本发明涉及用于通过叠层膜而对规定的工件进行密封时的密封装置。
背景技术
在过去，人们知道有通过具有热熔接性树脂层和金属层的叠层膜，将规定的工件密封的包装制品。作为包装制品，比如可列举有扁平的薄型电池等，在这样的电池中，工件采用电极片或分隔件叠置的电池元件。
在制造包装制品时，在2个叠层膜或折返的叠层膜之间设置工件，然后，对重合的状态的叠层膜的端缘部分进行加热。然后，在使热熔接性树脂层熔融后，使已熔融的热熔接性树脂层固化，由此将叠层膜之间熔接，获得包装制品。
在熔接叠层膜时，采用密封装置。作为密封装置，人们知道具有用于对叠层膜进行加热的加热器的类型(比如，参照专利文献1等)。在这样的密封装置中，通过保持在较高温度的加热器，在规定的加压条件下夹持叠层膜，对叠层膜的端缘部分进行热熔接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：jp特开2002—225929号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
但是，从使包装制品紧凑化，或在有限的尺寸中增加电池容量等的观点来说，最好使形成于工件侧面部(工件中的位于叠层膜的熔接部分侧的部位)与叠层膜之间的间隙极力地小。为了减小间隙，必须要求使叠层膜的熔接部分接近工件侧面部。于是，人们考虑尽可能地使加热器接近工件侧面部而对该加热器进行设置，然后移动该加热器以夹持叠层膜的方式。
但是，在该方式中，在为了夹持叠层膜而移动加热器时，具有加热器与叠层膜中的处于在熔接后与工件侧面部邻接的状态的部位相接触的危险。由此，具有使设置于工件侧的本来不需要熔融的热熔接性树脂层熔融，或加热器的热量传递给工件，或对工件造成恶劣影响的危险。
相对该情况，人们考虑下述方式，其中，比如，在进行热熔接之前，尽可能地使规定的夹具接近工件侧面部而对夹具进行设置，然后，通过该夹具夹持叠层膜，按照理想的形状，预先临时地对叠层膜进行成形。但是，在该方式中，在解除夹具的夹持时，叠层膜弹回，叠层膜的形状相对理想的形状而变化。由此，其结果是，必须在从工件侧面部离开某程度的位置熔接叠层膜，难以减小上述间隙。
本发明是针对上述情况而提出的，本发明的目的在于提供一种密封装置，其可一边更加可靠地防止热量对工件的恶劣影响，一边谋求包装制品的紧凑化等。
用于解决课题的技术方案
下面分项地对适合于解决上述课题的各技术方案进行说明。另外，根据需要，对相应的技术方案附加特有作用效果。
技术方案1.涉及一种密封装置，该密封装置用于通过规定的热熔接性树脂层和规定的金属层叠置的叠层膜，将规定的工件密封的包装制品的制造，在该装置中，对重合状态的上述叠层膜进行加热，使上述热熔接性树脂层熔融，然后，对已熔融的上述热熔接性树脂层进行冷却固化，由此熔接上述叠层膜，其特征在于，该密封装置包括：
热传导部件，该热传导部件可夹持重合的状态的上述叠层膜；
加热部件，该加热部件可通过与上述热传导部件接触，对上述热传导部件进行加热，
通过没有借助上述加热部件而加热的状态的上述热传导部件夹持上述叠层膜，维持该夹持状态，在使上述加热部件与上述热传导部件接触的状态，对上述热传导部件进行加热。
按照上述技术方案1，在熔接叠层膜时，首先，通过没有借助加热部件而加热的状态的热传导部件夹持叠层膜。于是，在移动热传导部件以便夹持叠层膜时，不产生热熔接性树脂层熔融，或加热部件的热量传递给工件的情况。于是，可更加可靠地防止热量对工件造成的恶劣影响。
另外，由于可在不考虑热量对工件的恶劣影响的情况下进行夹持，故可使叠层膜中的通过热传导部件而夹持的部位极力地接近工件侧面部。另外，在维持夹持状态，对热传导部件进行加热，将叠层膜熔接。于是，可使熔接后的叠层膜和工件侧面部之间的间隙非常小。其结果是，可有效地谋求工件制品的紧凑化等。
技术方案2.涉及技术方案1所述的密封装置，其特征在于，通过超热传导体构成上述热传导部件中的下述部分，该部分从位于与叠层膜的接触部位或该接触部位的附近的部位，跨接到位于与上述加热部件的接触部位或该接触部位的附近的部位。
此外，作为“超热传导体”，可列举有致密的石墨、复合石墨和规定的金属(比如铜、铝等)等的材料；在铝合金中，以取向的方式添加作为填料的碳纳米管的材料等。超热传导体与普通的热传导性优良的金属(比如铜、银等)相比较，热传导性更优良。
按照上述技术方案2，热传导部件中的从与叠层膜的接触部位或其附近部位，跨接到与加热部件的接触部位或其附近部位的部分由超热传导体构成。于是，相对热传导部件和叠层膜的接触部位，可非常快速地传递来自加热部件的热量，可在短时间内对叠层膜进行加热。其结果是，即使在具有通过没有由加热部件而加热的状态的热传导部件夹持叠层膜的步骤的情况下，仍可充分地缩短包装制品的制造所需要的时间，可谋求生产性的提高。
技术方案3.涉及技术方案2所述的密封装置，其特征在于，上述热传导部件包括：
主体部，该主体部由上述超热传导体构成；
外罩部，该外罩部安装于上述主体部上，构成与上述叠层膜的接触部位，
按照通过该外罩部，上述主体部不直接地与上述叠层膜接触的方式构成。
另外，“外罩部”可由比如较薄的壁的金属板、陶瓷板等构成。
在超热传导体按照与叠层膜直接接触的方式构成的场合，具有超热传导体中的与叠层膜的接触部位容易产生破损，或由超热传导体而产生的异物容易附着于叠层膜上的危险。
在此方面，按照技术方案3，在熔接叠层膜时，通过外罩部，超热传导体与叠层膜不直接接触。于是，可更加可靠地防止超热传导体中的破损、相对叠层膜的异物的附着。由此，可谋求装置的寿命的延长，并且可谋求已制造的包装制品的品质的提高。
技术方案4.涉及技术方案1～3中的任何一项所述的密封装置，其特征在于，其包括冷却部件，该冷却部件可通过与上述热传导部件接触，对上述热传导部件进行冷却，
在通过上述加热部件对上述热传导部件进行加热后，在维持上述夹持状态的状态，使上述冷却部件与上述热传导部件进行接触，对该热传导部件进行冷却。
如果在使热熔接性树脂层熔融后，马上地解除热传导部件对叠层膜的夹持，由于熔接热熔接性树脂层的固化不充分，故具有在熔接部分产生叠层膜的剥离、褶皱的危险。于是，为了防止这样的不良状况，在于热熔接性树脂层的熔融后到热熔接性树脂层固化之前的期间，考虑许久而连续地夹持叠层膜，但是在此场合，具有包装制品的制造所需要的时间增加的危险。
在此方面，按照上述技术方案4，在对叠层膜进行加热后，通过冷却部件，对夹持叠层膜的状态的热传导部件进行冷却。于是，可急速冷却已融熔的热熔接性树脂层，可快速地使热熔接性树脂层固化。由此，可更加可靠地防止在熔接部分，产生叠层膜的剥离、褶皱的情况。另外，可通过热熔接性树脂层的急速固化，谋求包装制品的制造所需要的时间的进一步的缩短。特别是在具有上述技术方案2的结构，加热部件、冷却部件相对热传导部件的接触部位是共同的场合，由于可通过冷却部件更加有效地急速冷却热传导部件，故可谋求叠层膜的更进一步的急速熔接。
技术方案5.涉及技术方案1～4中的任何一项所述的密封装置，其特征在于，在上述热传导部件中的与上述叠层膜接触的状态时设置于上述工件侧的侧面上，设置规定的隔热层。
另外，“隔热层”可通过比如耐热性优良的发泡性的树脂(比如氟树脂等)、隔热陶瓷等形成。
按照上述技术方案5，在热传导部件中的设置于工件侧的侧面上设置隔热层。由此，可有效地抑制从热传导部件到工件的热传导。其结果是，可更加可靠地防止热量造成的对工件的恶劣影响。可进一步谋求已制造的包装制品的品质的提高。
附图说明
图1为电池的立体图；
图2为在将电池元件密封之前的电池的分解立体图；
图3为图1中的j—j线的放大剖面示意图；
图4为表示密封装置的结构的方框图；
图5为表示热传导部件等的结构的立体图；
图6为表示热传导部件等的结构的局部剖开的立体图；
图7为表示非加热夹持步骤中的一个过程的剖面示意图；
图8为表示非加热夹持步骤中的一个过程的剖面示意图；
图9为表示加热步骤中的一个过程的剖面示意图；
图10为表示加热步骤后的剖面示意图；
图11为表示冷却步骤的剖面示意图；
图12为表示夹持解除步骤的剖面示意图；
图13为表示另一实施方式的隔热层等的剖面示意图。
具体实施方式
下面参照附图对1个实施方式进行说明。像图1和图2所示的那样，作为包装制品的便携电话用的锂离子电池1(在下面简称为“电池1”)包括作为工件的电池元件2与将该电池元件2密封的叠层膜3。另外，在图1中，通过大于实际场合的厚壁表示叠层膜3。另外，图2为将电池元件2密封之前的状态。在图2中，在叠层膜3和在下面描述的电极片2a、2c与分隔片2b等以大于实际尺寸场合的厚壁，并且分别使各片2a～2c离开，而且各片2a～2c的数量小于实际的数量的状态进行表示。
电池元件2通过负电极片2a、分隔片2b、正电极片2c和分隔片2b依次反复叠摞的方式构成。
负电极片2a和正电极片2c通过在由金属箔形成的极箔主体的内外两个面上涂敷活性物质的方式构成。但是，在极箔主体的一端缘部没有涂敷活性物质。在负电极片2a上，比如在由铜构成的极箔主体上涂敷负极活性物质(比如，包括硅等的颗粒)。在正电极片2c上，比如在由铝形成的极箔主体上涂敷正极活性物质(比如，钴酸锂颗粒等)。
另外，负极引线4a分别从各负电极片2a的一端缘部而伸出，并且正电极引线4c分别从正电极片2c的一端缘部而伸出。另外，各负极引线4a与负极端子5a连接，各正极引线4c与正极端子5c连接。另外，负极端子5a和正极端子5c处于从将电池元件2密封的叠层膜3向外部露出的状态。
叠层膜3构成电池1的外表层，在折返后，熔接重合的端缘部分，由此在密封状态而接纳电池元件2。在本实施方式中，熔接叠层膜3中的除了折返部分以外的端缘部分。
对于叠层膜3，像图3(图3为图1的j—j线的放大剖面示意图，在简化的状态表示电池元件2等)所示的那样，叠置由规定的金属(比如铝等)构成的薄壁的金属层3a、与由规定的热熔接性树脂形成的热熔接性树脂层3b。构成热熔接性树脂层3b的树脂可进行热熔接，其可采用比如聚丙烯、聚乙烯、它们的酸改性物、聚对苯二甲酸乙二醇酯等的聚酯等的乙烯—乙酸乙烯共聚物等。显然，还可通过热熔接性树脂层3b夹持金属层3a的两个面，构成叠层膜3。
下面对在通过叠层膜3而对电池元件2进行密封时所采用的密封装置10进行说明。密封装置10像图4所示的那样，包括加热部件20、冷却部件30与热传导部件40。
加热部件20像图9和图10所示的那样，分别每次1个地设置于构成熔接对象的叠层膜3的上方和下方。加热部件20可通过在图中未示出的驱动机构，沿x—y方向(水平方向)和z方向(垂直方向)而移动。加热部件20内置有在图中未示出的加热器，其可通过该加热器而发热。加热部件20可通过于x—y方向而移动，在位于热传导部件40的上下的动作准备位置、与从该动作准备位置脱开的退避位置之间移动。另外，加热部件20通过在设置于动作准备位置的状态，于z方向而移动，与热传导部件40接触，可对热传导部件40进行加热。
冷却部件30像图11和图12所示的那样，与加热部件20相同，分别每次1个地设置于构成熔接对象的叠层膜3的上方和下方。冷却部件30按照可通过在图中未示出的驱动机构，沿x—y方向(水平方向)和z方向(垂直方向)而移动的方式构成。冷却部件30通过于z方向而移动，与热传导部件40接触，对热传导部件40进行冷却。此外，在冷却部件30于z方向而移动时，加热部件20设置于退避位置，不妨碍冷却部件30的移动。另外，在加热部件20设置于动作准备位置时，冷却部件30设置于从这些加热部件20的移动预定通路而脱开的位置，不会妨碍加热部件20的移动。
此外，加热部件20和冷却部件30也可按照相应的设置位置交替的方式移动。另外，还可在并列的状态设置加热部件20和冷却部件30，按照将熔接对象的叠层膜3和热传导部件40依次运送给加热部件20和冷却部件30的方式构成。
热传导部件40像图7和图8所示的那样，分别每次1个地设置于构成熔接对象的叠层膜3的上方和下方。热传导部件40为在熔接叠层膜3时夹持叠层膜3的部件。热传导部件40按照可通过在图中未示出的驱动机构，沿x—y方向(水平方向)和z方向(垂直方向)而移动的方式构成，通过于x—y方向而移动，可变更叠层膜3的被夹持部位，即叠层膜3的熔接部位。另外，对应于热传导部件40的位置变更，还适当变更加热部件20和冷却部件30的设置位置。
热传导部件40像图5和图6(图6为通过局部剖开后述的保护部51的立体图)所示的那样，包括主体部41与外罩部42。
主体部41主要在加热部件20和冷却部件30与外罩部42之间进行热传导。主体部41通过超热传导体而形成。作为超热传导体，可列举有致密的石墨、复合有石墨和规定的金属(比如，铜、铝等)等的材料；在铝合金中，取向而添加有作为填料的碳纳米等的材料等。在本实施方式中，超热传导体采用复合有石墨和规定的金属的材料。
另外，主体部41包括平板部41a和柱状部41b。平板部41a呈细长的平板状，为与叠层膜3的熔接部位相对应的形状。
柱状部41b呈圆柱状，从平板部41a中的位于与外罩部42相反的一侧的面的中心而突出。柱状部41b为通过与加热部件20、冷却部件30接触，在与加热部件20、冷却部件30之间进行热交换的部位。在本实施方式中，加热部件20、冷却部件30实现与柱状部41b的前端面的接触。另外，还可设置多个柱状部41b。
另外，柱状部41b中的石墨的取向方向为与柱状部41b的轴向平行的或基本平行的方向，平板部41a的石墨的取向方向为与柱状部41b的轴向相垂直或基本相垂直的方向。对于本实施方式的超热传导体，特别是沿石墨的取向方向，热量以良好的效率而传导。于是，加热部件20、冷却部件30与平板部41a之间的介设柱状部41b的快速的热传导是可能的。另外，在平板部41a中，沿其宽度方向和其纵向的快速的热传导是可能的，可使从柱状部41b接收的热量快速地扩展到平板部41a的整体，或将平板部41a的热量引导到柱状部41b。
外罩部42为在夹持叠层膜3时与叠层膜3接触的部位，设置它的目的在于防止主体部41的破损、磨耗。外罩部42为薄壁板(膜)，其由相对热、磨耗的耐久性优良，并且具有良好的热传导性的材料(比如，不锈钢、铝等的规定的金属、陶瓷等)形成，覆盖平板部41a中的位于与柱状部41b相反一侧的面。外罩部42通过比如扩散接合，与主体部41连接。又，图5等中，将外罩部42以比实际壁厚而显示，但实际的外罩部42是薄壁的(比如，小于1.0mm，在本实施方式中，为0.1mm以下)，快速的温度变化是可能的。
此外，在像上述那样而构成的热传导部件40上，安装规定的保护部51。保护部51由针对热量、磨耗的耐久性优良的材料(比如，不锈钢、铝等的规定的金属等)形成。保护部51具有与柱状部41b的高度相同的厚度，并且呈其平面形状与平板部41a相对应的形状的长方体状。
还有，保护部51包括用于使柱状部41b通过的通孔51a。另外，保护部51在柱状部41b穿过通孔51a，并且叠置于平板部41a上的状态，安装于热传导部件40上。此外，柱状部41b的前端面，即，与加热部件20、冷却部件30接触的部位处于在保护部51的表面露出的状态。在本实施方式中，柱状部41b的前端面与保护部51的表面处于相同面。通过保护部51，谋求与加热部件20等接触的柱状部41b的破损防止。
下面对采用密封装置10的叠层膜3的熔接工序进行说明。叠层膜3的熔接工序包括：非加热夹持步骤、加热步骤、冷却步骤与夹持解除步骤。另外，在本实施方式中，在叠层膜3的熔接工序之前，处于电池元件2预先设置于折返的叠层膜3之间的状态。
在非加热夹持步骤，通过没有借助加热部件20而加热的状态的热传导部件40夹持重合的状态的叠层膜3的端缘部分。更具体地说，像图7所示的那样，一对热传导部件40按照尽可能地接近电池元件2的侧面部2s的状态，夹持叠层膜3的方式设置。比如，一对热传导部件40设置于从侧面部2s离开1～多个叠层膜3的厚度的位置。另外，在图7等中，在处于简化电池元件2的状态，另外将叠层膜3以其壁厚大实际的尺寸的状态而示出。
接着，像图8所示的那样，于两者接近的方向(z方向)而移动一对热传导部件40，通过2个热传导部件40夹持叠层膜3。此时，由于热传导部件40尚未加热(处于常温)，故可通过热传导部件40夹持叠层膜3中的非常接近侧面部2s的部位(即使在像这样而夹持的情况下，仍不对电池元件2造成恶劣影响)。
然后，在加热步骤，像图9所示的那样，在通过热传导部件40夹持叠层膜3的状态，使位于上述动作准备位置的预先加热的状态的一对加热部件20进行相对热传导部件40的接近移动。接着，使加热部件20与柱状部41b的前端面接触，并且以预定的规定时间而维持接触状态。由此，加热热传导部件40，使叠层膜3的热熔接性树脂层3b熔融。
在经过规定时间后，像图10所示的那样，通过将加热部件20返回到上述动作准备位置，加热部件20从热传导部件40而离开，停止热传导部件40的加热。然后，将加热部件20移动到上述退避位置。另一方面，热传导部件40在夹持叠层膜3的状态而维持。
之后，在冷却步骤，像图11所示的那样，使冷却部件30进行相对热传导部件40的接近移动，使冷却部件30与柱状部41b的前端面接触。另外，以预定的规定时间而连续地使冷却部件30与热传导部件40(柱状部41b)接触，由此冷却热传导部件40，急速地固化热熔接性树脂层3b。
接着，在夹持解除步骤，像图12所示的那样，将冷却部件30移动到原始的设置，并且于与叠层膜3离开的方向，移动热传导部件40，解除叠层膜3的夹持。由此，叠层膜3的熔接完成。另外，冷却部件30既可在热传导部件40对叠层膜3的夹持解除之前而移动，也可与热传导部件40一起地移动。
像以上具体描述的那样，按照本实施方式，在熔接叠层膜3时，首先，通过没有借助加热部件20而加热的状态的热传导部件40夹持叠层膜3。于是，在移动热传导部件40以便夹持叠层膜3时，不产生热熔接性树脂层3b熔融，加热部件20的热量传递给电池元件2的情况。于是，可更加可靠地防止热量对电池元件2的恶劣影响。
另外，由于在不考虑热量对电池元件2的恶劣影响的情况下进行夹持，故可使叠层膜3中的通过热传导部件40而夹持的部位，即叠层膜3的熔接部位极力地接近侧面部2s。于是，可使熔接后的叠层膜3与侧面部2s之间的间隙非常小。其结果是，可有效地谋求电池1的紧凑化。
此外，热传导部件40中，从与叠层膜3的接触部位的附近部位(在本实施方式中，相对接触部位离开0.1mm以下的距离的部位)，到与加热部件20的接触部位的部分由主体部41构成，主体部41通过超热传导体构成。于是，可非常快速地将来自加热部件20的热量传递给热传导部件40和叠层膜3的接触部位，可在短时间内加热叠层膜3。其结果是，即使在具有通过没有加热的状态的热传导部件40夹持叠层膜3的步骤的情况下，仍可充分地缩短电池1的制造所需要的时间，可谋求生产性的提高。
还有，在熔接叠层膜3时，通过外罩部42，主体部41(超热传导体)与叠层膜3没有直接地接触。于是，可更加可靠地防止主体部41(超热传导体)的破损，叠层膜3上异物的附着。由此，可谋求装置的寿命的延长，并且可谋求所制造的电池1的品质的提高。
再有，在加热叠层膜3后，通过冷却部件30，对夹持叠层膜3的状态的热传导部件40进行冷却。于是，可急速冷却已熔融的热熔接性树脂层3b，可快速地使热熔接性树脂层3b固化。由此，可更加可靠地防止在熔接部分叠层膜3的剥离、褶皱的情况。另外，通过热熔接性树脂层3b的急速固化，可谋求电池1的制造所需要的时间的进一步的缩短。
另外，在本实施方式中，通过由超热传导体形成的主体部41，可将热量从热传导部件40(特别是外罩部42)有效地引导到冷却部件30，可更加快速地冷却热传导部件40。由此，可更进一步地缩短电池1的制造所需要的时间。
此外，并不限于上述实施方式的记载内容，比如，也可像下述那样而实施。显然，在下面没有列举的其它的应用例子、变形例子也是当然可能的。
(a)还可像图13所示的那样，相对热传导部件40中，在与叠层膜3接触的状态时设置于电池元件2侧的侧面，安装规定的隔热层52。在此场合，可有效地抑制从热传导部件40到电池元件2的热传导。其结果是，可更加可靠地防止对电池元件2产生热量带来的恶劣影响，可进一步谋求已制造的电池1的品质的提高。另外，隔热层52可通过比如，耐热性优良的发泡性的树脂(比如，氟树脂等)、隔热陶瓷等形成。
(b)在上述实施方式中，在加热步骤中，使预先加热的加热部件20与热传导部件40接触，但是，也可在加热部件20与热传导部件40接触后，对加热部件20进行加热。
(c)在上述实施方式中，按照主体部41(柱状部41b)与加热部件20、冷却部件30直接接触的方式构成，但是，也可设置覆盖柱状部41b的前端面的薄壁(比如，1.0mm以下)的由金属板、陶瓷板等构成的外罩，按照介设该外罩，主体部41和加热部件20等间接地接触的方式构成。在此场合，可谋求主体部41(柱状部41b)的破损、磨耗的防止，可进一步谋求装置的寿命的延长。另外，为了在热传导部件40中的与叠层膜3接触的部位，快速地改变温度，最好通过超热传导体，构成热传导部件40中的下述部分，该部分从位于与叠层膜3的接触部位的附近的部位，跨接到位于与加热部件20等的接触部位的附近的部位。
此外，也可按照省略外罩部42，而主体部41(超热传导体)与叠层膜3和加热部件20等直接接触的方式构成。在此场合，通过由超热传导体构成热传导部件40中的从与叠层膜3的接触部位到与加热部件20等的接触部位的部分，由此，热传导部件40中的与叠层膜3接触的部位的温度变化非常快速地进行，可进一步提高生产性。
另外，还可设置覆盖柱状部41b的前端面的外罩，另一方面省略外罩部42。在此场合，为了实现热传导部件40中的与叠层膜3接触的部位的快速的温度变化，最好，通过超热传导体构成：从与叠层膜3的接触部位，跨接到位于与加热部件20等的接触部位的附近的部位的部分。
(d)在上述实施方式中，按照在折返1个叠层膜3后，熔接叠层膜3中的除了折返部分以外的端缘部分的方式构成。相对该情况，还可按照通过2个叠层膜而夹持电池元件2，然后熔接2个叠层膜3的端缘部分的全周的方式构成。
(e)在上述实施方式中，叠层膜3为平坦片，但是，作为叠层膜，也可采用用于接纳电池元件2的凹部通过比如深冲加工等方式而预先形成的类型。
(f)在上述实施方式中，作为工件，列举有锂离子电池的电池元件2，但是只要为通过叠层膜3而密封的类型，则对于工件的种类、形状等没有特别的限制。比如，工件既可为锂电池以外的电池元件，也可为食品、电子器件等。
标号的说明：
标号1表示电池(包装制品)；
标号2表示电池元件(工件)；
标号2s表示侧面部；
标号3表示叠层膜；
标号3a表示金属层；
标号3b表示热熔接性树脂层；
标号10表示密封装置；
标号20表示加热部件；
标号30表示冷却部件；
标号40表示热传导部件；
标号41表示主体部；
标号42表示外罩部；
标号52表示隔热层。