KR20200038969A - 주액 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 인비젼 에이이에스씨 재팬
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Abstract

주액 장치(2)는, 진공화 및 주액을 행하는 노즐(9)을 구비한다. 노즐(9)은, 원통형의 외주측 노즐부(15)와, 외주측 노즐부(15)를 통하여 신축하는 원통형의 내주측 노즐부(16)와, 내주측 노즐부(16)를 통하여 신축하는 원기둥형의 샤프트부(17)를 구비한다. 외주측 노즐부(15)는 내주측 노즐부(16)와의 사이에, 전해액이 통류하는 전해액 통로(19)를 갖는다. 내주측 노즐부(16)는 샤프트부(17)와의 사이에, 필름 외장체(4) 내의 가스를 뽑아내는 감압 통로(28)를 갖는다. 샤프트부(17)는, 내주측 노즐부(16)의 흡입구(29)를 닫는 밸브(25)를 구비한다. 진공화 시에 내주측 노즐부(16)의 흡입구(29)는 신장 상태에서, 외주측 노즐부(15)의 주액구(20)보다도 외주측 노즐부(15)의 축 방향으로 돌출한 위치에 개구된다.

Description

주액 장치
본 발명은, 주머니형 라미네이트 필름 외장체에 삽입된 노즐에 의하여 이 필름 외장체 내의 가스가 뽑아내지는 주액 장치에 관한 것이다.
발전 요소를 수용하는 주머니형 라미네이트 시트의 개구부에 진공화용 노즐을 삽입하여 진공화가 행해지는 주액 장치로서, 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다.
특허문헌 1의 주액 장치에서는 주액용 노즐과는 별도로 진공화용 노즐이 마련되어 있으며, 이들 노즐은 주머니형 라미네이트 시트의 개구부에 삽입된다.
일본 특허 공개 제2012-64468호 공보
이 주액 장치에 있어서, 진공화를 행할 때에 진공화용 노즐 선단이 발전 요소로부터 비교적 먼 위치에 있으면, 진공화에 수반하여 노즐 선단과 발전 요소 사이에서 라미네이트 시트끼리의 부착이 생겨서 외장체 내의 충분한 진공화가 곤란해질 우려가 있다.
한편, 진공화를 행할 때에 진공화용 노즐 선단을 발전 요소 근방까지 깊게 삽입한 경우에는, 진공화 후에 1쌍의 시일 블록에 의하여 진공화용 노즐을 압박한 채로 이 노즐을 긴 거리에 걸쳐 뽑아낼 필요가 있기 때문에, 주머니형 라미네이트 시트의 밀폐성이 저하될 우려가 있다.
본 발명은 이와 같은 과제에 착안하여 이루어진 것이며, 주머니형 필름 외장체 내의 가스를 확실히 뽑아낼 수 있는 주액 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서는, 내주측 노즐부의 흡입구는 신장 상태에서, 외주측 노즐부의 주액구보다도 외주측 노즐부의 축 방향으로 돌출한 위치에 개구된다.
본 발명에 의하면, 내주측 노즐부가 주머니형 필름 외장체의 내부로 뻗어 있으므로 주머니형 필름 외장체의 가스를 확실히 뽑아낼 수 있다.
도 1은 일 실시예의 주액 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2는 노즐이 삽입된 상태의 주머니형 라미네이트 필름 외장체를 도시하는 설명도이다.
도 3은 축 방향을 따른 노즐의 단면도이다.
도 4는 도 1의 앞쪽에서 보았을 때의 주액 장치의 설명도이다.
도 5는 주 시일 기구에 이용되는 탄성체의 사시도이다.
도 6은 도 1의 선 A-A를 따라 취한 주액 장치의 단면도이다.
도 7은 부시일 기구에 이용되는 탄성체의 사시도이다.
도 8의 (a)는 주머니형 라미네이트 필름 외장체의 진공화 공정을 도시하는 설명도이고, (b)는 주머니형 라미네이트 필름 외장체에 대한 주액 공정을 도시하는 설명도이고, (c)는 주액 후의 주머니형 라미네이트 필름 외장체의 시일 공정을 도시하는 설명도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.
도 1에는, 필름 외장 전지(1)에 전해액을 주액하기 위한 주액 장치(2)가 도시되어 있다. 필름 외장 전지(1)는, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지이며, 전극으로서의 도시하지 않은 정극 및 부극과, 양자 사이에 개재된 도시하지 않은 세퍼레이터를 복수 적층하여 이루어지는 직사각형의 발전 요소(3)(도 2 참조)와, 이 발전 요소(3)를 전해액과 함께 수용하는 라미네이트 필름 외장체(4)(도 2 참조)와, 발전 요소(3)에 각각 접속된 정극 탭(5) 및 부극 탭(6)(도 2 참조)을 구비하고 있다.
여기서, 주액 대상으로 되는 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)에 대하여 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)는, 정극 탭(5)이 하나의 변(4a)으로부터 외부로 도출되고, 또한 부극 탭(6)이 변(4a)과 평행인 변(4b)으로부터 외부로 도출되도록 하여, 2매의 직사각 형상 라미네이트 필름을 서로 중첩시키고 세 변(4a, 4b, 4c)을 열 용착함으로써 형성된다. 세 변(4a, 4b, 4c)을 열 용착한 상태에서는 상부의 변(4d)에, 전해액을 주액하기 위한 개구부(7)가 형성되어 있다. 이와 같이 하여 발전 요소(3)를 수용한 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4) 내에 개구부(7)로부터 전해액이 주액된다.
주액 장치(2)는, 개구부(7)를 가진 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 보유 지지하는 누름 지그(8)와, 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4) 내를 진공화함과 함께 전해액을 주액하는 노즐(9)과, 이 노즐(9)이 삽입된 상태의 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 개구부(7)를 이 필름 외장체(4)의 양면으로부터 압박하는 주 시일 기구(10)와, 주액 후에 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 개구부(7)를 시일하는 부시일 기구(11)와, 주액 후에 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 개구부(7)를 열 밀봉하는 밀봉 기구(12)를 구비하고 있다.
누름 지그(8)는 주 시일 기구(10), 부시일 기구(11) 및 밀봉 기구(12)보다도 하방에 위치하고 있으며, 누름 지그 고정대(13) 상에 설치되어 있다. 누름 지그(8)는, 예를 들어 직육면체 형상을 이루고 있으며, 개구부(7)가 상방으로 개구되는 자세로 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)가 삽입되는 삽입 구멍(14)을 구비하고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이 삽입 구멍(14)에 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 삽입한 상태에서는, 주 시일 기구(10), 부시일 기구(11) 및 밀봉 기구(12)가 작용하는 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 상부가 누름 지그(8)의 상면(8a)으로부터 상방으로 돌출해 있다.
노즐(9)은 승강 가능하도록 구성되어 있으며, 도 3에 도시한 바와 같이, 원통형의 외주측 노즐부(15)와, 이 외주측 노즐부(15)를 통하여 신축하는, 마찬가지로 원통형의 내주측 노즐부(16)와, 이 내주측 노즐부(16)를 통하여 신축하는 원기둥형의 샤프트부(17)를 구비하고 있다.
여기서, 설명의 편의상, 외주측 노즐부(15), 내주측 노즐부(16) 및 샤프트부(17)의 공통의 중심축선으로 되는, 도 3에 1점 쇄선으로 나타내는 중심축선 M을 따른 방향을 「축 방향」으로 정의한다. 또한, 도 3의 하측에 있어서의 축 방향 단부측을 「축 방향 일단측」으로 정의하고, 도 3의 상측에 있어서의 축 방향 단부측을 「축 방향 타단측」으로 정의한다.
외주측 노즐부(15)의 내경은 내주측 노즐부(16)의 외경보다도 크게 형성되어 있으며, 외주측 노즐부(15)는, 이 외주측 노즐부(15)에 대하여 신축하는 내주측 노즐부(16)와의 사이에, 전해액이 통류하는 환형의 전해액 통로(19)를 구성하고 있다. 이 전해액 통로(19)의 출구로 되는 환형의 주액구(20)가, 축 방향 일단측에 있어서, 내주측 노즐부(16)의 신장 상태에서, 외주측 노즐부(15)의 선단부와 내주측 노즐부(16)의 외주면 사이에 형성된다. 내주측 노즐부(16)는 그 선단에, 밸브로 되는 확경부(24)를 가지며, 주액구(20)는 외주측 노즐부(15)와 내주측 노즐부(16)의 상대 이동에 의하여 개폐된다. 주액구(20)가 닫힌 상태에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 축 방향 일단측에서 원뿔 테이퍼 형상으로 확경된 외주측 노즐부(15)의 경사면(15a)과, 내주측 노즐부(16)의 선단에 형성된 확경부(24)의 외주측 경사면(24a) 사이의 간극이, 환형의 전해액용 시일 부재(26)에 의하여 액밀하게 시일되어 있다. 전해액용 시일 부재(26)는, 외주측 경사면(24a)에 형성된 환형 홈 내에 마련되어 있으며, 탄성 재료, 예를 들어 고무에 의하여 형성되어 있다.
전해액 통로(19)는 주액구(20)로부터 축 방향 타단측으로 뻗어 있으며, 외주측 노즐부(15)의 외주부로부터 원통형으로 돌출한 돌출부(15c)를 포함하는 전해액 공급 통로(21)와 연통되어 있다. 이 전해액 공급 통로(21)는, 전해액의 공급원으로 되는 주액 펌프(22)에 접속되어 있다.
또한 외주측 노즐부(15)에서는, 축 방향 타단측에 있어서, 외주측 노즐부(15)의 내주면에 2개의 환형 홈(15d)이 형성되어 있으며, 이들 환형 홈(15d) 내에 환형의 시일 부재(23)가 각각 배치되어 있다. 시일 부재(23)는 탄성 재료, 예를 들어 고무에 의하여 형성되어 있으며, 외주측 노즐부(15)의 내주면과 내주측 노즐부(16)의 외주면 사이의 간극을 액밀하고 또한 미끄럼 이동 가능하게 시일하고 있다.
또한, 외주측 노즐부(15)는 축 방향 타단측에, 축 방향과 직교하도록 외주측 노즐부(15)의 외주면으로부터 외주측으로 연장 돌출된 연장 돌출부(15b)를 갖고 있다. 이 연장 돌출부(15b)에는, 도시하지 않은 유압 펌프에 접속된 왕복 직선 운동형의 유압 액추에이터(18)의 로드(18a)로부터의 압박력이 축 방향 타단측으로부터 축 방향으로 작용하며, 이것에 의하여 외주측 노즐부(15)는 내주측 노즐부(16) 및 샤프트부(17)와 함께 하강한다.
내주측 노즐부(16)는, 외주측 노즐부(15)보다도 긴 원통형으로 형성되어 있다. 내주측 노즐부(16)의 내경은 샤프트부(17)의 외경보다도 크게 형성되어 있으며, 내주측 노즐부(16)는, 이 내주측 노즐부(16)에 대하여 신축하는 샤프트부(17)와의 사이에, 진공화 시에 가스가 통류하는 환형의 감압 통로(28)를 구성하고 있다. 이 감압 통로(28)의 입구로 되는 흡입구(29)가, 축 방향 일단측에 있어서, 샤프트부(17)의 신장 상태에서, 내주측 노즐부(16)의 선단부와 샤프트부(17)의 외주면 사이에 형성된다. 샤프트부(17)는 그 선단에 원뿔대 형상의 밸브(25)를 가지며, 흡입구(29)는 내주측 노즐부(16)와 샤프트부(17)의 상대 이동에 의하여 개폐된다. 흡입구(29)가 닫힌 상태에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 내주측 노즐부(16)의 확경부(24)에 마련된 내주측 경사면(24b)과, 샤프트부(17)의 선단에 마련된 밸브(25)의 테이퍼면(25a) 사이의 간극이, 환형의 가스용 시일 부재(33)에 의하여 기밀하게 시일되어 있다. 가스용 시일 부재(33)는, 테이퍼면(25a)에 형성된 환형 홈 내에 수용되어 있으며, 전해액용 시일 부재(26)와 마찬가지로 고무에 의하여 형성되어 있다.
감압 통로(28)는 흡입구(29)로부터, 전해액 통로(19)의 길이보다도 길게 축 방향 타단측으로 뻗어 있다. 감압 통로(28)는, 내주측 노즐부(16)의 외주부로부터 원통형으로 돌출한 돌출부(16b)에 의하여 획정된 가스 배출 통로(30)와 연통되어 있다. 이 가스 배출 통로(30)는 진공 펌프(31)에 접속되어 있다.
또한 내주측 노즐부(16)에서는, 축 방향 타단측에 있어서, 외주측 노즐부(15)와 마찬가지로 내주측 노즐부(16)의 내주면에 2개의 환형 홈(16c)이 형성되어 있으며, 이들 환형 홈(16c) 내에 탄성 재료, 예를 들어 고무를 포함하는 환형의 시일 부재(32)가 각각 배치되어 있다. 시일 부재(32)는, 감압 통로(28) 내에 대기가 침입하지 않도록 내주측 노즐부(16)의 내주면과 샤프트부(17)의 외주면 사이의 간극을 기밀하고 또한 미끄럼 이동 가능하게 시일하고 있다.
또한, 내주측 노즐부(16)는 축 방향 타단측에, 외주측 노즐부(15)의 연장 돌출부(15b)와 동일한 방향으로 연장 돌출된 연장 돌출부(16a)를 갖고 있다. 연장 돌출부(16a)에는, 연장 돌출부(15b)에 지지된 왕복 직선 운동형의 유압 액추에이터(27)의 로드(27a)가 연결되어 있다. 유압 액추에이터(27)의 로드(27a)의 구동에 의하여 내주측 노즐부(16)는 외주측 노즐부(15)에 대하여 축 방향으로 상대 이동한다.
샤프트부(17)는, 내주측 노즐부(16)보다도 길게 형성된 원기둥형을 이루고 있다. 샤프트부(17)는 축 방향 타단측에, 연장 돌출부(15b, 16a)와 마찬가지로 형성된 연장 돌출부(17a)를 갖고 있으며, 이 연장 돌출부(17a)에는, 연장 돌출부(16a)에 지지된 왕복 직선 운동형의 유압 액추에이터(34)의 로드(34a)가 연결되어 있다. 유압 액추에이터(34)의 로드(34a)의 구동에 의하여 샤프트부(17)는 내주측 노즐부(16)에 대하여 축 방향으로 상대 이동한다.
주 시일 기구(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이 밀봉 기구(12)의 하방에 마련되어 있으며, 노즐(9)이 삽입된 상태의 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 양면을 압박하여 외주측 노즐부(15)를 시일하도록 구성되어 있다. 주 시일 기구(10)는, 외주측 노즐부(15)를 시일하는 1쌍의 탄성체(35, 36)와, 이 1쌍의 탄성체(35, 36)를 보유 지지하는 1쌍의 보유 지지 부재(37, 38)를 구비하고 있다.
탄성체(35)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 사이에 두고 일방측(도 4의 우측)에 마련되어 있으며, 탄성체(36)와 협동하여 개구부(7)를 노즐(9)과 함께 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 양면으로부터 압박함으로써, 노즐(9)을 가로지르는 시일선 L1(도 2 참조)을 따라 외주측 노즐부(15)를 시일하도록 구성되어 있다. 탄성체(35)는 탄성 재료로서 고무, 예를 들어 불소 고무로 형성되어 있다. 탄성체(35)는, 단면이 원형인 가늘고 긴 봉형상으로 형성되어 있으며, 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 상부의 변(4d)의 개구부(7)를 밀폐할 수 있을 정도의 길이를 갖고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 탄성체(35)는 그 중앙부에, 노즐(9)의 외주측 노즐부(15)의 외경을 따라 움푹 팬 반원호형의 굴곡부(39)를 구비하고 있다. 이 굴곡부(39)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 외주측 노즐부(15)와 함께 개구부(7)를 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 외측으로부터 압박하였을 때, 외주측 노즐부(15), 및 이 외주측 노즐부(15)를 따른 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 부분을 적당히 압박할 수 있을 정도의 크기로 형성되어 있다.
보유 지지 부재(37)는, 예를 들어 금속에 의하여, 도 4에 도시한 바와 같이 단면이 대략 U자형으로 형성되어 있다. 보유 지지 부재(37)는, 수직으로 기립한 저벽(37a)과, 서로 평행으로 되도록 저벽(37a)으로부터 수평 방향으로 뻗은 1쌍의 측벽(37b, 37b)을 구비하고 있다. 저벽(37a) 및 1쌍의 측벽(37b, 37b)에 의하여 형성된 오목 홈(37c) 내에 탄성체(35)가 수용되어 있고, 또한 열 용착 또는 접착되어 있다. 또한 1쌍의 측벽(37b, 37b)에는, 외주측 노즐부(15)와의 간섭을 피하도록, 탄성체(35)의 굴곡부(39)에 대응한 형상을 갖는, 도 6에 도시하는 절결부(37d)가 형성되어 있다.
탄성체(36)는, 도 4에 도시한 바와 같이 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 사이에 두고 타방측(도 4의 좌측)에 마련되어 있다. 탄성체(36)는, 탄성체(35)보다도 경도가 높은 고무, 예를 들어 실리콘 고무에 의하여 평탄한 시트형으로 형성되어 있다.
보유 지지 부재(38)는, 예를 들어 금속에 의하여 형성되어 있다. 보유 지지 부재(38)는, 도 4에 도시한 바와 같이 직육면체 형상을 가지며, 그 표면에 탄성체(36)가 열 용착 또는 접착되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 주 시일 기구(10)는, 도 2에 나타내는 시일선 L1의 위치에 마련되어 있으며, 2개의 유압 액추에이터(40, 50)를 구비하고 있다. 이들 유압 액추에이터(40, 50)는, 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)에 대하여 탄성체(35, 36)를 각각 독립적으로 왕복 직선 운동시키도록 구성되어 있다. 유압 액추에이터(40)는, 도 4에 도시한 바와 같이 로드(40a)를 통하여 보유 지지 부재(37)의 저벽(37a)에 연결되어 있으며, 한편, 유압 액추에이터(50)는, 도 4에 도시한 바와 같이 로드(50a)를 통하여 보유 지지 부재(38)에 연결되어 있다. 유압 액추에이터(40)와 유압 액추에이터(50)는 서로 연동하여 작동하여, 개구부(7)를 사이에 두고 양측에 위치하는 탄성체(35)와 탄성체(36)가 개폐 동작한다.
또한 상기 주 시일 기구(10)는, 청구의 범위에 기재된 「시일 기구」에 상당한다.
부시일 기구(11)는, 주 시일 기구(10)보다도 발전 요소(3) 부근의 위치, 즉, 도 2에 나타내는 시일선 L2의 위치에 마련되어 있으며, 주액 공정 후에 노즐(9)을 통하지 않고 개구부(7)를 시일함으로써 전해액의 누설이나 외기의 침입을 억제하도록 구성되어 있다. 부시일 기구(11)는, 개구부(7)를 시일하는 1쌍의 탄성체(41, 42)와, 이 1쌍의 탄성체(41, 42)를 보유 지지하는 1쌍의 보유 지지 부재(43, 44)를 구비하고 있다.
탄성체(41)는, 도 4에 도시한 바와 같이 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 사이에 두고 일방측(도 4의 우측)에, 탄성체(35)보다도 하방에 마련되어 있으며, 탄성체(42)와 협동하여 개구부(7)를 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 양면으로부터 압박함으로써 시일선 L2(도 2 참조)을 따라 개구부(7)를 시일하도록 구성되어 있다. 탄성체(41)는, 탄성체(35)와 동일한 고무, 예를 들어 불소 고무로 형성되어 있어서 탄성체(35)와 동일한 경도를 갖고 있다. 도 7에 도시한 바와 같이 탄성체(41)는, 가늘고 긴 원기둥형으로 형성되어 있으며, 탄성체(35)와 마찬가지로, 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 상부의 변(4d)의 개구부(7)를 밀폐할 수 있을 정도의 길이를 갖고 있다.
보유 지지 부재(43)는, 예를 들어 금속에 의하여, 도 4에 도시한 바와 같이 단면이 대략 U자형으로 형성되어 있다. 보유 지지 부재(43)는 보유 지지 부재(37)와 마찬가지의 구성을 갖고 있으며, 저벽(43a)과 1쌍의 측벽(43b, 43b)으로 구성되는 오목 홈(43c) 내에 탄성체(41)가 수용되고, 또한 열 용착 또는 접착되어 있다.
탄성체(42)는, 탄성체(36)와 동일한 고무에 의하여 평탄한 시트형으로 형성되어 있다.
보유 지지 부재(44)는 보유 지지 부재(38)와 마찬가지로 직육면체 형상을 갖고 있으며, 그 표면에 탄성체(42)가 열 용착 또는 접착되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 부시일 기구(11)는 2개의 유압 액추에이터(45, 51)를 구비하고 있다. 이들 유압 액추에이터(45, 51)의 로드(45a, 51a)(도 4 참조)의 구동에 의하여, 개구부(7)를 사이에 두고 양측에 위치하는 탄성체(41)와 탄성체(42)가 개폐 동작한다.
또한 상기 부시일 기구(11)는, 청구의 범위에 기재된 「제2 시일 기구」에 상당한다.
밀봉 기구(12)는, 전해액의 주액 후에 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 개구부(7)를 열 밀봉하는 1쌍의 밀봉용 히터(46, 46)를 구비하고 있다. 1쌍의 밀봉용 히터(46, 46)은 실질적으로 서로 마찬가지로 구성되어 있다. 밀봉용 히터(46)는, 도 1에 도시한 바와 같이 주 시일 기구(10)의 상방에 위치하고 있다. 밀봉용 히터(46)는 블록형을 이루고 있으며, 예를 들어 열전도성이 우수한 금속 재료에 의하여 형성되어 있다. 밀봉용 히터(46)는, 예를 들어 열선 등의 발열체를 내부에 구비하고 있다. 1쌍의 밀봉용 히터(46, 46)는, 도시 생략한 액추에이터에 각각 접속되어 있으며, 개구부(7)를 사이에 두고 개폐 동작하도록 구성되어 있다.
이러한 주액 장치(2)에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 개구부(7)가 상방으로 개구되는 자세로 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 삽입 구멍(14) 내에 삽입한 후에, 유압 액추에이터(18)의 구동에 의하여 노즐(9)을 하강시켜 노즐(9)의 선단부를 개구부(7) 내에 삽입한다. 그리고 유압 액추에이터(40, 50)의 구동에 의하여 1쌍의 탄성체(35, 36)를 서로 접근시킴으로써 탄성체(35, 36)에 의하여, 노즐(9)이 삽입된 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 양측으로부터 압박한다. 이것에 의하여 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)와 함께 외주측 노즐부(15)가 탄성체(35, 36)에 의하여 시일된다.
다음으로, 도 8의 (a) 내지 도 8의 (c)를 참조함으로써 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 진공화 공정, 주액 공정, 및 주액 후의 시일 공정에 대하여 설명한다.
또한 도 8의 (a) 내지 도 8의 (c)에서는, 노즐(9)이 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4) 내에 이미 삽입된 상태로 되어 있으며, 시일선 L1(도 2 참조)의 위치에서, 외주측 노즐부(15)가 삽입된 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 양측으로부터 압박하는 탄성체(35, 36)를 파선으로 나타나고 있다. 또한, 도 8의 (c)에서는, 시일선 L2(도 2 참조)의 위치에서, 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 시일하는 탄성체(41, 42)를 1점 쇄선으로 나타내고 있다.
도 8의 (a)에 도시한 바와 같이 진공화 공정에서는, 유압 액추에이터(27)의 구동에 의하여 외주측 노즐부(15)에 대하여 내주측 노즐부(16)를 축 방향 일단측으로 돌출시킨다. 내주측 노즐부(16)의 돌출 후에는, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 외주측 노즐부(15)의 선단부와 내주측 노즐부(16)의 외주면 사이의 환형의 주액구(20)가 열린 상태에서 내주측 노즐부(16)의 확경부(24)는, 주액구(20)보다도 축 방향 일단측으로 돌출한 위치에 있다.
그리고 확경부(24)가 축 방향 일단측으로 돌출한 상태인 채로 유압 액추에이터(34)의 구동에 의하여 내주측 노즐부(16)에 대하여 샤프트부(17)를 축 방향 일단측으로 돌출시킨다. 샤프트부(17)의 돌출 후에는, 확경부(24)와 샤프트부(17)의 외주면 사이의 환형의 흡입구(29)가 열린 상태에서 밸브(25)는, 확경부(24)보다도 축 방향 일단측으로 돌출한 위치에 있다. 이와 같이 하여 내주측 노즐부(16) 선단의 흡입구(29)는, 외주측 노즐부(15)의 주액구(20)보다도 축 방향 일단측으로 돌출한 위치에 있어서 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4) 내에 개구된다. 또한 상기 돌출한 위치에서는, 밸브(25)는 발전 요소(3)의 단부 에지 근방에 있다.
다음으로, 진공 펌프(31)의 작동에 의하여, 도 8의 (a)에 화살표 G로 나타낸 바와 같이 흡입구(29) 및 감압 통로(28)를 통하여 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4) 내의 가스를 뽑아내어, 즉, 진공화한다.
도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 진공화 공정의 후속 공정으로서의 주액 공정에서는, 유압 액추에이터(34)의 구동에 의하여 샤프트부(17)를 내주측 노즐부(16)에 대하여 상방으로 후퇴시킨다. 이것에 의하여 내주측 노즐부(16)의 흡입구(29)는, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 밸브(25)에 의하여 외측으로부터 닫혀서, 가스용 시일 부재(33)에 의하여 테이퍼면(25a)과 내주측 경사면(24b) 사이의 간극이 기밀하게 시일된다.
그리고 밸브(25)에 의하여 흡입구(29)가 닫힌 상태인 채로 주액 펌프(22)를 작동시킴으로써, 도 8의 (b)에 화살표 L로 나타낸 바와 같이 전해액 통로(19) 및 주액구(20)를 통하여 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4) 내에 전해액을 주액한다.
도 8의 (c)에 도시한 바와 같이 주액 공정의 후속 공정으로서의 시일 공정에서는, 유압 액추에이터(27)의 구동에 의하여 내주측 노즐부(16)를 샤프트부(17)와 함께, 도 8의 (b)에 도시하는 축 방향 위치로부터 상방으로 후퇴시킨다. 내주측 노즐부(16)의 후퇴에 의하여 외주측 노즐부(15)의 주액구(20)는, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이 내주측 노즐부(16)의 확경부(24)에 의하여 닫혀서, 전해액용 시일 부재(26)에 의하여 경사면(15a)과 외주측 경사면(24a) 사이의 간극이 액밀하게 시일된다.
그리고 주액구(20) 및 흡입구(29)가 닫힌 상태에서, 1쌍의 탄성체(41, 42)에 의하여 시일선 L2의 위치에서 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 개구부(7)를 시일한다.
다음으로, 1쌍의 탄성체(41, 42)에 의하여 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 개구부(7)를 시일한 상태인 채로 1쌍의 탄성체(35, 36)를 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)로부터 이격시킨 후에 노즐(9)을 개구부(7)로부터 뽑아낸다.
그리고 도 8의 (c)의 시일 공정의 후속 공정인 열 밀봉 공정에 있어서, 1쌍의 밀봉용 히터(46, 46)에 의하여, 도 2에 나타내는 시일선 L1보다도 상방의 위치에서 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 양측으로부터 가열한다. 이것에 의하여 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)는, 도 2에 도시하는 상부의 변(4d)을 따라 열 밀봉된다.
상기한 바와 같이 본 실시예에서는, 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 진공화 시에 내주측 노즐부(16) 선단의 흡입구(29)는, 외주측 노즐부(15)의 주액구(20)보다도 축 방향으로 돌출한 위치에 있어서 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4) 내에 개구된다. 달리 말하면, 내주측 노즐부(16)는 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4) 내의 발전 요소(3)의 근방까지 깊게 삽입되어 있고, 흡입구(29)는 발전 요소(3)의 단부 에지 근방에 위치한다. 따라서 진공화 시에 내주측 노즐부(16)가 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 내부로 뻗어 있고 흡입구(29)가 발전 요소(3)의 단부 에지 근방에 위치하므로, 흡입구(29)를 통하여 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4) 내를 확실히 진공화할 수 있다.
또한, 가령 노즐이 단일의 파이프에 의하여 구성되어 있고 이 노즐을 주머니형 라미네이트 필름 외장체 내에 깊게 삽입하여 진공화를 행하는 경우에는, 진공화 후에 노즐을 긴 거리에 걸쳐 뽑아낼 필요가 있어서, 노즐을 시일하는 1쌍의 탄성체에 의한 주머니형 라미네이트 필름 외장체의 밀폐성이 저하될 우려가 있다.
그러나 본 실시예에서는, 탄성체(35, 36)에 의하여 시일되는 외주측 노즐부(15)를 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4) 내에 깊게 삽입하지 않아도 되므로, 노즐(9)을 뽑아낼 때에 있어서의 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 밀폐성의 저하를 억제할 수 있다.
또한 본 실시예에서는, 내주측 노즐부(16)의 흡입구(29)가, 샤프트부(17) 선단에 마련된 밸브(25)에 의하여 개폐되도록 되어 있으며, 주액 시에는, 흡입구(29)는 밸브(25)에 의하여 닫힌 상태로 되어 있다. 이것에 의하여 주액 시에 전해액 통로(19)와 감압 통로(28)가 확실히 차단된다.
또한, 본 실시예에서는, 주액 장치(2)는, 주 시일 기구(10) 및 부시일 기구(11)로 이루어지는 2개의 시일 기구를 갖고 있으며, 진공화 후에, 1쌍의 탄성체(41, 42)에 의하여 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 개구부(7)를 시일한 상태인 채로, 1쌍의 탄성체(35, 36)에 의한 시일을 해방한 후에 노즐(9)을 개구부(7)로부터 뽑아낸다. 이것에 의하여, 1쌍의 탄성체(41, 42)에 의하여 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 밀폐성이 확보되므로, 노즐(9)을 뽑아낼 때에 있어서의 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 밀폐성의 저하가 억제된다.
또한 본 실시예에서는, 탄성체(35, 36)에 의하여 시일되는 노즐이 외주측 노즐부(15) 하나뿐이기 때문에, 1쌍의 탄성체에 의하여 시일된 단일의 주액 노즐 및 단일의 진공 노즐을 뽑아내는 경우와 비교하여 외주측 노즐부(15)를 뽑아내는 것이 용이하다.
또한 상기 실시예에서는, 2매의 직사각형 라미네이트 필름을 서로 중첩시키고 3변을 열 용착하여 이루어지는 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명에서 이용되는 주머니형 필름 외장체는, 1매의 직사각형 라미네이트 필름을 반으로 접고, 또한, 절곡된 변과 직교한 2변을 열 용착하도록 한 구성이어도 된다.
또한 상기 실시예에서는, 정극 탭(5)을 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 하나의 변(4a)으로부터 외부로 도출하고, 또한 부극 탭(6)을 변(4b)으로부터 외부로 도출하여 이루어지는 필름 외장 전지(1)에 대하여 설명하였지만, 정극 탭(5) 및 부극 탭(6)의 양쪽을 하나의 변으로부터 도출하여 이루어지는 필름 외장 전지(1)를 본 발명에 적용할 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)의 개구부(7)가 상방으로 개구되는 자세로 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 배치하는 예를 개시하였지만, 다른 자세로 주머니형 라미네이트 필름 외장체(4)를 배치하도록해도 된다.
2: 주액 장치
4: 주머니형 라미네이트 필름 외장체
9: 노즐
10: 주 시일 기구
11: 부시일 기구
15: 외주측 노즐부
16: 내주측 노즐부
17: 샤프트부
19: 전해액 통로
20: 주액구
25: 밸브
28: 감압 통로
29: 흡입구

Claims (4)

  1. 발전 요소를 수용하는 주머니형 필름 외장체 내에 전해액을 주액하는 주액 장치이며,
    상기 주머니형 필름 외장체 내에 전해액을 주액하는 노즐과,
    상기 노즐이 삽입된 상기 주머니형 필름 외장체를 압박하여 상기 노즐을 시일하는 1쌍의 탄성체를 가진 시일 기구
    를 구비하고,
    상기 노즐은, 상기 시일 기구에 의하여 시일되는 통형의 외주측 노즐부와, 상기 외주측 노즐부를 통하여 신축하는 통형의 내주측 노즐부를 구비하고, 상기 외주측 노즐부는 상기 내주측 노즐부와의 사이에, 상기 전해액이 통류하는 전해액 통로를 구성하고, 상기 내주측 노즐부는, 상기 주머니형 필름 외장체 내의 가스를 뽑아내는 감압 통로를 구성하고,
    상기 내주측 노즐부의 흡입구는 신장 상태에서, 상기 외주측 노즐부의 주액구보다도 상기 외주측 노즐부의 축 방향으로 돌출한 위치에 개구되는, 주액 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은, 상기 내주측 노즐부를 통하여 신축하는 샤프트부를 더 구비하고, 상기 샤프트부는 그 일단에, 상기 흡입구를 개폐하는 밸브를 구비하는, 주액 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시일 기구보다도 상기 발전 요소 부근에 위치하고, 1쌍의 탄성체를 가진 제2 시일 기구를 더 구비하는, 주액 장치.
  4. 발전 요소를 수용하는 주머니형 필름 외장체 내에 노즐을 통하여 전해액을 주액하는 주액 방법이며,
    상기 노즐은, 통형의 외주측 노즐부와, 상기 외주측 노즐부를 통하여 신축하는 통형의 내주측 노즐부를 구비하고,
    상기 주머니형 필름 외장체의 개구부 내에 상기 외주측 노즐부의 선단부를 삽입하고,
    상기 주머니형 필름 외장체와 함께 상기 외주측 노즐부를 시일 기구에 의하여 시일하고,
    상기 내주측 노즐부의 흡입구를 상기 외주측 노즐부의 주액구보다도 상기 외주측 노즐부의 축 방향으로 돌출시키고,
    상기 내주측 노즐부의 상기 흡입구로부터 상기 내주측 노즐부 내의 감압 통로를 통하여 상기 주머니형 필름 외장체 내의 가스를 뽑아내고,
    상기 외주측 노즐부와 상기 내주측 노즐부 사이의 전해액 통로를 통하여 상기 주액구로부터 상기 주머니형 필름 외장체 내에 전해액을 주액하는, 주액 방법.
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