JP6052433B2 - ヒートシーラー - Google Patents

Description

本発明は、対象物の熱溶着に用いられるヒートシーラーに関する。

熱可塑性樹脂を用いた対象物を熱溶着する装置として、特許文献１には、薄板帯状のリボン式のヒーターを用い、短時間に大電流を流してヒーターを瞬間的に加熱して対象物を溶融し、断電して冷却して固める、いわゆるインパルス式のヒートシーラーが開示されている。

このヒートシーラーでは、シールヘッド（放熱台）の上にヒーターを重ね、更にその上に、対象物と接触するセラミック薄板であるシールトップを重ね、これらを接着剤で接着してシールヘッド側に固定している。

国際公開第２０１０／１１６５６７号

しかしながら、上記従来のものでは、金属のシールヘッド（放熱台）とヒーター線の間にはサーコンテープなどの熱電気絶縁体の薄板を介在している。電池に使用されるヒートシーラーはヒーター温度が２００度を超える場合もあり、サーコンシートなどの熱電気絶縁体は経時の使用により劣化，変形するため、溶着対象物と接するシール面が傾斜してしまい、溶着品質が低下してしまうおそれがある。

また、サーコンテープのような弾性層がプレス装置の間にあると、弾性層の撓み方のバラツキにより、ワークのシール厚さがばらついたり、圧力を上げても弾性層が撓んでしまいワークに十分な圧力がかけられない、あるいは時間が長くかかるため、時間内に所定のシール厚さにまで潰しきれず、品質の低下を招くおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、経時的な使用によってもシール面が傾斜などせず、溶着品質を長期間保つことができる新規なヒートシーラーを提供することを目的としている。

本発明に係るヒートシーラーは、シールヘッドと、このシールヘッド上に支持され、上面に対象物をプレスするプレス面を有するシールトップと、上記シールヘッドの上面と上記シールトップの下面との間に介在し、電流の通電により発熱して上記シールトップを加温する薄板状のヒーターと、を備え、加温したシールトップによるプレスにより対象物を溶融することで溶着を行うものである。

上記シールヘッドとシールトップの双方が金属により形成されている。また、上記シールヘッドとシールトップとの対向面には、上記ヒーターを収納する収容部が形成されている。そして、上記シールヘッドとシールトップとが金属により連結されている。

ここで、金属による連結とは、ボルトによる締結の他、金属部分を溶接するものを含み、また、金属製の保持部材を介在させたものであっても良い。

本発明によれば、シールヘッドとシールトップとが金属により剛に連結されているために、経時的な使用によってもシール面が傾斜などせず、溶着品質を長期間保つことができる。

本発明の第１実施例に係るヒートシーラーによる製造の対象となるラミネート型リチウムイオン二次電池の概略構造を示す斜視図。 上記ラミネート型リチウムイオン二次電池の分解斜視図。 本実施例のヒートシーラーを示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。 上記ヒートシーラーを示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。 上記ヒートシーラーを示す断面図。 上記ヒートシーラーの要部を拡大して示す断面図。 上記ヒートシーラーのシールトップの保持構造を示す斜視図。 上記ヒートシーラーのシールトップの保持構造を示す説明図。 比較例のヒートシーラーのシールトップの保持構造を示す斜視図。 本発明の第２実施例に係るヒートシーラーを示す図１のＢ−Ｂ線に沿う断面対応図。 同じく第２実施例に係るヒートシーラーを示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面対応図。 本発明の第３実施例に係るヒートシーラーを示す断面図。 本発明の第４実施例に係るヒートシーラーを示す断面図。

以下、図示実施例により本発明を説明する。先ず、図１及び図２を参照して、本実施例に係るヒートシーラー１０（１０Ａ）による製造の対象となる対象物として、ラミネート型二次電池であるリチウムイオン二次電池１（以下、単に「電池」という。）の概略構造を示している。この電池１は、例えば電気自動車用のリチウムイオンバッテリの単位セルまたは単電池として用いられる。

図１及び図２に示すように、電池１は、正極側の電極端子としてのリード端子（正極端子部）２と負極側の電極端子としてのリード端子（負極端子部）３とが外部に導出された状態で外装フィルムとしての上下二枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂからなる矩形状のラミネートフィルム外装体４によって収納・密閉されている。ラミネートフィルム外装体４の内部には、発電要素である電極としての正極及び負極と、それら両者の間に介在するセパレータと、を複数組積層してなる積層体５が電解液とともに収容されていて、ラミネートフィルム外装体４の周縁部である４辺の熱溶着部６により気密に封止または封口処理が施されている。

すなわち、図１，図２に示した電池１にあっては、電極である正極や負極、セパレータおよび電解液を含む電池要素をラミネートフィルム外装体４で包囲し、正極および負極の各集電体に電気的に接続されたそれぞれのリード端子２，３をラミネートフィルム外装体４の外部に導出させた上で、ラミネートフィルム外装体４の周縁部を熱溶着により例えば矩形袋状に封止または封口処理を施すことで、電池１としての気密性を確保してある。なお、ラミネートフィルム外装体４を形成している上下二枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂとしては、例えばアルミニウム箔の表裏両面を熱溶着性樹脂フィルムで被覆した複合構造のものが使用される。

そして、矩形状のラミネートフィルム外装体４のうち、共通の一辺部から正極側のリード端子２と負極側のリード端子３とが共に外部に導出されている。双方のリード端子２，３は電極タブと称されることもある。正極側のリード端子２としては、例えばアルミニウム製のものが使用され、負極側のリード端子３としては、例えば銅製のものが使用される。また、双方のリード端子２，３は予め所定の表面処理が施された上で、熱溶着性および絶縁性のある樹脂層（図示省略）で被覆されている。なお、リード端子２，３の導出形態としてはこれに限らず、例えば対向する一対の辺部のそれぞれからリード端子２とリード端子３をそれぞれ導出する構成としても良い。

矩形状のラミネートフィルム外装体４における四辺の熱溶着は、本実施例に係るヒートシーラー１０，１０Ａにより例えば数工程に分けて行われる。熱溶着時における図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図を図３に、Ｂ−Ｂ線に沿う拡大断面図を図４に示している。

図３，図４に示すように、図２の積層体５の一部を形成している複数枚の正極８の延長部同士を重ね合わせた上で、当該重合部８ａを正極側のリード端子２に溶接にて接続してある。なお、この構造は負極とその負極側のリード端子３との関係についても基本的に同様であり、これらの構造は図３では図示省略している。

図４に示すように、ヒートシーラー１０，１０Ａは、互いに接近離間可能に対向配置された下側のヒートシーラー１０と上側のヒートシーラー１０Ａと、を有している。双方のヒートシーラー１０，１０Ａは、熱溶着を司る部分が平面視ではラミネートフィルム外装体４の熱溶着部６（図１参照）の長手方向に延び、かつ、幅寸法がラミネートフィルム外装体４の熱溶着部６の幅寸法よりもわずかに大きい寸法に設定されている。

そして、図２の積層体５を包囲するラミネートフィルム外装体４となるべき上下二枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂを図示外の支持部材で支えた状態で、上下のヒートシーラー１０，１０Ａを接近動作させて、上下二枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂを上下から加圧拘束することで熱溶着部６を熱溶着し、ラミネートフィルム外装体４として仕上げられることになる。

なお、ラミネートフィルム外装体４のうち、上下二枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂ同士が直接熱溶着される部分と、上下二枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂ同士の間に正極側のリード端子２が介在していてそれらのラミネートフィルム４ａ，４ｂと正極側のリード端子２とが熱溶着される部分とでは、必然的に厚みが異なるため、両者の境界部分では段差の発生が不可避となる。この段差に対応するために、図示していないが、ラミネートフィルム４ａ，４ｂとの接触面となるプレス面１２ａも所定の段差を有したものとなっている。

熱溶着の際には、上下のヒートシーラー１０，１０Ａが相互に離間している状態で、図２の積層体５を包囲するラミネートフィルム外装体４となるべき上下二枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂを図示外の支持部材で支えて、これらのラミネートフィルム４ａ，４ｂの熱溶着部６を上下のヒートシーラー１０，１０Ａの間に配置・位置決めし、両者を接近動作させて、上下二枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂを上下から加圧拘束する。そして、この加圧拘束状態のままでそれぞれのヒーター１３にインパルス通電して熱溶着を施す。なお、従来のいわゆる熱板方式のヒーターでは溶着完了までに１３秒程度を要するのに対して、上記のようなインパルス方式のヒーター１３では４秒程度で熱溶着が完了する。なお、通電完了後も所定時間だけ加圧状態のままとして冷却させることになる。

次に、ヒートシーラーの具体的な構造について、図３〜図８に示す下側のヒートシーラー１０を用いて詳細に説明する。なお、上側のヒートシーラー１０Ａは下側のヒートシーラー１０と上下を反転させただけで同じ構造のものであり、ここでは説明を省略する。

ここで本明細書では、シールヘッドやシールトップの相対的な位置関係を説明するために、便宜上、シールヘッドを下、シールトップを上に配置したものとして説明しているが、実際の使用形態におけるシールヘッドやシールトップの鉛直方向の位置を意味するものではない。例えば上側のヒートシーラー１０Ａの場合、使用形態ではシールヘッド１１が鉛直上側、シールトップ１２が鉛直下側に配置されることとなる。

各ヒートシーラー１０は、シールヘッド１１と、このシールヘッド１１上に支持され、上面に対象物としてのラミネートフィルム外装体４の熱溶着部６をプレスするプレス面１２ａを有するシールトップ１２と、シールヘッド１１の上面とシールトップ１２の下面との間に介在し、電流の通電により発熱してシールトップ１２を加温する薄板状のヒーター１３と、を備えている。

ヒーター１３は、耐熱ガラス繊維で織り上げられた布の中に鉄クロム等のヒーター線を均一に組み込んだリボン状の薄板帯状をなすインパルス式のヒーターである。なお、図３〜図５では、分かり易くするために、ヒーター１３をある程度厚さのあるものとして描いているが、実際には厚さが１ｍｍ以下の極めて薄いものである。

シールトップ１２は、上述した熱溶着時の加圧（プレス）に対する剛性を確保しつつ、熱容量量を最小化して熱溶着部６への熱伝導性を向上するために、極力シンプルなほぼ直方体の形状をなす薄板状の形状とされている。シールトップ１２の幅寸法はヒーター１３の幅寸法よりも大きく設定されている。

このシールトップ１２は金属材料により形成されており、その材質には、銅，アルミ合金，ステンレス等を用いることができるが、好ましくは熱伝導率が低く、言い換えると蓄熱性が高く、かつ熱膨張率が低い炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）、より好ましくは剛性に優れたステンレス鋼が用いられる。

プレス面１２ａを有するシールトップ１２の上面の両縁部には、対象物としてのラミネートフィルム外装体４の表面を傷つけることのないように、所定の曲率半径を有する面取り部１４が形成されている。

シールヘッド１１はシールトップ１２と同様に金属材料により形成されており、その材質には、銅，アルミ合金，ステンレス等の金属材料を用いることができるが、好ましくは熱伝導率が低く、言い換えると蓄熱性が高く、かつ熱膨張率が低い炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）が用いられる。この実施例では、シールヘッド１１はシールトップ１２ほど高い剛性・強度が要求されないので、比較的安価な炭素鋼を用いている。

シールトップ１２の表面には、その全面にわたって、第１保護層１６がコーティング処理により形成されている。また、シールヘッド１１には、後述する深底部１９の底面及び両側面に、第２保護層１７がコーティング処理により形成されている。つまり、ヒーター１３の上下両面を含めた全面の周囲を保護層１６，１７で覆う形となっている。なお、シールヘッド１１に対するシールトップ１２の位置精度を向上するために、シールトップ１２を収容・保持する浅底部１８の底面及び両側面には、マスク処理等により第２保護層１７を設けないようにしている。

これらの保護層１６，１７の材質は、摩擦係数が低いものが好ましくは、典型的には、フッ素樹脂などの摩擦係数が０．０５〜０．１５の合成樹脂材料が好ましい。この実施例ではＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体）が保護層１６，１７の材質として用いられている。

また、シールヘッド１１に比してシールトップ１２に効率良く熱が伝わるように、第１保護層１６と第２保護層１７のうち、第１保護層１６の厚さが相対的に薄く設定されている。一例として、第１保護層１６の厚さが３０μ、第２保護層１７の厚さが５０μに設定される。

更に、保護層１６，１７の硬さは、ＨＢが１以下の金属よりもはるかに柔らかいものである。

シールヘッド１１の上面側には、シールトップ１２を収容・保持する浅底部１８と、ヒーター１３を収容・保持する収容部としての深底部１９、とが凹設されている。つまり、チャンネル形状に凹設された浅底部１８の底面に、更に深く窪んだチャンネル形状の深底部１９が二段階に凹設されている。組付の際には、ヒーター１３を深底部１９に収容・配置した状態で、その上方からシールヘッド１１が浅底部１８の底面に載置される。そして、後述する保持機構２３（図６〜図８参照）によりシールトップ１２をシールヘッド１１上に押し付けて固定することで、ヒーター１３が深底部１９内でシールヘッド１１とシールトップ１２との間に保持される。

深底部１９の高さ寸法Ｈ１は、ヒーター１３の厚さＨ２と、シールヘッド１１の深底部１９の底面に設けられた第２保護層１７の厚さＨ３、とを加算した寸法（Ｈ２＋Ｈ３）とほぼ同等に設定されている。従って、図５及び図６にも示すように、ヒーター１３は、上下方向に関して実質的に隙間なく深底部１９内に収容配置されており、ヒーター１３の上下両面が第１，第２保護層１６，１７に実質的に接触している状態（わずかな隙間を介して対向している状態を含む）に保持される。なお、ヒーター１３との隙間をより確実に埋めるように、必要に応じて保護層１６，１７の表面に更にサーマルジョイントを塗布するようにしても良い。

深底部１９の幅寸法は、ヒーター１３の幅寸法よりわずかに大きく設定されている。従って、ヒーター１３の両側には、深底部１９の両側面との間に、ヒーター１３の幅方向の膨張・伸縮を許容・吸収する僅かな間隙２２が確保されている。

シールトップ１２の幅寸法は、深底部１９よりも大きく、かつ、浅底部１８よりも小さく設定されている。従って、シールトップ１２は、深底部１９に入り込むことなく、浅底部１８の底面上に載置され、このシールトップ１２の下面がヒーター１３の上方を覆う構造となっている。

シールトップ１２は、シールヘッド１１の幅方向両側に設けられた保持機構２３によって、シールヘッド１１上に着脱可能に保持・固定される。この保持機構２３は、板状の基部２５の上端にほぼ直角に折れ曲がる爪部２６が折曲形成されたＬ字状をなす保持部材２４と、この保持部材２４の基部２５の下端部をシールヘッド１１に固定する固定具としての金属製のボルト２７と、を有している。

保持部材２４は、適度な可撓性を有する金属材料もしくは合成樹脂材料により一体的に形成されている。基部２５はボルト２７によってシールヘッド１１の側面に沿って上下方向に延在する形で、シールトップ１２の幅方向に沿うボルト締結方向Ｆ１に締結・固定される。爪部２６は、基部２５の上端よりボルト締結方向Ｆ１と同方向に延在し、その先端がシールヘッド１１の幅方向の両側面に凹設された溝部２８に嵌合するようになっている。

なお、図７に示すように、基部２５には、ボルト２７が挿通する貫通孔２９が貫通形成され、シールヘッド１１の幅方向の両側面には、ボルト２７が螺合するねじ孔３０が形成されている。また、シールヘッド１１の幅方向両側の上端部には、爪部２６との干渉を回避するための切欠溝３１が形成されている。

図８は、互いに嵌合する爪部２６と溝部２８とを模式的に示している。図８（Ａ）に示すように、爪部２６の先端部は、先端へ向かうに従って下面側が上方へ傾斜して先細りするテーパ形状となっており、その下面側には、ボルト締結方向Ｆ１へ向かうに従って上方へ傾斜する傾斜面部３２（第２の傾斜面）が形成されている。この傾斜面部３２と対応するように、溝部２８の下面側にも、ボルト締結方向Ｆ１へ向かうに従って上方へ傾斜するテーパ形状の傾斜面部３３が形成されている。両傾斜部３２，３３は、互いに面接触するようにほぼ同じ角度で傾斜する傾斜面となっている。また、溝部２８の上下寸法Ｌ１は、爪部２６の上下寸法Ｌ２よりも十分に大きく（例えば２倍以上に）設定されている。従って、溝部２８の傾斜面部３３は爪部２６の傾斜面部３２よりも大きいものとなっている。

ボルト２７により保持部材２４をシールヘッド１１のねじ孔３０に締め付けていくと、爪部２６が溝部２８に向かってボルト締結方向Ｆ１へ移動していき、先ず、図８（Ｂ）に示すように、爪部２６の傾斜面部３２が溝部２８の傾斜面部３３の下側部分に接触する。このとき、未だボルト２７は完全に締め付けられておらず、ボルト締結方向Ｆ１へある程度移動する余地が残されている。

その後、更にボルト２７を締め付けていくと、図８（Ｃ）に示すように、爪部２６の先端がボルト締結方向Ｆ１に押し込まれて、保持部材２４の撓み変形を伴いつつ溝部２８内に入り込んでいく。この際、爪部の傾斜面部３２が溝部２８の傾斜面部３３の上を斜め上方に上っていく形で摺動し、このときの傾斜面部３２，３３の傾斜によって、保持部材２４からシールトップ１２に下向きの力が作用し、シールトップ１２がその下方のシールヘッド１１側に押し付けられる。これによって、シールトップ１２がシールヘッド１１の深底部１９の底面上に後述のシム２１を介して押し付けられて固定される。

なお、爪部２６の先端形状は必ずしも傾斜面部３２を有するものである必要はなく、例えば図８（Ａ）の破線３２Ａで示すように、爪部２６の先端形状が傾斜面部３２のない矩形の形状の場合であっても、溝部の傾斜面部３３により下向きの力は得られる。

再び図６を参照して、シールトップ１２の底面と浅底部１８の底面との間には、隙調整部材として、適宜枚数の金属製の薄板状のシム２１が介装されている。このシム２１の厚さや枚数を調整することにより、シールヘッド１１に対するシールトップ１２の高さ位置を調整可能となっている。なお、図５及び図７等ではシム２１を省略して描いている。また、シールトップ１２の高さを低くすることも可能なように、調整前に予め複数（図示の例では２枚）のシム２１が介装されている。

このようなシム２１による高さの変動を考慮して、保持機構２３にあっては、溝部２８の開口部分の上下寸法Ｌ１が爪部２６の上下寸法Ｌ２よりも十分に大きく（例えば２倍以上に）設定されているとともに、溝部２８のボルト軸方向Ｆ１の深さも十分に大きく設定されている。このため、シム２１による高さの調整にかかわらず、爪部２６を溝部２８内に良好に入り込ませていくことができるとともに、ボルト締結時に爪部２６の先端を大きく開いた溝部２８の開口部から溝部２８内に確実に入り込ませることができる。

シールトップ１２の幅方向の両側に配置されるシム２１の厚さや枚数を異ならせることで、シールトップ１２の高さを幅方向で異ならせる、つまり幅方向に傾けることが可能である。また、シールトップ１２の長手方向の一側にのみシム２１を配置することで、シールトップの高さを長手方向で異ならせる、つまり長手方向に傾けることも可能である。従って、設備の各部の寸法精度の誤差やばらつきや、型の加工精度によるばらつき等によって、対象物の上下に配置されたヒートシーラー１０のプレス面１２ａが長手方向や幅方向に傾斜しているような場合であっても、このような傾斜を含めたシールトップ１２の位置調整を行うことが可能となり、対象物であるラミネートフィルム外装体４の封止厚みを精度良く均一にすることができる。

図９は、比較例に係るシールトップの保持構造を示している。ヒーター１３Ｈを挟んでシールトップ１２Ｈをシールヘッド１１Ｈの上に下方向に押し付けて固定する構造としては、一般的には図９に示す比較例のように、この下方向をボルト２７Ｈの締結方向Ｆ２として両者を共締め固定することが考えられる。しかしながら、この場合、シールトップ１２Ｈに、シールヘッド１１Ｈ側のボルトボス部３４とともに共締め固定されるボルト挿通用のフランジ３５などを設ける必要があり、シールトップ１２Ｈが大型で複雑な形状となる。このため、加圧に対する剛性の確保が難しく、また、大型化により熱容量が増加し、熱エネルギーの損失が大きくなる。

このような比較例に対し、本実施例のシールトップ１２の保持構造では、ボルト締結方向Ｆ１をシールトップ１２の幅方向とし、爪部２６と溝部２８との嵌合部分に設定した傾斜面部３３，３４によって下方向の力を作用させる構造としたので、シールヘッド１１の形状を、側面に溝部２８が設けられることを除き、極めてシンプルなほぼ直方体の形状とすることができる。このため、剛性・強度の向上を図りつつ、その体積を少なくして熱容量を低下させることで、ヒーター１３による加温時間や加温エネルギーを抑制することができる。

加えて本実施例では、シールヘッド１１とシールトップ１２との間にヒーター１３を介在するとともに、シールヘッド１１の深底部１９に収容配置されたヒーター１３に直接的に圧力が作用しない構造としているために、ヒーター１３の耐久性・寿命を向上することができる。

また、第１保護層１６と第２保護層１７によりヒーター１３の上下両面を覆い、ヒーター１３がシールヘッド１１やシールトップ１２に直接的に接触せずに、摩擦係数の低い保護層１６，１７に接するように構成している。従って、加温によりヒーター１３が膨張・収縮したときに、ヒーター１３がシールトップ１２やシールヘッド１１と直接的に摺動することがなく、この摺動によるヒーター１３の擦れを防止することができる。この結果、ヒーター１３の耐久性が更に向上し、基本的にヒーター１３の交換を不要とすることが可能となる。

ここで、仮に保護層１６，１７とヒーター１３との間にある程度の空間が存在していると、ヒーター１３の加熱によりこの空間部分が空焚き状態となって、その周辺の温度が過度に高くなり、表面が白く濁る、いわゆる白化現象を招くおそれがある。本実施例では、保護層１６，１７とヒーター１３との間に空間が生じることのないように両者を実質的に接触した状態としたために、上記の空焚きに起因する白化現象の発生を抑制することができる。

更に、第２保護層１７の厚さを厚くして、熱伝導率を相対的に低くすることによって、ヒーター１３からシールヘッド１１への伝熱を抑制する一方、第１保護層１６の厚さを薄くして、熱伝導率を相対的に高くすることによって、ヒーター１３からシールトップ１２への伝熱を促進し、シールトップ１２の加温を効率よく行うことができる。

なお、第１保護層１６と第２保護層１７の材質を変えることで、両者の熱伝導率に差を持たせるようにしても良い。つまり、第１保護層１６を熱伝導率の高い材質とし、第２保護層１７を熱伝導率の低い材質としても良い。

また、第１保護層１６をシールトップ１２の表面の全面にコーティングしているために、プレス面１２ａにも第１保護層１６が設けられることとなり、熱溶着の対象物であるラミネートフィルム４ａ，４ｂとの貼り付きを防止する効果も併せて得ることができる。

更に、シールトップ１２がステンレス鋼等の金属製であるために、溶着時に熱を伝え易く、また、熱膨張も少ないので、溶着品質が安定する。

仮にシールトップを省略し、ヒーター（もしくはヒーターをシールヘッドに貼り付けるガラステープ）を直接的に対象物であるラミネートフィルムに押し付ける構造とした場合、プレス面の両側に適宜な曲率半径の面取り部を設けることが困難であり、ラミネートフィルムを傷つけるおそれがある。本実施例では、ヒーター１３に比して幅広で厚肉な金属製のシールトップ１２をヒーター１３の上に設け、このシールトップ１２にプレス面１２ａを設けているために、このプレス面１２ａの両側縁部に所定の曲率半径の面取り部１４を加工により容易に形成することが可能である。

そしてヒーター１３と金属製のシールトップ１２の間に介在する第１保護層１６によって、両者の絶縁性を確保できるので、感電を招くことなく、通電により安全かつ確実にシールトップ１２を昇温させることができる。

次に、本実施例の要部をなす構造について説明する。図５及び図６に示すように、金属製のシールヘッド１１には、ヒーター１３を収容する収容部としての深底部１９が凹設されており、この深底部１９の両側には、この深底部１９よりも上方へ突出するように段付形状に形成された凸部としての浅底部１８の底面が設けられている。この浅底部１８の底面上に、金属製のシールトップ１２の底面が同じく金属製のシム２１を介して固定されており、シールヘッド１１とシールトップ１２とが金属により剛に連結された状態となっている。つまり、金属による連結状態となるように、シールトップ１２の底面と接するシールヘッド１１の浅底部１８の上面には、マスキング処理により第２保護層１７が省略された構造となっている。また、シールトップ１２の第１保護層１６は、位置精度を更に向上するために、第２保護層１７と同様に、シールヘッド１１と接する部分がマスキング処理により省略された構造となっている。

このようにシールトップ１２とシールヘッド１１とを金属により直接的に連結・接続することによって、弾性層である第２保護層１７を介することなく、プレス装置の圧力を金属製のシールヘッド１１とシールトップ１２を介して直接的にワークに伝えることができる。これにより溶着厚が均一となり、ショット間のバラツキの無い高品質な溶着が可能である。

また、浅底部１８の底面の高さは、第１保護層１６のコーティングの厚さを含め、ヒーター１３の厚みと同等に設定してあるため、ヒーター１３はプレス装置の圧力が直接掛かることが無く、ヒーター１３の変形，断線，磨耗を防ぎ、長期にわたって安定した使用が可能となる。仮にヒーター１３とシールトップ１２やシールヘッド１１との隙間が広く問題となるような場合には、サーマルジョイントのような伝熱材で隙間を埋めれば良い。

シールトップ１２は、固定のための溝部２８を除き、シンプルは直方体形状をなしている。このために、ヒーター１３の発熱を受け、均一に温度上昇し易い。これにより溶着厚が均一で、ショット間のバラツキの無い高品質な溶着が可能である。仮にシールトップが凹凸のある複雑な形状となっていると、そこに熱が逃げてシール面の温度が低くなり、溶着品質が低下する。

シールトップ１２は金属製であるため、セラミック等と異なり耐熱性や強度に優れており、プレス装置により高い圧力が繰り返し掛かっても、割れたり変形することが無く、長期的な使用が可能である。また、金属は蓄熱性に優れているために、次回の溶着時の加熱時間を短縮することができる。これによりサイクルタイム短縮やエネルギー費の削減の効果が得られる。

図１０は図１のＢ−Ｂ線に沿う部分の断面対応図であり、図１１は図１のＡ−Ａ線に沿う部分の断面対応図である。なお、これらの図１０及び図１１では、簡略化のために溝部２８を省略して描いている。これらの図１０及び図１１に示すように、ヒーター１３は、長手方向に直交する幅方向寸法が長手方向位置によって異なるものとなっている。つまり、図１０における長手方向位置での幅方向寸法Ｄ１が、図１１における長手方向位置での幅方向寸法Ｄ２よりも長く設定されている（Ｄ１＞Ｄ２）。このように、ヒーター１３の幅を部分的に変えることにより、ヒーター１３の抵抗値がかわり、発熱温度を変えることができる。例えば、同一のワークにおいて、図１１に示すように、リード端子２，３が存在する部分では、熱が逃げ易いために、溶着温度を高く維持する目的で、ヒーター１３の幅方向寸法を短くして温度を相対的に高くする。一方、図１０に示すように、リード端子２，３が存在しない部分では、高温化によるラミネートフィルムの白化を防ぐために、ヒーター１３の幅方向寸法を長くすることで、温度を低く設定することができる。この際、ヒーター１３を収容するシールヘッド１１の深底部１９における幅方向寸法を、予めヒーター１３の最も幅方向寸法Ｄ１が長い部分にあわせて設定することによって、このように幅方向寸法の異なるヒーター１３への対応が可能となる。

図１２は、本発明の第２実施例を示している。この実施例では、シールトップ１２とシールヘッド１１との位置精度を向上させるために、第１実施例と同様、シールトップ１２とシールヘッド１１が接する部分には、第１保護層１６と第２保護層１７の双方をマスキングにより省略・廃止し、第１保護層１６を、ワークと接する上面側にのみコーティングして、シールトップ１２の貼り付きを防止している。その代わりに、ヒーター１３の表面にテフロン（登録商標）等の保護層４０を全面にわたってコーティング施工している。

図１３は本発明の第３実施例を示している。この第３実施例では、シールヘッド１１とシールトップ１２とが直接的に接触する部分を除いて、シールトップ１２の全面にわたって第１保護層１６を設けるとともに、シールヘッド１１の全面にわたって第２保護層１７を設ける。この場合であっても、金属製のシールヘッド１１とシールトップ１２とが剛に結合された状態、つまり金属により連結された状態となるために、上記第１，第２実施例と同様の作用効果を得ることができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では保護層１６，１７をコーティング処理により形成しているが、保護層を設ける方法としてはこれに限らず、例えばシールヘッド１１やシールトップ１２とは別体の薄い保護層をヒーター１３との間に介装させるようにしても良い。

また上記実施例では、同じ構造の上下一対のヒートシーラーに本発明を適用しているが、上下のヒートシーラーを異なる構造のものとし、一方のヒートシーラーにのみ本発明を適用することもできる。

Claims (5)

1. シールヘッドと、
   このシールヘッド上に支持され、上面に対象物をプレスするプレス面を有するシールトップと、
   上記シールヘッドの上面と上記シールトップの下面との間に介在し、電流の通電により発熱して上記シールトップを加温する薄板状のヒーターと、を備え、
   加温したシールトップによるプレスにより対象物を溶融することで溶着を行うヒートシーラーにおいて、
   上記シールヘッドとシールトップの双方が金属により形成されており、
   上記シールヘッドとシールトップとの対向面に、上記ヒーターを収容する収容部が形成され、
   かつ、上記シールヘッドとシールトップとが金属により連結され、
   これらシールヘッドとシールトップとが接する部分を除いて、上記シールヘッドとシールトップの少なくとも一方の表面に、絶縁性を有する保護層がコーティングされているヒートシーラー。
2. 上記シールヘッドとシールトップの双方の表面に、上記保護層がコーティングされている請求項２に記載のヒートシーラー。
3. 上記保護層がテフロン又はフッ素のコーティングである請求項２又は３に記載のヒートシーラー。
4. 上記収容部がシールヘッドに凹設されており、
   上記シールトップが直方体形状をなしている請求項２〜４のいずれかに記載のヒートシーラー。
5. 上記ヒーターは、長手方向に直交する幅方向寸法が長手方向で異なる部分を有しており、
   上記収容部の幅方向寸法は、上記ヒーターの最も広い幅方向寸法に応じて設定されている請求項２〜５のいずれかに記載のヒートシーラー。

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