(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなり、互いに接合する接合面を有する複数の接合用部材の接合面に、上記接合用部材間で相互に連通する穴または／および溝からなる流体流路を形成し、上記複数の接合用部材を、上記接合面において互いに接合させた状態で、真空包装して圧力室内に投入した後、加熱し軟化させると共に、上記圧力室に加圧流体を充填して、上記複数の接合用部材の全外面を、上記加圧流体によって周囲から均等に加圧し、上記複数の接合用部材の接合面を相互に溶着することを特徴とする流体圧を利用した均等圧溶着法。
【請求項２】
上記加圧流体として、油を用いることを特徴とする請求項１に記載の流体圧を利用した均等圧溶着法。
【請求項３】
上記複数の接合用部材を溶着した後、上記接合用部材にアニーリングを行ない、上記接合用部材の溶着時に生じる歪みを除去することを特徴とする請求項１または２に記載の流体圧を利用した均等圧溶着法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂からなる複数の接合用部材を接合して、内部に流体流路を有する流路部材を製造するための流体圧を利用した均等圧溶着法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体流路を有する流路部材の製造方法としては、図３に示すように、熱可塑性樹脂からなる複数の接合用部材１，２の接合面Ａに、機械加工を行ない、接合面Ａ間で相互に連通する穴および溝（図示略す）からなる流体流路を形成した後、接合用部材１，２を接合面Ａにおいて互いに接合させた状態で金型３内に密嵌し、かつ互いに接合する接合面Ａを圧接した状態で封型して、加熱、軟化させ、このときの樹脂の膨張力を利用して、接合用部材１，２を接合面Ａにおいて溶着させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の如き流路部材の製造方法では、接合用部材１，２を溶着する際、接合用部材１，２を金型３内に隙間なく密嵌することが難しく、接合用部材１，２を等方的に拘束することができない。このため、接合用部材１，２が均等に加圧されず、接合用部材１，２に歪みが生じる。
また、接合用部材１，２を等方的に拘束することができず、さらには接合用部材１，２を樹脂の膨張力を利用して加圧しているので、接合用部材１，２の溶着時の圧力管理が難しい。
また、金型３を製作しなければならないため、作業工数が掛かるという解決すべき課題を有している。
【０００４】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、接合用部材の溶着時の歪みを抑制すると共に、溶着時の圧力管理を容易にし、作業工数を削減することができる流体圧を利用した均等圧溶着法を提供することにある。
本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明に係る流体圧を利用した均等圧溶着法は、熱可塑性樹脂からなり、互いに接合する接合面を有する複数の接合用部材の接合面に、上記接合用部材間で相互に連通する穴または／および溝からなる流体流路を形成し、上記複数の接合用部材を、上記接合面において互いに接合させた状態で、真空包装して圧力室内に投入した後、加熱し軟化させると共に、上記圧力室に加圧流体を充填して、上記複数の接合用部材の全外面を、上記加圧流体によって周囲から均等に加圧し、上記複数の接合用部材の接合面を相互に溶着することを特徴とするものであり、上記加圧流体として、油を用いることを特徴としている。また、上記複数の接合用部材を溶着した後、上記接合用部材にアニーリングを行ない、上記接合用部材の溶着時に生じる歪みを除去することを特徴としている。
【０００６】
従って、本発明では、接合用部材が真空包装されているので、加圧流体（油）が接合用部材の外面に付着したり、接合用部材の穴および溝に侵入するようなことがなく、接合用部材の相互の接合面間に流入することもない。
また、接合用部材の加圧手段として、加圧流体が用いられ、複数の接合用部材の全外面が加圧流体によって均等に加圧されるので、溶着時の圧力管理が容易になり、溶着時間の短縮と溶着時の歪みが抑制される。
さらに、従来のような金型を製作する必要がないので、作業工数が削減される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態を説明するに当たって、同一機能を奏するものは同じ符号を付して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る流体圧を利用した均等圧溶着法における真空包装された接合用部材を示す断面図、図２は、本発明の実施の形態に係る流体圧を利用した均等圧溶着法の要部工程断面図である。
【０００８】
図１において、接合用部材１１，１２は、透明または半透明の透光性をもつアクリル樹脂の他、メタクリル、ポリ塩化ビニール、ポリカーボネートまたはポリエーテルイミド等の熱可塑性樹脂によって成形されるもので、ここでは、互いに接合する接合面Ａを有する２枚の板状の接合用部材１１，１２を接合して流路部材を形成する場合を示している。
【０００９】
流路部材を製造する場合は、各接合用部材１１，１２を形成する素材の寸法安定性を確保するため、その素材を加熱して予備収縮させ、加熱の後には、十分な時間、例えば５〜８時間をかけて徐冷する。
この予備収縮は、接合用部材１１，１２が、例えばメタクリル樹脂の場合には、加熱温度を１４０℃程度とし、素材の厚さに応じて予備収縮に要する適当な時間にわたり、その温度に保持させる。なお、接合用部材１１，１２の加熱温度は、１４０℃である必要はなく、効率的に予備収縮を行わせることが可能な任意温度に設定することができる。
【００１０】
次に、接合用部材１１，１２間の接合面Ａに、ドリル、エンドミルおよびリーマ等を使用した機械加工を行ない、１対の接合用部材１１，１２の接合面Ａ間で相互に連通する溝１１ａおよび穴１２ａを形成し、これらの接合用部材１１，１２の接合時に外部に開放する流体流路が形成されるようにする。
機械加工を行なった接合用部材１１，１２は、加熱接合に際して予めそれらの表面を洗浄するが、この洗浄には、例えば界面活性剤を用いた洗浄液や純水中において超音波を作用させる洗浄とか、あるいはそれらによる洗浄後にエチルアルコール液などによる仕上げ洗浄等を行なうことができる。
【００１１】
図１には、接合用部材１２に多数の穴１２ａを開設し、これに接合する接合用部材１１に穴１２ａの複数に連通する溝１１ａを設けたものを示しているが、接合用部材１２を、例えば多数の電磁弁の供給、出力および排出の各流路を形成する多数の穴１２ａを開設したものとし、これに接合する接合用部材１１にも穴１２ａに連通する穴を開設したり、この穴の複数に連通する溝を設けたりすることもできる。
溝１１ａは、接合用部材１２に設けられた複数の穴１２ａに薬品、洗剤等の液体や空気を供給するために、これら穴１２ａを連通状態で所要の液体供給源および空気供給源に連通させ、あるいは複数の穴１２ａからの液体や空気を共通の送出部に送出するために一括して送給するために利用できるものである。
【００１２】
接合用部材１１，１２の接合面Ａにおける溶着に際しては、まず、接合用部材１１，１２を接合面Ａを互いに密着させて接合した状態に保持した流路部材を、例えばアルミ金属箔に樹脂をコーティングしてなるフィルム１３によって真空包装（以下、流路部材を真空包装したものを包装部材１４と称す。）した後、この包装部材１４を加圧流体、例えば油Ｂが充填された圧力容器１６内に投入し、圧力容器１６の内部を蓋１８によって密閉状態とする。
なお、流路部材の真空包装に際して、接合用部材１２には多数の穴１２ａを開口していることから、この部分でのフィルム１３の剛性が弱く、後工程で油圧による加圧を行なうと、穴１２ａ上のフィルム１３が破け、そこから油Ｂが侵入して流路部材を汚染する恐れがあるため、接合用部材１２上にゴムまたは金属からなる保護板４を介在させて真空包装し、フィルム１３の破損を回避している。
【００１３】
ここで、圧力容器１６は有底筒状を呈し、油Ｂが貯留されたオイル容器１５内に設置され、その開口部には蓋１８が着脱可能に嵌入されるようになっている。圧力容器１６および蓋１８には横孔１６ａ，１８ａがそれぞれ穿設され、これら横孔１６ａ，１８ａに固定ピン１７が横方向より挿入され、蓋１８が圧力容器１６の内部圧力によって不用意に抜脱しないように強固に固定されるようになっている。
また、オイル容器１５内の油Ｂは、ヒータ２１によって所要温度まで昇温され、循環ポンプ１９によって圧力容器１６とオイル容器１５との間を循環され、圧力容器１６内の油Ｂの温度が常時一定に保持されるようになっている。
さらに、オイル容器１５内の油Ｂは、加圧ポンプ２０によって圧力容器１６内に強制的に供給されて、圧力容器１６内の油Ｂが所要圧力まで加圧されるようになっている。
【００１４】
包装部材１４は油Ｂによって所要温度、例えば１２５°Ｃで１．５時間程度加熱され、接合用部材１１，１２を軟化させ（図２（ａ）参照）、圧力容器１６内の油Ｂを加圧ポンプ２０によって所要圧力、例えば１０ＭＰａまで加圧し、互いに接合した接合用部材１１，１２の外面に油圧を周囲から均等に１０分間程度作用させながら（図２（ｂ）参照）、接合用部材１１，１２を、その接合面Ａにおいて溶着させた後、蓋１８を外し、包装部材１４を圧力容器１６から取り出して（図２（ｃ）参照）、十分な時間、例えば１０時間以上をかけてゆっくり徐冷する。
また、接合用部材１１，１２の溶着時の熱による歪みを除去するため、接合用部材１１，１２の溶着により形成された流路部材は、オーブン（図示略す）において、８０℃で８時間程度のアニーリングを行なう。
【００１５】
ところで、接合用部材１１，１２の溶着のための加熱温度は、接合用部材１１，１２をメタクリル樹脂により形成する場合、樹脂の軟化を最小限にするため、一般的には、１１０〜１３０℃とするのが好ましく、さらに１２０℃前後（１１５〜１２５℃程度）にするのがより好ましい。
接合用部材１１，１２を他の合成樹脂材料で形成する場合にも、その合成樹脂の軟化を最小限にする温度範囲が望まれ、それにより変形を抑制することができる。
接合用部材１１，１２を圧力容器１６内において溶着温度に保持する時間は、接合用部材１１，１２を構成する樹脂の種類、接合用部材１１，１２の厚み、保持する温度等によっても相違する。
【００１６】
このように、本実施の形態の流体圧を利用した均等圧溶着法によれば、流路部材１４を油Ｂによって加熱および加圧する際、流路部材１４は、フィルム１３によって包装されているので、油Ｂが流路部材１４の外面に付着したり、溝１１ａおよび穴１２ａに侵入することがなく、また接合用部材１１，１２の相互の接合面Ａ間に油Ｂが流入することもない。
【００１７】
また、接合用部材１１，１２の全外面は、油Ｂの液圧によって均等に加圧されるので、接合用部材１１，１２の溶着時の圧力管理が容易になる。これにより、接合用部材１１，１２の溶着時の加圧を適正な値に容易に設定することができるので、溶着時間を短縮することができる。
さらに、接合用部材１１，１２は均等に加圧されるので、溶着時の歪みを抑制することができ、従来のような金型を製作する必要がないので、作業工数を削減することができる。
【００１８】
以上、本発明の実施の形態の流体圧を利用した均等圧溶着法について詳述したが、本発明は、上記実施の形態記載の流体圧を利用した均等圧溶着法に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
【００１９】
たとえば、接合用部材１１，１２において、透光性は必ずしも必要なものではなく、接合用部材１１，１２としては２枚の板状のものに限らず、任意の複数の接合用部材を溶着することができる。
圧力容器１６に導入する加圧流体としては、油Ｂの他、水および圧縮空気等が適しているが、その他の任意流体を用いることもできる。
接合用部材１１，１２の加熱は、油Ｂ自体を予め加熱してから圧力容器１６に充填することの他、圧力容器１６内に加熱装置を設けて加熱することもできる。
流路部材のアニーリングは、圧力容器１６内で行なってもよい。
流路部材の包装材としては、アルミ金属箔に樹脂をコーティングしたフィルム１３に限らず、耐熱性を有する任意のラップを用いることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明によれば、接合用部材を加圧流体（油）によって加熱および加圧する際、接合用部材は真空包装されているので、加圧流体の接合用部材外面への付着、溝および穴への侵入、接合用部材の相互の接合面間への流入を回避することができる。
また、接合用部材の全外面が加圧流体によって均等に加圧されるので、溶着時の圧力管理を容易に行なうことができ、これによって接合用部材の溶着時の加圧を適正な圧力に容易に設定することが可能となるため、溶着時間を短縮することができる。
さらに、接合用部材は均等に加圧されるので、溶着時の歪みを抑制することができる。
また、従来のような金型を製作する必要がないので、作業工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である流体圧を利用した均等圧溶着法における真空包装された接合用部材を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態である流体圧を利用した均等圧溶着法の要部工程断面図。
【図３】従来の接合用部材の溶着法を示す断面図。
【符号の説明】
１，２，１１，１２  接合用部材
３  金型
４  保護板
１１ａ  溝
１２ａ  穴
１３  フィルム
１４  包装部材
１５  オイル容器
１６  圧力容器
１６ａ，１８ａ  横孔
１７  固定ピン
１８  蓋
１９  循環ポンプ
２０  加圧ポンプ
２１  ヒータ
Ａ  接合面
Ｂ  油
【図１】
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【図２】
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【図３】
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