JP6596782B1 - 溶着装置 - Google Patents

Abstract

複数のフィルム状部材が重ね合わされた部分を挟み込んで加熱し溶着する一対の金型１０ａおよび１０ｂと、一対の金型をそれぞれ支持する一対のヒーターブロック２０ａおよび２０ｂと、一方のヒーターブロック２０ａに対して、途中に熱伝達を阻害する部分を含む複数の棒状部材５０を介して接続された複数の第１の支持ブロック３７と、他方のヒーターブロック２０ｂに対して複数の棒状部材５０を介して接続された複数の第２の支持ブロック３８と、これらの支持ブロックを介して、一対の金型の間隔を可変させてフィルム状部材を挟み込む駆動機構６０とを有する装置１を提供する。複数の第１の支持ブロックは、支持対象のヒーターブロックの第１の方向の熱変形に対応して駆動機構に対して第１の方向に移動する機構３５を含む移動可能な支持ブロック３９を少なくとも１つ含み、複数の第２の支持ブロックは、少なくとも１つの移動可能な支持ブロック３９を含む。

Description

本発明は、フィルム状部材を溶着する装置に関するものである。

日本国特開２０１１−１８１３９０号公報には、圧力および温度分布の双方を精度よく維持できる溶着装置を提供することが記載されている。この文献に開示された装置は、複数のフィルム状部材が重ね合わされた部分の少なくとも一部を溶着する一対の金型と、一対の金型をそれぞれ支持する一対の支持ユニットとを有する。支持ユニットは、それぞれ、ヒーターを内蔵する金属製のヒーターブロックであって、一方の側に金型がそれぞれ取り付けられたヒーターブロックと、ヒーターブロックと複数の棒状部材を介して連結された支持ブロックとを含む。棒状部材は、それぞれ、金属製で途中が括れ、互いに間隔をあけて配置されている。

金属層（金属箔、金属薄膜）と樹脂層とが積層されたフィルム状の部材（ラミネートフィルム）を電池ケースに用いた電池が提供されている。このラミネート型電池を製造する過程において、２枚のフィルム状部材（ラミネートフィルム）を互いの樹脂層が内側になるように重ね、その周囲で互いの樹脂層を熱溶着することにより、２枚のフィルム状部材を接合（接着）し、電池ケースを製造する。

近年、電池の大容量・大型化が図られており、電池ケースも大型になりつつある。さらに、ラミネートフィルムを溶着して電池ケースを製造する際の溶着部に対する加熱精度（熱入力の精度）に対する要望は厳しい。このため、溶着のためにフィルム状部材を挟み込む一対の金型は、大型化に対応して長くなるとともに、反りなどによる変形が小さく、精度が高い形状を維持できるものが要望されている。

本発明の一態様は、複数のフィルム状部材を溶着する装置であって、複数のフィルム状部材が重ね合わされた部分を挟み込んで加熱し、重ね合わされた部分の少なくとも一部を溶着する一対の金型であって、それぞれが第１の方向に延びた一対の金型と、一対の金型をそれぞれ支持する一対のヒーターブロックであって、それぞれが第１の方向に延びた一対のヒーターブロックとを有する装置（溶着装置）である。この装置は、さらに、第１の方向に分散して配置された複数の第１の支持ブロックであって、一対のヒーターブロックの一方に対して複数の棒状部材を介して接続された複数の第１の支持ブロックと、第１の方向に分散して配置された複数の第２の支持ブロックであって、一対のヒーターブロックの他方に対して複数の棒状部材を介して接続された複数の第２の支持ブロックとを有する。それぞれの棒状部材は、第１の方向と直交する方向に延び、途中に熱伝達を阻害する部分、例えば、途中が括れた部分を含む。この装置は、さらに、複数の第１および第２の支持ブロックを介して、一対の金型の間隔を可変させてフィルム状部材を挟み込む駆動機構を有し、複数の第１の支持ブロックは、支持対象のヒーターブロックの第１の方向の熱変形に対応して前記駆動機構に対して前記第１の方向に移動する機構を含む移動可能な支持ブロックを少なくとも１つ含み、複数の第２の支持ブロックは、少なくとも１つの同様に移動可能な支持ブロックを含む。

第１の方向に延びた一対の金型の形状の精度を保持する１つの方法は、金型を、第１の方向に延びた他の剛性の高い支持ブロックにより、第１の方向に沿って支持することである。しかしながら、この方式であると、金型が長くなると、支持するための支持ブロックも長くなり、高温になる金型と支持ブロックとの間の熱伝達を阻害したとしても長時間にわたり金型を使用することにより支持ブロックの温度も上昇する。このため、温度上昇に応じた支持ブロックの熱変形も大きくなり、結果として支持ブロックにより支持される金型が変形してしまうことを本願の発明者らは見出した。

支持ブロックが熱変形して第１の方向に延びたときに駆動機構に対して第１の方向に移動するような機構、例えば、スライド機構を導入することは可能である。しかしながら、支持ブロックの熱変形が大きくなったときに、そのような機構を安定的に動作させることは容易ではない。

このため、本発明の装置においては、複数の支持ブロックを第１の方向に分散して配置することにより、ヒーターブロックと支持ブロックとの結合箇所を限定するとともに、途中に熱伝達を阻害する部分を含む棒状部材を介して各々の支持ブロックとヒーターブロックとを接続する。さらに、複数の支持ブロックの一部または全部の支持ブロックを、支持対象のヒーターブロックの第１の方向の熱変形に対応して、駆動機構に対して第１の方向に移動する機構を含む移動可能な支持ブロックとしている。複数の支持ブロックにより安定的にヒーターブロックを支持できるとともに、各々の支持ブロックを小さく分断し、さらに熱の流入を抑制することにより熱変形を抑制できる。このため、簡易な構成で安定して第１の方向に移動する機構を備えた移動可能な支持ブロックを設けることができ、ヒーターブロックが第１の方向へ安定して延びることを可能とする装置を提供できる。したがって、第１の方向に長い金型であって、反りなどが発生しにくく、溶着対象のフィルム状部材に対し、より均等に圧力を加えることができる溶着用の装置を提供できる。

複数の第１の支持ブロックおよび複数の第２の支持ブロックのそれぞれの支持ブロックは、分散した３か所または４か所に配置された複数の棒状部材により接続されていてもよい。複数の第１の支持ブロックは、移動可能な支持ブロックを含めて２個または３個の支持ブロックにより構成され、複数の第２の支持ブロックは、移動可能な支持ブロックを含めて２個または３個の支持ブロックにより構成されていてもよい。

一対のヒーターブロックの一方の全長Ｌｈと、そのヒーターブロックに対応する複数の支持ブロック、例えば、複数の第１の支持ブロックの合計長Ｌｓとが以下の条件（１）を満足してもよい。
０．０５＜Ｌｓ／Ｌｈ＜０．５ ・・・（１）
複数の支持ブロックの合計長Ｌｓは、熱変形（熱延び）による影響を小さくするためには短いことが望ましい。一方、短すぎると支持ブロックを介してヒーターブロックおよび金型に動かして圧力を加えることが難しくなる。条件（１）の上限は、０．３であってもよく、０．２５であってもよい。条件（１）の下限は、０．０７であってもよく、０．１であってもよく、０．１５であってよい。

この装置は、一対の金型、一対のヒーターブロック、および、複数の第１および第２の支持ブロックを内蔵する真空容器をさらに有していてもよい。

本発明の一実施形態にかかる溶着装置を示す平面図。 金型およびヒーターブロックを前方から見た状態を示す図。 金型、ヒーターブロックおよび支持ブロックを側方から見た状態を示す図。 支持ブロックを前方から見た状態を示す図。

発明の実施の形態

図１に溶着装置１の一例を上方から見た様子を示している。この溶着装置１は、２枚のフィルム状部材（ラミネートフィルム、フィルム）を重ねて一部を溶着し、ラミネートパックを製造する装置である。

溶着装置１は、第１の方向（Ｘ方向、長手方向）に延びた一対の金型１０ａおよび１０ｂと、一対の金型１０ａおよび１０ｂをそれぞれ支持する一対のヒーターブロック２０ａおよび２０ｂと、第１の方向Ｘに分散して配置され、ヒーターブロック２０ａおよび２０ｂを介して一対の金型１０ａおよび１０ｂを加圧する力を中継する複数の支持ブロック３０とを含む。本例の溶着装置１の支持ブロック３０は、一対の左右２つの支持ブロック３１ａおよび３１ｂ、３２ａおよび３２ｂを含む。支持ブロック３１ａおよび３２ａは、一対のヒーターブロック２０ａおよび２０ｂの一方のブロック２０ａを支持する複数の第１の支持ブロック３７に含まれる。支持ブロック３１ｂおよび３２ｂは、一対のヒーターブロック２０ａおよび２０ｂの他方のブロック２０ｂを支持する複数の第２の支持ブロック３８に含まれる。支持ブロック３２ａおよび３２ｂは、長手方向Ｘに限られた範囲で移動する機構（移動機構）３５を含む移動可能な支持ブロック３９であり、内部構造の概要を示すために断面で示している。

なお、一対の金型１０ａおよび１０ｂ、一対のヒーターブロック２０ａおよび２０ｂ、一対の左右の支持ブロック３１ａおよび３１ｂ、３２ａおよび３２ｂは、共通の構成を備えており、具体的な構成または構造を説明する際は、一方の金型１０ａ、ヒーターブロック２０ａ、および支持ブロック３１ａおよび３２ａを参照する。

溶着装置１は、さらに、複数の支持ブロック３０の各々の支持ブロック３１ａおよび３２ａとヒーターブロック２０ａとを接続するように第１の方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に延びた複数の棒状部材５０を含む。それぞれの棒状部材５０は、途中に熱伝達を阻害する部分５１を含む。各々の支持ブロック３１ａおよび３２ａにより、ヒーターブロック２０ａは、左右上下に配置された４つの棒状部材５０により支持されている。熱伝達を阻害する部分５１を含む棒状部材５０の一例は、途中の熱伝達を阻害する部分５１の面積が絞られた形状の金属製の部材である。

本例の棒状部材５０は、さらに具体的には、中央の阻害する部分５１に向かって細くなった２つの円錐台または角錐台が中央で組み合わされた形状となっている。断面積が狭くなった中央（中間）の部分５１は、断面積が絞られる（減らされている）ので、熱伝達に要する断面積が減り、熱伝達が阻害された部分となっている。棒状部材５０の中央部分５１の断面積を減らす代わりに、または断面積を減らすとともに、断熱性に優れた材料を挟み込んでもよい。単一の材料で、特に金属製の材料で熱伝達を阻害できる構成を含む本例の棒状部材５０は、構成が簡易で、加圧力を精度よく伝達できる部材の好適な例である。

溶着装置１は、さらに、一対の金型１０ａおよび１０ｂ、一対のヒーターブロック２０ａおよび２０ｂ、一対の左右の支持ブロック３１ａおよび３１ｂ、３２ａおよび３２ｂを内蔵する真空容器３と、複数の支持ブロック３１ａ、３１ｂ、３２ａおよび３２ｂを介して、一対の金型１０ａおよび１０ｂの間隔を可変させてフィルム状部材を挟み込む駆動機構６０とを含む。駆動機構６０は、ブッシュ６５を介して真空容器３の壁を貫通するように配置され、それぞれの支持ブロック３１ａ〜３２ｂに接続された複数のシャフト６６と、複数のシャフト６６を真空容器３の外側から駆動する一対の駆動バー６７とを含む。本例では、一方の駆動バー６７が固定されており、他方の駆動バー６７を油圧シリンダまたはエアーシリンダなどの加圧機構（不図示）により押し引きすることにより支持ブロック３１ａ〜３２ｂ、一対のヒーターブロック２０ａおよび２０ｂを介して、一対の金型１０ａおよび１０ｂの間隔を可変して溶着対象のフィルムを挟み込むとともに加圧する。シャフト６６は、断熱性を向上するために適当な断熱材を挟んだ構造であってもよい。

駆動機構（駆動装置）６０は、複数の支持ブロック３０を介して一対の金型１０ａおよび１０ｂを相対的に移動でき、それらの金型１０ａおよび１０ｂの間の隙間１８を制御し、金型１０ａおよび１０ｂに挟まれるフィルム状部材を加圧できる構造であればよく、本例の構成に限定されない。さらに具体的には、駆動機構６０は、一方のヒーターブロック２０ａおよび金型１０ａに対して第１の方向（Ｘ方向）に分散して配置された複数の第１の支持ブロック３７のそれぞれの支持ブロック３１ａおよび３２ａを介して金型１０ａの位置を制御でき、他方のヒーターブロック２０ｂおよび金型１０ｂに対して第１の方向（Ｘ方向）に分散して配置された複数の第２の支持ブロック３８のそれぞれの支持ブロック３１ｂおよび３２ｂを介して金型１０ｂの位置を制御できるものであればよい。

図２に、金型１０ａおよびヒーターブロック２０ａを前方（Ｙ方向、ＩＩ方向）から見た様子を示している。図３に、金型１０ａおよびヒーターブロック２０ａが棒状部材５０により支持ブロック３１ａに接続された様子を側方（Ｘ方向、ＩＩＩ方向）から見た様子を示している。また、図４に、支持ブロック３１ａを前方（Ｙ方向、ＩＶ方向）から見た様子を示している。

金型１０ａは、ヒーターブロック２０ａの前方に取り付けられており、図３に破線で示すように、金型１０ｂとの間１８にフィルム状部材１９が重ね合わされた部分を挟み込んで加圧および加熱し、フィルム状部材１９を溶着する。ヒーターブロック２０ａは、金型１０ａと同様にＸ方向（第１の方向）に延びた断面が方形の金属製の部材であり、中心に、長手方向Ｘに沿ってヒーター２２が挿入されている。ヒーターブロック２０ａは、金型１０ａを溶着に要する温度に加熱するとともに、ヒートシンクとしての機能と、金型１０ａを支持する支持部材としての機能とを備えている。金型１０ａは、ヒーターブロック２０ａに対して、Ｘ方向に分散して配置されたねじ（ボルト）１２を用いて固定されており、シムリングを挟むことによりヒーターブロック２０ａに対する金型１０ａの直線性を調整できるようになっている。

ヒーターブロック２０ａは、Ｘ方向の左右２か所に分散された位置（接触部分、接続部分）２５および２６で、Ｘ方向の左右２か所に分散された支持ブロック３１ａおよび３２ａを含む複数の第１の支持ブロック３７に接続され、支持されている。支持ブロック３１ａおよび３２ａは、駆動機構６０、具体的には駆動機構６０のシャフト６６に接続されている。支持ブロック３１ａおよび３２ａは同期したタイミングおよび力で移動するシャフト６６により加圧される。このため、支持ブロック３１ａおよび３２ａを介してヒーターブロック２０ａがＹ方向に動き（加圧され）、ヒーターブロック２０ａにより加熱された金型１０ａを動かして、対峙する金型１０ｂとの間１８に挟まれたフィルム状部材１９を溶着する。

ヒーターブロック２０ａと、支持ブロック３１ａおよび３２ａとは、それぞれ上下左右に配置された４本の棒状部材５０により接続されている。棒状部材５０は、熱の移動を妨げる構造５１を含み、駆動機構６０により印加される圧力はヒーターブロック２０ａに良好に伝達するが、ヒーターブロック２０ａからの熱は支持ブロック３１ａおよび３２ａに伝達しにくい構造となっている。本例の装置１において、ヒーターブロック２０ａのＸ方向の全長Ｌｈは５５０ｍｍ、支持ブロック３１ａおよび３２ａのＸ方向の長さはそれぞれ６５ｍｍである。したがって、支持ブロック３１ａおよび３２ａの合計長Ｌｓは１３０ｍｍであり、Ｌｓ／Ｌｈは０．２４となり条件（１）を満足する。

この溶着装置１は、ヒーターブロック２０ａの全長が５５０ｍｍであり、金型１０ａの全長もほぼ同様で、幅５００ｍｍ前後のフィルム状部材１９を溶着できる。このため、本装置１により大型の電池パックを溶着でき、本装置１は大容量の電池の製造に適している。ヒーターブロック２０ａが長くなると、熱膨張（熱変形）により、温度を上昇させたときのヒーターブロック２０ａの長手方向（Ｘ方向、第１の方向）の延びも大きくなる。したがって、ヒーターブロック２０ａを単一の支持ブロックにより支持しようとすると、支持ブロックとの温度差あるいは熱膨張係数の差によりヒーターブロック２０ａの応力が変動し、ヒーターブロック２０ａの形状が不安定になる可能性がある。さらに、支持ブロックの熱変形を防止するために熱移動を阻害する棒状部材５０によりＸ方向に長い支持ブロックとヒーターブロック２０ａとを接続すると、支持ブロックの温度変化と、ヒーターブロック２０ａの温度変化の速度差が大きくなり、ヒーターブロック２０ａの形状が安定しにくい。

このため、この溶着装置１においては、まず、ヒーターブロック２０ａの全体を支持ブロックで支持するのではなく、支持ブロック３０を分散配置し、さらに、ヒーターブロック２０ａと支持ブロックとの接触部分２５および２６の接触面積を、加圧力が安定して伝達できる程度の最小限の面積（２次元の量）が確保できる程度に止めるようにしている。さらに、ヒーターブロック２０ａと支持ブロック３１ａおよび３２ａとを、数の限られた棒状部材５０であって、熱の移動量が低い棒状部材５０により接続している。これにより、ヒーターブロック２０ａから支持ブロック３１ａおよび３２ａに流れる熱量を最小限に止めることができ、ヒーターブロック２０ａの接触部分２５および２６の温度低下を抑制できる。

本例においては、１つの支持ブロック３１ａを４か所に分散して２次元的に配置された４本の棒状部材５０でヒーターブロック２０ａと接続し、ヒーターブロック２０ａに対して支持ブロック３１ａの姿勢を保持した状態で圧力をヒーターブロック２０ａに伝達できるようにしている。支持ブロック３１ａを３か所に分散して２次元的に配置された３本の棒状部材５０でヒーターブロック２０ａと接続してもよい。支持ブロック３１ａを５か所以上に分散して２次元的に配置された５本以上の棒状部材５０で接続してもよいが、棒状部材５０の数を増やすことによりヒーターブロック２０ａから支持ブロック３１ａへの熱流量が増加しやすく、ヒーターブロック２０ａに温度差が発生しやすくなる。また、支持ブロック３１ａ自身が大きくなり、その温度も上がりやすくなるので熱による変形の可能性が高くなる。

支持ブロック３１ａおよび３２ａを小型にして、最小限の棒状部材５０によりヒーターブロック２０ａと接続することにより、ヒーターブロック２０ａにおいては、支持ブロック３１ａおよび３２ａに流出する熱量（熱流量）を小さくできる。したがって、ヒーターブロック２０ａの長手方向（Ｘ方向、第１の方向）に挿入されたヒーター２２により、ヒーターブロック２０ａの長手方向Ｘの温度分布がより一定（均一）になるように制御できる。このため、ヒーターブロック２０ａをできるだけ一様に長手方向Ｘに変形させて、温度上昇による応力の発生を抑制し、ヒーターブロック２０ａが温度上昇により反ったり、湾曲したり、予期しない形状に変形することを抑制できる。

さらに、支持ブロック３１ａおよび３２ａにおいては、ヒーターブロック２０ａの長手方向（Ｘ方向）に分散して配置されているので、それぞれの支持ブロック３１ａおよび３２ａの長さを短縮できる。このため、個々の支持ブロック３１ａおよび３２ａの温度による熱変形量（熱延び量）を抑制でき、棒状部材５０により加圧力を伝達できる機能を維持できる範囲で、長手方向Ｘの応力が発生しにくい。したがって、支持ブロック３１ａおよび３２ａの温度上昇による変形が、ヒーターブロック２０ａに及ぼす影響を最小限にできる。

さらに、本例の溶着装置１においては、第１の支持ブロック３７の一方の支持ブロック３２ａが、駆動機構６０のシャフト６６に対し長手方向Ｘに移動する機構（移動機構、スライド機構）３５が組み込まれた移動可能な支持ブロック３９である。このスライド機構３５により、ヒーターブロック２０ａの長手方向Ｘの熱延びに対応して、支持ブロック３２ａはシャフト６６に対して自律的に長手方向Ｘに移動する。したがって、ヒーターブロック２０ａは、支持ブロック３１ａおよび３２ａにより、ヒーターブロック２０ａ自身が熱変形して長手方向Ｘに延びるように支持されている。このため、ヒーターブロック２０ａに対する応力の発生を抑制でき、ヒーターブロック２０ａがさらに安定して、一様に長手方向Ｘに熱変形させることができ、その結果、金型１０ａの温度が変化しても、その直線性を維持することができる。

上述したように、他の支持ブロック３０と同様に、移動可能な支持ブロック３９は小型で、棒状部材５０によりヒーターブロック２０ａに接続されているので熱の流入も小さくので、熱変形しにくい。また、ヒーターブロック２０ａとして炭素鋼などが採用されている場合、熱変形により延びる量は数ｍｍ程度と見込まれる。したがって、簡易な構造の移動機構３５により、駆動機構６０のシャフト６６に対して支持ブロック３９を移動可能にすることができる。本例では、スライド機構３５として、シャフト６６の段差構造を備えた先端６６ａが、支持ブロック３９に設けられた段差構造を備えた孔３５ａに挿入され、段差部分がシムリングを備えたワッシャ３５ｂを介して長手方向Ｘにスライドする構造が採用されている。孔３５ａは、先端６６ａの径に対して移動量を加味した大きさ（サイズ、径）の丸穴または長孔となっており、シャフトの先端６６ａが孔３５ａ内で長手方向Ｘに移動することにより、支持ブロック３９がシャフト６６に対して、長手方向Ｘにスライドできるようになっている。シャフト６６に対する支持ブロック３９のＹ方向の位置はシムリングを兼ねたワッシャ３５ｂの厚みまたは枚数を変更することにより自由に調整でき、ヒーターブロック２０ａを介して金型１０ａの長手方向Ｘの傾きを微調整できる。移動可能な支持ブロック３９に実装する機構３５は、本例に限定されず、長手方向Ｘに移動可能なものであればよく、スライドレールなどの他の公知の機構を採用してもよい。

このように、溶着装置１においては、ヒーターブロック２０ａの変形を抑制するのではなく、ヒーターブロック２０ａが加熱されたときに、長手方向Ｘに一様に変形するようにしている。その結果、金型１０ａの温度変化による反りなどの変形を防止し、直線性を維持できるようにしている。さらに、ヒーターブロック２０ａから支持ブロック３１ａおよび３２ａに対する熱が移動する量を抑制できるので、ヒーターブロック２０ａの長手方向Ｘの温度分布の変動が抑制できる。このため、反りなどの制御しにくい変形が発生するのを抑制でき、ヒーターブロック２０ａが長手方向Ｘに一様に変形しやすい。この点でも、金型１０ａの温度変化による反りを防止できる。

支持ブロック３０の熱変形を抑制するためには、ヒーターブロック２０ａを支持する複数の第１の支持ブロック３７の合計長さ、すなわち、本例では、支持ブロック３１ａおよび３２ａの合計長Ｌｓはできるだけ短いことが望ましい。一方、ヒーターブロック２０ａに対しピンポイントで力を加えると、ヒーターブロック２０ａが歪むなどの変形が生ずる要因となり、ヒーターブロック２０ａにより支持されている金型１０ａの直線性を損なう可能性がある。したがって、複数の第１の支持ブロック３７の個々の支持ブロック３１ａおよび３２ａは、伝達される圧力（加圧力）によりヒーターブロック２０ａが歪みにくい程度に、駆動装置６０からの力をヒーターブロック２０ａに分散して加えることが望ましい。したがって、一方のヒーターブロック２０ａを支持する複数の第１の支持ブロック３７に含まれる支持ブロック３０の数は、２個以上であって、できるだけ数が少ない方が好ましく、例えば、３個以内であることが望ましい。

また、ヒーターブロック２０ａと、個々の支持ブロック３１ａおよび３２ａとを接続する棒状部材５０の数もヒーターブロック２０ａが傾いたりすることなく支持でき、加圧力が伝達できる範囲で少ないことが望ましい。したがって、棒状部材５０は、各々の支持ブロック３１ａおよび３１ｂに上下左右に分散して２次元に配置できる範囲で数が少ないことが望ましく、上記にて開示したように支持ブロック１つあたり４個または３個であることが望ましい。

ヒーターブロック２０ａを支持する複数の支持ブロック３７に含まれる一方の支持ブロック３２ａは上述したように移動可能な支持ブロック３９としての機能を備えている。他方の支持ブロック３１ａも移動可能な支持ブロック３９であってもよく、スライド機構３５を含まない、駆動機構６０のシャフト６６に対して長手方向Ｘの位置が固定された支持ブロックであってもよい。

上記では、一方のヒーターブロック２０ａを支持する第１の支持ブロック３７を例に説明しているが、他方のヒーターブロック２０ｂを支持する第２の支持ブロック３８においても同様であり、複数の第２の支持ブロック３８の個々の支持ブロック３１ｂおよび３２ｂの一方が移動可能な支持ブロック３９であってもよく、両方が移動可能な支持ブロック３９であってもよい。

さらに、この溶着装置１においては、金型１０ａおよび１０ｂ、２つのヒーターブロック２０ａおよび２０ｂ、複数の棒状部材５０、および支持ブロック３１ａおよび３１ｂ、３２ａおよび３２ｂを、全て熱膨張係数の小さい金属、たとえば炭素鋼やステンレススチールなどの耐熱性金属で構成することができ、樹脂、セラミック、ファイバーなどのいわゆる断熱材を挟まずに金型１０ａおよび１０ｂを支持できる。したがって、樹脂、セラミック、ファイバーなどのいわゆる断熱材を用いる際の熱膨張、組立精度、耐久性などの問題が発生しにくい溶着装置１を提供できる。

また、上記には、複数のフィルム状部材１９を溶着する装置１であって、複数のフィルム状部材が重ね合わされた部分を挟み込んで加熱し、重ね合わされた部分の少なくとも一部を溶着するようにそれぞれが第１の方向Ｘに延びた一対の金型１０ａおよび１０ｂと、一対の金型をそれぞれ支持するようにそれぞれが第１の方向Ｘに延びた一対のヒーターブロック２０ａおよび２０ｂと、第１の方向Ｘに分散して配置され、ヒーターブロックを介して一対の金型を加圧する力を中継する複数の支持ブロック３０と、複数の支持ブロックの各々の支持ブロックとヒーターブロックとを接続するように第１の方向Ｘと直交する方向に延びた複数の棒状部材５０とを有する装置が開示されている。複数の棒状部材５０のそれぞれは、途中に熱伝達を阻害する部分５１を含み、複数の棒状部材は、各々の支持ブロック３０とヒーターブロック２０ａまたは２０ｂとを少なくとも３か所で支持するように配置される。

この装置１においては、支持ブロック３０を第１の方向Ｘに分散することにより、ヒーターブロック２０ａまたは２０ｂと支持ブロック３０との結合箇所を限定し、さらに、途中に熱伝達を阻害する部分を含む棒状部材５０を介して各々の支持ブロックとヒーターブロックとを接続する。このため、複数の支持ブロック３０により、ヒーターブロック２０ａまたは２０ｂから支持ブロックへの熱の流れを極力少なくすることが可能となり、ヒーターブロックの温度分布を一様にして、ヒーターブロックに熱変形を一様に発生させ、温度の変化によりヒーターブロックが長手方向の第１の方向Ｘに一様に延びるように支持できる。したがって、温度が変化してもヒーターブロック２０ａおよび２０ｂの直線性が損なわれることを抑制できる。さらに、第１の方向Ｘに複数の支持ブロック３０を分散して配置して、支持ブロック３０の第１の方向Ｘの合計長Ｌｓを短縮することにより、支持ブロック３０の熱変形によるヒーターブロック２０ａおよび２０ｂへの影響を極力小さくすることができる。したがって、第１の方向Ｘに長い金型１０ａおよび１０ｂであって、反りなどが発生しにくく、溶着対象のフィルム状部材に対し、より均等に圧力を加えることができる金型１０ａおよび１０ｂを備えた溶着用の装置１を提供できる。

複数の支持ブロック３０の少なくとも１つの支持ブロックは、ヒーターブロック２０ａおよび２０ｂの第１の方向Ｘの熱変形に対応して第１の方向Ｘに移動する機構３５を含んでもよい。一方のヒーターブロック２０ａを支持対象とする複数の第１の支持ブロック３７は、移動する機構３５を含んだ移動可能な支持ブロック３９を少なくとも１つ含み、他方のヒーターブロック２０ｂを支持対象とする複数の第２の支持ブロック３８も移動可能な支持ブロック３９を少なくとも１つ含んでいてもよい。熱変形の小さな支持ブロック３９に移動する機構３５を組み込めるので、簡易な構成で温度変化に対して安定して移動でき、ヒーターブロック２０ａおよび２０ｂの熱伸びを確実に吸収できる。このため、ヒーターブロック２０ａおよび２０ｂに熱変形による応力が発生することをさらに抑制でき、金型１０ａおよび１０ｂの変形を抑制できる。

一方のヒーターブロックに対応する複数の支持ブロック３７および３８は、それぞれ２個または３個の支持ブロック３０により構成されてもよい。分散配置される支持ブロック３０の数は、少ないことが望ましい。また、各々の支持ブロック３０は、２次元に分散配置された３個または４個の棒状部材５０により、それぞれの支持対象のヒーターブロック２０ａまたは２０ｂに接続されていてもよい。熱の伝達が発生する棒状部材５０は、ヒーターブロック２０ａおよび２０ｂを安定して支持できる範囲で数が少なくてもよい。

なお、上記では、本発明を、その特定の形態および実施形態に関連して説明しているが、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上述したもの以外の様々な変更が可能であることが理解されよう。例えば、すべて添付の請求の範囲に定義される本発明の範囲内で、同等の要素を、具体的に図示及び記載されたものと置換することができ、特定の特徴は他の特徴から独立して使用することができ、ある場合には、要素の特定の位置が逆にされてもよいし、介在されてもよい。

Claims (5)

1. 複数のフィルム状部材を溶着する装置であって、
   前記複数のフィルム状部材が重ね合わされた部分を挟み込んで加熱し、前記重ね合わされた部分の少なくとも一部を溶着する一対の金型であって、それぞれが第１の方向に延びた一対の金型と、
   前記一対の金型をそれぞれ支持する一対のヒーターブロックであって、それぞれが前記第１の方向に延びた一対のヒーターブロックと、
   前記第１の方向に分散して配置された複数の第１の支持ブロックであって、前記一対のヒーターブロックの一方に対して、前記第１の方向と直交する方向に延び、途中に熱伝達を阻害する部分を含む複数の棒状部材を介して接続された複数の第１の支持ブロックと、
   前記第１の方向に分散して配置された複数の第２の支持ブロックであって、前記一対のヒーターブロックの他方に対して、前記第１の方向と直交する方向に延び、途中に熱伝達を阻害する部分を含む複数の棒状部材を介して接続された複数の第２の支持ブロックと、
   前記複数の第１の支持ブロックおよび前記複数の第２の支持ブロックを介して、前記一対の金型の間隔を可変させて前記フィルム状部材を挟み込む駆動機構とを有し、
   前記複数の第１の支持ブロックは、支持対象のヒーターブロックの前記第１の方向の熱変形に対応して前記駆動機構に対して前記第１の方向に移動する機構を含む移動可能な支持ブロックを少なくとも１つ含み、
   前記複数の第２の支持ブロックは、支持対象のヒーターブロックの前記第１の方向の熱変形に対応して前記駆動機構に対して前記第１の方向に移動する機構を含む移動可能な支持ブロックを少なくとも１つ含む、装置。
2. 請求項１において、
   前記複数の第１の支持ブロックおよび前記複数の第２の支持ブロックのそれぞれの支持ブロックは、分散した３か所または４か所に配置された、前記第１の方向と直交する方向に延び、途中に熱伝達を阻害する部分を含む前記複数の棒状部材により接続されている、装置。
3. 請求項１または２において、
   前記複数の第１の支持ブロックは、前記移動可能な支持ブロックを含めて２個または３個の支持ブロックにより構成され、
   前記複数の第２の支持ブロックは、前記移動可能な支持ブロックを含めて２個または３個の支持ブロックにより構成されている、装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記一対のヒーターブロックの一方の全長Ｌｈと、前記複数の第１の支持ブロックの合計長Ｌｓとが以下の条件を満足する、装置。
   ０．０５＜Ｌｓ／Ｌｈ＜０．５
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記一対の金型、前記一対のヒーターブロック、前記複数の第１の支持ブロックおよび前記複数の第２の支持ブロックを内蔵する真空容器をさらに有する、装置。

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