JP7215434B2

JP7215434B2 - 赤外線溶着装置

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Publication number: JP7215434B2
Application number: JP2020005733A
Authority: JP
Inventors: 陽一郎馬場
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2040-01-17
Also published as: CN113134978A; JP2021112842A; US20210221070A1

Description

本発明は、タンクのライナーを構成する複数の部材を、同時にまたは連続して、溶着にて接合する赤外線溶着装置に関するものである。

燃料電池車両に搭載される水素タンクとしては、軽量化の観点から、樹脂製のライナーを内殻とし、ライナーの外周面にカーボンファイバーを巻回することで高強度の外殻を形成した高圧タンクを用いるのが一般的である。

かかるライナーは、通常、両端が略閉じた密閉円筒状に形成されることから、接合部が少なくとも１箇所生じることになる。例えば有底円筒状のドーム同士を軸方向に接合すれば、接合部が１箇所生じ、また、例えば２つのドームの間に円筒状のパイプを挟んで軸方向に接合すれば、接合部が２箇所生じることになる。

そうして、２つのドームおよびパイプをライナーの構成部材（以下、「ライナー構成部材」ともいう。）とする場合には、一方のドームの端部とパイプの一方側の端部とを溶融状態で圧着した後、他方のドームの端部とパイプの他方側の端部とを溶融状態で圧着するといった具合に、２箇所の接合部を２回に分けて形成するのが一般的である。このように、２箇所の接合部を２回に分けて形成するのは、２箇所の溶着を同時に行うと、良好な接合部が得られるか否かに懸念があるからである。

もっとも、２箇所の接合部を２回に分けて形成する手法では、ライナーの製造時間の短縮が図り難いという問題がある。

そこで、例えば特許文献１には、２つのドームおよびパイプの端部同士を突き合わせた状態で、予備加熱中または予備加熱後に、突き合わせた部位に対して２つのレーザトーチから同時にレーザを照射することで、２つの接合部を同時に形成する技術が開示されている。

特開２００６－２８３９６８号公報

しかしながら、レーザ光は径が細く加熱効率が悪いため、レーザ光を用いる上記特許文献１のものでは、一般的な赤外線溶着法に比して、接合に１０倍近い時間を要することになり、折角２箇所の接合部を同時に形成しているにも関わらず、却って製造時間が長くなってしまうという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、３つ以上のライナー構成部材を溶着にて接合する赤外線溶着装置において、良好な接合部を形成しつつ、製造時間の短縮を図る技術を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するべく、鋭意検討を重ねた結果、３つ以上のライナー構成部材を同軸上に保持しながら、構成部材同士をしっかりと押し付けるのであれば、２箇所以上の接合部をほぼ同時に形成しても、一方の接合部が他方の接合部に悪影響を及ぼすことなく、良好な接合部が得られるとの知見を得た。

そうして、かかる知見に基づく本発明に係る赤外線溶着装置では、３つ以上のライナー構成部材の端部を同時に加熱溶融した後、これらのライナー構成部材を同軸上に保持しながら相対的に移動させて、速やかに接合を行うようにしている。

具体的には、本発明は、タンクのライナーの３つの構成部材を、同時にまたは連続して、溶着にて接合する赤外線溶着装置を対象としている。

そして、この赤外線溶着装置は、上記構成部材としての、ドームとパイプとドームを、この順で間隔をあけて同軸上に保持する部材保持手段と、上記各ドームと上記パイプとの間に挿入されて当該各ドームおよびパイプの端部を赤外線により加熱溶融させる加熱手段と、上記加熱手段を、上記各ドームと上記パイプとの間に挿入される挿入位置と、上記各ドームと上記パイプとの間から退避させる退避位置との間で移動させる移動手段と、上記各ドームを上記パイプ側に相対移動させて、当該各ドームの端部を当該パイプの各端部に押し付ける押付け手段と、を備え、上記部材保持手段は、少なくとも上記各ドームを軸方向に摺動可能に保持するものであり、上記挿入位置に配置された上記加熱手段により上記各ドームおよびパイプの端部を加熱溶融させた後、上記移動手段により当該加熱手段を上記退避位置まで退避させるとともに、上記押付け手段により上記各ドームの端部を上記パイプの各端部に押し付けることを特徴とするものである。

この構成によれば、加熱手段を用いて各ドームおよびパイプの端部を赤外線により加熱溶融させた後、移動手段により加熱手段を退避位置まで退避させることで、各ドームとパイプとを接合可能な状態を速やかに作出することができる。

そうして、ライナー構成部材を同軸上に保持する部材保持手段が、少なくとも各ドームを軸方向に摺動可能に保持していることから、押付け手段により各ドームをパイプ側に相対移動させることで、２つのドームとパイプとを同時にまたは連続して接合することができ、これにより、製造時間の短縮を図ることができる。例えばパイプも軸方向に摺動可能な場合であれば、一方のドームの端部をパイプの一方側の端部に押し付けると、一方のドームと共にパイプが押付け方向に移動し、移動したパイプの他方側の端部が、他方のドームの端部に押し付けられることから、２つのドームとパイプとを連続して接合することができる。また、例えばパイプが固定されている場合であれば、両方のドームの端部をパイプの両端部に同時に押し付けることで、２つのドームとパイプとを同時に接合することができる。

しかも、２つのドームとパイプとを同軸上に保持したまま、押付け手段による押付け力や、それに対応する反力等によって、これらのドームおよびパイプがしっかりと圧着されるので、２箇所の接合部を同時にまたは連続して形成しても、良好な接合部を得ることができる。

そして、具体的な装置構成の一例として、上記赤外線溶着装置では、上記部材保持手段は、上記各ドームおよびパイプを軸方向に摺動可能に保持するものであり、上記押付け手段は、一方の上記ドームを上記パイプ側に押し付ける押付け機構と、他方の上記ドームを受け止めて、当該他方のドームが当該押付け機構による押付け方向に移動するのを制限する受圧機構と、を有していてもよい。

この構成によれば、部材保持手段が各ドームおよびパイプを軸方向に摺動可能に保持していることから、押付け機構により一方のドームの端部をパイプの一方側の端部に押し付けると、それに伴いパイプが押付け方向に移動し、移動したパイプの他方側の端部が他方のドームの端部に押し付けられる。このとき、パイプで押された他方のドームは受圧機構により受け止められるので、受圧機構の反力により、他方のドームの端部もパイプの他方側の端部に相対的に押し付けられることになる。したがって、２つのドームとパイプとをしっかりと圧着することができ、これにより、良好な接合部を得ることができる。

また、具体的な装置構成の他の例として、上記赤外線溶着装置では、上記部材保持手段は、上記各ドームおよびパイプを軸方向に摺動可能に保持するものであり、上記押付け手段は、一方の上記ドームを上記パイプ側に押し付ける第１押付け機構と、当該第１押付け機構による押付けと略同時に、他方の上記ドームを当該第１押付け機構による押付け方向と反対側に押し付ける第２押付け機構と、を有していてもよい。

この構成によれば、第１押付け機構により一方のドームの端部をパイプの一方側の端部に押し付けると、それとほぼ同時に、第２押付け機構により他方のドームの端部がパイプの他方側の端部に押し付けられる。このように、２つの押付け機構を用いることにより、１つの押付け機構を用いる場合に比して、各押付け機構のストロークを約半分にすることができるので、製造時間の短縮をより一層図ることができる。

しかも、部材保持手段が各ドームおよびパイプを軸方向に摺動可能に保持していることから、互いに反対方向からドームをパイプに押し付ける第１および第２押付け機構により、２つのドームとパイプとをしっかりと圧着することができ、これにより、良好な接合部を得ることができる。

さらに、具体的な装置構成の他の例として、上記赤外線溶着装置では、上記部材保持手段は、上記各ドームを軸方向に摺動可能に保持する一方、上記パイプを軸方向に移動不能に保持するものであり、上記押付け手段は、一方の上記ドームを上記パイプ側に押し付ける第１押付け機構と、当該第１押付け機構による押付けと略同時に、他方の上記ドームを当該第１押付け機構による押付け方向と反対側に押し付ける第２押付け機構と、を有していてもよい。

この構成によれば、２つの押付け機構を用いることにより、１つの押付け機構を用いる場合に比して、各押付け機構のストロークを約半分にすることができるので、製造時間の短縮をより一層図ることができる。

しかも、部材保持手段が各ドームを軸方向に摺動可能に保持する一方、パイプを軸方向に移動不能に保持していることから、第１押付け機構の押付け力と第２押付け機構の押付け力とに多少の差があっても、中央のパイプの位置が変わることなく、２つのドームとパイプとをしっかりと圧着することができ、これにより、良好な接合部を得ることができる。

また、本発明は、タンクのライナーの４つの構成部材を連続して溶着にて接合する赤外線溶着装置をもその対象としている。

そして、この赤外線溶着装置は、上記構成部材としての、ドームと２つのパイプとドームを、この順で間隔をあけて同軸上に、且つ、軸方向に摺動可能に保持する部材保持手段と、上記各構成部材の間に挿入されて当該各構成部材の端部を赤外線により加熱溶融させる加熱手段と、上記加熱手段を、上記各構成部材の間に挿入される挿入位置と、上記各構成部材の間から退避させる退避位置との間で移動させる移動手段と、上記各ドームを上記パイプ側に相対移動させて、上記各構成部材の端部をこれに隣接する各構成部材の端部に押し付ける押付け手段と、を備え、上記挿入位置に配置された上記加熱手段により上記各構成部材の端部を加熱溶融させた後、上記移動手段により当該加熱手段を上記退避位置まで退避させるとともに、上記押付け手段により上記各構成部材の端部をこれに隣接する各構成部材の端部に押し付けることを特徴とするものである。

この構成によれば、ライナー構成部材が４つの場合にも、ライナー構成部材が３つの場合と同様に、良好な接合部を形成しつつ、製造時間の短縮を図ることができる。

以上説明したように、本発明に係る赤外線溶着装置によれば、３つ以上のライナー構成部材を溶着にて接合する場合にも、良好な接合部を形成しつつ、製造時間の短縮を図ることができる。

本発明の実施形態１に係るライナーを備える高圧タンクを模式的に示す断面図である。ライナー構成部材を模式的に示す断面図である。赤外線溶着装置を模式的に示す図である。コレットチャックを模式的に示す斜視図である。コレットチャックを模式的に示す断面図である。赤外線放射ランプを模式的に示す平面図である。赤外線放射ランプを模式的に示す正面図である。赤外線溶着装置を用いた製造プロセスを模式的に説明する図である。赤外線溶着装置を用いた製造プロセスを模式的に説明する図である。赤外線溶着装置を用いた製造プロセスを模式的に説明する図である。本発明の実施形態２に係る赤外線溶着装置を模式的に示す図である。本発明の実施形態３に係る赤外線溶着装置を模式的に示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
－ライナー－
図１は、本実施形態に係るライナー２を備える高圧タンク１を模式的に示す断面図であり、図２は、ライナー構成部材３，４，５を模式的に示す断面図である。この高圧タンク１は、燃料電池車両に搭載されて、発電用の高圧水素を貯留するものであり、図１に示すように、内殻としての略円筒形状のライナー２と、ライナー２の外周に巻回されて積層されることで外殻を形成するカーボンファイバー６と、ライナー２の両端に圧入で組付けられるアルミ製の口金７，８と、を備えている。

ライナー２は、樹脂製であり、図２に示すように、各々射出成形により３つに分割形成された略円筒状のライナー構成部材３，４，５で構成されている。具体的には、ライナー２は、２つの有底円筒状のドーム３，５の間に１つの円筒状のパイプ４を挟んで、これらを軸方向に接合することで構成されている。各ドーム３，５とパイプ４とは、各端部３ａ，４ａ，４ｂ，５ａをそれぞれ赤外線で加熱溶融させて、各ドーム３，５とパイプ４とを圧着する赤外線溶着法で、溶着にて接合されている。

なお、以下では、説明の便宜上、図２の左側のドーム３を第１ドーム３とも称し、図２の右側のドーム５を第２ドーム５とも称する。

－赤外線溶着装置－
ところで、第１ドーム３と第２ドーム５との間にパイプ４を挟んで軸方向に接合すれば、図１に示すように、接合部２ａ，２ｂが２箇所生じることになるが、この場合には、例えば、第１ドーム３の端部３ａとパイプ４の一方側（図２の左側）の端部４ａとを溶融状態で圧着した後、第２ドーム５の端部５ａとパイプ４の他方側（図２の右側）の端部４ｂとを溶融状態で圧着するといった具合に、２箇所の接合部２ａ，２ｂを２回に分けて形成するのが一般的である。もっとも、２箇所の接合部２ａ，２ｂを２回に分けて形成する手法では、ライナー２の製造時間の短縮が図り難いという問題がある。

そこで、本実施形態の赤外線溶着装置１０（図３参照）では、３つのライナー構成部材３，４，５の端部３ａ，４ａ，４ｂ，５ａを同時に加熱溶融した後、これらのライナー構成部材３，４，５を同軸上に保持しながら相対的に移動させて、速やかに接合を行うようにしている。

図３は、赤外線溶着装置１０を模式的に示す図である。この赤外線溶着装置１０は、３つのライナー構成部材３，４，５を、連続して溶着にて接合するものであり、コレットチャック２０と、赤外線放射ランプ３０と、上下動作機構４０と、押付け機構５０と、受圧機構６０と、これらを支持する基台１１と、を備えている。

図４および図５は、コレットチャック２０をそれぞれ模式的に示す斜視図および断面図である。コレットチャック２０は、図３に示すように、第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４に対してそれぞれ２つずつ、計６つ設けられている。各コレットチャック２０は、図４および図５に示すように、ホルダー部２１と、チャック部２５と、リング部２７と、を有している。

ホルダー部２１は、基台１１の上側ベースフレーム１２に固定されるとともに、図５に示すように、第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４が挿通される貫通孔２２ａが形成されたホルダー本体部２２と、第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４が挿通される円筒部２３と、を有している。円筒部２３の外周面には雄ネジが形成されている。６つコレットチャック２０のホルダー部２１は、貫通孔２２ａの中心および円筒部２３の軸芯が同軸上に並ぶように、上側ベースフレーム１２に配置されている。

チャック部２５は、円筒部２３の周方向に等間隔で複数設けられていて、各チャック部２５は円筒部２３の先端部に回動可能に取り付けられている。リング部２７は、円筒部２３に外嵌されている。リング部２７の内周面には、図５に示すように、円筒部２３の雄ネジと螺合する雌ネジが形成されており、リング部２７を回転させると、回転運動が直線運動に変換されて、リング部２７が円筒部２３の軸方向に進退するようになっている。リング部２７とチャック部２５とは、リング部２７を締め付ける（所定の方向に回転させる）程、リング部２７が円筒部２３の先端側に移動し、図５の黒塗り矢印で示すように、複数のチャック部２５が窄む（縮径する）ように構成されている。

以上のように構成されたコレットチャック２０では、第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４を、これらに対応するコレットチャック２０の貫通孔２２ａおよび円筒部２３にそれぞれ挿入した後、リング部２７を締め付けると、複数のチャック部２５が縮径し、第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４のセンタリングが行われて、第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４が同軸上に並ぶようになっている。なお、６つのコレットチャック２０は、センタリングが完了した状態で、第１ドーム３の端部３ａとパイプ４の端部４ａとの間、および、パイプ４の端部４ｂと第２ドーム５の端部５ａとの間に、所定の間隔Ｃがあくように、上側ベースフレーム１２に配置されている。

つまり、６つコレットチャック２０は、センタリングが完了した状態で、第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４の軸芯が同軸上に並び、且つ、第１ドーム３とパイプ４との間、および、パイプ４と第２ドーム５との間に、所定の間隔Ｃがあくように、上側ベースフレーム１２に配置されている。それ故、請求項との関係では、本実施形態のコレットチャック２０が、本発明でいうところの「構成部材としての、ドームとパイプとドームを、この順で間隔をあけて同軸上に保持する部材保持手段」に相当する。なお、本実施形態では、リング部２７は、第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４がセンタリングされた状態を維持したまま軸方向に摺動可能な程度に締付けられている。

図６および図７は、赤外線放射ランプ３０をそれぞれ模式的に示す平面図および正面図である。赤外線放射ランプ３０は、図３に示すように、第１ドーム３とパイプ４との間、および、パイプ４と第２ドーム５との間に対応して２つ設けられている。各赤外線放射ランプ３０は、図６および図７に示すように、ガラス管３１と、タングステン線フィラメント３３と、導線３５と、を有している。

ガラス管３１は、半円弧状に形成されていて、二つ一組で、第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４と同じ径の環状をなすようになっている。タングステン線フィラメント３３は、不活性ガスと共にガラス管３１に封入されているとともに、その両端部が導線３５を介して電源（図示せず）と接続されている。

このように構成された赤外線放射ランプ３０は、間隔Ｃをあけて対向する、第１ドーム３の端部３ａとパイプ４の端部４ａとの間、および、パイプ４の端部４ｂと第２ドーム５の端部５ａとの間に配置された状態で、タングステン線フィラメント３３に通電することで赤外線を放射し、第１ドーム３の端部３ａ、パイプ４の端部４ａ，４ｂおよび第２ドーム５の端部５ａを加熱溶融するようになっている。それ故、請求項との関係では、本実施形態の赤外線放射ランプ３０が、本発明でいうところの「各ドームとパイプとの間に挿入されて各ドームおよびパイプの端部を赤外線により加熱溶融させる加熱手段」に相当する。

上下動作機構４０は、図３に示すように、２つの赤外線放射ランプ３０に対応して２つ設けられている。各上下動作機構４０は、基台１１の下側ベースフレーム１３に固定される架台４１と、架台４１に取り付けられるとともに、上下方向に進退可能なピストンロッド４３ａ（図８参照）を有するピストン４３と、を備えている。赤外線放射ランプ３０は、ピストンロッド４３ａの先端部に取り付けられている。

このように構成された上下動作機構４０では、ピストン４３のピストンロッド４３ａが上昇（前進）すると、第１ドーム３の端部３ａとパイプ４の端部４ａとの間、および、パイプ４の端部４ｂと第２ドーム５の端部５ａとの間に、これらと同心となるように環状の赤外線放射ランプ３０が配置される挿入位置（図３のＡ参照）となる。一方、ピストン４３のピストンロッド４３ａが下降（後退）すると、第１ドーム３の端部３ａとパイプ４の端部４ａとの間、および、パイプ４の端部４ｂと第２ドーム５の端部５ａとの間から、赤外線放射ランプ３０が完全に退避する退避位置（図３のＢ参照）となる。それ故、請求項との関係では、本実施形態の上下動作機構４０が、本発明でいうところの「加熱手段を、各ドームとパイプとの間に挿入される挿入位置と、各ドームとパイプとの間から退避させる退避位置との間で移動させる移動手段」に相当する。

押付け機構５０は、基台１１の上側ベースフレーム１２における第１ドーム３側の端部に設けられている。押付け機構５０は、上側ベースフレーム１２に固定されるベース５１と、ベース５１に取り付けられて上方に延びる固定アーム５３と、固定アーム５３に取り付けられるとともに、軸方向に進退可能なピストンロッド５５ａを有するピストン５５と、ピストンロッド５５ａの先端部に取り付けられる加圧プレート５７と、を備えている。ピストン５５は、ピストンロッド５５ａを所定量だけ前進させた状態（初期状態）で、ピストンロッド５５ａの先端部に取り付けられた加圧プレート５７が、コレットチャック２０によりセンタリングされた第１ドーム３の口金７に接触するように、固定アーム５３に取り付けられている。ピストン５５としては、第１ドーム３とパイプ４との圧着に必要な押付け力を出力可能なものが採用されている。

これに対し、受圧機構６０は、基台１１の上側ベースフレーム１２における第２ドーム５側の端部に設けられている。受圧機構６０は、上側ベースフレーム１２に固定されるベース６１と、ベース６１に取り付けられて上方に延びる固定アーム６３と、固定アーム６３に取り付けられる受圧プレート６５と、を備えている。受圧プレート６５は、コレットチャック２０によりセンタリングされた第２ドーム５の口金８に接触するように、固定アーム６３に取り付けられている。

また、詳しい説明は省略するが、基台１１は、図３の分割位置Ｓ１および分割位置Ｓ２を境として、軸方向に３分割可能になっている。

なお、本実施形態の赤外線溶着装置１０では、ライナー構成部材３，４，５の貫通孔２２ａおよび円筒部２３への挿入、および、リング部２７の締め付けによるライナー構成部材３，４，５のセンタリング以外の作業は、コントローラ（図示せず）によりコンピュータ制御で行われる。具体的には、赤外線放射ランプ３０による加熱や、上下動作機構４０による赤外線放射ランプ３０の上昇・下降や、押付け機構５０による押付け等は、加熱時間や動作タイミングやピストンロッド４３ａ，５５ａの送り量等を定めたプログラムに従って、コントローラの指令に基づいて実行されるようになっている。

－製造プロセス－
次に、以上のように構成された赤外線溶着装置１０を用いた製造プロセスについて説明する。図８～図１０は、赤外線溶着装置１０を用いた製造プロセスを模式的に説明する図である。

先ず、口金７が圧入された第１ドーム３、パイプ４、および、口金８が圧入された第２ドーム５を用意する。

そうして、基台１１を３分割し、基台１１における分割位置Ｓ１よりも左側の部分に設けられた２つのコレットチャック２０に第１ドーム３を挿入し、第１ドーム３が摺動可能な程度にリング部２７を締め付けて、第１ドーム３のセンタリングを行う。同様に、基台１１における分割位置Ｓ１と分割位置Ｓ２と間の部分に設けられた２つのコレットチャック２０にパイプ４を挿入し、パイプ４が摺動可能な程度にリング部２７を締め付けて、パイプ４のセンタリングを行う。同様に、基台１１における分割位置Ｓ２よりも右側の部分に設けられた２つのコレットチャック２０に第２ドーム５を挿入し、第２ドーム５が摺動可能な程度にリング部２７を締め付けて、第２ドーム５のセンタリングを行う。

その後、３分割した基台１１を再び組み合わせると、第１ドーム３とパイプ４と第２ドーム５とが、この順で間隔Ｃをあけて同軸上に並ぶことになる。なお、このとき、赤外線放射ランプ３０は退避位置にあり、押付け機構５０の加圧プレート５７は、コレットチャック２０に保持された第１ドーム３の口金７と接触しているとともに、受圧機構６０の受圧プレート６５は、コレットチャック２０に保持された第２ドーム５の口金８と接触している。

そうして、上下動作機構４０のピストン４３のピストンロッド４３ａを上昇させて、赤外線放射ランプ３０を退避位置から挿入位置へ移動させる。図８に示すように、第１ドーム３の端部３ａとパイプ４の端部４ａとの間、および、パイプ４の端部４ｂと第２ドーム５の端部５ａとの間に、これらと同心となるように２つの赤外線放射ランプ３０がそれぞれ配置されると、２つの赤外線放射ランプ３０に同時に通電して赤外線を放射し、第１ドーム３の端部３ａ、パイプ４の両端部４ａ，４ｂおよび第２ドーム５の端部５ａを同時に加熱溶融する。

赤外線放射ランプ３０によって、第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４の端部３ａ，４ａ，４ｂ，５ａを所定時間加熱すると、図９に示すように、上下動作機構４０のピストン４３のピストンロッド４３ａを下降させて、２つの赤外線放射ランプ３０を挿入位置から退避位置へ同時に移動させる。このように、赤外線放射ランプ３０を用いて第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４の端部３ａ，４ａ，４ｂ，５ａを加熱溶融させた後、上下動作機構４０により赤外線放射ランプ３０を退避位置まで退避させることで、第１および第２ドーム３，５とパイプ４とを接合可能な状態を速やかに作出することができる。

次いで、押付け機構５０のピストンロッド５５ａを図１０の黒塗り矢印の向きに前進させると、コレットチャック２０が第１ドーム３を軸方向に摺動可能に保持していることから、第１ドーム３の口金７に接触している加圧プレート５７が、第１ドーム３をパイプ４側に移動させる。ピストンロッド５５ａを間隔Ｃと同じストロークだけ前進させると、パイプ４側に移動した第１ドーム３の端部３ａがパイプ４の端部４ａに押し付けられる。ピストンロッド５５ａを更に前進させると、コレットチャック２０がパイプ４を軸方向に摺動可能に保持していることから、第１ドーム３が押し付けられることで、第１ドーム３と共にパイプ４が第２ドーム５側に移動する。これを、第２ドーム５から見ると、第２ドーム５がパイプ４側に相対移動する。

ピストンロッド５５ａを間隔Ｃの２倍と同じストロークだけ前進させると、図１０に示すように、第１ドーム３と共に第２ドーム５側に移動したパイプ４の端部４ｂが第２ドーム５の端部５ａに押し付けられる。ピストンロッド５５ａを更に前進させようとすると、パイプ４が第２ドーム５を押付け方向に押そうとするが、受圧機構６０が第２ドーム５を受け止めて、第２ドーム５が押付け方向に移動するのを制限する。これにより、第１ドーム３の端部３ａとパイプ４の端部４ａと、および、パイプ４の端部４ｂと第２ドーム５の端部５ａとが、押付け機構５０の押付け力および受圧機構６０の反力によって、軸方向にしっかりと押し付けられることになる。したがって、第１および第２ドーム３，５とパイプ４とをしっかりと圧着することができ、これにより、良好な接合部２ａ，２ｂを得ることができる。それ故、請求項との関係では、押付け機構５０と受圧機構６０とが、本発明でいうところの「各ドームをパイプ側に相対移動させて、各ドームの端部をパイプの各端部に押し付ける押付け手段」に相当する。

（実施形態２）
本実施形態は、押付け機構を２つ有している点が、上記実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

－赤外線溶着装置－
図１１は、本実施形態に係る赤外線溶着装置１０’を模式的に示す図である。赤外線溶着装置１０’は、図１１に示すように、基台１１、６つのコレットチャック２０、２つの赤外線放射ランプ３０および２つの上下動作機構４０の他、第１押付け機構７０と、第２押付け機構８０と、を備えている。

第１押付け機構７０は、基台１１の上側ベースフレーム１２における第１ドーム３側の端部に設けられている。第１押付け機構７０は、上側ベースフレーム１２に固定されるベース７１と、ベース７１に取り付けられて上方に延びる固定アーム７３と、固定アーム７３に取り付けられるとともに、軸方向に進退可能なピストンロッド７５ａを有するピストン７５と、ピストンロッド７５ａの先端部に取り付けられる加圧プレート７７と、を備えている。ピストン７５は、ピストンロッド７５ａを所定量だけ前進させた状態（初期状態）で、加圧プレート７７がコレットチャック２０によりセンタリングされた第１ドーム３の口金７に接触するような位置に配置されている。ピストン７５としては、ピストン５５と同様に、第１ドーム３とパイプ４との圧着に必要な押付け力を出力可能なものが採用されている。

第２押付け機構８０は、基台１１の上側ベースフレーム１２における第２ドーム５側の端部に設けられている。第２押付け機構８０は、上側ベースフレーム１２に固定されるベース８１と、ベース８１に取り付けられて上方に延びる固定アーム８３と、固定アーム８３に取り付けられるとともに、ピストンロッド７５ａとは反対向きに進退可能なピストンロッド８５ａを有するピストン８５と、ピストンロッド８５ａの先端部に取り付けられる加圧プレート８７と、を備えている。ピストン８５は、ピストンロッド８５ａを所定量だけ前進させた状態（初期状態）で、加圧プレート８７がコレットチャック２０によりセンタリングされた第２ドーム５の口金８に接触するような位置に配置されている。ピストン８５としては、第１押付け機構７０のピストン７５と同じ押付け力を出力可能なものが採用されている。

なお、本実施形態においても、リング部２７は、第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４が軸方向に摺動可能な程度に締付けられている。

－製造プロセス－
赤外線放射ランプ３０を用いて第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４の端部３ａ，４ａ，４ｂ，５ａを加熱溶融させ、上下動作機構４０により赤外線放射ランプ３０を退避位置まで退避させた後、第１および第２押付け機構７０，８０を同時に作動させる。第１押付け機構７０のピストンロッド７５ａを図１１の黒塗り矢印の向きに前進させると、コレットチャック２０が第１ドーム３を軸方向に摺動可能に保持していることから、第１ドーム３の口金７に接触している加圧プレート７７が、第１ドーム３をパイプ４側に移動させる。同様に、第２押付け機構８０のピストンロッド８５ａを図１１の白抜き矢印の向きに前進させると、コレットチャック２０が第２ドーム５を軸方向に摺動可能に保持していることから、第２ドーム５の口金８に接触している加圧プレート８７が、第２ドーム５を第１ドーム３の移動方向と反対側に移動させる。ピストンロッド７５ａおよびピストンロッド８５ａを共に間隔Ｃと同じストロークだけ前進させると、第１ドーム３の端部３ａがパイプ４の端部４ａに押し付けられると同時に、第２ドーム５の端部５ａがパイプ４の端部４ｂに押し付けられる。このように、２つの押付け機構７０，８０を用いることにより、１つの押付け機構５０を用いる場合に比して、ストロークを半分にすることができるので、製造時間の短縮をより一層図ることができる。

なお、本実施形態の赤外線溶着装置１０’では、仮にピストンロッド７５ａの始動のタイミングとピストンロッド８５ａの始動のタイミングとにズレが生じた場合でも、一方のピストンロッドが間隔Ｃの２倍と同じストロークだけ前進する前に他方のピストンロッドが始動すれば、１つの押付け機構５０を用いる場合に比して、製造時間の更なる短縮を図ることができる。

しかも、コレットチャック２０が第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４を軸方向に摺動可能に保持していることから、受圧機構６０を設けた場合と同様に、第１および第２ドーム３，５を互いに反対向きにパイプ４に押し付ける第１および第２押付け機構７０，８０の押付け力により、第１および第２ドーム３，５とパイプ４とをしっかりと圧着することができ、これにより、良好な接合部２ａ，２ｂを得ることができる。

（実施形態３）
本実施形態は、パイプ４を軸方向に移動不能に保持する点が、上記実施形態２と異なるものである。以下、実施形態２と異なる点を中心に説明する。

－赤外線溶着装置－
図１２は、本実施形態に係る赤外線溶着装置１０”を模式的に示す図である。赤外線溶着装置１０”は、図１２に示すように、基台１１、４つのコレットチャック２０、２つの赤外線放射ランプ３０、２つの上下動作機構４０、第１押付け機構７０および第２押付け機構８０の他、２つのコレットチャック２０’を備えている。コレットチャック２０’は、パイプ４を軸移動不能に保持するロック機構２９を有している。なお、パイプ４を軸方向に移動不能に保持するコレットチャック２０’は、図１２に示すようなロック機構２９を設けなくても、コレットチャック２０のリング部２７をきつく締め付けることでも実現することができる。本実施形態では、コレットチャック２０は、第１および第２ドーム３，５を軸方向に摺動可能に保持している一方、コレットチャック２０’は、パイプ４を軸方向に移動不能に保持している。

－製造プロセス－
赤外線放射ランプ３０を用いて第１および第２ドーム３，５並びにパイプ４の端部３ａ，４ａ，４ｂ，５ａを加熱溶融させ、上下動作機構４０により赤外線放射ランプ３０を退避位置まで退避させた後、第１および第２押付け機構７０，８０を同時に作動させる。第１押付け機構７０のピストンロッド７５ａを図１２の黒塗り矢印の向きに、および、第２押付け機構８０のピストンロッド８５ａを図１２の白抜き矢印の向きに、共に間隔Ｃと同じストロークだけ前進させると、コレットチャック２０が第１および第２ドーム３，５を軸方向に摺動可能に保持していることから、第１ドーム３の端部３ａがパイプ４の端部４ａに押し付けられると同時に、第２ドーム５の端部５ａがパイプ４の端部４ｂに押し付けられる。このように、２つの押付け機構７０，８０を用いることにより、１つの押付け機構５０を用いる場合に比して、ストロークを半分にすることができるので、製造時間の短縮をより一層図ることができる。

しかも、コレットチャック２０が第１および第２ドーム３，５を軸方向に摺動可能に保持する一方、コレットチャック２０’がパイプ４を軸方向に移動不能に保持していることから、仮に第１押付け機構７０の押付け力と第２押付け機構８０の押付け力とに差があっても、中央のパイプ４の位置が変わることなく、第１および第２ドーム３，５とパイプ４とをしっかりと圧着することができ、これにより、良好な接合部２ａ，２ｂを得ることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態１および２では、２つのドーム３，５とパイプ４とを接合するようにしたが、これに限らず、２つのドームと２つのパイプとを接合するようにしてもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、３つ以上のライナー構成部材を接合する場合にも、良好な接合部を形成しつつ、製造時間の短縮を図ることができるので、ライナー構成部材を溶着にて接合する赤外線溶着装置に適用して極めて有益である。

１高圧タンク
２ライナー
３第１ドーム
３ａ端部
４パイプ
４ａ端部
４ｂ端部
５第２ドーム
５ａ端部
１０赤外線溶着装置
１０’ 赤外線溶着装置
１０” 赤外線溶着装置
２０コレットチャック（部材保持手段）
３０赤外線放射ランプ（加熱手段）
４０上下動作機構（移動手段）
５０押付け機構（押付け手段）
６０受圧機構（押付け手段）
７０第１押付け機構（押付け手段）
８０第２押付け機構（押付け手段）

Claims

タンクのライナーの３つの構成部材を、同時にまたは連続して、溶着にて接合する赤外線溶着装置であって、
上記構成部材としての、ドームとパイプとドームを、この順で間隔をあけて同軸上に保持する部材保持手段と、
上記各ドームと上記パイプとの間に挿入されて当該各ドームおよびパイプの端部を赤外線により加熱溶融させる加熱手段と、
上記加熱手段を、上記各ドームと上記パイプとの間に挿入される挿入位置と、上記各ドームと上記パイプとの間から退避させる退避位置との間で移動させる移動手段と、
上記各ドームを上記パイプ側に相対移動させて、当該各ドームの端部を当該パイプの各端部に押し付ける押付け手段と、を備え、
上記部材保持手段は、少なくとも上記各ドームを軸方向に摺動可能に保持するものであり、
上記挿入位置に配置された上記加熱手段により上記各ドームおよびパイプの端部を加熱溶融させた後、上記移動手段により当該加熱手段を上記退避位置まで退避させるとともに、上記押付け手段により上記各ドームの端部を上記パイプの各端部に押し付けることを特徴とする赤外線溶着装置。
上記請求項１に記載の赤外線溶着装置において、
上記部材保持手段は、上記各ドームおよびパイプを軸方向に摺動可能に保持するものであり、
上記押付け手段は、一方の上記ドームを上記パイプ側に押し付ける押付け機構と、他方の上記ドームを受け止めて、当該他方のドームが当該押付け機構による押付け方向に移動するのを制限する受圧機構と、を有していることを特徴とする赤外線溶着装置。
上記請求項１に記載の赤外線溶着装置において、
上記部材保持手段は、上記各ドームおよびパイプを軸方向に摺動可能に保持するものであり、
上記押付け手段は、一方の上記ドームを上記パイプ側に押し付ける第１押付け機構と、当該第１押付け機構による押付けと略同時に、他方の上記ドームを当該第１押付け機構による押付け方向と反対側に押し付ける第２押付け機構と、を有していることを特徴とする赤外線溶着装置。
上記請求項１に記載の赤外線溶着装置において、
上記部材保持手段は、上記各ドームを軸方向に摺動可能に保持する一方、上記パイプを軸方向に移動不能に保持するものであり、
上記押付け手段は、一方の上記ドームを上記パイプ側に押し付ける第１押付け機構と、当該第１押付け機構による押付けと略同時に、他方の上記ドームを当該第１押付け機構による押付け方向と反対側に押し付ける第２押付け機構と、を有していることを特徴とする赤外線溶着装置。
タンクのライナーの４つの構成部材を連続して溶着にて接合する赤外線溶着装置であって、
上記構成部材としての、ドームと２つのパイプとドームを、この順で間隔をあけて同軸上に、且つ、軸方向に摺動可能に保持する部材保持手段と、
上記各構成部材の間に挿入されて当該各構成部材の端部を赤外線により加熱溶融させる加熱手段と、
上記加熱手段を、上記各構成部材の間に挿入される挿入位置と、上記各構成部材の間から退避させる退避位置との間で移動させる移動手段と、
上記各ドームを上記パイプ側に相対移動させて、上記各構成部材の端部をこれに隣接する各構成部材の端部に押し付ける押付け手段と、を備え、
上記挿入位置に配置された上記加熱手段により上記各構成部材の端部を加熱溶融させた後、上記移動手段により当該加熱手段を上記退避位置まで退避させるとともに、上記押付け手段により上記各構成部材の端部をこれに隣接する各構成部材の端部に押し付けることを特徴とする赤外線溶着装置。