WO2019167219A1

WO2019167219A1 - 注液装置および注液方法

Info

Publication number: WO2019167219A1
Application number: PCT/JP2018/007732
Authority: WO
Inventors: 孝一高田
Original assignee: 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2019-09-06
Also published as: CN111512475A; JP7002631B2; JPWO2019167219A1; CN111512475B

Abstract

【課題】袋状フィルム外装体内のガスを確実に引き抜くことができる注液装置を提供する。【解決手段】注液装置２は、袋状フィルム外装体４内に電解液を注液するノズル９と、ノズルが挿入された袋状フィルム外装体を押圧してノズルをシールするシール機構１０と、を有る。ノズルは、外周側ノズル部１５と、内周側ノズル部１６と、中空部１７ｂを備えるシャフト部１７と、を有する。ノズルは、電解液が通流する電解液通路１９と、シャフト部の中空部によって形成され袋状フィルム外装体内のガスを引き抜く減圧通路２８と、電解液通路の出口となる注液口２０を開閉自在な第１バルブ２４と、減圧通路の入口となる吸入口２９を開閉自在な第２バルブ２５と、を有する。そして、第１バルブが注液口を閉じた状態において、シャフト部が内周側ノズル部の先端部から発電要素に向かって伸長することによって、第２バルブが吸入口を開口する。

Description

注液装置および注液方法

　本発明は、袋状フィルム外装体に挿入されたノズルによってこのフィルム外装体内のガスが引き抜かれる注液装置および注液方法に関する。

　発電要素を収容する袋状のラミネートシートの開口部に真空引き用のノズルを挿入して真空引きが行われる注液装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。

　特許文献１の注液装置では、注液用のノズルとは別に、真空引き用のノズルが設けられており、これらのノズルは、袋状のラミネートシートの開口部に挿入される。

特開２０１２－６４４６８号公報

　この注液装置において真空引きを行う際に真空引き用のノズル先端が発電要素から比較的離れた位置にあると、真空引きに伴ってノズル先端と発電要素との間でラミネートシート同士の貼り付きが生じて、外装体内の十分な真空引きが困難となる虞がある。

　一方、真空引きを行う際に真空引き用のノズル先端を発電要素近傍まで深く挿入した場合には、真空引き後に、一対のシールブロックにより真空引き用のノズルを押圧したままこのノズルを長い距離にわたって引き抜く必要があるから、袋状のラミネートシートの密閉性が低下する虞がある。

　本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、袋状フィルム外装体内のガスを確実に引き抜くことができる注液装置および注液方法を提供するものである。

　上記目的を達成する本発明は、発電要素を収容する袋状フィルム外装体内に電解液を注液する注液装置であって、前記袋状フィルム外装体内に電解液を注液するノズルと、前記ノズルが挿入された前記袋状フィルム外装体を押圧して前記ノズルをシールする弾性体を有するシール機構と、を有する。前記ノズルは、前記シール機構によってシールされる外周側ノズル部と、前記外周側ノズル部の内部に移動自在に収容される内周側ノズル部と、前記内周側ノズル部の内部に移動自在に収容され中空部を備えるシャフト部と、を有する。前記ノズルは、前記外周側ノズル部と前記内周側ノズル部との間に形成され前記電解液が通流する電解液通路と、前記シャフト部の前記中空部によって形成され前記袋状フィルム外装体内のガスを引き抜く減圧通路と、を有する。前記ノズルは、前記内周側ノズル部に配置され前記電解液通路の出口となる注液口を開閉自在な第１バルブと、前記シャフト部に配置され前記減圧通路の入口となる吸入口を開閉自在な第２バルブと、を有する。前記内周側ノズル部は、前記袋状フィルム外装体内への挿入時に先端側となる前記外周側ノズル部の先端部から前記発電要素に対して伸縮移動自在に構成されている。前記シャフト部は、前記袋状フィルム外装体内への挿入時に先端側となる前記内周側ノズル部の先端部から前記発電要素に対して伸縮移動自在に構成されている。そして、前記第１バルブが前記注液口を閉じた状態において、前記シャフト部が前記内周側ノズル部の前記先端部から前記発電要素に向かって伸長することによって、前記第２バルブは、前記吸入口を開口する。

　上記目的を達成する本発明は、発電要素を収容する袋状フィルム外装体内にノズルを介して電解液を注液する注液方法である。前記ノズルは、外周側ノズル部と、前記外周側ノズル部の内部に移動自在に収容される内周側ノズル部と、前記内周側ノズル部の内部に移動自在に収容され中空部を備えるシャフト部と、を備えている。この注液方法にあっては、前記袋状フィルム外装体の開口部内に前記外周側ノズル部の先端部を挿入し、前記袋状フィルム外装体とともに前記外周側ノズル部をシール機構によりシールする。次に、前記外周側ノズル部と前記内周側ノズル部との間に形成され前記電解液が通流する電解液通路の出口となる注液口を閉じた状態において、前記シャフト部を前記内周側ノズル部の先端部から前記発電要素に向かって伸長して、前記シャフト部の前記中空部によって形成される減圧通路の入口となる吸入口を開口させる。次に、前記吸入口から前記減圧通路を通して前記袋状フィルム外装体内のガスを引き抜く。次に、前記シャフト部の前記吸入口を閉じた状態において、前記内周側ノズル部を前記外周側ノズル部の先端部から前記発電要素に向かって伸長して、前記注液口を開口させる。そして、前記注液口から前記袋状フィルム外装体内へ電解液を注液する。

一実施形態の注液装置を示す斜視図である。ノズルが挿入された状態の袋状フィルム外装体を示す説明図である。軸方向に沿ったノズルの断面図である。図３Ａに２点鎖線によって囲まれたＡ部を拡大して示す断面図である。図１の手前側から見たときの注液装置の説明図である。主シール機構に用いられる弾性体の斜視図である。図１の線Ａ－Ａに沿って取った注液装置の断面図である。副シール機構に用いられる弾性体の斜視図である。袋状フィルム外装体の真空引き工程を示す説明図である。袋状フィルム外装体への注液工程を示す説明図である。注液後の袋状フィルム外装体のシール工程を示す説明図である。

　以下、添付した図面を参照しながら、実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における各部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。

　図１には、フィルム外装電池１に電解液を注液するための注液装置２が示されている。フィルム外装電池１は、例えばリチウムイオン二次電池であり、電極としての図示せぬ正極ならびに負極と両者の間に介在した図示せぬセパレータとを複数積層してなる矩形の発電要素３（図２参照）と、この発電要素３を電解液と共に収容する袋状フィルム外装体４（図２参照）と、発電要素３にそれぞれ接続された正極タブ５および負極タブ６（図２参照）と、を備えている。

　ここで、注液対象となる袋状フィルム外装体４について説明する。図２に示すように、袋状フィルム外装体４は、正極タブ５が１つの辺４ａから外部に導出され、かつ負極タブ６が辺４ａと平行な辺４ｂから外部に導出されるようにして２枚の矩形状ラミネートフィルムを互いに重ね合わせて、３つの辺４ａ、４ｂ、４ｃを熱溶着することで形成される。３つの辺４ａ、４ｂ、４ｃを熱溶着した状態では、上部の辺４ｄに、電解液を注液するための開口部７が形成されている。このようにして発電要素３を収容した袋状フィルム外装体４内に、開口部７から電解液が注液される。

　本実施形態の注液装置２は、概説すると、袋状フィルム外装体４内に電解液を注液するノズル９と、ノズル９が挿入された袋状フィルム外装体４を押圧してノズル９をシールする弾性体を有する主シール機構１０（シール機構に相当する）と、を有する。ノズル９は、主シール機構１０によってシールされる外周側ノズル部１５と、外周側ノズル部１５の内部に移動自在に収容される内周側ノズル部１６と、内周側ノズル部１６の内部に移動自在に収容され中空部１７ｂを備えるシャフト部１７と、を有する。ノズル９は、外周側ノズル部１５と内周側ノズル部１６との間に形成され電解液が通流する電解液通路１９と、シャフト部１７の中空部１７ｂによって形成され袋状フィルム外装体４内のガスを引き抜く減圧通路２８と、を有する。ノズル９は、内周側ノズル部１６に配置され電解液通路１９の出口となる注液口２０を開閉自在な第１バルブ２４と、シャフト部１７に配置され減圧通路２８の入口となる吸入口２９を開閉自在な第２バルブ２５と、を有する。内周側ノズル部１６は、袋状フィルム外装体４内への挿入時に先端側となる外周側ノズル部１５の先端部から発電要素３に対して伸縮移動自在に構成されている。シャフト部１７は、袋状フィルム外装体４内への挿入時に先端側となる内周側ノズル部１６の先端部から発電要素３に対して伸縮移動自在に構成されている。そして、第１バルブ２４が注液口２０を閉じた状態において、シャフト部１７が内周側ノズル部１６の先端部から発電要素３に向かって伸長することによって、第２バルブ２５が吸入口２９を開口する。また、第２バルブ２５が吸入口２９を閉じた状態において、内周側ノズル部１６が外周側ノズル部１５の先端部から発電要素３に向かって伸長することによって、第１バルブ２４が注液口２０を開口する。以下、注液装置２の構成を詳細に説明する。

　注液装置２は、開口部７を有した袋状フィルム外装体４を保持する押さえ治具８と、袋状フィルム外装体４内を真空引きするとともに電解液を注液するノズル９と、このノズル９が挿入された状態の袋状フィルム外装体４の開口部７をこの袋状フィルム外装体４の両面から押圧する主シール機構１０と、注液後に袋状フィルム外装体４の開口部７をシールする副シール機構１１（第２のシール機構に相当する）と、注液後に袋状フィルム外装体４の開口部７を熱封止する封止機構１２と、を備えている。

　押さえ治具８は、主シール機構１０、副シール機構１１および封止機構１２よりも下方に位置しており、押さえ治具固定台１３上に設置されている。押さえ治具８は、例えば直方体形状をなしており、開口部７が上方に開口する姿勢で袋状フィルム外装体４が差し込まれる差込穴１４を備えている。図１に示すように、差込穴１４に袋状フィルム外装体４を差し込んだ状態では、主シール機構１０、副シール機構１１および封止機構１２が作用する袋状フィルム外装体４の上部が、押さえ治具８の上面８ａから上方に突出している。

　ノズル９は、昇降可能に構成されており、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、円筒状の外周側ノズル部１５と、この外周側ノズル部１５を通して伸縮する同じく円筒状の内周側ノズル部１６と、この内周側ノズル部１６を通して伸縮する円柱状のシャフト部１７と、を備えている。

　ここで、説明の便宜上、外周側ノズル部１５、内周側ノズル部１６およびシャフト部１７の共通の中心軸線となる、図３Ａおよび図３Ｂに一点鎖線で示す中心軸線Ｍに沿った方向を「軸方向」と定義する。さらに、図３Ａの下側における軸方向端部側を「軸方向一端側」と定義し、図３Ａの上側における軸方向端部側を「軸方向他端側」と定義する。「軸方向一端側」は、袋状フィルム外装体４内にノズル９を挿入するときの先端側である。ノズル９を構成する各部材（外周側ノズル部１５、内周側ノズル部１６、およびシャフト部１７）において、軸方向一端側の端部を、各部材における先端あるいは先端部と定義する。

　外周側ノズル部１５の内径は、内周側ノズル部１６の外径よりも大きく形成されており、外周側ノズル部１５は、この外周側ノズル部１５に対して伸縮する内周側ノズル部１６との間に、電解液が通流する環状の電解液通路１９を構成している。この電解液通路１９の出口となる環状の注液口２０が、軸方向一端側において、内周側ノズル部１６の伸長状態で、外周側ノズル部１５の先端部と内周側ノズル部１６の外周面との間に形成される。内周側ノズル部１６は、その先端に、第１バルブ２４を有し、注液口２０は、外周側ノズル部１５と内周側ノズル部１６との相対移動によって開閉される。注液口２０が閉じられた状態では、図３Ｂに示すように、軸方向一端側で円錐テーパ状に拡径した外周側ノズル部１５の傾斜面１５ａと、内周側ノズル部１６の先端に形成された第１バルブ２４の外周側傾斜面２４ａとの間の隙間が、環状の電解液用シール部材２６によって液密にシールされている。電解液用シール部材２６は、外周側傾斜面２４ａに形成された環状溝内に設けられており、弾性材料、例えばゴムにより形成されている。

　電解液通路１９は、注液口２０から軸方向他端側に延びており、外周側ノズル部１５の外周部から円筒状に突出した突出部１５ｃからなる電解液供給通路２１と連通している。この電解液供給通路２１は、電解液の供給源となる注液ポンプ２２に接続されている。

　また、外周側ノズル部１５では、軸方向他端側において、外周側ノズル部１５の内周面に２つの環状溝１５ｄが形成されており、これらの環状溝１５ｄ内に、環状のシール部材２３がそれぞれ配置されている。シール部材２３は、弾性材料、例えばゴムにより形成されており、外周側ノズル部１５の内周面と内周側ノズル部１６の外周面との間の隙間を液密にかつ摺動可能にシールしている。

　さらに、外周側ノズル部１５は、軸方向他端側に、軸方向と直交するように外周側ノズル部１５の外周面から外周側に張り出した張出部１５ｂを有している。この張出部１５ｂには、図示せぬ油圧ポンプに接続された往復直線運動型の油圧アクチュエータ１８のロッド１８ａからの押圧力が、軸方向他端側から軸方向に作用し、これにより、外周側ノズル部１５は、内周側ノズル部１６およびシャフト部１７とともに下降する。

　内周側ノズル部１６は、外周側ノズル部１５よりも長い円筒状に形成されている。内周側ノズル部１６の内径は、シャフト部１７の外径よりも大きく形成されている。また、内周側ノズル部１６は、軸方向他端側において、外周側ノズル部１５と同様に、内周側ノズル部１６の内周面に、２つの環状溝１６ｃが形成されている。これらの環状溝１６ｃ内に、弾性材料、例えばゴムからなる環状のシール部材３２がそれぞれ配置されている。シール部材３２は、袋状フィルム外装体４内に大気が侵入しないように、内周側ノズル部１６の内周面とシャフト部１７の外周面との間の隙間を気密にかつ摺動可能にシールしている。

　さらに、内周側ノズル部１６は、軸方向他端側に、外周側ノズル部１５の張出部１５ｂと同じ方向に張り出した張出部１６ａを有している。張出部１６ａには、張出部１５ｂに支持された往復直線運動型の油圧アクチュエータ２７のロッド２７ａが連結されている。油圧アクチュエータ２７のロッド２７ａの駆動により、内周側ノズル部１６は、外周側ノズル部１５に対し軸方向に相対移動する。

　シャフト部１７は、内周側ノズル部１６よりも長く形成された円柱状をなしている。シャフト部１７は、その中空部１７ｂによって、真空引き時にガスが通流する環状の減圧通路２８を構成している。この減圧通路２８の入口となる吸入口２９は、シャフト部１７のうち袋状フィルム外装体４内への挿入時に先端側となる先端部に形成されている。吸入口２９は、シャフト部１７の周壁に形成した貫通孔１７ｃから構成されている。シャフト部１７は、その先端に、円錐台形状の第２バルブ２５を有し、吸入口２９は、内周側ノズル部１６とシャフト部１７との相対移動によって開閉される。吸入口２９が閉じられた状態では、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、内周側ノズル部１６の第１バルブ２４に設けられた内周側傾斜面２４ｂと、シャフト部１７の先端に設けられた第２バルブ２５のテーパ面２５ａとの間の隙間が、環状のガス用シール部材３３によって気密にシールされている。ガス用シール部材３３は、テーパ面２５ａに形成された環状溝内に収容されており、電解液用シール部材２６と同様にゴムにより形成されている。

　減圧通路２８は、吸入口２９から、電解液通路１９の長さよりも長く軸方向他端側に延びている。減圧通路２８は、シャフト部１７の軸方向他端側に接続されたガス排出通路３０と連通している。このガス排出通路３０は、真空ポンプ３１に接続されている。

　さらに、シャフト部１７は、軸方向他端側に、張出部１５ｂ、１６ａと同様に形成された張出部１７ａを有しており、この張出部１７ａには、張出部１６ａに支持された往復直線運動型の油圧アクチュエータ３４のロッド３４ａが、連結されている。油圧アクチュエータ３４のロッド３４ａの駆動により、シャフト部１７は、内周側ノズル部１６に対し軸方向に相対移動する。

　主シール機構１０は、図１に示すように封止機構１２の下方に設けられており、ノズル９が挿入された状態の袋状フィルム外装体４の両面を押圧して外周側ノズル部１５をシールするように構成されている。主シール機構１０は、外周側ノズル部１５をシールする一対の弾性体３５、３６と、この一対の弾性体３５、３６を保持する一対の保持部材３７、３８と、を備えている。

　弾性体３５は、図４に示すように、袋状フィルム外装体４を挟んで一方側（図４の右側）に設けられており、弾性体３６と協働して、開口部７をノズル９とともに袋状フィルム外装体４の両面から押圧することで、ノズル９を横切るシール線Ｌ１（図２参照）に沿って外周側ノズル部１５をシールするように構成されている。弾性体３５は、弾性材料としてゴム、例えばフッ素ゴムから形成されている。弾性体３５は、断面円形の細長い棒状に形成されており、袋状フィルム外装体４の上部の辺４ｄの開口部７を密閉することができる程度の長さを有している。図５に示すように、弾性体３５は、その中央部にノズル９の外周側ノズル部１５の外径に沿って窪んだ半円弧状の屈曲部３９を備えている。この屈曲部３９は、図６に示すように、外周側ノズル部１５とともに開口部７を袋状フィルム外装体４の外側から押圧したときに、外周側ノズル部１５およびこの外周側ノズル部１５に沿った袋状フィルム外装体４の部分を適宜押圧し得る程度の大きさに形成されている。

　保持部材３７は、例えば金属によって、図４に示すように断面概ねＵ字状に形成されている。保持部材３７は、垂直に立ち上がった底壁３７ａと、互いに平行となるように底壁３７ａから水平方向に延びる一対の側壁３７ｂ、３７ｂと、を備えている。底壁３７ａおよび一対の側壁３７ｂ、３７ｂによって形成された凹溝３７ｃ内に弾性体３５が収容されており、かつ熱溶着または接着されている。なお、一対の側壁３７ｂ、３７ｂには、外周側ノズル部１５との干渉を避けるように、弾性体３５の屈曲部３９に対応した形状を有する図６に示す切り欠き部３７ｄが形成されている。

　弾性体３６は、図４に示すように袋状フィルム外装体４を挟んで他方側（図４の左側）に設けられている。弾性体３６は、弾性体３５よりも硬度が高いゴム、例えばシリコーンゴムによって平坦なシート状に形成されている。

　保持部材３８は、例えば金属によって形成されている。保持部材３８は、図４に示すように直方体形状を有し、その表面に弾性体３６が熱溶着または接着されている。

　図１に示すように、主シール機構１０は、図２に示すシール線Ｌ１の位置に設けられており、２つの油圧アクチュエータ４０、５０を備えている。これらの油圧アクチュエータ４０、５０は、袋状フィルム外装体４に対して弾性体３５、３６をそれぞれ独立して往復直線運動させるように構成されている。油圧アクチュエータ４０は、図４に示すように、ロッド４０ａを介して保持部材３７の底壁３７ａに連結されており、一方、油圧アクチュエータ５０は、図４に示すように、ロッド５０ａを介して保持部材３８に連結されている。油圧アクチュエータ４０と油圧アクチュエータ５０とは、互いに連動して作動し、開口部７を挟んで両側に位置する弾性体３５と弾性体３６とが、開閉動作する。

　副シール機構１１は、主シール機構１０よりも発電要素３寄りの位置つまり図２に示すシール線Ｌ２の位置に設けられており、注液工程の後に、ノズル９を介さずに開口部７をシールすることによって、電解液の漏洩や外気の侵入を抑制するように構成されている。副シール機構１１は、開口部７をシールする一対の弾性体４１、４２と、この一対の弾性体４１、４２を保持する一対の保持部材４３、４４と、を備えている。

　弾性体４１は、図４に示すように袋状フィルム外装体４を挟んで一方側（図４の右側）に、弾性体３５よりも下方に設けられており、弾性体４２と協働して、開口部７を袋状フィルム外装体４の両面から押圧することで、シール線Ｌ２（図２参照）に沿って開口部７をシールするように構成されている。弾性体４１は、弾性体３５と同じゴム、例えばフッ素ゴムから形成されており、弾性体３５と同じ硬度を有している。図７に示すように、弾性体４１は、細長い円柱状に形成されており、弾性体３５と同様に、袋状フィルム外装体４の上部の辺４ｄの開口部７を密閉することができる程度の長さを有している。

　保持部材４３は、例えば金属によって、図４に示すように断面概ねＵ字状に形成されている。保持部材４３は、保持部材３７と同様の構成を有しており、底壁４３ａと、一対の側壁４３ｂ、４３ｂと、から構成される凹溝４３ｃ内に弾性体４１が収容され、かつ熱溶着または接着されている。

　弾性体４２は、弾性体３６と同じゴムによって平坦なシート状に形成されている。

　保持部材４４は、保持部材３８と同様に直方体形状を有しており、その表面に弾性体４２が熱溶着または接着されている。

　図１に示すように、副シール機構１１は、２つの油圧アクチュエータ４５、５１を備えている。これらの油圧アクチュエータ４５、５１のロッド４５ａ、５１ａ（図４参照）の駆動により、開口部７を挟んで両側に位置する弾性体４１と弾性体４２とが、開閉動作する。

　封止機構１２は、電解液の注液後に袋状フィルム外装体４の開口部７を熱封止する一対の封止用ヒータ４６、４６を備えている。一対の封止用ヒータ４６、４６は、実質的に互いに同様に構成されている。封止用ヒータ４６は、図１に示すように、主シール機構１０の上方に位置している。封止用ヒータ４６は、ブロック状をなしており、例えば熱伝導性に優れた金属材料によって形成されている。封止用ヒータ４６は、例えば熱線等の発熱体を内部に備えている。一対の封止用ヒータ４６、４６は、図示省略したアクチュエータにそれぞれ接続されており、開口部７を挟んで開閉動作するように構成されている。

　かかる注液装置２では、図１に示すように、開口部７が上方に開口する姿勢で袋状フィルム外装体４を差込穴１４内に差し込んだうえで、油圧アクチュエータ１８の駆動によりノズル９を下降させて、ノズル９の先端部を開口部７内に挿入する。そして、油圧アクチュエータ４０、５０の駆動により一対の弾性体３５、３６を互いに接近させることで、弾性体３５、３６によって、ノズル９が挿入された袋状フィルム外装体４を両側から押圧する。これにより、袋状フィルム外装体４とともに外周側ノズル部１５が、弾性体３５、３６によってシールされる。

　次に、図８Ａ～図８Ｃを参照することにより、袋状フィルム外装体４の真空引き工程、注液工程および注液後のシール工程について説明する。

　なお、図８Ａ～図８Ｃでは、ノズル９が袋状フィルム外装体４内に既に挿入された状態となっており、シール線Ｌ１（図２参照）の位置で、外周側ノズル部１５が挿入された袋状フィルム外装体４を両側から押圧する弾性体３５、３６を破線で示してある。さらに、図８Ｃでは、シール線Ｌ２（図２参照）の位置で、袋状フィルム外装体４をシールする弾性体４１、４２を一点鎖線で示してある。

　図８Ａに示すように、真空引き工程では、第１バルブ２４が注液口２０を閉じた状態において、シャフト部１７が内周側ノズル部１６の先端部から発電要素３に向かって伸長することによって、第２バルブ２５が吸入口２９を開口する。

　具体的には、油圧アクチュエータ２７の駆動によって、内周側ノズル部１６を上方へ後退させる。内周側ノズル部１６の後退により、外周側ノズル部１５の注液口２０は、内周側ノズル部１６の第１バルブ２４によって閉じられる。電解液用シール部材２６によって、傾斜面１５ａと外周側傾斜面２４ａとの間の隙間が液密にシールされる。

　次に、第１バルブ２４によって注液口２０が閉じられた状態のまま、油圧アクチュエータ３４の駆動により、シャフト部１７を内周側ノズル部１６の先端部から発電要素３に向かって伸長させる。内周側ノズル部１６に対しシャフト部１７が軸方向一端側に突出する。シャフト部１７の突出後には、第２バルブ２５が吸入口２９を開口した状態となる。このようにして、吸入口２９は、注液口２０が閉じられた状態において、内周側ノズル部１６の先端部よりも軸方向一端側に突出した位置において、袋状フィルム外装体４内に開口する。なお、上記突出した位置では、第２バルブ２５は、発電要素３の端縁近傍にある。

　そして、第１バルブ２４によって注液口２０が閉じられた状態のまま、真空ポンプ３１の作動により、図８Ａに矢印Ｇで示すように、吸入口２９および減圧通路２８を通して袋状フィルム外装体４内のガスを引き抜く即ち真空引きする。

　図８Ｂに示すように、真空引き工程の後工程としての注液工程では、第２バルブ２５が吸入口２９を閉じた状態において、内周側ノズル部１６が外周側ノズル部１５の先端部から発電要素３に向かって伸長することによって、第１バルブ２４が注液口２０を開口する。

　具体的には、まず、図８Ａに示す軸方向位置から、油圧アクチュエータ３４の駆動によって、シャフト部１７を内周側ノズル部１６に対し上方に後退させる。これにより、吸入口２９は、図８Ｂに示すように、第２バルブ２５によって閉じられ、ガス用シール部材３３によって、テーパ面２５ａと内周側傾斜面２４ｂとの間の隙間が気密にシールされる。

　次に、第２バルブ２５によって吸入口２９が閉じられた状態のまま、油圧アクチュエータ２７の駆動により、内周側ノズル部１６を外周側ノズル部１５の先端部から発電要素３に向かって伸長させる。外周側ノズル部１５に対し内周側ノズル部１６が軸方向一端側に突出する。内周側ノズル部１６の突出後には、第１バルブ２４が注液口２０を開口した状態となる。このようにして、注液口２０は、吸入口２９が閉じられた状態において、外周側ノズル部１５の先端部と内周側ノズル部１６の外周面との間において環状に開かれる。第１バルブ２４は、注液口２０よりも軸方向一端側に突出した位置にある。

　そして、第２バルブ２５によって吸入口２９が閉じられた状態のまま、注液ポンプ２２を作動することにより、図８Ｂに矢印Ｌで示すように、電解液通路１９および注液口２０を通して袋状フィルム外装体４内へ電解液を注液する。

　図８Ｃに示すように、注液工程の後工程としてのシール工程では、油圧アクチュエータ２７の駆動によって、内周側ノズル部１６をシャフト部１７とともに、図８Ｂに示す軸方向位置から上方へ後退させる。内周側ノズル部１６の後退によって、注液口２０は、第１バルブ２４によって閉じられる。電解液用シール部材２６によって、傾斜面１５ａと外周側傾斜面２４ａとの間の隙間が液密にシールされる。

　そして、注液口２０および吸入口２９が閉じられた状態で、一対の弾性体４１、４２により、シール線Ｌ２の位置で袋状フィルム外装体４の開口部７をシールする。

　次に、一対の弾性体４１、４２により袋状フィルム外装体４の開口部７をシールした状態のまま、一対の弾性体３５、３６を袋状フィルム外装体４から離間させた後に、ノズル９を開口部７から引き抜く。

　そして、図８Ｃのシール工程の後工程である熱封止工程において、一対の封止用ヒータ４６、４６により、図２に示すシール線Ｌ１よりも上方の位置で、袋状フィルム外装体４を両側から加熱する。これにより、袋状フィルム外装体４は、図２に示す上部の辺４ｄに沿って熱封止される。

　上記のように、本実施形態では、袋状フィルム外装体４の真空引き時に、第１バルブ２４が注液口２０を閉じた状態において、シャフト部１７が内周側ノズル部１６の先端部から発電要素３に向かって伸長することによって、第２バルブ２５が吸入口２９を開口する。換言すれば、シャフト部１７は、袋状フィルム外装体４内の発電要素３の近傍まで深く挿入されており、吸入口２９は、発電要素３の端縁近傍に位置する。従って、真空引き時に、シャフト部１７が袋状フィルム外装体４の内部へと延び、吸入口２９が発電要素３の端縁近傍に位置するので、吸入口２９を通して袋状フィルム外装体４内を確実に真空引きすることができる。

　さらに、真空引き時には注液口２０を閉じていることから、電解液通路１９内に残った電解液が減圧通路２８に流入することが防止される。これによって、袋状フィルム外装体４内への電解液の注液量が安定する。また、電解液が真空ポンプ３１側へ飛散することがなく、真空ポンプ３１の故障を低減することができる。また、シャフト部１７の中空部１７ｂを減圧通路２８として使用することから、ノズル９の構造を簡素化でき、ノズル９の小型化を図ることができる。

　なお、仮に、ノズルが単一のパイプにより構成されており、このノズルを袋状フィルム外装体内に深く挿入して真空引きを行う場合には、真空引き後にノズルを長い距離にわたって引き抜く必要があり、ノズルをシールする一対の弾性体による袋状フィルム外装体の密閉性が低下する虞がある。

　しかし、本実施形態では、弾性体３５、３６によってシールされる外周側ノズル部１５を袋状フィルム外装体４内に深く挿入しなくて済むので、ノズル９の引き抜き時における袋状フィルム外装体４の密閉性の低下を抑制することができる。

　また、本実施形態では、注液工程では、第２バルブ２５が吸入口２９を閉じた状態において、内周側ノズル部１６が外周側ノズル部１５の先端部から発電要素３に向かって伸長することによって、第１バルブ２４が注液口２０を開口する。これにより、注液時に、電解液通路１９と減圧通路２８とが確実に遮断される。

　また、本実施形態では、吸入口２９は、シャフト部１７のうち袋状フィルム外装体４内への挿入時に先端側となる先端部に形成されている。これにより、吸入口２９を発電要素３の端縁近傍に簡単に位置させることができ、吸入口２９を通して袋状フィルム外装体４内を確実に真空引きすることができる。吸入口２９と第２バルブ２５との間の距離も小さくなる、このため、真空引きのときに、袋状フィルム外装体４が吸入口２９に密着することがなく、減圧通路２８の閉塞を防止できる。

　さらに、本実施形態では、注液装置２は、主シール機構１０および副シール機構１１からなる２つのシール機構を有しており、真空引き後に、一対の弾性体４１、４２により袋状フィルム外装体４の開口部７をシールした状態のまま、一対の弾性体３５、３６によるシールを解放した後に、ノズル９を開口部７から引き抜く。これにより、一対の弾性体４１、４２により袋状フィルム外装体４の密閉性が確保されるので、ノズル９の引き抜き時における袋状フィルム外装体４の密閉性の低下が抑制される。

　また、本実施形態では、弾性体３５、３６によってシールされるノズルが外周側ノズル部１５の１つのみであるため、一対の弾性体によってシールされた単一の注液ノズルおよび単一の真空ノズルを引き抜く場合と比較して、外周側ノズル部１５の引き抜きが容易である。

　なお、上記実施形態では、２枚の矩形状ラミネートフィルムを互いに重ね合わせて３辺を熱溶着してなる袋状フィルム外装体４を例にとり説明したが、本発明で用いられる袋状フィルム外装体は、１枚の矩形状ラミネートフィルムを２つ折りにして、さらに、折り曲げられた辺と直交した２辺を熱溶着するようにした構成であってもよい。

　また、上記実施形態では、正極タブ５を袋状フィルム外装体４の１つの辺４ａから外部に導出し、かつ負極タブ６を辺４ｂから外部に導出してなるフィルム外装電池１について説明したが、正極タブ５および負極タブ６の双方を１つの辺から導出してなるフィルム外装電池１を本発明に適用することもできる。

　さらに、上記実施形態では、袋状フィルム外装体４の開口部７が上方に開口する姿勢で袋状フィルム外装体４を配置する例を開示したが、他の姿勢で袋状フィルム外装体４を配置するようにしても良い。

　上記実施形態では、減圧通路２８がシャフト部１７の中空部１７ｂのみによって構成される場合を示したが、本発明はこの場合に限定されない。例えば、内周側ノズル部１６の内周とシャフト部１７の外周との間に形成される空間と、シャフト部１７の中空部１７ｂとの両者によって減圧通路２８を形成することができる。この場合には、内周側ノズル部１６の内周とシャフト部１７の外周との間に形成される空間に、真空ポンプ３１を連通させる。袋状フィルム外装体４内のガスは、吸入口２９、シャフト部１７の中空部１７ｂおよび前記空間を通って真空ポンプ３１に吸引される。

　２　　　注液装置、
　４　　　袋状フィルム外装体、
　９　　　ノズル、
１０　　　主シール機構（シール機構）、
１１　　　副シール機構（第２のシール機構）、
１５　　　外周側ノズル部、
１６　　　内周側ノズル部、
１７　　　シャフト部、
１７ｂ　　中空部、
１７ｃ　　貫通孔、
１９　　　電解液通路、
２０　　　注液口、
２４　　　第１バルブ、
２５　　　第２バルブ、
２８　　　減圧通路、
２９　　　吸入口。

Claims

　発電要素を収容する袋状フィルム外装体内に電解液を注液する注液装置であって、
　前記袋状フィルム外装体内に前記電解液を注液するノズルと、
　前記ノズルが挿入された前記袋状フィルム外装体を押圧して前記ノズルをシールする弾性体を有するシール機構と、を有し、
　前記ノズルは、
　前記シール機構によってシールされる外周側ノズル部と、
　前記外周側ノズル部の内部に移動自在に収容される内周側ノズル部と、
　前記内周側ノズル部の内部に移動自在に収容され中空部を備えるシャフト部と、
　前記外周側ノズル部と前記内周側ノズル部との間に形成され前記電解液が通流する電解液通路と、
　前記シャフト部の前記中空部によって形成され前記袋状フィルム外装体内のガスを引き抜く減圧通路と、
　前記内周側ノズル部に配置され前記電解液通路の出口となる注液口を開閉自在な第１バルブと、
　前記シャフト部に配置され前記減圧通路の入口となる吸入口を開閉自在な第２バルブと、を有し、
　前記内周側ノズル部は、前記袋状フィルム外装体内への挿入時に先端側となる前記外周側ノズル部の先端部から前記発電要素に対して伸縮移動自在に構成され、
　前記シャフト部は、前記袋状フィルム外装体内への挿入時に先端側となる前記内周側ノズル部の先端部から前記発電要素に対して伸縮移動自在に構成され、
　前記第１バルブが前記注液口を閉じた状態において、前記シャフト部が前記内周側ノズル部の先端部から前記発電要素に向かって伸長することによって、前記第２バルブが前記吸入口を開口してなる、注液装置。
　前記第２バルブが前記吸入口を閉じた状態において、前記内周側ノズル部が前記外周側ノズル部の先端部から前記発電要素に向かって伸長することによって、前記第１バルブが前記注液口を開口してなる、請求項１に記載の注液装置。
　前記吸入口は、前記シャフト部のうち前記袋状フィルム外装体内への挿入時に先端側となる先端部に形成されている、請求項１または２に記載の注液装置。
　前記シール機構よりも前記発電要素寄りに位置し、弾性体を有する第２のシール機構をさらに有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の注液装置。
　発電要素を収容する袋状フィルム外装体内にノズルを介して電解液を注液する注液方法であって、
　前記ノズルは、外周側ノズル部と、前記外周側ノズル部の内部に移動自在に収容される内周側ノズル部と、前記内周側ノズル部の内部に移動自在に収容され中空部を備えるシャフト部と、を備え、
　前記袋状フィルム外装体の開口部内に前記外周側ノズル部の先端部を挿入し、
　前記袋状フィルム外装体とともに前記外周側ノズル部をシール機構によりシールし、
　前記外周側ノズル部と前記内周側ノズル部との間に形成され前記電解液が通流する電解液通路の出口となる注液口を閉じた状態において、前記シャフト部を前記内周側ノズル部の先端部から前記発電要素に向かって伸長して、前記シャフト部の前記中空部によって形成される減圧通路の入口となる吸入口を開口させ、
　前記吸入口から前記減圧通路を通して前記袋状フィルム外装体内のガスを引き抜き、
　前記シャフト部の前記吸入口を閉じた状態において、前記内周側ノズル部を前記外周側ノズル部の先端部から前記発電要素に向かって伸長して、前記注液口を開口させ、
　前記注液口から前記袋状フィルム外装体内へ前記電解液を注液する、注液方法。