리된 띠상체(11)는 권취부(25)의 릴(32)에, 롤 모양으로 권취된다.
전해 콘덴서(1)의 제조에서는, 제조 장치(20)에 의해 전술한 바와 같이 띠상체(11)가 형성되면, 띠상체(11)를 사용하여 콘덴서 소자(3)가 형성된다. 콘덴서 소자(3)의 형성에서는, 전극(양극(5) 또는 음극(6))이 되는 기재(12) 및 세퍼레이터(7)가 되는 섬유막(13)이 일체인 띠상체(11)에 대하여 기재(12)와는 극성이 반대인 전극이 되는 판 부재가 적층된다. 즉, 기재(12)와는 극성이 반대인 전극이 되는 판 부재가, 섬유막(13)을 사이에 개재하여, 기재(12)에 대하여 적층된다. 이때, 기재(12)와 판 부재 사이가 섬유막(13)에 의해 전기적으로 절연된 상태에서, 기재(12), 섬유막(13) 및 판 부재가 적층된다. 그리고, 기재(12), 섬유막(13) 및 판 부재의 적층체를 권회함으로써, 콘덴서 소자(3)가 되는 권회체가 형성된다. 전술한 바와 같이, 콘덴서 소자(3)는 기재(12), 섬유막(13) 및 판 부재의 적층체로 형성된다.
그리고, 전술한 바와 같이 하여 형성된 콘덴서 소자(3)를 도전성 고분자가 용해된 용액에 침지한다. 도 8은, 전해 콘덴서(1)의 제조에 있어서, 도전성 고분자가 용해된 용액에 콘덴서 소자(3)를 침지하는 처리의 일례를 나타낸다. 도 8의 일례에서는, 처리조(42)에, 도전성 고분자가 용해된 용액 Y가 충전된다. 그리고, 처리조(42)의 내부에 있어서, 충전된 용액 Y에 콘덴서 소자(권회체)(3)가 침지된다. 콘덴서 소자(3)는 리드 단자(8, 9) 이외의 부분의 전체가 용액 Y에 침지되는 상태로, 처리조(42)의 내부에 배치된다. 여기서, 용해되는 도전성 고분자로서는, 폴리아세틸렌 및 폴리티오펜류 등을 들 수 있다.
전술한 바와 같이 용액 Y에 콘덴서 소자(3)가 침지됨으로써, 세퍼레이터(7)가 되는 섬유막(13)에, 도전성 고분자가 함침된다. 그리고, 용액 Y에 콘덴서 소자(3)를 어느 정도의 시간 침지한 후, 용액 Y로부터 취출한다. 용액 Y에 콘덴서 소자(3)가 침지한 상태에서는, 전술한 바와 같이 섬유막(13)에 도전성 고분자가 함침되므로, 용액 Y로부터 취출된 콘덴서 소자(3)에서는, 세퍼레이터(7)(섬유막(13))에 있어서 도전성 고분자가 보유 지지된다.
또한, 전해 콘덴서(1)의 제조에서는, 섬유막(13)에 도전성 고분자가 함침된 콘덴서 소자(3)를 케이스(2)의 내부에 수납한다. 이때, 리드 단자(8, 9)가 케이스(2)의 외부로 연장 돌출되는 상태에서, 콘덴서 소자(3)가 케이스(2)의 내부에 배치된다. 그리고, 케이스(2)의 내부에 전해액을 주입하여, 콘덴서 소자(3)에 전해액을 함침시킨다. 그리고, 케이스(2)를 밀봉하고, 케이스(2)의 내부를 밀폐함으로써, 전해 콘덴서(1)가 형성된다.
본 실시 형태에서는, 기재(12)로의 섬유막(13)의 형성에 있어서, 전술한 바와 같이, 폭 방향에 대하여 기재(12)의 단부에서, 폭 방향에 대하여 기재(12)의 중앙부에 비해, 섬유가 굵게 형성된다. 이 때문에, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 단부에서는, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 중앙부에 비해, 섬유막(13)에 있어서의 개구율이 높아, 유체가 통과하기 쉽다.
여기서, 도전성 고분자가 용해된 용액 Y에 콘덴서 소자(3)인 권회체를 침지한 상태에서는, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 양쪽의 단으로부터, 도전성 고분자가 섬유막(13)에 침입한다. 본 실시 형태에서는, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 단부에서의 섬유막(13)의 개구율이 높아지므로, 섬유막(13)에서는, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 단부에 침입한 도전성 고분자가, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 중앙부로 도달하기 쉬워진다. 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 중앙부에 도전성 고분자가 도달하기 쉬워짐으로써, 전술한 바와 같이 하여 형성된 전해 콘덴서(1)에서는, 세퍼레이터(7)가 되는 섬유막(13)에 있어서 도전성 고분자의 분포가 불균일해지는 것이, 유효하게 방지된다. 즉, 전해 콘덴서(1)에서는, 섬유막(13)에 있어서의 도전성 고분자의 분포의 균일성이 향상된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 기재(12)의 표면에 섬유막(13)이 형성된 상태에 있어서, 섬유막(13)의 표면에 대하여 습윤성을 향상시키는 표면 처리가 행해진다. 그리고, 표면 처리에 의해, 표면 처리가 행해지기 전에 비해, 섬유막(13)의 표면 습윤성이 향상된다. 섬유막(13)의 표면 습윤성이 향상됨으로써, 도전성 고분자가 용해된 용액 Y에 콘덴서 소자(3)를 침지한 상태에 있어서, 섬유막(13)의 표면에 액체가 부착되기 쉬워진다. 그리고, 섬유막(13)의 표면에 액체가 부착되기 쉬워짐으로써, 섬유막(13)에 도전성 고분자가 함침되기 쉬워진다. 섬유막(13)에 도전성 고분자가 함침되기 쉬워짐으로써, 전술한 바와 같이 하여 형성된 전해 콘덴서(1)에서는, 적절한 양의 도전성 고분자가 섬유막(13)에 있어서 보유 지지된다.
전술한 바와 같이, 본 실시 형태의 전해 콘덴서(1)에서는, 섬유막(13)에 있어서의 도전성 고분자의 분포의 균일성이 향상됨과 함께, 섬유막(13)에 있어서 적절한 양의 도전성 고분자가 보유 지지된다. 이 때문에, 전해 콘덴서(1)의 성능이 향상된다. 또한, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 중앙부에 도전성 고분자가 전술한 바와 같이 도달하기 쉬워짐으로써, 전해 콘덴서(1)의 제조에 있어서, 재료 효율 등이 향상된다. 이에 의해, 전해 콘덴서(1)의 제조에 있어서, 수고 및 비용을 삭감 가능하게 된다.
또한, 기재(12)에서는, 엣지 E의 각각 및 이들의 근방에 버어(burr)가 형성되는 경우가 있다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 단부에 있어서, 전술한 바와 같이, 섬유막(13)의 섬유가 굵게 형성된다. 이 때문에, 띠상체(11)에서는, 기재(12)에 형성되는 버어 등이 섬유막(13)에 의해 적절하게 덮여, 버어의 노출 등이 유효하게 방지된다. 버어의 노출 등이 유효하게 방지됨으로써, 기재(12)와는 반대인 극성의 전극으로의 기재(12)의 접촉이 유효하게 방지된다. 이에 의해, 전해 콘덴서(1)에 있어서, 양극(5)과 음극(6) 사이에서의 단락이, 유효하게 방지된다.
(변형예)
또한, 도 9에 도시하는 어느 변형예에서는, 띠상체(11)를 제조하는 제조 장치(20)에, 요철 형성부(27)가 마련된다. 요철 형성부(27)는 반송 경로 P에 있어서, 예를 들어, 방사부(22)와 표면 처리부(23) 사이에 위치한다. 요철 형성부(27)는 기재(12)의 표면에 섬유막(13)이 형성된 상태에 있어서, 섬유막(13)의 표면에 요철 형상(16)을 형성한다.
도 9의 일례에서는, 요철 형성부(27)는, 한 쌍의 롤러(43)를 구비한다. 한 쌍의 롤러(43)의 각각은, 반송 경로 P의 제1 방향(띠상체(11)의 폭 방향)을 따르는 중심축을 갖고, 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 또한, 한 쌍의 롤러(43)의 각각의 외주면은, 둘레 방향(중심축의 축 둘레 방향)을 따라서 요철 형상으로 형성되고, 둘레 방향에 대하여 전체 둘레에 걸쳐서 요철 형상으로 형성된다. 한 쌍의 롤러(43)는 반송 경로 P의 제2 방향(띠상체(11)의 두께 방향)에 대하여 서로에 대하여 반대측으로부터 띠상체에 맞닿고, 롤러(43)의 각각은, 섬유막(13)의 표면에 맞닿는다.
요철 형성부(27)에서는, 반송되고 있는 띠상체(11)에 롤러(43)의 각각이 맞닿아 있는 상태에서, 화살표 R3의 방향으로 롤러(43)의 각각을 회전시킨다. 이에 의해, 섬유막(13)의 표면에, 요철 형상(16)이 형성된다. 도 9에서는, 좌측이 반송 경로 P의 상류측에 상당하고, 우측이 반송 경로 P의 하류측에 상당한다. 그리고, 도 9의 일례에서는, 띠상체(11)가 한 쌍의 롤러(43)를 상류측으로부터 하류측으로 통과함으로써, 섬유막(13)의 표면에 요철 형상(16)이 형성된다.
여기서, 섬유막(13)의 표면에서는, 띠상체(11)의 길이 방향을 따라서 요철 형상(16)이 형성된다. 또한, 섬유막(13)의 표면에서는, 띠상체(11)의 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 단부에만 요철 형상(16)이 형성된다. 즉, 띠상체(11)의 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 중앙부에는, 요철 형상(16)은 형성되지 않는다. 또한, 도 9에서는, 띠상체(11)는 반송 경로 P의 제1 방향(띠상체(11)의 폭 방향)의 일방측으로부터 본 상태로 도시된다.
요철 형성부(27)에 있어서 섬유막(13)의 표면에 요철 형상이 형성되면, 표면 처리부(23)에 의해, 전술한 실시 형태 등과 마찬가지로, 섬유막(13)의 표면에 대하여 습윤성을 향상시키는 표면 처리가 행해진다. 그리고, 섬유막(13)이 표면 처리된 띠상체(11)가 권취부(25)에 있어서 권취된다. 또한, 어느 일례에서는, 방사부(22)에 있어서 섬유막(13)이 형성된 후, 먼저, 표면 처리부(23)에 의해, 섬유막(13)의 표면에 대하여 표면 처리가 행해진다. 그리고, 표면 처리가 행해진 후에 있어서, 요철 형성부(27)에 의해, 섬유막(13)의 표면에 요철 형상(16)이 형성된다.
본 변형예에서도, 전술한 실시 형태 등과 마찬가지의 작용 및 효과를 발휘한다. 또한, 본 변형예에서는, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 양측 단부의 각각에서는, 섬유막(13)의 표면에 요철 형상(16)이 형성된다. 이 때문에, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 양측 단부의 각각에서는, 요철 형상(16)의 오목 부분에 의해 섬유막(13)의 표면에 공극이 형성되어, 섬유막(13)의 개구율이 더욱 높아진다. 이 때문에, 도전성 고분자를 용해한 용액에 콘덴서 소자(3)를 침지한 상태에 있어서, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 단부로 침입한 도전성 고분자가, 폭 방향에 대하여 띠상체(11)의 중앙부로 도달하기 더 쉬워진다. 이에 의해, 전술한 바와 같이 하여 형성된 전해 콘덴서(1)에서는, 섬유막(13)에 있어서의 도전성 고분자의 분포의 균일성이, 더욱 향상된다.
이들의 적어도 하나의 실시 형태 또는 실시예에 의하면, 전극이 되는 기재를 향하여 원료액을 토출함으로써, 기재의 표면에 세퍼레이터가 되는 섬유막이, 형성된다. 그리고, 섬유막의 형성에 있어서, 폭 방향에 대하여 기재의 단부에서, 폭 방향에 대하여 기재의 중앙부에 비해, 섬유를 굵게 형성한다. 이에 의해, 전극의 한쪽과 일체로 세퍼레이터가 되는 섬유막이 형성되고, 섬유막에 있어서의 도전성 고분자의 균일성을 향상시키는 전해 콘덴서의 제조 방법, 전해 콘덴서 및 전해 콘덴서의 제조 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 몇 가지의 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.
Claims (6)
- 전극이 되는 기재를 향하여 원료액을 토출함으로써, 상기 기재의 표면에 세퍼레이터가 되는 섬유막을 형성하는 것과,
상기 섬유막의 형성에 있어서, 폭 방향에 대하여 상기 기재의 단부에서, 상기 폭 방향에 대하여 상기 기재의 중앙부에 비해, 섬유를 굵게 형성하는 것을 구비하는, 전해 콘덴서의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기재의 상기 표면에 상기 섬유막이 형성된 상태에 있어서 상기 섬유막의 표면에 대하여 습윤성을 향상시키는 표면 처리를 행하는 것을 더 구비하는, 전해 콘덴서의 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기재의 상기 표면에 상기 섬유막이 형성된 상태에 있어서 상기 섬유막의 표면에 요철 형상을 형성하는 것을 더 구비하는, 전해 콘덴서의 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기재와는 극성이 반대인 전극이 되는 판 부재를 상기 기재에 대하여 상기 섬유막을 사이에 개재하여 적층하고, 상기 기재, 상기 섬유막 및 상기 판 부재의 적층체로부터 콘덴서 소자를 형성하는 것과,
도전성 고분자가 용해된 용액에 상기 콘덴서 소자를 침지함으로써, 상기 섬유막에 상기 도전성 고분자를 함침시키는 것을 더 구비하는, 전해 콘덴서의 제조 방법. - 전극이 되는 기재와,
상기 기재의 표면에 세퍼레이터로서 형성되는 섬유막이며, 폭 방향에 대하여 상기 기재의 단부에서, 상기 폭 방향에 대하여 상기 기재의 중앙부에 비해, 섬유가 굵은 섬유막을 구비하는, 전해 콘덴서. - 전극이 되는 기재를 향하여 원료액을 토출함으로써, 상기 기재의 표면에 세퍼레이터가 되는 섬유막을 형성하는 방사 헤드이며, 폭 방향에 대하여 상기 기재의 중앙부를 향하여 상기 원료액을 토출하는 제1 노즐과, 상기 폭 방향에 대하여 상기 기재의 단부를 향하여 상기 원료액을 토출하고, 상기 제1 노즐에 비하여 섬유를 굵게 형성하는 제2 노즐을 구비하는 방사 헤드를 구비하는, 전해 콘덴서의 제조 장치.
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