(57)【要約】【課題】  高いシール性を保持して安価な樹脂フィルムが使用可能なように、温度分布が溶着面の長手方向において可及的に均一になるような、包装装置の樹脂フィルムシール用のヒータユニットとして最適なヒータユニット等を提供することを目的とする。【解決手段】  伝熱性の高い金属製の基部１の表面に溝１Ａを形成し、該溝１Ａ内に、該溝の深さより板高さが低く且つ板幅方向に波状に繰り返し長手方向に沿って湾曲させた帯板状部材からなる発熱体２を配設し、該溝１Ａ内における発熱体２周囲の空間１Ｓに、充填剤８を隙間のないような状態で充填してなるヒータユニットＨ。【選択図】  図１
2004335485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱性の高い金属製の基部に発熱体を収容する空間を形成し、該空間内に、発熱体と、該発熱体と基部との隙間を埋める充填剤とを配置したヒータユニットにおいて、前記発熱体を、長手方向に波状に繰り返し湾曲させた帯板状部材のもので構成したことを特徴とするヒータユニット。
【請求項２】
伝熱性の高い金属製の基部の表面に溝を形成し、該溝内に、該溝の深さより板高さが低く且つ板幅方向に波状に繰り返し長手方向に沿って湾曲させた帯板状部材からなる発熱体を配設し、該溝内における前記発熱体周囲の空間に、充填剤を隙間のないような状態で充填したことを特徴とするヒータユニット。
【請求項３】
前記基部をアルミニューム材で構成し、少なくとも該基部の溝表面を非導電構造となし、前記充填剤として、耐熱性の無機充填剤を使用したことを特徴とする請求項２記載のヒータユニット。
【請求項４】
前記非導電構造が、前記溝表面のアルミニュームに対して硬質アルマイト皮膜を生成し、該硬質アルマイト皮膜の生成によってアルミニューム表面に形成された多孔質の組織内に四フッ化樹脂を含浸させることによって、形成されていることを特徴とする請求項３記載のヒータユニット。
【請求項５】
前記ヒータユニットが、樹脂フィルムシール用のヒータユニットであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の項記載のヒータユニット。
【請求項６】
表面に溝が形成された金属製の基部の少なくとも該溝表面を硬質アルマイト皮膜を生成し、該硬質アルマイト皮膜の生成によってアルミニューム表面に形成された多孔質の組織内に四フッ化樹脂を含浸させ、次に、前記溝内に、溝深さより板高さが低く且つ板幅方向に波状に繰り返し長手方向に沿って湾曲させた帯板状部材からなる発熱体を挿入し、続いて、前記溝内における前記発熱体周囲の空間に、無機充填剤を溝深さ全体に対して、複数回に分けて、先に充填した該無機充填剤が半乾燥状態になるまで時間をとって順次充填して、最後に、該無機充填剤が溝上端からやや盛り上がる状態まで充填し、次に、前記溝内の無機充填剤を導電性が無くなるまで乾燥させることを特徴とするヒータユニットの製造方法。
【請求項７】
前記乾燥が終了後に、前記溝上端から盛り上がった部分を、切除して、溝周囲の表面と面一にしたことを特徴とする請求項６記載のヒータユニットの製造方法。
【請求項８】
包装装置に付設され、ヒータユニットを具備して一方の面に形成された溶着面で樹脂フィルムを熱で溶かしてシールするための、シール装置の基材となるシールホルダーであって、該シールホルダーが、被シール部材が通過する方向に直交する少なくとも一方の面に、該通過する方向に開放したヒータユニット取着用の凹状の溝が形成されていることを特徴とするシールホルダー。
【請求項９】
前記シールホルダーが、両端部で包装装置側のフレームに取着される取着部を具備するとともに、該両端部の中間位置にも、長手方向の各位置において均等に放熱するように前記取着部と同じ大きさの放熱部が形成されていることを特徴とする請求項８記載のシールホルダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装装置の樹脂フィルムシール用ヒータユニットとして最適なヒータユニットと、その製造方法、および該ヒータユニットを装着するシールホルダー（包装装置に付設されるシール装置の基材をいう）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種製品は、保護等のため、樹脂フィルムによって包装されて保管、輸送、販売等されることが多い。
【０００３】
このような包装は、一般にコイル状に巻装した樹脂フィルムによって製品の外周を包み込むような状態で、所要箇所をヒータユニットを内蔵したシールホルダーを具備するシール装置によって、該樹脂フィルムを部分的に溶融させてシールすることによって、包装される。例えば、図６（ａ）に図示するようなシールホルダーＳｈが現在用いられている。このシールホルダーＳｈは、金属製の基部１の溶着面１１に近接した部分に、該溶着面に沿って基部１に孔１Ｒを形成し、この孔１Ｒ内に、外周が円筒状のヒータユニットＨ（二点鎖線参照）を挿入することによって構成されていた（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、かかる構成のシールホルダーの場合には、まず第１にヒータユニットそのものが、発熱状態において長手方向の各位置で温度分布が異なる。加えて、該ヒータユニットとシールホルダーのヒータユニットを挿入する孔との間に、厳密な意味において、該孔とヒータユニットの形状が微妙に異なり、これらの間に当接部と隙間が適宜箇所に形成されることに起因して、該ヒータユニットからシールホルダーへの伝熱状態が各部位で異なる。つまり、具体的に述べれば、ヒータユニットＨの長手方向の各位置での温度分布の相違は、芯材の外周にスパイラル状に巻装されるニクロム線の巻き密度（ピッチ）が長手方向の各部位で微妙に異なることに起因して、長手方向（図６の矢印Ｘ方向参照）の各位置において温度分布が相違する。また、前記ヒータユニットからシールホルダーへの熱伝達に関しては、ヒータユニットＨがシールホルダーＳｈの孔１Ｒの内周壁面に当接している部分では熱伝達性が良好でシールホルダーＳｈのその部分での温度が高くなり、他方、該ヒータユニットＨとシールホルダーＳｈの孔１Ｒ内周面との間に隙間が空いている部分では熱伝達性が低いためシールホルダーＳｈのその部分での温度が低くなる。従って、従来のシールホルダーの場合には、該シールホルダーの溶着面の長手方向における各部位での温度分布が異なる。
【０００５】
従って、従来のシールホルダーによって樹脂フィルムをシールしようとする場合には、前記温度分布の低い箇所でも樹脂フィルムが溶着可能な温度となるように、シールホルダーの溶着面全体がやや高めの温度になるよう設定して、樹脂フィルムを溶着していた。本発明者が、図６（ａ）に図示する、従来のシール装置のシールホルダーの長手方向における各部位の温度分布を計測すると、例えば、適正シール温度が１５０℃の樹脂フィルムを溶着する場合、シールホルダーの最低温度箇所では１５０℃となるものの、最高温度箇所では概ね１７０℃〜１８０℃となっていた。従って、シール許容温度幅の狭い樹脂フィルムの場合には、温度の高い箇所では溶融して穴があいてシールすることができないケースが、多々生じていた。このため、現状では、価格的に高価な、シール溶着温度幅の広い、例えば、１５０℃〜１８０℃の樹脂フィルムを使用することが余儀なくされていた。あるいは、完全にシールすることが要求されないようなシール作業では、前述したシールホルダーの最低温度箇所をシール可能温度以下になるよう設定することによって、一部でシール状態が不完全なシール作業を実施していた。
【０００６】
ところで、前述した従来のヒータユニットの構造を図６（ｂ）に基づいて説明すると、円柱状の素材（セラミック）２０の周囲に、細線（０．０５ｍｍ程度の細線）からなる発熱体２２を、スパイラル状に巻きピッチが密になるように巻き付け、該ヒータユニットＨの外被となるステンレス製の円筒状のケーシング部材２４内に挿置し、挿置して形成されるケーシング部材内部の空間２１Ｓに、微細な球状の充填剤（図示せず）を充填し、最後にケーシング部材２４の一端に蓋２５をしていた。前記ケーシング部材２４は、高圧プレスや引き抜き加工あるいは一般のロール成形加工によって形成されているため、正確な意味において、寸法的に全体が歪んでいる。このため、シールホルダーのヒータユニットを内装する孔１Ｒ（図６（ａ）参照）を該ヒータユニットの外径よりかなり大きめにしていた。このため、前述のように、ヒータユニットの全周から均等にシールホルダーの基部側に熱が伝達されないという不具合が生じていた。
【特許文献１】特開平６−１９８６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような現況に鑑みておこなわれたもので、高いシール性を保持して安価な樹脂フィルムを使用可能にすべく、温度分布が溶着面の長手方向において可及的に均一になるような、包装装置の樹脂フィルムシール装置用のヒータユニットとして最適なヒータユニットと、その製造方法、および該ヒータユニットを装着する整備性等に優れたシールホルダーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本第１の発明にかかるヒータユニットは、伝熱性の高い金属製の基部に発熱体を収容する空間を形成し、該空間内に、発熱体と、該発熱体と基部との隙間を埋める充填剤とを配置したヒータユニットにおいて、前記発熱体を、長手方向に波状に繰り返し湾曲させた帯板状部材のもので構成したことを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明にかかるヒータユニットは、伝熱性の高い金属製の基部の表面に溝を形成し、該溝内に、該溝の深さより板高さが低く且つ板幅方向に波状に繰り返し長手方向に沿って湾曲させた帯板状部材からなる発熱体を配設し、該溝内における前記発熱体周囲の空間に、充填剤を隙間のないような状態で充填したことを特徴とする。
【００１０】
また、本第３の発明にかかるヒータユニットの製造方法は、表面に溝が形成された金属製の基部の少なくとも該溝表面を硬質アルマイト皮膜を生成し、該硬質アルマイト皮膜の生成によってアルミニューム表面に形成された多孔質の組織内に四フッ化樹脂を含浸させ、次に、前記溝内に、溝深さより板高さが低く且つ板幅方向に波状に繰り返し長手方向に沿って湾曲させた帯板状部材からなる発熱体を挿入し、続いて、前記溝内における前記発熱体周囲の空間に、無機充填剤を溝深さ全体に対して、複数回に分けて、先に充填した該無機充填剤が半乾燥状態になるまで時間をとって順次充填して、最後に、該無機充填剤が溝上端からやや盛り上がる状態まで充填し、次に、前記溝内の無機充填剤を導電性が無くなるまで乾燥させることを特徴とする。
【００１１】
また、本第４の発明にかかるシールホルダーは、包装装置に付設され、ヒータユニットを具備して一方の面に形成された溶着面で樹脂フィルムを熱で溶かしてシールするための、シール装置の基材となるシールホルダーであって、該シールホルダーが、被シール部材が通過する方向に直交する少なくとも一方の面に、該通過する方向に開放したヒータユニット取着用の凹状の溝が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
前記第１の発明のように構成されたヒータユニットによれば、発熱体が帯板状の部材であることから、従来の細線のニクロム線に比べて通電断面積が大きくなり、しかも溝内に波状に繰り返し湾曲されているため、従来に比べて何倍もの大きな発熱量を得ることができる。このため、熱容量的に余裕があり、ヒータユニット全体として安定した温度分布と温度管理が容易となる。また、温度変化によって発熱体自体が変形するが、前記波状に繰り返し湾曲させることによって、該発熱体の伸縮の影響を可及的に少なくしている。
【００１３】
前記第２の発明のように構成されたヒータユニットによれば、前記第１の発明と同じ作用効果を得ることができることに加えて、発熱体が基部の溝内に充填剤で隙間の無い状態で配置されているため、発熱体から発生する熱は、充填剤を介して、均等に基部の各部に伝達される。このため、ヒータユニット全体の温度分布を均等にすることができる。
【００１４】
また、前記第３の発明にかかる上記各工程を経て製造することによって、本第２の発明にかかるヒータユニットを製造することができる。
【００１５】
また、前記第４の発明のように構成されたシールホルダーによると、包装装置において、必ず被シール部材が通過する方向には、該被シール部材の通過のための連続した空間が確保されていることから、この空間を利用して、包装装置の他の部品等を取り外すことなく、ヒータユニットを点検し又はヒータユニットを交換することができる。従って、非常にメンテナンス性に優れたシールホルダーを実現できることになる。
【００１６】
そして、前記各発明によれば、ヒータユニットおよびシールホルダーが長手方向の各位置での温度分布が極めて均等であるため、シールホルダーの溶着面での温度設定を厳格におこなうことができ、従って、許容温度幅の狭い安価な樹脂フィルムでも、高いシール性を保持してシールすることが可能となる。
【００１７】
また、前記発明にかかるヒータユニット製造方法によれば、性能的に優れた前記ヒータユニットを高い信頼性をもって製造できることになる。
【００１８】
さらに、前記発明にかかるシールホルダーによれば、前記ヒータユニットの性能を１００バーセント引き出すことができ、しかも長手方向の各位置において温度分布が均等なシールホルダーを実現でき、且つ装着したヒータユニットを簡単に点検および交換することができる、整備性に優れたシールホルダーとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
前記ヒータユニットにおいて、前記基部をアルミニューム材で構成し、少なくとも該基部の溝表面を非導電構造となし、前記充填剤として、耐熱性の無機充填剤を使用したヒータユニットとすると、加工の容易な且つ性能的に好ましいヒータユニットとなる。
【００２０】
また、前記ヒータユニットにおいて、前記非導電構造が、前記溝表面のアルミニュームに対して硬質アルマイト皮膜を生成し、該硬質アルマイト皮膜の生成によってアルミニューム表面に形成された多孔質の組織内に四フッ化樹脂を含浸させることによって、形成されていると、熱伝導性能を損なうことなく高い信頼性をもって絶縁でき、性能的に優れた、好ましいヒータユニットとなる。
【００２１】
また、前記ヒータユニットにおいて、前記ヒータユニットが、樹脂フィルムシール装置用のヒータユニットであると、シール性能に優れ、温度領域の狭い安価な樹脂フィルムを使用することができるシール装置を実現できる。
【００２２】
また、前記ヒータユニットの製造方法において、前記乾燥が終了後に、前記溝上端から盛り上がった部分を、切除して、溝周囲の表面と面一にすると、シールホルダー側にヒータユニットを装着したときに、シールホルダーの長手方向の各位置において均等に熱伝達がおこなわれて、より温度分布の均一なヒータユニットを実現できる。
【００２３】
また、前記シールホルダーにおいて、前記シールホルダーが、両端部で包装装置側のフレームに取着される取着部を具備するとともに、該両端部の中間位置にも、長手方向の各位置において均等に放熱するように前記取着部と同じ大きさの放熱部が形成されていると、シールホルダーの長手方向全体に渡って略均一に放熱がおこなわれ、前記長手方向の各位置における発熱の均一性とあいまって、可及的に均等な温度分布を有するシールホルダーが実現できる。特に、冬季等の周囲の雰囲気温度が低い箇所で使用する場合には、従来のシールホルダーに比べて、シールホルダーの長手方向全体に渡って可及的に均等な温度分布を有するシールホルダーとなる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例にかかるヒータユニットとそれに使用される発熱体および該発熱体の製造方法について、図面を参照しながら、具体的に説明する。
【００２５】
図１は本実施例にかかるヒータユニット全体の斜視図、図２は発熱体を配置する前の状態のヒータユニットの基部の構成を示す一部省略した全体斜視図、図３は基部に形成された溝内に発熱体を配置した状態を示す部分拡大斜視図、図４は図１に示すヒータユニットを取着する本実施例にかかるシールホルダーの構成を示す斜視図である。
【００２６】
図１において、１はヒータユニットＨの基部で、該基部１はアルミニューム金属製で、特にこの実施形態では、金属記号「Ａ５０５０」で表記されるアルミニュームが使用されている。しかし、金属記号「Ａ５０５２」で表記されるアルミニュームあってもよい。この基部１の表面には、図２に図示するように、断面視が矩形状で平面視において略「μ」状の溝１Ａが形成されている。そして、この溝１Ａを含む基部１の外周面には、電気的絶縁性能が付与されている。即ち、この基部１は、溝１Ａを形成した後に、硬質アルマイト皮膜を生成し、該硬質アルマイト皮膜の生成によってアルミニューム表面に形成され多孔質の組織内に四フッ化樹脂を含浸させることによって、基部１の外周面全体に電気的絶縁性能が付与されている。前記一連の処理に代えて、他の電気的絶縁処理であってもよい。例えば、所謂「アルマイト」処理のみによって、電気的絶縁処理が付与されてもよい。または、実用的には、所謂「タフラム（「TUFRAM」: 米国ゼネラル・マグナプレート・コーポレーション社の登録商標）処理」が施されることによって、電気的絶縁処理が付与されてもよい。
【００２７】
そして、前記溝１Ａ内には、図３に部分的に拡大して図示するように、長手方向に波状に繰り返し湾曲させた帯板状部材からなる発熱体２が、波状の頂部２ａと底部２ｂとが溝１Ａの両側の内壁面１ｆに当接し、且つ発熱体２の上端２ｕが溝１Ａ上端面１ｕよりやや下方位置に位置するように配置されている。
【００２８】
さらに、前記発熱体２が配置された溝１Ａ内の空間１Ｓに、無機充填剤８、例えば、所謂「セラミックボンド」が充填されている。この「セラミックボンド」の充填は、該充填後に上記空間１Ｓ（無機充填剤８内）内に空気泡等が存在しないようにおこなわれている。具体的には、発熱体２が溝１Ａ内に配置された基部１を、「セラミックボンド」の充填前に、５０℃〜７０℃、好ましくは６０℃程度に余熱しておいて後に、該「セラミックボンド」を、溝１Ａ深さの略１／２程度の深さ分だけ充填する。なお、この実施形態では溝１Ａ深さの略１／２程度の深さ分だけ充填するが、それ以下の深さ分だけ充填してもよく、溝深さによって、１／２以下にすべきである。次に、乾燥炉等で、前記「セラミックボンド」を生乾き状態（次に充填する充填剤との間で切れ目の層が形成されないような生乾き状態）まで乾燥させた後に、再び、溝１Ａ内に「セラミックボンド」を充填する。この２回目の充填の際には、該「セラミックボンド」が溝１Ａ上端面から盛り上がる程度に充填し、再び、乾燥炉等で、該「セラミックボンド」が完全に乾燥するまで乾燥させる。該乾燥が終了した状態で、ナイフ等で、溝１Ａ上からはみ出した「セラミックボンド」を削り取れば、図１に示すようなヒータユニットＨを表面から見ると、溝１Ａ内の発熱体２（図３参照）が無機充填剤８で覆われた、ヒータユニットＨができあがる。また、前記発熱体２の両端には予め通電用のリード線１３を接続しておくことが望ましい。また、上記「セラミックボンド」としては、乾燥した後に、空気泡が内在しないようなもので、且つ発熱体２が温度差によって伸縮するのをある程度吸収できる、つまり、乾燥した後に弾力性を有するような「セラミックボンド」を選択する。具体的には、日本特殊セラミックス（株）（本社：大阪府吹田市）の商品名「Ｑ７５０」が使用されている。勿論、この「セラミックボンド」と均等なものを使用することができることは言うまでもない。
【００２９】
そして、図１に示す如く製造された前記ヒータユニットＨは、包装装置のシール装置に使用される際には、図４に図示するような、シールホルダーＳｈに取着される。即ち、図４に図示するように、本実施形態にかかるシールホルダーＳｈは、被シール部材 (被包装物) が通過する方向（図４の矢印Ｙ参照）に直交する面１２に、該通過する方向に開放した凹状の溝５を有し、この溝５内に、前記ヒータユニットＨが、前記発熱体２を埋設した側（図１において上面側）が、溝５の底面５ｂに当接するよう図示しないボルトによって、ボルト孔５ｄに取着される。従って、このように、ヒータユニットＨをシールホルダーＳｈの両側の溝５に取着すると、仮に、ヒータユニットＨが故障したような場合にも、単に包装ラインを停止するだけで、被シール部材が通過する連続した空間から、前記ボルト孔５ｄに先端が螺着されている図示しないボルトを外して、ヒータユニットＨをシールホルダーＳｈから簡単に取り外すことができる構成となる。また、このシールホルダーＳｈは、図示しない包装装置側に両端部の取着部６を介して取着され、この取着部６から熱が包装装置側（図４において上方側）に伝達されようとするが、この実施例では、この部分に断熱材を介して包装装置側に取着することによって防止するとともに、該シールホルダーＳｈの両端部の中間部位には、該取着部６と略同じ大きさの放熱部７が形成され、該取着部６自体から放熱される熱とほぼ同じ量の熱が中間部位の放熱部７からも放熱されるよう構成されている。また、前記取着部６および放熱部７と反対の面に溶着面１１が形成されている。さらに、図４において、幅方向中央に長手方向の略全域にわたってスリット９が形成されているが、このスリット９は、シール作業と略同時におこなわれる切断の切断刃（図示せず）が通過するためのものである。
【００３０】
しかして、上述のように構成された本実施例にかかるヒータユニットＨは以下のように作用する。即ち、前述のように、発熱容量の大きな波状に湾曲した発熱体２が溝１Ａ内に配置され、溝１Ａと発熱体２との空間１Ｓ内には、無機充填剤であるセラミックボンド「Ｑ７５０」が空気泡を内包しない状態で充填されているため、通電された状態と通電が停止された状態において、発熱体２が伸縮して変化しようとするが、上記波状の形状を具備しているため、長手方向には殆ど変化することがなく、しかも発熱体２の微小な伸縮を前記セラミックボンド「Ｑ７５０」が対応して変化して吸収し、発熱体２自体に破断する程の内部応力を生じさせることはない。また、発熱体２は、その頂部２ａと底部２ｂが溝１Ａに当接しているため、且つ無機充填剤８を介して、基部１に効率良く熱伝達されるため、基部１に発熱体２の熱が有効に且つ全ての位置において可及的に均等に伝達される。そして、ヒータユニットＨの基部１の表面を予め機械加工によって可及的に平面度の高い状態に仕上げさえしておけば、前記シールホルダーＳｈの溝５内に取着された状態で、ヒータユニットＨは該シールホルダーＳｈと密接し、このシールホルダーＳｈの長手方向の各位置において均等に加温することが可能となる。
【００３１】
また、前記シールホルダーＳｈ自体も、図４に図示するように、長手方向の各部位における放熱量が略均等になるように放熱部７を形成しているため、本ヒータユニットＨを取着したシールホルダーＳｈは、長手方向の各位置において厳格な意味において均等な温度分布を呈することになる。実際、本発明者が、温度測定したところによると、設定希望温度を１５０℃としたときに、長手方向の各位置での温度差は、１℃であった。このことは、図６に図示する従来のヒータユニットを配置したシールホルダーが１５０℃に対して、長手方向の各位置で２０〜３０℃程度も温度差があったのは、温度分布の均等程度において格段の差が生じていることが明確である。
【００３２】
さらに、本発明にかかる前記ヒータユニットＨによれば、発熱体２が上述のように帯板状部材を使用し、従来のものに比べて通電断面積が大きなものを使用できるため、所定温度までの上昇時間が短く、且つ、シール作業における放熱に対しても温度が安定する。このため、連続して大きな熱量を要する被シール部材を対象とする且つ高い信頼性を有する包装装置のシール装置を実現できることになる。
【００３３】
なお、上述した実施例では、ヒータユニットが直線型のものについて説明したが、これに限定されるものでなく、図５に図示するような、「しめじ」等をボール状にラッピングシール包装するための、溝１Ａが螺旋状に巻回した如き円形状のヒータユニットＨであってもよい。勿論、かかる場合にも、上述した実施形態にかかるヒータユニットと基本的に同じ工程を経て製造することができる。
【００３４】
また、前記実施例では、専ら、シール装置用のヒータユニットとして使用する場合について説明したが、その他のヒータユニットとしても使用できることは言うまでもなく、前記した同じ作用効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明にかかるヒータユニットは、包装装置等の樹脂フィルム用等のヒータユニットとして用いることができる。
【００３６】
また、本発明にかかるヒータユニットの製造方法は、上記ヒータユニット等に用いることができる。
【００３７】
さらに、本発明にかかるシールホルダは、包装装置等の樹脂フィルム用等のシールホルダとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施例にかかるヒータユニット全体の斜視図である。
【図２】発熱体を配置する前の状態のヒータユニットの基部の構成を示す一部省略した全体斜視図である。
【図３】基部に形成された溝内に発熱体を配置した状態を示す部分拡大斜視図である。
【図４】図１に示すヒータユニットを取着する本実施形態にかかるシールホルダーの構成を示す斜視図である。
【図５】図１に示すヒータユニットとは別の形態の実施例にかかるヒータユニットを示す全体斜視図である。
【図６】従来のシールホルダーとヒータユニットの構成を示す斜視図で、（ａ）はシールホルダーの全体斜視図、（ｂ）は一部内部構造が見えるように切り欠いた状態でのヒータユニットの全体斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１……基部
１Ａ……溝
２……発熱体
１Ｓ……空間
８……無機充填剤（充填剤）
Ｈ……ヒータユニット
【図１】
2004335485.tif 000003
【図２】
2004335485.tif 000004
【図３】
2004335485.tif 000005
【図４】
2004335485.tif 000006
【図５】
2004335485.tif 000007
【図６】
2004335485.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月6日(2004.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装装置に付設され、ヒータユニットを具備して一方の面に形成された溶着面で樹脂フィルムを熱で溶かしてシールするための、シール装置の基材となるシールホルダーであって、該シールホルダーが、被シール部材が通過する方向に直交する少なくとも一方の面に、該通過する方向に開放したヒータユニット取着用の凹状の溝が形成されていることを特徴とするシールホルダー。
【請求項２】
前記シールホルダーが、両端部で包装装置側のフレームに取着される取着部を具備するとともに、該両端部の中間位置にも、長手方向の各位置において均等に放熱するように前記取着部と同じ大きさの放熱部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のシールホルダー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装装置の樹脂フィルムシール用ヒータユニットとして最適なヒータユニットを装着するシールホルダー（包装装置に付設されるシール装置の基材をいう）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種製品は、保護等のため、樹脂フィルムによって包装されて保管、輸送、販売等されることが多い。
【０００３】
このような包装は、一般にコイル状に巻装した樹脂フィルムによって製品の外周を包み込むような状態で、所要箇所をヒータユニットを内蔵したシールホルダーを具備するシール装置によって、該樹脂フィルムを部分的に溶融させてシールすることによって、包装される。例えば、図６（ａ）に図示するようなシールホルダーＳｈが現在用いられている。このシールホルダーＳｈは、金属製の基部１の溶着面１１に近接した部分に、該溶着面に沿って基部１に孔１Ｒを形成し、この孔１Ｒ内に、外周が円筒状のヒータユニットＨ（二点鎖線参照）を挿入することによって構成されていた（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、かかる構成のシールホルダーの場合には、まず第１にヒータユニットそのものが、発熱状態において長手方向の各位置で温度分布が異なる。加えて、該ヒータユニットとシールホルダーのヒータユニットを挿入する孔との間に、厳密な意味において、該孔とヒータユニットの形状が微妙に異なり、これらの間に当接部と隙間が適宜箇所に形成されることに起因して、該ヒータユニットからシールホルダーへの伝熱状態が各部位で異なる。つまり、具体的に述べれば、ヒータユニットＨの長手方向の各位置での温度分布の相違は、芯材の外周にスパイラル状に巻装されるニクロム線の巻き密度（ピッチ）が長手方向の各部位で微妙に異なることに起因して、長手方向（図６の矢印Ｘ方向参照）の各位置において温度分布が相違する。また、前記ヒータユニットからシールホルダーへの熱伝達に関しては、ヒータユニットＨがシールホルダーＳｈの孔１Ｒの内周壁面に当接している部分では熱伝達性が良好でシールホルダーＳｈのその部分での温度が高くなり、他方、該ヒータユニットＨとシールホルダーＳｈの孔１Ｒ内周面との間に隙間が空いている部分では熱伝達性が低いためシールホルダーＳｈのその部分での温度が低くなる。従って、従来のシールホルダーの場合には、該シールホルダーの溶着面の長手方向における各部位での温度分布が異なる。
【０００５】
従って、従来のシールホルダーによって樹脂フィルムをシールしようとする場合には、前記温度分布の低い箇所でも樹脂フィルムが溶着可能な温度となるように、シールホルダーの溶着面全体がやや高めの温度になるよう設定して、樹脂フィルムを溶着していた。本発明者が、図６（ａ）に図示する、従来のシール装置のシールホルダーの長手方向における各部位の温度分布を計測すると、例えば、適正シール温度が１５０℃の樹脂フィルムを溶着する場合、シールホルダーの最低温度箇所では１５０℃となるものの、最高温度箇所では概ね１７０℃〜１８０℃となっていた。従って、シール許容温度幅の狭い樹脂フィルムの場合には、温度の高い箇所では溶融して穴があいてシールすることができないケースが、多々生じていた。このため、現状では、価格的に高価な、シール溶着温度幅の広い、例えば、１５０℃〜１８０℃の樹脂フィルムを使用することが余儀なくされていた。あるいは、完全にシールすることが要求されないようなシール作業では、前述したシールホルダーの最低温度箇所をシール可能温度以下になるよう設定することによって、一部でシール状態が不完全なシール作業を実施していた。
【０００６】
ところで、前述した従来のヒータユニットの構造を図６（ｂ）に基づいて説明すると、円柱状の素材（セラミック）２０の周囲に、細線（０．０５ｍｍ程度の細線）からなる発熱体２２を、スパイラル状に巻きピッチが密になるように巻き付け、該ヒータユニットＨの外被となるステンレス製の円筒状のケーシング部材２４内に挿置し、挿置して形成されるケーシング部材内部の空間２１Ｓに、微細な球状の充填剤（図示せず）を充填し、最後にケーシング部材２４の一端に蓋２５をしていた。前記ケーシング部材２４は、高圧プレスや引き抜き加工あるいは一般のロール成形加工によって形成されているため、正確な意味において、寸法的に全体が歪んでいる。このため、シールホルダーのヒータユニットを内装する孔１Ｒ（図６（ａ）参照）を該ヒータユニットの外径よりかなり大きめにしていた。このため、前述のように、ヒータユニットの全周から均等にシールホルダーの基部側に熱が伝達されないという不具合が生じていた。
【特許文献１】特開平６−１９８６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような現況に鑑みておこなわれたもので、高いシール性を保持して安価な樹脂フィルムを使用可能にすべく、温度分布が溶着面の長手方向において可及的に均一になるような、包装装置の樹脂フィルムシール装置用のヒータユニットとして最適なヒータユニットを装着する整備性等に優れたシールホルダーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかるシールホルダーは、包装装置に付設され、ヒータユニットを具備して一方の面に形成された溶着面で樹脂フィルムを熱で溶かしてシールするための、シール装置の基材となるシールホルダーであって、該シールホルダーが、被シール部材が通過する方向に直交する少なくとも一方の面に、該通過する方向に開放したヒータユニット取着用の凹状の溝が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
前記発明のように構成されたシールホルダーによると、包装装置において、必ず被シール部材が通過する方向には、該被シール部材の通過のための連続した空間が確保されていることから、この空間を利用して、包装装置の他の部品等を取り外すことなく、ヒータユニットを点検し又はヒータユニットを交換することができる。従って、非常にメンテナンス性に優れたシールホルダーを実現できることになる。
【００１０】
また、前記シールホルダに使用するヒータユニットとして、伝熱性の高い金属製の基部に発熱体を収容する空間を形成し、該空間内に、発熱体と、該発熱体と基部との隙間を埋める充填剤とを配置したヒータユニットにおいて、前記発熱体を、長手方向に波状に繰り返し湾曲させた帯板状部材のもので構成したものあると、発熱体が帯板状の部材であることから、従来の細線のニクロム線に比べて通電断面積が大きくなり、しかも溝内に波状に繰り返し湾曲されているため、従来に比べて何倍もの大きな発熱量を得ることができる。このため、熱容量的に余裕があり、ヒータユニット全体として安定した温度分布と温度管理が容易となる。また、温度変化によって発熱体自体が変形するが、前記波状に繰り返し湾曲させることによって、該発熱体の伸縮の影響を可及的に少なくしている。
あるいは、別のヒータユニットとして、伝熱性の高い金属製の基部の表面に溝を形成し、該溝内に、該溝の深さより板高さが低く且つ板幅方向に波状に繰り返し長手方向に沿って湾曲させた帯板状部材からなる発熱体を配設し、該溝内における前記発熱体周囲の空間に、充填剤を隙間のないような状態で充填したものであると、前記ヒータユニットの奏するのと同じ作用効果を得ることができることに加えて、発熱体が基部の溝内に充填剤で隙間の無い状態で配置されているため、発熱体から発生する熱は、充填剤を介して、均等に基部の各部に伝達される。このため、ヒータユニット全体の温度分布を均等にすることができる点において、好ましいヒータユニットとなる。
【００１１】
そして、前記ヒータユニットを具備したシールホルダーは、長手方向の各位置での温度分布が極めて均等であるため、シールホルダーの溶着面での温度設定を厳格におこなうことができ、従って、許容温度幅の狭い安価な樹脂フィルムでも、高いシール性を保持してシールすることが可能となる。
【００１２】
また、前記ヒータユニットの製造方法として、表面に溝が形成された金属製の基部の少なくとも該溝表面を硬質アルマイト皮膜を生成し、該硬質アルマイト皮膜の生成によってアルミニューム表面に形成された多孔質の組織内に四フッ化樹脂を含浸させ、次に、前記溝内に、溝深さより板高さが低く且つ板幅方向に波状に繰り返し長手方向に沿って湾曲させた帯板状部材からなる発熱体を挿入し、続いて、前記溝内における前記発熱体周囲の空間に、無機充填剤を溝深さ全体に対して、複数回に分けて、先に充填した該無機充填剤が半乾燥状態になるまで時間をとって順次充填して、最後に、該無機充填剤が溝上端からやや盛り上がる状態まで充填し、次に、前記溝内の無機充填剤を導電性が無くなるまで乾燥させる製造方法とすることができる。このような、ヒータユニット製造方法によれば、性能的に優れた前記ヒータユニットを高い信頼性をもって製造できることになる。
【００１３】
前記発明にかかるシールホルダーによれば、前記ヒータユニットの性能を１００バーセント引き出すことができ、しかも長手方向の各位置において温度分布が均等なシールホルダーを実現でき、且つ装着したヒータユニットを簡単に点検および交換することができる、整備性に優れたシールホルダーとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
前記シールホルダーにおいて、前記シールホルダーが、両端部で包装装置側のフレームに取着される取着部を具備するとともに、該両端部の中間位置にも、長手方向の各位置において均等に放熱するように前記取着部と同じ大きさの放熱部が形成されていると、シールホルダーの長手方向全体に渡って略均一に放熱がおこなわれ、前記長手方向の各位置における発熱の均一性とあいまって、可及的に均等な温度分布を有するシールホルダーが実現できる。特に、冬季等の周囲の雰囲気温度が低い箇所で使用する場合には、従来のシールホルダーに比べて、シールホルダーの長手方向全体に渡って可及的に均等な温度分布を有するシールホルダーとなる。
【００１５】
前記ヒータユニットとして、前記基部をアルミニューム材で構成し、少なくとも該基部の溝表面を非導電構造となし、前記充填剤として、耐熱性の無機充填剤を使用したヒータユニットとすると、加工の容易な且つ性能的に好ましいヒータユニットとなる。
【００１６】
また、前記ヒータユニットとして、前記非導電構造が、前記溝表面のアルミニュームに対して硬質アルマイト皮膜を生成し、該硬質アルマイト皮膜の生成によってアルミニューム表面に形成された多孔質の組織内に四フッ化樹脂を含浸させることによって、形成されていると、熱伝導性能を損なうことなく高い信頼性をもって絶縁でき、性能的に優れた、好ましいヒータユニットとなる。
【００１７】
また、前記ヒータユニットとして、前記ヒータユニットが、樹脂フィルムシール装置用のヒータユニットであると、シール性能に優れ、温度領域の狭い安価な樹脂フィルムを使用することができるシール装置を実現できる。
【００１８】
また、前記ヒータユニットの製造方法として、前記乾燥が終了後に、前記溝上端から盛り上がった部分を、切除して、溝周囲の表面と面一にすると、シールホルダー側にヒータユニットを装着したときに、シールホルダーの長手方向の各位置において均等に熱伝達がおこなわれて、より温度分布の均一なヒータユニットを実現できる。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施例にかかるシールホルダーとこのシールホルダーを介して包装装置のシール装置を形成するヒータユニットとそれに使用される発熱体および該発熱体の製造方法について、図面を参照しながら、具体的に説明する。
【００２０】
図１は本実施例にかかるヒータユニット全体の斜視図、図２は発熱体を配置する前の状態のヒータユニットの基部の構成を示す一部省略した全体斜視図、図３は基部に形成された溝内に発熱体を配置した状態を示す部分拡大斜視図、図４は図１に示すヒータユニットを取着する本実施例にかかるシールホルダーの構成を示す斜視図である。
【００２１】
図１において、１はヒータユニットＨの基部で、該基部１はアルミニューム金属製で、特にこの実施形態では、金属記号「Ａ５０５０」で表記されるアルミニュームが使用されている。しかし、金属記号「Ａ５０５２」で表記されるアルミニュームあってもよい。この基部１の表面には、図２に図示するように、断面視が矩形状で平面視において略「μ」状の溝１Ａが形成されている。そして、この溝１Ａを含む基部１の外周面には、電気的絶縁性能が付与されている。即ち、この基部１は、溝１Ａを形成した後に、硬質アルマイト皮膜を生成し、該硬質アルマイト皮膜の生成によってアルミニューム表面に形成され多孔質の組織内に四フッ化樹脂を含浸させることによって、基部１の外周面全体に電気的絶縁性能が付与されている。前記一連の処理に代えて、他の電気的絶縁処理であってもよい。例えば、所謂「アルマイト」処理のみによって、電気的絶縁処理が付与されてもよい。または、実用的には、所謂「タフラム（「TUFRAM」: 米国ゼネラル・マグナプレート・コーポレーション社の登録商標）処理」が施されることによって、電気的絶縁処理が付与されてもよい。
【００２２】
そして、前記溝１Ａ内には、図３に部分的に拡大して図示するように、長手方向に波状に繰り返し湾曲させた帯板状部材からなる発熱体２が、波状の頂部２ａと底部２ｂとが溝１Ａの両側の内壁面１ｆに当接し、且つ発熱体２の上端２ｕが溝１Ａ上端面１ｕよりやや下方位置に位置するように配置されている。
【００２３】
さらに、前記発熱体２が配置された溝１Ａ内の空間１Ｓに、無機充填剤８、例えば、所謂「セラミックボンド」が充填されている。この「セラミックボンド」の充填は、該充填後に上記空間１Ｓ（無機充填剤８内）内に空気泡等が存在しないようにおこなわれている。具体的には、発熱体２が溝１Ａ内に配置された基部１を、「セラミックボンド」の充填前に、５０℃〜７０℃、好ましくは６０℃程度に余熱しておいて後に、該「セラミックボンド」を、溝１Ａ深さの略１／２程度の深さ分だけ充填する。なお、この実施形態では溝１Ａ深さの略１／２程度の深さ分だけ充填するが、それ以下の深さ分だけ充填してもよく、溝深さによって、１／２以下にすべきである。次に、乾燥炉等で、前記「セラミックボンド」を生乾き状態（次に充填する充填剤との間で切れ目の層が形成されないような生乾き状態）まで乾燥させた後に、再び、溝１Ａ内に「セラミックボンド」を充填する。この２回目の充填の際には、該「セラミックボンド」が溝１Ａ上端面から盛り上がる程度に充填し、再び、乾燥炉等で、該「セラミックボンド」が完全に乾燥するまで乾燥させる。該乾燥が終了した状態で、ナイフ等で、溝１Ａ上からはみ出した「セラミックボンド」を削り取れば、図１に示すようなヒータユニットＨを表面から見ると、溝１Ａ内の発熱体２（図３参照）が無機充填剤８で覆われた、ヒータユニットＨができあがる。また、前記発熱体２の両端には予め通電用のリード線１３を接続しておくことが望ましい。また、上記「セラミックボンド」としては、乾燥した後に、空気泡が内在しないようなもので、且つ発熱体２が温度差によって伸縮するのをある程度吸収できる、つまり、乾燥した後に弾力性を有するような「セラミックボンド」を選択する。具体的には、日本特殊セラミックス（株）（本社：大阪府吹田市）の商品名「Ｑ７５０」が使用されている。勿論、この「セラミックボンド」と均等なものを使用することができることは言うまでもない。
【００２４】
そして、図１に示す如く製造された前記ヒータユニットＨは、包装装置のシール装置に使用される際には、図４に図示するような、シールホルダーＳｈに取着される。即ち、図４に図示するように、本実施形態にかかるシールホルダーＳｈは、被シール部材 (被包装物) が通過する方向（図４の矢印Ｙ参照）に直交する面１２に、該通過する方向に開放した凹状の溝５を有し、この溝５内に、前記ヒータユニットＨが、前記発熱体２を埋設した側（図１において上面側）が、溝５の底面５ｂに当接するよう図示しないボルトによって、ボルト孔５ｄに取着される。従って、このように、ヒータユニットＨをシールホルダーＳｈの両側の溝５に取着すると、仮に、ヒータユニットＨが故障したような場合にも、単に包装ラインを停止するだけで、被シール部材が通過する連続した空間から、前記ボルト孔５ｄに先端が螺着されている図示しないボルトを外して、ヒータユニットＨをシールホルダーＳｈから簡単に取り外すことができる構成となる。また、このシールホルダーＳｈは、図示しない包装装置側に両端部の取着部６を介して取着され、この取着部６から熱が包装装置側（図４において上方側）に伝達されようとするが、この実施例では、この部分に断熱材を介して包装装置側に取着することによって防止するとともに、該シールホルダーＳｈの両端部の中間部位には、該取着部６と略同じ大きさの放熱部７が形成され、該取着部６自体から放熱される熱とほぼ同じ量の熱が中間部位の放熱部７からも放熱されるよう構成されている。また、前記取着部６および放熱部７と反対の面に溶着面１１が形成されている。さらに、図４において、幅方向中央に長手方向の略全域にわたってスリット９が形成されているが、このスリット９は、シール作業と略同時におこなわれる切断の切断刃（図示せず）が通過するためのものである。
【００２５】
しかして、上述のように構成された本実施例にかかるヒータユニットＨは以下のように作用する。即ち、前述のように、発熱容量の大きな波状に湾曲した発熱体２が溝１Ａ内に配置され、溝１Ａと発熱体２との空間１Ｓ内には、無機充填剤であるセラミックボンド「Ｑ７５０」が空気泡を内包しない状態で充填されているため、通電された状態と通電が停止された状態において、発熱体２が伸縮して変化しようとするが、上記波状の形状を具備しているため、長手方向には殆ど変化することがなく、しかも発熱体２の微小な伸縮を前記セラミックボンド「Ｑ７５０」が対応して変化して吸収し、発熱体２自体に破断する程の内部応力を生じさせることはない。また、発熱体２は、その頂部２ａと底部２ｂが溝１Ａに当接しているため、且つ無機充填剤８を介して、基部１に効率良く熱伝達されるため、基部１に発熱体２の熱が有効に且つ全ての位置において可及的に均等に伝達される。そして、ヒータユニットＨの基部１の表面を予め機械加工によって可及的に平面度の高い状態に仕上げさえしておけば、前記シールホルダーＳｈの溝５内に取着された状態で、ヒータユニットＨは該シールホルダーＳｈと密接し、このシールホルダーＳｈの長手方向の各位置において均等に加温することが可能となる。
【００２６】
また、前記シールホルダーＳｈ自体も、図４に図示するように、長手方向の各部位における放熱量が略均等になるように放熱部７を形成しているため、本ヒータユニットＨを取着したシールホルダーＳｈは、長手方向の各位置において厳格な意味において均等な温度分布を呈することになる。実際、本発明者が、温度測定したところによると、設定希望温度を１５０℃としたときに、長手方向の各位置での温度差は、１℃であった。このことは、図６に図示する従来のヒータユニットを配置したシールホルダーが１５０℃に対して、長手方向の各位置で２０〜３０℃程度も温度差があったのは、温度分布の均等程度において格段の差が生じていることが明確である。
【００２７】
さらに、本ヒータユニットＨによれば、発熱体２が上述のように帯板状部材を使用し、従来のものに比べて通電断面積が大きなものを使用できるため、所定温度までの上昇時間が短く、且つ、シール作業における放熱に対しても温度が安定する。このため、連続して大きな熱量を要する被シール部材を対象とする且つ高い信頼性を有する包装装置のシール装置を実現できることになる。
【００２８】
なお、上述した実施例では、ヒータユニットが直線型のものについて説明したが、これに限定されるものでなく、図５に図示するような、「しめじ」等をボール状にラッピングシール包装するための、溝１Ａが螺旋状に巻回した如き円形状のヒータユニットＨであってもよい。勿論、かかる場合にも、上述した実施形態にかかるヒータユニットと基本的に同じ工程を経て製造することができる。
【００２９】
また、前記実施例では、専ら、シール装置用のヒータユニットとして使用する場合について説明したが、その他のヒータユニットとしても使用できることは言うまでもなく、前記した同じ作用効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明にかかるシールホルダは、包装装置等の樹脂フィルム用等のシールホルダとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施例にかかるヒータユニット全体の斜視図である。
【図２】発熱体を配置する前の状態のヒータユニットの基部の構成を示す一部省略した全体斜視図である。
【図３】基部に形成された溝内に発熱体を配置した状態を示す部分拡大斜視図である。
【図４】図１に示すヒータユニットを取着する本発明の実施形態にかかるシールホルダーの構成を示す斜視図である。
【図５】図１に示すヒータユニットとは別の形態の実施例にかかるヒータユニットを示す全体斜視図である。
【図６】従来のシールホルダーとヒータユニットの構成を示す斜視図で、（ａ）はシールホルダーの全体斜視図、（ｂ）は一部内部構造が見えるように切り欠いた状態でのヒータユニットの全体斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１……基部
１Ａ……溝
２……発熱体
１Ｓ……空間
８……無機充填剤（充填剤）
Ｈ……ヒータユニット