JP6182062B2 - 多孔質体の重量測定方法、重量測定装置および重量測定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、多孔質体の重量を測定する技術に関する。

近年、二次電池（蓄電池）の用途が拡大して、パーソナルコンピュータ、携帯端末、電気自動車、ハイブリッド車、電動自転車、電動工具など広範囲にわたって用いられるようになった。これらの蓄電池にはニッケル−水素蓄電池やニッケル−カドミウム蓄電池に代表されるアルカリ蓄電池や、リチウムイオン二次電池等、種々のものが存在する。アルカリ蓄電池においては、金属缶の中に正極、負極、これらを分離してアルカリ電解液を保持するセパレータが充填される。

アルカリ蓄電池は複数本使用して電池パックとして利用されることも多く、それぞれのアルカリ蓄電池の充放電容量は、ばらつきがなくできるだけ均一にすることが要求される。充放電容量の変動を抑え、均一にするためには種々の要因があるが、例えばニッケル水素電池の場合、正極（極板）の活物質の量を制御することが重要な要因となる。正極は水酸化ニッケル等の活物質を所定の基板等に埋め込むことにより構成される。特に発泡メタル式（ＳＭＥ; Sponge Metal）の正極は、多孔質の発泡状の金属を保持体として、孔の中に活物質を充填することにより構成される。この活物質としての水酸化ニッケルを均一に極板に塗布することが、充放電容量の均一化にとっては重要である。

極板の生産工程において、活物質を基板の原材料である芯材に塗布した後に塗布量を測定することにより、活物質の塗布量を均一化する方法がいくつか提案されている。このような方法の中で、例えば特許文献１は、工業的に適した連続的なフィルムの芯材を使用し、当該芯材に対する放射性の透過量により芯材の（単位面積当たりの）重量と、（芯材＋活物質）の重量を測定し、二つの重量の差により活物質の充填量を求めることを提案している。芯材の重量と放射線の透過強度の関係が指数関数の関係になることは予め把握されており、この関係を利用して芯材の重量が測定される。

国際公開第２００２／００３４８７号

工業的に適した連続的なフィルム状の芯材のような原材料は、サイズが大きいため、その性質も刻々と変動しやすく、従来の特許文献１等の方法では活物質の重量を精度よく測定することが困難であった。特に原材料が多孔質体である場合、その中に存在する空孔の存在量は基本的に変動しがちなため重量測定の障害となりやすく、連続的に精度よく重量を測定するのは困難であった。

本発明は、多孔質体の重量を連続的、かつ非破壊で正確に測定する技術を提供する。

本発明は、多孔質体の重量測定方法であって、任意の透光度を持つ多孔質体において、照射した放射線の透過強度に対する当該多孔質体の実重量の関係を示す透過強度−実重量関係を予め求めるステップと、測定対象の多孔質体に光を照射し、当該測定対象の多孔質体の透光度を測定するステップと、当該測定対象の多孔質体に放射線を照射し、当該測定対象の多孔質体を通過した放射線の透過強度を測定するステップと、前記透過強度−実重量関係と、測定した透過強度および測定した透光度に基づき、当該測定対象の多孔質体の重量を演算するステップと、を備える。

本発明の一態様として例えば、前記測定対象の多孔質体に照射する放射線の入射強度がＩ_Ｖ０、当該放射線の透過強度がＩ_Ｖ、当該測定対象の多孔質体の透光度がＬのとき、当該測定対象の多孔質体の実重量Ｍが以下の式によって求められ、Ａ１が多孔質体の種類に依存する定数である。

本発明の一態様として例えば、前記放射線がＸ線またはβ線である。

前記多孔質体の重量測定方法の実施後、前記多孔質体である芯材に活物質を塗布して蓄電池用の極板を製造する蓄電池用の極板の製造方法も提供される。

前記極板の製造方法により製造された極板を用いて蓄電池を製造する蓄電池の製造方法も提供される。

また、本発明は、多孔質体の重量測定装置であって、任意の透光度を持つ多孔質体において、照射した放射線の透過強度に対する当該多孔質体の実重量の関係を示す透過強度−実重量関係を予め記憶する記憶部と、測定対象の多孔質体に光を照射し、当該測定対象の多孔質体の透光度を測定する透光度測定部と、当該測定対象の多孔質体に放射線を照射し、当該測定対象の多孔質体を通過した放射線の透過強度を測定する放射線透過量処理部と、前記透過強度−実重量関係と、測定した透過強度および測定した透光度に基づき、当該測定対象の多孔質体の重量を演算する演算部と、を備える。

前記重量測定装置と、放射線発生器と、放射線検出器と、前記多孔質体である芯材に活物質を吐出して塗布する吐出装置と、を備える蓄電池用の極板の製造装置も提供される。

更に本発明は、多孔質体の重量測定プログラムであって、任意の透光度を持つ多孔質体において、照射した放射線の透過強度に対する当該多孔質体の実重量の関係を示す透過強度−実重量関係を予め記憶する工程と、測定対象の多孔質体に光を照射し、当該測定対象の多孔質体の透光度を測定する工程と、当該測定対象の多孔質体に放射線を照射し、当該測定対象の多孔質体を通過した放射線の透過強度を測定する工程と、前記透過強度−実重量関係と、測定した透過強度および測定した透光度に基づき、当該測定対象の多孔質体の重量を演算する工程と、をコンピュータに実行させる。

本発明によれば、新たに大きな設備や複雑な操作を導入することなく、多孔質体の重量測定の精度を連続的、かつ非破壊で上げることが可能となる。

本発明の一実施形態である発泡ニッケルフィルムの製造過程を示す模式図であり、（ａ）は製造された直後の立方体の母材である発泡ニッケルの斜視図、（ｂ）は（ａ）の母材を円筒状に加工した加工母材である発泡ニッケルの斜視図、（ｃ）は（ｂ) の円筒状母材の側面を所定の厚みをもって連続的に剥離する（ピーリングする）ことにより得られるフィルム状の芯材の斜視図 図1 と同様の発泡ニッケルフィルムの製造過程を示す模式図であり、（ａ）は図１（ｂ）の断面図であり、（ｂ）は図１（ｃ）の断面図 芯材の重量と芯材を透過する放射線の透過強度との間の関係を示す指数関数のグラフ 芯材を透過する放射線を検出する状態を示す模式図であり、（ａ）は芯材の重量が大きい場合の模式図であり、（ｂ）は芯材の重量が小さい場合の模式図 空孔が存在する芯材を放射線が透過する状況を示す模式図 開孔率毎に透過強度の収東値の異なる指数関数のグラフ 重量の異なる複数の芯材について開孔率に対する透過強度を示すグラフ 開孔率の変化に対して観測される観測重量を開孔率０％の芯材に対する相対値の重量（相対観測重量）で表したグラフ 五つの透光度が異なる多孔質体の各々について、放射線の検出器が示す指示電圧と実重量との関係を示すグラフ 放射線の透過強度のみから求めた観測重量と実重量との関係を示すグラフ 図９で示した透光度による補正を施した観測重量と実重量との関係を示すグラフ 実施形態の正極板の製造工程の概略図 芯材へのＸ線の照射と検出の状態を示す模式図 芯材への活物質ペーストの塗布、充填の状態を示す模式図 実施形態の正極板の製造装置の概略図 実施形態の正極板を使用したアルカリ蓄電池の内部構造を示す図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態においては、多孔質体の重量測定方法の対象となる多孔質体の一例として、アルカリ蓄電池の一種であるニッケル水素電池に用いられる正極用材料を採りあげて説明する。

ニッケル水素電池の正極は、例えばペースト状にした水酸化ニッケル等の活物質を所定の芯材（基板、保持体）等に埋め込むことにより構成される。特に発泡メタル式（ＳＭＥ: Sponge Metal）の正極は、多孔質の発泡状の金属を芯材として、その空孔の中に活物質（水酸化ニッケル）を充填することにより構成される。

この場合、芯材としての多孔質の発泡状の金属はいわゆる発泡ニッケルと呼ばれるものであり、所定の金型において、発泡剤を混入したウレタン原液を流し込み、炭酸ガス等の気体を発生させることにより発泡ウレタンが得られる。固形化の後所定の大きさのブロック状に加エすることで、図１（ａ）に示すような、立法体の発泡ウレタン母材が得られるが、この母材は工業利用のため、図１（ｂ）に示すような円筒状の発泡ウレタン母材へと加工される。さらに、図１（ｂ）に示すように円筒状母材を矢印Ｃ方向に回転させ、カッタなどを用いてその側面を所定の厚みをもって連続的に剥離する（ピーリングする）ことにより、図１（ｃ）の芯材としての発泡ウレタンフィルムが得られる。この発泡ウレタンフィルムの骨格表面にニッケルをメッキし、高温でウレタンを焼飛ばし、熱処理を施すことにより図１（ｃ）の芯材としての発泡ニッケルフィルムが得られ、正極板として用いられる。

図１（ａ）に示すように、多孔質体中の空孔は、製造時において発生し上昇する気体の泡に作用する重力のために必然的に縦長に（異方性をもって）形成され、球状にはなり難い。そのため、母材に対する切断面により、当該切断面状に投影される空孔の断面形状が母材の特定部位に応じて変化することとなる。図１（ａ）では立方体の上下面では真円状の空孔断面が現れるが、側面では楕円状の空孔断面が現れる。図１（ｂ）では、側面において現れる空孔断面が真円→楕円→真円・・・変化する。したがって、図１（ｃ）でも空孔断面が長手方向において同様に変化する。

図２（ａ）、（ｂ）は図１（ｂ）、（ｃ）の断面図であり、図２（ａ）の側面を一定の厚さで剥離していくことにより得られる図２（ｂ）の発泡ニッケルフィルムにおいて、その断面において、縦長の空孔の方位が変化していることを示している。「真円」の領域では空孔は厚み方向に長軸ＬＡを持ち、平面方向に短軸ＳＡを持つ。逆に「楕円」の領域では空孔は厚み方向に短軸ＳＡを持ち、平面方向に長軸ＬＡを持つ。「真円」の領域と「楕円」の領域との間では、空孔の長軸ＬＡ、短軸ＳＡは、フィルムの厚み方向および平面方向の両方に対して斜め方向を向いている。

図２（ａ）、（ｂ）から理解されるように、「真円」の領域（真円領域）では空孔は厚み方向に長軸ＬＡを持つため、空孔以外の金属骨格によって厚み方向において空孔が途切れにくいと考えられる。一方、「楕円」の領域（楕円領域）では空孔は厚み方向に短軸ＳＡを持つため、空孔以外の金属骨格によって厚み方向において空孔が途切れやすいと考えられる。したがって、各種の光をフィルムに照射した場合、「真円」の領域では光は透過しやすい、すなわち透光度が大きく、「楕円」の領域では光は透過しにくい、すなわち透光度が小さいと考えられる。「透光度」の概念については後に再度説明する。

一方、平面方向に十分大きい芯材（フィルム、板材）にβ線やＸ線等の放射線を照射した場合に、当該芯材の重量（ここでは単位面積当たりの重量）と、芯材を透過する放射線の透過強度との間の関係は、指数関数の関係になることが知られている。図３は、下記（１）の式で表される指数関数のグラフを示しており、横軸が芯材の重量（Ｍ）に設定され、縦軸が透過強度Ｉ（任意単位）に設定されている。

ここで、Ｉは透過強度、Ｉ_０は放射線の入射強度、Ａは芯材を構成する物質固有の物質係数、Ｍは芯材の重量である。図３のグラフは、Ｉ_０＝１、Ａ＝１とした場合のグラフである。

本グラフからも直感的にも理解できるように、芯材の重量が大きくなるほど、放射線の透過強度は小さくなる。図４はこのことを図示しており、図４（ａ）の重量の大きな板（芯材）Ｓ１に対して線源４０から放射線が照射された場合、検出器４２で検出される放射線の透過強度は、図４（ｂ）の重量の小さな板（芯材）Ｓ２の場合と比較して、放射線の透過強度は小さくなる。この関係を利用して芯材の重量を測定することが可能である。一般的な秤を用いて連続的なフィルムの芯材の単位面積当たりの重量を測定することは難しく、このような放射線を用いた重量測定方法が従来より用いられている。

図３、４は、空孔の存在しない芯材（板のような中実材料）を主に対象とした説明であるが、図５では図１、２のような空孔が存在する存在する芯材を対象として説明する。図５に模式的に示すように、芯材Ｓに照射された放射線のうち、空孔部分を通過した放射線はそのまま素通りし（矢印Ａ）、当該空孔以外の金属骨格を通過した放射線は、指数関数的に減衰する（矢印Ｂ）。ここで、芯材Ｓの一面から見たとき、一面から反対側の他面まで貫通した空孔の面積の芯材Ｓ全体の面積に対する割合を「開孔率」と定義した場合、開孔率が１０％の芯材においては、照射された放射線のうち、１０％の放射線が（金属）骨格に衝突せず、減衰しないで素通りし、残りの９０％の放射線は指数関数的に減衰しながら通過する。この場合、芯材の重量を究極的に増やすと、９０％の放射線が吸収（例えばＸ線の場合）または散乱（例えばβ線の場合）によりゼロに収束するので、検出器に到達する放射線の透過強度は１０％に収束する。

したがって、所定の芯材において、たとえ重量が同一であっても、開孔率が変化することにより、放射線の透過強度も変化することが理解される。図６はこのことを示すグラフであり、開孔率が異なる複数の芯材各々に対し透過強度が異なることを示している。言い換えると、一定の重量であっても開孔率が異なれば透過強度も異なることが理解される。具体的には、開孔率が大きいほど透過強度は大きくなり、透過強度は開孔率毎に収東値の異なる指数関数の曲線に従い減衰することとなる。図６のグラフは、下記（２）の式で表される指数関数のグラフである。

ここで、Ｉは透過強度、Ｉ_０はＸ線またはβ線の入射強度、Ａは芯材を構成する物質固有の物質係数、Ｍは芯材の重量、Ｈが開孔率である。尚、Ｍ＝１．５のように一定の重量の下では、開孔率が異なる複数の芯材各々で透過強度も異なる。このことは重量一定の下では、開孔率が大きく透過強度が大きいほど芯材の厚みは大きくなり、開孔率が小さく透過強度が小さいほど芯材の厚みは小さくなることを意味する。

さらに（２）式で表される図６のグラフを、開孔率Ｈの関数に変換したものが図７のグラフであり、横軸が開孔率Ｈに設定され、縦軸が透過強度Ｉ（任意単位）に設定されている。透過強度Ｉは下記（３）の式で示すように開孔率Ｈに対する１次関数で表され、グラフは直線となる。図７のグラフは、Ｉ_０＝１、Ａ＝１とした場合のグラフである。（３）式におけるＭ_foilは、グラフ中における開孔率が０％における重量０、重量０．５、重量１、重量２、重量４各々の芯材の重量であり、各々の芯材における固有の値（定数）である。Ｍ_foilは、（２）式における変数としてのＭの代わりに導入されている。

さらに（３）式で表される図７のグラフを、開孔率Ｈに対する重量、特に開孔率０％の芯材に対する相対値の重量（相対重量）で表したものが図８のグラフであり、横軸が開孔率Ｈであり、縦軸が相対重量を示す。このグラフは下記（４）の式で表される。この重量は、放射線の検出器（図４の検出器４２）が検出する放射線の透過強度Ｉに基づいて導かれる値に対応する。

ここで、Ｍ_Ｈ＝０は、開孔率０％の芯材に対する相対重量（それぞれの透過強度を開孔率０％における検量線により重量に変換した数値）を意味し、（２）の式でＨ＝０としてＭの式に変形すると、Ｍ＝Ｍ_Ｈ＝０＝１／Ａ＊ｌｏｇ（Ｉ_０／Ｉ）の式が得られ、この式のＩに（２）の式を代入することにより、上記（４）の式が得られる。図８のグラフは、Ｉ_０＝１、Ａ＝１とした場合のグラフである。

開孔率が０％のときの各芯材の相対重量は、グラフの左端での重量である。そして開孔率が大きくなるに従い、本来なら開孔率の１次関数で相対重量は減少していかなければならない。空孔部分は重量がゼロであり、空孔の体積に比例して重量ゼロの部分が増加するからである。このことは、例えば重量３の芯材では、本来ならば図８の点線で示した直線の理論重量（相対理論重量）に従って、相対重量が減少することを意味する。また、ここでの重量は、実験により観測される観測重量であり、開孔率０％の芯材に対する相対観測重量ということができる。

ここで、例えば重量３の芯材について、開孔率１０％、２０％において示された両矢印Ｗ１、Ｗ２で示すように、空孔が占める体積換算で理論的に検出されるべき相対理論重量より小さい相対観測重量が観測される結果となっている。すなわち、点線直線のように、本来開孔率１０％の場合、空孔の体積からは３×（１−０．１）＝２．７、開孔率２０％の場合、３×（１−０．２）＝２．４の相対重量がそれぞれ相対理論重量として測定されるべきである。しかしながら、実際の観測において放射線の検出器が検出する放射線の透過強度Ｉに基づいて導かれる相対観測重量は、重量３の芯材については、Ｗ１、Ｗ２の分だけ相対理論重量より小さい値が観測される結果となっている。

そして、図８からわかるように、開孔率１０％、２０％の場合のみならず、開孔率が０（０％）より大きく１（１００％）より小さい全範囲で、相対観測重量は開孔率に依存し、実際検出されるべき相対理論重量よりも小さい値が観測されるという結果となった。同じ結果は、他の重量１、２、４、５の芯材においても観測された。

上記の事象は、図１、２で示すように現実の芯材に空孔が存在するという状況において、必然的に発生する。すなわち、空孔が占める体積換算で理論的に検出されるべき相対理論重量は、図８の点線直線で示すように、開孔率の増加に従って直線的に減少する。しかしながら、この相対理論重量は空孔が存在していない仮想的な芯材を対象として観測した場合に、観測される値として導かれるものである。すなわち点線直線上の相対理論重量の変化は、図８のグラフの開孔率の増加する方向（グラフの左から右の方向）においては、空孔の存在していない中実の芯材の厚みが減少する状況を放射線で観測した場合の変化を表したものである。したがって、直線上の相対理論重量の変化は、図１、２に示す現実の芯材の観測において発生する放射線の吸収（または散乱）と通過の両方を考慮していない。

上記の通り現実の芯材、すなわち多孔質体の観測においては、空孔の部分を放射線が吸収または散乱されずに通過する。このことは透過強度Ｉの増加、すなわち実際の値（相対理論重量）よりも低下した重量の観測をもたらす。この観測は、開孔率Ｈを変数とするｌｏｇ式の形状、すなわち上述した（４）式に従うものであり、例えば上述したＷ１、Ｗ２のような相対理論重量と相対観測重量の乖離値の差（乖離誤差）をもたらす。

開孔率の大きい「真円」の領域でも（図８における右側）、開孔率の小さい「楕円」の領域でも（図８における左側）、相対観測重量は相対理論重量より小さくなる。そして、開孔率１０％おける乖離誤差Ｗ１と、開孔率２０％おける乖離誤差Ｗ２は異なる値をとっている。さらに乖離誤差は、全開孔率に渡って一定ではなく、変動することが図８から理解される。図１、２に示したような多孔質体（発泡ニッケルフィルム）においては空孔の方位の変動、すなわち開孔率の変動が存在し、観測においては乖離誤差が常に変動することとなるため、正確な芯材の重量測定が困難となる。

本実施形態においては、このような多孔質体中の空孔の方位の違いにより生ずる開孔率の変動に伴う理論重量からの黍離誤差（例えば図８におけるＷ１とＷ２の違い）を予め把握し、観測重量に対しこの誤差分に応じた補正・変換を施すことにし、多孔質体の重量を演算する。この演算により、実重量に近い多孔質体の重量値を得ることを図っている。

上記補正のために、本実施形態では放射線の透過強度とは別に、多孔質体の透光度を測定して用いる。図２の説明においても使用した「透光度」とは、レーザー光、可視光線等のように、放射線とは異なってエネルギーが比較的小さい光線が、多孔質体材料を通過せず、空孔部分のみを通過する割合のことである。言い換えると、放射線の透過強度には、多孔質体に吸収または散乱され減衰しながらも通過した量を含むのに対し、透光度にはこのような概念を含まない。この透光度は一般的な透光度計等、周知の装置を利用して測定することができる。一般的に透光度測定装置としては、発信側は可視光線で一定の強度をもつレーザー光、受光側は光検知素子を利用した光度計が用いられる。

図８で示したように、空孔が存在する多孔質体においては、得られた透過強度は現実の重量（実重量）に対応しておらず、実重量に比べ低い重量（観測重量）が導かれる。したがって、放射線の透過強度の実を用いた測定方法によって、多孔質体の重量を正確に求めることは困難である。

そこで本発明の発明者は、図６のグラフに注目した。図６のグラフからわかるように、多孔質体毎に、開孔率が０％、１０％、５０％、８０％、１００％のいずれかをとることが分かっていれば、当該多孔質体が、どの曲線に対応するのか把握することができる。

すなわち、任意の開孔率、すなわち任意の透光度（０％〜１００％の種々の値）を持つ多孔質体について、測定者が予め放射線の透過強度と実重量の関係が実験等により求め、図６の曲線を複数作成しておく。ここでの実重量は、切断した多孔質体について、秤等により測定することができる。そして、別途、図１、２で示したような連続したフィルム形状の測定対象である多孔質体について重量の測定を行う場合、放射線の透過強度を測定するとともに、透光度も測定する。測定された透過強度と透光度から、図６のいずれかの曲線上にこの多孔質体が存在するのか把握することができる。そして、多孔質体の実重量Ｍを正確に求めることが可能となる。

図９のグラフは実質的に図６のグラフに等しく、実際の測定において得られる値から構成されるグラフを示し、各曲線は以下の（５）式で表される。縦軸は多孔質体を通過した放射線の検出器（図４の検出器４２）の電圧計が示す指示電圧Ｉ_Ｖである。指示電圧Ｉ_Ｖは多孔質体を通過した放射線の透過強度Ｉに一義的に対応している。複数の曲線は、各々異なる透光度Ｌ（０％、５％、１０％、１５％、２０％）をもつ多孔質体に対応するものであり、特定の透光度Ｌをもつ多孔質体において、指示電圧Ｉ_Ｖが得られれば、その実重量Ｍが求められる。例えば、測定により透光度Ｌが１０％であることが判明し、矢印Ａで示すように検出器の指示電圧Ｉ_Ｖが０．５Ｖ（実質的に透過強度の値に対応）であった場合、矢印Ｂから実重量Ｍは４７０ｇ／ｍ^２であることが導かれる。尚、Ｉ_Ｖ０は放射線の入射強度に対応する電圧であり、Ａ１は多孔質体の種類に依存する定数であり、多孔質体を構成する物質固有の物質係数である。

図９で示した曲線は５本であるが、６以上の異なる透光度の多孔質体について予め曲線を求めてもよい。５本の各曲線の間には、異なる透光度Ｌに応じて上記（５）式で表される曲線が存在し、透光度Ｌが分かっていれば、指示電圧Ｉ_Ｖに対応した実重量Ｍが求められる。

尚、最終的な目標である実重量Ｍは、式（５）を変形して得られる以下の式（６）で直接求められる。

放射線の透過強度のみを用いた重量測定は空孔の無い中実な材料のみを前提にしており、空孔が存在する場合は、図８で示したような乖離誤差が生ずるため、特に図１、２で示すように開孔率が場所によって変動する多孔質体の正確な重量を導き出すことは困難である。しかしながら、本実施形態においては、開孔率（実際に測定する値は透光度）を考慮して、正しい重量（実重量）を導き出すことが可能となる。

図１０は、実際の連続フィルム状の多孔質体において、放射線の透過強度のみから求めた観測重量と、後に切断して秤等により計測した多孔質体の真の重量（実重量）との関係を示したものであり、縦軸が観測重量に対応し、横軸が実重量に対応する。ここでの観測重量は上記した開孔率（透光度）による補正を施していないため、４５度線、すなわち実重量からずれている。このずれは、図８で示したＷ１、Ｗ２のような乖離誤差より生ずるものである。

一方、図１１は、実際のサンプルにおいて、図９で示した透光度（開孔率）による補正を施した観測重量と実重量との関係を示したものである。補正後は観測重量が実重量にほぼ等しくなることが本グラフから理解される。

図１２は、本発明をニッケル水素電池用の正極板の製造に適用した例であり、正極板の製造工程の概略図である。以下、製造工程の詳細を説明する。

図１２で示す工程（１）では、図１、図２に示すような発泡ウレタンの母材から製造された発泡ニッケルフィルムである多孔質体としての芯材Ｓ３を二つの鉄製の調厚ロール１０２の間を通して所定の厚さになるよう厚みを調整する。そして、工程（２）では、図１３にＸ線の発生の模式図を示すように、Ｘ線発生器（放射線発生器）１０３よりＸ線を発生し、芯材Ｓ３にＸ線を当てて、Ｘ線を透過させ、この透過したＸ線をＸ線検出器（放射線検出器）１０４で検出し、芯材の単位面積当たりの透過強度を観測する。この透過強度に基づき、図９で示した方法により、芯材Ｓ３の重量（実重量）を正確に測定することができる。

図１２で示す工程（３）では、図１４の活物質ペーストを芯材Ｓ３に塗布、充填する模式図で示すように、芯材Ｓ３の一方の面に吐出装置（ノズル）１１３を対向させ、この吐出装置１１３を用いて活物質ペーストを芯材Ｓ３へ吐出し、芯材Ｓ３自体をその長さ方向に走行させながら空孔へ充填した。

図１２で示す工程（４）では、活物質の充填された芯材が乾燥され、実施形態の正極板Ｓ４が作製される。さらに正極板Ｓ４は工程（５）で所定の長さに切断され、電池サイズに合わせた正極板Ｓ４が作製される。

図１２で示す工程（６）では、電池サイズに合わせた正極板Ｓ４の重量が測定される。正極板Ｓ４の重量測定は、秤等により行うことができる。本工程（６）で測定された重量から、工程（２）で実重量を減算することにより、単位面積当たりに充填された活物質の重量を正確に求めることが可能となる。この重量が所定の重量の範囲を超えている場合、工程（３）に信号を送り、活物質ペースト重量がフィードバックされて、活物質ペーストの充填量が即座に調整されるようにすることもできる。

図１５は、実施形態の正極板の製造装置の概略図である。芯材Ｓ３は、図１２で示した調厚ロール１０２などを含む搬送装置１１５により搬送され、その搬送経路には、Ｘ線シールド内のＸ線発生器１０３とこれに対向するＸ線検出器１０４、ノズルなどの吐出装置１１３、乾燥装置１１４、切断カッタ１１６、秤１１７および振り分け装置１１９がこの頃に直列に配置されている。また、搬送経路の前段には、透光度（Ｌ）を測定する透光度測定装置（透光度測定部）１３０が設けられ、測定された透光度は、後述する制御装置１２０の記憶部１２６に記憶される。透光度測定装置１３０と制御装置１２０により重量測定装置が構成される。尚、透光度測定装置１３０による透光度の測定は、図１２では示されていないが、工程（３）の前の任意の箇所で行うことができ、工程（２）の後でもよい。

透光度測定装置１３０によって芯材Ｓ３の透光度が所定長さごとに測定された後、芯材Ｓ３にＸ線発生器１０３からＸ線が照射され、芯材Ｓ３を透過したＸ線がＸ線検出器１０４によって検出され、制御装置１２０のＸ線透過量処理部１２２に入力される。芯材の透光度は、例えば芯材Ｓ３を所定のマーキングにより所定長さごとに区切り、マーキングの区間ごと、すなわち特定部位ごとに得ることができる。

制御装置１２０は、Ｘ線透過量処理部（放射線透過量処理部）１２２と、演算部１２４と、所定のデータを記憶する記憶部１２６と、制御部１２８とを有している。Ｘ線透過量処理部１２２は芯材Ｓ３を透過したＸ線に基づき透過強度を算出する。演算部１２４は、Ｘ線透過量処理部１２２が算出した透過強度に基づき、観測重量（Ｒ）を算出するとともに記憶部１２６に記億する。本実施形態において記憶部１２６には、図９で示したような、任意の透光度を持つ多孔質体において、照射した放射線の透過強度に対する多孔質体の実重量の関係（透過強度−実重量関係）が予め記憶されている。

そして、演算部１２４は、（６）の式、すなわち上述した透過強度−実重量関係と、透光度測定装置（透光度測定部）１３０で測定した透光度Ｌと、Ｘ線透過量処理部１２２が測定した透過強度Ｉ_Ｖとを用いて、芯材Ｓ３の実重量Ｍを演算し、記億部１２６に記憶する。演算に必要な（６）式の各種パラメータ（Ｉ_Ｖ０、Ａ１など）も、予め記憶部１２６に記憶されている。また、このような演算を行う重量測定プログラムも記憶部１２６に記憶されている。

次に、吐出装置１１３によって芯材Ｓ３に活物質が充填され、乾燥装置１１４によって乾燥され正極板Ｓ４が作製される、さらに切断カッタ１１６が正極板Ｓ４を電池サイズに合わせて所定の長さに切断し、秤１１７が切断された正極板Ｓ４の重量を測定する。制御部１２８は、この測定重量から記憶部１２６に記憶された実重量Ｍを減算して、充填された活物質の重量を測定する。活物質の重量に基づき、振分け装置１１９は正極板Ｓ４を振分け、重量が正量である場合には、その物品を正常品として所定の場所に搬送し、また、重量が不量であるときは、異常品として、所定の場所に搬送するようにしてもよい。

上述した工程を経て製造された正極板Ｓ４は所定の長さに切断され、負極、セパレータ等とともに金属製外装缶内に収納され、アルカリ蓄電池が製造される。

図１６は、実施形態の正極板が使用されたアルカリ蓄電池であるニッケル水素電池の内部構造を示す図である。本実施形態は円筒型電池の例を示すが、本発明はニッケル水素電池に限定されず、その他の型の蓄電池にも応用可能である。

アルカリ蓄電池１は、金属製外装缶２と、正極側キャップ３と、負極側キャップ４によりその外形形状が構成される。円筒状の金属製外装缶２の両端に、正極端子３ａを有する正極側キャップ３と負極端子４ａを有する負極側キャップ４が装着され、これらの部材によって形成される内部空間に安全弁５、ガスケット８、正極１０、負極２０、セパレータ３０等の部材が収納されている。

安全弁５はアルカリ蓄電池１の内部空間に一定値以上の圧力がかかった際に開き、圧カを開放する役目を果たす部材であり、ガスケット８は電解液等内部の液体の漏れを防止する部材である。これらの部材の種類は特に限定されない。

本実施形態のアルカリ蓄電池１は円筒型の外観を呈し、板状の正極１０と板状の負極２０が、不織布製のセパレータ３０を介して渦巻状に巻回され、アルカリ蓄電池１の内部空間に配置されている。ニッケル水素電池の場合、正極１０は、本実施形態の正極板Ｓ４によって構成されている。負極２０は、例えば周知の水素吸蔵合金の微粉末を金属多孔板に塗布することにより構成されるが、負極２０の種類も特に限定されない。

上述の実施形態では、アルカリ蓄電池の一種であるニッケル水素電池の正極用材料の製造方法を採りあげた。しかしながら、本発明の思想はこの実施形態には限定されず、他の形式の蓄電池の正極板、負極板を含む極板の製造にも適用可能である。さらには蓄電池の極板のみならず、正確な多孔質体の重量測定を要する他の分野にも応用が可能である。また、図１２〜図１５の例ではＸ線が使用されたが、β線等他の放射線も使用でき、放射線の種類は特に限定はされない。

また、上述の実施形態では、図１、図２に示すように、空孔の形状及びフィルムの切り出し方に起因して開孔率が変化し、観測重量が実重量から黍離する例を示した。しかしながら、本発明の適用例はこのような例には限定されず、例えば空孔の形状の変化なしで単純に空孔の存在割合が変化した結果、開孔率が変化し、測定重量が実重量から黍離する多孔質体の例にも適用可能である。

以上のように、本発明においては多孔質体の透過強度と透光度を測定し、演算により多孔質体の重量を求める。したがって、本発明によれば、新たに大きな設備や複雑な操作を導入することなく、多孔質体の重量測定の精度を上げることが可能となる。また、工業的に適した態様、すなわち連続的かつ非破壊で多孔質体の重量を正確に測定することが可能となる。

なお、本発明は、本発明の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本発明によれば、工業的に適した方法で多孔質体の重量を正確に測定することが可能となり、多孔質体を芯材として、当該芯材に充填された活物質の重量の測定精度をも向上させることができ、多孔質体が利用される産業分野にて広く応用が可能である。

１０３ Ｘ線発生器
１０４ Ｘ線検出器
１１３ 吐出装置
１１４ 乾燥装置
１１６ 切断カッタ
１１７ 秤
１１９ 振り分け装置
１２０ 制御装置
１２２ Ｘ線透過量処理部（放射線透過量処理部）
１２４ 演算部
１２６ 記憶部
１２８ 制御部
１３０ 透光度測定装置（透光度測定部）
Ｓ３ 芯材
Ｓ４ 正極板

Claims (8)

1. 任意の透光度を持つ多孔質体において、照射した放射線の透過強度に対する当該多孔質体の実重量の関係を示す透過強度−実重量関係を予め求めるステップと、
   測定対象の多孔質体に光を照射し、当該測定対象の多孔質体の透光度を測定するステップと、
   当該測定対象の多孔質体に放射線を照射し、当該測定対象の多孔質体を通過した放射線の透過強度を測定するステップと、
   前記透過強度−実重量関係と、測定した透過強度および測定した透光度に基づき、当該測定対象の多孔質体の重量を演算するステップと、
   を備える多孔質体の重量測定方法。
2. 請求項１に記載の多孔質体の重量測定方法であって、
   前記測定対象の多孔質体に照射する放射線の入射強度がＩ_Ｖ０、当該放射線の透過強度がＩ_Ｖ、当該測定対象の多孔質体の透光度がＬのとき、当該測定対象の多孔質体の実重量Ｍが以下の式によって求められ、
   

   

   Ａ１が多孔質体の種類に依存する定数である多孔質体の重量測定方法。
3. 請求項１または２に記載の多孔質体の重量測定方法であって、
   前記放射線がＸ線またはβ線である多孔質体の重量演算方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の多孔質体の重量測定方法の実施後、前記多孔質体である芯材に活物質を塗布して蓄電池用の極板を製造する蓄電池用の極板の製造方法。
5. 請求項４に記載の製造方法により製造された極板を用いて蓄電池を製造する蓄電池の製造方法。
6. 任意の透光度を持つ多孔質体において、照射した放射線の透過強度に対する当該多孔質体の実重量の関係を示す透過強度−実重量関係を予め記憶する記憶部と、
   測定対象の多孔質体に光を照射し、当該測定対象の多孔質体の透光度を測定する透光度測定部と、
   当該測定対象の多孔質体に放射線を照射し、当該測定対象の多孔質体を通過した放射線の透過強度を測定する放射線透過量処理部と、
   前記透過強度−実重量関係と、測定した透過強度および測定した透光度に基づき、当該測定対象の多孔質体の重量を演算する演算部と、
   を備える多孔質体の重量測定装置。
7. 請求項６に記載の多孔質体の重量測定装置と、放射線発生器と、放射線検出器と、前記多孔質体である芯材に活物質を吐出して塗布する吐出装置と、を備える蓄電池用の極板の製造装置。
8. 任意の透光度を持つ多孔質体において、照射した放射線の透過強度に対する当該多孔質体の実重量の関係を示す透過強度−実重量関係を予め記憶する工程と、
   測定対象の多孔質体に光を照射し、当該測定対象の多孔質体の透光度を測定する工程と、
   当該測定対象の多孔質体に放射線を照射し、当該測定対象の多孔質体を通過した放射線の透過強度を測定する工程と、
   前記透過強度−実重量関係と、測定した透過強度および測定した透光度に基づき、当該測定対象の多孔質体の重量を演算する工程と、
   をコンピュータに実行させる多孔質体の重量測定プログラム。

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