(57)【要約】【課題】アルカリ電池用セパレータの底部を形成する際に、適量の水を精度よく塗布し、オンライン、すなわちアルカリ電池を製造する主製造ライン工程でアルカリ電池用セパレータを精度よく高速で製造するアルカリ電池用セパレータの製造方法、およびこのアルカリ電池用セパレータの製造方法で製造されたアルカリ電池用セパレータを備えたアルカリ電池を提供することを目的とする。【解決手段】アルカリ電池用セパレータの製造方法では、ロータリーダイヤル３０に均等配分して複数設けられ中心軸を回転軸として回転可能なマンドレル４０に円筒部材５０を装着する工程と、円筒部材５０の一方の端部側の外周面に水を塗布する工程と、水が塗布された側の円筒部材５０の端部を所定の温度に加熱された底部形成用型７０に押圧して閉塞して底部を形成する工程とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ電池において正極合剤と負極ゲル亜鉛とを隔離するアルカリ電池用セパレータの製造方法であって、
回転円盤に均等配分して複数設けられ、円柱状に突起し、該円柱の中心軸を回転軸として回転可能な円筒支持部材に、両端が開口した円筒部材を着脱可能に嵌め込んで装着する円筒装着工程と、
前記円筒支持部材を回転させ、前記円筒部材の一方の端部側の外周面に、水を含浸した水含浸部材を接触させ、前記円筒部材の一方の端部側の外周面に水を塗布する水塗布工程と、
前記円筒部材の水が塗布された側の端部を、所定の温度に加熱された底部形成用型に押圧して閉塞する底部形成工程と
を具備することを特徴とするアルカリ電池用セパレータの製造方法。
【請求項２】
前記水含浸部材の、前記円筒部材と接触する一端側とは異なる他端側は、水を収容した容器内の水中に配置され、前記水含浸部材の一端側の端部は、前記容器内の水面に対して垂直方向に移動可能に配置され、前記水塗布工程において、前記水含浸部材の一端側の端部の位置によって前記水含浸部材の一端側に供給される水量を調節することを特徴とする請求項１記載のアルカリ電池用セパレータの製造方法。
【請求項３】
前記容器において、常に水面の位置が一定に保持されていることを特徴とする請求項２記載のアルカリ電池用セパレータの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のアルカリ電池用セパレータの製造方法によって製造されたアルカリ電池用セパレータを備えたことを特徴とするアルカリ電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高速のロータリー方式のような、高速でアルカリ電池を製造する生産設備において、アルカリ電池を構成する正極と負極を隔離するアルカリ電池用セパレータの製造方法およびこの製造方法で製造されたセパレータを備えたアルカリ電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ電池は、正極合剤と負極ゲル亜鉛とを隔離する有底円筒状セパレータを備えている。この有底円筒状セパレータの製造工程において、従来、例えば、マンドレルに予め円筒状に成形された円筒状セパレータを配置し、底セパレータを円筒状セパレータ内、かつマンドレルの上端に配置した後、円筒状セパレータまたは底セパレータのバインダ成分を溶解させるための水溶液を含浸した多孔性材料を接触させ、円筒状セパレータの底部となる側の一方の端縁にこの水溶液を浸透させていた（例えば、特許文献１。）。そして、円筒状セパレータの一方の端縁に水溶液を浸透させた後、加熱させたすり鉢型の底圧着成形型を押圧して円筒状セパレータと底セパレータを圧着し、有底円筒状セパレータを形成していた。この有底円筒状セパレータの形成は、オフライン工程、すなわち、アルカリ電池を製造する主製造ライン工程とは別個の間欠工程で行われていた。
【特許文献１】特開２００２−２１６７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のセパレータの製造方法では、水溶液の浸透量の調整が難しく、過剰に水溶液を浸透することがあった。このように過剰に水溶液を浸透することによって、加熱させたすり鉢型の底圧着成形型を押圧して円筒状セパレータと底セパレータを圧着する工程で、円筒状セパレータの一部がちぎれることがあった。さらに、従来のセパレータの製造方法は、上記したようにオフライン工程で行われているため、アルカリ電池を製造する主製造ラインに備えられている高速のロータリー方式の設備に適用することは困難であった。
【０００４】
そこで本発明では、このような課題を解決するためになされたもので、アルカリ電池用セパレータの底部を形成する際に、適量の水を精度よく塗布し、オンライン、すなわちアルカリ電池を製造する主製造ライン工程でアルカリ電池用セパレータを精度よく高速で製造するアルカリ電池用セパレータの製造方法、およびこのアルカリ電池用セパレータの製造方法で製造されたアルカリ電池用セパレータを備えたアルカリ電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、アルカリ電池において正極合剤と負極ゲル亜鉛とを隔離するアルカリ電池用セパレータの製造方法であって、回転円盤に均等配分して複数設けられ、円柱状に突起し、該円柱の中心軸を回転軸として回転可能な円筒支持部材に、両端が開口した円筒部材を着脱可能に嵌め込んで装着する円筒装着工程と、前記円筒支持部材を回転させ、前記円筒部材の一方の端部側の外周面に、水を含浸した水含浸部材を接触させ、前記円筒部材の一方の端部側の外周面に水を塗布する水塗布工程と、前記円筒部材の水が塗布された側の端部を、所定の温度に加熱された底部形成用型に押圧して閉塞する底部形成工程とを具備することを特徴とするアルカリ電池用セパレータの製造方法が提供される。
【０００６】
また、本発明の一態様によれば、上記したアルカリ電池用セパレータの製造方法によって製造されたアルカリ電池用セパレータを備えたことを特徴とするアルカリ電池が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のアルカリ電池用セパレータの製造方法によれば、アルカリ電池用セパレータの底部を形成する際に、適量の水を精度よく塗布し、オンライン、すなわちアルカリ電池を製造する主製造ライン工程でアルカリ電池用セパレータを精度よく高速で製造することができる。また、本発明のアルカリ電池用セパレータの製造方法によってアルカリ電池用セパレータを製造することで、このアルカリ電池用セパレータを備えたアルカリ電池を精度よく高速で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る一実施の形態を図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係る一実施の形態のアルカリ電池１０の断面を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、アルカリ電池１０は、外郭が金属缶１１で構成され、この金属缶１１内には、中空円筒状に加圧成形された正極合剤１２が充填されている。この正極合剤１２内には、有底円筒状セパレータ１３を介して負極ゲル亜鉛１４が充填されている。有底円筒状セパレータ１３は、例えば、ビニロン、ＰＶＡ繊維などの不織布から形成される。負極ゲル亜鉛１４内には、真鍮製の負極集電棒１５が、その上端部より突出するように挿着されている。負極集電棒１５の突出部の外周部および金属缶１１の上部内周面には、ポリアミド樹脂からなる二重環状の絶縁ガスケット１６が配置されている。また、絶縁ガスケット１６の二重環状部の間には、リング状の金属板１７が配設され、この金属板１７には、負極端子を兼ねる帽子形の金属封口板１８が負極集電棒１５の頭部に当接するように配設されている。そして、金属缶１１の開口縁を内方向に屈曲させることにより絶縁ガスケット１６および金属封口板１８で金属缶１１内を密封口している。
【００１１】
次に、本発明に係る一実施の形態の有底円筒状セパレータ１３を製造するセパレータ製造装置２０および有底円筒状セパレータ１３の製造方法について、図２〜図７を参照して説明する。
【００１２】
まず、セパレータ製造装置２０について説明する。
【００１３】
図２は、有底円筒状セパレータ１３を製造するセパレータ製造装置２０を示す図である。図３は、マンドレル４０に円筒部材５０を嵌め込んで装着した状態の断面を示す図である。図４は、マンドレル４０に円筒部材５０を嵌め込んで装着した状態における円筒部材５０の一方の端部側の断面を拡大して示した図である。図５は、水含浸部材６２と円筒部材５０とが接触し、円筒部材５０の一方の端部側の外周面に水を塗布している状態の断面を示す図である。図６は、図２のＡ−Ａ断面を示す図である。図７は、有底円筒状セパレータ１３の製造工程を示すフローチャートである。
【００１４】
図２および図３に示すように、有底円筒状セパレータ１３を製造するセパレータ製造装置２０は、回転円盤として機能するロータリーダイヤル３０と、このロータリーダイヤル３０に均等配分して複数設けられ、円柱状に突起し、該円柱の中心軸を回転軸として回転可能な円筒支持部材として機能するマンドレル４０と、このマンドレル４０に装着された円筒部材５０の一方の端部側の外周面に水を塗布する水塗布装置６０と、円筒部材５０の水が塗布された側の端部を閉塞するための底部形成用型７０とを主に備える。
【００１５】
このセパレータ製造装置２０において、ロータリーダイヤル３０は、所定の回転速度で回転し、マンドレル４０も自ら回転する。図３に示すように、マンドレル４０の側壁には、円筒部材５０を吸引によって着脱可能に装着するための吸引口４１が形成されている。この吸引口４１は、マンドレル４０の中心に形成された吸引流路４２に連通し、この吸引流路４２は、図示しない吸引装置に連通している。なお、有底円筒状セパレータ１３の製造工程において円筒部材５０を加工することで前述した有底円筒状セパレータ１３が形成されるため、円筒部材５０は、前述した有底円筒状セパレータ１３と同じ材料で形成されている。
【００１６】
図５に示すように、水塗布装置６０は、円筒部材５０の一方の端部側の外周面に水を塗布するもので、水を収容した容器６１と、水含浸部材６２とを主に備える。容器６１には、水を供給するための水供給口６３および水をオーバフローさせるためのオーバフロー口６４が形成されている。このオーバフロー口６４を設けることで、容器６１内の水量を一定に保持すること、すなわち容器６１内における水面の位置を常に一定の位置に保持することができる。
【００１７】
また、水含浸部材６２は、円筒部材５０の一方の端部側の外周面に水を塗布するために、その一端側の端部６２ａが、容器６１のロータリーダイヤル３０側の側面に沿って下方に向けて配置されている。一方、水含浸部材６２の他端側は、容器６１内の水中に配置され、毛細管現象によって容器６１内の水を一端側へ供給する。また、水含浸部材６２の一端側の端部６２ａは、容器６１内の水面に対して垂直方向に移動可能に配置されている。このように、水含浸部材６２の一端側の端部６２ａの位置を移動して、端部６２ａと容器６１内の水面との位置関係を変えることで、水含浸部材６２の一端側に供給される水量を調節することができる。
【００１８】
なお、水含浸部材６２の一端側に供給される水量の調節方法は、この方法に限られるものではなく、例えば、水含浸部材６２の一端側の端部６２ａの位置を固定して、水面の位置を変化させることで行ってもよい。また、水含浸部材６２の一端側に供給する水量を増加させる場合には、例えば、所定の水量を精度良く供給するディスペンサなどによって、容器６１のロータリーダイヤル３０側の側面に沿って配置された水含浸部材６２の一端側に水を滴下してもよい。
【００１９】
水含浸部材６２は、容器６１内の水を水含浸部材６２の一端側に精度よく供給するための所定の吸水性および円筒部材５０との接触に絶え得る所定の耐久性を有し、さらに円筒部材５０を損傷しない材料で構成されることが好ましい。具体的には、例えば、布、スポンジなどで構成される。
【００２０】
図２および図６に示すように、底部形成用型７０は、ロータリーダイヤル３０によって回転される円筒部材５０の軌道に沿って配置され、屈曲部が所定の曲率を持つＬ字状の溝が連続的に形成されたＬ字状溝部７１を有している。また、底部形成用型７０は、内部に電気ヒータ等の加熱手段を有し、少なくともＬ字状溝部７１の表面の温度を４００℃程度に保持している。図６に示すように、Ｌ字状溝部７１の底面の半径方向の長さＭは、Ｌ字状溝部７１で回転するマンドレル４０の中心軸よりも半径方向外側まで設けられている。すなわち、Ｌ字状溝部７１の底面の半径方向の長さＭは、少なくとも、円筒部材５０の厚さとマンドレル４０の半径を加算した長さより長く設定される。このように、Ｌ字状溝部７１の底面の半径方向の長さＭを設定するのは、水が塗布され、自らおよびロータリーダイヤル３０によって回転する円筒部材５０の一方の端部をＬ字状溝部７１に押圧して、円筒部材５０の一方の端部に底部を形成する際、該端部の折り曲げを適正に行い、確実に閉塞を行うためである。
【００２１】
また、Ｌ字状溝部７１の、ロータリーダイヤル３０によって回転される円筒部材５０の軌道に沿う長さは、確実に円筒部材５０の一方の端部を閉塞して底部を形成するのに必要な長さに設定され、製造する有底円筒状セパレータ１３の形状や材料等によって適宜に設定することができる。なお、底部形成用型７０は、例えばステンレス鋼などの材料で形成される。
【００２２】
次に、有底円筒状セパレータ１３の製造工程について説明する。
【００２３】
まず、図３に示すように、各マンドレル４０に円筒部材５０を嵌め込んで、各マンドレル４０の吸引口４１からの吸引力によって、円筒部材５０を着脱可能に装着する（図７のステップＳ１１０）。
【００２４】
ここで、図４に示すように、水が塗布された円筒部材５０の一方の端部を、後の底部形成工程で折り曲げて閉塞させて底部を形成するために、装着された円筒部材５０の一方の端部側に、マンドレル４０に面しない部分、すなわちマンドレル４０から下方に突き出た部分を有するように、円筒部材５０を各マンドレル４０に装着する。この下方に突き出た部分の長さＬ１は、円筒部材５０の内径Ｄの０．６〜０．８倍、すなわち０．６Ｄ〜０．８Ｄの長さに設定されることが好ましい。この範囲に設定することが好ましいのは、端部を折り曲げて閉塞させて底部を形成する際、図６に示すように、熱圧着部５１の重なり合う部分の長さを十分に取ることができ、確実に閉塞することができるからである。
【００２５】
続いて、ロータリーダイヤル３０の回転によってマンドレル４０に装着された円筒部材５０は、水塗布装置６０に向けて移動される。この際、マンドレル４０を回転させ、円筒部材５０自身も回転する。図５に示すように、円筒部材５０の一方の端部側の外周面は、水塗布装置６０の水含浸部材６２に接触し、自ら回転することで、その外周面に水が塗布される（図７のステップＳ１１１）。
【００２６】
この水塗布工程において、外周面の周方向全体に亘って水を塗布するため、円筒部材５０の外周面が少なくとも１回転する間は、水含浸部材６２に接すように、ロータリーダイヤル３０の回転速度および／またはマンドレル４０の回転速度が設定される。また、図４に示すように、水含浸部材６２によって水を塗布する、円筒部材５０の一方の端部からの長さＬ２は、円筒部材５０の内径Ｄの０．５〜０．８倍、すなわち０．５Ｄ〜０．８Ｄの長さに設定されることが好ましい。この範囲に設定することが好ましいのは、図６に示すように、熱圧着部５１である重なり合う部分に対応して水を塗布することができるからである。
【００２７】
続いて、図６に示すように、水が塗布され、自らおよびロータリーダイヤル３０によって回転する円筒部材５０の一方の端部を、底部形成用型７０のＬ字状溝部７１の底面７１ａに押圧し、かつ円筒部材５０の外周面を底部形成用型７０のＬ字状溝部７１の立面７１ｂに当接させながら、円筒部材５０の一方の端部を閉塞して底部を形成する（図７のステップＳ１１２）。
【００２８】
この底部形成工程において、円筒部材５０の一方の端部側の外周面に塗布された水によって円筒部材５０のバインダ成分が溶解し、図６に示すように、円筒部材５０の一方の端部が底部形成用型７０によって加熱され熱圧着される。このように上記した工程によって、有底円筒状セパレータ１３が製造される。
【００２９】
上記したように、本発明に係る一実施の形態のアルカリ電池用セパレータの製造方法によれば、円筒部材５０の一方の端部側の外周面を、水塗布装置６０の水含浸部材６２に接触し、自ら回転することで、その外周面に適量の水を精度よく塗布することができる。これによって、円筒部材５０の一方の端部を底部形成用型７０に押圧して底部を形成する際、円筒部材５０の一部がちぎれる等の問題を生じることなく、有底円筒状セパレータ１３を製造することができる。また、本発明に係る一実施の形態のアルカリ電池用セパレータの製造方法によれば、例えば高速のロータリー方式のような高速でアルカリ電池を製造する生産設備において、オンライン、すなわちアルカリ電池を製造する主製造ライン工程で、有底円筒状セパレータ１３を精度よく高速で製造することができる。また、上記したように有底円筒状セパレータ１３を製造することで、この有底円筒状セパレータ１３を備えたアルカリ電池を精度よく高速で製造することができる。
【００３０】
なお、実施段階では本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。さらに、上記実施形態に示される複数の構成要素を適宜に組み合わせたり、また実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除する等、種々の変形が可能である。本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る一実施の形態のアルカリ電池の断面を示す図。
【図２】本発明に係る一実施の形態の有底円筒状セパレータを製造するセパレータ製造装置を示す図。
【図３】マンドレルに円筒部材を嵌め込んで装着した状態の断面を示す図。
【図４】マンドレルに円筒部材を嵌め込んで装着した状態における円筒部材の一方の端部の断面を拡大して示した図。
【図５】水含浸部材と円筒部材とが接触し、円筒部材の一方の端部の外周面に水を塗布している状態の断面を示す図。
【図６】図２のＡ−Ａ断面を示す図。
【図７】本発明に係る一実施の形態の有底円筒状セパレータの製造工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３２】
１０…アルカリ電池、１１…金属缶、１２…正極合剤、１３…有底円筒状セパレータ、１４…負極ゲル亜鉛、１５…負極集電棒、１６…絶縁ガスケット、１７…金属板、１８…金属封口板、２０…セパレータ製造装置、３０…ロータリーダイヤル、４０…マンドレル、４１…吸引口、４２…吸引流路、５０…円筒部材、５１…熱圧着部、６０…水塗布装置、６１…容器、６２…水含浸部材、６２ａ…端部、６３…水供給口、６４…オーバフロー口、７０…底部形成用型、７１…Ｌ字状溝部、７１ａ…底面、７１ｂ…立面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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