(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された加圧型で被加圧物を挟持、加圧し、同時に加熱を行う加圧装置であって、
前記加圧型の少なくとも一方には被加圧物を加熱するヒータユニットが備えられ、
前記ヒータユニットは、面状発熱体と、この面状発熱体の全面を挟持する金属板と、を含み、
前記金属板の間に前記面状発熱体を収容する密閉空間が形成され、この密閉空間が減圧されて金属板同士が密着している、加圧装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加圧装置であって、被加圧物に対して反対側の前記金属板には、加熱された金属板を冷却する冷却液が流れる配管が設けられている、加圧装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の加圧装置であって、
前記加圧型の少なくとも一つの、被加圧物に対向する面には、柔軟層を有する加圧パッドが設けられている、
加圧装置。
【請求項４】
対向配置された加圧型で被加圧物を挟持、加圧する加圧装置の加圧型に設けられ、被加圧物を加熱するヒータユニットであって、
面状発熱体と、
前記面状発熱体の全面を挟持し、これを収容する密閉空間を形成する金属板と、
を有し、
前記密閉空間は減圧されて、これにより金属板同士が密着し、面状発熱体を挟持する、
ヒータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加圧物を複数の加圧型で挟持、加圧して、同時に加圧型からの伝熱により加熱を行う加圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加圧物を対向配置された加圧型で挟持加圧し、同時に加熱して、成形したり、圧着したりする装置が下記特許文献１および２に示されている。これらの文献に記載された装置は、被加圧物を上下より挟持する型に加熱板が設けられている。加熱板には円柱形状のヒータが埋め込まれるように設けられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４５９１１号公報
【特許文献２】特開２００３−８８９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加圧型に設けられる加熱手段は、加圧の圧力に耐える構造が必要であり、前記特許文献に開示されたヒータが埋め込まれた加熱板においては、ヒータに大きな力が加わらないように加熱板が荷重を担う構成となっている。このため、加熱板の体積が増加し、熱容量が増え、被加圧物の昇温に時間がかかるという問題があった。また、ヒータの発熱量を高めて昇温時間を短縮しようとしても、ヒータの数を増加させると、加熱板の体積、熱容量が増加し、結局、昇温時間の短縮が達成されなかった。
【０００５】
本発明は、被加圧物の昇温時間の短縮に有利なヒータユニットおよびこれを用いた加圧装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る加圧装置において、少なくとも一つの加圧型に備えられたヒータユニットは、面状発熱体と、この面状発熱体の全面を挟持する金属板を有している。面状発熱体の全面を金属板で挟持したことで、この面状発熱体に曲げ力が作用しないようにでき、耐圧性を高めることができる。
【０００７】
また、金属板の間には、面状発熱体を収容する密閉空間が形成され、この空間が減圧されることによって、金属板同士を密着させている。減圧によって吸着固定されることにより、ボルトなどの局所的な固定と異なり、金属板の変形を抑制することができる。これにより、金属板を薄くすることができ、熱容量の低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の加圧装置１０の概略構成を示す図である。加圧装置１０は、被加圧物１２を上型１４と下型１６で挟持し、加圧する装置である。さらに、上下型１４，１６の対向方向の側方周囲を囲うようにサイド型１８を配置することもできる。これらの上下型１４，１６およびサイド型１８により、閉じた空間であるキャビティ２０（図３参照）が形成され、被加圧物１２はこの中に配置される。
【００１０】
上型１４は、下型１６に向けて降下し、被加圧物１２に圧力を加える加圧ヘッド２２と、加圧ヘッド２２と被加圧物１２の間に介在する加圧パッド２４を有する。加圧パッド２４は、ゴムなど柔軟な材料よりなる柔軟層２６を２枚の保持膜２８で挟んで保持されて構成されている。保持膜２８は、加圧ヘッド２２に支持される保持枠３０に固定されている。保持枠３０は、加圧ヘッドに対し、上下方向において相対移動可能に支持されており、加圧が行われていないときには、ばね３２の力によって、移動範囲の最も下側に位置する。加圧ヘッド２２の先端、すなわち加圧パッドに対向する面には、上型ヒータユニット３４が配置される。上型ヒータユニット３４の細部の構成については、後述する。上型ヒータユニット３４と加圧ヘッド２２の基部３６の間には、断熱層３８が設けられ、上型ヒータユニット３４の熱が、逃げないようにしている。
【００１１】
下型１６のの基部４０上には、断熱層４２を介して下型ヒータユニット４４が配置される。この下型ヒータユニット４４の細部の構成についても後で説明する。被加圧物１２は、搬送板４６上に載置された状態で、下型１６の上に置かれる。搬送板４６は、図１の紙面を貫く方向に延びるガイドレール４８上を移動する台車５０に乗せられて搬送される。
【００１２】
サイド型１８は、上型１４より吊り下げられるように、また上型に対して上下方向に移動可能に支持されている。上型１８が上方に退避しているときには、サイド型１８は、ばね５１の付勢力によって、その移動範囲の下端に位置している。下型１６に対する当接面にはシール部材５２が配置される。また、サイド型１８の上型１４の側面、具体的には保持枠３０の外側面と対向する面にも、シール部材５４が配置される。これらのシール部材５２，５４により、上下の型１４，１６およびサイド型１８により形成されるキャビティ２０（図３参照）の封止が行われる。
【００１３】
図２は、前述の上型、下型に設けられるヒータユニット３４，４４の構成を示す断面図である。図２において、上方が被加圧物１２に対向する面である。ヒータユニット３４，４４は、面状発熱体５６の全面を二つの金属板５８，６０で挟持して構成される。これらの金属板を区別して説明するときは、被加圧物１２に対向する金属板５８を対向金属板５８、もう一方の金属板を基部金属板６０と呼ぶ。面状発熱体５６は、例えば河合電器製作所製のＨＥＡＴＷＥＬＬ（登録商標）ＥＴ−６００を使用することができる。この発熱体は、抵抗体としてのニッケル合金を絶縁材のマイカで挟み込んだものであり、マイカは耐圧縮性に優れており、加圧しても破壊が起こりにくい。この製品の場合、５．９ＭＰａの耐面圧力を有している。また、電力密度１７Ｗ／ｃｍ2で加熱を行うことができる。二つの金属板５８，６０は、熱伝導の良い材料、例えば銅製であることが好ましい。なお、図２において、面状発熱体５６に電力を供給する電力線は省略している。
【００１４】
基部金属板６０に、この面状発熱体５６を収める凹部６２が形成されている。この凹部６２の深さと、面状発熱体５６の厚さがほぼ一致し、面状発熱体５６の全面が二つの金属板５８，６０に密着している。金属板５８，６０の厚さは、ヒータユニットの熱容量を小さくするために、なるべく薄くすることが好ましく、例えば対向金属板５８は３〜５ｍｍに、基部金属板６０は６〜１０ｍｍにすることができる。金属板、特に対向金属板５８を薄くする場合、基部金属板６０への固定方法が問題となる。本実施形態のヒータユニット３４，４４は、二つの金属板の間の空間、すなわち面状発熱体５６が収められる凹部６２の内部の空間が真空配管６４により減圧され、これにより二つの金属板５８，６０が密着固定される。なお、二つの金属板５８，６０の隙間をシールするために、その間に、Ｏリングなどのシール部材６６が配置される。
【００１５】
基部金属板６０の、凹部６２が設けられた面の反対側には、冷却液を流す冷却配管６８が設けられている。加熱終了後、冷却配管６８に冷却液を流すことによりヒータユニット３４，４４を急冷し、次の作業に備える。
【００１６】
図３および図４は、加圧装置１０の加圧動作の過程の説明図である。図１のように上型１４およびサイド型１８が、下型１６から離れた状態で、搬送板４６に載置された状態で被加圧物１２が搬送されてくる。上型１４を下降させると、これに支持されるサイド型１８も一体に下降する。サイド型１８の先端が搬送板４６に当接すると、搬送板４６が押されて若干下降し、下型１６の上面に密着する。この状態が図３の状態で、被加圧物１２の周囲は、複数の型に囲まれた外部から密閉された空間（キャビティ２０）となる。このキャビティ２０から真空配管７０を介して空気を抜く。
【００１７】
さらに、上型１４を下降させると、サイド型１８は、すでに下型１６に対して当接しているので下降せず、上型１４のみが下降する（図４参照）。上型１４の加圧パッド２４が被加圧物１２に当接し、さらに加圧すると、加圧パッド２４が変形して被加圧物１２の上面の形状に倣い、被加圧物１２の全体に均一に加圧が行われる。
【００１８】
この加圧された状態で、ヒータユニット３４，４４に電力を供給して発熱させる。この熱で、被加圧物１２を加熱する。このとき、ヒータユニット３４，４４は加圧されているため、部分的な熱膨張の差が生じても、変形が起きない。言い換えれば、金属板の厚さに関して熱膨張による変形を考慮する必要がなく、これを薄くすることができる。金属板を薄くすれば、熱容量も小さくなり、速やかに温度を上昇させることができ、加工時間の短縮が図れる。
【００１９】
所定時間、加圧、加熱を行った後、冷却配管６８に冷却液を流して、ヒータユニット３３，４４の冷却を行う。ヒータユニット３４，４４が初期の温度に復帰したら、上型１４を上昇して、圧力を解放する。これは、ヒータユニット３４，４４が高温のまま圧力を解放すると、金属板が熱膨張により歪む可能性があるためである。冷却液により強制的に冷却を行うことで、早期に圧力を解放することができ、加工時間の短縮を図ることができる。
【００２０】
図５は、本実施形態のヒータユニットと、従来の円柱状のヒータを用いたユニットの温度上昇の様子を示す図である。縦軸の温度は、ヒータユニットの被加圧物に対向する面の表面温度であり、横軸は、常温状態でユニットに電力を供給し始めてからの経過時間である。前述の河合電器製作所製の面状発熱体を採用したヒータユニットの温度は実線で、従来のユニットの温度は破線で示されている。図示するように、従来のヒータユニットでは２６０℃まで昇温するのに約２７分を要していたものが、本実施形態のヒータユニットでは、約２分と大幅に短縮されている。加圧する前に温度が上がるのが好ましくない被加圧物の場合、常温状態から必要な温度となるまでに時間がかかってしまうと、１個当たりの工程時間が長くなり、生産性が阻害される。本実施形態のヒータユニットの場合、昇温に要する時間が極めて短いので、工程時間の短縮が可能となる。
【００２１】
以上、本実施形態においては、上型、下型の双方にヒータユニットを備えた装置について説明したが、要求される性能に応じて、いずれか一方の型にのみユニットを備えるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の加圧装置の概略構成を示す図である。
【図２】ヒータユニットの詳細構成を示す図である。
【図３】加圧工程の説明図である。
【図４】加圧工程の説明図である。
【図５】本実施形態のヒータユニットと従来のユニットの温度上昇の様子を比較した図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  加圧装置、１２  被加圧物、１４  上型、１６  下型、１８  サイド型、２２  加圧ヘッド、２４  加圧パッド、２６  柔軟層、３４  上型ヒータユニット、４４  下型ヒータユニット、５６  面状発熱体、５８  対向金属板、６０  基部金属板、６４  真空配管、６８  冷却配管。
【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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