JP3456554B2 - 熱溶着可能な樹脂製管状部品を加熱溶融させるヒータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接続すべき一対の樹脂
製管状部品を互いに対向させ、その対向する端面をそれ
ぞれ加熱溶融し、しかる後、両樹脂製管状部品を相対的
に近づけて溶着する際使用するヒータ装置に係り、特
に、例えばポリフロロアルコキシ、ポリビニリデンフル
オロライドなどのフッ素樹脂、ポリフェニレンサルファ
イドやポリエーテルエーテルケトンなどのスーパーエン
ジニアリングプラスチックなどの熱可塑性樹脂製配管材
料を互いに突き合わせて溶着する熱溶着可能な樹脂製管
状部品の自動溶着装置に使用されるヒータ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、耐薬品性、クリーン度などから薬
品、食品、半導体産業、バイオテクノロジー、化学工
業、住宅、ガスの分野でより高品質の樹脂の要求が高ま
り、例えばポリフロロアルコキシ、ポリビニリデンフル
オロライドなどのフッ素樹脂、ポリフェニレンサルファ
イドやポリエーテルエーテルケトンなどのスーパーエン
ジニアリングプラスチックなどが配管材料として使用さ
れるようになった。

【０００３】その配管の施工方法としては、配管材料の
端面をフレアに加工し、フランジ接続とするか、または
フイッティング（継手）を使用して接続するのが一般的
であった。

【０００４】しかしながら、この施工方法では、施工が
高価になる上、液漏れの危険性やクリーン度の保持が難
しいなどの問題点があった。

【０００５】この問題点を解決するため、熱可塑性樹脂
製配管材料の溶着による施工方法が注目されるようにな
り、いくつかの溶着装置が開発されている。

【０００６】すなわち、従来の技術においては、溶着の
基本的工程としてパイプなどの端面を平らでパイプの軸
線に対し直角に成形する工程と、成形した端面をヒータ
により溶融する工程と、ヒータを外しパイプなどの端面
同士を押しつける工程と、保持冷却する工程とからなっ
ている。

【０００７】また、例えば特開平４ー２２９２３１号公
報に示すように、特にプラスチック製管状部品を突き合
わせ溶接する装置において、軸方向に部品を保持するチ
ャック装置と、接触することなく熱線により部品の端部
を加熱する加熱装置とを備え、前記加熱装置は、セラミ
ック被覆層により被覆された電気的に加熱可能な金属板
の加熱素子を備えているものがあった。

【０００８】また、特開平３ー９２３３５号公報に示す
ように、熱可塑性材料からなる管状部材の外側周囲に配
置された支持筒および前記管状部材の内側周囲に配置さ
れた支持装置を備え、さらに前記支持筒および前記支持
装置によって周囲を包囲されている前記管状部材を構成
する熱可塑性材料を溶融するための加熱装置を備える管
状部材の溶着装置において、前記加熱装置は少なくとも
１個の第１赤外線加熱源を備え、前記支持筒が赤外線透
過性材料から構成されているものがあった。

【０００９】この加熱装置は、セラミック材料で電熱線
を覆い外表面のセラミック材料の加熱による輻射熱を利
用する形式のものでも、あるいは、表面に電熱線を埋め
込んだ石英ヒータであっても良いと開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した加熱装置、例
えば特開平４ー２２９２３１号公報に示す公知例では、
加熱装置が電気的に加熱可能な金属板の加熱素子にセラ
ミック被覆層を被覆したものであるため、セラミック被
覆層がほぼ均一に加熱されるまでにかなりの時間を要す
る欠点を有していた。

【００１１】また、セラミック被覆層における若干の温
度のバラツキにより、加熱装置とプラスチック製管状部
品との間隙を広くせざるを得なかった。

【００１２】このため、セラミック被覆層の表面温度を
かなりの高温（例えば１１００℃以上）にする必要があ
り、そのため、プラスチック製管状部品の端面を溶融す
るのに必要な温度まで、セラミック被覆層を加熱する時
間はさらに大きくなっていた。

【００１３】また、前記のような高温にすると、端面の
表面のみが溶融し適正な溶着に必要な溶融深度がとれな
いものであった。

【００１４】さらに、特開平３ー９２３３５号公報に示
す加熱装置のうち、セラミック材料で電熱線を覆う形式
のものは、上述した特開平４ー２２９２３１号公報に示
す公知例と同じとなる。また、表面に電熱線を埋め込ん
だ石英ヒータは、加熱工程中、プラスチック製管状部品
の端面への接触の可能性は零とは言えない。これは、対
象とするプラスチック製管状部品が、薬品、食品、半導
体産業、バイオテクノロジー、化学工業等の分野で用い
られような場合、致命的な欠点となる。さらに、電熱線
が外部に露出しているということは、電熱線の表面近く
で熱対流が起こり易く電力の消費量も多くなる欠点があ
る。

【００１５】本発明は、上述したような従来技術の課題
に鑑みてなされたものであり、所定の温度までの加熱時
間が小さくて済み、また、加熱中にヒータ要素が溶融し
ようとしている樹脂製管状部品の端面に直接接触する虞
のない熱溶着可能な樹脂製管状部品を加熱溶融させるヒ
ータ装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、接続すべき一
対の樹脂製管状部品を互いに対向させ、その対向する端
面をそれぞれ加熱溶融し、しかる後、両樹脂製管状部品
を相対的に近づけて溶着する際使用するヒータ装置であ
って、第一及び第二の平坦な赤外線透過性のガラス板
と、両ガラス板の間に間挿され、左右対称にほぼ同熱量
を放射すると共に樹脂製管状部品の対向する端面の１〜
１０ｍｍに近接させて均一に溶融させるように電気的に
６００〜８００°Ｃに加熱可能なヒータ要素と、そし
て、両ガラス板の少なくともヒータ要素を取り囲む位置
に且つ該ヒータ要素の厚さよりも僅かに高い高さだけ肉
盛りされた該ガラス板に溶着可能なガラス材料からなる
肉盛り部とを備えて構成されている。

【００１７】本発明の好ましい実施例において、赤外線
透過性のガラス板は、石英ガラス、アルミン酸カルシウ
ム、ゲルマニウム酸塩ガラス及び硫化ヒ素ガラスからな
るグループから選択したガラスからなる。特に、石英ガ
ラスは、安価で赤外線透過性が良いだけでなく耐熱性に
優れている特性があり好ましい。

【００１８】本発明の他の好ましい実施例において、ヒ
ータ要素が波状のタングステン薄板からなると共に複数
列を形成するように配置され、さらに、肉盛り部は、複
数列の波状のヒータ要素の各列を仕切る仕切り部を含ん
でいる。

【００１９】本発明のさらに他の好ましい実施例におい
て、第一及び第二の平坦な赤外線透過性のガラス板の間
に且つヒータ要素に隣接して、該ヒータ要素の温度を検
知する温度センサが設けられている。

【００２０】本発明のさらに他の好ましい実施例におい
て、肉盛り部は、石英ガラスを溶融して一方のガラス板
に肉盛りし、固化するまえにヒータ要素を載せ、他方の
ガラス板を載せて第一及び第二のガラス板に接着したも
のである。

【００２１】本発明のさらに他の好ましい実施例におい
ては、第一及び第二の平坦な赤外線透過性のガラスの表
面に、ヒータ要素から発せられた熱線を散乱させる熱線
散乱手段が施工されている。

【００２２】本発明のさらに他の好ましい実施例におい
ては、第一及び第二の平坦な赤外線透過性のガラスの表
面上に、ヒータ要素から発せられた熱線を散乱させる熱
線散乱手段が施工されたフィルタが装着されている。

【００２３】

【作用】本発明のヒータ装置によれば、短時間に所定の
温度に加熱できる電気的に加熱可能なヒータ要素、例え
ば、タングステンを用いているから、約４５秒で約７０
０℃まで加熱することができる。

【００２４】ヒータ要素の表面からでる赤外線は、赤外
線透過性のガラス板、例えば、石英ガラス、アルミン酸
カルシウム、ゲルマニウム酸塩ガラス及び硫化ヒ素ガラ
スを透過して、熱溶着すべき樹脂製管状部の端面を加熱
する。

【００２５】ヒータ要素は、その全範囲にわたって均一
に加熱されるから、また、例えばヒータ要素を波状で且
つ複数列を形成するように配置することにより樹脂製管
状部の端面の全面に対しほぼ均一な熱源とすることがで
きる。

【００２６】本発明の好ましい実施例のように、赤外線
透過性のガラスの表面にヒータ要素から発せられた熱線
を散乱させる熱線散乱手段を施工すると、熱エネルギが
分散される。これにより、管状部品の端面はほぼ均一な
溶融深さに溶融状態とされる。

【００２７】さらに、ガラス板は、平坦で且つ樹脂製管
状部の端面に接触しても汚染の虞のない赤外線透過性の
ガラス板から構成されているため、ヒータ要素を樹脂製
管状部の端面に近接、例えば、１〜１０ｍｍ、好ましく
は１．５〜２．５ｍｍとすることができる。

【００２８】ヒータ要素と樹脂製管状部の端面との距離
を短くすることにより、樹脂製管状部の端面を溶融させ
るのに必要なヒータ要素の温度は、樹脂製管状部品の材
料の溶融温度より極端に高い温度ではない温度、例え
ば、フッ素樹脂の場合、６００℃〜８００℃、好ましく
は７００〜７５０℃とすることができる。

【００２９】第一及び第二の平坦な赤外線透過性のガラ
ス板に、ダイヤモンドカッタ等で切削加工をするのでは
なく、肉盛り部をガラス板に接着可能なガラス材料を溶
融して肉盛りすることにより、ヒータ要素を収納する場
所は形成される。従って、取扱い中に、多少の力が加わ
っても破損しにくい構造となっている。

【００３０】ヒータ要素は、実質的に、第一及び第二の
ガラス板並びに肉盛り部によって、外部から隔離されて
いる。従って、ヒータ要素の表面では、熱対流が発生せ
ず電力の消費量も少なくてすむ。

【００３１】

【実施例】以下、図１〜図１８を用いて本発明に係るヒ
ータ装置及びそれを用いた熱溶着可能な樹脂製管状部品
の自動溶着装置について詳細に説明する。

【００３２】図１は、本発明のヒータ装置の一実施例を
用いた熱溶着可能な樹脂製管状部品の自動溶着装置の基
本的な概略外観斜視図、図２は同正面図、図３は同左側
面図、図４は同右側面図である。

【００３３】熱溶着可能な樹脂製管状部品の自動溶着装
置は次のように構成されている。

【００３４】自動溶着装置は、互いに対向する一対の熱
溶着可能な熱可塑性樹脂製管状部品１２，１２ａ（以
下、「管状部品」と称す）をそれぞれ保持させる一対の
クランプ部１０，１１（図５および図６参照）と、一対
のクランプ部１０，１１によりそれぞれクランプされた
一対の管状部品１２，１２ａのそれぞれの端面を、管状
部品１２，１２ａの軸線に対して直角方向に平らな面又
は後述するような傾斜面になるよう切削させる切削部２
６（図９及び図１０参照）と、この切削部２６により切
削された端面を溶融させる石英ガラスによりサンドウイ
ッチ状に挟まれたヒータを有する溶融部３６（図１２及
び図１３参照）とを具備し、この溶融部３６により溶融
された両方の管状部品を相対的に近ずけて互いに溶着さ
せるようにしたものである。

【００３５】クランプ部１０，１１は、同一の構成を有
し、それぞれ、次のように構成されている。なお、一方
のクランプ部１０は、機体１４の支持アーム１４ａ上に
固定されて移動しないようになっており、他方のクラン
プ部１１は、機体１４に対し一方のクランプ部１０の方
向に往復移動可能に取り付けられている支持アーム１４
ｂに固定されている。図示されていないが、クランプ部
１０，１１にクランプされた一対の管状部品１２，１２
ａの軸方向位置の微調整のために、クランプ部１０及び
／又は１１を機体１４に微移動可能に取り付けることも
できる。

【００３６】一方のクランプ部１０（固定側）は、機体
１４上に固定されている十字状に配置した４個の円弧形
状底面部１６ａを有する四角形の管状部品受部１６と、
この管状部品受部１６に載置させた管状部品１２を上方
から保持固定する管状部品受部１６に枢着されたクラン
プ部材１８とより構成されている。

【００３７】このクランプ部材１８は、２つのクランプ
アーム１８ａ，１８ｂとその中央部に介在した連結部材
１８ｃからなるものが、２つ並列して配置されて構成さ
れている。一方のクランプアーム１８ａの一端は管状部
品受部１６に枢着され、その他端は、連結部材１８ｃに
枢着されている。連結部材１８ｃは、また。他方のクラ
ンプアーム１８ｂの一端に枢着されている。他方のクラ
ンプアーム１８ｂの他端は、管状部品受部１６の延長端
に切り込んである切込み部２０に係止させる止め捩子２
２により止着自在に取り付けられている。

【００３８】連結部材１８ｃの下面及び２つのクランプ
アーム１８ａ，１８ｂの連結部材１８ｃに近い側の下面
は、管状部品受部１６の円弧形状底面部１６ａと補合し
て、管状部品１２，１２ａの外周面を強固に保持固定で
きるような形状にされている。

【００３９】他方のクランプ部１１（可動側）は、機体
１４上において軸方向に移動可能に取り付けられている
十字状に配置した４個の円弧形状底面部１７ａを有する
四角形の管状部品受部１７と、この管状部品受部１７に
載置させた管状部品１２ａを上方から保持固定する管状
部品受部１７に枢着されたクランプ部材１９とより構成
されている。

【００４０】このクランプ部材１９は、２つのクランプ
アーム１９ａ，１９ｂとその中央部に介在した連結部材
１９ｃからなるものが、２つ並列して配置されて構成さ
れている。一方のクランプアーム１９ａの一端は管状部
品受部１７に枢着され、その他端は、連結部材１９ｃに
枢着されている。連結部材１９ｃは、また。他方のクラ
ンプアーム１９ｂの一端に枢着されている。他方のクラ
ンプアーム１９ｂの他端は、管状部品受部１７の延長端
に切り込んである切込み部２１に係止させる止め捩子２
３により止着自在に取り付けられている。

【００４１】クランプ部１０およびクランプ部１１によ
れば、Ｉ字形、Ｌ字形、Ｔ字形あるいは十字形のいずれ
の管状部品１２，１２ａをクランプしても、管状部品１
２，１２ａを２ケ所でクランプする、又は，下方を広い
面積を有する管状部品受部１６、１７が受け且つ上方か
ら１ケ所でクランプするので、確実にして安定に保持す
ることが可能となる。すなわち、管状部品１２，１２ａ
としては、管状部品受部１６，１７が十字状に配置され
ているため、長尺状のパイプ（Ｉ字形）のみならず、図
７，図８に示すようなＴ字形の継手やＬ字形の継手、あ
るいは十字形の継手に対しても同様の強固なクランプを
提供することができる。

【００４２】従って、管状部品１２，１２ａのそれぞれ
の端面を切削部２６により切削させても、換言すると、
大きなモーメントが一対の管状部品１２，１２ａにかか
っても、それらの軸線はずれることがない。

【００４３】なお、図示された装置では、管状部品１
２，１２ａを基本的に２ケ所でそれぞれクランプできる
ようにしているが、必要に応じて１ケ所でも、また、３
ケ所でもよいこと勿論である。

【００４４】機体１４上に固定されている十字状に配置
した円弧形状底面部１６ａを有する四角形の管状部品受
部１６、および機体１４上において軸方向に移動可能に
取り付けられている十字状に配置した円弧形状底面部１
７ａを有する四角形の管状部品受部１７は、管状部品１
２の直径に応じて適合する各種のサイズ（例えば１／２
〜１インチ）のものに交換可能に取り付けられている。

【００４５】図１５及び図１６を参照すると、本発明に
係る自動溶着装置に用いられるクランプ部の他の実施例
が示されている。管状部品１２を挟持するクランプ部５
０は、管状部品１２ａを挟持するクランプ部と同一の構
成を有しているため、以下、クランプ部５０について詳
細に説明する。

【００４６】クランプ部５０は、機体１４に固定された
支持アーム１４ｃに、例えば、ボルト５１によって着脱
自在に固定される。クランプ部５０は、並列して設けら
れた管状部品受部５２、５２を備えている。管状部品受
部５２は、管状部品１２の外周面を受け入れる半円弧状
の受面５２ａを備えている。管状部品受部５２には、ヒ
ンジ軸５３を介してクランプ部材５４が開閉可能に取り
付けられている。クランプ部材５４の管状部品受部５２
に対する面には、半円弧状の押さえ面５４ａが設けられ
ており、半円弧状の受面５２ａと半円弧状の押さえ面５
４ａとにより管状部品１２の外周面が全周に渡って保持
される。管状部品受部５２及びクランプ部材５４は、締
結部材５６によって締結される。

【００４７】本実施例では、管状部品１２は２ケ所でク
ランプ部５０に挟持されるため、管状部品１２の端面の
切削時等においてもしっかりと把持されて動くことがな
く切削面がきれいに仕上がる等の利点を有する。さら
に、並列して設けられた一対の管状部品受部５２及びク
ランプ部材５４の間には、空間が形成されるため、フラ
ンジ１２ａを有する管状部品１２も挟持することができ
る利点を有する。

【００４８】また、管状部品１２の外径に合わせて複数
種類のクランプ部５０を用意しておき、必要に応じて交
換する。これにより、直径の異なる管状部品に対して
も、芯出しなどの面倒な調整作業をすることなく簡単に
対応することができる利点を有する。

【００４９】図１７及び図１８を参照すると、本発明に
係る自動溶着装置に用いられるクランプ部のさらに他の
実施例が示されている。管状部品１２を挟持する一対の
クランプ部６０は、管状部品１２ａを挟持する一対のク
ランプ部と同一の構成を有しているため、以下、一対の
クランプ部６０について詳細に説明する。

【００５０】一対のクランプ部６０は、機体１４に固定
された支持アーム１４ｄにそれぞれ独立に、例えば、ボ
ルト６１によって着脱自在に固定される。各クランプ部
６０は、管状部品１２の外周面を受け入れる水平方向に
解放した半円弧状の受面６２ａを備えた管状部品受部６
２を有している。管状部品受部６２には、ヒンジ軸６３
を介してクランプ部材６４が開閉可能に取り付けられて
いる。クランプ部材６４の管状部品受部６２に対する面
には、水平方向に解放した半円弧状の受面６４ａが設け
られており、半円弧状の受面６２ａと半円弧状の受面６
４ａとにより管状部品１２の外周面が全周に渡って保持
される。管状部品受部６２及びクランプ部材６４は、締
結部材６６によって締結される。

【００５１】本実施例でも、管状部品１２は一対のクラ
ンプ部６０に挟持することができ、その場合、管状部品
１２の端面の切削時等においてもしっかりと把持するこ
とができる。さらに、並列して設けられた一対のクラン
プ部６０のうち一方を取り外せば、管状部品１２がくの
字管やバルブに連結した管などの異形管の場合にも対応
可能となる利点を有する。なお、一方のクランプ部６０
のみで管状部品１２を挟持する場合には、切削時等にお
いても管状部品１２に緩みが生じないように緊密に保持
することが必要である。

【００５２】もちろん、管状部品１２の外径に合わせて
複数種類のクランプ部６０を用意しておき、必要に応じ
て交換することもできる。これにより、直径の異なる管
状部品に対しても、簡単に対応することができる利点を
有する。

【００５３】２４は一体の回転盤３０に配設されている
突当部である。この突当部２４は、クランプ部１０，１
１によって一対の管状部品１２，１２ａをそれぞれクラ
ンプする際に、一対の管状部品１２，１２ａの各端面が
それぞれ突き当てられる。

【００５４】これによって、一対の管状部品１２，１２
ａの所定の間隙寸法を確保することができ、それぞれの
端面を軸線に対して直角方向に平らな面にすることがで
きる。

【００５５】２６は一体の回転盤３０に配設されている
切削部である。この切削部２６には、一対のクランプ部
１０，１１によりそれぞれクランプされた一対の管状部
品１２，１２ａの対向する端面を切削させる周知の特殊
カッタ２６ａが設けられている。２８はこの特殊カッタ
２６ａを回転させるモータである。

【００５６】一対の管状部品１２，１２ａの対向する端
面を切削させる際は、まず、他方のクランプ部１１（可
動側）を切削部２６の特殊カッタ２６ａへ直線移動さ
せ、図１４に示すように他方の管状部品１２ａの端縁
を、外周から内周に向けメン取り切削させる。このメン
取りの切削角度は、例えば０．５°〜１０°である。５
°前後が溶着部における管状部品１２、１２ａの内側へ
のビードの突出を最小に抑える点で最適である。これに
より、溶着すべき一対の管状部品１２，１２ａの内周面
におけるビードの発生を減少又は無くすことができる。
あるいは、内周縁及び外周縁に接する部分に約４５°の
メン取りを行う方法や、端面の放射方向断面を円弧状、
例えば、円形、楕円形とすることもできる。なお、必要
に応じてほぼ直角に切削させてもよい。いずれにして
も、溶着すべき一対の管状部品１２，１２ａの内周面及
び外週面におけるビードの発生を減少又は無くすような
形状が好ましい。

【００５７】他方の管状部品１２ａの端縁を外周から内
周に向けメン取り切削させた後、回転盤３０を一方のク
ランプ部１０（固定側）へ直線移動させ、図１４に示す
ように一方の管状部品１２の端縁を、外周から内周に向
けメン取り切削させる。

【００５８】突当部２４と切削部２６とは、一体の回転
盤３０に回転方向に所定の間隔をもって配設されてお
り、この突当部２４が一対の管状部品１２，１２ａ間か
ら外れてから、切削部２６が一対の管状部品１２，１２
ａ間に挿入するようになっている。

【００５９】したがって、突当部２４と切削部２６と
は、一体の強固な回転盤３０に配設されているため、芯
ずれは発生しない。

【００６０】また、突当部２４から切削部２６への回転
移動変位は、一体の回転盤３０の軸３０ａに取り付けら
れている周知のゼネバギヤ３１を介して連結されるモー
タ３２の回転によって行われる。

【００６１】このように、ゼネバギヤ３１を使用するこ
とにより切削部２６による管状部品１２，１２ａの端面
切削成形時におけるガタツキがなくなり、安定した成形
面が得られる。

【００６２】切削部２６の下部には、端面切削成形時に
発生する切粉を収納するトレイ３４が配設されている。
なお、切削時に綿状の切粉が管状部品１２，１２ａに付
着した場合には、切削端面の洗浄が必要となる。

【００６３】３６は切削部２６により切削された平らな
面を、図１２，図１３に示すような連続した波形の板状
タングステンヒータ３６ａによって溶融させる両面に同
等の熱量を発生する溶融部である。この溶融部に本発明
に係るヒータ装置が用いられる。

【００６４】さらに、この溶融部３６は、ゼネバギヤ３
１を介して回転される一体の回転盤３０に突当部２４と
切削部２６とに対し回転方向に所定の間隔をもって配設
されている。

【００６５】切削部２６が一対の管状部品１２，１２ａ
間から外れてから、溶融部３６は、所定の温度まで加熱
された後、一対のクランプ部１０，１１でクランプされ
た一対の管状部品１２，１２ａ間に挿入される。加熱に
要する時間は、例えば、ＰＦＡの場合ほぼ４５秒間で、
約７００℃に加熱後図１１に示すように直線移動機構４
２によって、一対のクランプ部１０，１１でクランプさ
れた一対の管状部品１２，１２ａ間に挿入し、所定時間
（ほぼ７０秒）加熱する。

【００６６】直線移動機構４２としては、ボールネジを
利用したものの他、エアシリンダを利用したアクチュエ
ータ等種々の機構を利用することができる。また、一対
のクランプ部１０，１１でクランプされた一対の管状部
品１２，１２ａ間に溶融部３６を挿脱する機構として
は、図示した直線往復運動機構の他、回転往復移動機構
等種々の機構を利用することができる。

【００６７】溶融部３６における板状タングステンヒー
タ３６ａと管状部品１２，１２ａの切削端面とは非接触
であり、ほぼ１〜１０ｍｍ好ましくは１．５〜２．５ｍ
ｍが最適である。近すぎると、加熱時の管状部品１２，
１２ａの膨脹によりその端面が溶融部３６に接触する虞
があり、一方、遠くなると溶融部３６の温度を高くしな
ければならないからである。この時の時間は、ほぼ７０
秒で、安定した放射熱で管状部品１２，１２ａの端面は
均一に溶融される。

【００６８】この溶融部３６は、第一及び第二の平坦な
赤外線透過性のガラス板３６ｃ、３６ｄと、両ガラス板
の間に間挿された電気的に加熱可能な板状タングステン
ヒータ３６ａと、そして、両ガラス板の少なくとも板状
タングステンヒータ３６ａを取り囲む位置に且つ板状タ
ングステンヒータ３６ａの厚さよりも僅かに高い高さだ
け肉盛りされた該ガラス板に接着可能な石英ガラスから
なる肉盛り部３６ｂとを備えて構成されている。

【００６９】図示された本発明の好ましい実施例におい
て、赤外線透過性のガラス板は、石英ガラスを用いた
が、赤外線透過性のガラス板であればどのようなもので
も良く、例えば、アルミン酸カルシウム、ゲルマニウム
酸塩ガラス及び硫化ヒ素ガラスとすることもできる。

【００７０】図示されていないが、ガラス板３６ｃ，３
６ｄの表面に熱線を散乱させる手段を設ける事が好まし
い。これにより、板状タングステンヒータ３６の位置に
かかわらずほぼ均一に管状部品１２，１２ａの端面を加
熱することができ、従って、ほぼ等しい溶融深さで管状
部品１２，１２ａの端面を溶融状態とすることが出来
る。これにより、溶着部分の気泡（ボイド）を飛躍的に
減少させることができる。

【００７１】熱線を散乱させる手段としては、例えば、
スリガラス状にガラス表面に傷を付ける、縦横又はラン
ダムに溝を付ける等がある。又、ガラスを溶かす事が出
来る溶接剤、例えば、商品名「アロンセラミック」（東
亞合成化学工業株式会社販売）をガラス面に塗付し、加
熱硬化後、このアロンセラミックを除去したものは、浸
蝕された横断面が不規則である為、特に散乱性が優れて
いる。同様の加工を行ったフィルタをガラス板３６ｃ，
３６ｄの表面に装着するようにも出来る。

【００７２】第一及び第二のガラス板３６ｃ、３６ｄで
あって溶融部３６の内部には、また、肉盛り部３６ｂの
一部として所定の間隔の複数個の凸条（高さをほぼ０．
２ｍｍとする）３６ｅが肉盛り形成されている。この複
数個の凸条３６ｅ間には、板状タングステンヒータ３６
ａが配設されている。これにより、第一及び第二のガラ
ス板３６ｃ、３６ｄは、中央部においても複数個の凸条
３６ｅによって支持されているから、溶融部３６の中央
部に力を加えても割れる等の破損が生じる可能性が低く
なる。

【００７３】本発明の溶融部３６は、石英ガラスを溶融
して一方のガラス板３６ｄに肉盛り部３６ｂ及び複数個
の凸条３６ｅを肉盛りし、それらが固化するまえに板状
タングステンヒータ３６ａを載せ、さらにその上に他方
のガラス板３６ｃを載せることにより、簡単且つ短時間
に制作することができる。

【００７４】溶融部３６の中央部には、熱電対などの温
度センサ３８が配設されている。溶融時におけるタング
ステンヒータ３６ａの温度は、この温度センサ３８によ
り適正な温度（ほぼ６００〜８００℃、好ましくは７０
０〜７５０℃）に制御設定される。この適正な温度より
高温にした場合は、管状部品の端面の表面のみが溶融し
て、適正な溶着に必要な溶融深度がとれないのである。

【００７５】溶融部３６により溶融された他方の管状部
品１２ａを、溶融部３６により溶融された一方の管状部
品１２側に可動させて、両者の管状部品１２，１２ａを
互いに溶着させる。

【００７６】溶融時に発生するガスは、装置の上方に設
置されるフード４０の後部上方に連結されている集気ダ
クト４０ａによって吸引される。このように集気ダクト
４０ａに向かう僅かな空気流を作ることにより、ガスの
外部への漏出をほぼ完全に防止することができる。

【００７７】次に、熱溶着可能な樹脂製管状部品の自動
溶着装置の作動原理について、各図に基づき説明する。

【００７８】まず、互いに溶着させようとする、一対の
管状部品１２，１２ａの直径に適合するサイズの四角形
の管状部品受部１６，１７を準備し、機体１４上に固定
する。

【００７９】この管状部品受部１６，１７に一対の管状
部品１２，１２ａをセットし、装置の電源を入れると、
図示しない電源ランプが点灯する。

【００８０】管状部品１２，１２ａのサイズや材質を図
示しない選定スイッチでセレクトすると、図示しないセ
レクトランプが点灯する。

【００８１】点灯したセレクトランプを確認した後、図
示しない準備ボタンを押すと、図示しない準備ボタンラ
ンプが点灯し、モータ３２が回転する。このモータ３２
の回転によりゼネバギヤ３１が回転し、突当部２４が一
対の管状部品１２，１２ａ間に挿入停止する。

【００８２】一対の管状部品１２，１２ａを、突当部２
４にそれぞれの端面を軸線に対して直角方向に平らな面
になるように突き当てて、クランプ部１０，１１によっ
て適正にそれぞれクランプする。

【００８３】次に、図示しないスタートボタンを押す
と、準備ボタンランプが消灯し、スタートボタンランプ
が点灯し、モータ３２が回転する。このモータ３２の回
転によりゼネバギヤ３１が回転し、このゼネバギヤ３１
の回転により回転盤３０に配設されている切削部２６
が、一対の管状部品１２，１２ａ間に挿入停止する。

【００８４】この切削部２６において、まず他方のクラ
ンプ部１１によりクランプされた他方の管状部品１２ａ
の端縁を、特殊カッタ２６ａによって外周から内周に向
けてメン取り切削する。

【００８５】次に、特殊カッタ２６ａが一方のクランプ
部１０によりクランプされた一方の管状部品１２の端縁
側に移動して、この一方の管状部品１２の端縁を、特殊
カッタ２６ａによって外周から内周に向けてメン取り切
削する。

【００８６】このように、一対の管状部品１２，１２ａ
の端縁のメン取り切削が終了すると、特殊カッタ２６ａ
の回転は停止する。

【００８７】なお、一対の管状部品１２，１２ａの各端
縁は、同時に切削するように制御することもできる。

【００８８】次に、支持アーム１４ｂを機体１４に対し
て移動し、支持アーム１４ａに設置されたクランプ部１
０と支持アーム１４ｂに設置されたクランプ部１１との
間隔を所定の長さとする。

【００８９】さらに、モータ３２の回転によりゼネバギ
ヤ３１が回転し、このゼネバギヤ３１の回転により回転
盤３０に配設されている溶融部３６は、図３に示すごと
く原位置にセットされ、溶融部３６の板状タングステン
ヒータ３６ａが予備加熱を開始する。

【００９０】そして、予備加熱（ほぼ４５秒間）完了確
認後、図１１に示すように溶融部３６を直線移動機構４
２によって、一対の管状部品１２，１２ａ間に挿入し、
所定時間（ほぼ７０秒間）加熱する。この加熱時間は、
管状部品１２，１２ａの材質、サイズなどにより予め設
定可能である。

【００９１】その後、溶融部３６は、一対の管状部品１
２，１２ａ間から直線移動機構４２によって原位置に戻
り、溶融部３６への入電を切断する。

【００９２】溶融部３６により溶融された他方の管状部
品１２ａを、溶融部３６により溶融された一方の管状部
品１２側に移動させて両管状部品１２，１２ａを互いに
溶着させる。

【００９３】自然冷却後、図示しない溶着終業ボタンラ
ンプが点灯し、スタートボタンランプが消灯する。

【００９４】溶着させた一対の管状部品１２，１２ａ
を、クランプ部１０，１１から外し、図示しない溶着終
業ボタンを押すと、溶着終業ボタンランプが消灯し、ゼ
ネバギヤ３１および回転盤３０に配設されている突当部
２４、切削部２６、溶融部３６が原位置に戻る。

【００９５】

【発明の効果】本発明のヒータ装置は、以上詳述したよ
うに、第一及び第二の平坦な赤外線透過性のガラス板
と、両ガラス板の間に間挿され、左右対称にほぼ同熱量
を放射すると共に樹脂製管状部品の対向する端面の１〜
１０ｍｍに近接させて均一に溶融させるように電気的に
６００〜８００°Ｃに加熱可能なヒータ要素と、そし
て、両ガラス板の少なくともヒータ要素を取り囲む位置
に且つ該ヒータ要素の厚さよりも僅かに高い高さだけ肉
盛りされた該ガラス板に溶着可能なガラス材料からなる
肉盛り部とを備えて構成されているため、所定の温度ま
での加熱時間が小さくて済み、また、加熱中にヒータ要
素が溶融しようとしている樹脂製管状部品の端面に直接
接触する虞がなくなる効果を有している。

【００９６】本発明のヒータ装置では、ヒータ要素の温
度を高温にすることなく、安定した放射熱によって一対
の熱溶着可能な樹脂製管状部品のそれぞれの端面を均一
に溶融することができ、かつ一対の熱溶着可能な樹脂製
管状部品を短時間にて溶着することができるため、電力
消費量は小となるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒータ装置の一実施例を用いた熱溶着
可能な樹脂製管状部品の自動溶着装置の基本的な概略外
観斜視図である。

【図２】同正面図である。

【図３】同左側面図である。

【図４】同右側面図である。

【図５】同クランプ部の斜視図である。

【図６】同クランプ部における使用例を示す斜視図であ
る。

【図７】同クランプ部における他の使用例を示す斜視図
である。

【図８】同突当部の斜視図である。

【図９】同切削部の左側斜視図である。

【図１０】同切削部の右側斜視図である。

【図１１】同左側面図である。

【図１２】本発明に係るヒータ装置の一実施例の平面図
である。

【図１３】同縦断面図である。

【図１４】互いに対向させ突き合わせて溶着させる一対
の熱溶着可能な樹脂製管状部品の縦断面図である。

【図１５】本発明のヒータ装置の一実施例を用いた自動
溶着装置に用いられるクランプ部の他の実施例の平面図
である。

【図１６】同クランプ部の正面図である。

【図１７】本発明のヒータ装置の一実施例を用いた自動
溶着装置に用いられるクランプ部のさらに他の実施例の
平面図である。

【図１８】同クランプ部の正面図である。

【符号の説明】

１０ クランプ部（固定側） １１ クランプ部（可動側） １２，１２ａ 樹脂製管状部品 １４ 機体 １６，１７ 管状部品受部 １６ａ，１７ａ 円弧形状底面部 １８，１９ クランプ部材 １８ａ，１９ａ クランプアーム １８ｂ，１９ｂ クランプアーム １８ｃ，１９ｃ 連結部材 ２０，２１ 切込み部 ２２，２３ 止め捩子 ２４ 突当部 ２６ 切削部 ２６ａ 特殊カッタ ２８ モータ ３０ 回転盤 ３０ａ 回転盤の軸 ３１ ゼネバギヤ ３２ モータ ３４ トレイ ３６ 溶融部 ３６ａ 板状タングステンヒータ ３６ｂ 肉盛り部 ３６ｃ、３６ｄ ガラス板 ３６ｅ 凸条 ３８ 温度センサ ４０ 集気ダクト ４２ 直線移動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 27:12 Ｂ２９Ｋ 71:00 71:00 83:00 83:00 Ｂ２９Ｌ 23:00 Ｂ２９Ｌ 23:00 Ｈ０５Ｂ 3/20 ３２６Ｂ (56)参考文献 特開 昭62−259383（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−78993（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−345747（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−208537（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−229231（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−5095（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭39−24353（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 3/86 H05B 3/06 H05B 3/10 B29C 65/18 C03C 4/10 B29K 27:12 B29K 71:00 B29K 83:00 B29L 23:00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接続すべき一対の樹脂製管状部品を互い
   に対向させ、その対向する端面をそれぞれ加熱溶融し、
   しかる後、両樹脂製管状部品を相対的に近づけて溶着す
   る際使用するヒータ装置であって、 第一及び第二の平坦な赤外線透過性のガラス板と、 前記両ガラス板の間に間挿され、左右対称にほぼ同熱量
   を放射すると共に前記樹脂製管状部品の対向する端面の
   １〜１０ｍｍに近接させて均一に溶融させるように電気
   的に６００〜８００°Ｃに加熱可能なヒータ要素と、そ
   して、 前記両ガラス板の少なくとも前記ヒータ要素を取り囲む
   位置に且つ該ヒータ要素の厚さよりも僅かに高い高さだ
   け肉盛りされた該ガラス板に溶着可能なガラス材料から
   なる肉盛り部と、 を備えて構成されてなる熱溶着可能な樹脂製管状部品を
   加熱溶融させるヒータ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱溶着可能な樹脂製管
   状部品を加熱溶融させるヒータ装置において、 前記赤外線透過性のガラス板は、石英ガラス、アルミン
   酸カルシウム、ゲルマニウム酸塩ガラス及び硫化ヒ素ガ
   ラスからなるグループから選択したガラス板であること
   を特徴とする熱溶着可能な樹脂製管状部品を加熱溶融さ
   せるヒータ装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の熱溶着可
   能な樹脂製管状部品を加熱溶融させるヒータ装置におい
   て、 前記ヒータ要素が波状のタングステン薄板からなると共
   に、波状のヒータ要素は複数列を形成するように配置さ
   れ、前記肉盛り部は、複数列の波状のヒータ要素の各列
   を仕切る仕切り部を含んでいる、ことを特徴とする熱溶
   着可能な樹脂製管状部品を加熱溶融させるヒータ装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
   熱溶着可能な樹脂製管状部品を加熱溶融させるヒータ装
   置において、さらに、 前記第一及び第二の平坦な赤外線透過性のガラス板の間
   に且つ前記ヒータ要素に隣接して、該ヒータ要素の温度
   を検知する温度センサが設けられていることを特徴とす
   る熱溶着可能な樹脂製管状部品を加熱溶融させるヒータ
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は請求項３に記載の熱溶着可
   能な樹脂製管状部品を加熱溶融させるヒータ装置におい
   て、 前記肉盛り部は、石英ガラスを溶融して前記一方のガラ
   ス板に肉盛りし、固化するまえに前記ヒータ要素を載
   せ、さらにその上に前記他方のガラス板を載せて第一及
   び第二のガラス板に接着してなるものであることを特徴
   とする熱溶着可能な樹脂製管状部品を加熱溶融させるヒ
   ータ装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項５までのいずれか１項
   に記載の熱溶着可能な樹脂製管状部品を加熱溶融させる
   ヒータ装置において、 前記第一及び第二の平坦な赤外線透過性のガラスの表面
   に、ヒータ要素から発せられた熱線を散乱させる熱線散
   乱手段が施工されていることを特徴とする熱溶着可能な
   樹脂製管状部品を加熱溶融させるヒータ装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜請求項５までのいずれか１項
   に記載の熱溶着可能な樹脂製管状部品を加熱溶融させる
   ヒータ装置において、 前記第一及び第二の平坦な赤外線透過性のガラスの表面
   上に、ヒータ要素から発せられた熱線を散乱させる熱線
   散乱手段が施工されたフィルタが装着されていることを
   特徴とする熱溶着可能な樹脂製管状部品を加熱溶融させ
   るヒータ装置。