CN111316474B - 注液装置 - Google Patents

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Abstract

注液装置(2)具备进行抽真空以及注液的喷嘴(9)。喷嘴(9)具备圆筒状的外周侧喷嘴部(15)、通过外周侧喷嘴部(15)并伸缩的圆筒状的内周侧喷嘴部(16)、以及通过内周侧喷嘴部(16)并伸缩的圆柱状的轴部(17)。外周侧喷嘴部15在其与内周侧喷嘴部(16)之间具有供电解液流通的电解液通路(19)。内周侧喷嘴部(16)在其与轴部(17)之间具有抽出膜外包装体(4)内的气体的减压通路(28)。轴部(17)具备关闭内周侧喷嘴部(16)的吸入口(29)的阀(25)。在抽真空时,内周侧喷嘴部(16)的吸入口(29)在伸长状态下在比外周侧喷嘴部(15)的注液口(20)向外周侧喷嘴部(15)的轴向突出的位置开口。

Description

注液装置
技术领域
本发明涉及利用插入到袋状层压膜外包装体的喷嘴来抽出该膜外包装体内的气体的注液装置。
背景技术
作为向收容发电元件的袋状的层压片的开口部插入抽真空用的喷嘴并进行抽真空的注液装置,已知有专利文献1所记载的装置。
在专利文献1的注液装置中,与注液用的喷嘴分开地设置抽真空用的喷嘴,这些喷嘴插入到袋状的层压片的开口部。
在该注液装置中进行抽真空时,若抽真空用的喷嘴前端位于距发电元件比较远的位置,则有可能伴随抽真空而在喷嘴前端与发电元件之间产生层压片彼此的粘贴,而难以进行外包装体内的充分的抽真空。
另一方面,在进行抽真空时将抽真空用的喷嘴前端较深地插入到发电元件附近的情况下,在抽真空后,需要在利用一对密封块按压抽真空用的喷嘴的状态下将该喷嘴跨过长的距离拔出,因此存在袋状的层压片的密闭性降低的可能。
本发明是着眼于这样的课题而完成的,提供一种能够可靠地抽出袋状膜外包装体内的气体的注液装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-64468号公报
发明内容
在本发明中,内周侧喷嘴部的吸入口在伸长状态下在比外周侧喷嘴部的注液口向外周侧喷嘴部的轴向突出的位置开口。
根据本发明,由于内周侧喷嘴部向袋状膜外包装体的内部延伸,因此能够可靠地抽出袋状膜外包装体的气体。
附图说明
图1是表示一实施例的注液装置的立体图。
图2是表示插入有喷嘴的状态的袋状层压膜外包装体的说明图。
图3是沿着轴向的喷嘴的截面图。
图4是从图1的近前侧观察时的注液装置的说明图。
图5是用于主密封机构的弹性体的立体图。
图6是沿图1的线A-A截取的注液装置的截面图。
图7是用于副密封机构的弹性体的立体图。
图8的(a)是表示袋状层压膜外包装体的抽真空工序的说明图,图8的(b)是表示向袋状层压膜外包装体的注液工序的说明图,图8的(c)是表示注液后的袋状层压膜外包装体的密封工序的说明图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一实施例进行说明。
在图1中,示出了用于向覆膜电池1注入电解液的注液装置2。覆膜电池1例如是锂离子二次电池,具备矩形的发电元件3(参照图2)、层压膜外包装体4(参照图2)、正极引板5以及负极引板6(参照图2),所述发电元件3是将作为电极的未图示的正极及负极和介于两者之间的未图示的分隔件层叠多个而成的,所述层压膜外包装体4将该发电元件3与电解液一起收容,所述正极引板5以及负极引板6分别与发电元件3连接。
在此,对作为注液对象的袋状层压膜外包装体4进行说明。如图2所示,袋状层压膜外包装体4通过如下方式形成:将正极引板5从1个边4a导出到外部,并将负极引板6从与边4a平行的边4b导出到外部,将2片矩形层压膜相互重叠,并对3个边4a、4b、4c进行热熔敷。在对3个边4a、4b、4c进行了热熔敷的状态下,在上部的边4d形成有用于注入电解液的开口部7。这样,从开口部7向收容有发电元件3的袋状层压膜外包装体4内注入电解液。
注液装置2具备:按压夹具8,其保持具有开口部7的袋状层压膜外包装体4;喷嘴9,其对袋状层压膜外包装体4内进行抽真空并注入电解液;主密封机构10,其从该袋状层压膜外包装体4的两面按压插入有该喷嘴9的状态的袋状层压膜外包装体4的开口部;副密封机构11,其在注液后对袋状层压膜外包装体4的开口部7进行密封;以及封闭机构12,其在注液后对袋状层压膜外包装体4的开口部7进行热封闭。
按压夹具8位于比主密封机构10、副密封机构11及封闭机构12靠下方的位置,设置在按压夹具固定台13上。按压夹具8例如呈长方体形状,并具备供袋状层压膜外包装体4以开口部7向上方开口的姿势插入的插入孔14。如图1所示,在将袋状层压膜外包装体4插入到插入孔14的状态下,主密封机构10、副密封机构11以及封闭机构12所作用的袋状层压膜外包装体4的上部从按压夹具8的上表面8a向上方突出。
喷嘴9构成为能够升降,如图3所示,喷嘴9具备圆筒状的外周侧喷嘴部15、通过该外周侧喷嘴部15并伸缩的同样为圆筒状的内周侧喷嘴部16和通过该内周侧喷嘴部16并伸缩的圆柱状的轴部17。
在此,为了便于说明,将作为外周侧喷嘴部15、内周侧喷嘴部16以及轴部17的共同的中心轴线的、沿着图3中单点划线所示的中心轴线M的方向定义为“轴向”。并且,将图3的下侧的轴向端部侧定义为“轴向一端侧”,将图3的上侧的轴向端部侧定义为“轴向另一端侧”。
外周侧喷嘴部15的内径形成为比内周侧喷嘴部16的外径大,外周侧喷嘴部15在其与相对于该外周侧喷嘴部15伸缩的内周侧喷嘴部16之间构成供电解液流通的环状的电解液通路19。作为该电解液通路19的出口的环状的注液口20在轴向一端侧,在内周侧喷嘴部16的伸长状态下,形成于外周侧喷嘴部15的前端部与内周侧喷嘴部16的外周面之间。内周侧喷嘴部16在其前端具有成为阀的扩径部24,注液口20通过外周侧喷嘴部15与内周侧喷嘴部16的相对移动而开闭。在注液口20关闭的状态下,如图3所示,在轴向一端侧扩径为圆锥状的外周侧喷嘴部15的倾斜面15a与形成于内周侧喷嘴部16的前端的扩径部24的外周侧倾斜面24a之间的间隙被环状的电解液用密封部件26液密地密封。电解液用密封部件26设置在形成于外周侧倾斜面24a的环状槽内,由弹性材料例如橡胶形成。
电解液通路19从注液口20向轴向另一端侧延伸,与由从外周侧喷嘴部15的外周部呈圆筒状突出的突出部15c构成的电解液供给通路21连通。该电解液供给通路21与作为电解液的供给源的注液泵22连接。
另外,在外周侧喷嘴部15中,在轴向另一端侧,在外周侧喷嘴部15的内周面形成有2个环状槽15d,在这些环状槽15d内分别配置有环状的密封部件23。密封部件23由弹性材料例如橡胶形成,将外周侧喷嘴部15的内周面与内周侧喷嘴部16的外周面之间的间隙密封为液密且能够滑动。
另外,外周侧喷嘴部15在轴向另一端侧具有以与轴向正交的方式从外周侧喷嘴部15的外周面向外周侧伸出的伸出部15b。来自与未图示的液压泵连接的往复直线运动型的液压致动器18的杆18a的按压力从轴向另一端侧沿轴向作用于该伸出部15b,由此,外周侧喷嘴部15与内周侧喷嘴部16以及轴部17一起下降。
内周侧喷嘴部16形成为比外周侧喷嘴部15长的圆筒状。内周侧喷嘴部16的内径形成为比轴部17的外径大,内周侧喷嘴部16在其与相对于该内周侧喷嘴部16伸缩的轴部17之间构成在抽真空时供气体流通的环状的减压通路28。作为该减压通路28的入口的吸入口29在轴向一端侧,在轴部17的伸长状态下,形成于内周侧喷嘴部16的前端部和轴部17的外周面之间。轴部17在其前端具有圆锥台形状的阀25,吸入口29通过内周侧喷嘴部16与轴部17的相对移动而开闭。在吸入口29关闭的状态下,如图3所示,设置于内周侧喷嘴部16的扩径部24的内周侧倾斜面24b与设置于轴部17的前端的阀25的锥面25a之间的间隙被环状的气体用密封部件33气密地密封。气体用密封部件33收容在形成于锥面25a的环状槽内,与电解液用密封部件26同样地由橡胶形成。
减压通路28从吸入口29向轴向另一端侧延伸得比电解液通路19的长度长。减压通路28与由从内周侧喷嘴部16的外周部呈圆筒状突出的突出部16b划分出的气体排出通路30连通。该气体排出通路30与真空泵31连接。
另外,在内周侧喷嘴部16中,在轴向另一端侧,与外周侧喷嘴部15同样地,在内周侧喷嘴部16的内周面形成有2个环状槽16c,在这些环状槽16c内分别配置有由弹性材料例如橡胶构成的环状的密封部件32。密封部件32将内周侧喷嘴部16的内周面与轴部17的外周面之间的间隙密封为气密且能够滑动,以使大气不侵入减压通路28内。
而且,内周侧喷嘴部16在轴向另一端侧具有向与外周侧喷嘴部15的伸出部15b相同的方向伸出的伸出部16a。在伸出部16a连结有支承于伸出部15b的往复直线运动型的液压致动器27的杆27a。通过液压致动器27的杆27a的驱动,内周侧喷嘴部16相对于外周侧喷嘴部15沿轴向相对移动。
轴部17成为形成为比内周侧喷嘴部16长的圆柱状。轴部17在轴向另一端侧具有与伸出部15b、16a同样地形成的伸出部17a,在该伸出部17a上连结有支承于伸出部16a的往复直线运动型的液压致动器34的杆34a。通过液压致动器34的杆34a的驱动,轴部17相对于内周侧喷嘴部16沿轴向相对移动。
如图1所示,主密封机构10设置在封闭机构12的下方,并构成为按压插入有喷嘴9的状态的袋状层压膜外包装体4的两面而对外周侧喷嘴部15进行密封。主密封机构10具备对外周侧喷嘴部15进行密封的一对弹性体35、36和保持该一对弹性体35、36的一对保持部件37、38。
如图4所示,弹性体35构成为,隔着袋状层压膜外包装体4设置在一侧(图4的右侧),并与弹性体36协作,将开口部7与喷嘴9一起从袋状层压膜外包装体4的两面按压,由此沿着横穿喷嘴9的密封线L1(参照图2)对外周侧喷嘴部15进行密封。弹性体35由作为弹性材料的橡胶例如氟橡胶形成。弹性体35形成为截面圆形的细长的棒状,并具有能够将袋状层压膜外包装体4的上部的边4d的开口部7密闭的程度的长度。如图5所示,弹性体35在其中央部具备沿着喷嘴9的外周侧喷嘴部15的外径凹陷的半圆弧状的弯曲部39。如图6所示,该弯曲部39形成为如下程度的大小:在将开口部7与外周侧喷嘴部15一起从袋状层压膜外包装体4的外侧按压时,能够适当按压外周侧喷嘴部15和沿着该外周侧喷嘴部15的袋状层压膜外包装体4的部分。
如图4所示,保持部件37例如由金属形成为截面大致U字状。保持部件37具备垂直立起的底壁37a和以相互平行的方式从底壁37a沿水平方向延伸的一对侧壁37b、37b。在由底壁37a以及一对侧壁37b、37b形成的凹槽37c内收容有弹性体35,并被热熔敷或粘接。另外,在一对侧壁37b、37b,形成有具有与弹性体35的弯曲部39对应的形状的图6所示的切口部37d,以避免与外周侧喷嘴部15的干涉。
如图4所示,弹性体36隔着袋状层压膜外包装体4设置在另一侧(图4的左侧)。弹性体36由硬度比弹性体35高的橡胶例如有机硅橡胶形成为平坦的片状。
保持部件38例如由金属形成。如图4所示,保持部件38具有长方体形状,并且在其表面热熔敷或粘接有弹性体36。
如图1所示,主密封机构10设置于图2所示的密封线L1的位置,并具备2个液压致动器40、50。这些液压致动器40、50构成为使弹性体35、36相对于袋状层压膜外包装体4分别独立地进行往复直线运动。如图4所示,液压致动器40经由杆40a与保持部件37的底壁37a连结,另一方面,如图4所示,液压致动器50经由杆50a与保持部件38连结。液压致动器40与液压致动器50相互连动地工作,隔着开口部7位于两侧的弹性体35和弹性体36进行开闭动作。
另外,上述主密封机构10相当于权利要求书中记载的“密封机构”。
副密封机构11构成为,设置在比主密封机构10靠发电元件3的位置即图2所示的密封线L2的位置,在注液工序之后,通过不经由喷嘴9地密封开口部7,从而抑制电解液的泄漏、外部气体的侵入。副密封机构11具备对开口部7进行密封的一对弹性体41、42和保持该一对弹性体41、42的一对保持部件43、44。
如图4所示,弹性体41构成为,在隔着袋状层压膜外包装体4的一侧(图4的右侧)设置于比弹性体35靠下方的位置,并与弹性体42协作,从袋状层压膜外包装体4的两面按压开口部7,由此沿着密封线L2(参照图2)对开口部7进行密封。弹性体41由与弹性体35相同的橡胶例如氟橡胶形成,具有与弹性体35相同的硬度。如图7所示,弹性体41形成为细长的圆柱状,与弹性体35同样地具有能够将袋状层压膜外包装体4的上部的边4d的开口部7密闭的程度的长度。
如图4所示,保持部件43例如由金属形成为截面大致U字状。保持部件43具有与保持部件37相同的结构,在由底壁43a和一对侧壁43b、43b构成的凹槽43c内收容有弹性体41,并被热熔敷或粘接。
弹性体42由与弹性体36相同的橡胶形成为平坦的片状。
保持部件44与保持部件38同样地具有长方体形状,并且在其表面热熔敷或粘接有弹性体42。
如图1所示,副密封机构11具备2个液压致动器45、51。通过这些液压致动器45、51的杆45a、51a(参照图4)的驱动,隔着开口部7位于两侧的弹性体41和弹性体42进行开闭动作。
另外,上述副密封机构11相当于权利要求书中记载的“第二密封机构”。
封闭机构12具备在电解液的注液后对袋状层压膜外包装体4的开口部7进行热封闭的一对封闭用加热器46、46。一对封闭用加热器46、46实质上彼此同样地构成。如图1所示,封闭用加热器46位于主密封机构10的上方。封闭用加热器46呈块状,例如由导热性优异的金属材料形成。封闭用加热器46例如在内部具备热线等发热体。一对封闭用加热器46、46构成为,分别与省略图示的致动器连接,并隔着开口部7进行开闭动作。
在该注液装置2中,如图1所示,在将袋状层压膜外包装体4以开口部7向上方开口的姿势插入到插入孔14内之后,通过液压致动器18的驱动使喷嘴9下降,将喷嘴9的前端部插入开口部7内。并且,通过液压致动器40、50的驱动使一对弹性体35、36相互接近,由此利用弹性体35、36从两侧按压插入有喷嘴9的袋状层压膜外包装体4。由此,外周侧喷嘴部15与袋状层压膜外包装体4一起被弹性体35、36密封。
接着,参照图8的(a)~图8的(c),由此对袋状层压膜外包装体4的抽真空工序、注液工序和注液后的密封工序进行说明。
另外,在图8的(a)~图8的(c)中,成为喷嘴9已经插入到袋状层压膜外包装体4内的状态,用虚线表示在密封线L1(参照图2)的位置从两侧按压插入有外周侧喷嘴部15的袋状层压膜外包装体4的弹性体35、36。而且,在图8的(c)中,用单点划线表示在密封线L2(参照图2)的位置密封袋状层压膜外包装体4的弹性体41、42。
如图8的(a)所示,在抽真空工序中,通过液压致动器27的驱动,使内周侧喷嘴部16相对于外周侧喷嘴部15向轴向一端侧突出。在内周侧喷嘴部16突出后,如图8的(a)所示,在外周侧喷嘴部15的前端部与内周侧喷嘴部16的外周面之间的环状的注液口20被打开的状态下,内周侧喷嘴部16的扩径部24位于比注液口20向轴向一端侧突出的位置。
并且,在扩径部24向轴向一端侧突出的状态下,通过液压致动器34的驱动,使轴部17相对于内周侧喷嘴部16向轴向一端侧突出。在轴部17突出后,在扩径部24与轴部17的外周面之间的环状的吸入口29被打开的状态下,阀25位于比扩径部24向轴向一端侧突出的位置。这样,内周侧喷嘴部16前端的吸入口29在比外周侧喷嘴部15的注液口20向轴向一端侧突出的位置,向袋状层压膜外包装体4内开口。此外,在上述突出的位置,阀25位于发电元件3的端缘附近。
接着,通过真空泵31的工作,如图8的(a)中箭头G所示,通过吸入口29及减压通路28抽出袋状层压膜外包装体4内的气体即抽真空。
如图8的(b)所示,在作为抽真空工序的后工序的注液工序中,通过液压致动器34的驱动,使轴部17相对于内周侧喷嘴部16向上方后退。由此,如图8的(b)所示,内周侧喷嘴部16的吸入口29被阀25从外侧关闭,并利用气体用密封部件33将锥面25a与内周侧倾斜面24b之间的间隙气密地密封。
然后,在利用阀25将吸入口29关闭的状态下使注液泵22工作,由此如图8的(b)中箭头L所示,通过电解液通路19和注液口20向袋状层压膜外包装体4内注入电解液。
如图8的(c)所示,在作为注液工序的后工序的密封工序中,通过液压致动器27的驱动,使内周侧喷嘴部16与轴部17一起从图8的(b)所示的轴向位置向上方后退。通过内周侧喷嘴部16的后退,外周侧喷嘴部15的注液口20如图8的(c)所示,被内周侧喷嘴部16的扩径部24封闭,利用电解液用密封部件26,将倾斜面15a与外周侧倾斜面24a之间的间隙液密地密封。
然后,在注液口20和吸入口29关闭的状态下,利用一对弹性体41、42在密封线L2的位置将袋状层压膜外包装体4的开口部7密封。
接着,在利用一对弹性体41、42将袋状层压膜外包装体4的开口部7密封的状态下,使一对弹性体35、36从袋状层压膜外包装体4分离,之后将喷嘴9从开口部7拔出。
然后,在图8的(c)的密封工序的后工序即热封闭工序中,利用一对封闭用加热器46、46,在比图2所示的密封线L1靠上方的位置,从两侧对袋状层压膜外包装体4进行加热。由此,袋状层压膜外包装体4沿着图2所示的上部的边4d被热封闭。
如上所述,在本实施例中,在袋状层压膜外包装体4抽真空时,内周侧喷嘴部16前端的吸入口29在比外周侧喷嘴部15的注液口20向轴向突出的位置,向袋状层压膜外包装体4内开口。换言之,内周侧喷嘴部16较深地插入到袋状层压膜外包装体4内的发电元件3的附近,吸入口29位于发电元件3的端缘附近。因此,在抽真空时,内周侧喷嘴部16向袋状层压膜外包装体4的内部延伸,吸入口29位于发电元件3的端缘附近,因此能够通过吸入口29可靠地对袋状层压膜外包装体4内进行抽真空。
另外,假设喷嘴由单一的管构成,在将该喷嘴较深地插入到袋状层压膜外包装体内并进行抽真空的情况下,需要在抽真空后将喷嘴跨过长的距离拔出,存在基于对喷嘴进行密封的一对弹性体的袋状层压膜外包装体的密闭性降低的可能。
但是,在本实施例中,由于可以不将由弹性体35、36密封的外周侧喷嘴部15较深地插入到袋状层压膜外包装体4内,因此能够抑制拔出喷嘴9时的袋状层压膜外包装体4的密闭性的降低。
另外,在本实施例中,内周侧喷嘴部16的吸入口29利用设置于轴部17前端的阀25进行开闭,在注液时,吸入口29成为被阀25关闭的状态。由此,在注液时,电解液通路19和减压通路28被可靠地隔断。
而且,在本实施例中,注液装置2具有由主密封机构10及副密封机构11构成的2个密封机构,在抽真空后,在利用一对弹性体41、42将袋状层压膜外包装体4的开口部7密封的状态下,将基于一对弹性体35、36的密封解除后,将喷嘴9从开口部7拔出。由此,通过一对弹性体41、42确保袋状层压膜外包装体4的密闭性,因此能够抑制拔出喷嘴9时的袋状层压膜外包装体4的密闭性的降低。
另外,在本实施例中,由弹性体35、36密封的喷嘴仅为外周侧喷嘴部15的一个,因此与拔出由一对弹性体密封的单一的注液喷嘴和单一的真空喷嘴的情况相比,容易拔出外周侧喷嘴部15。
另外,在上述实施例中,以将2片矩形层压膜相互重叠并对3边进行热熔敷而成的袋状层压膜外包装体4为例进行了说明,但本发明中使用的袋状膜外包装体也可以是如下结构,即,将1片矩形状层压膜对折,进而,将与折弯的边正交的两边热熔敷。
另外,在上述实施例中,对将正极引板5从袋状层压膜外包装体4的1个边4a导出到外部、且将负极引板6从边4b导出到外部而成的覆膜电池1进行了说明,但也可以将从1个边导出正极引板5和负极引板6这两者而成的覆膜电池1应用于本发明。
此外,在上述实施例中,公开了以袋状层压膜外包装体4的开口部7向上方开口的姿势配置袋状层压膜外包装体4的例子,但也可以以其他姿势配置袋状层压膜外包装体4。
附图标记说明
2···注液装置;
4…袋状层压膜外包装体;
9…喷嘴;
10···主密封机构;
11…副密封机构;
15…外周侧喷嘴部;
16…内周侧喷嘴部;
17…轴部;
19…电解液通路;
20…注液口;
25…阀;
28··减压通路;
29…吸入口。

Claims (4)

1.一种注液装置,向收容发电元件的袋状膜外包装体内注入电解液,其中,所述注液装置具备:
喷嘴,所述喷嘴向所述袋状膜外包装体内注入电解液;以及
密封机构,所述密封机构具有一对弹性体,该一对弹性体对插入有所述喷嘴的所述袋状膜外包装体进行按压而对所述喷嘴进行密封,
所述喷嘴具备由所述密封机构密封的筒状的外周侧喷嘴部和通过所述外周侧喷嘴部并伸缩的筒状的内周侧喷嘴部,所述外周侧喷嘴部在其与所述内周侧喷嘴部之间构成供所述电解液流通的电解液通路,所述内周侧喷嘴部构成将所述袋状膜外包装体内的气体抽出的减压通路,
所述内周侧喷嘴部的吸入口在伸长状态下,在比所述外周侧喷嘴部的注液口向所述外周侧喷嘴部的轴向突出的位置开口。
2.根据权利要求1所述的注液装置,其中,所述喷嘴还具备通过所述内周侧喷嘴部并伸缩的轴部,所述轴部在其一端具备对所述吸入口进行开闭的阀。
3.根据权利要求1或2所述的注液装置,其中,所述注液装置还具备第二密封机构,所述第二密封机构位于比所述密封机构靠所述发电元件的位置,并具有一对弹性体。
4.一种注液方法,经由喷嘴向收容发电元件的袋状膜外包装体内注入电解液,其中
所述喷嘴具备筒状的外周侧喷嘴部和通过所述外周侧喷嘴部并伸缩的筒状的内周侧喷嘴部,
将所述外周侧喷嘴部的前端部插入所述袋状膜外包装体的开口部内,
利用密封机构将所述外周侧喷嘴部与所述袋状膜外包装体一起密封,
使所述内周侧喷嘴部的吸入口比所述外周侧喷嘴部的注液口向所述外周侧喷嘴部的轴向突出,
从所述内周侧喷嘴部的所述吸入口通过所述内周侧喷嘴部内的减压通路抽出所述袋状膜外包装体内的气体,
通过所述外周侧喷嘴部与所述内周侧喷嘴部之间的电解液通路,从所述注液口向所述袋状膜外包装体内注入电解液。
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