JPH09283113A - 液体注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、充填物が密に充填された容器に対し
て所定量の液体を一度に注入でき、液浸透時間の大幅短
縮化を得られるとともに容器内外への液体の飛散を阻止
して、作業性および信頼性の向上を図れる液体注入装置
を提供する。 【解決手段】サーボモータ４に回転体６を連結し、この
回転体にハンガ１２を回動自在に枢支し、このハンガに
充填物を充填した容器本体Ａを支持し、回転体の回転に
ともなって遠心力を作用させ、ハンガを水平方向に回動
する。このハンガに、容器本体の開口部と対向して注液
部１４を配置し、回転体に作用する遠心力を利用して容
器本体へ注液をなす。注液部と対向して液供給機構２が
配置され、注液部に液体を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一端に開口部を有
する容器本体内に充填物を密に充填し、容器本体の開口
部から液体を注入して充填物に吸収させる液体注入装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばリチウム電池を製造するには、
（プラス）電極シートと、（マイナス）電極シートおよ
び、これらシート間に介在されるセパレータセルを重ね
合わせて一体化した担体物質を密に巻迴し、最終的に一
つの円柱体を形成する。

【０００３】この円柱体の担体物質を、有底筒状をなす
電池容器に、この上面開口部から強制的に挿入し、充填
する。そして、このような担体物質を収容する電池容器
内に注入ノズルから電解液を注入する。

【０００４】ところが、上記担体物質は多孔性であると
はいえ、密に巻迴された状態で電池容器内に強制的に充
填されているので、ここに含まれる空気が電解液で逃げ
場を塞がれて、電解液は担体物質中に容易には浸透しな
い。

【０００５】担体物質上面と電池容器上端縁との差は極
く僅かであり、オーバーフローを避けながら一度に注入
可能な電解液の量もまた、僅かでしかない。したがっ
て、実際の電解液注入作業は、オーバーフローしない程
度の液注入を行い、完全な浸透がなされたことを確認し
てから、再びオーバーフローしない程度のわずかの量の
液注入をなす。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、液注入を
数回に分けて行い、完了させる。僅かな量の電解液を注
入後、大気圧下に放置することによる浸透作用を得、こ
れを繰り返すところから、非常に時間がかって作業性が
悪い。

【０００７】また電池容器内の担体物質に対して、浸透
させるべき電解液の量は計算から求められており、この
量から過剰になっても、過少になっても、所定の電池性
能が得られない。

【０００８】そのため、注液する都度、その電解液を計
量し、個々の電池容器に対する合計注入量を計測しなけ
ればならない。たとえ自動計測をなすにも、手間がかか
って面倒であるし、それ以前の問題として電解液を注液
するポンプの誤差が蓄積されるので、注入精度の向上を
得られ難いものであった。

【０００９】近時、電解液の注入時間を短縮するため、
密閉室を用意し、内部に担体物質を充填した電池容器を
収容する。この電池容器の開口部に液受け容器を嵌着
し、さらにノズルを対向させる。ノズルはバルブを介し
て液供給ポンプと連通する。

【００１０】密閉室には真空ポンプが連通しており、こ
れを駆動して密閉室を減圧化し、電池容器内部の真空引
きを行う。そして、液供給ポンプを駆動してノズルから
液受け容器に電解液を注入する。

【００１１】しかるのち、密閉室を開放して大気圧状態
に変え、電解液の上面である大気圧条件と、電解液下面
である担体物質の負圧条件との圧力差を利用し、担体物
質への電解液の浸透を得る電解液注入装置が開発され
た。

【００１２】この場合、液注入時間の短縮は可能である
けれども、密閉室を真空引きしたり、大気開放条件に変
えるのに時間を費やして、注液工程自体の時間短縮には
至らないものである。

【００１３】また、大気開放時に、一度給水された電解
液が再び担体物質から表面に染み出たり、気泡が生成さ
れ、かつ破裂飛散して電池容器内外を汚染する等の問題
があった。

【００１４】なお、ここでは電池製造に関わる液体注入
装置を説明したが、こればかりではなく、充填物として
粉体の複合剤を容器本体内に突き固めた状態で密に充填
したものに対して液体を注入する装置の例も多々存在す
る。

【００１５】本発明は、上述した事情に鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは、充填物が密に充填
された容器に対して所定量の液体を一度に注入でき、液
浸透時間の大幅短縮化を得られるとともに容器本体内外
への液体の飛散を阻止して、作業性および信頼性の向上
を図れる液体注入装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液体注入装置は、請求項１として、一端に
開口部を有する容器本体内に充填物を密に充填し、上記
容器本体の開口部から液体を注入して充填物に吸収させ
るものにおいて、回転駆動源と、この回転駆動源に連結
され回転駆動される回転体と、上記容器本体を支持し、
かつ上記回転体の周囲に回転体の回転とともに回動自在
に枢支され、回転体の回転にともなう遠心力により水平
方向に回動するハンガと、このハンガに、上記容器本体
の開口部と対向して配置され、回転体に作用する遠心力
を利用して容器本体に注液をなす注液手段と、この注液
手段と対向して配置され、注液手段に液体を供給する液
供給手段とを具備したことを特徴とする。

【００１７】請求項２として、請求項１記載の上記回転
体は、その下端部に上記回転駆動源が連結され、その上
端部に回転円板を備えて上記ハンガを回動自在に枢支す
ることを特徴とする。

【００１８】請求項３として、請求項１記載の上記ハン
ガは、その下部側に容器本体を支持する容器支持部を備
え、上部側に上記注液手段を備えたことを特徴とする。
請求項４として、請求項１記載の上記注液手段は、その
先端が上記容器本体の充填物端面と所定の間隙を存して
対向するノズルと、このノズルと弁座を介して連通する
受液部と、上記弁座に備えられ遠心力の増減にともなっ
て弁座を開閉する遠心バルブとを具備したことを特徴と
する。

【００１９】以上のごとき課題を解決する手段を採用す
ることにより、回転駆動源で回転体を回転駆動し、この
回転にともなって注液手段に遠心力を作用させ、容器本
体に対して注液をなす。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面にもとづいて説明する。図１は、液体注入装置を示
す。この装置は、たとえば床面Ｙに配置される装置本体
１と、この装置本体１の上方部位に配置され、例えば天
井面Ｔに取り付けられる液供給機構２とから構成され
る。

【００２１】上記装置本体１から説明すると、床面Ｙに
配置される基台３内に、回転駆動源であるサーボモータ
４が設けられる。このモータ４は、回転軸が上方に突出
されていて、この端部にプーリ５が嵌着される。

【００２２】一方、基台３上には回転体６が軸方向を垂
直方向に立てた状態で取り付けられる。この回転体６の
下端部は基台３の下面に突出しており、ここにもプーリ
７が嵌着される。そして、このプーリ７と上記モータ４
の回転軸に嵌着されるプーリ５との間に歯付きベルト８
が掛け渡されていて、モータ４と回転体６との機械的な
連結がなされる。

【００２３】上記回転体６の上端部には回転円板９が設
けられる。すなわち、上記サーボモータ４の回転駆動力
は歯付きベルト８を介して回転円板９に伝達されるよう
になっている。

【００２４】上記回転円板９の周端部には、複数の突片
１０…が放射状に設けられていて、周端面から外方に突
出する。この突片１０の突出部分に枢支部１１が設けら
れ、後述するハンガ１２が回動自在に枢支される。

【００２５】上記ハンガ１２は、その上端部が上記突片
１０の枢支部１１に枢支される長尺状のボルトである支
持杆１３と、この支持杆１３の上部側に設けられる注液
部１４と、下部側に設けられる容器支持部１５とを備え
ている。

【００２６】上記注液部１４は、上記支持杆１３に螺着
される止めねじ１６，１６によってその位置決めがなさ
れるロート支持体１７と、このロート支持体１７によっ
て支持される後述する一体連結物１８を備えている。一
体連結物１８の支持杆１３に沿う位置は、止めねじ１
６，１６の位置を適宜変更することにより自由に調整可
能である。

【００２７】上記一体連結物１８を、図３にもとづいて
説明する。これは、下部側にノズル１９があり、中央部
にロート２０があり、上部側に蓋体２１があって、互い
にテーパねじ加工がなされ、液漏れのないように螺着さ
れる。

【００２８】上記ノズル１９は、その先端（下端）から
中途部まで、軸心に沿って液注出孔２２が穿設される。
ノズル１９先端は上記容器支持部１５に支持される容器
本体Ａ内に挿入しており、容器本体Ａ内に密に充填され
る充填物、たとえば粉体ｂの最上面とは所定の間隔ａを
存するよう、先に説明した止めねじの位置を調整するこ
とで正しく設定される。

【００２９】一方、上記ロート２０の上端から中途部ま
で凹陥状に形成された受液部２３が設けられる。この受
液部２３底面には、軸方向に沿って小径の弁座孔２４が
設けられる。

【００３０】上記液注出孔２２上端と上記弁座孔２４と
の間は、弁座２５となっている。すなわちこの弁座２５
は、ノズル１９上部とロート２０下部とに亘って設けら
れるものである。ここでは、弁座２５はほぼ卵形に形成
される空間部であって、この内部に遠心バルブ２６と圧
縮ばね２７が収容される。

【００３１】上記遠心バルブ２６は、卵形の弁体２８ａ
と、この弁体の上下端部に突設される弁棒２８ｂ，２８
ｃとからなる。上部側の弁棒２８ｂは弁座孔２４を介し
て受液部２３内に挿入され、下部側の弁棒２８ｃは弁座
２５を介して液注出孔２２内に挿入される。

【００３２】そして、下部側弁棒２８ｃに沿って上記圧
縮ばね２７が巻回されていて、弁体２８ａを上記弁座孔
２４方向へ弾性的に押圧付勢する。通常状態で、上部側
弁棒２８ｂが受液部２３内に大きく突出し、かつ弁体２
８ａは弁座２５上端部に押し付けられて弁座孔２４を完
全に閉成する。したがって、受液部２３と液注出孔２２
は弁体２８ａによって確実に遮断される。

【００３３】上記遠心バルブ２６に遠心力が作用し、こ
の遠心力が圧縮ばね２７の弾性力を上回る状態になる
と、遠心バルブ２６は圧縮ばね２７を圧縮変形させ移動
する。すなわち、弁座孔２４は開放される。

【００３４】上記蓋体２１は、この軸心に沿い上端部か
ら下端部に亘って孔部２９が設けられる。したがって、
この孔部２９を介して上記受液部２３は外部と連通する
ことになる。

【００３５】再び図１に示すように、上記容器支持部１
５は、支持杆１３のボルト１３ａ頭上に支持される底板
３０と、この底板３０上に設けられ容器本体Ａが緩挿さ
れる開口部を有する支持容器３１とを備えている。この
状態で、容器本体Ａの上部は支持容器３１の上端面から
上方に突出するような寸法設定がなされる。

【００３６】一方、上記液供給機構２は、天井面Ｔに設
けられるエアーシリンダのごとき昇降機構３２と、この
昇降機構３２の作動杆３２ａ端部に設けられる昇降基板
３３、およびこの昇降基板３３の下面側に複数の吊持杆
３４…を介して吊設される液注入基板３５を備えてい
る。

【００３７】上記液注入基板３５上には、図示しない液
タンクに連通するポンプ３６が配置される。このポンプ
３６の吐出側には複数の吐出管３７…が接続されてい
て、それぞれバルブ３８…を介して液供給ノズル３９…
に連通している。

【００３８】すなわち、この液注入基板３５にはポンプ
３６を中心として複数の液注入ノズル３９が放射状に設
けられていて、これらのノズルの配置される直径および
間隔は上記容器支持部１５と正しく一致する。そして、
図示しないセンサの検知信号によって、容器支持部１５
が液供給ノズル３９と正確に対向するよう上記サーボモ
ータ４を制御するようになっている。

【００３９】これに対して液注入基板３５は、後述する
ように昇降機構３２によって昇降駆動されるものである
が、最も降下した位置で上記回転円板９に当接しないよ
う設計的に考慮された形状をなす。

【００４０】つぎに、このようにして構成される液体注
入装置の作用を説明する。はじめサーボモータ４は停止
しており、容器支持部１５に粉体ｂを密に充填した容器
本体Ａを支持する作業が行われる。

【００４１】このとき、回転円板９は正しく設定された
位置にあり、一体連結物１８の最上部に位置する蓋体２
１は液供給ノズル３９に対向している。また、昇降機構
３２は液供給基板３５を回転円板９に当接しない程度の
位置に保持する。

【００４２】全ての容器支持部１５に粉体を充填した容
器本体Ａを支持する作業を終えたら、図示しない作動開
始スイッチをオンにする。昇降機構３２に駆動信号が出
て、作動杆を降下駆動する。

【００４３】液供給基板３５はポンプ３６等を支持した
状態のまま降下移動し、この周端部に取り付けられる各
液供給ノズル３９の先端部は、各蓋体２１の孔部２９に
一斉に介挿する。

【００４４】この状態で昇降機構３２の降下作用が停止
し、ついでポンプ３６が駆動するとともにバルブ３８が
所定時間開放して、液供給ノズル３９から所定量の液体
が供出される。

【００４５】上記液供給ノズル３９は蓋体２１の孔部２
９に挿入しているところから、液体はロート２０に設け
られる受液部２３に供給される。この状態ではまだ遠心
バルブ２６に遠心力が作用していないので、弁体２８ａ
は弁座孔２４を閉成しており、所定量の液体が受液部２
３に貯溜されることとなる。

【００４６】受液部２３へ所定量の液体供給が終了した
時点で、再び昇降機構３２は液供給基板３５を上昇駆動
する。したがって、ノズル３９の先端は蓋体２１の孔部
２９から抜け出て、これらから充分離間する。

【００４７】ついで、サーボモータ４が駆動して回転円
板９を回転駆動する。図５に示すように、回転速度が徐
々に上昇するスローアップの状態から、一定の回転速度
（２００〜７００ｒｐｍ）である定速回転の状態に保持
され、所定時間経過後に再び回転速度が徐々に減速する
スローダウンの状態に変わって、停止に至る。

【００４８】図２に二点鎖線で示すように、回転円板９
の回転速度が低いスローアップの状態では、ハンガ１２
は垂直状態から僅かに傾斜するだけであるが、回転速度
が上昇するのにともなってハンガ１２の傾斜角度も徐々
に大きくなる。

【００４９】そして、回転円板９の回転速度が定速速度
になったところで、ハンガ１２は回転体６の軸方向と直
交する最大限角度まで変位する。すなわち、回転体６の
軸方向が垂直方向に沿うところから、ハンガ１２は水平
方向に沿う。

【００５０】このような回転円板９の回転速度の上昇に
ともなって、ハンガ１２に徐々に遠心力Ｆが作用する。
当然、このハンガ１２に支持される容器本体Ａおよび遠
心バルブ２６にも同一の遠心力が作用する。

【００５１】容器本体Ａ内に充填される粉体ｂは、ある
程度突き固めた状態となっているところから、容器本体
が傾斜してもその上端面は何らの変化もない。回転円板
９の回転速度の上昇にともなって遠心バルブ２６に作用
する遠心力Ｆが増大し、スローアップの途中で圧縮ばね
２４の弾性付勢力と均等する。そして、さらに回転速度
が上昇するところから、遠心力Ｆは弾性付勢力を上回
る。

【００５２】この状態で、遠心バルブ２６は圧縮ばね２
７を弾性変形させるよう移動し、図４に示すように、弁
座孔２４は開放される。受液部２３の液体は、ある程度
の圧力を持って弁座孔２４を介してノズル１９の液注出
孔２２へ導かれ、これと対向する容器本体Ａの粉体ｂに
向かって注出される。

【００５３】上記容器本体Ａ内には粉体ｂが密に充填さ
れているけれども、ノズル１９から所定の圧力をもって
液体が注出することにより、粉体ｂ内に液体が円滑に浸
透する。容器本体Ａ内部は勿論のこと、容器本体周辺へ
の液体の飛散がなく、信頼性の高い液体注入が行える。

【００５４】受液部２３の液体が完全に注出する時間を
設定しておき、このあと回転円板９の回転速度を減速
（スローダウン）する。再び圧縮ばね２７の弾性付勢力
が遠心力を上回ったところで、遠心バルブ２６は弁座孔
２４を閉成する。このときは、受液部２３にあった液体
は全て容器本体Ａ内へ注出されているので、何らの影響
もない。

【００５５】ハンガ１２の傾斜角度が徐々に元の角度に
戻り、回転円板９が停止すると、ここから垂下する元の
状態に戻る。つぎに、容器支持部１５から液体注入をな
した容器本体Ａが取り出され、新たに粉体ｂを密に充填
した容器本体Ａを取付けて、先に説明したような作用を
繰り返えすこととなる。

【００５６】従来、１回に必要な液注入時間は、先に説
明したようにオーバーフローを阻止しながらの作業であ
るので、ほぼ２５分は必要であったが、ここで開示した
液注入装置を利用することにより、液注入に必要な時間
はサーボモータ４の駆動開始から停止までのほぼ１分間
ですみ、作業時間の激減化を得られる。

【００５７】なお上記実施例においては、容器本体Ａ内
に充填される充填物として粉体ｂを適用して説明した
が、これに限定されるものではなく、たとえば電池製造
に必要な担体物質を充填物としてもよく、この他、液体
注入が円滑でない充填物の全てに適用できることは言う
までもない。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、遠心力を
利用して液体を容器本体に充填される充填物に注入する
ようにしたから、極めて短時間で液注入が完了して作業
性の向上を図れるとともに、液注入にあたって液体が周
囲に飛散することがなく、周囲の汚染を確実に阻止す
る。

【００５９】そして、受液部に一旦収容した液体の全て
を確実に注入でき、従来のような液体の残留がなく、信
頼性の向上を得る。液浸透に要する時間が大幅に短縮化
するので、容器本体内の充填物に気泡が残るようなこと
がなく、信頼性の向上を図れるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す、液体注入装置の概
略の構成図。

【図２】同実施例の、図１とは異なる状態の液体注入装
置の構成図。

【図３】同実施例の、液体注入機構の縦断面図。

【図４】同実施例の、図３とは異なる状態の液体注入機
構の縦断面図。

【図５】同実施例の、回転円板の駆動説明図。

【符号の説明】

Ａ…容器本体、 ｂ…充填物（粉体）、 ４…回転駆動源（サーボモータ）、 ６…回転体、 １２…ハンガ、 １４…注液部、 ２…液供給機構、 ９…回転円板、 １５…容器支持部、 １９…ノズル、 ２５…弁座、 ２３…受液部、 ２６…遠心バルブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端に開口部を有する容器本体内に充填物
   を充填し、上記容器本体の開口部から液体を注入して充
   填物に吸収させる液体注入装置において、 回転駆動源と、 この回転駆動源に連結され回転駆動される回転体と、 上記容器本体を支持し、かつ上記回転体の周囲に回転体
   の回転とともに回動自在に枢支され、回転体の回転にと
   もなう遠心力により水平方向に回動するハンガと、 このハンガに、上記容器本体の開口部と対向して配置さ
   れ、回転体に作用する遠心力を利用して容器本体に注液
   をなす注液手段と、 この注液手段と対向して配置され、注液手段に液体を供
   給する液供給手段とを具備したことを特徴とする液体注
   入装置。
2. 【請求項２】上記回転体は、その下端部に上記回転駆動
   源が連結され、その上端部に回転円板を備えて上記ハン
   ガを回動自在に枢支することを特徴とする請求項１記載
   の液体注入装置。
3. 【請求項３】上記ハンガは、その下部側に上記容器本体
   を支持する容器支持部を備え、上部側に上記注液手段を
   備えたことを特徴とする請求項１記載の液体注入装置。
4. 【請求項４】上記注液手段は、その先端が上記容器本体
   の充填物端面と所定の間隙を存して対向するノズルと、
   このノズルと弁座を介して連通する受液部と、上記弁座
   に備えられ遠心力の増減にともなって弁座を開閉する遠
   心バルブとを具備したことを特徴とする請求項１記載の
   液体注入装置。