(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ねられた複数の樹脂製のシート材が帯状に加熱されることにより複数の該シート材が一体にされてなる帯状のヒートシール部を形成するための加熱部と、
該シート材が載せられる平面状をしたシート材載置面を有する受座と、
該シート材載置面に対向し、該ヒートシール部の領域内において該ヒートシール部の長手方向に沿って該シート材を切断する直線状の刃先を有する切断刃とを有するシート材溶断装置において、
該シート材載置面に対向し熱伝導性材料からなる第１部材と、
該第１部材と同一の熱伝導性材料からなり該第１部材の反受座側に接続された第２部材とを備え、
該加熱部は、該第１部材と該第２部材との接続部に設けられた主ヒーターを熱源とし、
該第１部材と該第２部材とは、該主ヒーターを中心として対称形状をなし、
該第１部材の該シート材載置面に対向する面が、該切断刃と一体の第１加熱面と第２加熱面とをなし、
該第１加熱面は帯状の平面状をなし、該第２加熱面は該第１加熱面に対して平行且つ面一に配置された帯状の平面状をなし、
該切断刃は、該第１加熱面と該第２加熱面との間で該第１加熱面と該第２加熱面とに隣接し且つ該第１加熱面及び該第２加熱面の長手方向に該刃先が平行に設けられ、該刃先は該平面状の第１、第２加熱面よりも該シート材載置面の方向に突出しており、
該主ヒーターは該切断刃と略同一の長さを有する略棒状をなし、該切断刃の長手方向に平行に配置されることを特徴とするシート材溶断装置。
【請求項２】
該第１部材は該第２部材の鉛直下方に位置し、
該第１部材の該主ヒーターと該切断刃との間の位置には、該切断刃の長手方向に平行に該切断刃と略同一の長さを有する略棒状の補助ヒーターが設けられていることを特徴とする請求項１記載のシート材溶断装置。
【請求項３】
該受座は、シート材載置面を有し熱伝導性材料からなる受座第１部材と、該受座第１部材と同一の熱伝導性材料からなり該受座第１部材の反切断刃側に接続された受座第２部材とを備え、
該シート材載置面は、該切断刃の長手方向の長さと略同一の長さを有し、
該受座は、該受座第１部材と該受座第２部材との接続部に設けられた受座主ヒーターを熱源とし、
該受座第１部材と該受座第２部材とは、該受座主ヒーターを中心として対称形状をなし、
該主ヒーターは該シート材載置面と略同一の長さを有する略棒状をなし、該シート材載置面の長手方向に平行に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシート材溶断装置。
【請求項４】
該受座第１部材は該受座第２部材の鉛直上方に位置し、
該受座第２部材の、該受座主ヒーターの鉛直下方の位置には、該受座主ヒーターと平行に該受座主ヒーターと略同一の長さを有する略棒状の受座補助ヒーターが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一記載のシート材溶断装置。
【請求項５】
重ねられた複数の樹脂製のシート材が帯状に加熱されることにより複数の該シート材が一体にされてなる帯状のヒートシール部を形成するための加熱部と、
該シート材が載せられる平面状をしたシート材載置面を有する受座とを有し、
該シート材載置面は該加熱部に対向して設けられ、該加熱部と該シート材載置面とにより該シート材が挟まれることによって該複数のシート材がヒートシールされるヒートシール装置において、
該シート材載置面に対向し熱伝導性材料からなり該加熱部を構成する第１部材と、
該第１部材と同一の熱伝導性材料からなり該第１部材の反受座側に接続され該加熱部をなす第２部材とを備え、
該加熱部は、該第１部材と該第２部材との接続部に設けられた主ヒーターを熱源とし、
該第１部材と該第２部材とは、該主ヒーターを中心として対称形状をなし、
該第１部材の該シート材載置面に対向する面が、該シート材載置面と共に該シート材を挟む加熱面をなし、該加熱面は帯状の平面状をなし、
該主ヒーターは該加熱面と略同一の長さを有する略棒状をなし、該加熱面の長手方向に平行に配置され、
該第１部材は該第２部材の鉛直下方に位置し、
該第１部材の該主ヒーターと該加熱面との間の位置には、該加熱面の長手方向に平行に該加熱面と略同一の長さを有する略棒状の補助ヒーターが設けられていることを特徴とするヒートシール装置。
【請求項６】
該受座は、熱伝導性材料からなりシート材載置面を有する受座第１部材と、該受座第１部材と同一の熱伝導性材料からなり該受座第１部材の反加熱面側に接続された受座第２部材とを備え、
該シート材載置面は、該加熱面の長手方向の長さと略同一の長さを有し、
該受座は、該受座第１部材と該受座第２部材との接続部に設けられた受座主ヒーターを熱源とし、
該受座第１部材と該受座第２部材とは、該受座主ヒーターを中心として対称形状をなし、
該受座主ヒーターは該シート材載置面と略同一の長さを有する略棒状をなし、該シート材載置面の長手方向に平行に配置されることを特徴とする請求項５記載のヒートシール装置。
【請求項７】
該受座第１部材は該受座第２部材の鉛直上方に位置し、
該受座第２部材の、該受座主ヒーターの鉛直下方の位置には、該受座主ヒーターと平行に該受座主ヒーターと略同一の長さを有する略棒状の受座補助ヒーターが設けられていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載のヒートシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート材溶断装置に関し、特に、パウチを製造するときに、パウチを構成するシート材を複数重ねて加熱することによりヒートシール部をシート材に設けるのと略同時に、ヒートシール部の領域内においてシート材を切断するシート材溶断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、樹脂製のパウチの製造工程ではシート材溶断装置が用いられている。シート材溶断装置は、重ねられた複数のシート材を加熱し一体としてヒートシール部を設けると共に、このヒートシール部においてシート材を切断する。
【０００３】
より詳細には、シート材溶断装置は、図４に示されるようにシート材が載置される受座１２０と受座１２０に対向して設けられたシート材押圧部１１０とにより構成されている。受座１２０のシート材押圧部１１０に対向する位置には、それぞれ帯状の平面状をした第１加熱面１２０Ｄと第２加熱面１２０Ｅとが設けられている。第１加熱面１２０Ｄは、第２加熱面１２０Ｅに対して面一であり、且つ長手方向が平行である。第１加熱面１２０Ｄと第２加熱面１２０Ｅとは、離間して配置されていることによりこれらの間に空間を画成し、この空間は後述の切断刃１２０Ｃが挿入される切断刃挿入空間をなす。受座１２０は熱伝導性の材料により構成されており、第１加熱面１２０Ｄ、第２加熱面１２０Ｅが設けられている受座１２０の部分の内部には、それぞれ第１加熱面１２０Ｄ、第２加熱面１２０Ｅと長さが略同一の棒状のヒーター１３０、１３０が、第１、第２加熱面１２０Ｅの長手方向に平行に設けられている。
【０００４】
シート材押圧部の、第１加熱面１２０Ｄ、第２加熱面１２０Ｅに対向する位置には、それぞれ帯状の平面状をした第１押圧面１１０Ａと第２押圧面１１０Ｂとが設けられている。第１押圧面１１０Ａは、第２押圧面１１０Ｂに対して面一であり、且つ長手方向が平行である。第１押圧面１１０Ａと第２押圧面１１０Ｂとは、離間して配置されていることによりこれらの間に空間を画成し、この空間は切断刃移動空間をなす。切断刃移動空間内には、直線状の刃先１２０Ｆを有する板状の切断刃１２０Ｃが設けられており、刃先１２０Ｆは第１、第２押圧面１１０Ａ、１１０Ｂに平行である。切断刃１２０Ｃは切断刃移動空間内を受座１２０に接近する方向へと移動してゆき、切断刃挿入空間内に挿入可能に構成されている。
【０００５】
シート材にヒートシール部を設け切断する際には、先ず、複数重ねられた状態の図示せぬシート材が、第１加熱面１２０Ｄ及び第２加熱面１２０Ｅ上に跨った状態で載置される。次に、第１、第２加熱面１２０Ｄ、１２０Ｅと第１、第２押圧面１１０Ｂとによってシート材を挟むことによって、シート材を受座１２０及び受座１２０のシート材押圧部１１０に対して移動不能とし、切断刃１２０Ｃによってシート材を切断しヒーターによってシート材を加熱する。以上の手順を経て、図５に示されるように、パウチ３を構成するシート材の一部に帯状のヒートシール部３１が設けられ、また、シート材が切断される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のシート材溶断装置においては、上述のように、第１加熱面１２０Ｄと第２加熱面１２０Ｅとの間の切断刃挿入空間内、及び、第１押圧面１１０Ａと第２押圧面１１０Ｂとの間の切断刃移動空間内において切断刃１２０Ｃが移動することによりシート材を切断する構成を採っていたため、帯状をしたヒートシール部の幅を小さくすることは困難であり、ヒートシール部の面積を小さくすることは困難であった。この結果、パウチの原価を低減できないという問題が生じていた。
【０００７】
また、従来のシート材溶断装置の受座１２０では、ヒーター１３０が設けられている第２加熱面１２０Ｅの辺りでは熱膨張が大きく、一方、ヒーター１３０から離れた位置、即ち、第２加熱面１２０Ｅの図４における下方の位置においては熱膨張が小さい。この熱膨張の差により第２加熱面１２０Ｅが反り返ってしまうことがあり、第２加熱面１２０Ｅの直線性の低下が問題となっていた。この問題はシート材溶断装置に限られず、例えばヒートシール装置等の、部分的に温度上昇することのある一の部材を有し、且つ、その一の部材に高い精度の直線性が要求される直線状部を備えた装置全般に共通して生じていた。
【０００８】
そこで本発明は、帯状をしたヒートシール部の幅を小さくすることができるシート材溶断装置、及びヒートシール装置を提供することを目的とし、また、部分的に温度上昇する受座等の部材の直線性を維持することができるシート材溶断装置、及びヒートシール装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、重ねられた複数の樹脂製のシート材が帯状に加熱されることにより複数の該シート材が一体にされてなる帯状のヒートシール部を形成するための加熱部と、該シート材が載せられる平面状をしたシート材載置面を有する受座と、該シート材載置面に対向し、該ヒートシール部の領域内において該ヒートシール部の長手方向に沿って該シート材を切断する直線状の刃先を有する切断刃とを有するシート材溶断装置において、該シート材載置面に対向し熱伝導性材料からなる第１部材と、該第１部材と同一の熱伝導性材料からなり該第１部材の反受座側に接続された第２部材とを備え、該加熱部は、該第１部材と該第２部材との接続部に設けられた主ヒーターを熱源とし、該第１部材と該第２部材とは、該主ヒーターを中心として対称形状をなし、該第１部材の該シート材載置面に対向する面が、該切断刃と一体の第１加熱面と第２加熱面とをなし、該第１加熱面は帯状の平面状をなし、該第２加熱面は該第１加熱面に対して平行且つ面一に配置された帯状の平面状をなし、該切断刃は、該第１加熱面と該第２加熱面との間で該第１加熱面と該第２加熱面とに隣接し且つ該第１加熱面及び該第２加熱面の長手方向に該刃先が平行に設けられ、該刃先は該平面状の第１、第２加熱面よりも該シート材載置面の方向に突出しており、該主ヒーターは該切断刃と略同一の長さを有する略棒状をなし、該切断刃の長手方向に平行に配置されるシート材溶断装置を提供している。
【００１０】
ここで、該第１部材は該第２部材の鉛直下方に位置し、該第１部材の該主ヒーターと該切断刃との間の位置には、該切断刃の長手方向に平行に該切断刃と略同一の長さを有する略棒状の補助ヒーターが設けられていることが好ましい。
【００１１】
また、該受座は、シート材載置面を有し熱伝導性材料からなる受座第１部材と、該受座第１部材と同一の熱伝導性材料からなり該受座第１部材の反切断刃側に接続された受座第２部材とを備え、該シート材載置面は、該切断刃の長手方向の長さと略同一の長さを有し、該受座は、該受座第１部材と該受座第２部材との接続部に設けられた受座主ヒーターを熱源とし、該受座第１部材と該受座第２部材とは、該受座主ヒーターを中心として対称形状をなし、該主ヒーターは該シート材載置面と略同一の長さを有する略棒状をなし、該シート材載置面の長手方向に平行に配置されることが好ましい。
【００１２】
また、該受座第１部材は該受座第２部材の鉛直上方に位置し、該受座第２部材の、該受座主ヒーターの鉛直下方の位置には、該受座主ヒーターと平行に該受座主ヒーターと略同一の長さを有する略棒状の受座補助ヒーターが設けられていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、重ねられた複数の樹脂製のシート材が帯状に加熱されることにより複数の該シート材が一体にされてなる帯状のヒートシール部を形成するための加熱部と、該シート材が載せられる平面状をしたシート材載置面を有する受座とを有し、該シート材載置面は該加熱部に対向して設けられ、該加熱部と該シート材載置面とにより該シート材が挟まれることによって該複数のシート材がヒートシールされるヒートシール装置において、該シート材載置面に対向し熱伝導性材料からなり該加熱部を構成する第１部材と、該第１部材と同一の熱伝導性材料からなり該第１部材の反受座側に接続され該加熱部をなす第２部材とを備え、該加熱部は、該第１部材と該第２部材との接続部に設けられた主ヒーターを熱源とし、該第１部材と該第２部材とは、該主ヒーターを中心として対称形状をなし、該第１部材の該シート材載置面に対向する面が、該シート材載置面と共に該シート材を挟む加熱面をなし、該加熱面は帯状の平面状をなし、該主ヒーターは該加熱面と略同一の長さを有する略棒状をなし、該加熱面の長手方向に平行に配置され、該第１部材は該第２部材の鉛直下方に位置し、該第１部材の該主ヒーターと該加熱面との間の位置には、該加熱面の長手方向に平行に該加熱面と略同一の長さを有する略棒状の補助ヒーターが設けられているヒートシール装置を提供している。
【００１４】
ここで、該受座は、熱伝導性材料からなりシート材載置面を有する受座第１部材と、該受座第１部材と同一の熱伝導性材料からなり該受座第１部材の反加熱面側に接続された受座第２部材とを備え、該シート材載置面は、該加熱面の長手方向の長さと略同一の長さを有し、該受座は、該受座第１部材と該受座第２部材との接続部に設けられた受座主ヒーターを熱源とし、該受座第１部材と該受座第２部材とは、該受座主ヒーターを中心として対称形状をなし、該受座主ヒーターは該シート材載置面と略同一の長さを有する略棒状をなし、該シート材載置面の長手方向に平行に配置されることが好ましい。
【００１５】
また、該受座第１部材は該受座第２部材の鉛直上方に位置し、該受座第２部材の、該受座主ヒーターの鉛直下方の位置には、該受座主ヒーターと平行に該受座主ヒーターと略同一の長さを有する略棒状の受座補助ヒーターが設けられていることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明によるシート材溶断装置の実施の形態について、図１に基づき説明する。図１に示されるように、シート材溶断装置１は、加熱部１０と、加熱部１０に対向する受座２０とを備えている。受座２０の加熱部１０に対向する部分は帯状の平面状をしたシート材載置面２１をなし、シート材載置面２１には複数重ねられた図示せぬシート材が載置される。
【００１７】
加熱部１０は、受座２０の鉛直上方に配置されており、第１部材１１と第２部材１２とを有し、受座２０に対して離接可能に構成されている。第１部材１１は、受座側、即ち受座２０に対向する側に位置しており、第２部材１２は、反受座側、即ち第１部材１１の受座２０に主として対向する側とは反対の側に位置している。従って、第２部材１２は、第１部材１１の鉛直上方に位置している。第１部材１１と第２部材１２は、それぞれ同一の熱伝導性材料により構成されている。第１、第２部材１１、１２は、略同一の略四角柱形状をしており、それぞれ一の側面は、フランジ状に広がっているフランジ面１１Ａ、１２Ａをなす。一の側面に対向する他の側面１１Ｂ、１２Ｂは、その両端の角が面取りされたような形状となっている。第１、第２部材１１、１２の長手方向は、シート材載置面２１の長手方向に平行である。
【００１８】
第１部材１１のフランジ面１１Ａと第２部材１２のフランジ面１２Ａとは、互いに全面で接触して接続されている。第１部材１１のフランジ面１１Ａ、第２部材１２のフランジ面１２Ａのそれぞれの略中央の位置には、半円柱形状の凹部１１ａ、１２ａが形成されており、第１部材１１のフランジ面１１Ａと第２部材１２のフランジ面１２Ａとが接続されている状態のときには、凹部１１ａと凹部１１ｂとによって円柱状の空間が画成されている。円柱状の空間の軸方向は、第１、第２部材１１、１２の長手方向に平行である。円柱状の空間内には、断面が円形の略棒状をなし加熱部１０の熱源をなす主ヒーター１３が設けられている。主ヒーター１３は、その軸方向が第１、第２部材１１、１２の長手方向に平行であり、直径は円柱状の空間の直径よりも若干小さい。主ヒーター１３の長さは第１、第２部材１１、１２の長手方向の長さと略同一である。第１部材１１と第２部材１２とは、主ヒーター１３を中心として対称形状をなす。なお、第１、第２部材１１、１２の、主ヒーター１３に対向する位置は、被加熱部に相当する。
【００１９】
第１部材１１上であってシート材載置面２１に対向する位置をなす他の側面１１Ｂには、切断刃１１Ｃと第１加熱面１１Ｄと第２加熱面１１Ｅとが設けられている。なお、第２部材１２の他の側面１２Ｂはシート材載置面２１と同一の幅の帯状の平面となっている。切断刃１１Ｃと第１加熱面１１Ｄと第２加熱面１１Ｅとは、第１部材１１の一部をなし一体に構成されており、これらは、シート材載置面に当接可能である。第１加熱面１１Ｄ、第２加熱面１１Ｅはそれぞれ帯状の平面状をなしており、第２加熱面１１Ｅは第１加熱面１１Ｄに対して面一である。また、第２加熱面１１Ｅの長手方向は、第１加熱面１１Ｄの長手方向に平行である。第１加熱面１１Ｄ、第２加熱面１１Ｅの長手方向の長さは第１部材１１の長手方向の長さと同一である。なお、切断刃１１Ｃは直線状部に相当する。
【００２０】
切断刃１１Ｃは細長い略三角柱形状をしており、側面を構成する一の辺が刃先１１Ｆをなす。切断刃１１Ｃは、第１加熱面１１Ｄと第２加熱面１１Ｅとの間に設けられており、第１加熱面１１Ｄと第２加熱面１１Ｅとに隣接している。切断刃１１Ｃの長手方向は第１、第２加熱面１１Ｅの長手方向に平行であり、長手方向の長さは、第１部材１１の長さと同一である。切断刃１１Ｃは、第１、第２加熱面１１Ｄ、１１Ｅよりもシート材載置面２１の方向に突出した状態となっている。第１加熱面１１Ｄ、切断刃１１Ｃ、及び第２加熱面１１Ｅの幅方向の長さの合計は、これらに対向するシート材載置面２１の幅方向の長さと同一であり、シート材載置面２１と第１加熱面１１Ｄ及び第２加熱面１１Ｅとによって重ねられた複数のシート材を安定して挟むことができるように構成されている。
【００２１】
切断刃１１Ｃと第１加熱面１１Ｄと第２加熱面１１Ｅとを一体に設けたため、シート材が、シート材載置面２１と切断刃１１Ｃの刃先１１Ｆとにより挟まれることにより切断され、第１加熱面１１Ｄ、第２加熱面１１Ｅとシート材載置面２１とにより挟まれることによりヒートシール部が設けられる。第１加熱面１１Ｄ、第２加熱面１１Ｅの幅方向の長さを極力短くしてやることによって、ヒートシール部の幅方向の長さを短くすることができ、ヒートシール部の面積を小さくすることができる。
【００２２】
また、第１部材１１と第２部材１２とが同一の熱伝導性材料からなり、第１部材１１と第２部材１２とが主ヒーター１３を中心として対称形状をなすようにしたため、第１部材１１の温度分布と第２部材１２の温度分布とを、主ヒーター１３が設けられている位置である第１、第２部材１１、１２のフランジ面１１Ａ、１２Ａに対して対称形状とすることができる。この結果、加熱部１０の長手方向において反りが発生することを防止でき、加熱部１０を構成する第１部材１１に設けられている切断刃１１Ｃの反りの発生を防止することができる。温度分布を対称形状とすることにより第１部材１１と第２部材１２とにより構成される加熱部１０の反りを防止できる理論については後述する。なお、第２部材１２は他の側面１２Ｂに切断刃１１Ｃが設けられていない点で、第１部材１１の他の側面１１Ｂとは若干異なるが、切断刃１１Ｃの体積は第１、第２部材１１、１２の体積に対して極めて小さいため、第１部材１１と第２部材１２とは主ヒーター１３を中心として対称形状であると考えて問題ない。
【００２３】
第１部材１１内部であって主ヒーター１３と切断刃１１Ｃとの略中間の位置には、円柱形状をした補助ヒーター挿入空間１１ｂが形成されている。補助ヒーター挿入空間１１ｂの長手方向は切断刃１１Ｃの長手方向と平行であり、長手方向の長さは切断刃１１Ｃの長さと略同一である。補助ヒーター挿入空間１１ｂの直径は、主ヒーター１３が設けられている空間の直径よりも小さい。補助ヒーター挿入空間１１ｂ内には補助ヒーター１４が設けられている。補助ヒーター１４は、切断刃１１Ｃと略同一の長さを有する断面が円形の略棒状をしており、その長手方向は切断刃１１Ｃの長手方向と平行であり、直径は補助ヒーター挿入空間１１ｂの直径よりも若干小さい。
【００２４】
第１部材１１の切断刃１１Ｃ、第１、第２加熱面１１Ｄ、１１Ｅは、温度の低いシート材に接近し当接したときに温度が低下する。また、第１部材１１の方が第２部材１２よりも鉛直下方に位置しているため、自然対流温度効果により第１部材１１の温度は第２部材１２の温度よりも低くなる。しかし、補助ヒーター１４が設けられているため、第１部材１１を部分的に加熱することができ、第１部材１１の温度が第２部材１２の温度よりも低くなってしまうことを防止することができる。このため、第１部材１１の温度分布と第２部材１２の温度分布とを主ヒーター１３を中心とした理想的な対称形状とすることができ、加熱部１０の長手方向において反りが発生することを高い精度で防止することができる。
【００２５】
シート材を切断しヒートシール部を設ける際には、先ず、複数重ねられた状態の図示せぬシート材が、シート材載置面２１上に載置される。次に、切断刃１１Ｃ及び第１、第２加熱面１１Ｄ、１１Ｅとシート材載置面２１とによってシート材を挟むことにより、シート材が切断刃１１Ｃによって切断され、また、第１、第２加熱面１１Ｄ、１１Ｅによってヒートシール部が設けられる。
【００２６】
加熱部１０内の温度分布を、主ヒーター１３を中心とした対称形状とすることにより、第１部材１１と第２部材１２とにより構成される加熱部１０の反りを防止できることの理論的な裏付けは以下の通りである。先ず、図２に示されるように、厚さが一定の略直方体形状をした板材が、内部の温度分布によって反返る場合の反返りの曲率半径について考える。図２に示される板材の上面と底面との中間の位置、即ち、部材の厚さの半分の位置に原点Ｏをとり、上面及び底面に平行な仮想面上にｘ軸ｙ軸をとり、上面及び底面に垂直の方向にｚ軸をとる。熱膨張係数をα、ｚ＝０の位置における接合部材の反返りの曲率半径をＲ、板材の厚さを２ｈ、変数ｚの関数で表した板材の内部の温度分布をＴ（ｚ）とし、ｘ、ｙ方向の温度差が０であるとすると、これらの間には以下の関係があることが知られている。
0003980935.tif 000002
【００２７】
式（１）より、原点Ｏを含み上面及び底面に平行な仮想面に対して温度分布Ｔ（ｚ）が対称形となっているときに、１／Ｒは０の値を採ることが分かる。
【００２８】
次に、図３に示されるように、厚さが一定の略直方体形状をした板材が２枚接合されてなる合わせ板が、内部の温度分布によって反返る場合の反返りの曲率半径について考える。上側の板材の厚さをｈ１、熱膨張係数をα１、弾性率をＥ１、下側の板材の厚さをｈ２、熱膨張係数をα２、弾性率をＥ２、合わせ板全体の温度上昇をＴ１−Ｔ０とし、ｈ＝ｈ１＋ｈ２、ｍ＝Ｅ１／Ｅ２＝１、２枚の板材の接合面における曲率半径をρとすると、以下の関係があることが知られている。
0003980935.tif 000003
【００２９】
次に、弾性体の熱応力について考える。表面応力は時間が経過することにより変化し、ビオの係数が小さいほどその応力は小さく且つ一定になる。ここで、板材の厚みを２ｈ、板表面の熱伝達係数をμ、板材の熱伝導率をｋとすると、ビオ係数βは、
0003980935.tif 000004
である。
【００３０】
以上のことから、板材の熱歪を極めて小さくするためには、熱膨張係数αの値の小さい材料を選択すべきであることが分かるが、更に、板材内部の温度分布Ｔ（ｚ）を小さくすることが必要である。このためには、板材の上下方向の中央の位置に対して温度分布が対称形になっていればよいことが上述の式（１）より分かる。また、板材の厚さ２ｈの値を大きくすること、熱伝導率ｋの値を大きくすること、熱伝達係数μの値を小さくすることにより、板材の熱歪を極小とすることができることが分かる。また、合わせ板において、上側の板材と下側の板材とを同一材料且つ同一形状とすれば、前述の（２）式においてα２−α１＝０となり、理論上１／ρ＝０となることが分かる。
【００３１】
以上の理論に基づき、本実施の形態によるシート材溶断装置１の加熱部１０の理想的な形状を考えてみると、第１部材１１と第２部材１２とを、これらが互いに接合されている接合面に設けられている主ヒーター１３を中心として対称形状とすることにより、反返りは曲率半径が対称形となるように生じ、応力もまた対称形となり、加熱部１０全体の曲率半径は最小となる。また、熱膨張係数α及び温度分布Ｔ（ｚ）の誤差を極小とすることにより、加熱部１０全体の歪を極小にすることができることが分かる。
【００３２】
また、加熱装置を備えヒートシートを行ういわゆるシール機においては、シール材料の質、厚み及びシール時間（機械の回転数）等に因って、加熱を行う温度が異なるため、シール材料の質等が変わるたびに、適切な加熱温度に設定し直す必要がある。加熱温度が設定し直されるのに伴い、装置の調整もまたそのたび毎に必要となる。しかし、本実施の形態による加熱部１０の構成では各温度での応力が第１部材１１、第２部材１２とも同じになり、調整等を不要とすることができる。
【００３３】
本発明によるシート材溶断装置、及びヒートシール装置は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本発明によるシート材溶断装置によって溶断されてできあがるパウチは図５に示されるタイプに限定されない。例えば、いわゆる合掌貼タイプ、ガゼット貼（４隅）タイプ、三方シールタイプ、スタンディングタイプ、カマス貼タイプ等としてもよい。また、溶断されて切断されたシート材によって構成されるものはパウチでなくともよい。
【００３４】
また、主ヒーター、補助ヒーター、第１部材、第２部材の形状は、本実施の形態の形状に限定されない。加熱部内における温度分布が主ヒーターを中心として対称形となればよい。
【００３５】
また、シート材溶断装置以外の装置に応用してもよい。例えば、シート材を切断せずにヒートシールのみを行うヒートシール装置や押出しラミネートを行う装置へ応用することができる。ここで、ヒートシール装置としては、インパルス型、高周波型、常温型等、いずれのタイプでもよい。また、測定器、水準器、ストレッチ、工作機等のように、高い精度で直線性が要求される直線状部を有し、直線状部を有する部材の一部が温度上昇しても、直線状部の直線性が保たれる必要のある装置へ応用することができる。
【００３６】
ヒートシール装置に応用する場合には、本実施の形態によるシート材溶断装置において、第１部材１１に切断刃１１Ｃを設けないようにする構成とすればよい。即ち、第１部材１１において、第１加熱面１１Ｄと第２加熱面１１Ｅとが面一で連続した平坦面となるようにして、この部分がシート材載置面２１と同一形状の平坦面となるような構成とすればよい。これ以外の部分は、シート材溶断装置と同一である。この平坦面とシート材載置面とでシート材を挟むことにより、ヒートシールを行う。
【００３７】
また、本実施の形態では加熱部１０を、主ヒーター１３を中心として対称形状としたが、受座にも主ヒーターを設けて、加熱部１０と同様に、受座をこの主ヒーターを中心として鉛直方向に対称形状となるようにしてもよい。この場合にも、加熱部１０と同様に、主ヒーターを中心として鉛直下側に位置する一方の側を構成する材料と、鉛直上側に位置する他の側を構成する材料とは同一の熱伝導性を有する。更に、一方の側に補助ヒーターを設けてもよい。また、前述のようにヒートシール装置へ応用した場合においても、同様にその受座に主ヒーターを設けて、受座をこの主ヒーターを中心として鉛直方向に対称形状となるようにしてもよい。この場合にも、加熱部１０と同様に、主ヒーターを中心として鉛直下側に位置する一方の側を構成する材料と、鉛直上側に位置する他の側を構成する材料とは同一の熱伝導性を有する。更に、一方の側に補助ヒーターを設けてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１記載のシート材溶断装置によれば、加熱部は第１部材のシート材載置面に対向する位置にあり、切断刃と一体の第１加熱面と第２加熱面とを有するため、第１加熱面、第２加熱面の幅方向の長さを極力短くすることによってシート材に設けられるヒートシール部の幅方向の長さを極力小さくすることができ、ヒートシール部の面積を極力小さくすることができる。このため、シート材からなるパウチの価格の低減を図ることができる。
【００３９】
また、第１部材と第２部材との接続部に主ヒーターを設け、第１部材と第２部材とが、主ヒーターを中心として対称形状をなしているため、第１部材と第２部材とからなる加熱部内における温度分布を主ヒーターを中心とした対称形とすることができ、加熱部の長手方向において反返りが発生することを防止することができる。
【００４０】
請求項２記載のシート材溶断装置によれば、第１部材は第２部材の鉛直下方に位置し、第１部材の主ヒーターと切断刃との間の位置には、切断刃の長手方向に平行に切断刃と略同一の長さを有する略棒状の補助ヒーターが設けられているため、第１部材の切断刃、第１、第２加熱面が、シート材に当接することにより温度が低下したり、第１部材の方が第２部材よりも鉛直下方に位置していることに起因して、自然対流温度効果により第１部材の温度が第２部材の温度と比較して低くなったりした場合であっても、第１部材を部分的に加熱することができる。このため、第１部材の温度分布と第２部材の温度分布とを主ヒーターを中心とした理想的な対称形状とすることができ、加熱部の長手方向において反りが発生することを高い精度で防止することができる。
【００４１】
請求項３記載のシート材溶断装置によれば、受座第１部材と受座第２部材とは、受座主ヒーターを中心として対称形状をなしているため、受座第１部材と受座第２部材とからなる受座内における温度分布を主ヒーターを中心とした対称形とすることができ、受座の長手方向において反返りが発生することを防止することができる。
【００４２】
請求項４記載のシート材溶断装置によれば、受座第２部材の、受座主ヒーターの鉛直下方の位置には、受座主ヒーターと平行に受座主ヒーターと略同一の長さを有する略棒状の受座補助ヒーターが設けられているため、第２部材の方が第１部材よりも鉛直下方に位置していることに起因して、自然対流温度効果により第２部材の温度が第１部材の温度と比較して低くなった場合であっても、第２部材を部分的に加熱することができる。このため、第２部材の温度分布と第１部材の温度分布とを主ヒーターを中心とした理想的な対称形状とすることができ、受座の長手方向において反りが発生することを高い精度で防止することができる。
【００４３】
請求項５記載のヒートシート装置によれば、第１部材と第２部材とは、主ヒーターを中心として対称形状をなすため、第１部材と第２部材とからなる加熱部内における温度分布を主ヒーターを中心とした対称形とすることができ、加熱部の長手方向において反返りが発生することを防止することができる。
【００４４】
また、第１部材は第２部材の鉛直下方に位置し、第１部材の主ヒーターと加熱面との間の位置には、加熱面の長手方向に平行に加熱面と略同一の長さを有する略棒状の補助ヒーターが設けられているため、加熱面がシート材に当接することにより温度が低下したり、第１部材の方が第２部材よりも鉛直下方に位置していることに起因して、自然対流温度効果により第１部材の温度が第２部材の温度と比較して低くなったりした場合であっても、第１部材を部分的に加熱することができる。このため、第１部材の温度分布と第２部材の温度分布とを主ヒーターを中心とした理想的な対称形状とすることができ、加熱部の長手方向において反りが発生することを高い精度で防止することができる。
【００４５】
請求項６記載のヒートシート装置によれば、受座第１部材と受座第２部材とは、受座主ヒーターを中心として対称形状をなしているため、受座第１部材と受座第２部材とからなる受座内における温度分布を主ヒーターを中心とした対称形とすることができ、受座の長手方向において反返りが発生することを防止することができる。
【００４６】
請求項７記載のヒートシート装置によれば、受座第１部材は受座第２部材の鉛直上方に位置し、受座第２部材の、受座主ヒーターの鉛直下方の位置には、受座主ヒーターと平行に受座主ヒーターと略同一の長さを有する略棒状の受座補助ヒーターが設けられているため、第２部材の方が第１部材よりも鉛直下方に位置していることに起因して、自然対流温度効果により第２部材の温度が第１部材の温度と比較して低くなった場合であっても、第２部材を部分的に加熱することができる。このため、第２部材の温度分布と第１部材の温度分布とを主ヒーターを中心とした理想的な対称形状とすることができ、受座の長手方向において反りが発生することを高い精度で防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態によるシート材溶断装置を示す要部断面図。
【図２】  本発明の実施の形態による加熱部の形状を決定するための理論的裏付けを説明する際の板材を示す斜視図。
【図３】  本発明の実施の形態による加熱部の形状を決定するための理論的裏付けを説明する際の合わせ板を示す断面図。
【図４】  従来のシート材溶断装置を示す要部断面図。
【図５】  従来のシート材溶断装置によりシート材が溶断されパウチとなった状態を示す概念図。
【符号の説明】
１      シート材溶断装置
１０    加熱部
１１    第１部材
１１Ｃ  切断刃
１１Ｆ  刃先
１２    第２部材
１３    主ヒーター
１４    補助ヒーター
２０    受座
２１    シート材載置面
３１    ヒートシール部
【図１】
0003980935.tif 000005
【図２】
0003980935.tif 000006
【図３】
0003980935.tif 000007
【図４】
0003980935.tif 000008
【図５】
0003980935.tif 000009