(57)【要約】【課題】電槽側には専用の構造を採用することなく電解液の漏れを防止しつつ電槽内に電解液を注入することができる注液方法および注液装置を提供する。【解決手段】球状弁体３６をノズル２３の電解液注入通路３２を閉じる側に付勢しておき、注液時にノズル２３が電槽１１に接触することにより球状弁体３６に作用して電解液注入通路３２を開放する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リザーブタンクのノズルから電槽内に電解液を注入するための注液方法であって、
弁体を前記ノズルの電解液注入通路を閉じる側に付勢しておき、注液時に前記ノズルが前記電槽に接触することにより前記弁体に作用して電解液注入通路を開放するようにしたことを特徴とする注液方法。
【請求項２】
前記弁体は球状弁体であることを特徴とする請求項１に記載の注液方法。
【請求項３】
電解液を注入するためのノズルを有するリザーブタンクと、
前記ノズルの電解液注入通路に配され、弁座に接離可能な弁体と、
前記電解液注入通路を閉じるべく前記弁体を弁座側に付勢する付勢手段と、
注液時に前記ノズルが注液対象の電槽に接触することにより前記弁体に作用して前記電解液注入通路を開放する作動部材と、
を備えることを特徴とする注液装置。
【請求項４】
前記ノズルは、前記リザーブタンクの底板に対し液密状態で摺動可能に支持され、
前記作動部材は、注液時に前記ノズルが摺動する際に前記弁体と接触して前記弁体を前記弁座から離間させることを特徴とする請求項３に記載の注液装置。
【請求項５】
前記弁体は球状弁体であることを特徴とする請求項３または４に記載の注液装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注液方法および注液装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池の注液工程において電槽（缶）内に電解液を注入する際に、リザーブタンク方式で注液することが行われている。リザーブタンク方式では、リザーブタンクに電解液を溜めておき、リザーブタンク内の電解液をノズルから電槽内に注入する。リザーブタンク方式において、リザーブタンクの下に電槽が無いと電解液が漏れ出てしまい、汚れが発生するとともに電解液が無駄になってしまう。そこで、リザーブタンクに栓等を設けると、栓を開閉操作することになり工程が煩わしいものになる。そのためリザーブタンクに対し電槽をセットするときに自動で開放するような構成としたい。
【０００３】
特許文献１においては蓄電池用注液装置が開示されている。具体的には、栓体中腹部から先端にかけて２つの通路を設けた封止栓を有する電解液容器注液部と、封止栓を電解液容器内部方向へ押し込むための突体を有する蓄電池注液部とを備える。そして、注液のため電解液容器注液部が蓄電池注液部に嵌合されたとき、突体により封止栓が電解液容器内部方向へ押し込まれ、封止栓の２つの通路と突体とで電解液容器注液部内に２つの気液通路が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−４５４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リザーブタンク方式の注液装置、特に、量産設備においては、リザーブタンクの下に電槽がセットされたことを確認する必要があり、そのために、電槽の有無の確認を手入力若しくはセンサにより行っているが、手入力のミスやセンサに誤反応が発生した場合の対策がなく、リザーブタンクに電解液が注入され電解液が漏れてしまうおそれがある。また、上述した特許文献１の技術を用いた場合、蓄電池注液部、即ち、電槽側において封止栓を電解液容器内部方向へ押し込むための突体が必要であり、注液のための特別な構造を電槽に設ける必要が生じてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、電槽側には専用の構造を採用することなく電解液の漏れを防止しつつ電槽内に電解液を注入することができる注液方法および注液装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、リザーブタンクのノズルから電槽内に電解液を注入するための注液方法であって、弁体を前記ノズルの電解液注入通路を閉じる側に付勢しておき、注液時に前記ノズルが前記電槽に接触することにより前記弁体に作用して電解液注入通路を開放するようにしたことを要旨とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、弁体をノズルの電解液注入通路を閉じる側に付勢しておき、注液時にノズルが電槽に接触することにより弁体に作用して電解液注入通路が開放される。よって、電槽側には専用の構造を採用することなく電解液の漏れを防止しつつ電槽内に電解液を注入することができる。
【０００９】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の注液方法において、前記弁体は球状弁体であるとよい。
請求項３に記載の発明では、電解液を注入するためのノズルを有するリザーブタンクと、前記ノズルの電解液注入通路に配され、弁座に接離可能な弁体と、前記電解液注入通路を閉じるべく前記弁体を弁座側に付勢する付勢手段と、注液時に前記ノズルが注液対象の電槽に接触することにより前記弁体に作用して前記電解液注入通路を開放する作動部材と、を備えることを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、付勢手段により、ノズルの電解液注入通路を閉じるべく弁体が弁座側に付勢される。そして、注液時にノズルが注液対象の電槽に接触すると、作動部材が弁体に作用して電解液注入通路を開放する。よって、電槽側には専用の構造を採用することなく電解液の漏れを防止しつつ電槽内に電解液を注入することができる。
【００１１】
請求項４に記載のように、請求項３に記載の注液装置において、前記ノズルは、前記リザーブタンクの底板に対し液密状態で摺動可能に支持され、前記作動部材は、注液時に前記ノズルが摺動する際に前記弁体と接触して前記弁体を前記弁座から離間させるとよい。
【００１２】
請求項５に記載のように、請求項３または４に記載の注液装置において、前記弁体は球状弁体であるとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電槽側には専用の構造を採用することなく電解液の漏れを防止しつつ電槽内に電解液を注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態のリチウムイオン二次電池を示す斜視図。
【図２】注液装置を模式的に示す一部破断側面図。
【図３】注液装置を模式的に示す一部側断面図。
【図４】注液装置を模式的に示す一部側断面図。
【図５】注液装置を模式的に示す一部破断側面図。
【図６】（ａ），（ｂ）は比較のための注液装置を模式的に示す一部破断側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、リチウムイオン二次電池に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。
【００１６】
図１に示すように、リチウムイオン二次電池１０において電槽（缶）１１には電極組立体（図示せず）が収納されるとともに電解液が注入される。また、電槽１１は、上面開口部を有する直方体状の電槽本体１２と、電槽本体１２の開口部を閉塞する矩形平板状の蓋体１３とを備える。電槽本体１２と蓋体１３は、何れも金属製（例えば、ステンレスやアルミニウム）であり、電槽本体１２と蓋体１３はレーザー溶接によって接合されている。また、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０は、その外周が角型をなす角型電池である。
【００１７】
正極端子１４および負極端子１５が蓋体１３の長手方向において離間した位置に配置されている。正極端子１４および負極端子１５は電槽１１内から蓋体１３を貫通して電槽１１外に突出している。正極端子１４および負極端子１５は絶縁部材１６により蓋体１３と絶縁された状態で蓋体１３外においてナット１７により蓋体１３に締結され固定されている。
【００１８】
正極端子１４は電槽１１内の電極組立体の正極電極と接続されるとともに負極端子１５は電槽１１内の電極組立体の負極電極と接続されている。詳しくは、電極組立体は、正極電極、負極電極、および正極電極と負極電極とを絶縁するセパレータを有する。正極電極は、正極金属箔（アルミニウム箔）の両面に正極活物質を備え、負極電極は、負極金属箔（銅箔）の両面に負極活物質を備え、電極組立体は、複数の正極電極と複数の負極電極が交互に積層されるとともに、両電極の間にセパレータが介在されている。そして、各正極電極が正極端子１４と電気的に接続されるとともに各負極電極が負極端子１５と電気的に接続されている。
【００１９】
蓋体１３の長手方向の中央部には円形の小径な注液口１８が設けられている。この注液口１８から、図２，３に示す注液装置２０を用いて電解液が注入される。図１に示すように、電解液の注入後においては、注液口１８はキャップ１９により密封される。
【００２０】
図２に示すように、電槽１１内に電解液を注入するための注液装置２０は、電解液２２を溜めるリザーブタンク２１を備えている。リザーブタンク２１は電解液を注入するためのノズル２３を有する。注液装置２０においてリザーブタンク２１のノズル２３から電槽１１の注液口１８を経て電槽１１内に電解液を注入することができる。
【００２１】
図４に示すように、リザーブタンク２１の内部において底板２１ａには円筒部３０が立設されている。円筒部３０を通してリザーブタンク２１の内部と外部が連通している。円筒部３０の内部には筒状のノズル２３が摺動可能に配置されている。円筒部３０の内壁と内筒であるノズル２３の外壁とは液密状態でノズル２３が摺動できる。
【００２２】
このようにして、筒状のノズル２３は、リザーブタンク２１の底板２１ａに対し液密状態で摺動可能に支持されている。
なお、筒状のノズル２３の上端外周面には鍔部４０が形成され、鍔部４０が円筒部３０の上面に接触することにより筒状のノズル２３が円筒部３０から抜け落ちることが防止されている。また、リザーブタンク２１の外部において、筒状のノズル２３の中央部での外周面には鍔部４１が形成され、鍔部４１がリザーブタンク２１の底面に接触することによりノズル２３のそれ以上の上動が防止されている。
【００２３】
筒状のノズル２３には軸方向（上下方向）に延びる電解液注入通路３２が形成されている。電解液注入通路３２は上端がリザーブタンク２１内に開口する第１の通路３３と、第１の通路３３の下端に連続して形成された第２の通路３４と、第２の通路３４の下端に連続して形成され、下端がリザーブタンク２１の外部において開口する第３の通路３５を有する。
【００２４】
第２の通路３４は第１の通路３３より径が大きく、第２の通路３４の上端部は下側ほど径が大きなテーパ面となっており、このテーパ面が弁座３４ａとなっている。ノズル２３の電解液注入通路３２のうちの第２の通路３４には球状弁体３６が配置されている。球状弁体３６は弁座３４ａに接離可能となっている。
【００２５】
また、ノズル２３の電解液注入通路３２のうちの第２の通路３４には、付勢手段としての圧縮コイルばね３７が配置されている。圧縮コイルばね３７の一端は球状弁体３６と接触し、圧縮コイルばね３７の他端は第２の通路３４の底面と接触している。圧縮コイルばね３７は電解液注入通路３２を閉じるべく球状弁体３６を弁座（テーパ面）３４ａ側に付勢している。
【００２６】
第３の通路３５の下端開口部には電解液が通過するが、第３の通路３５の下端開口部と蓋体１３の注液口１８とは、ほぼ同形・同寸法である。
リザーブタンク２１側の第３の通路３５と蓋体１３の注液口１８とが上下に一致する位置でノズル２３の下面と蓋体１３の上面が接触することによりノズル２３の電解液注入通路３２および蓋体１３の注液口１８を通してリザーブタンク２１内の電解液２２の電槽１１への流路が確保される。この状態でノズル２３の電解液注入通路３２からリチウムイオン二次電池１０の電槽１１内に電解液２２が注入される。
【００２７】
一方、リザーブタンク２１の内部における下部には水平方向の延びるアーム支持部５０がタンク内壁を架け渡すように設けられている。アーム支持部５０にはストッパ部材としてのストッパアーム５１が設けられている。ストッパアーム５１は直線的に延びる棒材よりなり、アーム支持部５０から下方に延びている。ストッパアーム５１はノズル２３の第１の通路３３に延設されている。図４に示す状態から図３に示すように、ストッパアーム５１の下面が球状弁体３６を圧縮コイルばね３７の付勢力に抗して下方に移動させると球状弁体３６が弁座（テーパ面）３４ａから離間する。これにより、ノズル２３の電解液注入通路３２が上端と下端間において連通する。
【００２８】
つまり、図４に示すごとくリザーブタンク２１を電槽１１に装着する前の状態では、圧縮コイルばね３７により球状弁体３６が弁座（テーパ面）３４ａに押圧され、これにより電解液注入通路３２が閉じられている。図３に示すごとくリザーブタンク２１を電槽１１に装着した後の状態では、ストッパアーム５１により球状弁体３６が圧縮コイルばね３７の付勢力に抗して弁座（テーパ面）３４ａから離間され、ノズル２３の電解液注入通路３２が上端と下端間において連通している。即ち、ストッパアーム５１は、注液時にノズル２３が電槽１１に接触することによりノズル２３が摺動する際に球状弁体３６と接触して球状弁体３６に作用して球状弁体３６を弁座３４ａから離間させ、電解液注入通路３２を開放する。
【００２９】
本実施形態ではストッパアーム５１により作動部材が構成され、ストッパアーム５１により注液時にノズル２３が電槽１１に接触することにより球状弁体３６に作用して電解液注入通路３２を開放する。
【００３０】
次に、注液装置２０の作用について説明する。
リチウムイオン二次電池の製造の際に、電極組立体と正極端子１４および負極端子１５を接続するとともに正極端子１４および負極端子１５を蓋体１３にナット締めする。そして、電槽本体１２の内部に電極組立体を挿入した後、電槽本体１２の開口部を蓋体１３で塞ぎ、電槽本体１２と蓋体１３をレーザー溶接によって封止する。
【００３１】
引き続き、図２，３に示す注液装置２０を用いて電解液を電槽１１内に注入する。
まず、図４に示すごとくリザーブタンク２１を電槽１１に装着する前の状態では、ノズル２３と電槽１１とは接触していない。よって、圧縮コイルばね３７により球状弁体３６が弁座（テーパ面）３４ａに押圧され、これにより電解液注入通路３２が閉じられている。
【００３２】
そして、図３に示すごとくリザーブタンク２１を電槽１１に装着した後の状態では、ノズル２３と電槽１１とが接触する。よって、ストッパアーム５１により球状弁体３６が圧縮コイルばね３７の付勢力に抗して弁座（テーパ面）３４ａから離間して、ノズル２３の電解液注入通路３２が上端と下端間において連通している。これにより、リザーブタンク２１内の電解液２２について、ノズル２３の電解液注入通路３２および蓋体１３の注液口１８を通した電解液２２の電槽１１への流路が確保され、注液を開始できる。
【００３３】
この状態で、ノズル２３の電解液注入通路３２および蓋体１３の注液口１８を電解液２２が通過して電槽１１内に電解液が注入される。
このようにして電槽１１に電解液２２を注入した後において注液口１８をキャップ１９で塞ぐ。
【００３４】
このように、電槽１１とリザーブタンク２１のノズル２３が接触した際にだけ開く弁を設けることにより、もし、電解液が誤ってリザーブタンク２１に注入されても、リザーブタンク２１内で留める。即ち、リザーブタンク方式では電槽の有無の確認を手入力若しくはセンサにより行っている。しかしながら、従来、手入力のミスやセンサが誤反応した場合の対策がなく、リザーブタンクに電解液が注入され電解液が漏れてしまう。本実施形態では電槽１１とリザーブタンク２１のノズル２３が接触した際にだけ開く弁を設けることにより、もし、電解液が誤ってリザーブタンク２１に注入されても、リザーブタンク内で留めることが可能となる。このようにして、電解液漏れに対する機械的構造での対策が講じられている。
【００３５】
図５，６を用いて量産用設備とした場合について詳しく説明する。
図６（ａ）に示すように、複数個の電槽１１を移送する移送トレイ１００を用いて自動で注液する設備において、前工程において不都合の生じた電槽１１を抜き取った状態で移送トレイ１００により電槽１１が送られる場合について考える。
【００３６】
図６（ｂ）は比較例である。前工程において不都合の生じた電槽１１を抜き取った状態で移送トレイ１００により電槽１１が送られると、図６（ｂ）に示すようにリザーブタンクに電解液が注入されると、抜き取られた電槽に対応するリザーブタンクから液漏れが発生する。
【００３７】
図５は本実施形態である。図５に示すように、リザーブタンク２１のノズル２３が電槽１１に接触した際にだけ開く弁、即ち、弁付きのノズル（球状弁体３６を備えてなるノズル２３）とすることにより、リザーブタンクに電解液が注入されてもリザーブタンク２１内で留めることができ、抜き取られた電槽に対応するリザーブタンクから液漏れが発生することが防止される。
【００３８】
なお、移送トレイに１つの電槽が載置される場合でも同様であり、移送トレイが連続して供給される場合において、前工程で不都合により電槽が搭載されていない移送トレイが供給された場合にも、従来液漏れが発生するが本実施冷態では弁付きのノズル（球状弁体３６を備えてなるノズル２３）により液漏れを防止できる。
【００３９】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）注液方法として、球状弁体３６をノズル２３の電解液注入通路３２を閉じる側に付勢しておき、注液時にノズル２３が電槽１１に接触することにより球状弁体３６に作用して電解液注入通路３２を開放するようにした。これにより、球状弁体３６をノズル２３の電解液注入通路３２を閉じる側に付勢しておき、注液時にノズル２３が電槽１１に接触することにより球状弁体３６に作用して電解液注入通路３２が開放される。よって、電槽１１側には専用の構造を採用することなく電解液の漏れを防止しつつ電槽１１内に電解液を注入することができる。
【００４０】
（２）注液装置２０として、リザーブタンク２１と球状弁体３６と圧縮コイルばね３７とストッパアーム５１を備える。そして、圧縮コイルばね３７により、ノズル２３の電解液注入通路３２を閉じるべく球状弁体３６が弁座３４ａ側に付勢される。注液時にノズル２３が注液対象の電槽１１に接触することによりストッパアーム５１が球状弁体３６に作用して電解液注入通路３２を開放する。よって、電槽１１側には専用の構造を採用することなく電解液の漏れを防止しつつ電槽１１内に電解液を注入することができる。
【００４１】
（３）リザーブタンク２１のノズル２３に球状弁体３６を追加して配することにより、電槽１１が存在するとノズル２３が上動して弁が開く。電槽１１が存在しないとノズル２３が動かないため弁は開かない。
【００４２】
（４）ノズル２３は、リザーブタンク２１の底板２１ａに対し液密状態で摺動可能に支持され、ストッパアーム５１は、注液時にノズル２３が摺動する際に球状弁体３６と接触して球状弁体３６を弁座３４ａから離間させる。これにより簡単な構成による作動部材とすることができる。
【００４３】
（５）上記（１）〜（４）において、弁体は球状弁体（３６）であるので、構造の簡素化や小型化を図る上で好ましい。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
【００４４】
・弁体は球状弁体（３６）であったがこれに限ることなく、弁体は例えば棒状等の他の弁体であってもよい。
・リチウムイオン二次電池に適用したが、これに限定されることなく、他の二次電池であっても、また一次電池、キャパシタ等であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１１…電槽、２０…注液装置、２１…リザーブタンク、２１ａ…底板、２３…ノズル、３２…電解液注入通路、３４ａ…弁座、３６…球状弁体、３７…圧縮コイルばね、５１…ストッパアーム。
【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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