(57)【要約】【課題】簡単な構造で効果的に高周波電極を冷却し、安定した溶着条件を実現することができる、高周波ウェルダにおける電極冷却装置を提供する。【解決手段】上電極と下電極の高周波誘電加熱によって溶着作業を行う高周波ウェルダにおいて、上下双方もしくはいずれか一方の電極、例えば下電極２を、電極の長さよりも長寸法のアルミニウムなどの熱良導体である下電極支持体４に保持させる。電極を保持する下電極支持体４の内部に、ヒートパイプ５を配置することによって、誘電加熱によって発熱する被加熱物の熱が、下電極２から下電極支持体４を介してヒートパイプに伝わり、下電極支持体４全体に速やかに伝わる。したがって、下電極支持体４全体から放熱され、下電極を効果的に冷却する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の上電極及び下電極の間に被加熱物を挟み込んで、電極間の高周波誘電加熱によって加熱溶着を行う高周波ウェルダにおいて、
上下双方もしくはいずれか一方の電極を電極の長さよりも長寸法の熱良導体である電極支持体に保持させ、該電極支持体の内部にヒートパイプを配置したことを特徴とする高周波ウェルダにおける電極冷却装置。
【請求項２】
高周波ウェルダが、上電極支持体と下電極支持体とをハンドル操作によって開閉自在とし、下電極支持体に支持させた下電極と、上電極支持体に支持させた上電極の間に被加熱物を挟み込んで溶着を行う高周波ハンドウェルダであって、下電極支持体の内部にヒートパイプを配置したことを特徴とする請求項１記載の高周波ウェルダにおける電極冷却装置。
【請求項３】
下電極支持体を熱伝導性に優れたアルミニウムなどの金属製パイプとし、その内部に熱伝導性に優れたアルミニウムなどの金属製ブロックを配置し、該金属製ブロックの内部にヒートパイプを配置するとともに、前記金属製ブロックは少なくとも一部が前記金属製パイプの内面に面接触をすることを特徴とする請求項１又は２記載の高周波ウェルダにおける電極冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波誘電加熱によって加熱溶着を行う高周波ウェルダに関する発明である。より詳しくは、安定した溶着条件を実現するために、電極を冷却するための構造、特に、廃棄物を入れたビニール袋を確実に密封するなど、作業現場においてシート材を溶着するといった、任意の場所に移動させて使用する手持ち式のハンドウェルダに利用すると効果的な発明である。
【０００２】
【従来の技術】
高周波誘電加熱による溶着装置は、高周波ウェルダや高周波ミシンとして塩化ビニールシートなどの加工に広く利用されている。また、例えば袋を密閉する場合に一定の場所以外に移動して、溶着作業を行わなければならないことがある。このような事態に対応することができるように、ハンドル操作によって接離自在とした二つの高周波電極に、高周波電源装置から導線によって高周波電流を供給し溶着作業を行うことができるものが、高周波ハンドウェルダとして知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
高周波ウェルダは、主として塩化ビニールシートなど、誘電材料であって熱可塑性の材料を溶着する場合に使用するものであるが、溶着に際しては被加熱物を常に最適の溶着温度に発熱させる必要がある。ところが、溶着作業を継続するうちに被加熱物の熱が電極に伝わり、電極自体が暖められるため、被加熱物が予想以上の高温に加熱される現象が発生する。その場合、例えば図２においてＸで示す電極の側縁部分において、被加熱物が溶け出して密封状態が確保できない状態、すなわちエッジ切れが発生する。特に、高周波ハンドウェルダのように、被加熱物Ａに無理な力が作用するような作業条件では、その可能性が大きい。このような状況を回避するには、電極が加熱されないように冷却するのが好ましい。
【０００４】
一例として、原子力施設では包蔵性の枠体（例えば、グローボックス）に物品等を搬出入する際、袋状の塩化ビニールを介して行われる。軟質塩化ビニールの溶着部分は、高周波発振（誘電加熱）によって熱上昇が起こり、一定出力で溶着しても金型の蓄熱（１００℃以上）でビニールが過溶着し、ビニール溶断や溶着歯への固着による汚染トラブルなどの安全上の問題があった。
金型の放熱策として、金型を水冷及び空冷する方法もあるが、可搬型の装置では水冷方式では冷却配管を設置することができないこと、空冷方式では圧力空気の放出により汚染物質の飛散が問題となり採用することができない、などの問題もある。
上記、従来技術の欠点に鑑み、本発明は簡単な構造で効果的に高周波電極を冷却し、常に正常な溶着条件を実現することができる、高周波ウェルダにおける電極冷却装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、一対の上電極１及び下電極２の間に被加熱物Ａを挟み込んで、電極間の高周波誘電加熱によって加熱溶着を行う高周波ウェルダにおいて、上下双方もしくはいずれか一方の電極を、電極の長さよりも長寸法の熱良導体である電極支持体に保持させ、電極支持体の内部にヒートパイプ５を配置する。この構成とすることによって、電極の熱が電極支持体に伝わり、かつ電極支持体に伝わった熱が、ヒートパイプ５によって速やかに電極支持体の全体に伝わる。そのため、電極支持体全体から放熱され、電極を効果的に冷却することができるものである。
【０００６】
高周波ウェルダが、上電極支持体３と下電極支持体４とをハンドル６の操作によって開閉自在とし、下電極支持体３に支持させた下電極２と、上電極支持体３に支持させた上電１極の間に被加熱物Ａを挟み込んで溶着を行うハンドウェルダでは、下電極支持体４の内部にヒートパイプ５を配置することによって操作性に優れたものとすることができる。この場合、下電極支持体４を熱伝導性に優れたアルミニウムなどの金属製パイプとし、その内部に熱伝導性に優れたアルミニウムなどの金属製ブロック７を配置し、金属製ブロック７の内部にヒートパイプ５を配置し、金属製ブロック７が金属製パイプである下電極支持体４の内面に面接触をするように構成すると、軽量でかつ放熱性に優れたものとして実現することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高周波ウェルダにおける電極冷却装置の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
図１は、一般的な高周波ウェルダの全体構成を示す概略図である。
図１に示す高周波ウェルダは、上電極支持体３に装着した上電極１と、下電極支持体４に装着した下電極２の間に、図２に示すように被加熱物Ａを挟み込んで上下の電極間に高周波電源装置８によって高周波電流を印加するものである。上電極支持体３及び下電極支持体４は、熱伝導性に優れた材質で形成し、その内部に点線で示すヒートパイプ５，５を配置してある。上部電極１は、昇降シリンダ９によって昇降させる。
【０００８】
上記構成とすることによって、溶着作業にともなって発生する被加熱物の熱の一部は、上電極１及び下電極２に伝わる。この熱は、上電極支持体３及び下電極支持体４に伝わり、上下の電極支持体の内部にヒートパイプ５を配置していることから、上下の電極支持体全体が放熱板として機能し、比較的速やかに放熱される。図１には、上下両方の電極支持体を長寸法とし、それぞれにヒートパイプを配置するものを図示しているが、装置の動きなどを考慮していずれか一方にのみヒートパイプを配置する構造とすることもできる。
【０００９】
図３及び図４は、本発明を高周波ハンドウェルダに利用した実施形態を示すもので、図３は閉じた状態、図４は開いた状態を示している。この高周波ハンドウェルダは、上電極支持体３と下電極支持体４を軸１０で軸支し、ハンドル６の握り操作によって開閉自在としたものである。ハンドル６は上電極支持体３と下電極支持体４とにリンク機構１１によって連結されているとともに、バネ１２によって上電極支持体３と下電極支持体４を常時閉じる方向に付勢されている。
【００１０】
上電極支持体３の前端部分には、電極取付板１３が軸支してあり、この電極取付板１３に作業内容に応じた形状の上電極１を取り付ける。一方下電極支持体４の上面には、前記上電極１と対向させて下電極２を固定し、上電極１と下電極２の間に被加熱物を挟み込み、バネ１２の弾発力によって被加熱物を保持することができるようにしている。下電極支持体４は、図６に示すように熱伝導性に優れた金属製のパイプ、具体的にはアルミニウム製の角パイプを利用し、その内部に同じく熱伝導性に優れた金属材料であるアルミニウム製の金属製ブロック７を配置し、この金属製ブロック７の内部にヒートパイプ５を埋設させている。金属製ブロック７は、下電極支持体の内部に配置した状態で、側面からビスによって固定する。すなわち、金属製ブロック７は、角パイプである下電極支持体４の内面において面接触をしている。
【００１１】
金属製ブロックの内部にヒートパイプ５を埋設するには、金属製ブロック７の長手方向に貫通孔を穿設して、その内にヒートパイプ５を収容することによって、容易に実施することができる。金属製ブロック７は、下電極支持体４のなるべく全長にわたる長さであることが好ましいものではあるが、必ずしも全長に設けられるものでなくても良い。以上の構成によって、被加熱物の熱によって下電極が加熱されると、下電極の熱は下電極支持体４に伝わるとともに、その熱は速やかに下電極支持体４全体に伝わり、効率よく放熱されることになる。
なお、下電極支持体４及びその内部に収容する金属製ブロックを熱伝導性に優れたアルミニウム製とすることによって、優れた放熱効果を得ることができるとともに、全体として軽量であって、取り扱い易い高周波ハンドウェルダを実現することができる。
【００１２】
図５は、高周波ハンドウェルダを構成する装置全体の概略図である。前記、高周波高周波ハンドウェルダの電極に対して、導線１４を通じて高周波電流が供給される。導線１４には同軸ケーブルを使用し、それぞれ上電極と下電極に接続することができる。すなわち、高周波電源装置から延びる導線１４に接続された高周波ハンドウェルダを持って、導線１４の長さの範囲で移動することができる状態で使用する。
【００１３】
具体的な使用方法は特に限定されるものではないが、例えば廃棄物を収容したビニール袋の開口部といった被溶着部分を挟みながら、発振スイッチ１６を操作して使用する。図７に示す実施例では、連続する筒状に形成された被加熱物Ａの任意位置を幅方向に溶着し、その中に廃棄物を収容した後、更に幅方向に溶着することによって廃棄物が密閉された状態に閉じ込めることができる状態を示している。
図示例の高周波ハンドウェルダでは、図３に示すようにハンドル６の近辺に発振スイッチ１６が配置してあり、ハンドル６を握り締めた状態でスイッチ操作を行うことができる。
【００１４】
図示例の高周波ハンドウェルダでは、下電極支持体４のみにヒートパイプを配置し、取り扱いに便利な形態として設計されている。このように、上下いずれか一方の電極支持体にのみ、放熱構造を設けるものであっても、実用上電極の温度を下げる効果が大きなものである。また、上電極支持体３と下電極支持体４の支持構造やリンク機構部分は、二点鎖線で示すカバー１５で覆い作業の邪魔にならないようにしている。上電極１と下電極２による溶着作業部分の奥には、比較的広い空間Ｂを形成している。
【００１５】
上記、上電極１と下電極２による溶着作業部分の奥に、比較的広い空間Ｂを形成することによって、例えば広い幅の袋の口を溶着するような場合に、空間Ｂに溶着部分を手繰り寄せるようにしながら収容させ、上電極１と下電極２による溶着作業を複数回によって行ことができる。したがって、電極部分の構造ひいては高周波ハンドウェルダ全体の大きさを比較的小さなものとして設計し、軽量で取り扱い易い、作業性に優れた高周波ハンドウェルダを実現することができるものである。
【００１６】
上電極１及び下電極２の形状構造は、被加熱物の形状などによって任意に設計することができるものであるが、図８に示す実施形態では、下電極２を比較的幅の広い平面として構成、上電極に複数の溝１ａを形成している。下電極２は取り替えを行わない汎用的な支持部分、上電極１は着脱構造であって用途に応じて任意形状のものと取り替えることができるものとしている。図示例のように、上電極１に溝１ａを形成するものでは、複数の溶着部分が筋状に形成され、全体を平面的に溶着する場合に比較して、溶着不良を起こし難く、密封性に優れた溶着を行うことができる。
【００１７】
本発明者らの実験によれば、図３に示す構造のハンドウェルダを使用し、外気温摂氏２０度の条件で、２秒の間隔をおいて２秒程度の通電を５０回繰り返す実験を行った。その結果、下電極支持体４にヒートパイプを装着しなかった場合は、下電極の温度が摂氏９０度ないし摂氏１００度に上昇したが、ヒートパイプを装着した場合は、下電極の温度を摂氏７５度程度に抑えることができる実験結果を得た。高周波誘電加熱による溶着温度そのものはより高温であるが、電極温度が一定しないと、最終的な加熱温度が一定しないものであるため、電極そのものの温度は一定であることが好ましいものである。ヒートパイプを装着しない状態においても、下電極支持体自体で放熱効果を発揮していることを考慮すると、放熱部分を持たない従来の高周波ハンドウェルダに比較して、本発明の効果が極めて大きなものであることが理解される。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明の高周波ハンドウェルダによれば、溶着作業を継続的に行う場合に、被加熱物の熱が電極に伝わり、電極自体が高温に加熱されることを簡単な構造の電極冷却装置によって効果的に防止し、一定の高周波誘電加熱条件を実現することができる。すなわち、電極の熱を効果的に放熱することができ、その結果常に最適の溶着条件で、高周波誘電加熱による溶着作業を行うことができる。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、特殊な電極冷却手段をとることが困難な高周波ハンドウェルダにおいて、コンパクトで簡単な構造の電極冷却装置によって効果的に下電極を冷却することができる。その結果、手作業による溶着作業を継続的に行うような使用条件においても、安定した溶着条件で作業を行うことができる。
【００２０】
請求項３記載の発明によれば、下電極支持体を熱伝導性に優れたアルミニウムなどの金属製パイプとし、その内部に熱伝導性に優れたアルミニウムなどの金属製ブロックを配置し、金属製ブロックの内部にヒートパイプを配置するとともに、金属製ブロックの少なくとも一部が金属製パイプの内面に面接触をする構造とすることによって、より効果的に電極を冷却することができる。
特に、高周波ハンドウェルダに応用する場合は、アルミニウム材が比較的軽量であることから全体を軽量で使い易いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る高周波ウェルダの全体構成を示す概略図、
【図２】図２は、上電極と下電極による溶着時の状態を示す断面図、
【図３】図３は、本発明を高周波ハンドウェルダに応用した実施形態であって、上下の電極を閉じた状態の正面図、
【図４】図４は、図３に示す高周波ハンドウェルダであって、上下の電極を開いた状態の正面図、
【図５】図５は、高周波ハンドウェルダを構成する装置全体の概略図、
【図６】図６は、図３に示す実施形態の高周波ハンドウェルダにおける、上下の電極部分の縦断面図、
【図７】図５は、高周波ハンドウェルダを用いて袋の密封を行う使用状態を、簡略化して示す縦断面図、
【図８】図８は、図３に示す実施形態の高周波ハンドウェルダにおける、上下の電極部分の変形実施例を示す断面図、
【符号の説明】
１…上電極、  ２…下電極、  ３…上電極支持体、  ４…下電極支持体、  ５…ヒートパイプ、  ６…ハンドル、  ７…金属製ブロック、  ８…高周波電源装置、  ９…昇降シリンダ、  １０…軸、  １１…リンク機構、  １２…バネ、  １３…電極取付板軸、  １４…導線、  １５…カバー、  １６…発振スイッチ、    Ａ…被加熱物、  Ｂ…空間。
【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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