JP2023515324A - 流体導管と接続ハブとを接合する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、流体導管と接続ハブとを接合する方法に関する。流体導管２と接続ハブ７とを接合する方法が提供され、流体導管２は、少なくとも部分的に透明な端部セクション１を有するように提供される。また、流体導管２の端部セクションの形状と相補的な形状を有するハブキャビティ９を備えた接続ハブ７も設けられている。流体導管２の端部セクションは、ハブの開口部を介してハブキャビティ９に少なくとも部分的に導入され、ここで、端部セクション１の少なくとも側壁部分とハブキャビティ９の壁との間に接触界面が確立される。この方法は、接触界面の標的ゾーン２７を加熱することを含んでいる。この加熱は、標的ゾーン２７の側部とは反対側にある流体導管２の側部から、流体導管２の少なくとも部分的に透明な端部セクション１を横切って光ビーム２９を方向付けることによって、流体導管２と接続ハブ７とを標的ゾーン２７で結合するために行われる。

Description

本発明は、流体導管（fluid conduit）と接続ハブ（connection hub）とを接合する方法に関する。より具体的には、本発明は、流体導管と接続ハブとを一緒に溶接する方法に関する。

例えばビールディスペンサ器具（beer dispensing appliances）における飲料ディスペンサ器具（beverage dispensing appliances）は、典型的には、飲料を飲料コンテナ（beverage container）から器具の分配出口（dispensing outlet）に導くための流体導管を含む。ディスペンサ器具は、ディスペンサ、例えば飲料を適切な容器（receptacle）に分配するために、コンテナから分配出口を通る飲料の流れを調整する蛇口によって操作され得る。飲料コンテナは通常、飲料コンテナの交換を可能にするために、例えば空の飲料コンテナを満杯の飲料コンテナと交換するために、流体導管に取り外し可能に結合されている。

更に流体導管は、流体導管の端部でディスペンサに取り外し可能に接続される場合がある。これまで、流体導管は接続ハブを備えており、接続ハブとディスペンサとの間の相互作用は、流体導管とディスペンサとの間の安全な接続を提供している。

独国特許出願公開第１９９１６７８６号明細書 独国特許出願公開第１０２００４０５８２２１号明細書 欧州特許出願公開第２１５９０３７号明細書 独国特許出願公開第１０２０１２１０６６４５号明細書

漏れを防ぐために、流体導管と接続ハブが液密状態（fluid tight manner）に結合されていることが重要である。従って本発明は、流体導管と接続ハブとの間に液密結合を提供することを目的としている。更に、特に大量生産に適した、流体導管と接続ハブとを一緒に結合するための効率的で費用効果の高い方法を提供することを目的としている。

従って、流体導管と接続ハブとを接合するための方法が提供され、流体導管は、少なくとも部分的に透明な端部セクションを有するように提供される。流体導管の端部セクションの形状に相補的な形状を有するハブキャビティを含む接続ハブも提供される。流体導管の端部セクションは、ハブの開口部を介してハブキャビティに少なくとも部分的に導入され、流体導管の端部セクションの少なくとも側壁部分とハブキャビティ壁との間に接触界面（contact interface）が確立される。この方法は接触界面の標的ゾーン（target zone）を加熱することを含んでいる。この加熱は、標的ゾーンの側部とは反対側にある流体導管の側部から、流体導管の少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って光ビームを方向付けることによって、流体導管と接続ハブとを標的ゾーンで結合するために行われる。従って、光ビームは、少なくとも部分的に透明な端部セクションを通って、端部セクションの中心の導管軸（central conduit axis）に対して略横方向に伝達されて、標的ゾーンを標的としている。例えば、光ビームは、流体導管の中心の導管軸に対して所定の角度を為して方向付けられており、少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って伝達される。例えば、流体導管の端部セクションは、中心の導管軸の周りに円周方向に延在している略管状の側壁を含み、中心の導管軸は、流体導管の一般的な流路方向と整合し得る。光ビームの光は標的ゾーンで熱に変換され、接触界面で、端部セクションの側壁及び／または接続ハブキャビティ壁の材料の時間的及び局所的な溶融（temporal and local melting）を生じさせている。このようにして、接続ハブと流体導管の端部セクションとを結合する溶接が行われている。

流体導管の端部セクションは、接続ハブのキャビティに圧入されて、端部セクションとハブとの間の流体シールに少なくとも寄与している。

光ビームは、光導波路によって、光源に近接する光導波路の近位端から、標的ゾーンの側部とは反対側である流体導管の側部の近くの光導波路の遠位端まで誘導され得る。光導波路は、維持または交換が便利なように、標的ゾーンから所定距離離れたところに光源を配置することを可能にしている。光導波路は概ね柔軟であって良く、例えば光ファイバまたは光ファイバの束を含み得る。

光導波路の遠位端は、流体導管の端部セクションの間に円周方向の結合（bond）を提供するために、中心の導管軸の周りを回転することができる。

接続ハブキャビティは、光ビーム吸収材料のキャビティ壁を含むか、またはそれによって形成され得る。例えば、接触界面において、ハブは、不透明な熱可塑性材料等の不透明な材料を含み得る。流体導管の端部セクションは、少なくとも部分的に透明な熱可塑性材料を含み得る。光ビームの光は、接触界面の標的ゾーンで接続ハブの材料によって吸収される場合がある。流体導管の少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って進む光ビームの光は、接続ハブの材料によって吸収され、熱に変換され得る。

光ビームは、レーザビーム等のコヒーレント光ビームであり得る。

複数の光ビームは、複数のそれぞれの標的ゾーンを加熱するために、流体導管の少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って方向付けされ得る。複数の光ビームの各光ビームは、関連する標的ゾーンに方向付けされることができ、関連する標的ゾーンの側部とは反対側にある流体導管の側部から端部セクションを横切って方向付けされることができる。このようにして、流体導管と接続ハブとは、流体導管の端部セクションの円周方向周りの標的ゾーンで、均一に分散された強固な結合で効率的に接合され得る。複数の導波路は、単一の光源、あるいは、例えばそれぞれの光源の数からの光を誘導することができる。１６、２０、または２４の光ビームのような例えば２から４０の光ビームは、複数のそれぞれの標的ゾーンを加熱するために、流体導管の少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って方向付けされ得る。

複数の標的ゾーンは、複数の標的ゾーンが合わさって拡張された標的ゾーン（extended target zone）を形成するように、少なくとも部分的にオーバーラップすることができる。

オーバーラップしている標的ゾーンは、流体導管の端部セクションの周りに円周方向に延在しているリング状の拡張された標的ゾーンを形成し得る。従って、拡張された標的ゾーンに向けられた複数の光ビームは、双円錐面（biconical plane）に延在している。

更に、例えば上記の方法に従って、流体導管と接続ハブとを接合するための装置が提供される。装置は、接続ハブ及び／または流体導管の少なくとも部分的に透明な端部セクションを受け入れるためのチャンバを含む。装置を使用する場合、流体導管の端部セクションは、少なくとも部分的に接続ハブのハブキャビティ内に位置決めされる。装置は、光ビームを伝達するために配置された光源を更に備えている。装置は、使用中に、標的ゾーンで流体導管と接続ハブとを接合するために、標的ゾーンの側部とは反対側にある流体導管の側部から、流体導管の少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って光ビームを方向付けるように配置されている。

装置は、光源から標的ゾーンの側部とは反対側にある流体導管の側部に光ビームを案内するための光導波路を備えていて良い。導波路は、例えば、光ファイバまたは光ファイバの束を含み得る。

装置は、使用中に、複数のそれぞれの標的ゾーンを加熱するために、流体導管の少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って複数の光ビームを方向付けるように配置され得る。複数の光ビームの各光ビームは、関連する標的ゾーンに方向付けることができ、関連する標的ゾーンの側部とは反対側にある流体導管の側部から端部セクションを横切って方向付けることができる。

装置は複数の光導波路を備えていて良く、複数の光導波路の各光導波路は、複数の光ビームの光ビームを、光源から、関連する標的ゾーンの側部とは反対側にある流体導管の側部に案内するために配置されている。２個から４０個の光導波路、例えば１６個、２０個または２４個の光導波路が提供される場合があり、それぞれが、光源から、関連する標的ゾーンの側部とは反対側にある流体導管の側部にそれぞれの光ビームを案内するように配置されている。

複数の光導波路は、チャンバの周りに円周方向に位置決めすることができ、例えば一定の間隔で、複数の光ビームを半径方向にチャンバに向けるように配置されている。従って、複数の光ビームは双円錐面内に延在している。複数の光導波路は円錐面に延在している。

装置は、例えばチャンバ内で、チャンバに対して接続ハブを固定するための固定手段を備えていて良い。

装置は、流体導管の端部セクションの挿入を可能にするための中央開口部を有するフランジを備え得る。中央開口部は、装置のチャンバへのアクセスを提供できる。フランジは、中央開口部の周りに、標的ゾーンに向かって光を反射するような形状とされた反射面を含み得る。フランジは例えば、互いに別々な２つまたはそれ以上のフランジ部分を含むことができ、これにより、接続ハブ及び／または流体導管のチャンバへの挿入及び／またはチャンバからの引き抜きを容易にしている。

方法に関して言及された全ての特徴及び選択肢は、装置に等しく適用され、逆もまた同様であることが理解される。上記の側面、特徴及び選択肢のいずれか１つまたは複数を組み合わせることができることも明らかである。

接合装置によって接合されている流体導管及びハブの概略断面図である。 接合装置によって接合されている流体導管及びハブの概略拡大図である。

様々な態様及び実施形態は、以下、図面を参照しつつ詳細に説明される。

図１は、少なくとも部分的に透明な端部セクション１を有する流体導管２を示している。流体導管２は管状導管壁３を有する。管状導管壁３は、中心軸５の周りに延在している。流体導管１は、流体、例えばビール飲料等の飲料のための、例えばビール樽等の飲料コンテナからディスペンサへの流体流路を形成している。ディスペンサへの接続のために、流体導管２の端部セクション１は、接続ハブ７と結合されている。特に、流体導管１と接続ハブ７とは、漏れを防ぐために液密状態に結合されている。接続ハブ７は、ここでは管状接続ハブ本体１１によって形成されたキャビティ９を含み、キャビティ９は、第１の端部１３及び反対側の第２の端部１５で開口しており、流体が接続ハブ７を通って流れることを可能にしている。接続ハブ７はディスペンサと協働して、所定量の飲料を容器、例えばカップまたはグラスに制御可能に分配することができる。あるいは、接続ハブ７は、樽コネクタ（keg connector）と協働して、コンテナの内容積とディスペンサとの間に流体流路を確立することができる。

図２は、図１の一部の概略拡大図を示している。

第１の端部１３のキャビティ９は、流体導管１の端部セクションの形状の相補的な形状を有している。接続ハブ７は、この例では、ハブ７とディスペンサとを確実に結合するために、ディスペンサの相補的な結合手段と協働するように配置された結合手段１７を備える。

流体導管２の端部セクション１の一部は、接続ハブ７のキャビティ９に導入されており、管状導管壁３と接続ハブ本体１１とが互いの間の接触界面２０を規定しており、換言すると、導管壁３の表面とハブ本体１１の表面とは接触している。ここで、流体導管１及び接続ハブ７は、導管壁３とハブ本体１１との間に締まり嵌めを確立するような寸法とされている。例えば、流体導管の端部の断面は、接続ハブ７のキャビティ９の断面よりもわずかに大きい。流体導管壁３は、ハブキャビティ９に圧入されるように弾性特性を有している。接続ハブ７及び流体導管１の組み立て状態では、ハブ本体１１及び導管壁３は両方とも中心軸５の周りに延在している。

更に図１に示されているのは、流体導管２の端部１と接続ハブ７とを一緒に接合するための装置２１である。この例では、装置２１は、中心軸５から外向きに、すなわち中心軸を横切る平面内に延在しているフランジ２３を備える。装置２１は更に、接続ハブ７を受け入れるためのチャンバ２５と、流体導管２の少なくとも部分的に透明な端部セクション１とを備える。チャンバ２５は、フランジ２１の貫通開口部によって部分的に形成されており、ここでは、中心軸５の周りで円対称である。チャンバ２５にはテーパ付けして（tapered）、流体導管２の少なくとも部分的に透明な端部セクション１の容易なセンタリング及び挿入を可能にすることができる。使用中、接続ハブ７は、キャビティ９が流体導管１の端部を受け入れるための中心軸と整合するように、チャンバ２５に対して固定される。ここで、ハブ本体１１の第１の端部１３は、フランジ２３に隣接している（abut）。

装置２１は更に、光源３３（例えばレーザダイオードのようなレーザ光源）を含む。ここでは、２つの光源３３が示されている。光源３３は、例えば、赤外線スペクトルの光を伝達している。装置２１は更に、１または複数の光ファイバ、すなわち１または複数の光ファイバの束等の１または複数の光導波路３２を更に備え、光源３３から接触界面２０の相対的に近接した箇所に光を案内している。ここで各光導波路３２は、それぞれの光源３３に関連付けられている。装置は例えば、１から４０の間の光導波路、好ましくは１０から３０の間の光導波路、より好ましくは１５から２５の間の光導波路、例えば１８、２０または２２の光導波路を含んでいて良い。１または複数の光導波路３２は、１または複数のそれぞれの光ビーム２９を、接触界面２０の標的ゾーン２７に方向付けるように配置されて標的ゾーン２７を局所的且つ一時的に加熱し、接続ハブ本体１１と流体導管１の端部セクションの導管壁３とを接合している。

各光ビーム２９は、接触界面２０での光ビーム２９のスポットサイズによって定義されるそれぞれの標的ゾーン２７を有する。各光ビーム２９の標的ゾーン２７は、図１において、２つの破線の間の接触界面２０にあるように示されている。組み合わされた複数の光ビームの標的ゾーン２７、すなわちそれらのスポットサイズが合わさることによって、拡張された標的ゾーン、例えば、中心軸の周りに延在しているリング状の標的ゾーンが形成され得る。従って、複数の光ビームは、双円錐面に延在している。双円錐面は、リング状の標的ゾーンで、接続ハブ本体１１及び導管壁３と交差している。

接触界面２０の標的ゾーンに到達するために、光ビームは、中心軸５に垂直な平面に対して角度θを為して方向付けられている。図１は２つの光ビーム２９を示しており、それぞれが、流体導管１の少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って、標的ゾーンの反対側からそれぞれの標的ゾーン２０に方向付けられている。換言すれば、各光ビームは、中心軸５に対して略横方向に、少なくとも部分的に透明な端部セクション１を通じて伝達されている。角度θは、例えば２０～６０度、好ましくは３０～５０度、より好ましくは約４０度であり得る。従って、双円錐面は、６０～１４０度、好ましくは８０～１２０度、より好ましくは約１００度の頂角を有し得る。

導管壁３による光の吸収を最小限にするために、流体導管１の端部セクションは、光ビーム２９が流体導管１の反対側の標的ゾーン２７に送られるために流体導管１の端部セクションを通って伝達される必要がある場所で、少なくとも透明である。この例では、流体導管１の端部セクション全体が透明である。しかしながら端部セクション１には、１または複数の透明な窓を局所的に設けることができ、この窓を通って局所的に光が伝達される。環状の透明な窓は、例えば流体導管２の端部１に設けられ得る。流体導管１の端部セクションの導管壁３、すなわち１または複数の透明な窓は、透明なプラスチック材料等の透明な材料で作製され得る。１または複数の窓を少なくとも部分的に透明にすることもできる。

標的ゾーン２７において、接続ハブ本体１１は光ビーム２９の光を吸収することができ、その結果、接触界面２０は、標的ゾーン２７において局所的且つ一時的に加熱される。このようにして、ハブ本体１１及び／または流体導管２の端部セクション１の材料を局所的且つ一時的に溶融して、ハブ本体１１と端部セクション１との間に結合（bonding）を確立することができる。このようにして、接続ハブ７と流体導管１の端部セクションとは、レーザ溶接によって一緒に溶接される。

この例では、装置２１は更に、標的ゾーン２７に向かって光を反射するような形状とされた反射面３１を備える。反射面３１は、中心軸５に対して角度を付けることができる。特に、反射面３１は、光ビーム２９が向けられる方向と実質的に一致する方向に延在している。このようにして、光ビーム２９の方向のわずかな不一致、光ビーム２９の拡散及び／または光ビーム２９の散乱は、光を標的ゾーン２７に反射することによって補償され得る。反射面３１はフランジ２３の表面によって形成することができ、その表面は、反射コーティング、例えば金でコーティングすることができる。反射面は略円錐形であり得る。

装置２１は更に、例えば相補体（complementary body）３６、ここでは円錐形の本体によって形成される相補的な反射面３４を含むことができる。チャンバ２５は、ここでは円錐形の相補体３６を通る貫通穴として、相補体３６によって部分的に形成されている。フランジの反射面３１及び相補体３６の相補反射面（complementary reflective surface）３４は、互いの間の隙間３８を規定することができ、換言すると、光源３３から、あるいは１または複数の導波路３２から、標的ゾーンに向かう流体導管の端部セクションへと光を案内するための平面的な導波路（planar waveguide）を形成している。隙間は中心軸５の周りに延在している。このようにして光は、接触界面２０の環状標的ゾーン２７上に均一に分配される。１または複数の光導波路３２は、フランジ２３または相補体２６の穴を通して提供され得る。あるいは、１または複数の光導波路３２が、例えば相補体３６とフランジ２３との間にクランプされて設けられている。相補体３６は、流体導管のチャンバ２５への挿入及び／またはチャンバ２５からの引き抜きを容易にするために、互いに分離可能な２つ以上の本体部分を含み得る。更に、フランジ２３及び相補体３６は、流体導管のチャンバ２５への挿入及び／またはチャンバ２５からの引き抜きを容易にすることを可能にするために、互いに分離可能であり得る。

ここでは本発明は、本発明の実施形態の特定の例を参照して説明されている。しかしながら、本発明の本質から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行うことができることは明らかであろう。明確にするために、そして簡潔な説明のために、特徴は、同じまたは別個の実施形態の一部として本明細書に記載されるが、これらの別個の実施形態に記載される特徴の全てまたはいくつかの組み合わせを有する代替の実施形態も想定される。

例では、ハブ本体の材料が光ビームのエネルギーを吸収し、ハブ本体が標的ゾーンで局所的且つ一時的に加熱されている。ハブ本体の熱は、流体導管の端部セクションに伝導することができる。従って、ハブ本体と流体導管の端部セクションの両方を局所的且つ一時的に溶融して、ハブ本体と端部セクションとの間に結合を確立することができる。

流体導管の端部セクションが、標的ゾーン内の光ビームのエネルギーを吸収するように配置された材料を含むことも可能である。これは、例えば端部セクションが、光ビームが標的ゾーンを通過できるようにするための環状の少なくとも部分的に透明な窓を１または複数含む場合に使用され得る。

しかしながら他の修正、変更及び代替も可能である。従って、明細書、図面及び実施例は、限定的ではなく例示的な意味に理解されるべきである。

明確にするために、そして簡潔な説明のために、特徴は、同じまたは別個の実施形態の一部として本明細書に記載されるが、本発明の範囲は、記載される特徴の全てまたはいくつかの組み合わせを有する実施形態を含み得ることが理解される。

クレームにおいて、括弧内の参照記号はクレームを制限するものと解釈されない。「含む（comprising）」という言葉は、クレームに記載されているもの以外の機能またはステップの存在を排除するものではない。更に、「ａ」及び「ａｎ」という単語は、「１つだけ」に限定されると解釈されるべきではなく、「少なくとも１つ」を意味するために使用され、複数を除外するものではない。特定の方策が相互に異なる請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。

Claims (16)

1. 流体導管と接続ハブとを接合するための方法であって、
   － 少なくとも部分的に透明な端部セクションを有する流体導管を提供するステップと、
   － 前記流体導管の前記端部セクションの形状に相補的な形状を有するハブキャビティを含む接続ハブを提供するステップと、
   － 前記流体導管の前記端部セクションを、前記ハブの開口部を介して前記ハブキャビティに少なくとも部分的に導入し、前記端部セクションの少なくとも側壁部分とハブキャビティ壁との間に接触界面を確立するステップと、
   － 前記接触界面の標的ゾーンを加熱するステップであって、前記流体導管と前記接続ハブとを前記標的ゾーンで結合するために、前記標的ゾーンの側部とは反対側にある前記流体導管の側部から、前記流体導管の前記少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って光ビームを方向付けることによって行われるステップと、
   を含む方法。
2. 前記光ビームは、光導波路によって、前記標的ゾーンの側部とは反対側にある前記流体導管の側部へと誘導される、請求項１に記載の方法。
3. 前記光ビームの光は、前記接触界面の前記標的ゾーンで前記接続ハブの材料によって吸収される、請求項１または２に記載の方法。
4. 複数の光ビームは、複数のそれぞれの標的ゾーンを加熱するために、前記流体導管の前記少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って方向付けされており、前記複数の光ビームの各光ビームは、関連する標的ゾーンに方向付けされており、且つ前記関連する標的ゾーンの側部とは反対側にある前記流体導管の側部から前記端部セクションを横切って方向付けされている、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記複数の光ビームは、双円錐面に延在している、請求項４に記載の方法。
6. 前記複数の標的ゾーンは、該複数の標的ゾーンが合わさって拡張された標的ゾーンを形成するように、少なくとも部分的にオーバーラップしている、請求項４または５に記載の方法。
7. 前記オーバーラップしている標的ゾーンは、前記流体導管の前記端部セクションの周りに円周方向に延在しているリング状の拡張された標的ゾーンを形成している、請求項６に記載の方法。
8. 例えば請求項１～７のいずれか一項に記載の方法によって流体導管と接続ハブとを接合するための装置であって、
   前記流体導管及び／または前記接続ハブの少なくとも部分的に透明な端部セクションを受け入れるためのチャンバを備え、前記装置を使用する場合、前記流体導管の前記端部セクションは、少なくとも部分的に前記接続ハブのハブキャビティ内に位置決めされ、
   前記装置は、光ビームを伝達するために配置された光源を更に備え、使用中に、前記標的ゾーンで前記流体導管と前記接続ハブとを接合するために、前記標的ゾーンの側部とは反対側にある前記流体導管の側部から、前記流体導管の前記少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って前記光ビームを方向付けるように配置されている、
   装置。
9. 前記光ビームを、前記光源から前記標的ゾーンの側部とは反対側にある前記流体導管の側部に案内するための光導波路を備えている、請求項８に記載の装置。
10. 前記装置は、使用中に、複数のそれぞれの標的ゾーンを加熱するために、前記流体導管の少なくとも部分的に透明な端部セクションを横切って複数の光ビームを方向付けるように配置され、前記複数の光ビームの各光ビームは、関連する標的ゾーンに方向付けされると共に、該関連する標的ゾーンの側部とは反対側にある前記流体導管の側部から前記端部セクションを横切って方向付けされている、請求項８または９に記載の装置。
11. 前記複数の光ビームは、双円錐面に延在している、請求項１０に記載の装置。
12. 前記装置は複数の光導波路を備えており、該複数の光導波路の各光導波路は、前記複数の光ビームの光ビームを、前記光源から、前記関連する標的ゾーンの側部とは反対側にある前記流体導管の側部に案内するために配置されている、請求項１０または１１に記載の装置。
13. 前記複数の光導波路は、一定の間隔で、前記チャンバの周りに円周方向に位置決めされている、請求項１２に記載の装置。
14. 前記標的ゾーンに向かって光を反射するために、第１の円錐形の反射面と、任意的に第２の円錐形の反射面とを備えている、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記チャンバに対して前記接続ハブを固定するための固定手段を備えている、請求項８～１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記流体導管の前記端部セクションの挿入を可能にするための中央開口部を有するフランジを備え、該中央開口部は前記装置の前記チャンバへのアクセスを提供しており、前記フランジは、前記中央開口部の周りに、前記標的ゾーンに向かって光を反射するような形状とされた反射面を含んでいる、請求項８～１５のいずれか一項に記載の装置。

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