JP2022023361A - 赤外線溶着機 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱対象面の全域を均一かつ迅速に溶融可能とする赤外線溶着機の提供。【解決手段】赤外線溶着機１は、樹脂製の第１部材（２ａ）の端面と樹脂製の第２部材（２ｂまたは２ｃ）の端面の少なくともいずれか一方（加熱対象面と言う）を赤外線により加熱、溶融するための加熱装置（７）を有している。加熱装置（７）は、前記加熱対象面に非接触に対向するように配置されかつ径方向外向きの全方位に赤外線を放射するような断面円形のランプ（７１または７５）と、ランプ（７１または７５）から前記加熱対象面の上側に放射される赤外線を前記加熱対象面に向かわせるように反射する上側反射部材（７２または７６）と、ランプ（７１または７５）から前記加熱対象面の下側に放射される赤外線を前記加熱対象面に向かわせるように反射する下側反射部材（７３または７７）と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂製の第１、第２部材の端面同士を接合するための赤外線溶着機に関する。

例えば特許文献１に示す突合せ溶接装置は、２つのプラスチック管の各端面をそれぞれ加熱装置で加熱溶融し、前記端面同士を突き合わせて加圧することにより接合するように構成している。

前記加熱装置は、耐熱性ならびに電気絶縁性を有する円板からなる固定板と、この固定板の両面に取り付けられる渦巻状または環状の抵抗加熱要素と、前記固定板および前記抵抗加熱要素を覆い囲む筒状筐体要素および防護板と、を有している。

前記抵抗加熱要素は平らに形成されており、また、前記防護板は赤外線透過性のガラスセラミックスで形成されている。

また、特許文献２に示すプラスチック容器の封止方法は、容器本体の接合面または蓋部材の接合面を赤外線ヒータにより加熱溶融し、前記容器本体の接合面に前記蓋部材の接合面を載置することにより相溶させて接合するようにしている。

そして、前記赤外線ヒータから放射される赤外線を反射部材で加熱対象面の一点に集光させるということが記載されており、また、前記赤外線ヒータから放射される赤外線を反射部材で平行に揃えて加熱対象面に均一面状に照射させるということが記載されている。

特表平０９－５０２４０５号公報 特許第５７６８４６９号公報

上記特許文献１は、前記抵抗加熱要素が前記各端面に正対する領域のみから放射される赤外線が前記各端面に照射されるようになっていて、前記抵抗加熱要素から放射される赤外線のうち各端面に照射されない赤外線が存在するので、加熱効率が悪く、前記各端面の全域を加熱溶融させるのに要する時間が長くなることが懸念される。

一方、上記特許文献２において前記赤外線を一点集光させる場合、前記接合面の全域に赤外線を照射させるのに要する時間が長くなることが懸念される。

また、上記特許文献２において前記赤外線を平行照射させる場合、単位面積当たりの加熱エネルギーが低くなるので、前記接合面の全域を加熱溶融するのに要する時間が長くなることが懸念される。

このような事情に鑑み、本発明は、加熱対象面の全域を均一かつ迅速に溶融可能とする赤外線溶着機の提供を目的としている。

本発明は、樹脂製の第１部材の端面および樹脂製の第２部材の端面の少なくともいずれか一方を加熱溶融して前記端面同士を突き合わせて加圧することにより接合するための赤外線溶着機であって、前記少なくともいずれか一方の端面（加熱対象面と言う）を赤外線により加熱、溶融するための加熱装置を備えており、この加熱装置は、前記加熱対象面に非接触に対向するように配置されかつ径方向外向きの全方位に赤外線を放射するような断面円形のランプと、このランプから前記加熱対象面の上側に放射される赤外線を前記加熱対象面に向かわせるように反射する上側反射部材と、前記ランプから前記加熱対象面の下側に放射される赤外線を前記加熱対象面に向かわせるように反射する下側反射部材と、を備えていることを特徴としている。

この構成によれば、前記ランプから径方向外向きの全方位に放射される赤外線が前記上側反射部材および前記下側反射部材により効率良く集められて前記接合対象の加熱対象面に均一面状に照射される。

これにより、前記加熱対象面における中間領域の溶融深さと一端側領域および他端側領域の溶融深さとのバラツキを抑制できるようになるので、前記溶融後において前記第１部材の端面と前記第２部材の端面とを突き合わせて加圧すると前記両端面の全域が均一に接合されることになる。

その結果、前記第１部材と前記第２部材との接合強度（接合部分の引張強度とも言う）を向上できるとともに、前記加熱溶融に要する時間を短縮できるようになる。

ところで、上記赤外線溶着機において、前記ランプの外周面において前記加熱対象面に正対する正面側の半円領域を除いた背面側の半円領域には、前記ランプから放射される赤外線を前記正面側の半円領域に向けて反射する反射膜が被覆されている構成とすることができる。

この構成によれば、前記ランプから径方向外向きの全方位に放射される赤外線のうち、背面側の半円領域に向けて放射される赤外線が前記反射膜により前記正面側の半円領域へ向けて反射される。

これにより、前記ランプから放射される赤外線のほぼすべてが効率良く集められて前記加熱対象面に均一面状に照射される。

また、上記赤外線溶着機において、前記第１部材と前記第２部材とを正対させるように配置するための支持手段と、前記加熱装置を前記第１部材の端面および前記第２部材の端面の少なくともいずれか一方に赤外線を照射させる照射位置に変位させる一方で、前記照射位置から離した退避位置に変位させる変位手段と、前記第１部材の端面と前記第２部材の端面とを突き合わせて加圧する加圧手段と、をさらに備えている構成とすることができる。

この構成によれば、前記第１部材と前記第２部材とを接合するにあたって、照射作業と、加圧作業とを連続的に迅速に行うことが可能になる。これにより、作業効率ならびに接合精度の向上に貢献できる。

また、本発明は、樹脂製の第１筒状部材の環状端面および樹脂製の第２筒状部材の環状端面の少なくともいずれか一方を加熱溶融して前記環状端面同士を突き合わせて加圧することにより接合するための赤外線溶着機であって、前記少なくともいずれか一方の環状端面（加熱対象面と言う）を赤外線により加熱、溶融するための加熱装置を備えており、この加熱装置は、前記加熱対象面に軸方向から非接触に対向するように配置されかつ径方向外向きの全方位に赤外線を放射するような断面円形で環状のランプと、このランプから前記加熱対象面の外径側に放射される赤外線を前記加熱対象面に向かわせるように反射する円筒形の外径側反射部材と、前記ランプから前記加熱対象面の内径側に放射される赤外線を前記加熱対象面に向かわせるように反射する円筒形の内径側反射部材と、を備えていることを特徴としている。

この構成によれば、前記ランプから径方向外向きの全方位に放射される赤外線が前記外径側反射部材および前記内径側反射部材により効率良く集められて前記接合対象の加熱対象面に均一面状に照射される。

これにより、前記加熱対象面における中間領域の溶融深さと一端側領域および他端側領域の溶融深さとのバラツキを抑制できるようになるので、前記溶融後において前記第１筒状部材の環状端面と前記第２筒状部材の環状端面とを突き合わせて加圧すると前記両環状端面の全域が均一に接合されることになる。

その結果、前記第１筒状部材と前記第２筒状部材との接合強度（接合部分の引張強度とも言う）を向上できるとともに、前記加熱溶融に要する時間を短縮できるようになる。

ところで、上記赤外線溶着機において、前記ランプの外周面において前記加熱対象面に正対する正面側の半円領域を除いた背面側の半円領域には、前記ランプから放射される赤外線を前記正面側の半円領域に向けて反射する反射膜が被覆されている構成とすることができる。

この構成によれば、前記ランプから径方向外向きの全方位に放射される赤外線のうち、背面側の半円領域に向けて放射される赤外線が前記反射膜により前記正面側の半円領域へ向けて反射される。

これにより、前記ランプから放射される赤外線のほぼすべてが効率良く集められて前記加熱対象面に均一面状に照射される。

また、上記赤外線溶着機は、前記第１筒状部材と前記第２筒状部材とを同一軸線上に配置するための支持手段と、前記加熱装置を前記第１筒状部材の環状端面および前記第２筒状部材の環状端面の少なくともいずれか一方に赤外線を照射させる照射位置に変位させる一方で、前記照射位置から離した退避位置に変位させる変位手段と、前記第１筒状部材の環状端面と前記第２筒状部材の環状端面とを突き合わせて加圧する加圧手段と、をさらに備えている構成とすることができる。

この構成によれば、前記第１筒状部材と前記第２筒状部材とを接合するにあたって、照射作業と、加圧作業とを連続的に迅速に行うことが可能になる。これにより、作業効率ならびに接合精度の向上に貢献できる。

また、本発明は、樹脂製の第１筒状部材の環状端面および樹脂製の第２筒状部材の環状端面をそれぞれ加熱溶融して前記環状端面同士を突き合わせて加圧することにより接合するための赤外線溶着機であって、前記第１筒状部材の環状端面と前記第２筒状部材の環状端面とをそれぞれ赤外線により加熱、溶融するための加熱装置を備えており、この加熱装置は、前記第１筒状部材の環状端面を加熱溶融するための第１ユニットと、前記第２筒状部材の環状端面を加熱溶融するための第２ユニットと、を備えており、前記第１ユニットは、前記第１筒状部材の環状端面に非接触に対向するように配置されかつ径方向外向きの全方位に赤外線を放射するような断面円形で環状の第１ランプと、この第１ランプから前記第１筒状部材の環状端面よりも外径側に向けて放射される赤外線を前記第１筒状部材の環状端面に向かわせるように反射する第１外径側反射部材と、前記第１ランプから前記第１筒状部材の環状端面よりも内径側に向けて放射される赤外線を前記第１筒状部材の環状端面に向かわせるように反射する第１内径側反射部材と、を備えており、前記第２ユニットは、前記第２筒状部材の環状端面に非接触に対向するように配置されかつ径方向外向きの全方位に赤外線を放射するような断面円形で環状の第２ランプと、この第２ランプから前記第２筒状部材の環状端面よりも外径側に向けて放射される赤外線を前記第２筒状部材の環状端面に向かわせるように反射する第２外径側反射部材と、前記第２ランプから前記第２筒状部材の環状端面よりも内径側に向けて放射される赤外線を前記第２筒状部材の環状端面に向かわせるように反射する第２内径側反射部材と、を備えていることを特徴としている。

この構成によれば、前記第１ランプから径方向外向きの全方位に放射される赤外線が前記第１外径側反射部材および前記第１内径側反射部材により効率良く集められて前記第１筒状部材の環状端面に均一面状に照射される。

一方、前記第２ランプから径方向外向きの全方位に放射される赤外線が前記第２外径側反射部材および前記第２内径側反射部材により効率良く集められて前記第２筒状部材の環状端面に均一面状に照射される。

これにより、前記第１、第２筒状部材の各環状端面における中間領域の溶融深さと一端側領域および他端側領域の溶融深さとのバラツキを抑制できるようになるので、前記溶融後において前記第１筒状部材の環状端面と前記第２筒状部材の環状端面とを突き合わせて加圧すると前記両環状端面の全域が均一に接合されることになる。

その結果、前記第１筒状部材と前記第２筒状部材との接合強度を向上できるとともに、前記加熱溶融に要する時間を短縮できるようになる。

また、上記赤外線溶着機において、前記第１、第２ランプの外周面において前記第１、第２筒状部材の各環状端面に正対する正面側の半円領域を除いた背面側の半円領域には、前記第１、第２ランプから放射される赤外線を前記正面側の半円領域に向けて反射する反射膜が被覆されている構成とすることができる。

この構成によれば、前記第１、第２ランプから径方向外向きの全方位に放射される赤外線のうち、前記背面側の半円領域に向けて放射される赤外線が前記反射膜により前記正面側の半円領域へ向けて反射される。

これにより、前記第１ランプから放射される赤外線のほぼすべてが効率良く集められて前記第１筒状部材の環状端面に均一面状に照射されるとともに、前記第２ランプから放射される赤外線のほぼすべてが効率良く集められて前記第２筒状部材の環状端面に均一面状に照射される。

また、上記赤外線溶着機は、前記第１筒状部材と前記第２筒状部材とを同一軸線上に配置するための支持手段と、前記加熱装置を前記第１筒状部材の環状端面および前記第２筒状部材の環状端面に赤外線を照射させる照射位置に変位させる一方で、前記照射位置から離した退避位置に変位させる変位手段と、前記第１筒状部材の環状端面と前記第２筒状部材の環状端面とを突き合わせて加圧する加圧手段と、をさらに備えている構成とすることができる。

この構成によれば、前記第１筒状部材と前記第２筒状部材とを接合するにあたって、照射作業と、加圧作業とを連続的に迅速に行うことが可能になる。これにより、作業効率ならびに接合精度の向上に貢献できる。

本発明によれば、加熱対象面の全域を均一かつ迅速に溶融可能とする赤外線溶着機を提供することができる。

本発明に係る赤外線溶着機の一実施形態の概略構成を示す図である。 図１の加熱装置を示す断面図である。 図２の一部を拡大した図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図３に本発明の一実施形態を示している。図中、１は赤外線溶着機の全体を示している。

この赤外線溶着機１は、例えばスリーピース構造の中空容器２における３つの構成要素（センターパイプ２ａ，第１ライナ２ｂ，第２ライナ２ｃ）を接合する場合に適した構成になっている。

なお、前記接合対象であるセンターパイプ２ａ、第１ライナ２ｂ、第２ライナ２ｃが、特許請求の範囲に記載の第１部材、第２部材、第１筒状部材、第２筒状部材に相当している。

ここで、赤外線溶着機１の詳細説明に先立ち、中空容器２の概略構成を説明する。

中空容器２は、例えば車載用の燃料電池システムに用いる水素等を貯蔵するために利用される高圧タンクとされる。

この中空容器２は、中間に配置される円筒形のセンターパイプ２ａと、センターパイプ２ａの軸方向一端側（例えば図１の左側）に接合される有底円筒形の第１ライナ２ｂと、センターパイプ２ａの軸方向他端側（例えば図１の右側）に接合される有底円筒形の第２ライナ２ｃと、を備えている。

センターパイプ２ａ、第１ライナ２ｂならびに第２ライナ２ｃは、例えば商品名ナイロンと呼ばれるポリアミド樹脂等とされる。

なお、第１ライナ２ｂの外端および第２ライナ２ｃの外端には、内容物の供給ノズル取付用の口金２ｄおよび内容物の排出ノズル取付用の口金２ｅが取り付けられる。

また、中空容器２を前記のような高圧タンクとする場合には、耐圧性を高めるために、センターパイプ２ａの左側（一端側）の環状端面に第１ライナ２ｂの環状端面を接合するとともに、センターパイプ２ａの右側（他端側）の環状端面に第２ライナ２ｃの環状端面を接合した後、それらの外周に外殻（図示省略）を覆うように形成する。

なお、前記外殻は、カーボン繊維等の強化繊維にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸した繊維強化プラスチックとされる。

次に、赤外線溶着機１について詳細に説明する。

赤外線溶着機１は、例えば図１に示すように、基台３、スライダ４、受け台５、加圧源６、２つの加熱装置７，８、２つの昇降ユニット９，１０等を備えている。

基台３の上には、接合対象（センターパイプ２ａ、第１ライナ２ｂ、第２ライナ２ｃ）を支持するためのクランプ３ａ～３ｆがスライド可能に搭載されている。この基台３およびクランプ３ａ～３ｆが特許請求の範囲に記載の支持手段に相当している。

スライダ４は、クランプ３ａ～３ｆを基台３上でスライドさせるものである。

受け台５は、前記接合対象を接合する際に、第２ライナ２ｃの外端（排出ノズル取付用の口金２ｅ）を受け止めるものである。

加圧源６は、前記接合対象を接合する際に、第１ライナ２ｂを受け台５へ向けて加圧するものである。

この加圧源６は、例えば電動モータ等を用いた構成とされており、詳細に図示していないが、横向き姿勢でスライダ４に固定されており、また、加圧部の先端が第１ライナ２ｂの外端（供給ノズル取付用の口金２ｄ）に当接されるように配置されている。

なお、スライダ４、受け台５ならびに加圧源６が、特許請求の範囲に記載の加圧手段に相当している。

２つの加熱装置７，８は、後で詳細に説明するが、共に同じ構成であって、例えば図３に示すように、支持板７ａ，８ａと、第１ユニット７ｂ，８ｂと、第２ユニット７ｃ，８ｃと、を備えている。

２つの昇降ユニット９，１０は、加熱装置７，８を鉛直方向に沿って昇降させるものである。

具体的に、両昇降ユニット９，１０は、第１ランプ７１，８１、第２ランプ７５，８５を、接合対象（センターパイプ２ａ、第１ライナ２ｂ、第２ライナ２ｃ）の加熱対象面に所定寸法離して対向させる照射位置（図１の状態参照）と、その位置から下側に離した退避位置（図示省略）とに昇降する。

なお、両昇降ユニット９，１０は、詳細に図示していないが、例えば電動モータ、歯車式動力伝達機構またはベルト式動力伝達機構等を組み合わせた構成、あるいは例えば油圧シリンダまたはエアシリンダを用いた構成とすることができる。この昇降ユニット９，１０が特許請求の範囲に記載の変位手段に相当している。

次に、図２および図３を参照して、２つの加熱装置７，８の構成を詳細に説明する。

左右の加熱装置７，８において、第１ユニット７ｂ，８ｂは、支持板７ａ，８ａの左側に配置されており、第２ユニット７ｃ，８ｃは、支持板７ａ，８ａの右側に配置されている。

支持板７ａ，８ａは、それらの板厚方向が第１ランプ７１，８１、第２ランプ７５，８５の中心軸線に沿うように配置されている（図２参照）。

支持板７ａ，８ａの一側（例えば図２の左側）には、第１ユニット７ｂ，８ｂを構成する各要素（７１～７３，８１～８３）が取り付けられている。また、支持板７ａ，８ａの他側（例えば図２の右側）には、第２ユニット７ｃ，８ｃを構成する各要素（７５～７７，８５～８７）が取り付けられている。

左側の加熱装置７の第１ユニット７ｂは、第１ライナ２ｂの環状端面を加熱溶融するのに用いられる。一方、右側の加熱装置８の第１ユニット８ｂは、センターパイプ２ａの右側の環状端面を加熱溶融するのに用いられる。

左側の加熱装置７の第２ユニット７ｃは、センターパイプ２ａの左側の環状端面を加熱溶融するために用いられる。一方、右側の加熱装置８の第２ユニット８ｃは、第２ライナ２ｃの環状端面を加熱溶融するために用いられる。

２つの第１ユニット７ｂ，８ｂは、共に、第１ランプ７１，８１、第１外径側反射部材７２，８２、第１内径側反射部材７３，８３を備えている。

２つの第２ユニット７ｃ，８ｃは、共に、第２ランプ７５，８５、第２外径側反射部材７６，８６、第２内径側反射部材７７，８７を備えている。

第１ランプ７１，８１および第２ランプ７５，８５は、断面円形で環状に形成されており、その径方向外向きの全方位（円周方向の各位相あるいは３６０度）に赤外線を放射する。

具体的に、第１ランプ７１，８１および第２ランプ７５，８５は、詳細に図示していないが、ガラス管にフィラメントを収容した公知の構成であり、不図示の電源装置により前記フィラメントに通電されることにより赤外線を前記ガラス管から径方向外向きの全方位へ向けて放射する。

また、第１ランプ７１，８１と第２ランプ７５，８５の外周面において加熱対象面に正対する正面側の半円領域を除いた背面側の半円領域には、第１ランプ７１，８１と第２ランプ７５，８５から放射される赤外線を前記正面側の半円領域に向けて反射する反射膜７１ａ，８１ａ，７５ａ，８５ａが被覆されている。

具体的には、第１ランプ７１，８１の右半円領域（支持板７ａ，８ａ側）および第２ランプ７５，８５の左半円領域（支持板７ａ，８ａ側）に、反射膜７１ａ，８１ａ，７５ａ，８５ａが被覆されている。この反射膜７１ａ，８１ａ，７５ａ，８５ａは、例えばセラミック膜とされる。

ちなみに、第１ランプ７１，８１の反射膜７１ａ，８１ａは、第１ランプ７１，８１から径方向外向きの全方位へ向けて放射される赤外線のうち、第１ランプ７１，８１の右半円領域に向けて放射される赤外線を第１ランプ７１，８１の左半円領域に向かわせるように反射する。

第２ランプ７５，８５の反射膜７５ａ，８５ａは、第２ランプ７５，８５から径方向外向きの全方位へ向けて放射される赤外線のうち、第２ランプ７５，８５の左半円領域に向けて放射される赤外線を第２ランプ７５，８５の右半円領域に向かわせるように反射する。

第１外径側反射部材７２，８２は、支持板７ａ，８ａの左側に配置されており、円筒形に形成されているとともに、その内周面には赤外線を反射する反射膜７２ａ，８２ａが被覆されている。

なお、左側の加熱装置７の第１外径側反射部材７２は、第１ランプ７１から第１ライナ２ｂの環状端面よりも外径側に向けて放射される赤外線を前記環状端面に向かわせるように反射する。

一方、右側の加熱装置８の第１外径側反射部材８２は、第１ランプ８１からセンターパイプ２ａの右側の環状端面よりも外径側に向けて放射される赤外線を前記環状端面に向かわせるように反射する。

第１内径側反射部材７３，８３は、支持板７ａ，８ａの左側に配置されており、円筒形に形成されているとともに、その外周面には赤外線を反射する反射膜７３ａ，８３ａが被覆されている。

なお、左側の加熱装置７の第１内径側反射部材７３は、第１ランプ７１から第１ライナ２ｂの環状端面よりも内径側に向けて放射される赤外線を前記環状端面に向かわせるように反射する。

一方、右側の加熱装置８の第１内径側反射部材８３は、第１ランプ８１からセンターパイプ２ａの右側の環状端面よりも内径側に向けて放射される赤外線を前記環状端面に向かわせるように反射する。

第２外径側反射部材７６，８６は、支持板７ａ，８ａの右側に配置されており、円筒形に形成されているとともに、その内周面には赤外線を反射する反射膜７６ａ，８６ａが被覆されている。

なお、左側の加熱装置７の第２外径側反射部材７６は、第２ランプ７５からセンターパイプ２ａの左側の環状端面よりも外径側に向けて放射される赤外線を前記環状端面に向かわせるように反射する。

一方、右側の加熱装置８の第２外径側反射部材８６は、第２ランプ８５から第２ライナ２ｃの環状端面よりも外径側に向けて放射される赤外線を前記環状端面に向かわせるように反射する。

第２内径側反射部材７７，８７は、支持板７ａ，８ａの右側に配置されており、円筒形に形成されているとともに、その外周面には赤外線を反射する反射膜７７ａ，８７ａが被覆されている。

なお、左側の加熱装置７の第２内径側反射部材７７は、第２ランプ７５からセンターパイプ２ａの右側の環状端面よりも内径側に向けて放射される赤外線を前記環状端面に向かわせるように反射する。

一方、右側の加熱装置８の第２内径側反射部材８７は、第２ランプ８５から第２ライナ２ｃの環状端面よりも内径側に向けて放射される赤外線を前記環状端面に向かわせるように反射する。

第１外径側反射部材７２，８２、第１内径側反射部材７３，８３、第２外径側反射部材７６，８６ならびに第２内径側反射部材７７，８７は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）またはアルミニウム合金等で形成されている。また、反射膜７２ａ，８２ａ，７３ａ，８３ａ，７６ａ，８６ａ，７７ａ，８７ａは、例えば金メッキ膜または硬質クロムメッキ膜等とされている。

ここで、例えば図３に示すように、第２ユニット７ｃ，８ｃにおいて、第２外径側反射部材７６，８６は第２ランプ７５，８５の外径側に所定寸法ａ離隔配置されており、第２内径側反射部材７７，８７は第２ランプ７５，８５の内径側に所定寸法ｂ離隔配置されている。ここで、前記離隔寸法ａ，ｂは、同一とされる。

図示していないが、前記同様に、第１ユニット７ｂ，８ｂにおいて、第１外径側反射部材７２，８２は第１ランプ７１，８１の外径側に所定寸法離して配置されており、第１内径側反射部材７３，８３は第１ランプ７１，８１の内径側に所定寸法離して配置されている。ここで、前記離隔寸法も、前記離隔寸法ａ，ｂと同様、同一とされる。

次に、上述した赤外線溶着機１を用いてセンターパイプ２ａに第１ライナ２ｂおよび第２ライナ２ｃを接合するときの手順ならびに動作について説明する。

まず、図１に示すように、センターパイプ２ａ、第１ライナ２ｂ、第２ライナ２ｃを同一軸線上に配置するようにクランプ３ａ～３ｆに支持させておいて、センターパイプ２ａの左側（一端側）の環状端面と第１ライナ２ｂの環状端面とを所定寸法離して向き合わせるとともに、センターパイプ２ａの右側（他端側）の環状端面と第２ライナ２ｃの環状端面とを所定寸法離して向き合わせる。

そして、左側の昇降ユニット９により左側の加熱装置７をセンターパイプ２ａの左側の環状端面と第１ライナ２ｂの環状端面との対向空間（照射位置）に配置させるとともに、右側の昇降ユニット１０により右側の加熱装置８をセンターパイプ２ａの右側の環状端面と第２ライナ２ｃの環状端面との対向空間（照射位置）に配置させる。

このとき、第１ユニット７ｂ，８ｂの各要素（７１～７３，８１～８３）と接合対象（２ｂ，２ａ）の加熱対象面との相対的な位置関係、ならびに第２ユニット７ｃ，８ｃの各要素（７５～７７，８５～８７）と接合対象（２ａ，２ｃ）の加熱対象面との相対的な位置関係は、図２および図３に示すように、設定される。

このように準備した後、２つの加熱装置７，８の第１ランプ７１，８１および第２ランプ７５，８５から赤外線を放射させる。

このとき、第１ランプ７１，８１から径方向外向きの全方位に放射される赤外線のうち右半円領域に向けて放射される赤外線が反射膜７１ａ，８１ａにより左半円領域へ向けて反射されることに加えて、第１ランプ７１，８１から外径側へ向けて放射される赤外線が第１外径側反射部材７２，８２により加熱対象面に向けて反射されるとともに、第１ランプ７１，８１から内径側へ向けて放射される赤外線が第１内径側反射部材７３，８３により加熱対象面へ向けて反射されるので、第１ランプ７１，８１から放射される赤外線のほぼすべてが効率良く集められて加熱対象面（第１ライナ２ｂの環状端面やセンターパイプ２ａの右側の環状端面）に均一面状に照射されるようになる。

一方、第２ランプ７５，８５から径方向外向きの全方位に放射される赤外線のうち左半円領域に向けて放射される赤外線が反射膜７５ａ，８５ａにより右半円領域へ向けて反射されることに加えて、第２ランプ７５，８５から外径側へ向けて放射される赤外線が第２外径側反射部材７６，８６により加熱対象面に向けて反射されるとともに、第２ランプ７５，８５から内径側へ向けて放射される赤外線が第２内径側反射部材７７，８７により加熱対象面へ向けて反射されるので、第２ランプ７５，８５から放射される赤外線のほぼすべてが効率良く集められて加熱対象面（センターパイプ２ａの右側の環状端面や第２ライナ２ｃの環状端面）に均一面状に照射されるようになる。

このような加熱、溶融を所定時間実行すると、前記各環状端面における径方向の中間領域の溶融深さと径方向の一端側領域および他端側領域の溶融深さとのバラツキを抑制できるようになる。

前記所定時間の経過後に、昇降ユニット９，１０により加熱装置７，８を下降させることにより退避位置に配置させる。

続いて、スライダ４により第１ライナ２ｂ、センターパイプ２ａ、第２ライナ２ｃを受け台５に押し付けるように移動させてから、加圧源６により第１ライナ２ｂの環状端面をセンターパイプ２ａの左側の環状端面に押圧するとともに、センターパイプ２ａの右側の環状端面を第２ライナ２ｃの環状端面に押圧する。

これにより、センターパイプ２ａの左側（一端側）の環状端面に第１ライナ２ｂの環状端面が接合されるとともに、センターパイプ２ａの右側（他端側）の環状端面に第２ライナ２ｃの環状端面が接合されることになって、中空容器２が得られる。

以上のような作業における諸条件（当接速度、加圧圧力、加圧時間等）については、経験的に把握している最適値に適宜調整することが好ましい。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、第１ランプ７１，８１から径方向外向きの全方位に放射される赤外線を、第１ランプ７１，８１の反射膜７１ａ，８１ａ、第１外径側反射部材７２，８２ならびに第１内径側反射部材７３，８３により効率良く集めて接合対象（センターパイプ２ａ、第１ライナ２ｂ、第２ライナ２ｃ）の加熱対象面（各環状端面）に均一面状に照射させることができる。

一方、第２ランプ７５，８５から径方向外向きの全方位に放射される赤外線を、第２ランプ７５，８５の反射膜７５ａ，８５ａ、第２外径側反射部材７６，８６ならびに第２内径側反射部材７７，８７により効率良く集めて前記接合対象の加熱対象面に均一面状に照射させることができる。

これにより、前記加熱対象面における中間領域の溶融深さと一端側領域および他端側領域の溶融深さとのバラツキを抑制できるようになるので、前記溶融後において前記接合対象の加熱対象面同士を突き合わせて加圧すると前記加熱対象面の全域が均一に接合されることになる。

そのため、前記接合対象（センターパイプ２ａ、第１ライナ２ｂ、第２ライナ２ｃ）の接合強度を向上できるとともに、前記加熱溶融に要する時間を短縮できるようになる。これに伴い、接合に要する時間を短縮できるようになる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態では、赤外線溶着機１が２つの加熱装置７，８を備える構成である例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されない。

例えば図示していないが、本発明に係る赤外線溶着機１は、１つの加熱装置を備える構成であってもよい。この構成は、２つの接合対象を接合する場合に適している。

（２）上記実施形態では、加熱装置７，８が第１ユニット７ｂ，８ｂおよび第２ユニット７ｃ，８ｃの両方を備える構成である例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されない。

例えば図示していないが、加熱装置７，８は、第１ユニット７ｂ，８ｂおよび第２ユニット７ｃ，８ｃのいずれか一方だけを備える構成であってもよい。

このような構成を採用した場合、センターパイプ２ａの左側（一端側）の環状端面に第１ライナ２ｂの環状端面を接合するとともに、センターパイプ２ａの右側（他端側）の環状端面に第２ライナ２ｃの環状端面を接合するにあたって、センターパイプ２ａの左側の環状端面および第１ライナ２ｂの環状端面のいずれか一方のみを加熱溶融する一方で、センターパイプ２ａの右側の環状端面および第２ライナ２ｃの環状端面のいずれか一方のみを加熱溶融する形態とし、当該加熱溶融した環状端面を加熱溶融していない環状端面に突き合わせて加圧することにより接合することができる。

（３）上記（２）で説明したように加熱装置７，８を第１ユニット７ｂ，８ｂおよび第２ユニット７ｃ，８ｃのいずれか一方だけを備える構成にする場合、図示していないが、単一の外径側反射部材および単一の内径側反射部材の軸方向寸法を大きく設定するように構成し、単一のランプを前記外径側反射部材と前記内径側反射部材との対向空間において軸方向中央に配置し、前記ランプに反射膜を形成しないように構成することができる。

このような構成を採用した場合、センターパイプ２ａの左側（一端側）の環状端面に第１ライナ２ｂの環状端面を接合するとともに、センターパイプ２ａの右側（他端側）の環状端面に第２ライナ２ｃの環状端面を接合するにあたって、センターパイプ２ａの左側の環状端面と第１ライナ２ｂの環状端面との両方を同時に加熱溶融する一方で、センターパイプ２ａの右側の環状端面と第２ライナ２ｃの環状端面との両方を同時に加熱溶融する形態にし、前記各環状端面同士を突き合わせて加圧することにより接合することができる。

（４）上記実施形態では、中空容器２のセンターパイプ２ａの左側（一端側）の環状端面に第１ライナ２ｂの環状端面を接合して、センターパイプ２ａの右側（他端側）の環状端面に第２ライナ２ｃの環状端面を接合する例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。

前記接合対象としては、例えば図示していないが、ツーピース構造またはスリーピース構造のインテークマニホールド等とすることができる。この場合、前記インテークマニホールドの各構成要素同士を接合する場合に本発明を適用することができる。

さらに、前記接合対象としては、筒状部材のみに限定されず、棒状部材や板状部材等、任意の形状の部材の端面同士を接合することに本発明を適用できる。

本発明は、樹脂製の第１部材の端面および樹脂製の第２部材の端面の少なくともいずれか一方を加熱溶融して前記端面同士を突き合わせて加圧することにより接合するための赤外線溶着機に好適に利用することが可能である。

１ 赤外線溶着機
２ 中空容器
２ａ センターパイプ
２ｂ 第１ライナ
２ｃ 第２ライナ
３ 基台
３ａ～３ｆ クランプ
４ スライダ
５ 受け台
６ 加圧源
７ 左側の加熱装置
７ａ 支持板
７ｂ 第１ユニット
７１ 第１ランプ
７２ 第１外径側反射部材
７３ 第１内径側反射部材
７ｃ 第２ユニット
７５ 第２ランプ
７６ 第２外径側反射部材
７７ 第２内径側反射部材
８ 右側の加熱装置
８ａ 支持板
８ｂ 第１ユニット
８１ 第１ランプ
８２ 第１外径側反射部材
８３ 第１内径側反射部材
８ｃ 第２ユニット
８５ 第２ランプ
８６ 第２外径側反射部材
８７ 第２内径側反射部材
９ 左側の昇降ユニット
１０ 右側の昇降ユニット

Claims (9)

1. 樹脂製の第１部材の端面および樹脂製の第２部材の端面の少なくともいずれか一方を加熱溶融して前記端面同士を突き合わせて加圧することにより接合するための赤外線溶着機であって、
   前記少なくともいずれか一方の端面（加熱対象面と言う）を赤外線により加熱、溶融するための加熱装置を備えており、
   この加熱装置は、前記加熱対象面に非接触に対向するように配置されかつ径方向外向きの全方位に赤外線を放射するような断面円形のランプと、
   このランプから前記加熱対象面の上側に放射される赤外線を前記加熱対象面に向かわせるように反射する上側反射部材と、
   前記ランプから前記加熱対象面の下側に放射される赤外線を前記加熱対象面に向かわせるように反射する下側反射部材と、を備えていることを特徴とする赤外線溶着機。
2. 請求項１に記載の赤外線溶着機において、
   前記ランプの外周面において前記加熱対象面に正対する正面側の半円領域を除いた背面側の半円領域には、前記ランプから放射される赤外線を前記正面側の半円領域に向けて反射する反射膜が被覆されていることを特徴とする赤外線溶着機。
3. 請求項１または２に記載の赤外線溶着機において、
   前記第１部材と前記第２部材とを正対させるように配置するための支持手段と、
   前記加熱装置を前記第１部材の端面および前記第２部材の端面の少なくともいずれか一方に赤外線を照射させる照射位置に変位させる一方で、前記照射位置から離した退避位置に変位させる変位手段と、
   前記第１部材の端面と前記第２部材の端面とを突き合わせて加圧する加圧手段と、をさらに備えていることを特徴とする赤外線溶着機。
4. 樹脂製の第１筒状部材の環状端面および樹脂製の第２筒状部材の環状端面の少なくともいずれか一方を加熱溶融して前記環状端面同士を突き合わせて加圧することにより接合するための赤外線溶着機であって、
   前記少なくともいずれか一方の環状端面（加熱対象面と言う）を赤外線により加熱、溶融するための加熱装置を備えており、
   この加熱装置は、前記加熱対象面に軸方向から非接触に対向するように配置されかつ径方向外向きの全方位に赤外線を放射するような断面円形で環状のランプと、
   このランプから前記加熱対象面の外径側に放射される赤外線を前記加熱対象面に向かわせるように反射する円筒形の外径側反射部材と、
   前記ランプから前記加熱対象面の内径側に放射される赤外線を前記加熱対象面に向かわせるように反射する円筒形の内径側反射部材と、を備えていることを特徴とする赤外線溶着機。
5. 請求項４に記載の赤外線溶着機において、
   前記ランプの外周面において前記加熱対象面に正対する正面側の半円領域を除いた背面側の半円領域には、前記ランプから放射される赤外線を前記正面側の半円領域に向けて反射する反射膜が被覆されていることを特徴とする赤外線溶着機。
6. 請求項４または５に記載の赤外線溶着機において、
   前記第１筒状部材と前記第２筒状部材とを同一軸線上に配置するための支持手段と、
   前記加熱装置を前記第１筒状部材の環状端面および前記第２筒状部材の環状端面の少なくともいずれか一方に赤外線を照射させる照射位置に変位させる一方で、前記照射位置から離した退避位置に変位させる変位手段と、
   前記第１筒状部材の環状端面と前記第２筒状部材の環状端面とを突き合わせて加圧する加圧手段と、をさらに備えていることを特徴とする赤外線溶着機。
7. 樹脂製の第１筒状部材の環状端面および樹脂製の第２筒状部材の環状端面をそれぞれ加熱溶融して前記環状端面同士を突き合わせて加圧することにより接合するための赤外線溶着機であって、
   前記第１筒状部材の環状端面と前記第２筒状部材の環状端面とをそれぞれ赤外線により加熱、溶融するための加熱装置を備えており、
   この加熱装置は、前記第１筒状部材の環状端面を加熱溶融するための第１ユニットと、前記第２筒状部材の環状端面を加熱溶融するための第２ユニットと、を備えており、
   前記第１ユニットは、前記第１筒状部材の環状端面に非接触に対向するように配置されかつ径方向外向きの全方位に赤外線を放射するような断面円形で環状の第１ランプと、
   この第１ランプから前記第１筒状部材の環状端面よりも外径側に向けて放射される赤外線を前記第１筒状部材の環状端面に向かわせるように反射する第１外径側反射部材と、
   前記第１ランプから前記第１筒状部材の環状端面よりも内径側に向けて放射される赤外線を前記第１筒状部材の環状端面に向かわせるように反射する第１内径側反射部材と、を備えており、
   前記第２ユニットは、前記第２筒状部材の環状端面に非接触に対向するように配置されかつ径方向外向きの全方位に赤外線を放射するような断面円形で環状の第２ランプと、
   この第２ランプから前記第２筒状部材の環状端面よりも外径側に向けて放射される赤外線を前記第２筒状部材の環状端面に向かわせるように反射する第２外径側反射部材と、
   前記第２ランプから前記第２筒状部材の環状端面よりも内径側に向けて放射される赤外線を前記第２筒状部材の環状端面に向かわせるように反射する第２内径側反射部材と、を備えていることを特徴とする赤外線溶着機。
8. 請求項７に記載の赤外線溶着機において、
   前記第１、第２ランプの外周面において前記第１、第２筒状部材の各環状端面に正対する正面側の半円領域を除いた背面側の半円領域には、前記第１、第２ランプから放射される赤外線を前記正面側の半円領域に向けて反射する反射膜が被覆されていることを特徴とする赤外線溶着機。
9. 請求項７または８に記載の赤外線溶着機において、
   前記第１筒状部材と前記第２筒状部材とを同一軸線上に配置するための支持手段と、
   前記加熱装置を前記第１筒状部材の環状端面および前記第２筒状部材の環状端面に赤外線を照射させる照射位置に変位させる一方で、前記照射位置から離した退避位置に変位させる変位手段と、
   前記第１筒状部材の環状端面と前記第２筒状部材の環状端面とを突き合わせて加圧する加圧手段と、をさらに備えていることを特徴とする赤外線溶着機。

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