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JP2019039772A - リーク検査装置 - Google Patents

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JP2019039772A
JP2019039772A JP2017161325A JP2017161325A JP2019039772A JP 2019039772 A JP2019039772 A JP 2019039772A JP 2017161325 A JP2017161325 A JP 2017161325A JP 2017161325 A JP2017161325 A JP 2017161325A JP 2019039772 A JP2019039772 A JP 2019039772A
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亮太 磯村
Ryota Isomura
亮太 磯村
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Abstract

【課題】サイズの異なる電池セルを容易にリーク検査可能なリーク検査装置を提供する。
【解決手段】リーク検査装置100は、電池セル1A,1Bを収容する収容空間Sが形成された真空チャンバ20と、収容空間Sに連通し、収容空間S内に配置された電池セル1A,1Bに検査用ガスを注入するためのノズル30と、を備える。ノズル30の先端部31は、収容空間S内の所定の注入位置Lに配置されており、真空チャンバ20は、収容空間S内に配置され、互いに異なるサイズの2種類の電池セル1A,1Bにおける検査用ガスの注入口12が注入位置Lとなるように、電池セル1A,1Bのそれぞれを支持する支持部50A,50Bを有する。
【選択図】図4

Description

本発明は、リーク検査装置に関する。
特許文献1には、ヘリウムリークデテクタが記載されている。このヘリウムリークデテクタにおいては、テストチャンバ内に被試験体を配置した状態において、テストチャンバの排気を進行させる。被試験体にリーク箇所が存在する場合には、ヘリウムがそのリーク箇所を通じてテストチャンバ内にリークする。テストチャンバ内にリークしたヘリウムは、排気ラインを通じて分析管に導入される。
特開2011−69834号公報
ところで、現在、電池セルのリーク検査の要望がある。電池セルのリーク検査を行う場合には、まず、チャンバ内に支持された電池セルに対して、ヘリウムといった検査用ガスを注入する必要がある。このとき、検査用ガスの注入のためのノズルの先端位置がある程度制限されている場合、サイズの異なる電池セルを検査する度に、チャンバ内での電池セルの支持位置を変更するための治具の取り付け及び取り外しの手間が生じる。
そこで、本発明は、サイズの異なる電池セルを容易にリーク検査可能なリーク検査装置を提供することを目的とする。
本発明に係るリーク検査装置は、電池セルのリークを検査するためのリーク検査装置であって、電池セルを収容する収容空間が形成された真空チャンバと、収容空間に連通し、収容空間内に配置された電池セルに検査用ガスを注入するためのノズルと、を備え、ノズルの先端部は、収容空間内の所定の注入位置に配置されており、真空チャンバは、収容空間内に配置され、互いに異なるサイズの2種類の電池セルにおける検査用ガスの注入口が注入位置となるように、2種類の電池セルのそれぞれを支持する第1支持部及び第2支持部を有し、第2支持部は、第1支持部よりも注入位置から離れて配置され、第2支持部の幅は、第1支持部の幅よりも小さい。
する。
このリーク検査装置においては、電池セルに対して検査用ガスを注入するためのノズルの先端部が、収容空間内の所定の注入位置に配置されている。これに対して、このリーク検査装置においては、真空チャンバが、収容空間内に配置され、互いに異なるサイズの2種類の電池セルにおける検査用ガスの注入孔が当該注入位置となるように、2種類の電池セルのそれぞれを支持する第1支持部及び第2支持部を有している。このため、サイズの異なる電池セルを検査する度に、収容空間内での電池セルの支持位置を変更するための治具の取り付け及び取り外しの手間が生じない。よって、このリーク検査装置によれば、サイズの異なる電池セルを容易にリーク検査可能である。
本発明に係るリーク検査装置においては、真空チャンバは、一方が解放された箱状の第1壁部材と、第1壁部材の開放部分を塞ぐように第1壁部材に取り付けられる平板状の第2壁部材と、を有し、収容空間は、第1壁部材と第2壁部材とによって形成されており、第1支持部及び第2支持部は、第2壁部材における第1壁部材側の面又は第1壁部材における第2壁部材側の面に設けられていてもよい。これらの場合のうち、上述した第1支持部及び第2支持部が、収容空間を形成する部材のうちの平板状の第2壁部材側に設けられている場合には、電池セルを第1支持部及び第2支持部に支持させる作業が容易である。また、第1支持部及び第2支持部が箱状の第1壁部材側に設けられている場合には、電池セルを第1支持部及び第2支持部に支持した後に第1壁部材に第2壁部材を取り付ける作業が容易である。
本発明に係るリーク検査装置においては、第1支持部は、2種類の電池セルのうちの一方の電池セルを支持する第1凹部を含み、第2支持部は、第1凹部の底部に形成され、2種類の電池セルのうちの他方の電池セルを支持する第2凹部を含んでもよい。この場合、入れ子状に形成された2つの凹部といった簡単な構成により、上述した第1支持部及び第2支持部を実現可能である。
本発明に係るリーク検査装置においては、第1支持部は、互いに対向すると共に第1凹部の側部を構成する一対の第1側壁と、一対の第1側壁のそれぞれから第1側壁に交差する方向に延び、第1凹部の底部を構成する第1底壁と、を含み、第2支持部は、互いに対向するように第1底壁から第1側壁に沿う方向に延び、第2凹部の側部を構成する一対の第2側壁と、一対の第2側壁のそれぞれから第2側壁に交差する方向に延び、第2凹部の底部を構成する第2底壁と、を含んでもよい。この場合、凹部を形成する側壁及び底壁によって確実に電池セルを支持可能である。
本発明に係るリーク検査装置においては、第2壁部材を第1壁部材側に押圧することにより電池セルに荷重を付加するための押圧機構をさらに備えてもよい。この場合、電池セルに拘束荷重を付加しながらリーク検査を行うことが可能となる。
本発明によれば、サイズの異なる電池セルを容易にリーク検査可能なリーク検査装置を提供することができる。
本実施形態に係るリーク検査装置における検査対象としての電池セルを示す斜視図である。 本実施形態に係るリーク検査装置の概略的な斜視図である。 図2に示されたリーク検査装置の分解斜視図である。 図2に示されたリーク検査装置の模式的な正面図である。
以下、図面参照してリーク検査装置の一実施形態について説明する。なお、図面の説明において、同一の要素同士、又は、相当する要素同士には互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
図1は、本実施形態に係るリーク検査装置における検査対象としての電池セルを示す斜視図である。図1に示されるように、本実施形態に係るリーク検査装置の検査対象は、互いにサイズが異なる少なくとも2つの電池セル1A,1Bである。電池セル1A,1Bは、電極組立体2と、電極組立体2を収容する直方体状のケース3と、電極組立体2の電極(正極及び負極のそれぞれ)に電気的に接続された一対の端子4と、を含む。電極組立体2は、複数の正極(不図示)及び負極(不図示)と、正極と負極との間に配置されたセパレータ(不図示)と、を含む。正極及び負極は、所定の方向に沿って、セパレータを介して交互に積層されている。
ケース3は、正極及び負極の積層方向に交差する一対の主面5,6と、主面5,6に交差(直交)する方向に沿って延び、主面5と主面6とを互いに接続する一対の側面7,8、底面9、及び、上面10と、を含む。これにより、ケース3(及び電池セル1A,1B)は、直方体状に形成されている。主面5,6は、互いに反対側に臨む面であって、ケース3において最も広い面である。上面10には、一対の端子4が突設されている。また、上面10には、安全弁11と、検査用ガス(例えばヘリウム)を注入するための注入口12と、が設けられている。
電池セル1Aと電池セル1Bとは、その外形のサイズが互いに異なる。この点について具体的に説明する。電池セル1Aにおいて、側面7,8に交差(直交)する幅方向における差し渡しのサイズ(側面7と側面8との間の距離)をサイズS11とし、底面9及び上面10に交差(直交)する高さ方向における差し渡しのサイズ(底面9と上面10との間の距離)をサイズS12とする。サイズS11とサイズS12とは、電池セル1Aにおける主面5,6の外形のサイズを規定する。また、電池セル1Bにおいて、幅方向における差し渡しのサイズをサイズS21とし、高さ方向における差し渡しのサイズをサイズS22とする。サイズS21とサイズS22とは、電池セル1Bにおける主面5,6の外形のサイズを規定する。
このとき、電池セル1Aにおいて、サイズS11はサイズS12よりも大きい。すなわち、ここでは、電池セル1Aの主面5,6は、高さ方向に比べて幅方向に相対的に大きい。また、電池セル1Bにおいて、サイズS21は、サイズS22よりも小さい。すなわち、ここでは、電池セル1Bの主面5,6は、幅方向に比べて高さ方向に相対的に大きい。そして、電池セル1A及び電池セル1Bの主面5,6の間のサイズの関係として、サイズS11はサイズS21よりも大きく、且つ、サイズS12はサイズS22よりも小さい。すなわち、電池セル1Aの主面5,6と電池セル1Bの主面5,6とは、高さ方向のサイズと幅方向のサイズとの大小関係が逆となっている。このように、電池セル1Aと電池セル1Bとにおいては、主面5,6の外形のサイズが互いに異なる。
また、電池セル1Aと電池セル1Bとにおいては、側面7,8の外形のサイズも互いに異なる。電池セル1Aにおいて、主面5,6に交差(直交)する厚さ方向における差し渡しのサイズ(主面5と主面6との間の距離)をサイズS13とする。サイズS12とサイズS13とは、電池セル1Aの側面7,8の外形のサイズを規定する。さらに、電池セル1Bにおいて、厚さ方向における差し渡しのサイズをS23とする。サイズS22とサイズS23とは、電池セル1Bの側面7,8の外形のサイズを規定する。
このとき、電池セル1Aにおいて、サイズS12はサイズS13よりも大きい。すなわち、ここでは、電池セル1Aの側面7,8は、厚さ方向に比べて高さ方向に相対的に大きい。また、電池セル1Bにおいて、サイズS22はサイズS23よりも大きい。すなわち、ここでは、電池セル1Bの側面7,8は、厚さ方向に比べて高さ方向に相対的に大きい。そして、電池セル1A及び電池セル1Bの側面7,8の間のサイズの関係として、サイズS12はサイズS22よりも小さく、且つ、サイズS13とサイズS23とは互いに略同一である。すなわち、電池セル1Aの側面7,8と電池セル1Bの側面7,8とは、厚さ方向のサイズが互いに略同一であるものの、高さ方向のサイズが互いに異なる。
図2は、本実施形態に係るリーク検査装置の概略的な斜視図である。図2に示されるように、リーク検査装置100は、真空チャンバ20と、ノズル30と、押圧機構40と、配管P1,P2と、を備えている。真空チャンバ20は、電池セル1A,1Bを収容する。すなわち、真空チャンバ20には、リーク検査時に電池セル1A,1Bを収容する収容空間Sが形成されている。ノズル30は、検査用ガスの供給源(不図示)と収容空間Sとに連通しており、収容空間S内に配置された電池セル1A,1Bに検査用ガスを注入するために用いられる。
配管P1は、収容空間S及び真空ポンプ(不図示)に連通しており、真空ポンプの動作により収容空間S内を排気し、真空を形成するために用いられる。配管P2は、収容空間Sとリークガスの検出器(不図示)とに連通しており、収容空間S内で生じたリークガスを検出器に導入するために用いられる。
図3は、図2に示されたリーク検査装置の分解斜視図である。図2,3に示されるように、真空チャンバ20は、第1壁部材21と第2壁部材22と有する。第1壁部材21は、一方が解放された箱状(ここでは矩形箱状)を呈している。第2壁部材22は、第1壁部材21の開放部分を塞ぐように第1壁部材21に取り付けられる(組み合わせられる)。これにより、第1壁部材21と第2壁部材22とによって収容空間Sが形成される。
真空チャンバ20は、電池セル1A,1Bを支持するための支持部(第1支持部)50A及び支持部(第2支持部)50Bを有している。ここでは、支持部50A,50Bは、第2壁部材22における第1壁部材21側の面(収容空間Sに臨む面)22Sに設けられている。支持部50Aには、第1凹部C1が形成されており、支持部50Bには第2凹部C2が形成されている。第1凹部C1の幅は第2凹部C2の幅よりも大きく、第2凹部C2は第1凹部C1の底部に設けられている。
より具体的には、支持部50Aは、互いに対向する一対の第1側壁51,52と、一対の第1側壁51,52のそれぞれから第1側壁51,52に交差する方向に延びる第1底壁53と、を含む。第1側壁51と第1側壁52とは、互いに略平行である。第1側壁51,52は、第1凹部C1の側部を構成している。第1底壁53は、第1凹部C1の底部を構成している。
また、支持部50Bは、互いに対向するように第1底壁53から第1側壁51,52に沿う方向に延びる一対の第2側壁54,55と、一対の第2側壁54,55のそれぞれから第2側壁54,55に交差する方向に延びる第2底壁56と、を含む。第2側壁54と第2側壁55とは、互いに略平行である。また、第1底壁53と第2底壁56とは、互いに略平行である。
第2側壁54,55は、第2凹部C2の側部を構成している。第2底壁56は、第2凹部C2の底部を構成している。すなわち、第1凹部C1は、第1側壁51,52と第1底壁53とによって形成されており、第2凹部C2は、第2側壁54,55と第2底壁56とによって形成されている。
図4は、図2に示されたリーク検査装置の模式的な正面図である。図4に示されるように、ノズル30の先端部31は、収容空間S内の所定の注入位置Lに配置されている。また、第1凹部C1は、電池セル1Aを支持する。そのために、第1側壁51と第1側壁52との間の距離(第1凹部C1の幅)は、電池セル1Aの幅方向のサイズS11に対応しており、サイズS11よりもわずかに大きくされている。
また、第1側壁51,52の延在方向における第1底壁53の位置(第1凹部C1の深さ)は、電池セル1Aが第1底壁53に載置されて第1凹部C1に支持されたときに、電池セル1Aの注入口12が注入位置Lに位置して注入口12にノズル30が接続されるように設定されている。すなわち、第1凹部C1においては、第1底壁53の位置は、第1底壁53から注入位置Lまでの距離が電池セル1Aの高さ方向のサイズS12に対応するように設定されている。
一方、第2凹部C2は、電池セル1Bを支持する。そのために、第2側壁54と第2側壁55との間の距離(第2凹部C2の幅)は、電池セル1Bの幅方向のサイズS21に対応しており、サイズS21よりもわずかに大きくされている。第2側壁54,55の延在方向における第2底壁56の位置(第2凹部C2の深さ)は、電池セル1Bが第2底壁56に載置されて第2凹部C2に支持されたときに、電池セル1Bの注入口12が注入位置Lに位置して注入口12にノズル30が接続されるように設定されている。すなわち、第2凹部C2においては、第2底壁56の位置は、第2底壁56から注入位置Lまでの距離が電池セル1Bの高さ方向のサイズS22に対応するように設定されている。
このように、支持部50A,50Bは、互いに異なるサイズの2種類の電池セル1A,1Bにおける検査用ガスの注入口12が注入位置Lとなるように、2種類の電池セル1A,1Bのそれぞれを支持する。そのために、支持部50B(第2凹部C2)は、支持部50A(第1凹部C1)よりも注入位置Lから離れて配置され、支持部50Bの幅(第2凹部C2の幅)は、支持部50Aの幅(第1凹部C1の幅)よりも小さくされている。
リーク検査装置100を用いてリーク検査を行う場合には、第1壁部材21と第2壁部材22とを分離した状態において、電池セル1A又は電池セル1Bを支持部50A又は支持部50Bにより支持する(第1凹部C1又は第2凹部C2にセットする)。その後、第1壁部材21と第2壁部材22とを組み合わせることにより、収容空間Sを構成すると共に収容空間S内に電池セル1A又は電池セル1Bを配置する。このとき、電池セル1A又は電池セル1Bの主面5,6は、収容空間S内において、第2壁部材22における収容空間S側の面(面22S)及び第1壁部材21における収容空間S側の面に接触している。また、電池セル1Aの場合、側面7,8が第1側壁51,52に支持され、且つ、底面9が第1底壁53に支持される。電池セル1Bの場合、側面7,8が第2側壁54,55に支持され、且つ、底面9が第2底壁56に支持される。その後、配管P1を用いて収容空間S内を真空引きすると共に、ノズル30及び注入口12を用いて、検査用ガスを電池セル1A又は電池セル1Bに注入する。
これにより、電池セル1A,1Bから検査用ガスのリークが生じている場合には、配管P2を介して検出器にリークガスが導入されて検出される。なお、このようなリーク検査に際して、第1壁部材21と第2壁部材22とを組み合わせた後に、押圧機構40(例えばエアシリンダ)を用いて、第2壁部材22を第1壁部材21側に押圧することにより、電池セル1A,1Bに拘束荷重を付加してもよい。
以上説明したように、リーク検査装置100においては、電池セル1A,1Bに対して検査用ガス(例えばヘリウム)を注入するためのノズル30の先端部31が、収容空間S内の所定の注入位置Lに配置されている。これに対して、リーク検査装置100においては、真空チャンバ20が、収容空間S内に配置され、互いに異なるサイズの2種類の電池セル1A,1Bにおける検査用ガスの注入口12が当該注入位置Lとなるように、2種類の電池セル1A,1Bのそれぞれを支持する支持部50A,50Bを有している。このため、サイズの異なる電池セル1A,1Bを検査する度に、収容空間S内での電池セル1A,1Bの支持位置を変更するための治具の取り付け及び取り外しの手間が生じない。よって、リーク検査装置100によれば、サイズの異なる電池セル1A,1Bを容易にリーク検査可能である。
また、リーク検査装置100においては、真空チャンバ20は、一方が解放された箱状の第1壁部材21と、第1壁部材21の開放部分を塞ぐように第1壁部材21に取り付けられる平板状の第2壁部材22と、を有する。そして、収容空間Sは、第1壁部材21と第2壁部材22とによって形成され、支持部50A,50Bは、第2壁部材22における第1壁部材21側の面22Sに設けられている。このように、上述した支持部50A,50Bが、収容空間Sを形成する部材のうちの平板状の第2壁部材22側に設けられているため、電池セル1A,1Bを支持部50A,50Bに支持させる作業が容易である。
また、リーク検査装置100においては、支持部50Aは、2種類の電池セル1A,1Bのうちの一方の電池セル1Aを支持する第1凹部C1を含み、支持部50Bは、第1凹部C1の底部に形成され、2種類の電池セル1A,1Bのうちの他方の電池セル1Bを支持する第2凹部C2を含む。このように、入れ子状に形成された2つの凹部といった簡単な構成により、上述した支持部50A,50Bを実現可能である。
さらに、リーク検査装置100においては、支持部50Aは、互いに対向すると共に第1凹部C1の側部を構成する一対の第1側壁51,52と、一対の第1側壁51,52のそれぞれから第1側壁51,52に交差する方向に延び、第1凹部C1の底部を構成する第1底壁53と、を含む。また、支持部50Bは、互いに対向するように第1底壁53から第1側壁51,52に沿う方向に延び、第2凹部C2の側部を構成する一対の第2側壁54,55と、一対の第2側壁54,55のそれぞれから第2側壁54,55に交差する方向に延び、第2凹部C2の底部を構成する第2底壁56と、を含む。このため、凹部を形成する側壁及び底壁によって確実に電池セル1A,1Bを支持可能である。
なお、リーク検査装置100においては、第2壁部材22を第1壁部材21側に押圧することにより電池セル1A,1Bに荷重を付加するための押圧機構40をさらに備えている。このため、電池セル1A,1Bに拘束荷重を付加しながらリーク検査を行うことが可能である。
以上の実施形態は、本発明に係るリーク検査装置の一実施形態について説明したものである。したがって、本発明に係るリーク検査装置は、上述したリーク検査装置100に限定されない。本発明に係るリーク検査装置は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したリーク検査装置100を任意に変更したものとすることができる。
例えば、上記実施形態においては、電池セル1Aを支持するための第1凹部C1と、電池セル1Bを支持するための第2凹部C2とが、第1側壁51,52、第1底壁53、第2側壁54,55、及び、第2底壁56といったような連続的な壁部によって形成される態様を例示した。しかしながら、第1凹部C1及び第2凹部C2は、第1側壁51,52、第1底壁53、第2側壁54,55、及び、第2底壁56に対応する位置に不連続的に設けられたピンや凸部によって規定されてもよい。
また、支持部50A,50Bは、箱状の第1壁部材21側に設けられていてもよい。このとき、支持部50A,50Bを、第1壁部材21における第2壁部材22側の面に設けることができる。この場合には、電池セル1A,1Bを支持部50A,50Bに支持した後に第1壁部材21に第2壁部材22を取り付ける作業が容易となる。また、支持部50A,50Bのうちの一方が第1壁部材21に設けられ、支持部50A,50Bのうちの他方が第2壁部材22に設けられてもよい。すなわち、支持部50A,50Bは、第1壁部材21と第2壁部材22とに分散されて設けられてもよい。さらには、支持部50A,50Bは、第1壁部材21及び第2壁部材22と別体に構成されていてもよい。
真空チャンバ20は、収容空間Sにおいて電池セル1A又は電池セル1Bの側面7,8が第1壁部材21及び第2壁部材22の収容空間S側の面に接し、且つ、主面5,6が第1側壁51,52又は第2側壁54,55に支持されるように構成されてもよい。
1A,1B…電池セル、12…注入口、20…真空チャンバ、21…第1壁部材、22…第2壁部材、22S…面、30…ノズル、31…先端部、40…押圧機構、50A…支持部(第1支持部)、50B…支持部(第2支持部)、51,52…第1側壁、53…第1底壁、54,55…第2側壁、56…第2底壁、C1…第1凹部、C2…第2凹部、L…注入位置、S…収容空間。

Claims (5)

  1. 電池セルのリークを検査するためのリーク検査装置であって、
    前記電池セルを収容する収容空間が形成された真空チャンバと、
    前記収容空間に連通し、前記収容空間内に配置された前記電池セルに検査用ガスを注入するためのノズルと、
    を備え、
    前記ノズルの先端部は、前記収容空間内の所定の注入位置に配置されており、
    前記真空チャンバは、前記収容空間内に配置され、互いに異なるサイズの2種類の前記電池セルにおける前記検査用ガスの注入口が前記注入位置となるように、前記2種類の前記電池セルのそれぞれを支持する第1支持部及び第2支持部を有し、
    前記第2支持部は、前記第1支持部よりも前記注入位置から離れて配置され、
    前記第2支持部の幅は、前記第1支持部の幅よりも小さい、
    リーク検査装置。
  2. 前記真空チャンバは、一方が解放された箱状の第1壁部材と、前記第1壁部材の開放部分を塞ぐように前記第1壁部材に取り付けられる平板状の第2壁部材と、を有し、
    前記収容空間は、前記第1壁部材と前記第2壁部材とによって形成されており、
    前記第1支持部及び前記第2支持部は、前記第2壁部材における前記第1壁部材側の面又は前記第1壁部材における前記第2壁部材側の面に設けられている、
    請求項1に記載のリーク検査装置。
  3. 前記第1支持部は、前記2種類の前記電池セルのうちの一方の前記電池セルを支持する第1凹部を含み、
    前記第2支持部は、前記第1凹部の底部に形成され、前記2種類の前記電池セルのうちの他方の前記電池セルを支持する第2凹部を含む、
    請求項1又は2に記載のリーク検査装置。
  4. 前記第1支持部は、互いに対向すると共に前記第1凹部の側部を構成する一対の第1側壁と、前記一対の第1側壁のそれぞれから前記第1側壁に交差する方向に延び、前記第1凹部の前記底部を構成する第1底壁と、を含み、
    前記第2支持部は、互いに対向するように前記第1底壁から前記第1側壁に沿う方向に延び、前記第2凹部の側部を構成する一対の第2側壁と、前記一対の第2側壁のそれぞれから前記第2側壁に交差する方向に延び、前記第2凹部の底部を構成する第2底壁と、を含む、
    請求項3に記載のリーク検査装置。
  5. 前記第2壁部材を前記第1壁部材側に押圧することにより前記電池セルに荷重を付加するための押圧機構をさらに備える、
    請求項2に記載のリーク検査装置。
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