(57)【要約】【課題】電解液注入工程におけるワークの表面に付着する電解液の量を抑制できる電解液注入装置及び電解液注入方法を提供する。【解決手段】電解液を収納する液体皿と、表面に配置された注入口から電解液を内部に注入可能なワークを保持するワーク保持装置と、液体皿とワーク保持装置を格納するチャンバーと、注入口を含むワークの少なくとも一部が電解液中に浸漬する状態からワークの全体が電解液の上方に位置する状態になるまで、表面に残存する電解液の量が電解液の表面張力によって抑制されるように設定された速度で、ワークを電解液から引き出す引き出し装置とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を収納する液体皿と、
表面に配置された注入口から前記電解液を内部に注入可能なワークを保持するワーク保持装置と、
前記液体皿と前記ワーク保持装置を格納するチャンバーと、
前記注入口を含む前記ワークの少なくとも一部が前記電解液中に浸漬する状態から前記ワークの全体が前記電解液の上方に位置する状態になるまで、前記表面に残存する前記電解液の量が前記電解液の表面張力によって抑制されるように設定された速度で、前記ワークを前記電解液から引き出す引き出し装置と
を備えることを特徴とする電解液注入装置。
【請求項２】
前記ワーク保持装置が、底面が水平の状態で前記電解液に浸漬された前記ワークを保持し、
前記引き出し装置が、前記電解液の液面に対して傾けながら前記ワークを前記電解液から引き出すことを特徴とする請求項１に記載の電解液注入装置。
【請求項３】
前記ワークを前記電解液から引き出す動作と並行して前記ワークを傾けるように、前記ワーク保持装置を回転させる角度制御装置を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の電解液注入装置。
【請求項４】
前記ワークが前記電解液中に浸漬された状態においては、前記ワーク保持装置の底面が前記液体皿の上部の一部に押されて前記ワークの底面が前記電解液の液面に対して水平であり、
前記ワーク保持装置が前記液体皿から離れるに従って前記ワーク保持装置が徐々に回転し、前記ワークが前記電解液に浸漬されていない状態においては、前記ワークの底面が前記電解液の液面に対して傾いている
ことを特徴とする請求項２に記載の電解液注入装置。
【請求項５】
前記ワーク保持装置が、前記電解液に浸漬された前記ワークを傾けた姿勢で保持し、
前記引き出し装置が、前記ワークを傾けた姿勢のままで前記電解液から引き出す
ことを特徴とする請求項１に記載の電解液注入装置。
【請求項６】
前記チャンバー内を真空にする真空ポンプを更に備え、
前記注入口が前記電解液中に位置する状態において、前記チャンバー内を真空にし、続けて前記チャンバー内を大気圧にすることによって、前記ワークの内部に前記電解液を注入することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電解液注入装置。
【請求項７】
前記引き出し装置が、前記液体皿を下方に移動して前記ワークを前記電解液から引き出すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電解液注入装置。
【請求項８】
前記引き出し装置が、前記ワーク保持装置を上方に移動して前記ワークを前記電解液から引き出すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電解液注入装置。
【請求項９】
表面に配置された注入口から電解液を内部に注入可能なワークを用意するステップと、
前記電解液を収納する液体皿と前記ワークとをチャンバー内に格納するステップと、
前記チャンバー内において、前記ワーク内部に前記電解液を注入するステップと、
前記注入口が前記電解液中に位置する状態から前記ワークの全体が前記電解液の上方に位置する状態になるまで、前記表面に残存する前記電解液の量が前記電解液の表面張力によって抑制されるように設定された速度で、前記電解液を注入された前記ワークを前記電解液から引き出すステップと
を含むことを特徴とする電解液注入方法。
【請求項１０】
前記ワークを底面が水平の状態で前記電解液に浸漬させ、前記電解液の液面に対して傾けながら前記ワークを前記電解液から引き出すことを特徴とする請求項９に記載の電解液注入方法。
【請求項１１】
前記ワークを傾けた姿勢で前記電解液に浸漬させ、且つ、前記ワークを傾けた姿勢のままで前記電解液から引き出すことを特徴とする請求項９に記載の電解液注入方法。
【請求項１２】
前記ワーク内部に前記電解液を注入するステップが、前記ワークの前記注入口が前記電解液中に位置する状態において、
前記チャンバー内を真空状態にする段階と、
前記チャンバー内を大気圧にする段階と
を含むことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の電解液注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク内部に電解液を注入する電解液注入装置及び電解液注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池などのワークの内部に電解液を注入する方法として、真空差圧法が用いられている。例えば電解コンデンサの製造において、電解コンデンサに電解液を注入するために真空差圧法が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８０１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電解液にワークを浸漬させることによってワーク内部に電解液を注入する方法では、ワークを電解液から引き出す際にワークの表面に多量の電解液が付着する。このため、ワークの表面に付着した電解液を除去するために、工程を追加する必要があった。したがって、製造に要する時間が長くなり、製造コストも増大するという問題があった。
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明は、電解液注入工程においてワークの表面に付着する電解液の量を抑制できる電解液注入装置及び電解液注入方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の一態様によれば、（イ）電解液を収納する液体皿と、（ロ）表面に配置された注入口から電解液を内部に注入可能なワークを保持するワーク保持装置と、（ハ）液体皿とワーク保持装置を格納するチャンバーと、（ニ）注入口を含むワークの少なくとも一部が電解液中に浸漬する状態からワークの全体が電解液の上方に位置する状態になるまで、表面に残存する電解液の量が電解液の表面張力によって抑制されるように設定された速度で、ワークを電解液から引き出す引き出し装置とを備える電解液注入装置が提供される。
【０００７】
本願発明の他の態様によれば、（イ）表面に配置された注入口から電解液を内部に注入可能なワークを用意するステップと、（ロ）電解液を収納する液体皿とワークとをチャンバー内に格納するステップと、（ハ）チャンバー内において、ワーク内部に電解液を注入するステップと、（ニ）注入口が電解液中に位置する状態からワークの全体が電解液の上方に位置する状態になるまで、表面に残存する電解液の量が電解液の表面張力によって抑制されるように設定された速度で、電解液を注入されたワークを電解液から引き出すステップとを含む電解液注入方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電解液注入工程におけるワークの表面に付着する電解液の量を抑制できる電解液注入装置及び電解液注入方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電解液注入装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電解液注入装置のワーク保持装置の構造を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電解液注入装置によってワークに電解液が注入される状態を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電解液注入方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電解液注入装置の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る電解液注入装置の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る電解液注入装置によってワークに電解液が注入される状態を示す模式図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の変形例に係る電解液注入装置の構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の変形例に係る電解液注入装置の角度制御装置の構成を示す模式図である（その１）。
【図１０】本発明の第３の実施形態の変形例に係る電解液注入装置の角度制御装置の構成を示す模式図である（その２）。
【図１１】本発明のその他の実施形態に係る電解液注入装置の構成を示す模式図であり、図１１（ａ）はワークが電解液に浸漬されていない状態を示し、図１１（ｂ）はワークが電解液に浸漬された状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る電解液注入装置１は、真空差圧法によってワーク１００に電解液１１を注入する。図１に示すように、電解液注入装置１は、電解液１１を収納する液体皿１０と、ワーク１００を保持するワーク保持装置２０と、液体皿１０とワーク保持装置２０を格納するチャンバー３０と、注入口１０１を含むワーク１００の少なくとも一部が電解液１１中に浸漬する状態からワーク１００の全体が電解液１１の上方に位置する状態になるまで、ワーク１００を電解液１１から引き出す引き出し装置４０とを備える。
【００１２】
電解液注入装置１は、チャンバー３０内を真空にする真空ポンプ５０と、チャンバー３０内にパージ用ガスを導入するガス導入装置６０とを更に備える。第１のバルブ７１を介して真空ポンプ５０とチャンバー３０が接続され、第１のバルブ７１を開くことにより、チャンバー３０内を真空状態にする。また、チャンバー３０に設置された第２のバルブ７２を開くことにより、チャンバー３０内は大気圧になる。第３のバルブ７３を介してガス導入装置６０とチャンバー３０が接続され、第３のバルブ７３を開くことにより、チャンバー３０内にパージ用ガスが導入される。
【００１３】
引き出し装置４０は、ワーク１００の表面に残存する電解液１１の量が電解液１１の表面張力によって抑制されるように設定された速度（以下において「引き出し速度」という。）で、ワーク１００を電解液１１から引き出す。ゆっくりとした引き出し速度で電解液１１からワーク１００を引き出すことにより、電解液１１の表面張力によって、電解液１１から引き出された後にワーク１００の表面に付着する電解液１１の量が減少する。本発明者らは、引き出し速度を遅くした場合に、引き出し速度が早い場合に比べて、ワーク１００の表面に残っている電解液１１の量が少ないことを実験により確認した。
【００１４】
なお、引き出し速度は、電解液１１の粘性などの性質や、ワーク１００の表面の材質などによって適宜設定される。例えば、１ｍｍ／１０秒程度に引き出し速度は設定される。
【００１５】
ワーク保持装置２０は、例えば図２に示すような固定部２１とクランプ部２２を有する。固定部２１とクランプ部２２はバネ２３によって接合されている。図２に破線で示した状態からクランプ部２２が実線で示した状態に変化することによりワーク１００が固定部２１とクランプ部２２に挟まれ、ワーク保持装置２０がワーク１００を保持する。
【００１６】
図１に示した例では、ワーク１００の底面が水平の状態で、ワーク保持装置２０がワーク１００を保持する。そして、図３に示すように、注入口１０１が配置された領域を含むワーク１００の少なくとも一部が液体皿１０の電解液１１中に浸漬される。図１、図３に示した電解液注入装置１では、引き出し装置４０が液体皿１０を上下方向に移動する。つまり、液体皿１０が上方に移動して電解液１１中にワーク１００が浸漬する。ワーク１００に電解液１１が注入された後、液体皿１０が下方に移動してワーク１００が電解液１１から引き出される。
【００１７】
ワーク１００の表面に配置された注入口１０１はワーク１００内部の空洞に接続しており、注入口１０１から電解液１１がワーク１００内部に注入される。ワーク１００は、例えば電解二重層コンデンサなどの電解コンデンサ、或いは二次電池などの電解液収納容器である。
【００１８】
注入口１０１は、例えば直径０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度の孔として形成される。注入口１０１の直径が小さすぎる場合には、ワーク１００内に電解液１１が注入されにくい。一方、注入口１０１の直径が大きすぎる場合には、注入後にワーク１００から電解液１１が漏れてしまう可能性が大きくなる。このため、注入口１０１の直径は、例えば１ｍｍ程度であることが好ましい。
【００１９】
なお、注入口１０１は、ワーク１００の角部に近い領域に配置されることが好ましい。これにより電解液１１中に浸漬されるワークの表面積を小さくできる。その結果、ワーク１００を電解液１１から引き出す際にワーク１００の表面に付着する電解液１１の量を少なくできる。
【００２０】
図４に示したフローチャートを参照して、電解液注入装置１を用いてワーク１００に電解液１１を注入する方法を説明する。なお、以下に述べる電解液注入方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の方法により実現可能である。
【００２１】
ステップＳ１０において、用意されたワーク１００をワーク保持装置２０に保持する。次いで、ステップＳ２０において、ワーク保持装置２０に保持されたワーク１００、及び電解液１１を収納した液体皿１０をチャンバー３０内に格納する。
【００２２】
ステップＳ３０において、ワーク１００及びワーク１００内の構造物の脱ガス処理を行う。具体的には、ステップＳ３１において、真空ポンプ５０を駆動し、第１のバルブ７１を開放することによって、チャンバー３０内を真空にする。次いで、ステップＳ３２において、第１のバルブ７１を閉じ、第３のバルブ７３を開放する。これにより、真空状態のチャンバー３０内にパージ用ガスが導入される。その後、第３のバルブ７３を閉じる。上記のステップＳ３１とステップＳ３２を任意の回数繰り返すことにより、脱ガス処理を行う。なお、脱ガス処理においては、ワーク１００は電解液１１に浸漬されていない。
【００２３】
脱ガス処理後、ステップＳ４０において、真空ポンプ５０を駆動して第１のバルブ７１を開放することによって、チャンバー３０内を真空にする。チャンバー３０内の圧力は例えば数パスカル程度である。そして、ステップＳ５０において、ワーク１００を液体皿１０中の電解液１１に浸漬させる。具体的には、ワーク１００の注入口１０１が電解液１１中に位置する状態になるまで、引き出し装置４０によって液体皿１０を上昇させる。
【００２４】
次いで、ステップＳ６０において、第２のバルブ７２を開放し、チャンバー３０内を大気圧にする。このときワーク１００内は真空状態であるため、電解液１１がワーク１００内部に注入される。例えば、ワーク１００内に注入される電解液１１の量と注入時間との関係を予め調査しておくことにより、ワーク１００への電解液１１の注入量を注入時間によって制御することができる。
【００２５】
ワーク１００に所定量の電解液１１が注入された後、ステップＳ７０において、ワーク１００を電解液１１から引き出す。即ち、図３に示した注入口１０１が電解液１１中に位置する状態から、図１に示したワーク１００の全体が電解液１１の上方に位置する状態になるまで、引き出し装置４０によって液体皿１０を下降させる。このとき、既に説明したように、ワーク１００表面に残存する電解液１１の量が電解液１１の表面張力によって抑制されるように設定された引き出し速度で、ワーク１００が電解液１１から引き出される。以上により、電解液注入装置１を用いたワーク１００への電解液１１の注入が完了する。
【００２６】
なお、ステップＳ３０においてワーク１００の脱ガス処理を行う例を上記では説明した。ステップＳ３１とステップＳ３２の繰り返し回数は、脱ガス処理に必要な回数に設定される。なお、脱ガス処理の必要がなければ、ステップＳ３０を省略してもよい。
【００２７】
上記のように電解液注入装置１は、真空差圧法によってワーク１００内部に電解液１１を注入する。液体皿１０を引き出し速度で移動させるために、引き出し装置４０にはエアシリンダやモータなどが使用される。
【００２８】
以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係る電解液注入装置１では、電解液１１の表面張力によってワーク１００の表面に電解液１１が付着しないように設定された速度で、ワーク１００がゆっくりと電解液１１から引き出される。このため、ワーク１００の表面に付着する電解液１１の量が少なく、ワーク１００の表面に付着した電解液１１を拭き取る工程が不要になり、製造工程が短縮される。これにより、製造コストの増大が抑制される。更に、ワーク１００の表面に付着して液体皿１０の外部に持ち出される電解液１１が減少するため、高価な電解液１１の消費量を抑制することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、底面が水平の状態でワーク１００を電解液１１に浸漬する例を示した。これに対し、図５に示すように、電解液に浸漬されたワーク１００を液面に対して傾けた姿勢で保持し、傾けた姿勢のままでワーク１００を電解液１１から引き出してもよい。
【００３０】
ワーク１００を傾けて電解液１１に浸漬させることにより、電解液１１に接するワーク１００の表面積を小さくすることができる。このため、ワーク１００の表面に付着する電解液１１の量を少なくできる。また、傾けた状態のままでワーク１００を電解液１１から引き出すことにより、電解液１１から引き出される最後の瞬間でのワーク１００が電解液１１に接する面積が小さい。これにより、ワーク１００の表面に残留する電解液１１の量を少なくできる。このため、電解液１１の液面とワーク１００の底面とのなす角は、４５度程度にすることが好ましい。
【００３１】
（第３の実施形態）
電解液１１を注入する段階でワーク１００を底面が水平の状態で電解液１１に浸漬させる一方、ワーク１００を電解液１１から引き出す段階でワーク１００を電解液１１の液面に対して傾けてもよい。これにより、例えばワーク１００の内部構造の条件などによって電解液１１を注入する際にワーク１００を傾けられない場合でも、傾けた姿勢でワーク１００を電解液１１から引き出すことができる。
【００３２】
例えば、ワーク１００が傾いた姿勢で電解液１１の液面から最終的に離れるように、ワーク１００を回転させながら電解液１１から引き出す。その結果、ワーク１００の表面に付着する電解液１１の量を少なくできる。
【００３３】
図６〜図７に示した例は、液体皿１０の上部の一部とワーク保持装置２０の底面とを接触させることにより、ワーク１００を傾けながら電解液１１から引き出す構成例である。
【００３４】
具体的には、図６〜図７に示した液体皿１０は、ワーク保持装置２０の底面に対向して上方に先端が突出したピン１２を有する。図６に示すように、ワーク１００が電解液１１に浸漬されていない状態においては、ワーク１００の底面が電解液１１の液面に対して傾くようにワーク保持装置２０がワーク１００を保持する。一方、図７に示すように、ワーク１００が電解液１１中に浸漬された状態においては、ワーク保持装置２０の底面が液体皿１０のピン１２に押し上げられてワーク保持装置２０が回転し、ワーク１００の底面が電解液１１の液面に対して水平になる。
【００３５】
そして、ワーク１００に電解液１１が注入された後、ワーク１００と液体皿１０が離れるにしたがって、ピン１２に押し上げられていたワーク保持装置２０が元に戻るように回転する。これにより、ワーク１００の底部が電解液１１の液面に対して傾きながら、ワーク１００は電解液１１から離れる。
【００３６】
なお、電解液１１の液面に対して一定の角度をなしてワーク保持装置２０に設置されたストッパ２４に接触させることによって、ワーク保持装置２０の回転が止められる。つまり、ストッパ２４の取り付け角度によって、ワーク１００の傾く角度を制御することができる。
【００３７】
＜変形例＞
図８に示す角度制御装置８０によってワーク保持装置２０を回転させることにより、ワーク１００を傾かせながら電解液１１から離れるようにしてもよい。角度制御装置８０は、ワーク１００を電解液１１から引き出す動作と並行して、ワーク１００を傾けるようにワーク保持装置２０を回転させる。角度制御装置８０は、図９〜図１０に示すように、角度制御棒８１、ピニオン８２、ラック８３、ボールねじ８４を備える。
【００３８】
角度制御装置８０は、ワーク保持装置２０に取り付けた円柱形状の角度制御棒８１を円周方向に回転させることにより、ワーク１００を傾ける。図９に示すように、例えば角度制御棒８１の表面に配置した凸部をワーク保持装置２０の固定部２１に設けた凹部に嵌め込むことにより、角度制御棒８１をワーク保持装置２０に接続する。
【００３９】
角度制御棒８１と中心軸を一致させて角度制御棒８１の底面に取り付けたピニオン８２を回転させることにより、角度制御棒８１は回転する。図１０に示すように、ピニオン８２の歯がラック８３の表面の溝に噛み合わさるように構成されている。ボールねじ８４に駆動されてラック８３が水平方向に移動することにより、ピニオン８２及び角度制御棒８１が回転する。
【００４０】
引き出し装置４０によって電解液１１からワーク１００を引き出す動作と並行して、角度制御装置８０がワーク保持装置２０を回転させて、ワーク１００の電解液１１の液面に対する角度を制御する。このため、所定の角度でワーク１００を傾かせながら電解液１１からワーク１００を引き出すことができる。ピニオン８２及び角度制御棒８１の回転量などは、電解液１１から引き出し時のワーク１００の所望の角度に応じて設定される。
【００４１】
なお、図９に示すように、１つのワーク保持装置２０に複数のワーク１００を保持させることができる。更に、図１０に示すように１つのラック８３に複数のピニオン８２を組み合わせることにより、複数のワーク保持装置２０を同時に回転させることができる。したがって、角度制御装置８０によって、多数のワーク１００に電解液１１を同時に注入することができる。
【００４２】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４３】
既に述べた実施形態の説明においては、引き出し装置４０が、液体皿１０を下方に移動してワーク１００を電解液１１から引き出す場合を説明した。しかし、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、液体皿１０の位置を固定し、引き出し装置４０によってワーク保持装置２０を上下方向に移動させてもよい。つまり、引き出し装置４０がワーク保持装置２０を上方に移動させることにより、ワーク１００が電解液１１から引き出される。
【００４４】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１…電解液注入装置
１０…液体皿
１１…電解液
１２…ピン
２０…ワーク保持装置
２１…固定部
２２…クランプ部
２３…バネ
２４…ストッパ
３０…チャンバー
４０…引き出し装置
５０…真空ポンプ
６０…ガス導入装置
７１…第１のバルブ
７２…第２のバルブ
７３…第３のバルブ
８０…角度制御装置
８１…角度制御棒
８２…ピニオン
８３…ラック
８４…ボールねじ
１００…ワーク
１０１…注入口
【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】
2014175281.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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