(57)【要約】【課題】筒体の変形や破損を防止可能な溶着装置及びそれを用いたバッテリークーラーの製造方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明に係る溶着装置７０は、冷却パック４０の流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂの内側に、ヘッダーベース２０の１対の筒形突部２５，２５を配置した状態で、冷却パック４０の開口縁を１対のヒーター７３，７３にて外側から挟み付けて、流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂの開口縁と筒形突部２５とを溶着する。そして、溶着装置７０には、筒形突部２５が１対のヒーター７３，７３から受ける挟み付け力に抗して筒形突部２５を内側から支持する芯材７２が備えられている。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
袋体の開口縁の内側に筒体を配置した状態で、前記袋体の開口縁を外側から１対のヒーターで挟み付けて、前記袋体と前記筒体を溶着する溶着装置において、
前記筒体が前記１対のヒーターから受ける挟み付け力に抗して前記筒体を内側から支持する芯材を備えたことを特徴とする溶着装置。
【請求項２】
前記１対のヒーターに固定されて、前記袋体のうち溶着部分よりも前記開口から離れた部分を挟持する１対の断熱支持部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の溶着装置。
【請求項３】
１対の前記芯材を平行に配置して備え、それら１対の芯材に挿通した１対の前記筒体を、冷媒の流入用筒体及び流出用筒体として前記袋体の開口縁の内側に溶着することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶着装置。
【請求項４】
前記流入用筒体及び前記流出用筒体は、複数のバッテリーセルに側方から宛がわれるヘッダーの外面に突出形成され、
前記袋体は、前記バッテリーセル同士の隙間に挿入され、前記流入用筒体を通じて前記ヘッダーから前記冷媒を受け入れる一方、前記流出用筒体を通じて前記ヘッダーへと前記冷媒を排出するＵ字形流路を内部に備えていることを特徴とする請求項３に記載の溶着装置。
【請求項５】
複数のバッテリーセルに側方から宛がわれるヘッダーに前記バッテリーセル同士の間に挿入される袋体の一端部が接続され、前記ヘッダーと前記袋体との間で冷媒を流出入させて前記バッテリーセルを冷却可能なバッテリークーラーの製造方法であって、
前記ヘッダーの外面から冷媒流入用と冷媒流出用の１対の筒体を突出させておき、
前記１対の筒体を前記袋体の開口の内側に配置すると共に、各筒体を内側から芯材で支持した状態で、前記袋体の開口縁と前記筒体とを１対のヒーターで挟み付けて溶着してから、前記芯材を前記筒体から抜き取ることを特徴とするバッテリークーラーの製造方法。
【請求項６】
前記筒体を、前記複数のバッテリーセルが並ぶ方向で扁平な形状に形成しておくことを特徴とする請求項５に記載のバッテリークーラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、袋体の開口の内側に筒体を配置した状態で、袋体と筒体を溶着する溶着装置及びそれを用いたバッテリークーラーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の溶着装置として、筒体が挿入された袋体の開口縁を、１対のヒーターにて外側から挟み付けることで、袋体と筒体を溶着するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２５５２６号公報（［００２１］、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の溶着装置では、袋体の開口縁を１対のヒーターで挟み付けたときに、筒体が変形したり破損したりするという問題があった。
【０００５】
本発明は、筒体の変形や破損を防止可能な溶着装置及びそれを用いたバッテリークーラーの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る溶着装置は、袋体の開口縁の内側に筒体を配置した状態で、袋体の開口縁を１対のヒーターにて外側から挟み付けて、袋体と筒体を溶着する溶着装置において、筒体が１対のヒーターから受ける挟み付け力に抗して筒体を内側から支持する芯材を備えたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の溶着装置において、１対のヒーターに固定されて、袋体のうち溶着部分よりも開口から離れた部分を挟持する１対の断熱支持部材を備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の溶着装置において、１対の芯材を平行に配置して備え、それら１対の芯材に挿通した１対の筒体を、冷媒の流入用筒体及び流出用筒体として袋体の開口縁の内側に溶着するところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３に記載の溶着装置において、流入用筒体及び流出用筒体は、複数のバッテリーセルに側方から宛がわれるヘッダーの外面に突出形成され、袋体は、バッテリーセル同士の隙間に挿入され、流入用筒体を通じてヘッダーから冷媒を受け入れる一方、流出用筒体を通じてヘッダーへと冷媒を排出するＵ字形流路を内部に備えているところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明に係るバッテリークーラーの製造方法は、複数のバッテリーセルに側方から宛がわれるヘッダーにバッテリーセル同士の間に挿入される袋体の一端部が接続され、ヘッダーと袋体との間で冷媒を流出入させてバッテリーセルを冷却可能なバッテリークーラーの製造方法であって、ヘッダーの外面から冷媒流入用と冷媒流出用の１対の筒体を突出させておき、１対の筒体を袋体の開口の内側に配置すると共に、各筒体を内側から芯材で支持した状態で、袋体の開口縁と筒体とを１対のヒーターで挟み付けて溶着してから、芯材を筒体から抜き取るところに特徴を有するところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載のバッテリークーラーの製造方法において、筒体を、複数のバッテリーセルが並ぶ方向で扁平な形状に形成しておくところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
［請求項１の発明］
請求項１の発明によれば、筒体が１対のヒーターから受ける挟み付け力に抗して筒体を内側から支持する芯材を備えたので、筒体の変形や破損を防止することができる。
【００１３】
なお、ここで、特に、筒体が小径の円形である場合や１対のヒーターの対向方向で扁平な形状をなす場合には、本発明の恩恵を多く受けることができる。
【００１４】
［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、１対のヒーターで袋体の開口縁を挟み付けるときに、断熱支持部材によって袋体を支持することが可能になる。また、袋体の開口縁から離れた部分が１対のヒーターでシールされることが防がれる。
【００１５】
［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、冷媒の流入用筒体及び流出用筒体として、１対の筒体を袋体の開口縁に溶着することができる。
【００１６】
［請求項４，５の発明］
請求項４，５の発明によれば、ヘッダーに形成された１対の筒体と袋体の開口縁とを溶着する際に、筒体が変形したり破損したりすることが防がれる。これにより、筒体における冷媒の流路断面積が小さくなることが抑えられる。
【００１７】
［請求項６の発明］
請求項６の発明によれば、バッテリーセル同士の間隔が狭い場合であっても、冷媒流入用と冷媒流出用の筒体の流路断面積を大きく取ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリークーラーの斜視図
【図２】ヘッダーの分解斜視図
【図３】ヘッダーを下方から見た斜視図
【図４】冷却パックの正面図
【図５】冷却パックのＡ−Ａ断面図
【図６】冷媒循環装置の概略構成図
【図７】（Ａ）非通水時のバッテリークーラー及びバッテリーセルユニットの側断面図、（Ｂ）通水時のバッテリークーラー及びバッテリーセルユニットの側断面図
【図８】溶着装置の斜視図
【図９】ヘッダー固定治具の斜視図
【図１０】（Ａ）溶着装置の側断面図、（Ｂ）溶着装置のＢ−Ｂ断面図
【図１１】（Ａ）変形例に係るスパウト付き袋体の斜視図、（Ｂ）変形例に係るスパウト付き袋体の斜視図
【図１２】（Ａ）変形例に係る芯材の平面図、（Ｂ）変形例に係る芯材の平面図、（Ｃ）変形例に係る芯材の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態のバッテリークーラー１０は、全体が矩形板状をなすヘッダー１１の底部に、複数（図１の例では、２つ）の冷却パック４０を取り付けてなる。
【００２０】
ヘッダー１１の長手方向の一端には、流入側接続パイプ１２Ａと流出側接続パイプ１２Ｂが設けられている。また、ヘッダー１１の両側部（図１には、一方の側部のみ示されている。）には、下方に突出した係止爪１６Ｋが複数設けられている。
【００２１】
図２に示すように、ヘッダー１１は、ヘッダーベース２０の上部をヘッダーカバー２１で覆ってなる。ヘッダーベース２０は、底壁２０Ａと、底壁２０Ａの外縁部から起立した外周壁２０Ｂと、外周壁２０Ｂにて四方を囲まれる空間をヘッダー１１（ヘッダーベース２０）の短手方向で二分する区画壁２０Ｃとを備えている。そして、この区画壁２０Ｃによって区画された一方側（図２の上側）の空間に上述した流入側接続パイプ１２Ａが連通することで、ヘッダー１１内に基幹流入路２２Ａが形成され、区画壁２０Ｃによって区画された他方側（図２の下側）の空間に上述した流出側接続パイプ１２Ｂが連通することで、ヘッダー１１内に基幹流出路２２Ｂが形成されている。
【００２２】
また、図３に示すように、ヘッダーベース２０の底壁２０Ａには、ヘッダーベース２０（ヘッダー１１）の短手方向で対をなす筒形突部２５，２５が、長手方向に複数対設けられている。１対の筒形突部２５，２５は、区画壁２０Ｃを挟むように配置され、１対の筒形突部２５，２５の内側部分は、それぞれ、区画壁２０Ｃによって区画された一方側の空間と他方側の空間とに連通している。そして、これら１対の筒形突部２５，２５によって、上述した基幹流入路２２Ａ及び基幹流出路２２Ｂの末端である末端流入路１８Ａ及び末端流出路１８Ｂが構成されている。
【００２３】
なお、筒形突部２５の外形は、ヘッダー１１の長手方向に扁平な略菱形状をなしている。また、筒形突部２５の肉厚は、周方向全体で略同じ大きさになっていて、末端流入路１８Ａ及び末端流出路１８Ｂの断面形状も、筒形突部２５と同様に、略菱形状になっている。
【００２４】
図４に示すように、冷却パック４０は、上端部で１対の筒形突部２５，２５と接続し、末端流入路１８Ａと末端流出路１８Ｂを連絡するＵ字形流路４０Ｒを内部に有している。
【００２５】
具体的には、冷却パック４０は、樹脂シート４１，４１（図５参照）を２枚重ねにしてなり、樹脂シート４１，４１の両側部４１Ａ及び下端部４１Ｂと、幅方向における中央部の上端から下端寄り位置に亘る部分４１Ｃが溶着されることで、冷却パック４０の上端部に冷媒の流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂ（図９参照）が形成されると共に、それら流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂを連絡するＵ字形流路４０Ｒが形成されている。そして、流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂに１対の筒形突部２５，２５が挿入された状態で、流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂの内側面と１対の筒形突部２５，２５とが溶着して、Ｕ字形流路４０Ｒが末端流入路１８Ａと末端流出路１８Ｂを連絡している。
【００２６】
次に、バッテリークーラー１０の使用方法について説明する。図６に示すように、本実施形態のバッテリークーラー１０は、例えば、電気自動車の車両９０に積載されたモータ９４を冷却するための冷媒循環装置９５に接続される。冷媒循環装置９５は、ラジエター９１の冷却水を循環させる冷媒循環路９３を備え、冷媒循環路９３にモータ９４が接続されている。そして、この冷媒循環路９３に、ヘッダー１１の流入メイン接続パイプ１２Ａと流出メイン接続パイプ１２Ｂとが接続される。なお、冷媒循環路９３には、冷媒循環路９３内で冷却水を循環させるポンプ９６が設けられている。
【００２７】
また、バッテリークーラー１０は、冷却対象であるバッテリーセル８１を複数備えたバッテリーセルユニット８０に装着される。具体的には、バッテリーセルユニット８０は、バッテリーケース８２内に複数のバッテリーセル８１を間隔を空けて並んだ状態に固定して備え、このバッテリーケース８２の上部にヘッダー１１の係止爪１６Ｋが係止することで、ヘッダー１１が複数のバッテリーセル８１に側方から宛がわれ、複数の冷却パック４０がバッテリーセル８１，８１同士の間に挿入される（図７（Ａ）参照）。
【００２８】
そして、冷媒循環路９３（図６参照）からヘッダー１１の基幹流入路２２Ａ（図２参照）に冷却水が流れると、流入口４０Ａに挿通された筒形突部２５を通じて冷却パック４０のＵ字形流路４０Ｒへと冷却水が流れる。そして、Ｕ字形流路４０Ｒの冷却水は、流出口４０Ｂに挿通された筒形突部２５を通じて基幹流出路２２Ｂへと流れ、冷媒循環路９３へ排出される。このとき、図７（Ａ）から図７（Ｂ）への変化に示すように、冷却パック４０は、冷却水の水圧によって膨張し、バッテリーセル８１に密着する。これにより、複数のバッテリーセル８１を冷却することが可能になる。
【００２９】
次に、バッテリークーラー１０の製造方法について説明する。バッテリークーラー１０を製造するには、まず、樹脂の射出成形によってヘッダーベース２０及びヘッダーカバー２１を製造しておくと共に、樹脂シート４１，４１同士の外縁部（詳細には、図４における符号４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃで示す部分）を溶着することで、流入口４０Ａ、流出口４０Ｂ及びＵ字形流路４０Ｒを有した冷却パック４０を製造しておく。なお、ヘッダーベース２０の筒形突部２５が本発明の「筒体」に相当し、冷却パック４０が本発明の「袋体」に相当する。また、冷却パック４０の流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂのそれぞれが、本発明の「袋体の開口」に相当する。
【００３０】
次いで、ヘッダーベース２０の１対の筒形突部２５，２５を冷却パック４０の流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂの内側に配置し、それら流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂの内側面と１対の筒形突部２５，２５とを溶着する。本実施形態では、この溶着の際に、図８に示した溶着装置７０が用いられる。以下、溶着装置７０について詳説する。
【００３１】
図８に示すように、溶着装置７０には、ヘッダーベース２０を固定するヘッダー固定治具７１と、１対のヒーター７３，７３とが備えられている。ヘッダー固定治具７１の上面には、ヘッダーベース２０を、底面２０Ｍが上方を向いた状態に受容するヘッダー受容凹部７１Ａが設けられている（図９参照）。従って、ヘッダー固定治具７１にヘッダーベース２０が固定されると、筒形突部２５は、ヘッダーベース２０の底壁２０Ａから上方に突出した状態となる。なお、ヘッダー受容凹部７１Ａの深さは、ヘッダーベース２０の厚さよりも小さくなっていて、ヘッダーベース２０がヘッダー受容凹部７１Ａに受容されたときに、流入側接続パイプ１２Ａ及び流出側接続パイプ１２Ｂは、ヘッダー受容凹部７１Ａより外側にはみ出す。
【００３２】
また、図１０（Ａ）に示すように、ヘッダー固定治具７１の上面からは、複数の芯材７２が起立している（図１０（Ａ）には、１つの芯材７２のみが示されている。）。そして、ヘッダー受容凹部７１Ａにヘッダーベース２０が受容された状態で、各芯材７２が筒形突部２５の内側に挿通される。なお、本実施形態では、図１０（Ｂ）に示すように、芯材７２の断面形状は、筒形突部２５の内側断面形状とほぼ同じ大きさ、形状をなし、筒形突部２５の内側面と芯材７２の外側面との間に大きな隙間が生じないようになっている。
【００３３】
図８及び図１０（Ａ）に示すように、１対のヒーター７３，７３は、水平方向に対向配置されて、互いに接離する。また、１対のヒーター７３，７３には、冷却パック４０の溶着部分よりも流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂから離れた部分を挟む断熱支持部材７４，７４が固定されている。これにより、１対のヒーター７３，７３が冷却パック４０を挟み付けたときに、断熱支持部材７４，７４にて冷却パック４０を支持することができ、冷却パック４０のうち筒形突部２５よりも奥側（図１０（Ａ）の上側）の部分で樹脂シート４１，４１同士が溶着することが防がれる。
【００３４】
具体的には、１対のヒーター７３，７３の互いの対向面７３Ｍ，７３Ｍは、下端部が互いに接近するように突出した段差状に形成され、対向面７３Ｍのうち段差部７３Ｄよりも下側の部分には、１対の筒体受容凹部７５，７５が奥行き方向に並べて設けられている。そして、１対のヒーター７３，７３で冷却パック４０を挟んだときに、水平方向で対向する筒体受容凹部７５，７５によって挟まれた空間に、筒形突部２５が受容される（図１０（Ｂ）参照）。
【００３５】
また、断熱支持部材７４は、図１０（Ａ）に示すように、対向面７３Ｍのうち段差部７３Ｄよりも上側の部分を覆い、対向面７３Ｍのうち段差部７３Ｄより下側の部分と略面一になっている。なお、断熱支持部材７４は、シリコンフォーム等の発泡材料で構成されている。
【００３６】
さて、溶着装置７０を用いて、ヘッダーベース２０と冷却パック４０を溶着するには、まず、ヘッダー固定治具７１にヘッダーベース２０をセットする。具体的には、ヘッダーベース２０の奥面２０Ｍを上方に向けてヘッダー固定治具７１のヘッダー受容凹部７１Ａに受容させる。
【００３７】
ヘッダー固定治具７１にヘッダーベース２０がセットされると、ヘッダーベース２０に冷却パック４０をセットする。具体的には、図９に示すように、まず、冷却パック４０を、流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂが下側を向くように配置し、それら流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂを、例えば、吸盤等にて広げた状態にする。そして、冷却パック４０をヘッダーベース２０に近づけて、流入口４０Ａ及び流入口４０Ｂに１対の筒形突部２５，２５を挿入する。これにより、ヘッダーベース２０への冷却パック４０のセットが完了する。
【００３８】
ヘッダーベース２０に冷却パック４０がセットされると、図１０（Ａ）に示すように、冷却パック４０の流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂ（図１０（Ａ）には、流入口４０Ａのみが示されている。）の開口縁を、１対のヒーター７３，７３で水平方向（図１０（Ａ）の左右方向）に挟み付けて、流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂの内側面と１対の筒形突部２５，２５とを溶着する。これにより、ヘッダーベース２０に冷却パック４０が接続される。
【００３９】
ここで、上述したように、芯材７２は、断面形状が筒形突部２５の内側断面形状と同じ大きさ、形状をなして、筒形突部２５の内側に挿通され（図１０（Ｂ）参照）、筒形突部２５が１対のヒーター７３，７３から受ける挟み付け力に抗して、筒形突部２５を内側から支持する。これにより、１対のヒーター７３，７３による筒形突部２５の変形や破損が防がれる。
【００４０】
流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂの内側面と筒形突部２５，２５とが溶着されると、１対のヒーター７３，７３を互いに離間させて、ヘッダーベース２０をヘッダー固定治具７１から取り外す。このとき、筒形突部２５から芯材７２が抜き取られる。次いで、ヘッダーベース２０の上部にヘッダーカバー２１（図２参照）を、例えば、振動溶着、熱溶着等によって固定することで、バッテリークーラー１０が得られる。
【００４１】
本実施形態に係るバッテリークーラー１０の製造方法に関する説明は、以上である。次に、本実施形態に係るバッテリークーラー１０の製造方法及び溶着装置７０の作用効果について説明する。
【００４２】
本実施形態の溶着装置７０及びバッテリークーラー１０の製造方法によれば、筒形突部２５が１対のヒーター７３，７３から受ける挟み付け力に抗して、筒形突部２５を内側から支持する芯材７２を備えたので、筒形突部２５の変形や破損を防止でき、筒形突部２５における冷媒の流路断面積が小さくなることが抑えられる。また、芯材７２を備えたことで、筒形突部２５と流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂの開口縁との間に隙間を生じることなく両者を溶着させることができる。
【００４３】
しかも、筒形突部２５は、１対のヒーター７３，７３の対向方向で扁平な形状になっているので、筒形突部２５の変形が筒形突部２５の流路断面積に与える影響が大きく、芯材７２による効果を多く享受することができる。また、バッテリークーラー１０としては、筒形突部２５を扁平な形状としたことで、バッテリーセル８１，８１同士の間隔が狭い場合であっても、筒形突部２５の流路断面積を大きく取ることが可能になる。
【００４４】
［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４５】
（１）上記実施形態では、筒形突部２５が、扁平な形状であったが、円形であってもよい。
【００４６】
（２）上記実施形態では、筒形突部２５が、菱形状であったが、長円形状であっても、楕円形状であってもよい。
【００４７】
（３）上記実施形態では、ヘッダー固定治具７１は、筒形突部２５が上方を向くようにヘッダーベース２０を固定し、１対のヒーター７３，７３は、冷却パック４０を水平方向で挟むように構成されていたが、ヘッダー固定治具７１が、筒形突部２５が横方向を向くようにヘッダーベース２０を固定し、１対のヒーター７３，７３が、冷却パック４０を上下方向で挟むように構成されてもよい。
【００４８】
（４）上記実施形態では、溶着装置７０を、バッテリークーラー１０における筒形突部２５と冷却パック４０の溶着に用いた例を示したが、例えば、図１１（Ａ）に示すスパウト付き容器１１０において、スパウトとしての筒体１２５と、袋体１４０との溶着に用いてもよい。
【００４９】
（５）上記実施形態では、溶着装置７０が、１対の筒体（筒形突部２５，２５）を溶着する構成であったが、筒体を１つだけ溶着する構成であってもよい。なお、この溶着装置は、図１１（Ｂ）に示す筒体１２５を１つだけ備えたスパウト付き容器１１０の製造に用いることができる。
【００５０】
（６）芯材７２は、図１２（Ａ）に示すように、筒形突部２５の長手方向の中間に位置しかつ短手方向で対向した部分２５Ａ，２５Ａと当接するように構成されてもよいし、図１２（Ｂ）に示すように、筒形突部２５の長手方向の複数箇所で、筒形突部２５の短手方向に延びた複数のリブ７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃで構成されてもよいし、図１２（Ｃ）に示すように、十字状の断面形状を有して筒形突部２５の長手方向の及び短手方向の頂点部分と当接するように構成されてもよい。何れの構成によっても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０    バッテリークーラー
１１    ヘッダー
２５    筒形突部（筒体）
４０    冷却パック（袋体）
４０Ａ    流入口（開口）
４０Ｂ    流出口（開口）
７０    溶着装置
７２    芯材
７３    ヒーター
７４    断熱支持部材
８１    バッテリーセル
９５    冷媒循環装置
１１０    スパウト付き容器
１２５    筒体
１４０    袋体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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