JP2020124886A - 熱溶着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に熱溶着が可能な熱溶着装置の提供。【解決手段】熱溶着装置２４は、循環駆動される第１無端ベルト３２及び循環駆動される第２無端ベルト３４によって、電極と電極上に配置された樹脂部材とを有するワーク２２を挟持して第１方向に搬送しながら、第１ヒータ３０Ａで第１無端ベルトを介してワークにおける電極と樹脂部材との重複領域を加熱するとともに、第２ヒータ３０Ｂで第２無端ベルトを介して重複領域を加熱する加熱機構２５と、第１方向において加熱機構の下流に配置されており、循環駆動される第３無端ベルト４０及び循環駆動される第４無端ベルト４２によって、ワークを挟持して第１方向にワークを搬送しながら、第１冷却部３８Ａで第３無端ベルトを介して重複領域を冷却するとともに、第２冷却部３８Ｂで第４無端ベルトを介して重複領域を冷却する冷却機構２７と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、熱溶着装置に関する。

蓄電モジュールとして、例えば、特許文献１に記載されたバイポーラ電池がある。このバイポーラ電池では、集電体（電極板）の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極が、電解質層を介して積層されている。集電体同士の間には、絶縁性のシール部が設けられている。このシール部は、バイポーラ電極（具体的には集電体）の周縁部にシール層（樹脂部材）を熱溶着することによって形成される。

特開２００５−１９０７１３号公報

バイポーラ電極といった電極に樹脂部材を熱溶着する場合、ヒートシーラ（熱溶着装置）が用いられる。ヒートシーラで樹脂部材を電極に熱溶着する際、樹脂部材が電極の溶着領域に載置されてなるワークを準備する。次に、循環駆動されている２つの無端ベルトでワークを挟持し搬送しながら、無端ベルトを介してワークをヒータで加熱して樹脂部材を溶融した後、無端ベルトを介してワークを冷却部で冷却する。このようにワークの加熱と冷却とによって樹脂部材を電極に接合する。この場合、無端ベルトも、加熱及び冷却されるので、ワークの加熱効率及び冷却効率が低下し、熱溶着に時間を要していた。

本発明は、効率的に熱溶着が可能な熱溶着装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る熱溶着装置は、電極に樹脂部材を熱溶着する熱溶着装置であって、 循環駆動される第１無端ベルト及び循環駆動される第２無端ベルトによって、電極と上記電極上に配置された樹脂部材とを有するワークを挟持して第１方向に搬送しながら、第１ヒータで上記第１無端ベルトを介して上記ワークにおける上記電極と上記樹脂部材との重複領域を加熱するとともに、第２ヒータで上記第２無端ベルトを介して上記重複領域を加熱する加熱機構と、上記第１方向において上記加熱機構の下流に配置されており、循環駆動される第３無端ベルト及び循環駆動される第４無端ベルトによって、上記ワークを挟持して上記第１方向に上記ワークを搬送しながら、第１冷却部で上記第３無端ベルトを介して上記重複領域を冷却するとともに、第２冷却部で上記第４無端ベルトを介して上記重複領域を冷却する冷却機構と、を備える。

上記構成では、加熱機構が第１無端ベルト及び第２無端ベルトを有し、冷却機構が第３無端ベルト及び前記第４無端ベルトを有する。そのため、第１無端ベルト及び第２無端ベルトは、冷却機構で冷却されないとともに、第３無端ベルト及び第４無端ベルトは、加熱機構で加熱されない。そのため、上記ワークの重複領域の温度を加熱機構で昇温させやすいとともに、上記ワークの重複領域を冷却機構で冷却し易い。その結果、効率的に熱溶着が可能である。

一実施形態に係る熱溶着装置は、上記第１無端ベルトの循環駆動によって回転するとともに、上記第１ヒータより下流に配置され上記第１無端ベルトを介して上記重複領域を押圧する第１押圧ローラと、上記第２無端ベルトの循環駆動によって回転するとともに、上記第２ヒータより下流に配置されており、上記第１押圧ローラと共に、上記第２無端ベルトを介して上記重複領域を押圧する第２押圧ローラと、を有してもよい。この場合、樹脂部材が電極に確実に圧着される。

上記第１無端ベルト及び上記第１押圧ローラは、上記ワークのうち上記樹脂部材側に配置されており、上記第１無端ベルトの上記第１方向に直交する第２方向の長さは、上記第１押圧ローラのローラ表面の上記第２方向の長さより長くてもよい。この場合、第１押圧ローラで押圧されている樹脂部材の領域の近傍が上記押圧によって隆起することが抑制される。

上記第１無端ベルト及び上記第１押圧ローラは、上記ワークのうち上記樹脂部材側に配置されており、上記第１押圧ローラのローラ表面の縁部は湾曲していてもよい。この場合、第１押圧ローラで押圧されている樹脂部材の領域の近傍が上記押圧によって隆起することが抑制される。

上記加熱機構は、上記第１押圧ローラより下流に配置され上記第１無端ベルトを介して上記重複領域を加熱する第３ヒータと、上記第２押圧ローラより下流に配置され上記第２無端ベルトを介して上記第３ヒータとともに上記重複領域を加熱する第４ヒータと、を更に有し、上記第１ヒータ及び上記第２ヒータは、上記樹脂部材の融点より高い第１温度で上記重複領域を加熱し、上記第３ヒータ及び第４ヒータは、上記樹脂部材の融点以下であり且つ上記冷却機構によって冷却される温度より高い第２温度で上記重複領域を加熱してもよい。

上記構成では、加熱機構内で、加熱温度は上流から下流にかけて低下する。第１押圧ローラ及び第２押圧ローラより上流では、樹脂部材の温度は融点以上にできるので、第１押圧ローラ及び第２押圧ローラによって、樹脂部材を電極に圧着できる。第１押圧ロール及び第２押圧ローラより下流では、第３ヒータ及び第４ヒータによってワークは上記第２温度で加熱される。第２温度は樹脂部材の融点以下であるため、溶融していた樹脂部材はある程度固まる。そのため、第１無端ベルト又は第２無端ベルトに樹脂部材の樹脂が付着しにくい。

一実施形態に係る熱溶着装置は、上記第１ヒータの温度を検出する第１検出器と、上記第２ヒータの温度を検出する第２検出器と、を更に備えてもよい。この場合、樹脂部材及び電極に応じて第１ヒータ及び第２ヒータの温度を適切に制御可能である。

本発明によれば、効率的に熱溶着が可能な熱溶着装置を提供できる。

一実施形態に係る蓄電モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。 蓄電モジュールの概略断面図である。 電極及び樹脂部材を含むワークを説明するための図面である。 熱溶着装置の概略平面図である。 熱溶着装置の主要部を説明するための図面である。 熱溶着装置の制御部の機能を説明するためのブロック図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った概略断面図である。 熱溶着装置の変形例を説明するための図面である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。図１において、蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両のバッテリとして使用される。蓄電装置１は、複数（ここでは３つ）の蓄電モジュール２を備えている。蓄電モジュール２は、例えば、後述するバイポーラ電極１６を備えたバイポーラ電池である。蓄電モジュール２は、例えばニッケル水素二次電池、リチウム二次電池などである。

積層方向に互いに隣り合う蓄電モジュール２同士は、導電板３を介して電気的に接続されている。導電板３は、積層方向に互いに隣り合う蓄電モジュール２間と、積層端に位置する蓄電モジュール２の積層方向の外側と、にそれぞれ配置されている。

積層端に位置する蓄電モジュール２の積層方向の外側に配置された一方の導電板３には、正極端子４が接続されている。積層端に位置する蓄電モジュール２の積層方向の外側に配置された他方の導電板３には、負極端子５が接続されている。正極端子４及び負極端子５は、例えば導電板３の縁部から積層方向に交差する方向に引き出されている。正極端子４及び負極端子５により、蓄電装置１の充放電が実施される。積層端に位置する蓄電モジュール２の積層方向の外側には、導電板３が配置されていなくてもよい。この場合、蓄電装置１における蓄電モジュール２と導電板３との積層体の最外層（スタック最外層）が蓄電モジュール２となる。また、正極端子４は、積層端に位置する一方の蓄電モジュール２に接続され、負極端子５は、積層端に位置する他方の蓄電モジュール２に接続されることとなる。

導電板３は、蓄電モジュール２において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板３には、積層方向と正極端子４及び負極端子５の延在方向とに垂直な方向に延在した複数の空隙３ａが設けられている。これらの空隙３ａを空気等の冷媒が通過することにより、蓄電モジュール２からの熱を効率的に外部に放出できる。

蓄電装置１は、蓄電モジュール２及び導電板３を積層方向に拘束する拘束ユニット６を備えている。拘束ユニット６は、蓄電モジュール２及び導電板３を積層方向に挟む１対の拘束プレート７と、これらの拘束プレート７同士を締結する複数組のボルト８及びナット９とを有している。

拘束プレート７は、鉄等の金属で形成されている。各拘束プレート７と導電板３との間には、樹脂フィルム等の絶縁フィルム１０がそれぞれ配置されている。拘束プレート７及び絶縁フィルム１０は、例えば平面視矩形状である。ボルト８の軸部８ａが各拘束プレート７に設けられた挿通孔７ａを挿通した状態で、軸部８ａの先端部にナット９が螺合することで、蓄電モジュール２、導電板３及び絶縁フィルム１０に積層方向の拘束荷重が付与される。スタック最外層が蓄電モジュール２である場合には、絶縁フィルム１０により、拘束プレート７と蓄電モジュール２との間が絶縁されることとなる。

図２は、蓄電モジュールの概略断面図である。蓄電モジュール２は、電池構造体１１と、電池構造体１１を取り囲む枠体１２とを備えている。

電池構造体１１は、セパレータ１３を介して積層された複数の電極Ｅを含む電極積層体１４と、複数の樹脂部材１５とを含む。

複数の電極Ｅは、複数のバイポーラ電極１６と、負極終端電極１７と、正極終端電極１８とを含む。本実施形態では、電極積層体１４の積層方向（一方向）Ｄ１は、蓄電装置１における複数の蓄電モジュール２の積層方向と一致している。

バイポーラ電極１６は、電極板１９、電極板１９の一方面１９ａに設けられた正極２０、電極板１９の他方面１９ｂに設けられた負極２１を含んでいる。本実施形態では、バイポーラ電極１６は、平面視矩形状である。正極２０は、正極活物質が塗工されて形成された正極活物質層である。負極２１は、負極活物質が塗工されて形成された負極活物質層である。電極積層体１４において、一のバイポーラ電極１６の正極２０は、セパレータ１３を挟んで積層方向Ｄ１に隣り合う一方のバイポーラ電極１６の負極２１と対向している。電極積層体１４において、一のバイポーラ電極１６の負極２１は、セパレータ１３を挟んで積層方向Ｄ１に隣り合う他方のバイポーラ電極１６の正極２０と対向している。

負極終端電極１７は、電極積層体１４において、積層方向Ｄ１の一端に配置されている。負極終端電極１７は、電極板１９、及び電極板１９の他方面１９ｂに設けられた負極２１を含んでいる。負極終端電極１７の負極２１は、セパレータ１３を介して積層方向Ｄ１の一端のバイポーラ電極１６の正極２０と対向している。負極終端電極１７の電極板１９の一方面１９ａには、蓄電モジュール２に隣接する一方の導電板３が接触している。

正極終端電極１８は、電極積層体１４において、積層方向Ｄ１の他端に配置されている。正極終端電極１８は、電極板１９、及び電極板１９の一方面１９ａに設けられた正極２０を含んでいる。正極終端電極１８の電極板１９の他方面１９ｂには、蓄電モジュール２に隣接する他方の導電板３が接触している。正極終端電極１８の正極２０は、セパレータ１３を介して積層方向Ｄ１の他端のバイポーラ電極１６の負極２１と対向している。

電極板１９は、金属製であり、例えばニッケル又はニッケルメッキ鋼板からなる。電極板１９は、例えばニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板１９の周縁部１９ｃ（バイポーラ電極１６の周縁部）は、矩形枠状をなし、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。正極２０を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極２１を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。本実施形態では、電極板１９の他方面１９ｂにおける負極２１の形成領域は、電極板１９の一方面１９ａにおける正極２０の形成領域に対して一回り大きくなっている。

セパレータ１３は、例えばシート状に形成されている。本実施形態では、セパレータ１３は、平面視矩形状である。セパレータ１３としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。セパレータ１３は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。セパレータ１３は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。

樹脂部材１５は、電極板１９の一方面１９ａにおいて周縁部１９ｃの全周にわたって連続的に設けられ、積層方向Ｄ１から見て矩形枠状をなしている。本実施形態では、バイポーラ電極１６の電極板１９のみならず、負極終端電極１７の電極板１９及び正極終端電極１８の電極板１９に対しても樹脂部材１５が設けられている。負極終端電極１７では、電極板１９の一方面１９ａの周縁部１９ｃに樹脂部材１５が設けられ、正極終端電極１８では、電極板１９の一方面１９ａ及び他方面１９ｂの双方の周縁部１９ｃに樹脂部材１５が設けられている。樹脂部材１５（例えばバイポーラ電極１６の電極板１９に設けられている樹脂部材１５）の内側端部（枠状の内側の端部）には段差Ｓ（換言すれば、厚さが一部薄くなった部分）が設けられてもよい。

樹脂部材１５は、電極板１９の一方面１９ａに熱溶着され、気密に接合されている。樹脂部材１５の電極Ｅへの熱溶着方法については後述する。樹脂部材１５は、例えば積層方向Ｄ１に所定の厚さを有するフィルムである。樹脂部材１５の内側は、積層方向Ｄ１に互いに隣り合う電極板１９の周縁部１９ｃ同士の間に位置している。樹脂部材１５の外側は、電極板１９の縁よりも外側に張り出しており、その先端部分は、枠体１２に埋設されている。積層方向Ｄ１に沿って互いに隣り合う樹脂部材１５同士は、互いに離間していてもよく、接していてもよい。樹脂部材１５の外縁部分同士は、例えば熱板溶着などによって互いに接合していてもよい。

電極板１９と樹脂部材１５とが重なる領域は、電極板１９と樹脂部材１５との接合領域Ｋとなっている。接合領域Ｋにおいて、電極板１９の表面は、粗面化されている。粗面化された領域は、接合領域Ｋのみでもよいが、本実施形態では電極板１９の全面が粗面化されている。粗面化は、例えば電解メッキによる複数の突起の形成により実現し得る。複数の突起が形成されることにより、電極板１９と樹脂部材１５との接合界面では、溶融状態の樹脂が粗面化により形成された複数の突起間に入り込み、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板１９と樹脂部材１５との間に接合強度を向上させることができる。粗面化の際に形成される突起は、例えば基端側から先端側に向かって先太りとなる形状を有している。これにより、隣り合う突起の間の断面形状がアンダーカット形状となり、アンカー効果を高めることが可能となる。

電池構造体１１内には複数の内部空間Ｖが設けられている。各内部空間Ｖは、隣り合う複数の電極Ｅ間に設けられる。内部空間Ｖは、積層方向Ｄ１で隣り合う電極板１９の間において、当該電極板１９と樹脂部材１５とにより気密及び水密に仕切られた空間である。よって、樹脂部材１５は、内部空間Ｖをシールするシール部材として機能する。内部空間Ｖには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液からなる電解液（不図示）が収容されている。電解液は、セパレータ１３、正極２０及び負極２１内に含浸されている。

電解液は強アルカリ性なので、樹脂部材１５は、耐強アルカリ性を有する樹脂材料により構成されている。樹脂部材１５の材料は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）または変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等の樹脂である。

枠体１２は、電池構造体１１の周囲（具体的には、樹脂部材１５の周囲）に配置されている。枠体１２は、例えば角筒状である。枠体１２の材料は、樹脂部材１５の材料に対して相溶性を有する樹脂であることが好ましく、例えば、枠体１２の材料は、樹脂部材１５の材料と同じである。枠体１２は、各樹脂部材１５に接合されており、内部空間Ｖを更に封止する。よって、枠体１２は、電池構造体１１をシール（封止）する機能も有する。そのため、樹脂部材１５を例えば１次シールとみなすと、枠体１２は、２次シールとみなし得る。

次に、電極Ｅに樹脂部材１５を熱溶着する方法を、バイポーラ電極１６に樹脂部材１５を熱溶着する場合を例にして説明する。

まず、図３の（ａ）部及び（ｂ）部に示したように、バイポーラ電極１６の周縁部（具体的には、電極板１９の周縁部１９ｃ）上に樹脂部材１５が位置するように、枠状の樹脂部材１５を電極板１９の一方面１９ａ上に載置する。図３の（ｂ）部は、図３の（ａ）部の白抜き矢印側からみた概略側面図である。

樹脂部材１５の端面（又は側面）は電極板１９の端面（又は側面）よりも外側に位置している。電極板１９の周縁部１９ｃに樹脂部材１５が配置された状態で仮止めしてもよい。仮止めは、治具による固定、樹脂部材１５の部分的な加熱による変形などによって行われ得る。このように樹脂部材１５が配置されたバイポーラ電極１６をワーク２２とし、樹脂部材１５をバイポーラ電極１６に熱溶着することによって、樹脂部材付きのバイポーラ電極１６を得る。

ワーク２２のうち、バイポーラ電極１６と樹脂部材１５の重複領域２３が溶着されるべき溶着領域である。図３の（ａ）部のハッチングは、重複領域２３を示している。本実施形態では、電極板１９及び樹脂部材１５の平面視形状は矩形であるため、重複領域２３も矩形である。よって、重複領域２３は、長手方向Ｄ２に延在する第１重複領域２３ａ及び第２重複領域２３ｂと、短手方向Ｄ３に延在する第３重複領域２３ｃ及び第４重複領域２３ｄとを有する。

バイポーラ電極１６と樹脂部材１５の熱溶着に使用する熱溶着装置２４を、第１重複領域２３ａの溶着を行う場合を例にして説明する。熱溶着装置２４は例えばヒートシーラである。

図４は、熱溶着装置の概略平面図である。図４のハッチングは、図３の場合と同様に、重複領域２３を示している。図５は、熱溶着装置の主要部を説明するための図面である。図６は、熱溶着装置が有する制御部の機能を説明するブロック図である。図６では、後述する制御部３５の主な機能に関する要素のみ図示している。

熱溶着装置２４は、ワーク２２を水平搬送しながら、バイポーラ電極１６と樹脂部材１５との第１重複領域２３ａ（溶着領域）を加熱し、樹脂部材１５をバイポーラ電極１６（より具体的には電極板１９）に熱溶着する装置である。本実施形態では、鉛直方向において樹脂部材１５側が上側になるようにワーク２２を水平搬送しながら熱溶着を行う場合を説明する。したがって、説明の便宜のため、樹脂部材１５側を「上側」と称し、電極板１９側を「下側」と称す。

熱溶着装置２４は、図４及び図５に示したように、ワーク２２の搬送方向（第１方向）Ｘにおいて上流側から加熱機構２５と、冷却機構２７とを有するとともに、押圧部２６と、図６に示したように、本体部２８を備える。図４及び図５では本体部２８の図示を省略している。本体部２８は、加熱機構２５及び冷却機構２７を制御する機能を有する。本体部２８は、加熱機構２５及び冷却機構２７等を支持する機能を有し得る。

加熱機構２５は、図５に示したように、第１搬送部２９と、上側ヒータ（第１ヒータ）３０Ａと、下側ヒータ（第２ヒータ）３０Ｂとを有する。

第１搬送部２９は、ワーク２２の上側に配置された一対の第１ローラ３１Ａ，３１Ｂに掛け渡された第１無端ベルト３２と、ワーク２２の下側に配置された一対の第２ローラ３３Ａ，３３Ｂに掛け渡された第２無端ベルト３４とを有する。第１ローラ３１Ａ及び第１ローラ３１Ｂは、搬送方向Ｘに離間して配置されている。第２ローラ３３Ａ及び第２ローラ３３Ｂは搬送方向Ｘに離間して配置されている。第１ローラ３１Ａ，３１Ｂと、第２ローラ３３Ａ，３３Ｂとは、第１無端ベルト３２及び第２無端ベルト３４とによって、ワーク２２を挟持可能に配置されている。第１搬送部２９は、第１無端ベルト３２及び第２無端ベルト３４を循環駆動することによって、ワーク２２を搬送方向Ｘに搬送する。

第１搬送部２９は、図６に示した本体部２８が有する第１駆動部４３Ａによって駆動される。第１駆動部４３Ａは、本体部２８が有する制御部３５の制御信号に基づいて第１搬送部２９を駆動する。具体的には、第１ローラ３１Ａ，３１Ｂの少なくとも一方を回転駆動するとともに、第２ローラ３３Ａ，３３Ｂの少なくとも一方を回転駆動する。第１駆動部４３Ａは、例えばモータといった駆動力発生源と、駆動力発生源で発生した駆動力を、第１ローラ３１Ａ，３１Ｂの少なくとも一方の回転軸及び第２ローラ３３Ａ，３３Ｂの少なくとも一方の回転軸に伝達する伝達機構を有し得る。第１駆動部４３Ａは、第１ローラ３１Ａ，３１Ｂの少なくとも一方に対して駆動力を提供するための駆動力発生源と、第２ローラ３３Ａ，３３Ｂの少なくとも一方の回転軸に対して駆動力を提供するための駆動力発生源と、を有してもよい。

上側ヒータ３０Ａは、一対の第１ローラ３１Ａ，３１Ｂの間に配置されている。上側ヒータ３０Ａは、第１無端ベルト３２を介してワーク２２を、樹脂部材１５の融点以上（又は、ガラス転移温度以上）の温度で加熱する。樹脂部材１５の融点（又はガラス転移温度）は、樹脂部材１５の材料樹脂の融点（又はガラス転移温度）に相当する。上側ヒータ３０Ａの温度は、制御部３５（図６参照）によって制御される。

下側ヒータ３０Ｂは、一対の第２ローラ３３Ａ，３３Ｂの間に配置されている。下側ヒータ３０Ｂは、第２無端ベルト３４を介してワーク２２を、樹脂部材１５の融点温度（或いは、ガラス転移温度以上）の温度で加熱する。下側ヒータ３０Ｂは、上側ヒータ３０Ａとともに、ワーク２２を挟むように配置され得る。上側ヒータ３０Ａ及び下側ヒータ３０Ｂは、例えば、バネ機構などによってワーク２２に押しつけられていてもよい。下側ヒータ３０Ｂの温度は、制御部３５（図６参照）によって制御される。

上側ヒータ３０Ａには、上側温度センサ（第１検出器）３６Ａ（図６参照）が取り付けられ、下側ヒータ３０Ｂには下側温度センサ（第２検出器）３６Ｂ（図６参照）が取り付けられてもよい。上側温度センサ３６Ａ及び下側温度センサ３６Ｂは、例えば熱電対である。図６に示したように、上側温度センサ３６Ａ及び下側温度センサ３６Ｂは、制御部３５に電気的に接続されており、それらの温度検出結果は、制御部３５に入力される。制御部３５は、上側温度センサ３６Ａ及び下側温度センサ３６Ｂの温度検出結果に応じて、上側温度センサ３６Ａ及び下側温度センサ３６Ｂを調整してもよい。

上記のように、上側ヒータ３０Ａ及び下側ヒータ３０Ｂによって、ワーク２２が樹脂部材１５の融点温度以上（或いは、ガラス転移温度以上）の温度で加熱されるので、ワーク２２が上側ヒータ３０Ａ及び下側ヒータ３０Ｂによる加熱領域を通過することによって、樹脂部材１５が溶融される。

押圧部２６は、上側押圧ローラ（第１押圧ローラ）２６Ａ及び下側押圧ローラ（第２押圧ローラ）２６Ｂを有する。上側押圧ローラ２６Ａは、一対の第１ローラ３１Ａ，３１Ｂの間で且つ上側ヒータ３０Ａの下流に配置されている。下側押圧ローラ２６Ｂは、一対の第２ローラ３３Ａ，３３Ｂの間で且つ下側ヒータ３０Ｂの下流に配置されている。上側押圧ローラ２６Ａ及び下側押圧ローラ２６Ｂは、第１無端ベルト３２及び第２無端ベルト３４の循環駆動に伴って回転する。

上側押圧ローラ２６Ａ及び下側押圧ローラ２６Ｂは、協働してワーク２２（具体的には、ワーク２２のうち、樹脂部材１５と電極板１９の第１重複領域２３ａ）を鉛直方向に押圧する。これにより、上側ヒータ３０Ａ及び下側ヒータ３０Ｂによって溶融された樹脂部材１５が電極板１９に圧着される。押圧部２６によるワーク２２への押圧力は、例えば上側押圧ローラ２６Ａ及び下側押圧ローラ２６Ｂ間の距離を調整することによって調整され得る。

図７に示したように、上側押圧ローラ２６Ａのローラ表面２６１の幅ｗ１（第１方向である搬送方向Ｘに直交する第２方向の長さ）は、第１無端ベルト３２の幅ｗ２より狭くてもよい。換言すれば、幅ｗ２は、幅ｗ１より広くてもよい。

上側押圧ローラ２６Ａのローラ表面２６１の縁部２６１ａ（換言すれば、ローラ表面２６１と側面２６２との接続部）はＲを有してもよい。すなわち、縁部２６１ａは湾曲していてもよい。

図４及び図５に示したように、冷却機構２７は、第２搬送部３７と、上側冷却部３８Ａ（第１冷却部）と、下側冷却部３８Ｂ（第２冷却部）とを有する。

第２搬送部３７は、ワーク２２の上側に配置された一対の第３ローラ３９Ａ，３９Ｂに掛け渡された第３無端ベルト４０と、ワーク２２の下側に配置された一対の第４ローラ４１Ａ，４１Ｂに掛け渡された第４無端ベルト４２とを有する。第３ローラ３９Ａ及び第３ローラ３９Ｂは、搬送方向Ｘに離間して配置されている。第４ローラ４１Ａ及び第４ローラ４１Ｂは搬送方向Ｘに離間して配置されている。第３ローラ３９Ａ，３９Ｂと、第４ローラ４１Ａ，４１Ｂとは、第３無端ベルト４０及び第４無端ベルト４２とによって、ワーク２２の第１重複領域２３ａを挟持可能に配置されている。第２搬送部３７は、第３無端ベルト４０及び第４無端ベルト４２を循環駆動することによって、ワーク２２を搬送方向Ｘに搬送する。

第２搬送部３７は、図６に示した第２駆動部４３Ｂによって駆動される。第２駆動部４３Ｂは、制御部３５の制御信号に基づいて第２搬送部３７を駆動する。具体的には、第３ローラ３９Ａ，３９Ｂの少なくとも一方を回転駆動するとともに、第４ローラ４１Ａ，４１Ｂの少なくとも一方を回転駆動する。第２駆動部４３Ｂの構成は、第１駆動部４３Ａと同様とし得る。

上側冷却部３８Ａは、第３ローラ３９Ａ，３９Ｂの間に配置されている。下側冷却部３８Ｂは、第４ローラ４１Ａ，４１Ｂの間に配置されている。下側冷却部３８Ｂは、上側冷却部３８Ａとともに、第３無端ベルト４０及び第４無端ベルト４２を介してワーク２２を挟むように配置され得る。上側冷却部３８Ａ及び下側冷却部３８Ｂは、第３無端ベルト４０及び第４無端ベルト４２を介してワーク２２の第１重複領域２３ａの温度を室温程度（例えば、３０℃以下）まで冷却する。上側冷却部３８Ａ及び下側冷却部３８Ｂは、例えば、熱伝導率の高い材料で形成された冷却板であり得る。冷却板には、冷却効率を向上させるために、放熱板が取り付けられていてもよい。更に、冷却効率を向上させるために、冷却板或いは放熱板にブロアーで送風してもよい。例えばブロアーは、本体部２８に配置され得る。また、ブロアーの風量などは、例えば制御部３５で制御してもよい。上側冷却部３８Ａ及び下側冷却部３８Ｂは、例えば、バネ機構などによってワーク２２に押しつけられていてもよい。

上側冷却部３８Ａ及び下側冷却部３８Ｂによって、ワーク２２の第１重複領域２３ａが上記温度まで冷却されるので、ワーク２２が上側冷却部３８Ａ及び下側冷却部３８Ｂによる冷却領域を通過することによって、樹脂部材１５がバイポーラ電極１６（具体的には、電極板１９）に確実に固定される。その結果、第１重複領域２３ａが溶着されたワーク２２が得られる。また、上側冷却部３８Ａ及び下側冷却部３８Ｂによって、樹脂部材１５が冷却されるので、樹脂部材１５が確実に固まる。そのため、樹脂部材１５の変形（例えばシワ）などを防止できる。

熱溶着装置２４は、図４に示したように、ワーク２２を搬送方向Ｘに搬送するとともに、ワーク２２を支持するために、搬送機構４４を更に備えてもよい。搬送機構４４は、加熱機構２５及び冷却機構２７と同期してワーク２２を搬送する。搬送機構４４は、制御部３５で制御され得る。搬送機構４４が、別途制御部を備えている場合、制御部３５は、搬送機構４４の制御部に制御信号を送って制御すればよい。搬送機構４４が、別途制御部３５を備えていない場合、搬送機構４４の構成に応じた駆動部を本体部２８が備えればよい。

図３に示した重複領域２３のうち第２重複領域２３ｂ、第３重複領域２３ｃ及び第４重複領域２３ｄを溶着する場合には、ワーク２２の向きを変えて、熱溶着装置２４に挿入すればよい。

熱溶着装置２４を用いてバイポーラ電極１６に樹脂部材１５を溶着する場合について説明したが、負極終端電極１７及び正極終端電極１８についても同様にして樹脂部材１５を溶着できる。

熱溶着装置２４は、例えば第１重複領域２３ａと第２重複領域２３ｂを一度に溶着できるように、図４及び図５に示した加熱機構２５、押圧部２６及び冷却機構２７のセットを、２つ備えてもよい。この場合、一方の加熱機構２５、押圧部２６及び冷却機構２７のセットと、他方のセットとは対向配置される。

熱溶着装置２４では、ワーク２２は、加熱機構２５が有する第１無端ベルト３２及び第２無端ベルト３４によって挟持され且つ搬送されている間に、上側ヒータ３０Ａ及び下側ヒータ３０Ｂによって加熱される。この際、第１無端ベルト３２及び第２無端ベルト３４も加熱される。一方、ワーク２２は、第２搬送部３７が有する第３無端ベルト４０及び第４無端ベルト４２によって挟持され且つ搬送されている間に、冷却される。この際、第３無端ベルト４０及び第４無端ベルト４２も冷却される。

熱溶着装置２４では、加熱機構２５と冷却機構２７とで無端ベルトを共有していない。すなわち、加熱機構２５が有する第１無端ベルト３２及び第２無端ベルト３４と、冷却機構２７が有する第３無端ベルト４０及び第４無端ベルト４２とは独立した別体である。従って、第１無端ベルト３２及び第２無端ベルト３４が循環駆動され、第１無端ベルト３２及び第２無端ベルト３４も上側ヒータ３０Ａ及び下側ヒータ３０Ｂで加熱されると、その温度を維持し易い。同様に、第２無端ベルト３４と第４無端ベルト４２が循環駆動され、第２無端ベルト３４と第４無端ベルト４２も上側冷却部３８Ａ及び下側冷却部３８Ｂで冷却されると。その温度を維持し易い。

そのため、加熱機構２５では、ワーク２２の温度を上げやすく、冷却機構２７では、ワーク２２の温度を下げやすい。よって、熱溶着に要する時間（マシンサイクルタイム）を短縮できる。更に、第１〜第４無端ベルト３２，３４，４０，４２に対して、温度変化が生じにくいので、第１〜第４無端ベルト３２，３４，４０，４２が劣化しにくい。その結果、第１〜第４無端ベルト３２，３４，４０，４２の交換に要するコスト及び時間を低減できる。更に、第１〜第４無端ベルト３２，３４，４０，４２が劣化しにくいため、溶着品質を向上できる。

熱溶着装置２４が、上側温度センサ３６Ａ及び下側温度センサ３６Ｂを備える場合、上側温度センサ３６Ａ及び下側温度センサ３６Ｂの検出結果に応じて、上側ヒータ３０Ａ及び下側ヒータ３０Ｂの温度を制御できる。その結果、樹脂部材１５側の温度及び電極板１９側の温度を、それらに応じた温度でより正確に制御できるため、溶着品質を向上可能である。

図７に示したように、第１無端ベルト３２の幅ｗ２が、上側押圧ローラ２６Ａの幅ｗ１より広い場合の作用効果を、幅ｗ２が幅ｗ１より狭い場合と比較して説明する。

幅ｗ２が幅ｗ１より狭いと、上側押圧ローラ２６Ａによって、ワーク２２を押圧すると、搬送方向Ｘからみて第１重複領域２３ａの両側に、隆起（エッジ）が生じる場合がある。これに対して、第１無端ベルト３２の幅ｗ２が、上側押圧ローラ２６Ａの幅ｗ１より広いと、第１無端ベルト３２のうち上側押圧ローラ２６Ａより外側の部分で樹脂部材１５を抑えることができるので、上記隆起を防止でき、滑らかな表面を形成可能である。その結果、溶着品質を向上可能である。更に、上記隆起を防止できるので、材料歩留まりを向上できる。滑らかな表面を形成可能であることから、樹脂部材１５の良好な外観を得られる。更に、樹脂部材１５が溶着された電極Ｅは、電池構造体１１を形成するために積層される。そのため、上記隆起が防止できており樹脂部材１５の表面が滑らかであることで、樹脂部材１５が溶着された電極Ｅ同士がより適切に接合され得る。

上側押圧ローラ２６Ａのローラ表面２６１の縁部２６１ａが湾曲している場合、縁部２６１ａでの押圧力を分散できる。そのため、上記隆起を抑制できる。そのため、幅ｗ２が、幅ｗ１より広い場合の作用効果と同様の作用効果を有する。幅ｗ２が、幅ｗ１より広く且つ縁部２６１ａが湾曲している場合、更に上記隆起部の発生を抑制できる。

上述した隆起を更に防止する観点からは、加熱機構２５による加熱領域であって樹脂部材１５側に配置されている一対の第１ローラ３１Ａ，３１Ｂ（特に、第１ローラ３１Ｂ）、上側ヒータ３０Ａの大きさ（幅）より、第１無端ベルト３２の幅ｗ２が広い方が好ましい。同様の観点から、一対の第１ローラ３１Ａ，３１Ｂ（特に、第１ローラ３１Ｂ）、上側ヒータ３０Ａの形状も上側押圧ローラ２６Ａと同様に加工されていることが好ましい。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、第１ローラ３１Ａ，３１Ｂの間には、複数の上側ヒータが配置され、第２ローラ３３Ａ，３３Ｂの間には、複数の下側ヒータが配置されてもよい。この場合、複数の上側ヒータ及び複数の下側ヒータの温度は、上流から下流側に段階的に低くなるように設定され得る。複数の上側ヒータ及び複数の下側ヒータを備える実施形態の一例を、図８を利用して説明する。

図８には、第１ローラ３１Ａ，３１Ｂの間に上側ヒータ３０Ａ、上側ヒータ３０Ｃ及び上側ヒータ（第３ヒータ）３０Ｅが配置された実施形態を例示している。具体的には、上側ヒータ３０Ａは、第１ローラ３１Ａ寄りに配置され、上側ヒータ３０Ｃは、上側ヒータ３０Ａと上側押圧ローラ２６Ａとの間に配置され、上側ヒータ３０Ｅは、上側ヒータ３０Ｃと第１ローラ３１Ｂとの間に配置されている。この場合、図８に示したように、第２ローラ３３Ａ，３３Ｂの間に上側ヒータ３０Ａ、上側ヒータ３０Ｃ及び上側ヒータ３０Ｅに対応して、下側ヒータ３０Ｂ、下側ヒータ３０Ｄ及び下側ヒータ（第４ヒータ）３０Ｆが配置される。

上側ヒータ３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅの温度は、樹脂部材１５の融点温度以上に設定される。上側ヒータ３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅの温度は、上流から下流にかけて温度が低くなるように設定される。すなわち、上側ヒータ３０Ａの温度（第１温度）は、上側ヒータ３０Ｃ及び上側ヒータ３０Ｅの温度より高く設定される。上側ヒータ３０Ｃの温度は、上側ヒータ３０Ａの温度と上側ヒータ３０Ｅの温度の間の温度に設定される。上側ヒータ３０Ｅの温度（第２温度）は、樹脂部材１５の融点以下（好ましくは融点未満）であって、冷却機構２７で冷却される温度（上側冷却部３８Ａ及び下側冷却部３８Ｂの温度又は目標冷却温度）より高い温度に設定される。下側ヒータ３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｆの温度の関係も対応する上側ヒータ３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅの温度の関係と同様である。

図８の構成では、上流から下流にかけて、樹脂部材１５の温度は徐々に低くなる。押圧部２６までは樹脂部材１５の融点以上に加熱されるので、押圧部２６によって樹脂部材１５を電極Ｅに圧着できる。更に、押圧部２６の下流では樹脂部材１５の融点温度以下の温度で加熱されるので、溶融していた樹脂部材１５がある程度固まる。そのため、樹脂部材１５の温度が急激に低下する場合に比べて、溶融した樹脂部材１５の樹脂が第１無端ベルト３２及び第２無端ベルト３４に張り付くことを防止できる。これにより、材料歩留まりを向上可能である。更に、溶融した樹脂部材１５の樹脂が第１無端ベルト３２及び第２無端ベルト３４に張り付かないので、溶着品質を向上可能であるとともに、材料歩留まりも向上できる。

上側ヒータ３０Ａ，上側ヒータ３０Ｃ及び上側ヒータ３０Ｅそれぞれには、上側温度センサが取り付けられていてもよい。上側温度センサの例は、熱電対である。同様に、下側ヒータ３０Ｂ、下側ヒータ３０Ｄ及び下側ヒータ３０Ｆそれぞれには、下側温度センサが取り付けられていてもよい。下側温度センサの例も熱電対である。このように、上側ヒータ３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅそれぞれに上側温度センサが取り付けられ且つ下側ヒータ３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｆのそれぞれに下側温度センサが取り付けられている場合、制御部３５は、上側ヒータ３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅ及び下側ヒータ３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｆそれぞれの温度を、対応する上側温度センサ及び下側温度センサの検出結果に基づいて制御し得る。よって、樹脂部材１５側の温度及び電極板１９側の温度を、それらの材料に応じた適切な温度で制御できるため、溶着品質を向上可能である。

冷却部の構成は例示したものに限定されない。例えば、冷媒などを流してもよい。冷却部の温度調整が可能な構成を有する場合には、制御部で温度調整をしてもよい。

本発明は、例示した電極に樹脂部材を溶着する場合に限らず、他の電極に樹脂部材を溶着する場合にも適用可能である。

本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例示した種々の実施形態は適宜組み合わされてもよい。

Ｅ…電極、１５…樹脂部材、２２…ワーク、２３…重複領域、２４…熱溶着装置、２５…加熱機構、２７…冷却機構、３０Ａ…上側ヒータ（第１ヒータ）、３０Ｂ…下側ヒータ（第２ヒータ）、３２…第１無端ベルト、３４…第２無端ベルト、３６Ａ…上側温度センサ（第１検出器）、３６Ｂ…下側温度センサ（第２検出器）、２６Ａ…上側押圧ローラ（第１押圧ローラ）、２６Ｂ…下側押圧ローラ（第２押圧ローラ）、２６１…ローラ表面、２６１ａ…縁部、３８Ａ…上側冷却部（第１冷却部）、３８Ｂ…下側冷却部（第２冷却部）、４０…第３無端ベルト、４２…第４無端ベルト、３０Ｅ…上側ヒータ（第３ヒータ）、３０Ｆ…下側ヒータ（第４ヒータ）。

Claims (6)

1. 電極に樹脂部材を熱溶着する熱溶着装置であって、
   循環駆動される第１無端ベルト及び循環駆動される第２無端ベルトによって、電極と前記電極上に配置された樹脂部材とを有するワークを挟持して第１方向に搬送しながら、第１ヒータで前記第１無端ベルトを介して前記ワークにおける前記電極と前記樹脂部材との重複領域を加熱するとともに、第２ヒータで前記第２無端ベルトを介して前記重複領域を加熱する加熱機構と、
   前記第１方向において前記加熱機構の下流に配置されており、循環駆動される第３無端ベルト及び循環駆動される第４無端ベルトによって、前記ワークを挟持して前記第１方向に前記ワークを搬送しながら、第１冷却部で前記第３無端ベルトを介して前記重複領域を冷却するとともに、第２冷却部で前記第４無端ベルトを介して前記重複領域を冷却する冷却機構と、
   を備える、
   熱溶着装置。
2. 前記第１無端ベルトの循環駆動によって回転するとともに、前記第１ヒータより下流に配置され前記第１無端ベルトを介して前記重複領域を押圧する第１押圧ローラと、
   前記第２無端ベルトの循環駆動によって回転するとともに、前記第２ヒータより下流に配置されており、前記第１押圧ローラと共に、前記第２無端ベルトを介して前記重複領域を押圧する第２押圧ローラと、
   を有する、
   請求項１に記載の熱溶着装置。
3. 前記第１無端ベルト及び前記第１押圧ローラは、前記ワークのうち前記樹脂部材側に配置されており、
   前記第１無端ベルトの前記第１方向に直交する第２方向の長さは、前記第１押圧ローラのローラ表面の前記第２方向の長さより長い、
   請求項２に記載の熱溶着装置。
4. 前記第１無端ベルト及び前記第１押圧ローラは、前記ワークのうち前記樹脂部材側に配置されており、
   前記第１押圧ローラのローラ表面の縁部は湾曲している、
   請求項２又は３に記載の熱溶着装置。
5. 前記加熱機構は、
   前記第１押圧ローラより下流に配置され前記第１無端ベルトを介して前記重複領域を加熱する第３ヒータと、
   前記第２押圧ローラより下流に配置され前記第２無端ベルトを介して前記第３ヒータとともに前記重複領域を加熱する第４ヒータと、
   を更に有し、
   前記第１ヒータ及び前記第２ヒータは、前記樹脂部材の融点より高い第１温度で前記重複領域を加熱し、
   前記第３ヒータ及び第４ヒータは、前記樹脂部材の融点以下であり且つ前記冷却機構によって冷却される温度より高い第２温度で前記重複領域を加熱する、
   請求項２〜４の何れか一項に記載の熱溶着装置。
6. 前記第１ヒータの温度を検出する第１検出器と、
   前記第２ヒータの温度を検出する第２検出器と、
   を更に備える、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の熱溶着装置。

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