JP5555531B2 - Welded joint and welding method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、溶着継手及びその溶着方法に係り、詳しくは、合成樹脂製チューブの端部が嵌合挿入される管端部を有し、前記管端部を外囲する加熱手段の加熱によって前記管端部とこれに嵌合挿入されている前記端部との溶着が可能に構成されている合成樹脂製の溶着継手、並びにその溶着方法に関するものである。 The present invention relates to a welded joint and a welding method therefor, and more specifically, the end of a synthetic resin tube has a pipe end into which the end is fitted and inserted, and the heating means enclosing the pipe end is heated by the heating means. The present invention relates to a synthetic resin welded joint configured to be able to weld a pipe end portion and the end portion fitted and inserted therein, and a welding method thereof.
この種の溶着継手としては、特許文献1において開示されたものが知られており、合成樹脂製の溶着継手と合成樹脂製チューブとを溶着する際に、溶着継手がずれないように固定できるようにした溶着継手の溶着装置に関するものである。これによれば、溶着継手の管端部とチューブの端部とが互いに嵌合されての接合部を、半割り構造の環状ヒータ(溶着ヘッド)で外囲して加熱することにより、両端部どうしが溶着されて継手とチューブとが一体連結される。 As this type of welded joint, the one disclosed in Patent Document 1 is known, and when welding a synthetic resin welded joint and a synthetic resin tube, the welded joint can be fixed so as not to be displaced. The present invention relates to a welding apparatus for welded joints. According to this, both ends of the welded joint are surrounded by the annular heater (welding head) of the half structure and heated at the joint where the tube end and the tube end are fitted to each other. The joints and the tube are integrally connected with each other by welding.
上記従来技術では、接合部に環状ヒータが丁度外嵌するように外囲されており、効率良く接合部を加熱することが可能となる良さはあるが、慢性的な問題のあることも分かってきた。即ち、加熱によって樹脂を溶融させて溶着一体化させる手段では、溶着部が膨張するので、接合部が径内側に全体的に張出すとか径内側に突出する溶着ビードが形成されたりして、流体通路が狭まって通りが悪くなり易いという問題である。 In the above prior art, the annular heater is surrounded so that it just fits outside, and it is possible to heat the joint efficiently, but it has also been found that there is a chronic problem. It was. That is, in the means for fusing and integrating the resin by heating, the welded part expands, so that the welded part extends over the inside of the diameter or protrudes inside the diameter to form a weld bead. It is a problem that the passage is narrowed and the street is likely to get worse.
そこで、その対策として特許文献2において開示されるように、溶着継手とチューブとの双方の接合部に、突合せ状態において両者間に隙間ができるように各端面をそれぞれ複数の切断面に形成する工夫により、接合部の内側にビードや膨出部ができてしまうことなく加熱溶着できるようにする技術が開発されている。
Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561, a device for forming each end surface on a plurality of cut surfaces so that a gap is formed between both of the welded joint and the tube in the butted state as disclosed in
しかしながら、溶着継手とチューブとの各管端部を複雑形状に形成するにはコストが多く掛かる割には必ずしも所期通りに機能せず、依然としてビードや膨出する場合があるとともに、場合によっては凹みが生じることもあり、接合部における内部流路の平滑化には更なる改善の余地が残されているものであった。 However, although it takes a lot of cost to form the pipe ends of the welded joint and the tube in a complicated shape, it does not necessarily function as expected, and may still bead and bulge. A dent may occur, and there is room for further improvement in the smoothing of the internal flow path at the joint.
本発明の目的は、更なる構造工夫により、管端部とチューブ端部とが嵌合挿入されて成る接合部に、熱溶着に起因する内側への膨出やビード形成が極力抑制又は解消されるようにして、流体の通過抵抗を招来することなく良好に溶着一体化することが可能となるように改善された溶着継手、並びにその溶着方法を提供する点にある。 The object of the present invention is to suppress or eliminate as much as possible the inward bulging and bead formation caused by thermal welding in the joint portion formed by fitting and inserting the tube end portion and the tube end portion. Thus, it is an object to provide an improved welded joint and a method for welding the same, which can be welded and integrated well without causing fluid passage resistance.
請求項1に係る発明は、合成樹脂製チューブ1の端部1Tが嵌合挿入される管端部2Tを有し、前記管端部2Tを外囲する加熱手段4の加熱によって前記管端部2Tとこれに嵌合挿入されている前記端部1Tとの溶着が可能に構成されている合成樹脂製の溶着継手において、
前記管端部2Tに外嵌装着される合成樹脂製のホルダ3を設け、前記ホルダ3に、前記加熱手段4との間に径方向の膨張用間隙Sを確保するためのフランジ12が形成されていることを特徴とするものである。
The invention according to claim 1 has a
A
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の溶着継手において、前記フランジ12が、前記ホルダ3の軸心P方向で継手内奥側端に配置されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の溶着継手において、前記フランジ12の径方向厚みが、前記ホルダ3における前記フランジ以外の部分の径方向厚みの1.4〜15倍に設定されていることを特徴とするものである。
The invention according to
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継手において、前記ホルダ3の軸心P方向長さが、前記フランジ12の軸心P方向長さの2〜10倍に設定されていることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the welded joint according to any one of the first to third aspects, the axial center P direction length of the
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継手において、前記ホルダ3を形成する合成樹脂として、前記管端部2Tを形成する合成樹脂の溶融温度よりも高い溶融温度を有するものに設定されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項6に係る発明は、合成樹脂製溶着継手2の管端部2Tと、前記管端部2Tに嵌合挿入される合成樹脂製チューブ1の端部1Tとを、前記管端部2Tを外囲する状態に配置される環状ヒータ4による加熱によって溶着させる溶着継手の溶着方法において、
前記管端部2Tに合成樹脂製のホルダ3を外嵌装着して、そのホルダ外周面13との間に所定の径方向間隙Sを空けた状態で前記環状ヒータ4を配置し、
前記ホルダ3に径外側に所定量突出するフランジ12を形成しておき、前記フランジ12に前記環状ヒータ4を外接させた状態で加熱することを特徴とするものである。
In the invention according to
A
The
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、ホルダの径外側にある膨張用間隙の存在により、加熱手段の加熱による接合部やホルダの径外側への膨張変形が許容されて、チューブの内部流路及び継手流路の径均一な状態が維持、即ち良好な流路状態を維持しながら、管端部及びチューブ端部が良好に溶着一体化される。その結果、更なる構造工夫により、管端部とチューブ端部とが嵌合挿入されて成る接合部に、熱溶着に起因する内側への膨出やビード形成が極力抑制又は解消されるようになり、流体の通過抵抗を招来することなく良好に溶着一体化することが可能となるように改善された溶着継手を提供することができる。また、そのための膨張用間隙が、ホルダに形成されているフランジによって加熱手段との径方向間に形成されるから、コスト安で、かつ、確実に均一な溶着が行える利点がある。 According to the first aspect of the present invention, as will be described in detail in the section of the embodiment, due to the presence of the expansion gap on the outer diameter side of the holder, expansion deformation of the joining portion and the holder to the outer diameter side by heating of the heating means. The tube end portion and the tube end portion are well welded and integrated while maintaining a uniform diameter state of the internal flow passage and the joint flow passage of the tube, that is, maintaining a good flow passage state. As a result, by further structural improvements, the bulging inward and bead formation due to thermal welding are suppressed or eliminated as much as possible in the joint formed by fitting and inserting the tube end and the tube end. Therefore, it is possible to provide an improved welded joint so that it can be welded and integrated well without causing fluid passage resistance. Further, since the expansion gap for this purpose is formed between the heating means and the radial direction by the flange formed in the holder, there is an advantage that uniform welding can be surely performed at low cost.
請求項2の発明によれば、フランジがホルダの軸心方向で継手内奥側端に配置されているので、管端部とチューブ端部とが嵌合される接合部からフランジが軸心方向に離れることとなり、加熱手段を偏ることなく軸心を合せて外囲することができながら、接合部のより一層の均一溶着に寄与できる利点がある。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、フランジの径方向厚みが、ホルダにおけるフランジ以外の部分の径方向厚みの1.4〜15倍に設定されている。1.4倍未満であると、溶着に伴う接合部及びホルダの径外側への膨張変形を許容するための膨張用間隙の確保が困難となり、15倍を超えると良好な溶着が行えなくなるほどに接合部への熱伝導効率が悪くなるので、1.4〜15倍の範囲であると良好な溶着を行うことが可能となる。
According to invention of
請求項4の発明によれば、ホルダの軸心方向長さが、フランジの軸心方向長さの2〜10倍に設定されている。2倍未満であると接合部が加熱手段に対して暴露され過ぎの傾向となって、溶着後における真円保持が困難になり、また、10を超えると接合部の軸心方向長さが不必要に長くなるとともにコンパクトさに欠けることになる。従って、2〜10倍の範囲であると良好な溶着を行うことが可能となる。 According to the invention of claim 4, the axial length of the holder is set to 2 to 10 times the axial length of the flange. If it is less than 2 times, the joint tends to be exposed too much to the heating means, making it difficult to maintain a perfect circle after welding, and if it exceeds 10, the axial length of the joint is inadequate. It becomes necessary and long and it is not compact. Therefore, it becomes possible to perform favorable welding in the range of 2 to 10 times.
請求項5の発明によれば、ホルダは管端部よりも融点が高く設定されているから、溶着の際に管端部が溶融してもホルダは溶融せず、円筒形状が維持されて溶着後の接合部の真円を保持することができる利点がある。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、これは請求項1の発明を方法化したものであるから、請求項1の発明による効果と同等の効果を得ることができる。
According to the invention of
以下に、本発明による溶着継手及びその溶着方法の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of a welded joint and a welding method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
〔実施例1〕
溶着継手Aは、図1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1の端部1Tが嵌合挿入される管端部2Tを備える継手本体2を有するPFA(熱可塑性の合成樹脂の一例)製であって、管端部2Tを外囲する加熱手段としての環状ヒータ4の加熱によって管端部2Tとこれに嵌合挿入されているチューブ端部1Tとの溶着が可能に構成されている。そして、管端部2Tに外嵌装着されるPTFE(熱可塑性の合成樹脂の一例)製のホルダ3が外嵌装着されており、ホルダ3に、環状ヒータ4との間に径方向の膨張用間隙Sを確保するためのフランジ12が形成されている。
[Example 1]
As shown in FIG. 1, the weld joint A is a PFA (thermoplastic material) having a
管端部2Tの外径はフランジ部5を備える管部2Kより若干細められており、それによって段差側周面6が形成されている。段差側周面6は、ホルダ3を管端部2T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6で決まる管端部2Tの軸心P方向長さと、ホルダ3の軸心P方向長さとが同じ値に設定されている。ホルダ3は管端部2Tの外周面7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。
The outer diameter of the
管端部2Tは、その開口部から軸心P方向長さのおよそ半分が、継手流路2Wの径よりも大なる挿入用大径内周面8に形成されており、その挿入用大径内周面8にチューブ1の端部1Tが圧入的に内嵌挿入され、内段差面9との当接によって端部1Tの挿入量が定まるように設定されている。また、内段差面9の内角部は、斜めにカットされたような傾斜面10に形成されている。
The
ホルダ3は、図1,図2に示すように、管端部2Tの外周面7に外嵌する径均一な内周面11と外周面13とを有する鍔付円筒状のものであり、軸心P方向で最も溶着継手Aとしての内奥側(矢印イ方向側)となる端に、環状ヒータ4の内周面4aとの間に径方向の膨張用間隙Sを確保するためのフランジ(外周フランジ)12が一体形成されている。フランジ12の径方向厚みRが、ホルダ3におけるフランジ12以外の部分の径方向厚みrの1.4〜15倍に設定されており、かつ、ホルダ3の軸心P方向長さNが、フランジ12の軸心P方向長さnの2〜10倍に設定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ホルダ3を形成する合成樹脂であるPTFEは、管端部2T、即ち継手本体2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3を形成する合成樹脂は、チューブ1や継手本体2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。
PTFE which is a synthetic resin forming the
チューブ1は、その内部流路1Wの径が継手流路2W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1Tを挿入用大径内周面8に内嵌挿入することができる。チューブ1の継手本体2への挿入のやり方としては、チューブ端面1tが内段差面9に当接するまで差込を行うことで為される。
The diameter of the
次に、溶着継手Aとチューブ1との接続方法(溶着方法)について説明する。まず、ホルダ3をそのフランジ12が先行する状態で管端部2Tに外嵌挿入及び維持させるか、又は予め管端部2Tにフランジ12が内奥側に位置する状態でホルダ3が圧入外嵌又は密外嵌されている溶着継手Aを用意しておくかを選択して実行する。ホルダ3を管端部2Tに挿入する際は、ホルダ3が段差側周面6に当接するまで挿入操作を行う。
Next, a connection method (welding method) between the welded joint A and the tube 1 will be described. First, the
次いで、チューブ1の端部1Tを管端部2Tに、チューブ端面1tが内段差面9に当接するまで内嵌挿入し、それから環状ヒータ4をその内周面4aがホルダ3のフランジ12の外周面12aに接触(当接)する状態に外囲して嵌装する(図1の状態)。それから環状ヒータに通電して発熱させ、外周側から管端部2Tとチューブ端部1Tとの嵌合挿入部、即ち接合部Cを加熱して溶着させる。
Next, the
つまり、合成樹脂製溶着継手2の管端部2Tと、管端部2Tに嵌合挿入される合成樹脂製チューブ1の端部1Tとを、管端部2Tを外囲する状態に配置される環状ヒータ4による加熱によって溶着させる溶着継手2の溶着方法において、管端部2Tに合成樹脂製のホルダ3を外嵌装着して、そのホルダ3の外周面13との間に所定の径方向間隙Sを空けた状態で環状ヒータ4を配置して加熱させる、という溶着方法である。そして、ホルダ3に径外側に所定量突出するフランジ12を形成しておき、フランジ12に環状ヒータ4を外接させた状態で加熱することにより、ホルダ3と環状ヒータ4との軸心を簡便に一致させることができ、それによって均一な加熱状態を得ることができる。
That is, the
環状ヒータ4の発する熱は、大部分が膨張用間隙(環状空間部)Sを介しての輻射熱として接合部Cに伝わるが、一部フランジ12を介して直接的に伝わる。この場合、ホルダ3は、管端部2Tの保護及び環状ヒータ4による熱を均一化して管端部2Tに伝えるという重要な機能を有している。
Most of the heat generated by the annular heater 4 is transmitted to the joint C as radiant heat through the expansion gap (annular space) S, but partly directly through the
接合部Cは加熱によって膨張し、制約がない限り径外側への膨張(要するに径方向厚みの径外側への膨張)となる。この場合本発明品においては、図示は省略するが、その膨張部分はホルダ3と共に径外側に存在する膨張用間隙Sに吸収され、内側(径内側)への膨張は生じない又は殆ど無い状態がもたらされるようになる。また、極わずかに径内側への膨張があっても、そのわずかな膨張は傾斜面10とチューブ端面1tとで形成される環状空間部で吸収可能である。
The joint C expands by heating, and unless otherwise restricted, expands outward (in other words, expands outward in the radial direction). In this case, in the product of the present invention, although the illustration is omitted, the expanded portion is absorbed by the expansion gap S existing outside the diameter together with the
つまり、管端部2Tを外囲する環状ヒータ4の加熱によって、管端部2Tとこれに嵌合挿入されているPFAチューブ1の端部1Tとの溶着が可能に構成されるPFA製の溶着継手において、管端部2Tに外嵌装着されるPTFE製のホルダ3を設け、ホルダ3に、環状ヒータ4との間に径方向の膨張用間隙Sを確保するためのフランジ12を形成してあることを特徴とする。これにより、加熱による径外側への膨張変形が許容されて、互いに同径の内部流路1W及び継手流路2Wの径均一な状態が維持、即ち良好な流路状態を維持しながら、端部どうし2T,1Tが良好に溶着一体化されるように改善される溶着継手及びそれの溶着方法を提供することに成功している。
In other words, the PFA welding is configured so that the
ホルダ3のフランジ12以外の部分(本体部分3H)は薄肉であって撓み易いため、溶着時に溶着部位が環状ヒータ4との間隙、即ち膨張用間隙Sへと膨張し、溶着内面(接合部Cの内面)へのビード膨出が抑制又は解消されるようになる。フランジ12は管端部2Tを保持するので、溶着時に溶着部位(接合部C)の不均一なムラを抑制することが可能である。また、フランジ12が熱膨張によって環状ヒータ4の内周面4aと接する又は強く接するようになるから、環状ヒータ4とは非接触となる本体部分3Hへの熱伝導効率が良くなり、均一な溶着状態の実現に寄与することができる。
Since the portion other than the flange 12 (
次に、ホルダ3の種々の別形状について説明する。まず、図3(a)に示すホルダ3は、二部品から成るものであり、筒状のホルダ本体3Aに、環状の大径フランジ14を嵌合一体化して構成されている。全体形状としては図2に示す一体型のホルダ3と同じであり、大径フランジ14がフランジ12に相当している。なお、一体化手段としては、圧入や、嵌合及び接着、その他が考えられる。
Next, various other shapes of the
図3(b)に示すホルダ3は、図2に示すホルダ3において、フランジ12側の内周部端を欠いたよう形状のものである。即ち、薄肉の本体部分3Hの内奥側の端部を、フランジ12の軸心P方向幅の約半分を端から省略した環状空隙部kを設けた構造のホルダ3である。この場合のフランジ12は本体部分3Hと一体に形成されている。
The
図3(c)に示すホルダ3は、フランジ12の位置が軸心P方向で本体部分3Hの中間に設定された構造のものであり、やや内奥側によった位置に設定されている。
The
図4(a)は、周方向に間欠的に存在する構造のフランジ12を持つホルダ3である。これは隣り合う6分割フランジ部12sどうしの間(周方向間)に小隙間15が形成されているものであり、各6分割フランジ部12sには、環状ヒータ4の内周に内接すべく軸心Pを中心とするする円弧外周面16が形成されている。
FIG. 4A shows a
図4(b)は、周方向に間欠的に存在する構造のフランジ12を持つホルダ3のその2である。これは隣り合う4分割フランジ部12fどうしの間(周方向間)に大隙間17が形成されているものであり、各4分割フランジ部12fには、環状ヒータ4の内周に内接すべく軸心Pを中心とするする円弧外周面18が形成されている。
FIG. 4B shows the second part of the
図5(a)に示すホルダ3は、図2に示すホルダ3におけるフランジ12に外周溝19が形成された構造のものである。図示の外周溝19は周方向に連続する環状溝であるが、周方向に間欠構成されるものでも良い。
The
図5(b)に示すホルダ3は、図2に示すホルダ3におけるフランジ12の軸心P方向の両角に面取りを行う等して傾斜カット面20,20を設けた構造のものである。
The
図5(c)に示すホルダ3は、図2に示すホルダ3におけるフランジ12の外側(軸心P方向でチューブ1側)を傾斜面21として、外周面12aの幅が極わずかで、恰もフランジ12の断面三角形を呈するように構成されたものである。
The
図5(d)に示すホルダ3は、図2に示すホルダ3におけるフランジ12の軸心P方向の両角が丸く球面処理されて、断面半円形の外周面22を有する構造のものである。
The
〔別実施例〕
フランジ12の位置はホルダ3のチューブ側(外手前側)端にあっても良く、また、ホルダ3の軸心P方向で両端それぞれに一対設ける構造でも良い。また、加熱によって溶融する合成樹脂であれば良く、PFAやPTFE以外の合成樹脂でももちろん良い。
[Another Example]
The position of the
1 チューブ
1T 端部
2 継手本体
2T 管端部
3 ホルダ
4 加熱手段
12 フランジ
13 ホルダ外周面
P 軸心
S 膨張用間隙、径方向間隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記管端部に外嵌装着される合成樹脂製のホルダを設け、前記ホルダに、前記加熱手段との間に径方向の膨張用間隙を確保するためのフランジが形成されている溶着継手。 An end portion of the synthetic resin tube has a tube end portion that is fitted and inserted, and the tube end portion and the end portion that is fitted and inserted into the tube end portion by heating of a heating means that surrounds the tube end portion; A weld joint made of synthetic resin that can be welded
A welded joint in which a synthetic resin holder that is externally fitted to the pipe end portion is provided, and a flange for securing a radial expansion gap is formed between the holder and the heating means.
前記管端部に合成樹脂製のホルダを外嵌装着して、そのホルダ外周面との間に所定の径方向間隙を空けた状態で前記環状ヒータを配置し、
前記ホルダに径外側に所定量突出するフランジを形成しておき、前記フランジに前記環状ヒータを外接させた状態で加熱する溶着継手の溶着方法。 The pipe end of the synthetic resin welded joint and the end of the synthetic resin tube fitted and inserted into the pipe end are welded by heating with an annular heater arranged so as to surround the pipe end. A welding method for welding joints,
A synthetic resin holder is externally fitted to the pipe end, and the annular heater is arranged with a predetermined radial gap between the holder outer peripheral surface ,
A method of welding a welded joint , wherein a flange projecting a predetermined amount on the outside of the diameter is formed on the holder, and heating is performed with the annular heater circumscribed on the flange .
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