JP2004055238A - 電解液の充填方法と充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて簡単な方法と機構で電解液を速やかに充填する。
【解決手段】電解液の充填方法は、電極体２の入れられたケース１の開口部１Ａに注液ノズル６を連結し、この注液ノズル６でもってケース１に電解液３を注液する。さらに、充填方法は、注液ノズル６を、下面接液面１３Ｂが開口部１Ａとの間に隙間ができる位置に案内して、注液ノズル６から電解液３を供給して、供給された電解液３で下面接液面１３Ｂと開口部１Ａとの隙間を閉塞し、隙間を電解液３で閉塞する状態で注液ノズル６からケース１に電解液３を注液する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、コンデンサーや電池等のケースに、電解液を充填する方法と装置に関する。とくに、本発明は、電極体を入れたケースであって、速やかに電解液を電極体の隙間に浸透できないケースに電解液を充填するのに最適な電解液の充填方法と充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オイルコンデンサーや電池は、電極体を入れたケースに電解液を充填した後、ケースの開口部を閉塞して製造される。ケースに電解液を充填するとき、電極体の隙間に電解液を含浸させるには時間がかかる。とくに、高密度の電極体を入れたケース、たとえば、コンデンサー、リチウムイオン二次電池、リチウム電池等のケースは、電解液の充填に極めて時間がかかる。それは、ケースに電解液を充填しても、電解液が電極体の隙間にスムーズに浸透されないからである。電解液の浸透に時間がかかると、この間に、ケース内に不純物が侵入し易くなる弊害がある。この弊害を防止するために、電解液を充填したケースを最適な環境に調整されたストックヤードに保存して静置する必要がある。さらに、静置する湿度等の環境が適正でないと、水分が浸入して電気特性を低下させる等の弊害も発生する。さらにまた、多量のケースを静置するために広いストックヤードを必要とする。また、能率よくコンデンサーや電池を多量生産できない欠点もある。
【０００３】
このため、従来は、上方を開口しているケースに所定の量の電解液を注液し、その後長い時間静置して、電極体の隙間に徐々に電解液を浸透させていた。この方法は電解液を電極体に含浸させるのに時間がかかって、能率よく電解液を充填できない。さらに、この方法は、ケースに所定量の電解液を充填すると、電解液がケースから溢れる。ケースに充填した電解液が漏れるのは、電解液の注液量を、電極体に含浸された状態で適量になるように決定されるにもかかわらず、電解液が電極体の隙間に速やかに含浸しないため、ケースから溢れてしまうためである。この弊害を避けるために、所定量の電解液を複数回にわけて注液しているのが実状である。このため、注液にさらに時間がかかって極めて生産効率が悪くなっているのが実状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さらに困ったことに、開口部が大きくて浅いケースに電解液を注液する場合、充填時間はさらに長くなってしまう。それは、図１に示すように、注液された電解液が、表面張力の作用で電極体の上に載って丸くなり、電極体とケースとの間に侵入されなくなるからである。電解液がこの状態になると、電解液は電極体の上面のみから浸透されて、内部まで浸透するのにさらに時間がかかる。
【０００５】
また、本発明者は、電解液をより速やかに電極体に含浸させるために、電極体を入れたケースの内部を減圧して、減圧されたケースに電解液を充填する方法を開発している。しかしながら、この方法で電解液を注液しても、電解液が電極体の上に載ってしまうと、速やかに電極体に浸透できなくなる。それは、ケース内を減圧して電解液を供給し、その後、ケースを大気に開放しても、電極体とケースとの間に隙間ができるのでこの隙間を通過して、電極体に空気が吸入されるからである。この欠点は、ケースの開口部を閉塞する状態で、ケース内に電解液を注液して解消できる。しかしながら、大きく開口されたケースの開口部を気密に閉塞するのは、現実には極めて難しい。それは、ケースには寸法誤差があるので、正確にケースの開口部に気密に密着させる蓋を製作するのが難しいからである。また、仮にパッキンを介してケースの開口部を閉塞しても、パッキンの摩耗等が原因で気密に密閉できなってしまう。
【０００６】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、充填する電解液を気密に閉塞するパッキンの作用に併用することにより、極めて簡単な方法と機構で電解液を速やかに充填できる充填方法と充填装置とを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電解液の充填方法は、電極体２の入れられたケース１の開口部１Ａに注液ノズル６を連結し、この注液ノズル６でもってケース１に電解液３を注液する。さらに、充填方法は、注液ノズル６を、下面接液面１３Ｂを開口部１Ａに位置させると共に、下面接液面１３Ｂとケース１の開口部１Ａとの間に隙間ができる位置に案内し、注液ノズル６から電解液３を供給して、供給された電解液３で下面接液面１３Ｂと開口部１Ａとの隙間を閉塞し、隙間を電解液３で閉塞する状態で注液ノズル６からケース１に電解液３を注液する。
【０００８】
本発明の充填方法は、電極体２を入れているコイン電池のケース１に電解液３を注液することができる。
【０００９】
さらに、本発明の充填方法は、ケース１内の気体を排気して減圧して、注液ノズル６が下面接液面１３Ｂをケース１の開口部１Ａに案内する状態で減圧状態にあるケース１に電解液３を供給し、供給された電解液３で下面接液面１３Ｂと開口部１Ａとの隙間を閉塞し、隙間を電解液３で閉塞する状態で注液ノズルからケース１に電解液３を注液することができる。
【００１０】
本発明の請求項４の電解液の充填装置は、電極体２を入れたケース１の開口部１Ａに連結して、電極体２を注液する注液ノズル６と、この注液ノズル６に電解液３を供給してケース１に注液する注入機構７とを備える。注液ノズル６は、下面接液面１３Ｂを先端に有する。充填装置は、下面接液面１３Ｂをケース１の開口部１Ａに位置し、かつ下面接液面１３Ｂとケース開口部１Ａとの間に隙間ができる位置に案内して注液ノズル６から電解液３を供給し、供給された電解液３で下面接液面１３Ｂと開口部１Ａとの隙間を閉塞して、注液ノズル６からケース１に電解液３を注液する。
【００１１】
さらに、本発明の充填装置は、ケース１内の気体を排気して減圧するケース減圧機構９を設けることができる。この充填装置は、ケース減圧機構９がケース１内を減圧する状態で、注液ノズル６の下面接液面１３Ｂをケース１の開口部１Ａに案内し、注液ノズル６から電解液３を供給して、供給された電解液３で下面接液面１３Ｂと開口部１Ａとの隙間を閉塞し、電解液３が隙間を閉塞する状態で注液ノズルがケース１に電解液３を注液する。
【００１２】
ケース１は、開口部１Ａを円形とし、注液ノズルの先端に設けている下面接液面１３Ｂは、外形を円形として中心に注液孔１３Ａを設けることができる。下面接液面１３Ｂの外形は、ケース１の開口部１Ａの内形よりも０．１〜２ｍｍ小さくすることができる。
【００１３】
さらに、充填装置は、ケース減圧機構９に、ケース１を配設する気密チャンバー１０を気密に閉塞する充填密閉シリンダー５を設けて、この充填密閉シリンダー５に注液ノズル６を固定することができる。さらに、充填装置は、ケース１を定位置に配設する土台４を備えることができる。この充填装置は、土台４にケース１の外側に配設される周壁シリンダー４Ａを設けると共に、充填密閉シリンダー５に周壁シリンダー４Ａの外側または内側に移動して、気密に密閉される気密チャンバー１０を構成する気密シリンダー５Ｂを設けて、気密シリンダー５Ｂと周壁シリンダとで密閉する気密チャンバー１０を構成し、気密チャンバー１０を減圧してケース１内を減圧することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電解液の充填装置を例示するものであって、本発明は電解液の充填装置を下記のものに特定しない。
【００１５】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。
【００１６】
本発明の充填方法と充填装置は、コイン電池のように、開口部が大きくて浅いケースに電解液を充填するのに最適である。ただ、ケースの開口部が大きくて、電解液を充填すると、電極体の上にのって電極体とケースとの間に隙間ができる全てのケースに電解液を充填するのに適している。したがって、本発明は、電解液を充填するケースを、コイン電池のケースには特定しない。
【００１７】
本発明の電解液の充填装置の一形態を図２〜図８に示す。これ等の図に示す装置は、ケース１を定位置に保持する土台４と、この土台４に装着されたケース１に電解液３を充填する注液ノズル６を固定している充填密閉シリンダー５と、注液ノズル６に電解液３を供給する注入機構７であるピストン８を備える。図のような装置が１台または数台、あるいは数十台、ラインとして並べられ、並列にそれぞれの装置がケース１に電解液３を充填して、処理能力を大きくできる。
【００１８】
注液ノズル６は、注入機構７から供給される電解液３をケース１に注液する。
図に示す装置の注入機構７は、充填密閉シリンダー５に設けられて一定量の電解液３を蓄えると、この充填シリンダー５Ａに挿入されて電解液３を押し出すピストン８とで構成している。ただ、本発明の充填装置は、注入機構をこの機構には特定せず、たとえば、定量ポンプ等で電解液を注液ノズルに供給することもできる。
【００１９】
さらに、図に示す充填装置は、ケース１内を減圧して、電解液３をより速やかに注液するためのケース減圧機構９を備える。ケース減圧機構９は、ケース１を配設する気密チャンバー１０を気密に閉塞するための充填密閉シリンダー５を備えている。さらに充填密閉シリンダー５は、気密シリンダー５Ｂを備えている。
気密シリンダー５Ｂは、ケース１を定位置に配設する土台４に設けている周壁シリンダー４Ａの外側又は内側に移動されて、気密チャンバー１０を気密に閉塞する。図の装置は、気密シリンダー５Ｂの内側に周壁シリンダー４Ａを入れて、気密シリンダー５Ｂと周壁シリンダー４Ａとで気密チャンバー１０を気密に密閉している。ただ、周壁シリンダーの内側に気密シリンダーを挿入して、気密チャンバーを閉塞することもできる。気密チャンバー１０が排気されて、ここにセットしているケース１内を減圧する。
【００２０】
土台４は、電極体２を入れたケース１を定位置に装着する。ケース１は、上方を開口する姿勢で土台４の定位置に保持される。ケース１は、上面に、電解液３を注入するための開口部１Ａを開口している。ケース１の開口部１Ａは、上端に封口板を固定しないで、上端全体を開口して設けられる。ただ、ケース１の上端に封口板を固定して、封口板に貫通孔を設けて開口部とすることもある。ケース１の開口部１Ａと、封口板に開口される開口部１Ａは、電解液３を注入した後に気密に閉塞される。
【００２１】
電解液３の注入されるケース１は、内部に、セパレータ等を介して積層された電極体２を挿入している。電極体２に電解液３を含浸させて、電解液３はケース１内に注入される。
【００２２】
土台４は、電解液３の充填密閉シリンダー５の下に位置し、ケース１を定位置に固定するための支持部４Ｂと、この支持部４Ｂの外側に設けられた垂直の周壁シリンダー４Ａを有する。支持部４Ｂは、ケース１に電解液３を充填するときに、ケース１を定位置に保持するためのもので、例えばケース１の側面を挟着する部材や、ケース１を挿入する挿入口等の構造が使用できる。周壁シリンダー４Ａは筒状で、外周面の上端部にリング溝を設けて、リング溝にＯリング１５を入れている。
【００２３】
土台４は、ケース１を搬送するキャリアにも併用され、電解液３を充填しようとするケース１を保持して電解液３の充填密閉シリンダー５の下面に移動する。
ひとつのケース１に電解液３が充填されると、土台４が移動して、次に電解液３を充填するケース１を保持している土台４が充填密閉シリンダー５の下方に移動する。順次ケース１を充填密閉シリンダー５の下方に移送して、次々とケース１に電解液３を充填する。また、一つの土台４に一つのケース１を保持する構造の他、一つの大きな土台４に複数のケース１を保持する構造も使用できる。
【００２４】
電解液３を充填するケース１は、コンデンサーや電池のケース１で、内部に電極体２を入れており、電解液３を充填した後に開口部１Ａを気密に閉塞する。特に、高性能化を図るために電極板を高密度に積層した電極体２は、隙間がほとんどないので、電解液３の充填が困難である。本発明の電解液３の充填装置はこのような電極体２を収納したケース１に、効率よく電解液３を充填する。また、この装置は、電解液３に限らず、隙間の狭い部分に液体を充填する他のものにも応用できる。
【００２５】
土台４は、充填密閉シリンダー５の気密シリンダー５Ｂに周壁シリンダー４Ａを気密に連結する。図の装置は、充填密閉シリンダー５を、土台４に設けている周壁シリンダー４Ａの外側に挿入して、気密チャンバー１０を閉塞する。ケース１を収納して内部を減圧する気密チャンバー１０は、充填密閉シリンダー５の気密シリンダー５Ｂと、周壁シリンダー４Ａで気密に閉塞される。充填密閉シリンダー５は、下部に気密シリンダー５Ｂを有し、この気密シリンダー５Ｂの上に電解液３の一時貯溜室１１を形成する充填シリンダー５Ａを連結している。
【００２６】
気密シリンダー５Ｂは、内側に土台４の周壁シリンダー４Ａを気密に挿入できる垂直な筒状に形成されている。気密シリンダー５Ｂが降下すると、周壁シリンダー４ＡのＯリング１５が気密シリンダー５Ｂの内面に密着して、周壁シリンダー４Ａとで気密チャンバー１０が成形される。
【００２７】
気密シリンダー５Ｂは、減圧機（図示せず）に連結するための吸引部１２を設けている。吸引部１２は減圧機に連結され、減圧機は吸引部１２から気密チャンバー１０内の空気を排気して、気密チャンバー１０を減圧する。
【００２８】
充填密閉シリンダー５は、気密シリンダー５Ｂの上に充填シリンダー５Ａを固定している。気密シリンダー５Ｂと充填シリンダー５Ａは、その境界に、隔壁１６を配設している。隔壁１６の下に注液ノズル６を固定している。注液ノズル６は、本体部１３の中心に注液孔１３Ａを開口して、ここに注液管１４を配設している。
【００２９】
図の注液ノズル６は、本体部１３の中心に注液管１４を配設している。注液管１４は、本体部１３の注液孔１３Ａに配設されて、注液孔１３Ａに電解液３を供給する。注液孔１３Ａは、本体部１３の下端に開口されて、注液管１４から供給される電解液３をケース１の開口部１Ａに供給する。さらに、注液管１４は、隔壁１６を貫通して、上端を充填シリンダー５Ａ内の一時貯溜室１１に配設している。本体部１３は、上端に鍔１３Ｃを設けて、この鍔１３Ｃを気密シリンダー５Ｂと充填シリンダー５Ａの境界に気密に固定している。
【００３０】
さらに、注液ノズル６の本体部１３は、ケース１の開口部１Ａを閉塞する下面接液面１３Ｂを下の先端に設けている。図の注液ノズル６は、下面接液面１３Ｂの外形をケース１の開口部１Ａの内形よりも小さくしている。開口部１Ａよりも小さい下面接液面１３Ｂが、開口部１Ａに案内されると、下面接液面１３Ｂとケース１との間には隙間ができる。電解液３を注液する工程で、下面接液面１３Ｂとケース１との隙間は、電解液３で閉塞される。下面接液面１３Ｂとケース１との隙間が広すぎると、電解液３で完全に閉塞できなくなる。反対に、隙間が狭すぎると、下面接液面１３Ｂの一部がケース１に衝突してケース１を変形させる等の弊害が発生する。このため、下面接液面１３Ｂは、ケース１の開口部１Ａの内形よりも、たとえば０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．２〜１．５ｍｍ小さくしして、電解液３で閉塞しながら、ケース１に衝突しない大きさとする。開口部１Ａを円形とするケース１に電解液３を充填する装置は、下面接液面１３Ｂの外形を開口部１Ａよりも小さい円形としている。
【００３１】
下面接液面１３Ｂは、供給される電解液３と共にケース１の開口部１Ａを気密に閉塞する。このため、注液ノズル６の下面接液面１３Ｂは、上下に貫通孔のある板状、あるいは網状とすることもできる。それは、多孔板や網材の下面接液面であっても、供給される電解液で孔や空隙が閉塞されるからである。
【００３２】
充填シリンダー５Ａは、内側を電解液３の一時貯溜室１１としている。充填シリンダー５Ａは、一時貯溜室１１の上部を気泡分離チャンバー１７とする。気泡分離チャンバー１７は、ケース１に注入される電解液３を蓄えた状態で、上部に所定量の空気を蓄える空隙ができるようにして設けられる。一時貯溜室１１の上部を気泡分離チャンバー１７とするために、一時貯溜室１１の内容積は、ケース１に注入される電解液３の体積よりも大きく設計される。
【００３３】
充填シリンダー５Ａの上端は、一時貯溜室１１に電解液３を供給するために開口している。充填シリンダー５Ａの開口部１Ａは、ピストン８を挿入して閉鎖する。ピストン８を充填シリンダー５Ａから引き抜いて電解液３を充填する装置は、充填シリンダー５Ａに電解液３を供給するパイプを連結する必要がない。ただ、図示しないが、充填シリンダーを半径方向に貫通して、電解液の供給パイプを連結することもできる。この構造の装置は、ピストンを充填シリンダーから引き抜かないで、一時貯溜室に電解液を供給できる。
【００３４】
一時貯溜室１１の底面は、隔壁１６で封鎖され、隔壁１６に注液ノズル６を固定している。注液ノズル６は、注液管１４が隔壁１６の上面からさらに上方に突出している。注液管１４の上端は、供給される電解液３の液面よりも上方に位置する。注液管１４の下端は、本体部１３の下端まで延長されている。一時貯溜室１１に供給された電解液３は、充填シリンダー５Ａに挿入されるピストン８で液面が押し上げられて、注液管１４を通過して、ケース１に注入される。
【００３５】
ピストン８は、上下機構（図示せず）に連結されて、上下に移動される。ピストン８は、上端を閉塞している円筒状で、上端に排気口１８を設けている。排気口１８は、ピストン８を充填シリンダー５Ａに挿入した状態で、気泡分離チャンバー１７の空気を排気する。したがって、排気口１８は、開閉弁１９を介して減圧機（図示せず）に連結される。
【００３６】
ピストン８は、下端の外側に、上下に離して２列にＯリング２０を設けている。Ｏリング２０は、ピストン８を充填シリンダー５Ａに挿入するときに、充填シリンダー５Ａの内面を摺動して、ピストン８と充填シリンダー５Ａの内面とを気密に密閉する。
【００３７】
次に、土台４と充填密閉シリンダー５の連結部を説明する。土台４は、周壁シリンダー４Ａを、降下する充填密閉シリンダー５の気密シリンダー５Ｂに挿入して、気密チャンバー１０を形成する。したがって、充填密閉シリンダー５は、垂直方向に上昇、降下が可能で、図示しないが、シリンダー上下機構に連結されている。充填密閉シリンダー５は、上部の充填シリンダー５Ａと下部の気密シリンダー５Ｂとからなる。
【００３８】
気密シリンダー５Ｂの側部には、電解液３を充填している状態が確認できるように、確認窓２１を設けている。確認窓２１は、圧変化に対応できる十分な強度を有し、かつ透明なガラスで気密に閉塞されている。
【００３９】
充填密閉シリンダー５の気密チャンバー１０と、気泡分離チャンバー１７は、別々に開閉される開閉弁２２、１９を介して減圧機に連結される。減圧機は、閉鎖された気密チャンバー１０と気泡分離チャンバー１７を減圧すると共に、気密チャンバー１０を減圧状態から圧力を上昇できる全てもの、例えば吸引ポンプや真空ポンプが使用できる。真空ポンプは、ポンプの運転を調節して空気の吸引量を変化でき、真空度を変えることで圧力を調節できる。はじめに空気を多く吸引して真空度を高め、すなわち圧力を低下して、ここから徐々に吸引を弱めて大気圧に近づけていき、すなわち相対的に加圧していくことができる。さらにポンプを逆転させて加圧して、大気圧よりも高い圧力状態とすることもできる。
【００４０】
減圧機は、開閉弁２２、１９を介して、気密チャンバー１０と気泡分離チャンバー１７を別々に排気する。気密チャンバー１０の空気が排気されると、気密チャンバー１０内に配設されているケース１の開口部１Ａから、電極体２の隙間の空気が排気され、電解液３を充填しやすい環境となる。気泡分離チャンバー１７から空気を排気すると、一時貯溜室１１に供給された電解液３に含まれる気泡が浮上して、気泡分離チャンバー１７に溜まっている空気が排気される。
【００４１】
図２に示す装置を複数台備えて、多量のケース１に並列に電解液３を充填する場合、減圧機は複数設ける必要はなく、一台の減圧機にロータリージョイントを介して複数のホースに分岐して、各々の装置の吸引部１２に接続することもできる。この場合、ロータリージョイントを回転して吸引のオンオフを切り換え、あるいは吸引力を調整をすることができる。
【００４２】
注液ノズル６は、注液管１４の上端を電解液３の液面よりも上方に突出させているので、ピストン８を充填シリンダー５Ａに降下させて、一時貯溜室１１の電解液３の液面を押し上げて、注液管１４を通じて、電解液３を減圧されたケース１に注入する。
【００４３】
一時貯溜室１１は、電解液３を充填した状態で、ピストン８を挿入して、上端の開口部を閉鎖する。ピストン８は、ピストン上下機構（図示せず）によって、上昇、下降される。ピストン８を上昇位置として、一時貯溜室１１の上端を開口して、ここから電解液３を供給ノズル２３で一時貯溜室１１に充填する。電解液３の充填された一時貯溜室１１の上端に、ピストン８は垂直に降下して、一時貯溜室１１を気密に閉鎖する。したがって、ピストン８の中心軸と一時貯溜室１１の中心軸、すなわち充填シリンダー５Ａの中心軸は、同一の垂直線上にある。
【００４４】
ピストン８をピストン上下機構で降下させて、一時貯溜室１１を閉鎖した状態から、さらにピストン８を降下させて、電解液３を注入する。電解液３の液面を注液ノズル６の注液管１４上端よりも高くすると、電解液３は、注液管１４を通過して自然に流下してケース１に注入される。注液ノズル６からケース１に電解液３を速やかに注入するために、一時貯溜室１１の圧力を、ケース１の内圧よりも高くして、いいかえると、注液ノズル６の下端と上端とに圧力差を設けて、電解液３を圧力で強制的にケース１に圧入する。このとき、電解液３を注入するケース１は減圧しているので、一時貯溜室１１は必ずしも大気圧よりも高くする必要はない。一時貯溜室１１を大気圧に開放して、一時貯溜室１１の電解液３をケース１に圧入できる。ケース１内を減圧しているからである。ただ、一時貯溜室１１を多少加圧して、電解液３をケース１に注入することもできるのは言うまでもない。
【００４５】
ピストン８は、全体を筒状として、その中心には、注液ノズル６の外径に比較し十分に大きい内径の円柱状の挿通孔８Ａを設けている。挿通孔８Ａは、ピストン８を降下させた状態で、注液ノズル６の注液管１４の上端よりも十分に上方に延長して設けられる。挿通孔８Ａは、中心に、注液管１４が挿通できるように、挿通孔８Ａと注液管１４も同一垂直線上にある。
【００４６】
ピストン８を降下させた状態で、注液管１４は挿通孔８Ａに浅く挿入される。
ピストン８を降下して、一時貯溜室１１の電解液３をケース１に注入する状態においても、一時貯溜室１１の上部には気泡分離チャンバー１７が形成される。ピストン８を降下させて、一時貯溜室１１の電解液３をケース１に注入するときに、注入している一時貯溜室１１の電解液３から気泡を分離するためである。
【００４７】
以上の構造の電解液の充填装置が、ケース１に電解液３を充填する様子を、図２から図８に基づいて説明する。
（１）　図２に示すように、ケース１を土台４にセットする。ケース１は、セパレータを介して積層された電極体２を挿入しており、上端面に開口部１Ａを開口している。ピストン８と充填密閉シリンダー５は上昇位置にある。ケース１のセットされた土台４を充填密閉シリンダー５の下部に位置させる。
【００４８】
ピストン８を、充填シリンダー５Ａから引き抜いた位置として、充填シリンダー５Ａ内の一時貯溜室１１の上方を開口し、充填シリンダー５Ａに所定量の電解液３を供給する。電解液３は、供給ノズル２３から充填シリンダー５Ａの内部に供給される。供給ノズル２３は、先端を充填シリンダー５Ａの上端の開口部１Ａに位置させることができるように、図示しないが、供給ノズル移動機構に連結される。また供給ノズル２３には、ケース１に充填する電解液３の貯蔵タンク（図示せず）が連結されており、貯蔵タンクから電解液３を定量供給する。充填される電解液３の量は、１個のケース１に必要とされる電解液３の量とする。このとき、注液ノズル６の注液管１４は、その上端を電解液３の液面よりも上に位置させているので、一時貯溜室１１に供給された電解液３は、注液ノズル６から下に落ちることがなく、一時貯溜室１１に溜まる。
【００４９】
（２）　図３の矢印で示すように、土台４に向かって、充填密閉シリンダー５とピストン８を降下させる。充填密閉シリンダー５の気密シリンダー５Ｂの内側に、土台４の周壁シリンダー４Ａを挿入して、ケース１を気密チャンバー１０内に位置させる。
【００５０】
（３）　図４に示す位置まで、充填密閉シリンダー５を降下させる。充填密閉シリンダー５の降下位置は、注液ノズル６の下端がケース１の開口部１Ａから多少上方に位置する位置とする。さらに、ピストン８を充填密閉シリンダー５に対して降下させて、ピストン８で充填シリンダー５Ａの上端開口部を閉塞する。この状態で、一時貯溜室１１は、上端が閉鎖されると共に、上部に気泡分離チャンバー１７が設けられる。
この状態で、気密チャンバー１０と気泡分離チャンバー１７に連結される開閉弁２２、１９を開き、気密チャンバー１０と気泡分離チャンバー１７の両方の空気を減圧機で排気して減圧する。気密チャンバー１０と気泡分離チャンバー１７は、完全な真空状態にまで減圧する必要はなく、例えば２０〜１００Ｔｏｒｒ、好ましくは約６０Ｔｏｒｒとなるまで減圧する。この工程で、ケース１内の電極体２の隙間に存在する空気は大部分が排気される。また、一時貯溜室１１に蓄えられる電解液３に含まれる気泡は、気泡分離チャンバー１７に浮上して、排気される。
【００５１】
（４）　図５に示すように、減圧機で気密チャンバー１０と気泡分離チャンバー１７内を負圧状態を保った状態で、さらに充填密閉シリンダー５とピストン８を一緒に降下させる。充填密閉シリンダー５は、注液ノズル６の本体部１３の下端の下面接液面１３Ｂをケース１の開口部１Ａに案内するまで降下させる。この状態で、本体部１３の下面接液面１３Ｂは、好ましくは図９に示すように、下面を、ケース１の開口部１Ａの上端縁よりもわずかにケース１内に入れる位置まで降下させる。ただ、下面接液面１３Ｂは、その下面を、ケース１の開口部１Ａの上端縁と同一平面とし、あるいは図１０に示すように、ケース１の開口部１Ａの上端縁よりもわずかに上方に配設することもできる。下面接液面１３Ｂとケース１との隙間が、次の工程において電解液３で閉塞されるからである。
【００５２】
（５）　図６に示すように、ピストン８を、充填シリンダー５Ａの内部に挿入させる。降下するピストン８は、一時貯溜室１１に蓄える電解液３の液面を上昇させる。電解液３の液面が上昇されて、注液ノズル６の注液管１４の上端よりも高くなると、電解液３は注液管１４から排出される。注液管１４が排出される電解液３は、本体部１３からケース１に注液される。注液された電解液３は、注液ノズルの本体部１３に設けている下面接液面１３Ｂの下面と電極体２との間を通過して外周に至り、下面接液面１３Ｂとケース１との隙間を閉塞する。下面接液面１３Ｂは、電極体２の上面との間に電解液３を通過できる隙間ができるように、電極体２との間にわずかな隙間を設ける位置まで降下し、あるいは下面に凹部や凸部を設けて電極体２との間に隙間を設ける。
【００５３】
（６）　下面接液面１３Ｂとケース１との間を電解液３で閉塞する状態で、さらにピストンを降下させて、電解液３の液面を上昇させると共に、気密チャンバと一時貯溜室の圧力を次第に上昇させる。一時貯溜室の圧力を上昇するために、図７に示す装置は、一時貯溜室の排気口１８を分岐し、分岐路２４に開放弁２５を連結している。減圧機に連結される開閉弁１９を閉じて開放弁２５を開くと、一時貯溜室１１は圧力が上昇して次第に大気圧になる。この状態になると、気密チャンバー１０を減圧しているので、一時貯溜室１１の電解液３は、注液管１４から排出される。排出された電解液３を電極体２の隙間に浸透させながら、ケース１内に充填するために、気密チャンバー１０内の圧力も次第に上昇させる。気密チャンバー１０の圧力は、開閉弁２２を開いて上昇させる。ケース１の開口部１Ａを下面接液面１３Ｂと電解液３で閉塞する状態で、気密チャンバー１０の圧力が上昇されると、電解液３は速やかに電極体２の隙間に吸入されながらケース１に充填される。
【００５４】
一時貯溜室１１と気密チャンバー１０の圧力上昇は、電解液３が下面接液面１３Ｂとケース１との隙間を閉塞する状態に保持しながら、電解液３がケース１から漏れないで注液できるように調整する。下面接液面１３Ｂとケース１とを電解液３で閉塞できないと、下面接液面１３Ｂとケース１との隙間から電極体２の空隙に空気が吸入されて電解液３を速やかに注液できなくなる。また、電解液３がケース１から漏れて開口部１Ａに付着すると、ケース１の開口部１Ａを封口板で閉塞するときに液漏れの原因となり、また、ケース１に所定量の電解液３を注液できなくなる。一時貯溜室１１の圧力上昇が気密チャンバー１０の圧力上昇に対して速すぎると、電解液３の供給量が多くなって、ケース１から漏れる弊害が発生する。また、気密チャンバー１０の圧力上昇が一時貯溜室１１の圧力上昇に比較して速すぎると、下面接液面１３Ｂとケース１との隙間を電解液３で閉塞できなくなる弊害が発生する。この弊害がおこらないように、一時貯溜室１１と気密チャンバー１０の圧力上昇を調整する。一時貯溜室１１の圧力上昇は、開放弁２５の開度で調整し、気密チャンバー１０の圧力上昇は開閉弁２２の開度で調整する。
【００５５】
一時貯溜室１１を大気開放する開放弁２５と、気密チャンバー１０の開閉弁２２は、大気に開放することもできるが、ドライエアーの空気源、あるいは、窒素ガス等の不活性なガス源に連結することもできる。さらに、開放弁２５と開閉弁２２は、加圧されたガスや空気源に連結することもできる。加圧空気源等に連結した開放弁や開閉弁は、これが開弁されると、一時貯溜室や気密チャンバに加圧された空気を圧入する。この装置は、一時貯溜室や気密チャンバを大気圧よりもさらに高い圧力に加圧するので、より短時間でケースに注液できる。
【００５６】
注液ノズル６からケース１に電解液３を注入するとき、ケース１内の電極体２の隙間の空気が排気されている。このため、電解液３はケース１内の空気に邪魔されることなくスムーズに電極体２の隙間に入り込み、急速に電極体２の隙間に浸透していく。
【００５７】
（７）　所定量の電解液３がケース１内に供給されると、図８に示すように、開閉弁１９、２２と開放弁２５を閉弁した後、充填密閉シリンダー５とピストン８とを一緒に上昇させる。このときの、ケース１内の圧力は大気圧に近い気圧となっている。
【００５８】
（８）　土台４と充填密閉シリンダー５の密閉状態を開放した後、電解液３の充填されたケース１を土台４から外し、さらに電解液３を充填する別のケース１を装着し、以下同様の工程を繰り返して電解液３を充填する。
【００５９】
以上の充填装置は、注液ノズルの下面接液面１３Ｂをケース１の開口部１Ａよりも小さくしているが、注液ノズルは、図１１と図１２に示す構造とすることもできる。図１１の注液ノズル６は、先端をテーパー状に細くして、下面接液面１３Ｂをケース１の開口部１Ａよりも小さくしている。さらに、図１２の注液ノズル６は、円筒状として、下面接液面１３Ｂの外形をケース１の開口部１Ａにほぼ等しくしている。この注液ノズル６は、下面接液面１３Ｂをケース１の開口部１Ａから上方に離す位置に停止して、下面接液面１３Ｂとケース１の開口部１Ａとの間に隙間を設け、この隙間を供給される電解液３で閉塞して注液する。この注液ノズル６は、中心に注液孔のある注液パイプ２６を配設しており、ここから電解液３を注液する。さらに、円筒状の注液ノズル６は、本体部１３の半径方向に貫通孔２７を開口して、注液ノズル６の内部を気密チャンバーに連結している。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の電解液の充填方法と装置は、極めて簡単な方法と機構で電解液を速やかにケースに充填できる特長がある。それは、本発明が下面接液面を先端に有する注液ノズルを、下面接液面をケースの開口部に位置させると共に、開口部と下面接液面との間に隙間ができる位置に案内し、注液ノズルから電解液を供給して、供給された電解液で下面接液面と開口部との隙間を閉塞し、隙間を電解液で閉塞する状態で注液ノズルからケースに電解液を注液するからである。このようにして電解液を充填する方法は、電解液を速やかに充填するために、従来のように注液ノズルの下面接液面を気密にケースに密着する必要がない。充填する電解液を気密に密閉するシールに利用するからである。このため、本発明は、注液ノズルの下面接液面とケースとの寸法誤差や相対位置のずれが問題とならずに、速やかに電解液を充填できる。また、パッキン等のシール材を使用する必要がないので、簡単な構造でシール材の摩耗等が原因で発生するシール不良を皆無にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】開口部が大きくて浅いケースに注液した電解液が表面張力で丸くなる状態を示す断面図
【図２】本発明の実施例にかかる電解液の充填装置の断面図
【図３】本発明の実施例の充填装置が電解液をケースに注液する工程を示す断面図
【図４】本発明の実施例の充填装置が電解液をケースに注液する工程を示す断面図
【図５】本発明の実施例の充填装置が電解液をケースに注液する工程を示す断面図
【図６】本発明の実施例の充填装置が電解液をケースに注液する工程を示す断面図
【図７】本発明の実施例の充填装置が電解液をケースに注液する工程を示す断面図
【図８】本発明の実施例の充填装置が電解液をケースに注液する工程を示す断面図
【図９】注液ノズルからケースに電解液を注液する状態を示す拡大断面図
【図１０】注液ノズルからケースに電解液を注液する他の状態を示す拡大断面図
【図１１】注液ノズルの他の一例を示す拡大断面図
【図１２】注液ノズルの他の一例を示す拡大断面図
【符号の説明】
１…ケース　　　　　　　１Ａ…開口部
２…電極体
３…電解液
４…土台　　　　　　　　４Ａ…周壁シリンダー　　４Ｂ…支持部
５…充填密閉シリンダー　５Ａ…充填シリンダー　　５Ｂ…気密シリンダー
６…注液ノズル
７…注入機構
８…ピストン　　　　　　８Ａ…挿通孔
９…ケース減圧機構
１０…気密チャンバー
１１…一時貯溜室
１２…吸引部
１３…本体部　　　　　　１３Ａ…注液孔　　　　　１３Ｂ…下面接液面
１３Ｃ…鍔
１４…注液管
１５…Ｏリング
１６…隔壁
１７…気泡分離チャンバー
１８…排気口
１９…開閉弁
２０…Ｏリング
２１…確認窓
２２…開閉弁
２３…供給ノズル
２４…分岐路
２５…開放弁
２６…注液パイプ
２７…貫通孔

Claims (9)

1. 電極体（２）の入れられたケース（１）の開口部（１Ａ）に注液ノズル（６）を連結し、この注液ノズル（６）でもってケース（１）に電解液（３）を注液する電解液の充填方法において、
   注液ノズル（６）を、下面接液面（１３Ｂ）をケース（１）の開口部（１Ａ）に位置させると共に、開口部（１Ａ）と下面接液面（１３Ｂ）との間に隙間ができる位置に案内し、注液ノズル（６）から電解液（３）を供給して、供給された電解液（３）で下面接液面（１３Ｂ）と開口部（１Ａ）との隙間を閉塞し、隙間を電解液（３）で閉塞する状態で注液ノズル（６）からケース（１）に電解液（３）を注液することを特徴とする電解液の充填方法。
2. 電極体（２）を入れているコイン電池のケース（１）に注液する請求項１に記載される電解液の充填方法。
3. ケース（１）内の気体を排気して減圧して、注液ノズル（６）が下面接液面（１３Ｂ）をケース（１）の開口部（１Ａ）に案内する状態で減圧状態にあるケース（１）に電解液（３）を供給し、供給された電解液（３）で下面接液面（１３Ｂ）と開口部（１Ａ）との隙間を閉塞し、隙間を電解液（３）で閉塞する状態で注液ノズル（６）からケース（１）に電解液（３）を注液する請求項１に記載される電解液の充填方法。
4. 電極体（２）を入れたケース（１）の開口部（１Ａ）に連結して、電極体（２）を注液する注液ノズル（６）と、この注液ノズル（６）に電解液（３）を供給してケース（１）に注液する注入機構（７）とを備え、
   注液ノズル（６）が、下面接液面（１３Ｂ）を先端に有し、この下面接液面（１３Ｂ）をケース（１）の開口部（１Ａ）に位置すると共に、下面接液面（１３Ｂ）とケース（１）の開口部（１Ａ）との間に隙間ができる位置に案内して、注液ノズル（６）から電解液（３）を供給し、供給された電解液（３）で下面接液面（１３Ｂ）と開口部（１Ａ）との隙間を閉塞して、注液ノズル（６）がケース（１）に電解液（３）を注液することを特徴とする電解液の充填装置。
5. ケース（１）内の気体を排気して減圧するケース減圧機構（９）を備え、このケース減圧機構（９）がケース（１）内を減圧する状態で、注液ノズル（６）の下面接液面（１３Ｂ）をケース（１）の開口部（１Ａ）に案内し、注液ノズル（６）から電解液（３）を供給して、供給された電解液（３）で下面接液面（１３Ｂ）と開口部（１Ａ）との隙間を閉塞し、電解液（３）が隙間を閉塞する状態で注液ノズル（６）がケース（１）に電解液（３）を注液する請求項４に記載される電解液の充填装置。
6. ケース（１）の開口部（１Ａ）が円形で、注液ノズル（６）の先端に設けている下面接液面（１３Ｂ）の外形が円形で中心に注液孔（１３Ａ）を設けている請求項４に記載される電解液の充填装置。
7. 下面接液面（１３Ｂ）の外形がケース（１）の開口部（１Ａ）の内形よりも０．１〜２ｍｍ小さい請求項４に記載される電解液の充填装置。
8. ケース減圧機構（９）が、ケース（１）を配設する気密チャンバー（１０）を気密に閉塞する充填密閉シリンダー（５）を備え、この充填密閉シリンダー（５）に注液ノズル（６）を固定している請求項５に記載される電解液の充填装置。
9. ケース（１）を定位置に配設する土台（４）を備え、この土台（４）はケース（１）の外側に配設される周壁シリンダー（４Ａ）を備えており、充填密閉シリンダー（５）は、周壁シリンダー（４Ａ）の外側または内側に移動して、気密に密閉される気密チャンバー（１０）を構成する気密シリンダー（５Ｂ）を備えており、気密シリンダー（５Ｂ）と周壁シリンダー（４Ａ）とで密閉する気密チャンバー（５Ｂ）を構成し、気密チャンバー（５Ｂ）を減圧してケース（１）内を減圧する請求項８に記載される電解液の充填装置。

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