JP2008103175A - 切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電槽の第１の面を構成する第１の壁部に正極端子と負極端子とが設けられた２次電池の電槽から正極端子と負極端子とを第１の壁部とともに切断、分離する作業を、安全かつ効率的に行なうことができる切断装置を提供すること。
【解決手段】電槽の第１の壁部を正極端子及び負極端子とともに切断して前記電槽に開口部を形成する切断装置１であって、２次電池が載置して移動するワーク駆動部と、前記ワーク駆動部による前記２次電池の移動方向後方側に向く切刃を有するとともに、形成される切断面が前記移動方向と平行とされる切断部材３５とを備え、前記切断部材３５は、前記正極端子と前記負極端子の一方のみに接触するように構成されていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車用バッテリー、産業用バッテリーとして用いられる２次電池、例えば、鉛蓄電池の端子が配置される側の壁部を端子とともに切断する切断装置に関する。

従来、例えば、鉛蓄電池等の自動車用バッテリー、産業用バッテリーとして用いられる２次電池が寿命に至ってリサイクルされる場合、２次電池を破砕したうえで電極等を溶解炉に投入して鉛等の有価元素を回収する方法があるが、２次電池を破砕して溶解炉に投入する方法によれば、破砕された電極が電解液等と混練されるために電極部分がペースト状になって通気性が低下するために、予め造粒してから溶解炉に投入する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
一方で、２次電池内の電解液を取出して正極と負極間のイオン伝導度を低下させたうえで２次電池の電槽を開封させようとする技術が公開されている（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、破砕してペースト状になった２次電池を予め造粒してから溶解炉に投入する場合、製錬設備が大規模になるうえコストが増大し、２次電池内の電解液を取出した後に電槽を開封させる場合、電槽から電解液を取出すために電解液補給口からの電解液抜き取りに時間がかかり作業効率が低下するとともに大きな作業スペースが必要になるという問題があった。

また、２次電池の電槽に開口部を設けて電槽から効率的に電解液を除去可能とするとともに、好ましくは、電極と電槽を分離して電槽もリサイクルすることが望ましく、そのためには、電槽の端子が配置された壁部を電槽から分離して電槽に大きな開口部を形成して電解液を抜き取り易くするとともに、端子と、電極と、電槽とを分離して回収することがあげられる。
特開平９−２４１７６９号公報 特開平１０−２４１７４８号公報

しかしながら、端子が設けられた面の壁部を電槽から切断して分離するためには、端子を電極から切断する必要があり、電槽内に電解液が残留している場合には２次電池の残留電力により正極端子と負極端子の間に電流が流れて切断部材との間でスパークが発生する可能性があり、また電解液とされる例えば硫酸が飛散することにより作業における安全確保が困難であるという問題があった。また、スパーク後の切断部材には溶着が発生し、この溶着が切断刃折損の原因となり切断部材の寿命を低下させるという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、電槽の第１の面を構成する第１の壁部に正極端子と負極端子とが設けられた２次電池の電槽から正極端子と負極端子とを第１の壁部とともに切断、分離する作業を、安全かつ効率的に行なうことができる切断装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては以下の手段を採用した。
請求項１記載の発明は、正電極板と、負電極板と、これら正電極板及び負電極板が内蔵され直方体に形成された電槽とを備え、前記電槽の第１の面を構成する第１の壁部に前記正電極板と接続された正極端子と前記負電極板と接続された負極端子とが前記第１の面のひとつの辺に沿って間隔をあけて配置された２次電池の、前記第１の壁部を前記正極端子及び前記負極端子とともに切断して前記電槽に開口部を形成する切断装置であって、前記２次電池が載置されるとともに移動するワーク駆動部と、前記ワーク駆動部による前記２次電池の移動方向後方側に向く切刃を有するとともに、形成される切断面が前記移動方向において前記移動方向と平行とされる切断部材とを備え、前記切断部材は、前記正極端子と前記負極端子の一方のみに接触するように構成されていることを特徴とする。

この発明に係る切断装置によれば、切断部材が、正極端子と負極端子の一方のみに接触するように構成されているので、切断時に正極端子と負極端子の間に電流が流れることが防止され、その結果、第１の壁部を正極端子及び負極端子とともに安全かつ効率的に切断することができる。
また、切断部材に、電流が流れてスパークが発生することがないため、切断部材の寿命を延長することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の切断装置であって、前記切断部材は、該切断部材による切断面に直交する方向からみたときに、前記正極端子と前記負極端子とを結ぶ線に所定の交差角度で交差するように構成されていることを特徴とする。

この発明に係る切断装置によれば、切断部材による切断面に直交する方向からみたときに、切断部材が正極端子と負極端子とを結ぶ線と所定の交差角度で交差するように構成されているので、切断部材は、切断時に正極端子と負極端子の一方の端子のみを切断することができ、その結果、正極端子と負極端子の間に電流が流れるのを防止することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の切断装置であって、前記ワーク駆動部には前記第１の面を上方に向けて載置されることを特徴とする。

この発明に係る切断装置によれば、２次電池は第１の面を上方に向けてワーク駆動部には載置されるので、電槽の内部に液体状態の電解液が貯留されている場合であっても、切断時に電解液が漏れ出ることがなく、切断部材による電解液の飛散を抑制するころができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３記載の切断装置であって、前記交差角度は、１０．７°以上かつ２０°以下とされることを特徴とする。

この発明に係る切断装置によれば、切断部材と正極端子と負極端子とを結ぶ線との交差角度が１０．７°以上かつ２０°以下とされているので、端子径が１７ｍｍ、端子の中心間距離が９０ｍｍ以上の標準的な２次電池の切断を安全に行なうことができるとともに、切断時に切断部材が接触する面積が大きくならないので効率的に切断を行なうことができる。

この発明に係る切断装置によれば、切断部材が２次電池の端子を切断する際に、切断部材が一方の端子のみに接触して切断することができるので、両端子間に電流が流れて切断部材にスパークが発生することが防止され、その結果、２次電池の端子が設けられた壁部及び端子を安全かつ効率的に切断することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、切断装置により切断される２次電池を示す図であり、この実施の形態において２次電池は鉛蓄電池６０とされる。
図２は、この実施形態に係る切断装置を示す図であり、符号１は切断装置を示している。この実施形態において、切断装置１は、帯鋸による切断装置とされる。

鉛蓄電池６０は、鉛を主体に構成された正電極板６２Ｐと負電極板６２Ｍとからなる電極集合体６２と、希硫酸を含有した電解液と、これら正電極板６２Ｐ、負電極板６２Ｍおよび電解液が内蔵され直方体に形成された例えばプラスチックからなる電槽６５とを備えている。
前記電槽の上面（第１の面）を構成する第１の壁部６６には、正極端子６４Ｐと負極端子６４Ｍとが第１の面のひとつの辺６７に沿って間隔をあけて配置されており、正極端子６４Ｐ、負極端子６４Ｍは第１の壁部６６から電槽６５内部に向って延在しており、それぞれの端部にて正電極板６２Ｐ及び負電極板６２Ｍに接続されている。

切断装置１は、図２から図４に示すように、切断装置ベース２１と、切断装置本体２２と、駆動源２５と、伝達機構２６と、帯鋸３５と、ワーク駆動部５０とを備えている。
切断装置ベース２１は、切断装置本体２２を支持するものであり、切断装置本体２２を駆動プーリ３１Ｂ側で支える第１の支柱２１Ａと、切断装置本体２２を従動プーリ３２Ｂ側で支える第２の支柱２１Ｂとを備えており、第１の支柱２１Ａと第２の支柱２１Ｂは、それぞれ床面に立設して固定されている。

第１の支柱２１Ａは、その上部に鉛直方向に立設された回動支持軸２１Ｃを備えており、回動支持軸２１Ｃに切断装置本体２２の図示しない軸受部に挿入されることにより、回動支持軸２１Ｃを中心として切断装置本体２２が水平方向に回動自在に支持されている。

また、第２の支柱２１Ｂは、その上部に切断装置本体２２の従動プーリ３２Ｂ側を支持する調整テーブル２１Ｄを備えており、調整テーブル２１Ｄは上面２１Ｔが平坦な水平面に形成されるとともに回動支持軸２１Ｃを中心とした円弧状に形成されており、回動支持軸２１Ｃを中心として回動された切断装置本体２２の従動プーリ３２Ｂ側を固定するとともに支持するようになっている。

切断装置本体２２は、切断装置ベース２１の上方に回動支持軸２１Ｃを中心に回動自在に設けられ、第１の部材２２Ａと、第２の部材２２Ｂと、第１の部材２２Ａと第２の部材２２Ｂとを一体に連結する第３の部材２２Ｃと、駆動プーリ３１Ｂと、従動プーリ３２Ｂとを備えている。

また、第１の部材２２Ａには軸受を介して駆動プーリ３１Ｂの主軸３１Ａが、第２の部材２２Ｂには軸受を介して従動プーリ３２Ｂの主軸３２Ａが、それぞれ回転自在に支持されており、駆動プーリ３１Ｂと従動プーリ３２Ｂとの間には環状の帯鋸３５が巻回されており、駆動プーリ３１Ｂの回転によって駆動プーリ３１Ｂと従動プーリ３２Ｂの間を帯鋸３５が走行するようになっている。
また、従動プーリ３２Ｂは主軸３２Ａとともに水平方向に移動自在とされており、帯鋸３５の長さにあわせて、主軸３１Ａと主軸３２Ａとの軸間距離が調整可能とされている。

駆動プーリ３１Ｂは、駆動源２５から出力された回転力により回転されるようになっており、駆動源２５の回転力は伝達機構２６を介して駆動プーリ３１Ｂに伝達されるようになっている。
伝達機構２６は、駆動源２５の出力軸に取付けられた第１のプーリ２６Ａと、主軸３１Ａを介して駆動プーリ３１Ｂとともに回転する第２のプーリ２６Ｂと、これら第１のプーリ２６Ａと第２のプーリ２６Ｂとに巻回されて第１のプーリ２６Ａの回転を第２のプーリ２６Ｂに伝達するベルト２６Ｃとを備えている。

帯鋸３５は、例えば、炭素工具鋼等の金属製の帯状体の長手方向の両端をスポット溶接等の接続手段により接続して環状体としたものであり、環状体には複数の略三角形の切刃３５Ａが連続してエンドレスに形成されており、後述するワーク移動部５０によって移動される鉛蓄電池６０の移動方向Ｃの後方側に向く切刃３５Ａを有するとともに、帯鋸３５の切刃３５Ａ以外の面部分は、鉛蓄電池６０の移動方向において鉛蓄電池６０の移動方向と平行に延在し、鉛蓄電池６０の移動方向と平行な切断面が形成されるようになっている。

ワーク駆動部５０は、図５、図６に示すように、鉛蓄電池６０が載置されて、鉛蓄電池６０を帯鋸３５に対して移動させて鉛蓄電池６０の第１の壁部６６を正、負極端子６４Ｐ、６４Ｍとともに切断するためのものであり、ベース部材５１と、ガイド５２と、コンベア５５とを備えており、コンベア５５の上面には、コンベア５５の移動方向Ｃに直交して延在する複数のスラット５５Ａが移動方向に並んで配置されている。

また、第２の支柱２１Ｂの第２の従動プーリ３２Ｂ側が回動支持軸２１Ｃを中心として調整テーブル２１Ｄ上を円弧状に移動されるとともに調整テーブル２１Ｄ上に固定されることにより、帯鋸３５は、コンベア５５上の鉛蓄電池６０の正極端子６４Ｐと負極端子６４Ｍを結ぶ線Ｌに対して、１０．７°以上かつ２０°以下の交差角度θで交差するように構成される。

次に、帯鋸３５が、鉛蓄電池６０の正極端子６４Ｐと負極端子６４Ｍを結ぶ線Ｌに対して、１０．７°以上かつ２０°以下の交差角度θで交差することの根拠について説明する。
正電極板６２Ｐと負電極板６２Ｍ間でのスパークを避けるためには、帯鋸３５が、正電極板６２Ｐと負電極板６２Ｍのいずれか一方のみに接触する必要があり、図７に示すように、正電極板６２Ｐに接続されて第１の壁部６６方向に延在する正極端子６４Ｐと、負電極板６２Ｍに接続されて第１の壁部６６方向に延在する負極端子６４Ｍの間に、少なくともいずれかの端子に接触しないように配置可能なことが必要とされ、
その場合の、極間距離をＬ０、端子直径をｄとすると、
交差角度θの最小値は、θ＝ｔａｎ^−１（ｄ／（Ｌ０））
によって得られる。
ここで、Ｌ０＝概ね９０ｍｍ〜１３０ｍｍ、ｄ＝概ねφ１７ｍｍである。
その結果、交差角度θの最小値は、θ＝１０．７°とされる。
ここで、交差角度θの最小値を求めるために、帯鋸３５の幅はゼロとして取扱ったが、幅を考慮することがさらに好ましい。
また、交差角度θの最大値は、切断時に帯鋸３５が接触する面積を大きくすることがなく効率的な切断を可能にする観点から、２０°以下の交差角度θで交差するように構成される。
したがって、正極端子６４Ｐと負極端子６４Ｍを結ぶ線Ｌに対して、帯鋸３５の交差する交差角度θは、１０．７°以上、かつ２０°以下が好適とされる。

次に、切断装置１の帯鋸３５の交差角度θの調整及び帯鋸３５による鉛蓄電池６０の切断について説明する。
＜交差角度θの調整＞
まず、第２の支柱２１Ｂに設けられた切断装置本体２２を調整テーブル２１Ｄに固定している固定ボルト（図示せず）を緩めて切断装置本体２２の従動プーリ３２Ｂ側が移動可能な状態とする。
この状態にて、切断装置本体２２は、回動支持軸２１Ｃを中心として回動自在な状態となる。
帯鋸３５の延在する方向が、負極端子６４Ｍと正極端子６４Ｐとを結ぶ線Ｌ、すなわちワーク駆動部５０のスラット５５Ａが移動する方向に直交する方向に対して所定の交差角度θで交差する方向となるように切断装置本体２２を回動させて、交差角度θが所定の数値になったら切断装置本体２２の従動プーリ３２Ｂ側を調整テーブル２１Ｄに対して固定ボルトで固定する。

＜切断＞
まず、ワーク駆動部５０のスラット５５Ａ上に鉛蓄電池６０を載置する。
この場合、鉛蓄電池６０の正極端子６４Ｐと負極端子６４Ｍとはワーク駆動部５０のスラット５５Ａの移動方向に対して直交する方向に載置される。
ワーク駆動部５０のスラット５５Ａが前進すると、鉛蓄電池６０は、ガイド５２、５２によって向きが維持されながら帯鋸３５の切刃３５Ａに向って進行してゆく。

次に、鉛蓄電池６０が進行して帯鋸３５に接近すると、切刃３５Ａが負極端子６４Ｍに接触するとともに負極端子６４Ｍが切断される。切刃３５Ａによって負極端子６４Ｍが切断されて帯鋸３５の切刃３５Ａ以外の部分も負極端子６４Ｍから離間すると、切刃３５Ａは正極端子６４Ｐを切断する。
このとき、切刃３５Ａ及び帯鋸３５の切刃３５Ａ以外の部分は、同時に負極端子６４Ｍと正極端子６４Ｐのいずれか一方のみと接触し、同時に双方に接触することはないものとされる。

上記実施形態の切断装置１によれば、帯鋸３５が負極端子６４Ｍと正極端子６４Ｐとを結ぶ線Ｌと所定の交差角度θで交差するように構成されているので、帯鋸３５は、切断時に負極端子６４Ｍと正極端子６４Ｐの一方の端子のみを切断することができ、その結果、帯鋸３５は、負極端子６４Ｍと正極端子６４Ｐの一方のみに接触するので、負極端子６４Ｍと正極端子６４Ｐの間に電流が流れるのを防止することができる。
その結果、第１の壁部６６を負極端子６４Ｍと正極端子６４Ｐとともに安全かつ効率的に切断することができる。
また、帯鋸３５に、電流が流れてスパークが発生することがないため、帯鋸３５の寿命を延長することができる。

上記実施の形態の切断装置1によれば、鉛蓄電池６０は、第１の面を構成する第1の壁部６６を上方に向けてワーク駆動部５０に載置されるので、電槽６５の内部に液体状態の電解液が貯留されている場合であっても、切断時に電解液が漏れ出ることがなく、また、帯鋸３５による電解液の飛散を抑制するころができる。

また、帯鋸３５が負極端子６４Ｍと正極端子６４Ｐとを結ぶ線Ｌとの交差角度θが、１０．７°以上かつ２０°以下とされているので、端子径が１７ｍｍ、端子の中心間距離が９０ｍｍ以上の標準的な鉛蓄電池６０の第１の壁部６６の切断を安全に行なうことができるとともに、切断時に帯鋸３５が接触する面積が大きくならないので切断を効率的に行なうことができる。

なお、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、例えば、上記実施の形態においては、切断部材として帯鋸３５を用いる場合について説明したが、切断部材が、例えば、帯鋸３５に代えて外周部に金属等の導電性のある切刃３５Ａを有し内周側が絶縁体で形成された円板状の丸鋸とされる場合に、丸鋸の金属部分が負極端子６４Ｍと正極端子６４Ｐの一方のみに接触して鉛蓄電池６０の第１の壁部６６を切断する構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、鉛蓄電池６０の第１の面を上方に向けてワーク駆動部５０に載置する場合について説明したが、鉛蓄電池６０の第１の面を進行方向からみたときに横、斜め上方、斜め下方、又は下方に向かせてワーク駆動部５０に載置させてもよい。

また、上記実施の形態においては、液体状態の電解液が内蔵された鉛蓄電池６０を切断する場合について説明したが、電解液がガラス繊維等からなるセパレータに保持された状態で正電極板６２Ｐと負電極板６２Ｍとの間に配置された、いわゆるシールドバッテリーを切断することも可能である。

本発明に係る切断装置で切断する２次電池を示す斜視図である。 本発明に係る切断装置の一実施形態を示す正面図である。 本発明に係る切断装置の一実施形態を示す側面図である。 本発明に係る切断装置の一実施形態を示す図３における矢視Ｘ−Ｘから見た図である。 本発明に係る切断装置の一実施形態を示す図であり、ワーク駆動装置と帯鋸の関係を示す平面図である。 本発明に係る切断装置の一実施形態を示す図であり、ワーク駆動装置と帯鋸の関係を示す斜視図である。 本発明に係る切断装置の帯鋸の交差角度を説明する図である。

符号の説明

Ｃ 移動方向
１ 切断装置
３５ 帯鋸（切断部材）
３５Ａ 切刃
５０ ワーク駆動部
６２Ｐ 正電極板
６２Ｍ 負電極板
６４Ｐ 正極端子
６４Ｍ 負極端子
６０ 鉛蓄電池（２次電池）

Claims (4)

1. 正電極板と、負電極板と、これら正電極板及び負電極板が内蔵され直方体に形成された電槽とを備え、前記電槽の第１の面を構成する第１の壁部に前記正電極板と接続された正極端子と前記負電極板と接続された負極端子とが前記第１の面のひとつの辺に沿って間隔をあけて配置された２次電池の、前記第１の壁部を前記正極端子及び前記負極端子とともに切断して前記電槽に開口部を形成する切断装置であって、
   前記２次電池が載置されるとともに移動するワーク駆動部と、
   前記ワーク駆動部による前記２次電池の移動方向後方側に向く切刃を有するとともに、形成される切断面が前記移動方向において前記移動方向と平行とされる切断部材とを備え、
   前記切断部材は、前記正極端子と前記負極端子の一方のみに接触するように構成されていることを特徴とする切断装置。
2. 請求項１記載の切断装置であって、
   前記切断部材は、
   該切断部材による切断面に直交する方向からみたときに、前記正極端子と前記負極端子とを結ぶ線に所定の交差角度で交差するように構成されていることを特徴とする切断装置。
3. 請求項２記載の切断装置であって、
   前記ワーク駆動部には前記第１の面を上方に向けて載置されることを特徴とする切断装置。
4. 請求項２又は請求項３記載の切断装置であって、前記交差角度は、１０．７°以上かつ２０°以下とされることを特徴とする切断装置。

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