JP3467135B2

JP3467135B2 - 電解液の充填方法

Info

Publication number: JP3467135B2
Application number: JP28641895A
Authority: JP
Inventors: 豊秀久保
Original assignee: 阿波エンジニアリング株式会社
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 2003-11-17
Anticipated expiration: 2015-10-05
Also published as: JPH09102443A

Description

【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
ンサーや電池を製造する工程において、電極を入れたケ
ースに電解液を充填する方法に関する。

【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、その後ケースを閉塞し
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蔵したケースは、
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
るため、この時間にケースに不純物が侵入し易い弊害が
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、水分が侵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
めには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
所定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。静置した電
解液が自然に電極間の隙間に浸透するまで、たとえば一
昼夜放置させておく必要があり、極めて生産効率が悪
い。さらに、この方法はケースに所定の必要な量の電解
液を充填すると、電解液がケースから溢れてしまう欠点
がある。ケースに充填した電解液が漏れるのは、電解液
の注液量が、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からである。よって、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、所定量の電解液３
を充填して静置している。ただ、ケース１に一つづつカ
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電解液を速やかに電極
群に含浸するために、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
減圧する方法が開発されている。この方法は、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、この方法は、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、この方法は、電解液
を電極群の隙間に充分に浸透させる時間を、満足できる
程度にまで短縮できない。この方法により電解液を電極
群に浸透させるのに要する時間は、電極群の隙間、すな
わち密度にもよるが、約数分間はかかり、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、減圧する方法に代わって、電解液を充
填したケースの開口部を閉塞して加圧する方法を開発し
た。この方法は、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、減圧する方法
よりも短時間で電解液を浸透できる特長がある。ただ、
この方法は、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
減圧する方法は、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方法は、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】本発明は、減圧方法と加圧方法とを特別な
条件で組み合わせることにより、従来の方法では到底実
現できないほど短い時間に、電極群の微細な隙間に、定
量の電解液を速やかに浸透させることに成功した。した
がって、本発明の重要な目的は、簡単かつ容易に、しか
も短時間に定量の電解液を充填できる電解液の充填方法
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電解液の充填方
法は、セパレータを介して積層された電極群４をケース
１に入れ、このケース１に所定量の電解液３を充填し
て、電極群４の隙間に電解液３を含浸させる方法を改良
したものである。本発明の電解液の充填方法は、ケース
１の開口部を気密に閉塞して減圧し、減圧したケース１
に電解液３を充填して電極群４の隙間に電解液３を含浸
させる。電解液３を充填して減圧するのではなく、ケー
ス１の開口部を減圧した後に、電解液３を充填する。減
圧したケース１に電解液３を充填して、電極群４の隙間
に電解液３を浸透させた後、さらに、ケース１内の圧力
を上昇させて電解液３を電極群４の隙間に浸透させる。

【０００９】さらに、本発明の電解液の充填方法は、電
解液３を充填しながら、ケース１内の圧力を次第に上昇
して、電極群４に所定量の電解液３を充填する。

【００１０】本発明の電解液の充填方法は、電解液を充
填してケース内を減圧するのではない。電解液３を充填
する前に、ケース１の開口部を閉塞して吸引ポンプで排
気して減圧する。この工程で、電極群４の隙間にある空
気は吸引ポンプに排気される。電極群４の隙間から排気
される空気は、気泡のように電解液中を浮上する必要は
ない。まだ電解液が充填されていないからである。空気
は、電解液の充填されない電極群４の隙間を通過して、
吸引ポンプで速やかに排気される。次に、ケース１内が
減圧された状態で、電解液３を注入する。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、本発明の充填方法は、電解液３
を充填した後、ケース１を閉塞状態に保持して内部の圧
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
されている空気は、圧力を上昇させることによって、体
積が減少される。たとえば、７６Ｔｏｒｒの真空度に減
圧しているケース内を大気圧にすると、空気の体積は１
／１０に減少し、大気圧よりも１気圧高くすると、１／
２０に減少する。体積の減少した空気は、電極群４の隙
間に電解液３が浸透されるのを阻害しなくなる。このた
め、圧力を上昇させることにより、電解液３は電極群４
の隙間にさらにスムーズに浸透される。さらに、減圧し
た状態から圧力を上昇させるので、それほど圧力を大気
圧よりも高くすることなく、電極群４の隙間に残存する
空気の体積を著しく減少できる。このため、ケース１内
の圧力は上昇させるが、それほど加圧しないで、電解液
３を浸透できるので、ケース１の加圧状態を開放したと
きに、電極群４に含浸された電解液３が飛び出すことも
ない。例えば、大気圧の状態から加圧して圧力を上げ、
その後加圧状態を開放して大気圧に戻すと減圧状態にな
るので、空気は膨張する。しかし、先に減圧して大気圧
以下の状態としておき、この状態から加圧して大気圧に
近づけ、あるいは大気圧よりも若干大きい気圧とした場
合は、その後に加圧状態を開放して大気圧に戻しても、
ほとんど気圧変化が生じないため、空気は膨張すること
なく、ケース１から電解液３が飛び出すことが防止でき
る。

【００１２】

【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充填方法を例
示するものであって、本発明は電解液の充填方法を下記
のものに特定しない。

【００１３】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。

【００１４】本発明の電解液の充填方法を実現する装置
の一実施の形態を図２に示す。この図に示す装置は、大
きく分けて土台１０と閉塞シリンダー５とピストン９か
ら構成される。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。

【００１５】土台１０には、電極群４の挿入されたケー
ス１が装着される。ケース１は土台１０に垂直に固定さ
れ上端を開口しており、ここから電解液３が注入され
る。ケース１の内部には、セパレータ等を介して積層さ
れた電極群４が挿入されている。この電極群４に電解液
３を含浸させて、電解液３をケース１内に充填する。

【００１６】土台１０は図２に示す装置の下部に位置
し、中央にケース１を固定するための支持部１０Ａが設
けられている。支持部１０Ａは、ケース１に電解液３が
充填できるようにケース１を保持するためのものであ
り、例えばケースの側面を挟着する部材や、ケースを挿
入する挿入口等の構造が使用できる。

【００１７】土台１０はキャリアの役目も果たし、電解
液３を充填しようとするケース１を保持して閉塞シリン
ダー５の下面に移動し、ケース１に電解液３が充填され
ると土台１０が移動して、次の電解液３を充填するケー
ス１を保持した土台１０が閉塞シリンダー５の下面に移
動し、順次ケース１を閉塞シリンダー５に移送してい
く。たとえばライン状のコンベアに複数のケースを保持
した土台や、ルーレット状にケースを保持した土台等が
使用できる。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。

【００１８】電解液３を充填するケース１には、コンデ
ンサーや電池等、内部に電極群４を収納しており、ここ
に電解液３を充填しようとするものが全て使用できる。
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４は隙間がほとんどないので、電解液の充填が困
難である。本発明の電解液の充填方法はこのような電極
群を収納したケースでも、効率よく電解液を充填でき
る。また、この方法は電解液に限らず、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。

【００１９】土台１０は、閉塞シリンダー５に連結され
る。閉塞シリンダー５は、電解液３の充填部５Ａと、シ
リンダー本体５Ｂからなる。電解液３の充填部５Ａは、
閉塞シリンダー５の下面を開口している開口壁５ａと、
開口壁５ａの上部に位置するノズル部１１で構成され
る。また充填部５Ａは、ケース１に電解液３を充填する
充填チャンバー１２を有する。充填チャンバー１２は、
上面をノズル部１１、側面を開口壁５ａ、下面の開口部
を土台１０の上面で密閉されて構成される。

【００２０】また、閉塞シリンダー５には減圧機（図示
せず）と連結するための吸引部１３が接続される。吸引
部１３は閉塞シリンダー５内部の充填チャンバー１２と
連結され、吸引部１３を介して減圧機は充填チャンバー
１２と接続される。

【００２１】閉塞シリンダー５は、一時貯溜室８と充填
チャンバー１２を有する。充填チャンバー１２は電解液
３の充填部５Ａの内部に設けられ、充填部５Ａの上部
は、シリンダー本体５Ｂと固定される。シリンダー本体
５Ｂと充填部５Ａの間にはノズル部１１があり、ノズル
部１１はシリンダー本体５Ｂの下面を封鎖する。シリン
ダー本体５Ｂは上方を開口しており、開口部はピストン
９と接続して閉鎖される。シリンダー本体５Ｂで構成さ
れる閉塞シリンダー５の上部は、電解液３の一時貯溜室
８を有する。

【００２２】一時貯溜室８は、シリンダー本体５Ｂとノ
ズル部１１からなる。一時貯溜室８には電解液３が充填
される。一時貯溜室８の底面はノズル部１１で封鎖され
ている。ノズル部１１の中心には注液管７が挿通して固
定されている。注液管７は一時貯溜室８を連通して、上
端部分は電解液３の液面よりも上方まで延長されてい
る。注液管７の下端は充填チャンバー１２内に突出し、
ケース１の開口部に位置する。本発明の電解液の充填方
法にかかる装置は、ピストン９で一時貯溜室８内の電解
液３の液面を押し上げ、電解液３を注液管７を通じてケ
ース１に充填する。

【００２３】閉塞シリンダー５の上部はピストン９と連
結される。ピストン９はピストン上下機構（図示せず）
に連結されて、上下に移動する。ピストン９は、ピスト
ン本体１４と閉鎖環１５とスプリング１６と押圧板１７
とからなる。閉鎖環１５の中心にはピストン本体１４が
挿通され、摺動自在に連結される。ピストン本体１４は
円柱状で、中心に挿通孔１８を設ける。ピストン本体１
４の上端は押圧板１７に固定され、押圧板１７と閉鎖環
１５はスプリング１６で連結される。スプリング１６
は、ピストン９と閉塞シリンダー５を連結したときにこ
の連結部を気密に保持するためのものである。押圧板１
７はさらに押圧機構（図示せず）に連結されており、押
圧機構で押圧板１７は上下される。押圧機構で押圧板１
７が押し下げられるとピストン本体１４は降下され、押
圧板１７が引き上げられると、ピストン本体１４は上昇
される。

【００２４】次に、土台１０と閉塞シリンダー５の連結
部を説明する。土台１０は閉塞シリンダー５の下部と連
結される。閉塞シリンダー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。閉塞シリンダー５は上部のシリンダー本体５Ｂと
下部の電解液３の充填部５Ａとからなる。充填部５Ａは
電解液３をケース１に充填する部分であり、土台１０と
連結して充填チャンバー１２を構成する。閉塞シリンダ
ー５は下部の充填部５Ａで土台１０と連結され、土台１
０と閉塞シリンダー５の連結部は気密に閉鎖される。閉
塞シリンダー５は圧変化に十分対応できる強度を有し、
かつ電解液３に接触して錆等の変質をしないもの、例え
ばステンレス等の金属が使用できる。

【００２５】図３に示す土台１０は、ケース１の支持部
１０Ａと、段差面１０Ｂとを有し、凸状の円柱形状をし
ている。一方、電解液３の充填部５Ａは底面を開口する
円筒状で、側面を開口壁５ａで構成しており、その断面
は逆凹状で、凸状の土台１０と嵌合できる形状をしてい
る。両者は中心軸が一直線上にあり、閉塞シリンダー５
を垂直に降下させると充填部５Ａと土台１０とが嵌合で
きる位置にある。閉塞シリンダー５を土台１０に降下す
ると、土台１０の段差面１０Ｂと、開口壁５ａの端面が
接触して、土台１０と充填部５Ａはぴったりと嵌合し、
土台１０の支持部１０Ａの外周と充填部５Ａの開口壁５
ａの内面が密着して、この部分で気密に閉鎖される。充
填部５Ａと土台１０が気密に密着できるよう、土台１０
の支持部１０Ａの外径は、充填部５Ａの開口壁５ａの内
径にほぼ等しい。また、支持部１０Ａの側面にはＯリン
グ等のシーリング部材が設けられ、土台１０と充填部５
Ａが密着して、支持部１０Ａと開口壁５ａの隙間から空
気が漏れないようにしている。

【００２６】開口壁５ａの中間部では、ケース１の開口
部で電解液３が充填される状態が確認できるよう、この
部分に確認窓１９が設けられる。確認窓１９は圧変化に
対応できる十分な強度を有し、かつ透明なガラス製等と
し、閉塞シリンダー５の開口壁５ａに密着する円筒状を
している。接触面にＯリングを配して完全に密着でき
る。閉塞シリンダー５の開口壁５ａの一部で、ケース１
の開口部が確認できる位置の部分を除去して、ここから
確認窓１９を通じて電解液３の充填状態を確認できる。
また、開口壁５ａを除去する部分は、閉塞シリンダー５
の中心軸に対して相対する位置に２箇所または複数設け
て、一部を確認窓１９とし、他を採光窓２０とすること
ができる。確認窓１９と相対する位置に採光窓２０を開
口することで、ここから外部の光を閉塞シリンダー５に
採光し、ケース１の開口部付近を明るくして電解液３を
充填する様子が確認できる。

【００２７】閉塞シリンダー５には図示しないが、減圧
機が連結される。減圧機は、閉塞シリンダー５で閉鎖さ
れる空間を減圧でき、さらに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。

【００２８】減圧機は図示しないが、減圧機と閉塞シリ
ンダー５の連結部は、図２に示すように、閉塞シリンダ
ー５の側面で吸引部１３を、充填チャンバー１２に気密
に接続している。充填チャンバー１２は、注液管７を通
じて一時貯溜室８に連通される。一時貯溜室８および充
填チャンバー１２を気密に閉鎖して減圧機を作動させる
と、充填チャンバー１２内部の空気が吸引され、減圧さ
れる。すると、充填チャンバー１２内のケース１の開口
部から、電極群４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。同時に、一時貯溜室８に蓄え
られる電解液３の上部に溜まった空気も、ピストン本体
１４の挿通孔１８から注液管７を通じて排気される。一
時貯溜室８から空気を除くことで、電解液３を充填する
際に、電解液３中に気泡が混じってケース１に充填され
ることが防止される。減圧中の時点では、まだ電解液３
は充填されない。

【００２９】図２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。

【００３０】本発明の電解液の充填方法は、減圧機で閉
塞シリンダー５内を減圧した後、ピストン９を降下して
ケース１に電解液３を充填する。閉塞シリンダー５は上
部に電解液３の一時貯溜室８を有する。一時貯溜室８
は、シリンダー本体５Ｂとノズル部１１の上面からな
る。シリンダー本体５Ｂは閉塞シリンダー５の上部に固
定される。シリンダー本体５Ｂは円筒状で、内部に電解
液３の一時貯溜室８を設ける。円筒状のシリンダー本体
５Ｂの下面は、ノズル部１１の上面で閉鎖される。図２
に示す装置では、電解液３の充填部５Ａを構成する開口
壁５ａを円筒状として、開口壁５ａの上部で内周に密着
させるように、円筒状のシリンダー本体５Ｂの外周と、
シリンダー本体５Ｂの底面を封鎖する円盤状のノズル部
１１とを固定する。

【００３１】ノズル部１１の中心には注液管７が固定さ
れる。注液管７は閉塞シリンダー５内部で垂直方向に延
長され、上端は一時貯溜室８に、下端は充填チャンバー
１２に突出し、これらを連通する。注液管７の上端は、
一時貯溜室８に蓄えられる電解液３の液面よりも上方ま
で延長される。注液管７の下端は、充填チャンバー１２
内でケース１の開口部に位置する。ピストン９が降下し
一時貯溜室８の電解液３の液面を押し上げると、液面が
注液管７の上端に達し、電解液３は注液管７を通じて、
減圧されたケース１に充填されるように構成されてい
る。

【００３２】一時貯溜室８は、電解液３が充填された状
態で、ピストン９が降下して上端の開口部を閉鎖され
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
閉塞シリンダー５の中心軸は、同一の垂直線上にある。
ピストン９に設けられたスプリング１６と、シリンダー
本体５Ｂの上端に設けられたＯリング等の作用で、ピス
トン本体１４の降下等によっても、一時貯溜室８は気密
状態に保たれる。

【００３３】ピストン９をピストン上下機構で降下し
て、一時貯溜室８を閉鎖した状態から、さらにピストン
本体１４を降下して、電解液３を押し出す。ピストン本
体１４の上下移動は、押圧機構（図示せず）によって駆
動される。押圧機構は、押圧板１７に連結されており、
押圧板１７の下面には、ピストン本体１４の上端が固定
されている。したがって、押圧機構が押圧板１７を降下
させると、ピストン本体１４は押し下げられ、押圧機構
が押圧板１７を上昇させると、ピストン本体１４は引き
上げられる。

【００３４】ピストン本体１４の中心には、挿通孔１８
が設けられる。挿通孔１８は、円柱状のピストン本体１
４の底面の中心から、中心軸に沿って、ピストン本体１
４内部の途中まで設けられる。図２において、挿通孔１
８はピストン本体１４の底面を開口し、途中で閉鎖され
ている。挿通孔１８の中心に注液管７が挿通できるよう
に、挿通孔１８と注液管７も同一垂直線上にあり、挿通
孔１８の内径は、注液管７の外径よりも一回り大きい。
挿通孔１８と注液管７の隙間に電解液３を通すためであ
る。また、挿通孔１８の長さは、ピストン本体１４を一
時貯溜室８の底面までいっぱいに押し込んだときに、注
液管７の先端が挿通孔１８の上端の閉鎖部に接触しない
長さとする。

【００３５】ピストン９を降下した状態で、注液管７は
挿通孔１８に挿入される。ピストン本体１４をさらに降
下させると、注液管７はさらに挿入される。一時貯溜室
８には電解液３が充填されるので、ピストン本体１４を
降下すると、電解液３には圧力が加わる。圧力の加えら
れた電解液３は、液面を下げられ、下方に行き場を失っ
て、挿通孔１８と注液管７の間の隙間に押し上げられ
る。すなわち、挿通孔１８での電解液３の液面は上昇す
る。さらにピストン本体１４が押し下げられて、電解液
３の液面が上昇して、挿通孔１８に挿入された注液管７
の上端にまで達すると、電解液３は注液管７を通じて下
方の充填チャンバー１２に流れ込む。注液管７の下端は
充填チャンバー１２内に固定されたケース１の開口部に
位置するので、一時貯溜室８から押し上げられた電解液
３は、ケース１内に充填される。

【００３６】シリンダー本体５Ｂは上端を開口した円筒
状で、開口部をピストン９で閉鎖して一時貯溜室８は気
密に封鎖される。一時貯溜室８の大きさはピストン本体
１４が内部に挿入でき、かつ必要量の電解液３を充填で
きる容積に設計される。よって、シリンダー本体５Ｂの
内径と、ここに挿入されるピストン本体１４の外径とは
ほぼ等しい。シリンダー本体５Ｂの内径と高さは、ケー
ス一本に必要な量の電解液３を蓄えられる十分な容積と
なるよう決定される。一時貯溜室８には電解液３を蓄え
ておけるように底面をノズル部１１で封鎖している。

【００３７】ノズル部１１はＯリング等を使用してシリ
ンダー本体５Ｂと気密に閉鎖される。ノズル部１１の中
心には注液管７が固定される。ノズル部１１は、シリン
ダー本体５Ｂの底面を構成し、また充填チャンバー１２
の上部に位置してケース１の開口部に注液管７を位置さ
せる。ノズル部１１で一時貯溜室８と充填チャンバー１
２を分離し、注液管７を通じて一時貯溜室８と充填チャ
ンバー１２を連通する。

【００３８】ピストン９の駆動は、押圧機構によって制
御される。押圧機構がピストン本体１４を上下させるタ
イミング、周期は、減圧機の動作と同期させる。すなわ
ち、減圧機が作動して、気密に閉鎖された充填チャンバ
ー１２内の空気を吸引しているときはピストン本体１４
を上昇位置で停止させる。減圧機がケース１内を十分減
圧してから、押圧機構はピストン本体１４を降下して電
解液３を押し出し、ケース１に充填する。このように、
まずケース１内の空気を除去して、電解液３を充填しや
すい状態としてから、ピストン９で電解液３をケース１
に充填するように、減圧機と押圧機構の動作を同期させ
ることで、スムーズかつ迅速に電解液３をケース１内に
充填することができる。

【００３９】本発明の電解液の充填方法がケース１に電
解液３を充填する様子を、図３から図１１に基づいて説
明する。図３に示すように、ケース１を土台１０に
セットする。ピストン９と閉塞シリンダー５は上昇位置
にある。ケース１のセットされた土台１０を閉塞シリン
ダー５の下部に位置させる。

【００４０】図４に示すように、土台１０の上に閉
塞シリンダー５を降下させて、閉塞シリンダー５と土台
１０の接続部分を気密に密着する。このとき、ピストン
９は上昇位置にあるので、閉塞シリンダー５は閉鎖され
ておらず、一時貯溜室８の上部は開口している。

【００４１】図５に示すように、供給ノズル２１を
移動して一時貯溜室８の開口部に位置させ、電解液３を
一時貯溜室８に充填する。供給ノズル２１は、先端を一
時貯溜室８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を必要な量供給できる。充填される電解液の
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、注液管７の上端は電解液３の液面よりも上に
位置するので、電解液３は注液管７から下に落ちること
がなく、一時貯溜室８に溜まる。所定量の電解液３が充
填されると、供給ノズル２１は一時貯溜室８の開口部か
ら移動する。

【００４２】図６に示すように、ピストン９をピス
トン上下機構で降下させて、閉塞シリンダー５の上部に
連結する。この状態でピストン９と閉塞シリンダー５は
密着されるので、一時貯溜室８は気密に閉鎖され、同時
に充填チャンバー１２も密閉される。次に、密閉された
充填チャンバー１２を減圧機で減圧する。減圧機は充填
チャンバー１２と吸引部１３を介して連結されているの
で、減圧機で吸引して充填チャンバー１２内の空気を排
気して減圧する。このとき、充填チャンバー１２と一時
貯溜室８は注液管７を介して連結されているので、一時
貯溜室８内の空気も吸引され、注液管７を通じて充填チ
ャンバー１２内の空気と一緒に排気される。充填チャン
バー１２は真空状態にまでする必要はなく、例えば６０
Ｔｏｒｒとする。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。

【００４３】図７に示すように、減圧機で充填チャ
ンバー１２内の負圧状態を保ったまま、ピストン本体１
４を降下させる。すると一時貯溜室８の体積が減少して
一時貯溜室８の圧力が上昇し、電解液３が挿通孔１８に
押し上げられる。押し上げられた電解液３が注液管７の
上端に達すると、注液管７を通過して下方に流れ込み、
充填チャンバー１２のケース１に電解液３が充填され
る。充填チャンバー１２は減圧されており、ケース１内
の電極群の隙間の空気はかなりの部分で排気されてい
る。このため、電解液３は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、またケース１内は真
空状態に近い負圧なので吸い込まれるように急速に電極
群の隙間に浸透していく。

【００４４】なお、一時貯溜室８の電解液全てを押し出
さなくとも、ケースに必要な量の電解液が充填されれば
よいので、ピストン本体１４を一時貯溜室８の最下部ま
で降下せずにピストン本体１４の降下を止め、一時貯溜
室８に電解液３が少量残る状態とすることもできる。こ
の場合、図５のようにピストン９を上昇したときの一時
貯溜室８にはケース１に必要な量よりも多めの電解液３
が充填されており、ピストン本体１４を降下すると一時
貯溜室８には少量の電解液３が残り、次のケース１に充
填する電解液３を必要な量、すなわち先にケース１に充
填した量だけ供給ノズル２１から補充していき、ピスト
ン本体１４の降下時には常に少量の電解液３が一時貯溜
室８に残ることとなる。

【００４５】一度にピストン本体１４を降下して電解液
を所定量充填する方法の他、数段階に分けて充填するこ
ともできる。図８に示すように、ある程度ピストン本体
１４を降下した状態で、ピストン本体１４の降下を一時
的に止め、減圧機を調整して充填チャンバー１２の圧力
を上げる。圧力を上げるには、充填チャンバー１２が負
圧状態であるから、減圧機の吸引を弱めることで簡単に
調整できる。そして、この圧力を維持したまま、図９に
示すようにピストン本体１４をさらに降下して電解液３
を加圧し、ケース１に供給する。圧力が上昇すると、空
気は圧縮されて体積が減少するので、電極群の隙間の空
気はさらに減少し、ピストン本体１４によって加圧され
た電解液３がさらにスムーズにケース１内に浸透する。
ここで再びピストン本体１４の降下を止め、さらに減圧
機を調整して充填チャンバー１２を加圧し、またピスト
ン本体１４を降下して電解液３をケース１に充填する。
このように、減圧機で加圧する工程とピストン本体１４
を降下して電解液３を充填する工程を数回繰り返し、所
定量の電解液３をケース１に充填する。例えば、はじめ
に減圧する圧力を６０Ｔｏｒｒとし、一定量電解液３を
充填した後、減圧を弱めて２６０Ｔｏｒｒとして相対的
に加圧し、以下同様に電解液３注入後４６０Ｔｏｒｒ、
吸引を止め大気圧の７６０Ｔｏｒｒとし、さらに図９に
示すように加圧して、大気圧より若干高い１．５ｋｇ／
ｃｍ^２とする。この方法であれば、一度に電解液を供給
する方法に較べよりスムーズに、確実に無理なく電解液
を浸透できる。

【００４６】さらに、ケース内を加圧する工程と、電解
液を充填する工程を分けずに、加圧と充填を同時に行う
こともできる。すなわち、図７の状態で、充填チャンバ
ー１２の加圧中にピストン本体１４を停止させず、ピス
トン本体１４を徐々に、減圧機が充填チャンバー１２を
加圧する速度に応じて、ゆっくりと降下させ、電解液３
をケース１に充填し続ける。ピストン本体１４を降下す
ると、一時貯溜室８内の電解液３は加圧されて、液面を
上げて注液管７から勢い良くケース内に流れ込む。加圧
された電解液３を、加圧中のケース１内に充填すること
で、よりスムーズにケース１内の電極群の隙間に電解液
を含浸させることができる。

【００４７】所定量の電解液３がケース１内に供給
されると、加圧状態を解除する。このときの充填チャン
バー１２内の圧力は大気圧に近い気圧となっている。本
発明の電解液の充填方法は大気圧を一旦減圧状態として
から徐々に加圧していくので、最終的にはもとの大気圧
に近い圧力に戻っており、例えば１．５ｋｇ／ｃｍ^２と
なっている。この状態で充填チャンバー１２を開放して
もほとんど圧力変化がないので、空気の膨張による電解
液の飛び跳ねやオーバーフローはほとんど生じない。土
台１０と閉塞シリンダー５の密閉状態を開放した後、図
１０に示すように閉塞シリンダー５を上昇させ、さらに
図１１に示すようにピストン９も上昇させてピストン９
と閉塞シリンダー５の密閉状態を解除する。土台１０は
閉塞シリンダー５の下部から水平方向に移動して、次に
電解液３を充填するケース１を装着した土台１０が上昇
した閉塞シリンダー５の下部に移送される。電解液３の
充填されたケース１は土台１０から外し、さらに別の電
解液３を充填するケース１を装着し、以下同様の工程を
繰り返す。

【００４８】

【発明の効果】本発明の電解液の充填方法は、極めて短
時間に、電極群を挿入したケースに電解液を効率よく充
填できる特長を実現する。それは、いったん減圧状態と
して、電極群の隙間にある空気を排除し、隙間に電解液
が浸透しやすい状態としてから電解液を充填し、さらに
加圧して電解液をよりスムーズに充填する独特の構成に
よって、電解液をケースに充填するからである。内部に
電極板を密に積層した電極群を有するケースに、短時間
に電解液を充填するのは極めて困難である。特に、性能
を上げるため高密度に積層した電極群を有するケースで
は、電極間の隙間が極めて小さく、さらに隙間には空気
もあるのでここに電解液を注入するにはかなりの時間が
かかった。ケースを減圧して電解液を充填する方法で
は、電極群の隙間の空気が気泡になり、これが速やかに
液面に浮上せず、電解液を電極群の隙間に浸透させる時
間を短くできなかった。また、ケースを加圧して電解液
を充填する方法では、加圧状態を開放したときに気泡が
膨張して電解液が飛び散る欠点があった。本発明の電解
液の充填方法は、減圧と加圧を巧みに組み合わせること
により、これらの方法の持つ欠点を解決することに成功
した。

【００４９】本発明の電解液の充填方法は、まず閉塞シ
リンダーを減圧して、充填チャンバー内の空気を吸引
し、ケース内の電極群の隙間から空気を除去する。これ
により、電極群に注液される電解液が、電極群の隙間に
溜まる空気で浸透を邪魔されることが回避できる。電解
液を充填してから減圧するのでなく、先に減圧状態とし
てケース内の空気を排気してから電解液を注入すると、
スムーズに電極群の隙間に電解液は浸透する。また、負
圧状態であるから、電解液は電極群の間に吸い込まれる
ように急速に吸収される。さらに、この状態から加圧し
て電解液を充填することで、さらにスムーズにケース内
に浸透される。加圧することで、隙間に残った微細な気
泡が圧縮され体積が小さくなるので、気泡によって浸透
が阻害されることがさらに減り、電解液が電極群の微細
な隙間に入りやすくなるからである。圧力を上げるほ
ど、電解液はケース内により浸透される。また、いった
ん減圧してから徐々に、段階的に加圧していくことで、
ケース内の圧力を絶対的に高くすることなく、相対的に
高めていくことができる。すなわち、圧力が高くなると
いっても、減圧した状態から高くするので、大気圧か、
大気圧よりも少し高い程度の圧力とできる。したがっ
て、加圧状態を開放して大気圧に戻しても、圧変化はほ
とんど生じない。このことは、電解液の充填方法にとっ
て極めて大切な特長を実現するものである。それは、単
に加圧するだけであれば、加圧状態から開放して大気圧
に戻すと、体積が急激に膨張するため、押し縮められて
いた気泡がはじけ、電解液がケースから飛び出して溢れ
てしまうからである。一方、減圧して電解液を充填する
だけでは、電極群の隙間から完全に空気を排気すること
が難しく、排気のための真空ポンプも大がかりで高価な
装置となる。

【００５０】本発明の電解液の充填方法は、減圧と加圧
をうまく組み合わせることで、両方のメリットを生か
し、極めて効率よくスムーズに、これまで困難とされて
きた短時間での電極群を入れたケースへの電解液の充填
を実現した。すなわち、まずケースを減圧して、電解液
の浸透を阻害する空気を排除し、浸透しやすい環境とす
る。減圧する工程だけで空気を完全に排気するのは困難
であるから、本発明の電解液の充填方法では真空状態に
までせずにおくことで、真空とするための大がかりな設
備を不要にできる。つぎに、減圧状態から加圧していく
ことで、さらにスムーズに電解液を充填できる。いった
ん減圧してから加圧していくので、加圧のための特別な
装置でなくても、例えば吸引ポンプの吸引力を弱めてい
くことで、負圧から相対的に加圧して圧力を上げていく
ことができる。つまり、減圧機の吸引力を調整すること
で、簡単に圧力を上げることができる。圧力を段階的
に、あるいは徐々に上げていき、最終的に大気圧に戻す
か、大気圧よりも少し高い圧力とするだけで良いので、
加圧のための設備も極めて簡単にできる。例えば、吸引
ポンプを逆転させればよい。

【００５１】このように、減圧してから加圧する電解液
の充填方法は、真空状態にしたり、極めて高い圧力とし
たりする必要がなく、この方法を実現するための装置自
体の構造を簡単でコンパクトに設計できる。ケースを静
置しておくためのストックヤードのような、厳しい環境
下で長時間管理する設備も不要で、従来の方法と較べ装
置自体の小型化も図れ、また単位時間当たりの処理能力
が極めて大きいので、装置の規模に対し生産能力の高い
プラントとできる。本発明者が行った実験では、約６ｃ
ｃのケースに４ｃｃの電解液を充填するのに要した時間
は３０秒以下で、従来の装置に比較してはるかに短縮す
ることができた。

【００５２】さらにまた、本発明の電解液の充填方法
は、電解液を充填しながら、ケース内の圧力を次第に上
昇していくことで、負圧状態のケースに電解液を供給す
る。この方法であれば、ケースの加圧と電解液の充填を
同時に行うことができる。このため、いったん減圧して
から加圧中であってもピストン本体の駆動を停止させる
ことなく、ピストン本体を徐々に降下して電解液を連続
的に供給できる。このため、ピストン本体を段階的に駆
動しなくてもよく、ピストン本体の制御が容易になり、
また駆動のためのタイミングを取るのが簡単になるメリ
ットもある。さらにまた、減圧機によるケース内の加圧
に、ピストン本体による電解液の加圧を加えて、よりス
ムーズに電解液を充填できる特長も実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電解液の充填方法にかかる装置を示す断
面図

【図２】本発明の電解液の充填方法にかかる装置を示す
断面図

【図３】本発明の電解液の充填方法にかかる装置を示す
断面図

【図４】本発明の電解液の充填方法にかかる装置を示す
断面図

【図５】本発明の電解液の充填方法にかかる装置を示す
断面図

【図６】本発明の電解液の充填方法にかかる装置を示す
断面図

【図７】本発明の電解液の充填方法にかかる装置を示す
断面図

【図８】本発明の電解液の充填方法にかかる装置を示す
断面図

【図９】本発明の電解液の充填方法にかかる装置を示す
断面図

【図１０】本発明の電解液の充填方法にかかる装置を示
す断面図

【図１１】本発明の電解液の充填方法にかかる装置を示
す断面図

【符号の説明】

１…ケース２…カバー３…電解液４…電極群５…閉塞シリンダー５Ａ…充填部５Ｂ…シ
リンダー本体５ａ…開口壁７…注液管８…一時貯溜室９…ピストン１０…土台１０Ａ…支持部１０Ｂ…
段差面１１…ノズル部１２…充填チャンバー１３…吸引部１４…ピストン本体１５…閉鎖環１６…スプリング１７…押圧板１８…挿通孔１９…確認窓２０…採光窓２１…供給ノズル

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セパレータを介して積層された電極群
(4)を、電解液(3)を充填した後に閉塞するケース(1)に
入れ、このケース(1)に所定量の電解液(3)を充填して電
極群(4)の隙間に電解液(3)を含浸させる電解液の充填方
法において、ケース(1)の開口部を気密に閉塞して減圧し、減圧した
ケース(1)に、ケース(1)の開口部に位置する注液管(7)
から電解液(3)を充填して電極群(4)の隙間に電解液(3)
を含浸し、その後ケース(1)内の圧力を上昇させて電解
液(3)をさらに電極群(4)の隙間に含浸させると共に、電
解液(3)を充填しながら、ケース(1)内の圧力を次第に上
昇させることを特徴とする電解液の充填方法。
【請求項２】電解液(3)を充填するケース(1)がコンデ
ンサーである請求項１に記載される電解液の充填方法。
【請求項３】電解液(3)を充填するケース(1)が電池で
ある請求項１に記載される電解液の充填方法。