(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被シール物のシール部の間に薄板状の挿入物を挟んだ状態でシールするインパルス式ヒートシーラーであって、
シール部を挟持・押圧する第１押圧部および第２押圧部と、
第１押圧部と第２押圧部の少なくとも一方に設けられ、シール部を加熱するためのヒーターと、を備え、
前記ヒーターは、前記挿入物の位置に対応した第１ヒーター部分と、それ以外の第２ヒーター部分とにより構成され、
前記第１ヒーター部分の方が前記第２ヒーター部分よりも熱伝導性が低くなるように設定されていることを特徴とするインパルス式ヒートシーラー。
【請求項２】
前記第１ヒーター部分の方が前記第２ヒーター部分よりも電気抵抗が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のインパルス式ヒートシーラー。
【請求項３】
第１ヒーター部分の裏面側に断熱材を配置していることを特徴とする請求項１に記載のインパルス式ヒートシーラー。
【請求項４】
前記ヒーターは、複数の糸状の発熱体を編み上げてなる組紐であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインパルス式ヒートシーラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被シール物のシール部を加熱することで溶融させてシールするインパルス式ヒートシーラーのヒーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
第１押圧部と第２押圧部の間に被シール物を挟持・押圧し、ヒーターにより加熱することで被シール物のシール部を溶融させてシールするインパルス式ヒートシーラーは、例えば、下記特許文献１に開示されている。ここで被シール物の材質は、厚さ０．２ｍｍ程度の樹脂フィルムであり、瞬間的にヒーターで加熱することでシール部を溶融させることができる。
【０００３】
ここで被シール物をシールする場合は、通常は均一な厚みを有するシール部をシールすることになるので特別な工夫は必要ない。しかし、近年、種々の産業分野の要請により均一な厚みを有していないシール部をシールしたいという要求がある。
【０００４】
例えば、図１は、リチウム電池の電解液を封入する樹脂フィルムで形成される袋を示している。矩形に形成される袋の３辺は、厚みが均一なシール部により構成されるが、電極タブ（挿入物に相当）が挿入されるシール部は、電極タブの厚みの分、他の部分よりも厚さが厚くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３５４７６９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そうすると、シール部を第１押圧部と第２押圧部で挟持・押圧してヒーターで加熱したとしても、電極タブが挿入されている部分に比べて、電極タブが挿入されていない部分は放熱しにくくなりなり、相対的に高い温度で加熱される。シール品質を確実にするためには、所定温度以上に加熱する必要があるので、相対的に加熱しにくい電極タブの部分を所定温度になるように設定すると、それ以外の部分は、更に高い温度に上昇する。その結果、電極タブ以外の箇所は必要以上の温度で加熱されるため、フィルム外側にラミネートされた耐候用フィルムをも溶かし、その機能を損なうと共に、外観的にも見栄えの良くないシールが施されることになる。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、被シール物のシール部の間に薄板状の挿入物を挟んだ状態でシールするに際して、フィルムの機能を損なわず、また外観的に見栄えの良いシールが可能なインパルス式ヒートシーラーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明に係るインパルス式ヒートシーラーは、被シール物のシール部の間に薄板状の挿入物を挟んだ状態でシールするインパルス式ヒートシーラーであって、
シール部を挟持・押圧する第１押圧部および第２押圧部と、
第１押圧部と第２押圧部の少なくとも一方に設けられ、シール部を加熱するためのヒーターと、を備え、
前記ヒーターは、前記挿入物の位置に対応した第１ヒーター部分と、それ以外の第２ヒーター部分とにより構成され、
前記第１ヒーター部分の方が前記第２ヒーター部分よりも熱伝導性が低くなるように設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
かかる構成によるインパルス式ヒートシーラーの作用・効果を説明する。ヒーターは、第１押圧部と第２押圧部の少なくとも一方に設けられており、第１・第２押圧部により被シール物を挟持・押圧した状態でヒーターを加熱し、シール部をシールする。シール部の間に薄板状の挿入物が挿入され、これを挟んだ状態でシールされる。このとき、挿入物の位置に対応した第１ヒーター部分は、それ以外の第２ヒーター部分よりも熱伝導性が低くなるように設定されている。従って、第２ヒーター部分に対応した領域は、第１ヒーター部分に対応した領域に比べて、相対的に熱が逃げていきやすくなる。従って、第１ヒーター部分と第２ヒーター部分とで加熱温度の差を縮めることができる。その結果、被シール物のシール部の間に薄板状の挿入物を挟んだ状態でシールするに際して、フィルムの機能を損なわず、外観的にも見栄えの良いシールが可能になる。
【００１０】
本発明において、前記第１ヒーター部分の方が前記第２ヒーター部分よりも電気抵抗が大きくなるように設定されていることが好ましい。
【００１１】
かかる構成を採用することで、熱伝導性に差を設けることができ、第１ヒーター部分と第２ヒーター部分とで加熱温度の差を縮めることができる。電気抵抗を異ならせて設定することは、容易かつ低コストで実現することができる。
【００１２】
本発明において、第１ヒーター部分の裏面側に断熱材を配置していることが好ましい。断熱材を配置することで、第１ヒーター部分と第２ヒーター部分とで加熱温度の差を縮めることができる。断熱材を配置することは、容易かつ低コストで実現することができる。
【００１３】
本発明に係る前記ヒーターは、複数の糸状の発熱体を編み上げてなる組紐であることが好ましい。
【００１４】
ヒーターは、複数の糸状の発熱体を編み上げてなる組紐であって、発熱体に通電することで発熱する。組紐は、従来公知の線状、板状等に形成されたヒーターに比べて長さ方向への自由度が高いため、本発明のヒーターは、柔軟性を有し、被シール物をシールした後にも変形が残りにくい。従って、挿入物を挿入して段差がある場合にも、シール部の外観の見栄えを所望の品質に維持することができる。
【００１５】
上記において、前記発熱体は、直径が０．１〜０．５ｍｍの金属線であることが好ましい。この構成によれば、発熱体を組紐にした際にも十分な柔軟性を有するヒーターを提供することができる。
【００１６】
上記において、前記発熱体は、複数のカーボン繊維を束ねたカーボン繊維束であることが好ましい。カーボン繊維は柔軟性を有するため、複数のカーボン繊維を束ねたカーボン繊維束を組紐にした際にも十分な柔軟性を有するヒーターを提供することができる。
【００１７】
上記において、前記組紐は、平打ち又は丸打ちの組紐であることが好ましい。平打ち又は丸打ちの組紐は、複数の糸状体を平板状又は円筒状に編み上げたものであり、柔軟性に富むため、十分な柔軟性を有するヒーターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る被シール物の構成を示す図（シール前）
【図２】本実施形態に係る被シール物の構成を示す図（シール後）
【図３】樹脂フィルムの断面構造を示す図
【図４】第１実施形態に係るインパルス式ヒートシーラーのヒーターの構成を示す模式図
【図５】樹脂フィルムを挟持・加熱した状態を示す模式図
【図６】ヒーターの構成を示す図
【図７】ヒーター本体の構成を示す図
【図８】ヒーター本体の別実施形態を示す図
【図９】第２実施形態に係る押圧部とヒーターの構成を示す図
【図１０】ヒートシーラーの側面図
【図１１】ヒートシーラーの平面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係るインパルス式ヒートシーラーの好適な実施形態を図面を用いて説明する。本発明は、被シール物のシール部の間に薄板状の挿入物を挟んだ状態でシールする場合に有用な構成を提供する。図１、図２は、リチウム電池の電解液を封入する樹脂フィルムＦ（被シール物に相当）で形成される袋１を示している。図１は、シール前の分解状態を示し、図２は、シール完了状態を示す図である。図３は、樹脂フィルムＦの断面構造を示す図である。
【００２０】
＜被シール物（袋）の構成＞
袋１は、矩形（長方形もしくは正方形）の樹脂フィルムＦ，Ｆの中に電解液が封入された後、四方をシールされる。また、袋１の一辺には電極タブ２，３（プラスとマイナス）が挿入され、図２に示すように、電極タブ２，３の一部が露出した状態でシールされる。シールする辺は１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄであるが、電極タブ２，３が挿入されない三辺１ｂ，１ｃ，１ｄは、樹脂フィルムＦ同士のシールになり、シール部の厚さは樹脂フィルムＦの２枚分の厚みとなり、シール部全体で均一である。
【００２１】
一方、シール部１ａに関しては、電極タブ２，３が挿入されるため厚みが均一にならない。ここで、樹脂フィルムＦの厚さは、図３に例示する構造の場合、約０．２ｍｍである。図３において、樹脂フィルムＦは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）層Ｆ１、アルミニウム層Ｆ２、ＰＰ（ポリプロピレン）層Ｆ３により構成される。ここで、外観側がＰＥＴ層Ｆ１であり、ＰＰ層Ｆ３が内側になる。電極タブ２，３は、薄板状の金属板であり、一方はアルミニウムにより形成され、他方は銅にニッケルメッキしたもので形成される。厚みは、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００２２】
直線状のシール部１ａをシールする場合は、線状ヒーターを用いてシール部を挟持・押圧して線状ヒーターを加熱することで、樹脂フィルムＦを溶融（この場合、ＰＰ層Ｆ３を溶融）することでシールする。このとき、電極タブ２，３を挟持している第１領域Ｒ１と、挟持していない第２領域Ｒ２とで熱伝導率が異なる。電極タブ２，３が挿入されていない第２領域Ｒ２は、放熱がしにくくなり、第１領域Ｒ１よりも高い温度で加熱される。シール品質を確実にするためには、所定温度以上に加熱する必要があるので、相対的に加熱しにくい第１領域Ｒ１を所定温度になるように設定すると、第２領域Ｒ２は、更に高い温度に上昇する。その結果、電極タブ２，３以外の第２領域Ｒ２は、必要以上に高い温度で加熱されるため、ＰＥＴフィルムを溶かし、その機能を損なうと共に、外観的にも見栄えの良くないシールが施されることになる。
【００２３】
このように、樹脂フィルムＦが加熱溶融される温度に差が生じると、シール部１ａのシール品質が劣化するだけでなく、見栄えの低下という問題が生じる。そこで、本発明では、シール部１ａの全領域をできるだけ均一な温度で加熱でき、フィルムの機能を損なわず、外観見栄えの品質を所望に維持できるようにする。
【００２４】
＜押圧部およびヒーターの構成（第１実施形態）＞
図４は、第１実施形態に係るインパルス式ヒートシーラーのヒーターの構成を示す模式図である。第１押圧部１０と第２押圧部２０の間に被シール物である樹脂フィルムＦがセットされる。第１押圧部１０の側には、第１押圧本体部１１と、第１ヒーター１２と、第１保護カバー１３と、第１トランス１４が設けられている。第２押圧部２０の側には、第２押圧本体部２１と、第２ヒーター２２と、第２保護カバー２３と、第２トランス２４が設けられている。第１トランス１４と第２トランス２４を設けており、第１・第２ヒーター１２，２２を個別に制御することができる。第１・第２保護カバー１３，２３は、フッ素樹脂により形成される。
【００２５】
図５は、第１押圧部１０と第２押圧部２０により樹脂フィルムＦを挟持・加熱した状態を示している。第１押圧部１０及び／又は第２押圧部２０は、弾性体により形成される部分を含んでいてもよい。
【００２６】
第２押圧部２０の線状の第２ヒーター２２は、シール部１ａの位置に関係なく同じ線幅を有している。従って、熱伝導性はどの位置でも均一である。一方、第１ヒーター１２の方は、第１領域Ｒ１に対応する第１ヒーター部分１２ａと、第２領域Ｒ２に対応する第２ヒーター部分１２ｂとで熱伝導性を異ならせている。具体的には、第１ヒーター部分１２ａの方が第２ヒーター部分１２ｂよりも熱伝導性が低くなるように設定している。電極タブ２，３を挟持する第１領域Ｒ１は、熱が逃げにくくなるようにし、それ以外の第２領域Ｒ２は熱が逃げやすくなるようにしている。これにより、第２領域Ｒ２が必要以上に加熱されてしまうことを抑制し、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とで加熱温度に大きな差が生じないように設定している。
【００２７】
＜ヒーター本体の構成＞
具体的な第１ヒーター１２の構成を図６に示す。第１ヒーター１２は、図６に示すように、ヒーター本体１２１と取付部１２２とで構成される。ヒーター本体１２１は、通電により発熱する。取付部１２２は、ヒーター本体１２１の両端部に設けられ、第１ヒーター１２を押圧本体部１１にネジ等で固定するためのものである。
【００２８】
また、ヒーター本体１２１には、ヒーター本体１２１と同じ材質の補助体１２３が重ねて取り付けられる。補助体１２３が取り付けられるのは、シール部１ａの第２領域Ｒ２に対応する位置であり、第２ヒーター部分１２ｂに相当する。これにより、第２ヒーター部分１２ｂは、それ以外の第１ヒーター部分１２ａより電気抵抗値が小さくなる。
【００２９】
図７にヒーター本体１２１の詳細を示す。ヒーター本体１２１は、複数の糸状の金属線１２１ａ（発熱体に相当する）を編み上げてなる組紐である。ヒーター本体１２１は、全体として線状（帯状）をしている。金属線１２１ａは、公知のニクロム線等を用いることができる。金属線１２１ａの断面は、例えば直径が０．１〜０．５ｍｍの円形である。ヒーター本体１２１の厚さは、０．２〜１．０ｍｍである。
【００３０】
組紐は、３本以上の糸状体を公知の組紐機（製紐機）を用いて編み上げられる。製紐方法としては、平打ち、丸打ち、角打ちなどが挙げられ、これらの製紐方法によって編み上げられた組紐は、それぞれ平打ち組紐、丸打ち組紐、角打ち組紐などと称される。本発明のヒーター本体１２１としては、複数の糸状の金属線１２１ａを平板状又は円筒状に編み上げた平打ち又は丸打ちの組紐の形態が好ましい。図７は、平打ちの組紐の一例である。ヒーター本体１２１は、７〜２３本の金属線１２１ａで組むのが好ましく、それぞれの組紐の組角度は３０〜６０度が好ましいが、本数や組角度はこれに限定されず、ヒーターの用途に応じて適宜選択することができる。また、ヒーター本体１２１は、１〜１０本の細い金属線を合糸した金属線１２１ａを編み上げることもできる。また、紐幅、すなわちヒーター本体１２１の幅は、被シール物のシール部の幅に応じて決定されるが、好ましくは２〜３０ｍｍである。
【００３１】
本実施形態の場合、電極タブ２，３を挿入しているので、シール部１ａに厚さの違いが生じる。かかる場合、厚さの段差が形成される領域（電極タブ２，３の両端部）において、シール後に跡が残りやすく、シール品質が低下しやすい。本実施形態に係る第１ヒーター１２は、上記の材質で形成されるため、柔軟性を有し、被シール物をシールした後にも跡が残りにくい。
【００３２】
＜ヒーター本体の別実施形態＞
図８は、第１ヒーター１２の別実施形態を示す図である。この第１ヒーター１２は、組紐で形成するのではなく、従来と同じ金属プレートで形成される。この第１ヒーター１２もヒーター本体１２１と補助体１２３（第２ヒーター部分１２ｂに相当）により形成され、その機能は、図５に示すものと同じである。補助体１２も金属プレートにより形成され、ヒーター本体１２１と重ねることで、電気抵抗値を小さくすることができる。
【００３３】
＜押圧部およびヒーターの第２実施形態＞
図９は、押圧部およびヒーターの第２実施形態を示す図である。図４と異なるのは、第１ヒーター１２と第２ヒーター２２共に場所に関係なく熱伝導性は同じであるが、第１領域Ｒ１の裏面側に断熱体１５を配置している点である。断熱体１５を配置することで熱伝導性を低下させることができる。第１ヒーター１２の断熱体１５を配置した箇所が第１ヒーター部分１２ａに相当する。
【００３４】
＜ヒートシーラーの構成＞
本発明に係るインパルス式ヒートシーラーの実施形態を図１０、図１１により説明する。このヒートシーラーは、下部枠１０２と上部枠１０３とから成るヒートシーラー本体１０１を設け、被シール物のシール部を受け止める受け台１１０（第１押圧部に相当）を下部枠１０２に支持させ、シール部を受け台１１０とで挟持する圧着レバー１０４（第２押圧部に相当）を、左右一対のアーム１０５を介して、左右横軸芯１０５ａ周りに揺動可能に上部枠１０３に支持させ、被シール物を載せるテーブル１０６を設けて構成してある。
【００３５】
圧着レバー１０４を戻しスプリング１０８で上方に揺動付勢してあり、この戻しスプリング１０８の付勢力に抗して圧着レバー１０４を下方に揺動駆動するソレノイド（図示せず）を下部枠１０２内に設けてある。
【００３６】
＜別実施形態＞
組紐を構成する発熱体は、複数のカーボン繊維を束ねたカーボン繊維束でもよい。
【００３７】
本実施形態では、第１ヒーター１２にのみ第１ヒーター部分１２ａと第２ヒーター部分１２ｂを形成しているが、第２ヒーター２２の方にも同様の機能を形成してもよい。
【００３８】
本実施形態では、第１押圧部１０と第２押圧部２０の両方にヒーターを配置しているが、いずれか一方にのみ、例えば、第１押圧部１０のみにヒーターを設けるように構成してもよい。
【００３９】
本実施形態では、第１ヒーター１２と第２ヒーター２２の夫々にトランスを設けているが、１つのトランスで第１・第２ヒーター１２，２２を制御してもよい。この場合は、第１ヒーター１２と第２ヒーター２２の電気抵抗が同じになるように構成することが好ましい。
【符号の説明】
【００４０】
Ｆ        樹脂フィルム
Ｒ１      第１領域
Ｒ２      第２領域
１        袋
１ａ      シール部
２，３    電極タブ
１０      第１押圧部
１１      第１押圧本体部
１２      第１ヒーター
１２ａ    第１ヒーター部分
１２ｂ    第２ヒーター部分
１２１    ヒーター本体
１２３    補助体
２０      第２押圧部
２１      第２押圧本体部
２２      第２ヒーター
【図１】
0005806622.tif 000002
【図２】
0005806622.tif 000003
【図３】
0005806622.tif 000004
【図４】
0005806622.tif 000005
【図５】
0005806622.tif 000006
【図６】
0005806622.tif 000007
【図７】
0005806622.tif 000008
【図８】
0005806622.tif 000009
【図９】
0005806622.tif 000010
【図１０】
0005806622.tif 000011
【図１１】
0005806622.tif 000012