(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の容器に液を同時に供給する装置であって、
前記液が補充される第１のシリンダ内の第１の計量空間を第１のピストンが動く第１の計量ユニットと、
前記液が補充される第２のシリンダ内の第２の計量空間を第２のピストンが動く第２の計量ユニットと、
前記第１の計量空間に連通された第１のディスペンサであって、第１の容器に前記液を注入する第１のディスペンサと、
前記第２の計量空間に連通された第２のディスペンサであって、第２の容器に前記液を注入する第２のディスペンサと、
前記第１のピストンおよび前記第２のピストンを同期して第１のストロークで上下するように操作する駆動機構と、
前記第１のピストンと前記駆動機構との間に配置され、前記駆動機構の前記第１のストロークを、前記第１のピストンに対し、独自に変換して伝達する第１のストローク変換機構であって、前記第１のピストンの移動量を前記第２のピストンの移動量に対して独立して制御する第１のストローク変換機構とを有し、
前記第１の計量空間の大きさと前記第２の計量空間の大きさとが異なる、装置。
【請求項２】
複数の容器に液を同時に供給する装置であって、
前記液が補充される第１のシリンダ内の第１の計量空間を第１のピストンが動く第１の計量ユニットと、
前記液が補充される第２のシリンダ内の第２の計量空間を第２のピストンが動く第２の計量ユニットと、
前記第１の計量空間に連通された第１のディスペンサであって、第１の容器に前記液を注入する第１のディスペンサと、
前記第２の計量空間に連通された第２のディスペンサであって、第２の容器に前記液を注入する第２のディスペンサと、
前記第１のピストンおよび前記第２のピストンを同期して第１のストロークで上下するように操作する駆動機構と、
前記第１のピストンと前記駆動機構との間に配置され、前記駆動機構の前記第１のストロークを、前記第１のピストンに対し、独自に変換して伝達する第１のストローク変換機構であって、前記第１のピストンの移動量を前記第２のピストンの移動量に対して独立して制御する第１のストローク変換機構とを有し、
前記第２のピストンを前記駆動機構により直に制御する直結機構を有する、装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の計量空間が前記第２の計量空間より大きい、装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１のストローク変換機構は、前記駆動機構と前記第１のピストンとの間に配置された、バネを挟んだ連結機構と、
前記第１のピストンの移動を所定の位置で停止するストッパとを含む、装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記液が補充される第３のシリンダ内の第３の計量空間を第３のピストンが動く第３の計量ユニットと、
前記第３の計量空間に連通された第３のディスペンサであって、第３の容器に液を注入する第３のディスペンサとを有し、
前記駆動機構は、前記第１のピストン、前記第２のピストンおよび前記第３のピストンを同期して前記第１のストロークで上下するように操作し、さらに、
前記第３のピストンと前記駆動機構との間に配置され、前記駆動機構の前記第１のストロークを、前記第３のピストンに対し、独自に変換して伝達する第３のストローク変換機構であって、前記第３のピストンの移動量を前記第１のピストンの移動量および前記第２のピストンの移動量に対して独立して制御する第３のストローク変換機構を有する、装置。
【請求項６】
複数の容器に液を同時に供給する装置であって、
前記液が補充される第１のシリンダ内の第１の計量空間を第１のピストンが動く第１の計量ユニットと、
前記液が補充される第２のシリンダ内の第２の計量空間を第２のピストンが動く第２の計量ユニットと、
前記液が補充される第３のシリンダ内の第３の計量空間を第３のピストンが動く第３の計量ユニットと、
前記第１の計量空間に連通された第１のディスペンサであって、第１の容器に前記液を注入する第１のディスペンサと、
前記第２の計量空間に連通された第２のディスペンサであって、第２の容器に前記液を注入する第２のディスペンサと、
前記第３の計量空間に連通された第３のディスペンサであって、第３の容器に液を注入する第３のディスペンサと、
前記第１のピストン、前記第２のピストンおよび前記第３のピストンを同期して第１のストロークで上下するように操作する駆動機構と、
前記第２のピストンを前記駆動機構により直に制御する直結機構と、
前記第１のピストンと前記駆動機構との間に配置され、前記駆動機構の前記第１のストロークを、前記第１のピストンに対し、独自に変換して伝達する第１のストローク変換機構であって、前記第１のピストンの移動量を前記第２のピストンの移動量に対して独立して制御する第１のストローク変換機構と、
前記第３のピストンと前記駆動機構との間に配置され、前記駆動機構の前記第１のストロークを、前記第３のピストンに対し、独自に変換して伝達する第３のストローク変換機構であって、前記第３のピストンの移動量を前記第１のピストンの移動量および前記第２のピストンの移動量に対して独立して制御する第３のストローク変換機構とを有し、
前記第２の計量空間は、前記第１の計量空間および前記第３の計量空間より小さい、装置。
【請求項７】
請求項５または６において、
前記第１の計量ユニットおよび前記第３の計量ユニットは、前記第２の計量ユニットを中心とした対称な位置に配置されている、装置。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれかにおいて、
前記第１の計量ユニット、前記第２の計量ユニットおよび前記第３の計量ユニットは、この順番で直線的に配置されている、装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかにおいて、
前記容器は電池ケースであり、前記液として電解液を注入する、装置。
【請求項１０】
電極が内蔵された電池ケースに電解液を注入して電池セルを製造するシステムであって、
請求項１ないし８のいずれかに記載の装置であって、前記容器である電池ケースに、前記液として電解液を注入する装置を有する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液を供給する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本国特開２０１３−１２３４０号公報には、電解液の注入量をさらに精度よく制御できる装置が開示されている。この注入装置は、シリンダ内の計量空間をピストンが動く計量ユニットと、電解液を注入するディスペンサと、計量空間の上端部とディスペンサとをつなぐ第１の管路と、第１の管路に配置され、ピストンの動作に伴う背圧の変化により作動する背圧弁と、第２の管路を介して計量空間へ流入する液をオンオフする入口弁と、操作棒により背圧弁を一時的に開にセットする開放ユニットとを有する。
【発明の開示】
【０００３】
数多くの容器に対して電解液などを迅速に注入できる装置が求められている。
【０００４】
本発明の一態様は、複数の容器に液を同時に供給する装置である。この装置は、液が補充される第１のシリンダ内の第１の計量空間を第１のピストンが動く第１の計量ユニットと、液が補充される第２のシリンダ内の第２の計量空間を第２のピストンが動く第２の計量ユニットと、第１の計量空間に連通された第１のディスペンサであって、第１の容器に液を注入する第１のディスペンサと、第２の計量空間に連通された第２のディスペンサであって、第２の容器に液を注入する第２のディスペンサと、第１のピストンおよび前記第２のピストンを同期して第１のストロークで上下するように操作する駆動機構と、第１のピストンと駆動機構との間に配置され、駆動機構の第１のストロークを、第１のピストンに対し、独自に変換して伝達する第１のストローク変換機構であって、第１のピストンの移動量を第２のピストンの移動量に対して独立して制御する第１のストローク変換機構とを有する。
【０００５】
この装置は、複数の計量ユニット（計量デバイス）を共通の駆動機構で、同時に（並列に）操作する装置であり、計量ユニットの数に対して駆動機構の数を減らすことができる。このため、経済的であるだけでなく、計量ユニットの配置密度を向上できる。したがって、この装置により、数多くの容器に対して液を迅速に注入できる。また、複数の容器のそれぞれに対して計量ユニットを配置することにより、それぞれの容器に注入する液の容量を精度よく計量して供給（注入、注液）することができる。一方、共通の駆動機構により複数の計量ユニットのピストンを同時に（並列に）一定のストロークで駆動する装置の場合、個々の容器に対する注入量の制御に高い精度が要求されると、全ての計量ユニットの計量空間のサイズが高い精度で均一であることが要求され、そのような要求を低コストで実現することは難しい。この装置においては、ピストンと駆動機構との間に、駆動機構の第１のストロークを、ピストン毎に、独自に変換して伝達するストローク変換機構を設け、計量空間のサイズの差を容易に吸収したり、逆に、計量空間のサイズに意図的な差を設けることにより高精度での注入量の制御を可能としている。すなわち、駆動機構の第１のストロークを、第１のピストンに対し、独自に変換して伝達する第１のストローク変換機構を設け、第１のピストンの移動量を第２のピストンの移動量に対して独立して制御することを可能としている。
【０００６】
第１のストローク変換機構の一例は、駆動機構と第１のピストンとの間に配置されたバネを挟んだ連結機構と、第１のピストンの移動を所定の位置で停止するストッパとを含むものである。駆動機構が提供する第１のストロークで動く連結機構中にバネを挟むことにより、ストッパによりバネを縮めてストローク量（移動量）を変換できる。したがって、駆動機構により供給される移動量に対して第１のピストンの移動量を独自に制御（制限）でき、第１のピストンのストローク量（移動量）を第２のピストンのストローク量（移動量）に対し個別に（独立して）制御できる。また、第１の計量空間の大きさと第２の計量空間の大きさとが異なってもよく、異なるものを組み合わせてもよい。
【０００７】
第２のピストンと駆動機構との間にストローク変換機構を配置してもよい。第２のピストンの動きを駆動機構により直に制御する直結機構を設けてもよい。第２のピストンが、ストローク変換機構を介さずに駆動機構により直に操作される装置においては、駆動機構の動きを第２のピストンの動きでガイドできる。すなわち、ストローク変換機構に含まれるバネなどにより駆動機構の動きが不安定になることを抑制でき、それぞれの計量ユニットにおける計量の精度を確保できる。第２のピストンを駆動機構の第１のストロークで直に制御するためには、第１の計量空間が第２の計量空間より大きくてもよい。
【０００８】
この装置は、液が補充される第３のシリンダ内の第３の計量空間を第３のピストンが動く第３の計量ユニットと、第３の計量空間に連通された第３のディスペンサであって、第３の容器に液を注入する第３のディスペンサとを有していてもよい。駆動機構は、第１のピストン、第２のピストンおよび第３のピストンを同期して操作する。この装置は、第３のピストンと駆動機構との間に配置され、駆動機構の第１のストロークを、第３のピストンに対し、独自に変換して伝達する第３のストローク変換機構を備えていてもよい。第３のピストンの移動量を第１のピストンの移動量および第２のピストンの移動量に対して独立して制御することができる。
【０００９】
第１の計量ユニットおよび第３の計量ユニットは、第２の計量ユニットを中心とした対称な位置に配置されてもよい。例えば、第１の計量ユニット、第２の計量ユニットおよび第３の計量ユニットは、この順番で直線的に配置されてもよい。中心となる第２の計量ユニットの第２のピストンが、ストローク変換機構を介さずに、直結機構により駆動機構により直に操作されてもよい。第２のピストンをガイドとして用い、駆動機構の動きを安定させながら、それぞれの計量ユニットの計量精度を維持できる。典型的には、第２の計量空間は、第１の計量空間および第３の計量空間より小さくてもよい。
【００１０】
この装置は電池ケースに電解液を注入する装置として用いることができる。したがって、電極が内蔵された電池ケースに電解液を注入して電池セルを製造するシステムとして、容器である電池ケース（電池缶）に、液として電解液を注入する上記に記載の装置を有するシステムを提供してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】注液装置の正面図。
【図２】注液装置の背面図。
【図３】注液装置の側面図。
【発明の実施の形態】
【００１２】
図１に本発明の一実施形態にかかる装置（３連のプランジャーポンプ、電解液供給装置、注液装置、供給装置）を正面から見た様子を示し、図２に背面から見た様子を示し、図３に側面から見た様子を示している。まず、図３に基づき、装置の概略の構成を説明する。この装置１の一例は、電池セル９９を製造するシステム１１０に採用された注液装置である。注液装置１は、電極９５が内蔵されたバッテリ容器（電池ケース、電池缶）９０に電解液１９を供給する装置（プランジャーポンプ）である。このシステム１１０では、バッテリ容器９０は、減圧室１００の内部に配置され、減圧室１００の内部は真空ポンプにより所定の圧力（負圧、減圧雰囲気）になるように減圧される。システム１１０は、減圧室１００の上壁１０１に適当なピッチで配置された複数の注液装置１を含み、減圧室１００内の多数のバッテリ容器９０に同時に、または並列に電解液１９が注入される。なお、以下においては、１つの注液装置１を抜き出して説明する。
【００１３】
注液装置１は、減圧室１００の上壁（天板）１０１の上に配置された計量ユニット１０と、計量ユニット１０の下流に配置されたディスペンサ２０と、駆動機構３０とを含む。計量ユニット１０の上流に配置されたリザーバー（リザーバータンク、不図示）から補充される電解液１９を計量し、ディスペンサ２０を介して容器９０へ注入する。計量ユニット１０は、シリンダ１１と、ピストン１２とを含む。シリンダ１１は上下に延びており、シリンダ１１内をピストン１２が上下方向（鉛直方向）に沿って動く。細い破線で示すようにシリンダ１１の内部のピストン１２が出入りする領域が計量空間１３となっており、ピストン１２の出入りする量（ストローク量、移動量）を制御することにより計量空間１３で計量される電解液１９の量を自在に制御（調整）できる。
【００１４】
ピストン１２は、シール液を保持する空間１５を介して上方に延びており、サーボモータ３３を含む駆動機構３０により操作される。サーボモータ３３の一例はステッピングモータであり、回転量、回転速度および回転方向を制御ユニット３９により制御し、ピストン１２が所定のストローク（第１のストローク）で上下に移動するように操作する。駆動機構３０が提供する第１のストローク（移動量）はサーボモータ３３をパルス制御することにより精度よく制御できる。注液装置１は、計量ユニット１０で計量された電解液１９を容器９０へ１回または複数回注入することにより、所定の量を精度よく容器９０へ供給する。典型的な制御ユニット３９は、ＣＰＵおよびメモリを含むハードウェア資源を備え、プログラム（プログラム製品）を実行することにより注液装置１を制御する。
【００１５】
計量ユニット１０により計量された電解液１９は、ディスペンサ２０によりバッテリ容器９０に対し上方から注入される。ディスペンサ２０は、バッテリ容器９０内またはバッテリ容器９０の上端近傍に配置される吐出ノズル２１と、この吐出ノズル２１が下端に装着された単管（円筒またはシリンジ、以降においてはシリンジ）２２と、吐出ノズル２１の内側に配置されてこの吐出ノズル２１の先端を開閉するニードル弁（ストップ弁）２３と、シリンジ２２の内部を上下に貫通するように設けられた弁制御棒２５と、弁制御棒２５を介してニードル弁２３を上下に駆動し、ニードル弁２３を開閉制御するアクチュエータ２４とを含む。ニードル弁２３はノーマルオフ（ノーマル閉）であり、弁制御棒２５を介してニードル弁２３を吐出ノズル２１の先端に付勢する手段（例えば、コイルばね）２６を含む。
【００１６】
シリンジ２２は、減圧室１００の上壁１０１を貫通して上下に延びており、先端は減圧室１００の内部に配置されたバッテリ容器９０に到達している。したがって、ディスペンサ２０の先端となるシリンジ２２の下端は、上壁１０１の上に配置された計量ユニット１０の計量空間１３の下端部よりも下側まで延びており、計量空間１３に充填された電解液１９は、静圧（スタティックヘッド）でバッテリ容器９０まで流れる。さらに、シリンジ２２の先端（下端）となる吐出ノズル２１の周りは減圧雰囲気となっており、圧力差により電解液１９が減圧室１００のバッテリ容器９０に注入される。また、シリンジ２２の内部に設けられたニードル弁２３により吐出ノズル２１の直上を閉じることにより、吐出ノズル２１が減圧雰囲気に面している場合においても、吐出ノズル２１からの電解液１９の液漏れを抑制でき、液切れ性が改善される。さらに、注入前に、ニードル弁２３を開にすることにより、減圧室１００の負圧を用いて計量空間１３を含めた注液装置１の内部から空気などの気体を抜くことができる。
【００１７】
ディスペンサ２０は、計量ユニット１０の計量空間１３の上側に設けられたポート１８を介して計量空間１３と連通している。計量空間１３へは、下側に設けられたポート１７を介してリザーバーから電解液１９が補給される。ディスペンサ２０と計量ユニット１０のポート１８とを接続する連通路５０は、上下に延びた管路５１の計量空間１３の下端部の近傍に相当する位置に配置された背圧弁５５を含む。
【００１８】
背圧弁５５は、弁体であるボール５６と、このボール５６を上方に付勢し、背圧弁５５を閉（オフ）に維持するコイルばね５７とを含む。コイルばね５７は、計量ユニット１０のピストン１２が動作（ストローク、この場合は下側に移動）しない限り、背圧弁５５を介して電解液１９が流れない程度の圧力をボール５６に与えるように設定されている。例えば、背圧弁５５は、減圧室１００の最大負圧（真空度）と大気圧との差圧が背圧として加わっても電解液１９が流れない設定になっている。この背圧弁５５は、減圧室１００の負圧がブレークして大気圧となる異常事態が発生したときに逆止弁として作用する。また、注液装置１を用いて減圧室１００以外で、たとえば、大気圧で容器９０に液を注入する場合は、シリンジ２２の内圧が計量空間１３の内圧よりも高くなる異常事態が発生したときに逆止弁として作用する。
【００１９】
注液装置１は、さらに、背圧弁５５を一時的に開にセット（固定）し、減圧室１００の負圧を利用して注液装置１を減圧することにより注液装置１から空気などの気体を除去できる開放ユニット５９を含む。開放ユニット５９は、直管部５１を通って背圧弁５５の弁体であるボール５６を操作する操作棒５８を含む。注液する際に、操作棒５８は完全に退避させてもよく、操作棒５８の先端が直管部５１に入っていてもよい。操作棒５８を直管部５１から引き上げることにより背圧弁５５は通常に動作する。操作棒５８の一部を直管部５１に挿入しておくことにより、直管部５１の電解液１９が通過する断面積が小さくなるので、直管部５１を電解液１９が通過するときの圧力損失を制御できる。たとえば、減圧室１００の圧力が何らかの要因で変わると背圧弁５５に加わる力が多少なりといえども変化する可能性がある。そのようなときに、計量空間１３を動くピストン１２の位置と背圧弁５５が開閉するタイミングを操作棒５８の位置により制御することが可能である。
【００２０】
注液装置１は、バッテリ容器９０に電解液１９を１回または複数回に分けて注入（分注）する。ピストン１２を駆動機構３０により上方にストロークさせることにより所定の量の電解液１９を計量空間１３に流入させる。ピストン１２が上方へストロークしている間は、背圧弁５５を開にする背圧が背圧弁５５には加わらず、背圧弁５５は閉じた状態に維持される。電解液１９は、入口弁５を経由して計量空間１３の下側の入口ポート１７から流入する。ピストン１２を停止し、入口弁５を閉じた後、ニードル弁２３を開く。計量空間１３は入口弁５の上流の系から遮断され、入口弁５より上流のシステムの静圧は印加されない。シリンダ１１およびピストン１２により構成される計量空間１３の断面積は配管の断面積の１桁以上、通常は２桁〜３桁以上大きい。分注する電解液１９を断面積の大きな計量空間１３にいったん蓄積することにより、ニードル弁２３に印加され電解液１９の静圧（液柱による圧力）を最小限に抑える。さらに、背圧弁５５によりニードル弁２３に加わる圧力が抑制される。
【００２１】
ニードル弁２３を開いた後、ピストン１２を下側へストロークさせる。背圧弁５５に所定の背圧が加わると背圧弁５５が開き、ピストン１２の動きに対応する量の電解液１９が吐出ノズル２１の先端から安定して吐出される。背圧弁５５はピストン１２の動きに瞬時（即座）に反応して開閉する。したがって、ピストン１２がストロークを停止すると、背圧弁５５により、ほぼ瞬時に計量ユニット１０とディスペンサ２０とを圧力的に分離できる。このため、ディスペンサ２０の先端が減圧（真空）状態に置かれていても、計量空間１３の電解液１９が減圧に引っ張られて大量に流出してしまう事態を未然に防止できる。
【００２２】
図１および図２に示すように、注液装置１は、３組の計量ユニット１０ａ〜１０ｃおよびディスペンサ２０ａ〜２０ｃのセットを含み、これらのセットを同期して（同時に）駆動する駆動機構３０を含む。各々のディスペンサ２０ａ〜２０ｃは、それぞれ異なる複数の容器９０ａ〜９０ｃに液１９を注入できる。注液装置１は、複数の容器９０ａ〜９０ｃに液１９を同時に供給する装置であって、電解液１９が補充される第１のシリンダ１１ａ内の第１の計量空間１３ａを第１のピストン１２ａが動く第１の計量ユニット１０ａと、電解液１９が補充される第２のシリンダ１１ｂ内の第２の計量空間１３ｂを第２のピストン１２ｂが動く第２の計量ユニット１０ｂと、電解液１９が補充される第３のシリンダ１１ｃ内の第３の計量空間１３ｃを第３のピストン１２ｃが動く第３の計量ユニット１０ｃとを含む。
【００２３】
第１の計量ユニット１０ａおよび第３の計量ユニット１０ｃは、第２の計量ユニット１０ｂを中心とした対称な位置に配置されている。本例では、第１の計量ユニット１０ａ、第２の計量ユニット１０ｂおよび第３の計量ユニット１０ｃは、この順番で直線的に配置されている。第１の計量ユニット１０ａ、第２の計量ユニット１０ｂおよび第３の計量ユニット１０ｃは、第２の計量ユニット１０ｂを頂点とする二等辺三角形をなすように配置されていてもよい。
【００２４】
注液装置１は、さらに、第１の計量空間１３ａに連通された第１のディスペンサ２０ａであって、第１の容器９０ａに液１９を注入する第１のディスペンサ２０ａと、第２の計量空間１３ｂに連通された第２のディスペンサ２０ｂであって、第２の容器９０ｂに液１９を注入する第２のディスペンサ２０ｂと、第３の計量空間１３ｃに連通された第３のディスペンサ２０ｃであって、第３の容器９０ｃに液１９を注入する第３のディスペンサ２０ｃとを含む。注液装置１は、第１のピストン１２ａ、第２のピストン１２ｂおよび第３のピストン１２ｃを同期して同時に（並列に）操作する駆動機構３０と、第１のピストン１２ａと駆動機構３０との間に配置され、第１のピストン１２ａの移動量を他のピストン１２ｂおよび１２ｃの移動量に対して独立して制御する第１のストローク変換機構（ストローク制御機構）６０ａと、第３のピストン１２ｃと駆動機構３０との間に配置され、第３のピストン１２ｃの移動量を他のピストン１２ａおよび１２ｂの移動量に対して独立して制御する第３のストローク変換機構（ストローク制御機構）６０ｃとを含む。ストローク変換機構６０ａおよび６０ｃは、駆動機構３０から提供される第１のストロークを独自に変換してそれぞれのピストン１２ａおよび１２ｃに伝達する。注液装置１は、さらに駆動機構３０により第２のピストン１２ｂを直に制御する直結機構６２を有する。第２のピストン１２ｂは、ストローク変換機構を介さずに駆動機構３０により直に操作される。
【００２５】
駆動機構３０は、サーボモータ３３と、サーボモータ３３により駆動されるボールねじ３４と、ボールねじ３４により上下に駆動されるキャリッジ３５と、キャリッジ３５を左右で支持する１組のボールスプライン３６と、キャリッジ３５と一体で動き、ボールねじ３４と同軸に配置された中空のシャフト３７と、シャフト３７を介してピストン１２ａ〜１２ｃを同期して（同時に、並列に）動かすようにピストン１２ａ〜１２ｃが連結された連結ブロック３８とを含む。第２のピストン１２ｂは連結ブロック３８に直結されており、第１のピストン１２ａおよび第３のピストン１２ｃは、ストローク変換機構６０ａおよび６０ｃを介してそれぞれ連結ブロック３８に接続されている。
【００２６】
第１のストローク変換機構６０ａおよび第３のストローク変換機構６０ｃは共通の構成を備えており、駆動機構３０とそれぞれのピストン１２ａおよび１２ｃとの間に配置された、バネ６１を挟んだ連結機構６４と、それぞれのピストン１２ａおよび１２ｃの移動を所定の位置で停止するストッパ６３とを含む。連結機構６４は、ピストン１２ａおよび１２ｃのそれぞれのフランジ（リング、突起部）６９と連結ブロック３８とに挟まれるように配置されたバネ（コイルバネ）６１と、コイルバネ６１を貫通するように配置された連結棒６５とを含む。バネ６１と連結棒６５とを含む連結機構６４は、最大長さ（距離、間隔）が連結棒６５により規定されるリンク式サスペンションとしての機構を実装するものであり、コイルバネ６１と連結棒６５とが同軸に配置されていても、並列に配置されていてもよい。ストッパ６３は、コイルバネ６１の支持部を兼ねたピストン１２ａおよび１２ｃのフランジ６９に当たってそれぞれのピストンの動き（移動量）を制御する係合部（係止部、ストッパ部）６８と、係合部６８の位置を制御する位置制御機構（マイクロメータ）６７とを含む。
【００２７】
３連の計量ユニット１０ａ〜１０ｃの計量空間１３ａ〜１３ｃのうち、中央の第２の計量空間１３ｂの容量は左右の第１の計量空間１３ａおよび第３の計量空間１３ｃの容量より小さく設定されている。例えば、製造公差の範囲内で、容量の小さな計量空間１３を備えた計量ユニット１０が中央に配置され、それより大きな容量の計量空間１３を備えた計量ユニット１０が左右に配置されている。注液装置１においては、サーボモータ３３が動いてキャリッジ３５が下がり、連結ブロック３８を介して３連のピストン１２ａ〜１２ｃが下に向かって駆動されると、容量の大きな左右の計量ユニット１０ａおよび１０ｃの計量空間１３ａおよび１３ｃから吐出される液量が、中央の計量ユニット１０ｂの計量空間１３ｂから吐出される液量に対し、先に所定の値に達する。このため、ストローク変換機構６０ａおよび６０ｃの連結機構６４およびストッパ６３により、駆動機構３０のストローク量（第１のストローク）が、短いストローク量に変換され、ストッパ６３で規定された位置（移動量）でピストン１２ａおよび１２ｃの動きを停止（制限）できる。
【００２８】
駆動機構３０のストローク量（第１のストローク、サーボモータ３３の操作量）は最も容量の小さい中央の計量ユニット１０ｂのピストン１２ｂの移動量に合わせて設定される。このため、駆動機構３０は連結ブロック３８および直結機構６２を介してピストン１２ｂを駆動し、計量空間１３ｂから所定の量の電解液１９が吐出されるまでピストン１２ｂを下降する。その間、ストローク変換機構６０ａおよび６０ｃのバネ６１が縮み、ピストン１２ａおよび１２ｃは、ストッパ６３により移動が停止した後に連結ブロック３８が下降しても下降しない。したがって、ストローク変換機構６０ａおよび６０ｃにより、ピストン１２ａ〜１２ｃの所定の液量を吐出するために要するストロークの差は吸収される。
【００２９】
それぞれの容器９０ａ〜９０ｃに所定の量の液１９が吐出（注入）されると、駆動機構３０のサーボモータ３３が反転し、ボールねじ３４、キャリッジ３５、シャフト３７を介して連結ブロック３８が上昇する。中央の第２のピストン１２ｂは連結ブロック３８に直結されているので連結ブロック３８とともに上昇し、左右の第１のピストン１２ａおよび第３のピストン１２ｃは連結機構６４の連結棒６５を介して連結ブロック３８とともに上昇する。それぞれの計量空間１３ａ〜１３ｃに電解液１９が充填されると、再び、駆動機構３０のサーボモータ３３により連結ブロック３８が下降し、上記と同様に、それぞれの計量空間１３ａ〜１３ｃにより精度よく計量された電解液１９が３つの容器９０ａ〜９０ｃに同時に注入される。
【００３０】
計量空間１３ａ〜１３ｃを構成するシリンダ１１ａ〜１１ｃおよびピストン１２ａ〜１２ｃに、製造上の公差が生じることは回避できない。計量空間１３ａ〜１３ｃの容量の差が注液量の公差以内に収まるように、それぞれのシリンダ１１ａ〜１１ｃおよびピストン１２ａ〜１２ｃを高精度で加工することも可能であるかもしれない。しかしながら、そのためには、液を注入することを目的とするシリンダおよびピストンとして要求される精度以上の高精度が要求され、多大な費用と時間とが費やされる可能性がある。この注液装置１においては、それぞれの計量空間１３ａ〜１３ｃに公差があることを前提として、その公差を、ピストン１２ａおよび１２ｃのストロークを、ストローク変換機構６０ａおよび６０ｃにより独立して制御することにより吸収できるようにしている。したがって、３連のポンプを構成する計量ユニット１０ａ〜１０ｃを有する注液装置１であって、それぞれの計量ユニット１０ａ〜１０ｂからの注入量が高い精度で整合された注液装置を、注液装置としては通常の加工精度で製造して提供できる。
【００３１】
さらに、この注液装置１において、ストローク変換機構６０ａおよび６０ｃによる調整を明確に行うためには、駆動機構３０で直に制御される中央の第２の計量ユニット１０ｂの計量空間１３ｂのサイズに対し、両側の計量ユニット１０ａおよび１０ｃの計量空間１３ａおよび１３ｃのサイズは明確に大きいことが望ましい。したがって、設計段階から計量空間１３のサイズが異なる計量ユニット１０を組み合わせて注液装置１を構成してもよい。
【００３２】
３連のピストン１２ａ〜１２ｃのいずれにもストローク変換機構６０を設置して、それぞれのピストン１２ａ〜１２ｃを独立して制御することも可能である。しかしながら、ストローク変換機構６０は、ストロークを変換するためにバネなどの剛性が低く、間隔を制御するために長さが可変の部材を用いることが多い。したがって、連結ブロック３８に係る負荷がピストン単位で変動し、連結ブロック３８が水平に上下動するための障害になり得る。駆動機構３０の連結ブロック３８は、ピストン１２ａ〜１２ｃに一定のストロークを安定して供給するために、常に水平な状態で上下に移動することが望ましい。連結ブロック３８に傾きが発生すると、それぞれのディスペンサ２０ａ〜２０ｃを介して容器９０ａ〜９０ｃに注入される液量が変動する要因になり得る。
【００３３】
この注液装置１においては、サーボモータ３３で上下に移動するキャリッジ３５の両側にボールスプライン３６を配置することにより、キャリッジ３５が水平方向に極めて安定した状態で上下動するようにしている。さらに、キャリッジ３５に連動して上下に動く連結ブロック３８の中央に取り付けられる第２のピストン１２ｂを連結ブロック３８に直結している。すなわち、直結機構６２により駆動機構３０に直結して動く第２のピストン１２ｂを備えた第２の計量ユニット１０ｂを中心として対称な位置に第１の計量ユニット１０ａおよび第３の計量ユニット１０ｃを配置している。対称の中心に配置された第２のピストン１２ｂは、ストローク変換機構６０を設けられずに連結ブロック３８と直結され、中央のピストン１２ｂが、連結ブロック３８が上下に移動する際のガイドを兼ねることができる。
【００３４】
ガイドを兼ねて直結されるピストンを連結ブロック３８の左右に配置するためには、左右の計量ユニットを公差のないもので構成する必要がある。また、左右に一列に並んだピストン１２ａ〜１２ｃの中央にガイドを兼ねるピストン１２ｂを配置し、左右にバネを含むストローク変換機構６０ａおよび６０ｃを配置することにより、連結ブロック３８に作用する負荷の変動を抑制でき、負荷のバランスを調整して、連結ブロック３８を最もスムーズに、水平な状態で上下に移動させることができる。
【００３５】
このように、注液装置１は、３つの容量が異なる可能性がある計量ユニット１０ａ〜１０ｃを連結して、１つの駆動機構３０により駆動することができる。それぞれの計量ユニット１０ａ〜１０ｃで、精度よく、さらに、整合が取れるように計量された電解液１９を、同時に（並列に）３つの容器９０ａ〜９０ｃに注入できる。この注液装置１においては、占有スペースが大きくなる駆動機構３０の数を減らし、計量ユニット１０ａ〜１０ｃを最小間隔で配置することが可能となり、複数の容器９０に対する注液作業の効率を、面積効率を含めて、大幅に向上できる。また、駆動機構３０の数を削減することにより、注液に要する設備費用およびランニング費用を削減できる。
【００３６】
本例においては、３つの計量ユニット１０ａ〜１０ｃが一列に配置された注液装置１を例に説明しているが、２つの計量ユニットを同時に１つの駆動機構３０により操作する注液装置であってもよく、４つ以上の計量ユニット１０を１つ駆動機構３０により操作する注液装置であってもよい。例えば、５つの計量ユニット１０を十字に配置し、中央の計量ユニット１０のピストン１２を直に連結ブロック３８で操作し、他の計量ユニット１０のピストン１２はストローク変換機構を介して操作する注液装置であってもよい。また、本例では、電解液１９を注入して電池セル９９を製造するシステム１１０を例に説明しているが、注入される液は電解液に限定されない。また、本例では、複数の計量空間１３ａ〜１３ｃを形成するシリンダ１１ａ〜１１ｃをシリンダブロック１１ｘとして１つの部材により構成しているが、シリンダ１１ａ〜１１ｃは複数の部材またはブロックで構成してもよい。すなわち、第２のシリンダ１１ｂは第１のシリンダ１１ａと共通のブロックであってもよく、独立したブロックであってもよい。同様に、第３のシリンダ１１ｃは、第１のシリンダ１１ａおよび第２のシリンダ１１ｂと共通したブロックであってもよく、独立したブロックであってもよい。
【００３７】
また、上記においては、本発明の特定の実施形態を説明したが、様々な他の実施形態および変形例は本発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者が想到し得ることであり、そのような他の実施形態および変形は以下の請求の範囲の対象となり、本発明は以下の請求の範囲により規定されるものである。
【図１】
0006967818.tif 000002
【図２】
0006967818.tif 000003
【図３】
0006967818.tif 000004