(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密チャンバー(12)にケース(1)を収納し、所定量の電解液(3)を充填シリンダー(5B)の内側に設けている一時貯溜室(8)に供給して蓄え、一時貯溜室(8)に蓄えた電解液(3)を、セパレータを介して積層された電極群の挿入されたケース(1)に開口されてなる注液開口(1A)に注液ノズル(7)を連結し、充填シリンダー(5B)に挿入するピストン(9)で液面を押し上げて、注液ノズル(7)でもって、閉鎖された状態の一時貯溜室(8)からケース(1)に注入する充填方法において、
閉鎖された気密チャンバー(12)を減圧すると共に、閉鎖状態にある一時貯溜室(8)の上部に気泡分離チャンバー(6)を設けると共に、気泡分離チャンバー(6)に開口された排気口(14)から一時貯溜室(8)の空気を排気して減圧し、減圧状態において、一時貯溜室(8)に蓄えられる電解液(3)の気泡を浮上させて気泡分離チャンバー(6)で分離し、気泡を分離しながら充填リンダー(5B)に挿入するピストン(9)で液面を押し上げ、ケース(1)の内部を気密チャンバー(12)内には連通しない状態として、電解液(3)を注液ノズル(7)でもってケース(1)に注入することを特徴とする電解液の充填方法。
【請求項２】
セパレータを介して積層された電極群の挿入されたケース(1)を収納する気密チャンバー(12)と、この気密チャンバー(12)に収納されるケース(1)に開口されてなる注液開口(1A)から電解液(3)を注入する注液ノズル(7)と、この注液ノズル(7)に連通されて、ケース(1)に注入する所定量の電解液(3)を一時的に蓄える充填シリンダー(5B)の内側に設けてなる一時貯溜室(8)と、一時貯溜室(8)の上部に設けられて、ここに蓄えられる電解液(3)の気泡を浮上させて分離する気泡分離チャンバー(6)と、気泡分離チャンバー(6)に開口された排気口(14)に連結されて、気泡分離チャンバー(6)を減圧すると共に、閉鎖された気密チャンバー(12)を減圧する減圧機と、充填シリンダー(5B)に挿入するピストン(9)で液面を押し上げて一時貯溜室(8)に蓄えられる電解液(3)をケース(1)に注液する注入機構とを備え、
一時貯溜室(8)に所定量の電解液(3)を蓄え、減圧機が閉鎖された気密チャンバー(12)を減圧すると共に、一時貯溜室(8)の気泡分離チャンバー(6)の空気を排気して、ケース(1)の内部を、気密チャンバー(12)内に連通しない状態として、一時貯溜室(8)に蓄えられる電解液(3)の気泡を浮上させて分離して充填シリンダー(5B)に挿入されるピストン(9)で液面を押し上げて、一時貯溜室(8)から注液ノズル(7)を通過してケース(1)に注液するように構成してなる電解液の充填装置。
【発明の詳細な説明】
【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、電極群を入れたケースであって、速やかに電解液を電極群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、電極群を入れたケースに電解液を充填した後、ケースの注液開口を閉塞して製造される。ケースに電解液を充填するとき、電極群の隙間に電解液を含浸させるには時間がかかる。とくに、電極板を密に積層した電極群を内部に収納したケース、たとえば、コンデンサーやリチウムイオン二次電池のケースは、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、電解液は電極群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、垂直に立てたケースに必要な所定の量の電解液を充填し、その後長い時間静置して、電極群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群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欠点がある。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、電極群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、電解液が電極群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。したがって、図１に示すように、ケース１の開口部に、封口ガスケットで水密にカバー２を装着し、カバー２の内部に、必要な量の電解液３を充填して静置している。ケース１に一つずつカバー２を装着するには手間がかかり、電解液３を能率よくケース１に充填することを難しくしている。また、電解液３を電極群４の隙間に十分に含浸させるために、例えば２時間静置しておく必要があり、極めて生産効率が悪い。多量生産するためには、多くの設備が必要になり、カバー２の装着も大変な手間となる。
【０００４】
電解液を速やかに電極群に含浸させるために、電解液を入れたケースの開口部を気密に閉塞し、閉塞したケースの開口部を真空ポンプで減圧する装置が開発されている。この装置は、ケース内を減圧するので、電極群の隙間にある空気が気泡となって電解液の液面に浮上する。このため、静置する方法に比較すると、相当に速い時間で電解液を電極群の隙間に充填できる。ただ、この装置は、減圧したときに、電極群の隙間にあった空気が気泡になるが、この気泡が微細なために、速やかに電解液の液面に浮上しない欠点がある。微細な気泡は、電極群の表面に付着し、あるいは、電極群の隙間からスムーズに排出されず、電解液の液面に速やかに浮上しない。このため、この装置は、電解液を電極群の隙間に充分に浸透させる時間を、充分に満足できる程度にまでは短くできない。電解液を電極群に浸透させる時間は、電極群の隙間、すなわち密度にもよるが、約数分間はかかって、１分以内に短縮することが難しい。
【０００５】
本発明者は、さらに、電解液の充填時間を短縮するために、減圧するのに代わって、電解液を充填したケースの開口部を閉塞して加圧する装置を開発した。この装置は、ケース内を１気圧以上に加圧できるので、電解液を強制的に浸透させることで、減圧する装置に比較すると、より短時間で電解液を浸透できる特長がある。ただ、この装置は、いったんは電極群の隙間に含浸させた電解液が、ケースの加圧状態を開放して大気圧に戻した瞬間に、ケースから飛び出してしまう欠点がある。それは、ケースの加圧状態を開放した瞬間に、電極群の隙間で加圧されて小さく押し潰されていた気泡が、大きく膨張するからである。
【０００６】
以上のように、ケースの開口部を閉塞して減圧する装置は、電極群の隙間にある空気をスムーズに排出するのが難しくて含浸に時間がかかる欠点があり、反対にケースを加圧する装置は、電極群の隙間にある空気が膨張して含浸された電解液を飛び出させる欠点がある。
【０００７】
本発明者は、減圧と加圧とを特別な条件で組み合わせることにより、従来の装置では実現できない短い時間で、定量の電解液を充填することに成功した。この装置は、図２に示すように、セパレータを介して積層された電極群４の挿入されたケース１を気密に閉鎖する充填密閉シリンダー５と、この充填密閉シリンダー５で閉鎖されるケース１内を減圧し、減圧した状態から圧力を上昇できる減圧機と、充填密閉シリンダー５で閉鎖されるケース１の開口部に電解液３を注入する注液ノズル７と、この注液ノズル７に連通されている電解液３の一時貯溜室８と、一時貯溜室８に蓄えられる電解液３を押し出して、注液ノズル７でもってケース１に電解液３を注液するピストン９と、このピストン９を駆動する押圧機構とを備える。
【０００８】
以上の充填装置は、図３ないし図６に示すように、充填密閉シリンダー５でケース１の開口部を気密に閉塞し、減圧機でケース１内を減圧する状態で、ピストン９を駆動して、一時貯溜室８の電解液３を注液ノズル７からケース１に注液する。
【０００９】
この装置は、下記のようにして、ケースに電解液３を注液する。
（１） 図３に示すように、充填密閉シリンダー５が、電極群４の挿入されたケース１を気密に閉塞する。供給ノズル２１を移動して、一時貯溜室８に電解液３を充填する。
（２） 図４に示すように、ピストン９を降下させた後、減圧機が充填密閉シリンダー５で閉鎖されたケース１を減圧する。この工程で、ケース１内の空気が排気される。このため、電極群４の隙間にある空気も排気される。
（３） 図５に示すように、ピストン９が一時貯溜室８の電解液３を押し出して、ケース１に注液する。ケース１に注液された電解液３は、空気が排気された電極群４の微細な隙間に速やかに浸透して含浸される。ピストン９は減圧されたケース１に電解液３を注液するために駆動される。すなわち、減圧機がケース１を減圧した後にピストン９が電解液３を注液する。
（４） 減圧機はケース１内を減圧した後、図６に示すように、圧力を上昇させて注液された電解液３を電極の隙間にさらに速やかに含浸させる。
【００１０】
以上のようにして、電解液３をケース１に注液する装置は、気密に閉鎖したケース１に減圧状態で電解液３を注液する。減圧された状態でケース１に電解液３を注液するので、電極群４の空隙にある空気を、気泡状態として電解液３上に浮上させて排気する必要はない。空気は、電解液３の充填される前に電極群４の隙間を通過して、速やかに排気される。隙間から空気を排気した電極群４に充填される電解液３は、速やかに電極群４の微細な空隙に浸透する。空隙に溜る空気が、電解液３の浸透を阻害しないからである。したがって、減圧した状態でケース１に充填された電解液３は、速やかに電極群４の隙間に浸透する。
【００１１】
ただ、この状態において、電解液３は完全には電極群４の隙間に含浸されない。減圧して電極群４の隙間にある空気を完全に排気することが難しいからである。空気が残存する電極群４の空隙に電解液３を強制的に含浸させるために、この装置は、減圧機でもって、減圧した後にケース１内の圧力を上昇させる。圧力が上昇すると、電極群４の隙間に残存する空気の体積が小さくなる。空気の体積は圧力に反比例するからである。とくに、減圧された状態で膨張している空気は、圧力を上昇させることによって、体積が減少される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図２の装置は、以上のようにして、短時間で電解液３をケース１に注入できる。ただ、この装置においても、一時貯溜室８に蓄える電解液３に気泡が含まれていると、気泡が電解液３と一緒にケース１に注入されて、コンデンサーや電池の電気特性を低下させる。この図の装置は、気密チャンバー１２内の空気を排気して、注液ノズル７を介して一時貯溜室８の上部の空気を排気できる。ただ、注液ノズル７は、電解液３をケース１に注入する状態になると、電解液３で満たされるので、電解液３をケース１に注入する状態においては、電解液３に含まれる気泡を分離して排気できなくなる。このため、一時貯溜室８で十分に気泡を分離していない電解液３が、注液ノズル７でケース１に注入される。さらに、電解液３と一緒にケース１に注入された気泡は、簡単にケース１の外部に排出できない。とくに、注液開口が小さいケース１に気泡が注入されると、速やかに排出することが難しく、コンデンサー等の電気特性を低下させる。
【００１３】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、電解液と一緒に気泡が注入されるのを有効に防止し、電解液を理想的な状態で速やかに注入できる電解液の充填方法と充填装置とを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載する電解液の充填方法は、気密チャンバー１２にケース１を収納し、所定量の電解液３を充填シリンダー５Ｂの内側に設けている一時貯溜室８に供給して蓄えてケース１に注入する。一時貯溜室８の電解液３は、セパレータを介して積層された電極群の挿入されたケース１の注液開口１Ａに、注液ノズル７を連結し、充填シリンダー５Ｂに挿入するピストン９で液面を押し上げて、注液ノズル７でもって、閉鎖状態の一時貯溜室８からケース１に注入される。
【００１５】
さらに、本発明の充填方法は、閉鎖された気密チャンバー１２を減圧すると共に、閉鎖状態にある一時貯溜室８の上部に、気泡分離チャンバー６を設け、気泡分離チャンバー６に開口された排気口１４から一時貯溜室８の空気を排気して減圧し、減圧状態において、一時貯溜室８に蓄えられる電解液３の気泡を浮上させて気泡分離チャンバー６で分離する。さらに、一時貯溜室８において、電解液３から気泡を分離しながら、充填シリンダー５Ｂに挿入するピストン９で液面を押し上げてここに蓄える電解液３を、注液ノズル７でもってケース１に注入することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の請求項２の充填装置は、セパレータを介して積層された電極群の挿入されたケース１を収納する気密チャンバー１２と、この気密チャンバー１２に収納されるケース１に開口されてなる注液開口１Ａから電解液３を注入する注液ノズル７と、この注液ノズル７に連通されて、ケース１に注入する所定量の電解液３を一時的に蓄える充填シリンダー５Ｂの内側に設けてなる一時貯溜室８と、一時貯溜室８の上部に設けられて、ここに蓄えられる電解液３の気泡を浮上させて分離する気泡分離チャンバー６と、気泡分離チャンバー６に開口された排気口１４に連結されて、気泡分離チャンバー６を減圧すると共に、閉鎖された気密チャンバー１２を減圧できる減圧機と、充填シリンダー５Ｂに挿入するピストン９で液面を押し上げて一時貯溜室８に蓄えられる電解液３をケース１に注液する注入機構とを備える。
【００１７】
この装置は、一時貯溜室８に所定量の電解液３を蓄え、減圧機で閉鎖された気密チャンバー１２を減圧すると共に、気泡分離チャンバー６から空気を排気し、一時貯溜室８に蓄えられる電解液３の気泡を浮上させて分離して、充填シリンダー５Ｂに挿入されるピストン９で液面を押し上げて注入機構で一時貯溜室８から注液ノズル７を通過してケース１に注液する。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明の電解液の充填装置の一形態を図７〜図１４に示す。これ等の図に示す装置は、大きく分けて、土台１０と充填密閉シリンダー５とピストン９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。
【００２１】
土台１０は、電極群の挿入されたケース１を装着する。ケース１は、土台１０に垂直に挿入して定位置に保持される。ケース１は、上面に、電解液３を注入するための注液開口１Ａを開口している。ケース１の注液開口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、あるいは、ケース１の上端に封口板を固定して、封口板の貫通孔で設けられる。封口板に開口される注液開口１Ａは、電解液３を注入した後に気密に閉塞される。したがって、封口板の注液開口１Ａは、できる限り小さく、たとえば、１〜２ｍｍの直径に開口される。小さい注液開口１Ａは、電解液３を注入した後に、簡単かつ容易に、しかも確実に気密に閉塞できる。小さい注液開口１Ａは、電解液３を短時間で注入するのが難しくなるが、本発明の装置は、小さい注液開口１Ａも、スムーズに短時間で電解液３を注入できる。
【００２２】
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群を挿入している。電極群に電解液３を含浸させて、電解液３はケース１内に注入される。
【００２３】
土台１０は、電解液３の充填密閉シリンダー５の下部に位置し、ケース１を定位置に固定するための支持部１０Ａと、この支持部１０Ａの外側に設けられた垂直の周壁１０Ｂを有する。支持部１０Ａ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１０Ｂ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。
【００２４】
土台１０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１０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１０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、一つの土台に一つのケースを保持する構造の他、一つの大きな土台に複数のケースを保持する構造も使用できる。
【００２５】
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、内部に電極群を収納しており、電解液３を充填して閉塞する。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群は、隙間がほとんどないので、電解液３の充填が困難である。本発明の電解液の充填装置はこのような電極群を収納したケース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。
【００２６】
土台１０は、充填密閉シリンダー５に気密に連結される。充填密閉シリンダー５は、土台１０の周壁１０Ｂの外側に挿入されて、ケース１を気密チャンバー１２に収納する気密シリンダー５Ａと、電解液３の一時貯溜室８を形成する充填シリンダー５Ｂからなる。
【００２７】
気密シリンダー５Ａは、内側に土台１０の周壁１０Ｂ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５Ａが降下すると、周壁１０ＢのＯリング１５が気密シリンダー５Ａの内面に密着して、周壁１０Ｂとで気密チャンバー１２が成形される。
【００２８】
気密シリンダー５Ａは、減圧機（図示せず）に連結するための吸引部１３を設けている。吸引部１３は減圧機に連結されて、減圧機は、吸引部１３から気密チャンバー１２内の空気を排気して、気密チャンバー１２を減圧する。
【００２９】
気密シリンダー５Ａは、上端に充填シリンダー５Ｂを固定している。気密シリンダー５Ａと充填シリンダー５Ｂは、その境界に、隔壁１６を挟着している。隔壁１６を垂直に貫通して、注液ノズル７を固定している。さらに、注液ノズル７の外側には、外管１１を配設している。外管１１は、上端の鍔を、気密シリンダー５Ａと充填シリンダー５Ｂの境界に気密に固定している。外管１１の下端は、図１５に示すように、Ｏリング１７を固定している。Ｏリング１７は、ケース１に注液するときに、ケース１の上面の注液開口１Ａの周縁に密着し、注液ノズル７からケース１に注入される電解液３がケース１外に漏れるのを阻止する。外管１１の下端は筒状で、Ｏリング１７の内側に、注液ノズル７の下端を配設している。
【００３０】
充填シリンダー５Ｂは、内側を電解液３の一時貯溜室８としている。充填シリンダー５Ｂは、一時貯溜室８の上部を気泡分離チャンバー６とする。気泡分離チャンバー６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８の上部を気泡分離チャンバー６とするために、一時貯溜室８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。
【００３１】
充填シリンダー５Ｂの上端は、一時貯溜室８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５Ｂの開口部は、ピストン９を挿入して閉鎖する。ピストン９を充填シリンダー５Ｂ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５Ｂ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。
【００３２】
一時貯溜室８の底面は、隔壁１６で封鎖され、隔壁１６に注液ノズル７を固定している。注液ノズル７は、隔壁１６の上面からさらに上方に突出している。注液ノズル７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。注液ノズル７の下端は外管１１の下端まで延長されている。一時貯溜室８に供給された電解液３は、充填シリンダー５Ｂに挿入されるピストン９で液面が押し上げられて、注液ノズル７を通過して、ケース１に注入される。
【００３３】
ピストン９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９は、上端を閉塞している円筒状で、上端に排気口１４を設けている。排気口１４は、ピストン９を充填シリンダー５Ｂに挿入した状態で、気泡分離チャンバー６の空気を排気する。したがって、排気口１４は開閉弁２０を介して減圧機（図示せず）に連結される。
【００３４】
ピストン９は、下端の外側に、上下に離して２列にＯリング２２を設けている。Ｏリング２２は、ピストン９を充填シリンダー５Ｂに挿入するときに、充填シリンダー５Ｂの内面を摺動して、ピストン９と充填シリンダー５Ｂ内面とを気密に密閉する。
【００３５】
次に、土台１０と充填密閉シリンダー５の連結部を説明する。土台１０は、周壁１０Ｂを、降下する充填密閉シリンダー５の気密シリンダー５Ａに挿入して、気密チャンバー１２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５Ｂと下部の気密シリンダー５Ａとからなる。
【００３６】
気密シリンダー５Ａ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１９を設けている。確認窓１９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。
【００３７】
充填密閉シリンダー５の気密チャンバー１２と、気泡分離チャンバー６は、別々に開閉される開閉弁２３、２０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１２と気泡分離チャンバー６を減圧すると共に、気密チャンバー１２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。
【００３８】
減圧機は、開閉弁２３、２０を介して、気密チャンバー１２と気泡分離チャンバー６を別々に排気する。気密チャンバー１２の空気が排気されると、気密チャンバー１２内に配設されているケース１の注液開口１Ａから、電極群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６から空気を排気すると、一時貯溜室８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６に溜まっている空気が排気される。
【００３９】
図７に示す装置を複数台備えて、多量のケースに並列に電解液を充填する場合、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、各々の装置に吸引部を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。
【００４０】
注液ノズル７は、その上端を電解液３の液面よりも上方に突出させているので、ピストン９を充填シリンダー５Ｂに降下させて、一時貯溜室８の電解液３の液面を押し上げて、電解液３を注液ノズル７を通じて、減圧されたケース１に注入する。
【００４１】
一時貯溜室８は、電解液３を充填した状態で、ピストン９を挿入して、上端の開口部を閉鎖する。ピストン９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９を上昇位置として、一時貯溜室８の上端を開口して、ここから電解液３を供給ノズル２１で一時貯溜室８に充填する。電解液３の充填された一時貯溜室８の上端に、ピストン９は垂直に降下して、一時貯溜室８を気密に閉鎖する。したがって、ピストン９の中心軸と一時貯溜室８の中心軸、すなわち充填シリンダー５Ｂの中心軸は、同一の垂直線上にある。
【００４２】
ピストン９をピストン上下機構で降下させて、一時貯溜室８を閉鎖した状態から、さらにピストン９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７の上端よりも高くすると、電解液３は、注液ノズル７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７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８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７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８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８を大気圧に開放して、一時貯溜室８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８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。
【００４３】
ピストン９は全体を筒状として、その中心には、注液ノズル７の外径に比較し十分に大きい内径の円柱状の挿通孔１８を設けている。挿通孔１８は、ピストン９を降下させた状態で、注液ノズル７の上端よりも十分に上方に延長して設けられる。挿通孔１８は、中心に、注液ノズル７が挿通できるように、挿通孔１８と注液ノズル７も同一垂直線上にある。
【００４４】
ピストン９を降下させた状態で、注液ノズル７は挿通孔１８に浅く挿入される。ピストン９を降下して、一時貯溜室８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８の上部には気泡分離チャンバー６を形成される。ピストン９を降下させて、一時貯溜室８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８の電解液３から気泡を分離するためである。
【００４５】
図に示す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７から図１４に基づいて説明する。
（１） 図７に示すように、ケース１を土台１０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群を挿入しており、上端面に注液開口１Ａを開口している。ピストン９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１０を充填密閉シリンダー５の下部に位置させる。
【００４６】
ピストン９を、充填シリンダー５Ｂから引き抜いた位置として、充填シリンダー５Ｂ内の一時貯溜室８の上方を開口し、充填シリンダー５Ｂに所定量の電解液３を供給する。電解液３は、供給ノズル２１から充填シリンダー５Ｂの内部に供給される。供給ノズル２１は、先端を充填シリンダー５Ｂ上端の開口部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２１には、ケース１に充填する電解液３の貯蔵タンクが連結されており（図示せず）、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、一本のケースに必要とされる電解液の量とする。このとき、注液ノズル７の上端は電解液３の液面よりも上に位置するので、一時貯溜室８に供給された電解液３は、注液ノズル７から下に落ちることがなく、一時貯溜室８に溜まる。
【００４７】
（２） 図８の矢印で示すように、土台１０に向かって、充填密閉シリンダー５とピストン９を降下させる。充填密閉シリンダー５の気密シリンダー５Ａの内側に、土台１０の周壁１０Ｂを挿入して、ケース１を気密チャンバー１２内に位置させる。
【００４８】
（３）図９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７の下端がケース１の注液開口１Ａから多少上方に位置する位置とする。さらに、ピストン９を充填密閉シリンダー５に対して降下させて、ピストン９で充填シリンダー５Ｂの上端開口部を閉塞する。この状態で、一時貯溜室８は上端が閉鎖されると共に、上部に気泡分離チャンバー６が設けられる。
この状態で、気密チャンバー１２と気泡分離チャンバー６に連結される開閉弁２３、２０を開き、気密チャンバー１２と気泡分離チャンバー６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１２と気泡分離チャンバー６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内の電極群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８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６に浮上して、排気される。
【００４９】
（４）図１０に示すように、減圧機で気密チャンバー１２と気泡分離チャンバー６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９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７と外管１１の下端をケース１の上面に密着させる位置まで降下させる。この状態で、外管１１は注液開口１Ａの周縁に密着し、注液ノズル７は注液開口１Ａに連結される。外管１１を、ケース１の注液開口１Ａの周縁に密着させる状態においても、気泡分離チャンバー６に連結される開閉弁２０を開弁状態とし、気泡分離チャンバー６から連続して排気する。一時貯溜室８に蓄えられる電解液３の気泡を浮上させて、気泡分離チャンバー６から排気するためである。このとき、外管１１がケース１の上面に密着して、ケース１の内部は、気密チャンバー１２内には連通されなくなる。このため、気密チャンバー１２に連結される開閉弁２３は閉弁して、気密チャンバー１２から空気を排気しない状態とする。ただ、気密チャンバーの開閉弁を開弁して、気密チャンバーからも連続して、空気を排気することもできる。
【００５０】
（５） 図１１に示すように、ピストン９を降下させて、充填シリンダー５Ｂの内部に挿入させる。降下するピストン９は、一時貯溜室８に蓄える電解液３の液面を上昇させる。電解液３の液面は、注液ノズル７の上端よりも高くなる。
ピストン９が最も降下する状態においても、一時貯溜室８は上部に気泡分離チャンバー６を有する。この状態においても、気泡分離チャンバー６の開閉弁２０は開弁され、ここから空気を連続して排気する。一時貯溜室８の電解液３から浮上する気泡を、気泡分離チャンバー６から排気して分離するためである。
【００５１】
（６） 電解液３の液面が注液ノズル７の上端よりも高くなると、電解液３は、注液ノズル７を通過して、ケース１に流入される状態となる。この状態で、注液ノズル７からケース１に電解液３を速やかに注入するために、図１２に示すように、一時貯溜室８を大気に開放する。気泡分離チャンバー６を大気に開放するために、図１２に示す装置は、気泡分離チャンバー６の排気口１４を分岐し、分岐路２４に開放弁２５を連結している。開放弁２５を開いて、減圧機に連結される開閉弁２０を閉じると、気泡分離チャンバー６は大気圧になる。この状態になると、ケース１内を減圧しているので、一時貯溜室８の電解液３は、注液ノズル７の上端と下端の圧力差で、速やかにケース１に流入される。
【００５２】
気泡分離チャンバー６を大気開放する開放弁２５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は、これが開弁されると、気泡分離チャンバーに加圧された空気を圧入する。この装置は、気泡分離チャンバーを大気圧よりもさらに高い圧力に加圧するので、一時貯溜室の電解液をより短時間でケースに圧入できる。
【００５３】
注液ノズル７からケース１に電解液３を注入するとき、ケース１内の電極群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群の隙間に入り込み、急速に電極群の隙間に浸透していく。
【００５４】
（７）一時貯溜室８の電解液３をケース１に注入して、電解液３の液面レベルが注液ノズル７の上端まで降下すると、図１３に示すように、気泡分離チャンバー６の開放弁２５を開閉して、ケース１内を減圧する状態と、大気圧にする状態とを１回ないし複数回繰り返す。この状態で、ケース１内の空気が排気されると共に、ケース１内を大気圧にして、注液ノズル７をケース１の注液開口１Ａから離したときに、電解液３がケース１から吹き出すのを防止する。とくに、気泡分離チャンバー６を加圧して、電解液３をケース１に圧入すると、電解液３を注入した状態で、ケース１内が加圧された状態となっている。この状態で、注液ノズル７を注液開口１Ａから離すと、加圧されたケース１から電解液３が吹き出すことがある。気泡分離チャンバー６の開閉弁２０を繰り返し開閉して、ケース１内を減圧状態とし、また、大気圧状態とする方法は、ケース１内の空気をより確実に排気できると共に、注液ノズル７をケース１から離したときに、電解液３が吹き出すのを阻止できる。この工程は必ずしも必要な工程ではないが、この工程によって、ケース１内にはより高い充填率で電解液３を充填できる。
【００５５】
（８） 所定量の電解液３がケース１内に供給されると、図１４に示すように、開閉弁２０、２３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９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。したがって、注液ノズル７を注液開口１Ａから離して、ケース１を大気に開放してもほとんど圧力変化はなく、ケース１内の空気が膨張して電解液３がケース１から飛び出すことがない。
土台１０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１０から外し、さらに電解液を充填する別のケースを装着し、以下同様の工程を繰り返して電解液を充填する。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の電解液の充填方法と充填装置は、電解液と一緒に気泡が注入されるのを有効に防止し、電解液を理想的な状態で速やかに注入できる特長がある。それは、本発明の充填方法と充填装置が、電解液を蓄えた閉鎖状態にある一時貯溜室の上部に気泡分離チャンバーを設け、気泡分離チャンバーに開口された排気口から一時貯溜室の空気を排気して減圧し、減圧状態において、一時貯溜室に蓄えられる電解液の気泡を浮上させて気泡分離チャンバーで分離しながら、電解液を注液ノズルでケースに注入しているからである。このように、気泡分離チャンバーで、一時貯溜室に蓄えられる電解液の気泡を分離しながら、電解液をケースに注入する本発明の充填方法と充填装置は、電解液をケースに注入する状態においても、電解液に含まれる気泡を分離して排気できる。このため、一時貯溜室に蓄えられて、十分に気泡を分離されていない電解液が、ケースに注入されることがない。したがって、電極板を高密度に積層した電極群を内部に有するケースに、短時間に電解液を充填できると共に、一時貯溜室に蓄える電解液に気泡が含まれていても、気泡が電解液と一緒にケースに注入されることがなく、コンデンサーや電池の電気特性の低下を有効に防止できる卓効がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電解液の充填方法を示す断面図
【図２】本発明者が先に開発した電解液の充填装置の断面図
【図３】図２に示す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】図２に示す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】図２に示す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】図２に示す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】本発明の実施例の電解液の充填装置を示す断面図
【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】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】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１５】本発明の実施例の充填装置の外管の下端部を示す要部拡大断面図
【符号の説明】
１…ケース       １Ａ…注液開口
２…カバー
３…電解液
４…電極群
５…充填密閉シリンダー ５Ａ…気密シリンダー ５Ｂ…充填シリンダー
６…気泡分離チャンバー
７…注液ノズル
８…一時貯溜室
９…ピストン
１０…土台     １０Ａ…支持部     １０Ｂ…周壁
１１…外管
１２…気密チャンバー
１３…吸引部
１４…排気口
１５…Ｏリング
１６…隔壁
１７…Ｏリング
１８…挿通孔
１９…確認窓
２０…開閉弁
２１…供給ノズル
２２…Ｏリング
２３…開閉弁
２４…分岐路
２５…開放弁
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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