JP5520684B2

JP5520684B2 - 溶着装置

Info

Publication number: JP5520684B2
Application number: JP2010109428A
Authority: JP
Inventors: 良今西; 勝三崎; 真照山田; 岳寛中村; 昭宏増田
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-05-11
Also published as: JP2011235547A

Description

本発明は、樹脂継手と樹脂チューブとを溶着させる装置に係り、詳しくは、合成樹脂製の溶着継手の管端部と合成樹脂製のチューブの端部とが嵌合されて成る接合部に外囲する発熱部を有し、発熱部の発熱によって接合部を加熱溶着して管端部と端部とを溶着可能に構成されている溶着装置に関するものである。

この種の溶着装置としては、特許文献１において開示されたものが知られている。これは、一対の熱伝導用部材（２０）を介して接合部（Ｔ１）を両側から挟むようにした閉じ位置と、一対の熱伝導用部材（２０）の間の間隔を広げた開き位置とに一対のクランパ（３０）を揺動可能に支持し、一対のヒータ（４０）を板状の抵抗発熱材によって一対の熱伝導用部材（２０）に沿うようにそれぞれ形成し、一対の熱伝導用部材（２０）を介して接合部（Ｔ１）を加熱するようにした溶着装置である。

つまり、ヒータ（４０）は、熱伝導用部材（２０）の径外側に配置される半円形の中央部（４１）と、その両端に続く平板状の両端部（４５）とを備える略Ω形を呈しており、いずれか両端部（４５）の外端にリード線が接続され、他方どうしはジャンク線（６７）によって直列に導通接続されている。一対の熱伝導用部材（２０）は、コスト及び加工のし易さから半円筒形をしており、従って、閉じ位置においては各ヒータ（４０）の両端部（４５）どうしの短絡を避けるため、特許文献１においては文章説明及び図示が省略されてはいるが、ある程度の物理的な間隙を空け、かつ、その間隙に絶縁材を介装させる必要がある。この傾向は特許文献２で開示される溶着装置でも同様である。

即ち、図５に示す閉じ位置における発熱部３の概略図のように、各ヒータ４１の両端部４２，４２どうしの周方向間には、熱伝導用部材４３どうしの割面（接合面）ｒの径外側において周方向の間隙ｋが取られており、かつ、絶縁材（例えばセラミック、雲母、ガラス等）４４が介装されることとなる。この従来案では、半割りヒータ４１両端の間隙ｋの存在により、接合部Ｓへの加熱が不均一になり易くて溶着状態が安定し難いことがあるとともに、絶縁材４４の定期的な保守点検が必要であってメンテナンスフリーとはならない煩わしさがあった。

特許第４１０９５４０号公報特開２００８−０６９８８０号公報

本発明の目的は、さらなる工夫により、一対の半割りヒータを有する簡便構造の発熱部を踏襲しながらも、より均一な加熱による安定した溶着状況を実現するとともに、絶縁材を不要としてメンテナンスフリー化も可能となるように改善される溶着装置を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、合成樹脂製の溶着継手Ｔの管端部４と合成樹脂製のチューブ５の端部６とが嵌合されて成る接合部Ｓに外囲する発熱部３を有し、前記発熱部３の発熱によって前記接合部Ｓを加熱溶着して前記管端部４と前記端部６とを溶着可能に構成されている溶着装置において、
前記発熱部３が、接合部加熱用で略半円形の内周面７を持つ半割りヒータｈの一対を周方向に配する環状のもので成り、前記半割りヒータｈは、絶縁熱伝導材料製で略半円形を呈する伝熱ケース９と、前記伝熱ケース９の周方向一端部にて外部に取出され、かつ、周方向他端にて折り返される状態で前記伝熱ケース９に収容される発熱素子１０とを有して構成されていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の溶着装置において、前記半割りヒータｈどうしが互いの前記一端部側又は前記他端部側に設けた支点Ｘ周りで揺動開閉可能に枢支連結されており、前記接合部Ｓの前記発熱部３への出し入れを許容すべく互いに開き揺動した開放状態と、前記内周面７が前記接合部Ｓを外囲して加熱すべく互いに閉じ揺動した閉塞状態との切換えが可能に構成されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の溶着装置において、前記支点がＸ前記半割りヒータｈそれぞれの一端部側に設定されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の溶着装置において、前記発熱素子１０がコイルヒータであることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の溶着装置において、前記伝熱ケース９の前記絶縁熱伝導材料がセラミックであることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、伝熱ケースと、これの周方向一端部にて外部に導通接続され、かつ、周方向他端にて折り返されて収容される発熱素子とで成る半割りヒータの一対で発熱部が構成されるから、半割りヒータどうしを直接に当接させることができ、加熱状況がより均一化されて品質の安定した溶着が行えるとともに、絶縁材の保守点検が不要となってメンテナンスフリー化が行える。また、他端側にて半割りヒータどうしをジャンク線で導通接続させる、という従来構成が不要になり、構造の簡素化やジャンク線を引っ掛ける不都合のおそれが解消される利点もある。その結果、さらなる工夫により、一対の半割りヒータを有する簡便構造の発熱部を踏襲しながらも、より均一な加熱による安定した溶着状況を実現するとともに、絶縁材を不要としてメンテナンスフリー化も可能となるように改善される溶着装置を提供することができる。

請求項２の発明によれば、半割りヒータの形状を活かした揺動開閉構造により、構造簡単に接合部の発熱部に対する出し入れが行えるものでありながら、閉じ状態では接合部に発熱部が密着外嵌しての効率の良い加熱が可能となる。従って、構造簡単ながら実用に適した便利で扱い易い溶着装置を提供することができている。

請求項３の発明によれば、発熱部の開閉支点が一端部側、即ち、外部に導通接続される側にあるから、発熱部における接合部の出し入れ側には配線やリード線の半割りヒータに対する導通手段が存在せず、従って、導通手段並びに構造としての双方の構造の簡素化が行えるという利点がある。そして、発熱素子は請求項４のようにコイルヒータで構成することができ、伝熱ケースの絶縁熱伝導材料としては、請求項５のように、セラミックで構成することが好都合である。

閉塞状態における溶着装置の要部を示す正面図溶着装置の開放状態を示す要部の正面図半割りヒータの単品を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は先端側の側面図、（ｃ）は基端側の側面図溶着装置による溶着作業の一例を示す要部の断面図従来の溶着装置の要部を示す閉塞状態の正面図

以下に、本発明による溶着装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、図１〜図３が本発明の溶着装置を示し、図４は溶着例の状態を示す断面図、図５は従来の溶着装置の要部を示す断面図である。

〔実施例１〕
溶着装置Ａは、図１，図２に示すように、下側となる受台１と、この受台１に対して水平方向の開閉軸心Ｘ周りに上下揺動可能に枢支連結される開閉体２と、これら受台１及び開閉体２に跨って形成される発熱部３とを有して構成されている。発熱部３は、受台１に支持される下側の半割りヒータｈと、開閉体２に支持される上側の半割りヒータｈとで成る、言わば環状ヒータに構成されており、それら上下一対の半割りヒータｈは互いに共通の軸心Ｐを有している。

図１は、受台１の上面１ａに開閉体２の底面２ａが当接して溶着動作可能な閉塞状態を示している。この閉塞状態では、合成樹脂製（ＰＦＡ）の溶着継手Ｔの管端部４と合成樹脂製（ＰＦＡ等）のチューブ５の端部６とが嵌合されて成る接合部Ｓに発熱部３が外囲して、発熱部３の発熱によって接合部Ｓを加熱溶着して管端部４と端部６とを溶着可能な閉塞状態を示している。この閉塞状態では、各半割りヒータｈの内周面７が接合部Ｓの外周面８に密着外嵌しており、各半割りヒータｈへのリード線（図示省略）を用いての通電による発熱により、接合部Ｓを加熱して溶着させることが可能となっている。

図２は、開閉体２を軸心Ｐ回りに受台１に対して上方揺動した開放状態を示している。この開放状態では受台１の上面１ａと開閉体２の底面２ａとが大きく隔たっており、接合部Ｓの各半割りヒータｈの内周面７への装脱を行うことができる。即ち、未溶着の接合部Ｓの受台１の内周面７への装着セット、並びに溶着後の接合部Ｓの受台１からの取外し除去を行うことができる状態である。下側の半割りヒータｈは、受台１の内周部１ｂに嵌合支持されており、上側の半割りヒータｈは、開閉体２の内周部２ｂに嵌合支持されている。

次に、発熱部３等について説明する。発熱部３は、接合部加熱用で略半円形の内周面７を持つ半割りヒータｈの一対を周方向に配する環状のもの（図１参照）で成っている。半割りヒータｈは、図１〜図４に示すように、セラミック（絶縁熱伝導材料の一例）製で略半円形を呈する伝熱ケース９と、伝熱ケース９の周方向一端部にて外部に取出され、かつ、周方向他端にて折り返される状態で伝熱ケース９に収容されるコイルヒータ（発熱素子の一例）１０とを有して構成されている。なお、受台１に装備される半割りヒータｈと、開閉体２に装備される半割りヒータｈとは互いに同じものである。

伝熱ケース９は、内周面７を有する内周壁１１、外周壁１２、先端壁１３、基端壁１４、及び一対の外周切欠き部１５，１５を有する略半円筒状の部品である。外周壁１２には、幅方向の中央に外周溝１２ａが形成されており、かつ、その基端壁１４側端に、コイルヒータ１０の両端部を外部に取り出すべく幅方向の外側から内側に向かって凹入する状態の切欠き部１５，１５が形成されている。コイルヒータ１０は、各切欠き１５を通って外部に取出すための引出し端部１０ａと、コイル状に巻かれて先端壁１３側にて折り返される状態で伝熱ケース９に収容される発熱本体部１０Ａと、伝熱ケース外部における遮熱カバー１６等を有している。伝熱ケース９の内部に収容される発熱本体部１０Ａは、その周りに注入される絶縁剤１７により、ずれ動くことなく位置固定状態で伝熱ケース９に内装されている。

溶着装置Ａを閉塞状態にすれば、図１に示すように、上下の半割りヒータｈ，ｈの先端壁１３どうし及び基端壁１４どうしが当接し、従来のような間隙４５（図５参照）が存在しないとともに、伝熱ケース９により半割りヒータｈとして既に外部との絶縁処理が為されており、従来の雲母板等による絶縁材４４（図５参照）を省略できながら半割りヒータｈどうしを当接させることを実現できている。従って、従来に比べて、加熱状況がより均一化されて品質の安定した溶着が行えるとともに、絶縁材の保守点検が不要となってメンテナンスフリー化も実現できている。

そして、半割りヒータｈは、絶縁熱伝導材料製の伝熱ケース９と、これにその周方向一端部にて外部に導通接続され、かつ、周方向他端にて折り返される状態で収容される発熱素子１０とで構成されているから、一端部側に陽極及び陰極のリード線を集約配備することができて、従来（特許文献１）のように、他端側にて半割りヒータどうしを導通接続させるジャンク線が不要であり、構造の簡素化やジャンク線を引っ掛ける不都合のおそれが解消される利点がある。また、絶縁熱伝導材料としては絶縁性及び熱伝導性の双方に優れるセラミックが好適であり、発熱素子１０としては、廉価で購入し易い上に、曲げ加工が容易なコイルヒータが好適である。

〔使用例〕
次に、本発明による溶着装置Ａを用いて、溶着継手Ｔとチューブ５とを溶着する場合の一使用例について説明する。図４に示すように、熱可塑性の合成樹脂の一例であるＰＦＡ製チューブ５の端部６が嵌合挿入される管端部４を備える継手本体２１を有するＰＦＡ製であって、管端部４を外囲する加熱手段として、環状ヒータとしての発熱部３の発熱による加熱によって管端部４とこれに嵌合挿入されているチューブ端部６との溶着が可能に構成されている。そして、管端部４に外嵌装着されるＰＴＦＥ製のホルダ２３が外嵌装着されており、ホルダ２３に、発熱部３との間に径方向の膨張用間隙Ｍを確保するためのフランジ３２が形成されている。

管端部４の外径はフランジ部２５を備える管部２２より若干細められており、それによって段差側周面２６が形成されている。段差側周面２６は、ホルダ２３を管端部４に外嵌挿入する際の位置決めとして機能するように構成されている。つまり、段差側周面２６で決まる管端部４の軸心Ｚ方向長さと、ホルダ２３の軸心Ｚ方向長さとが同じ値に設定されている。ホルダ２３は管端部４の外周面２７に圧入されるのが望ましいが、抜け出さない程度に外嵌されるものであっても良い。

管端部４は、その開口部から軸心Ｚ方向長さのおよそ半分が、継手流路２１Ｗの径よりも大なる挿入用大径内周面２８に形成されており、その挿入用大径内周面２８にチューブ５の端部６が圧入的に内嵌挿入され、内段差面２９との当接によって端部６の挿入量が定まるように設定されている。また、内段差面２９の内角部は、斜めにカットされたような傾斜面３０に形成されている。

ホルダ２３は、管端部４の外周面２７に外嵌する径均一な内周面３１と外周面３３とを有する鍔付円筒状のものであり、軸心Ｚ方向で最も溶着継手Ｔとしての内奥側（矢印イ方向側）となる端に、発熱部３、即ち半割りヒータｈの内周面７との間に径方向の膨張用間隙Ｍを確保するためのフランジ（外周フランジ）３２が一体形成されている。ホルダ２３を形成する合成樹脂であるＰＴＦＥは、管端部４、即ち継手本体２１を形成する合成樹脂であるＰＦＡの溶融温度よりも高い溶融温度を有している。そして、ホルダ２３を形成する合成樹脂は、チューブ５や継手本体２１を形成する合成樹脂よりも溶融粘度の高い材質であることが望ましい。

チューブ５は、その内部流路５Ｗの径が継手流路２１Ｗの径と同等に設定されており、強く差し込む（又は比較的容易に差し込む）ことでその端部６を挿入用大径内周面２８に内嵌挿入することができる。チューブ５の継手本体２１への挿入のやり方としては、チューブ端面５ｔが内段差面２９に当接するまで差込を行うことで為される。

〔別実施例〕
本発明による溶着装置Ａは、溶着継手Ｔとチューブ５との溶着を行う装置であるが、合成樹脂製のチューブどうし、或いは合成樹脂製の溶着継手どうしの溶着も行うことが可能ではある。

３発熱部
４管端部
５チューブ
６端部
７内周面
９伝熱ケース
１０発熱素子（コイルヒータ）
Ｓ接合部
Ｔ溶着継手
Ｘ支点
ｈ半割りヒータ

Claims

合成樹脂製の溶着継手の管端部と合成樹脂製のチューブの端部とが嵌合されて成る接合部に外囲する発熱部を有し、前記発熱部の発熱によって前記接合部を加熱溶着して前記管端部と前記端部とを溶着可能に構成されている溶着装置であって、
前記発熱部が、接合部加熱用で略半円形の内周面を持つ半割りヒータの一対を周方向に配する環状のもので成り、前記半割りヒータは、絶縁熱伝導材料製で略半円形を呈する伝熱ケースと、前記伝熱ケースの周方向一端部にて外部に取出され、かつ、周方向他端にて折り返される状態で前記伝熱ケースに収容される発熱素子とを有して構成されている溶着装置。
前記半割りヒータどうしが互いの前記一端部側又は前記他端部側に設けた支点周りで揺動開閉可能に枢支連結されており、前記接合部の前記発熱部への出し入れを許容すべく互いに開き揺動した開放状態と、前記内周面が前記接合部を外囲して加熱すべく互いに閉じ揺動した閉塞状態との切換えが可能に構成されている請求項１に記載の溶着装置。
前記支点が前記半割りヒータそれぞれの一端部側に設定されている請求項２に記載の溶着装置。
前記発熱素子がコイルヒータである請求項１〜３の何れか一項に記載の溶着装置。
前記伝熱ケースの前記絶縁熱伝導材料がセラミックである請求項１〜４の何れか一項に記載の溶着装置。