(57)【要約】    【課題】流体が接合部分を通ってシステムに流入および流出することを防止する。    【解決手段】本発明は、流体システムの２つの要素部品を結合する方法に関する。該方法は、第一のフランジ１３０、２３０、３３０、４３０、５３０を第一の流体要素部品１００、２００、３００、４００上に形成する工程と、第一のフランジを、第二の流体要素部品上に形成された第二のフランジ５３１、５３７、５３５、５３３、５３９と突合せ位置関係に配置する工程とを含んでいる。該突合せ位置関係は、流体要素部品の各管路部分が軸方向に配列されるものである。次にフランジを互いに接合して、接合部分が管路を取り囲み、流体が該接合部分を通ってシステムに流入および流出することを防止する。このタイプの接合部はまた、第一および第二の要素部品を流体的に連通させる。該流体システムは、靴８０の靴底構造８２内に組み込むことができる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の管路と第二の管路とが流体的に連通するように前記第一の管路と前記第二の管路とを接合する方法であって、前記第一の管路および前記第二の管路がポリマー材料で形成されており、
前記第一の管路に第一のフランジを構成する工程と、
前記第二の管路に第二のフランジを構成する工程と、
前記第一のフランジと前記第二のフランジとを突合せ位置関係に配置する工程と、
前記第一のフランジと前記第二のフランジとの間に接合部を形成する工程とを含む方法。
【請求項２】
前記第一の管路を真空成型工程で製造する工程を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の管路の部分を加熱して引き伸ばすことを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第一の管路を製造する工程と前記第一のフランジを構成する工程とが同時に実行されて、前記第一のフランジの形成が真空成型工程の一部として実施される、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記第一の管路をブロー成型工程で製造する工程を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の管路の部分を加熱して引き伸ばすことを含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第一の管路を製造する工程と前記第一のフランジを構成する工程とが同時に実行されて、前記第一のフランジの形成がブロー成型工程の一部として実施される、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記第一の管路を平らなシートの接合工程で製造する工程を更に含み、この接合工程が、
ポリマー材料の第一のシートをポリマー材料の第二のシートの上に載置することと、
前記ポリマー材料の第一のシートと前記ポリマー材料の第二のシートとの間に外周に沿う接合部を構成することとを含み、
前記外周に沿う接合部が前記ポリマー材料の第一および第二のシートの縁に沿って延びる、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記第一のフランジを構成する工程が、
前記外周に沿う接合部の端部に延長部分を設けることと、
前記２枚のシートの第一の余剰部分であって、前記外周に沿う接合部に隣接して位置している第一の余剰部分を除去することと、
前記２枚のシートの第二の余剰部分であって、前記延長部に隣接して位置しており、前記第一のフランジを形成する第二の余剰部分を残すこととを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の管路を後に手直しして前記第一のフランジを含むようにすることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の管路の製造と同時に前記第一のフランジを形成することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記第一のフランジと前記第二のフランジとを配置する工程が、前記第一の管路と前記第二の管路とを軸方向に配列することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記第一のフランジと前記第二のフランジとを配置する工程が、前記第一のフランジと前記第二のフランジとの相対的な位置を確保するために固定装置を使用することを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記接合部を形成する工程が、前記固定装置上で高周波電極を使用して前記接合部を形成することを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記接合部を形成する工程が、前記第一のフランジと前記第二のフランジとの周囲に前記接合部が位置するようにすることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記接合部を形成する工程が、高周波接合工程、レーザー接合工程、熱接合工程および接着剤による接合からなる群から選択される１つを使用することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
前記第一の管路と前記第二の管路とを流体システム内に組み込む工程を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記組み込む工程が、前記流体システムを靴の靴底構造内に配設することを含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
第一の要素部品と第二の要素部品とが流体的に連通するように、前記第一の要素部品と前記第二の要素部品とを接合する方法であって、前記第一の要素部品と前記第二の要素部品とがポリマー材料で形成されており、
前記第一の要素部品の第一の管路部分に第一のフランジを構成する工程と、
前記第二の要素部品の第二の管路部分に第二のフランジを構成する工程と、
前記各管路部分が軸方向に配列するように前記第一のフランジと前記第二のフランジとを突合せ位置関係に配置する工程と、
前記第一のフランジと前記第二のフランジとの間に接合部を形成して、前記接合部が前記各管路部分を取り囲むようにする工程とを含む方法。
【請求項２０】
前記第一の要素部品を真空成型工程で製造する工程を更に含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記第一の要素部品を製造する工程が、前記第一の管路の部分を前記第一の要素の部品と一体に構成することを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一のフランジを前記第一の管路の部分の一端に形成することを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の管路の部分を加熱して引き伸ばすことを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
前記第一の要素部品を製造する工程と前記第一のフランジを構成する工程とが同時に実行され、前記第一のフランジの形成が真空成型工程の一部として実施される、請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
前記第一の要素部品をブロー成型工程で製造する工程を更に含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２６】
前記第一の要素を製造する工程が、前記第一の管路の部分を前記第一の要素部品と一体に構成することを含む、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一のフランジを前記第一の管路の部分の一端に形成することを含む、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の管路の部分を加熱して引き伸ばすことを含む、請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
前記第一の要素部品を製造する工程と前記第一のフランジを構成する工程とが同時に実行され、前記第一のフランジの形成が前記ブロー成型工程の一部として実施される、請求項２６記載の方法。
【請求項３０】
ポリマー材料の第一のシートをポリマー材料の第二のシートの上に載置し、前記ポリマー材料の第一シートと前記ポリマー材料の第二シートとの間に外周に沿う接合部を構成して、前記外周に沿う接合部が前記第一の要素の前記第一の管路の部分を規定するようにすることを含む平らなシートの接合工程により、前記第一の要素部品を製造する工程を更に含む、請求項１９記載の方法。
【請求項３１】
前記第一のフランジを構成する工程が、
前記外周に沿う接合部の端部に延長部分を設けることと、
前記２枚のシートの第一の余剰部分であって、前記外周に沿う接合部に隣接して位置している第一の余剰部分を除去することと、
前記２枚のシートの第二の余剰部分であって、前記延長部に隣接して位置しており、前記第一のフランジを形成する第二の余剰部分を残すこととを含む、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の要素部品を後に手直しして前記第一のフランジを含むようにすることを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項３３】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の要素部品の前記第一の管路の部分を加熱して引き伸ばすことを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項３４】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の要素部品の製造と同時に前記第一のフランジを形成することを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項３５】
前記第一のフランジと前記第二のフランジとを配置する工程が、固定装置を使用して前記第一のフランジと前記第二のフランジとの相対的位置を確保することを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項３６】
前記接合部を形成する工程が、前記固定装置上で高周波電極を使用して前記接合部を形成することを含む、請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記接合部を形成する工程が、前記第一の要素部品と前記第二の要素部品との管路の部分の周囲に前記接合部を配置することを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項３８】
前記接合部を形成する工程が、高周波接合工程、レーザー接合工程、熱接合工程および接着剤による接合からなる群の中から選択される１つを使用することを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項３９】
前記第一の要素部品と前記第二の要素部品とを流体システム内に組み込む工程を更に含む、請求項１９記載の方法。
【請求項４０】
前記組み込む工程が前記流体システムを靴の靴底構造内に配設することを含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
第一の要素部品と第二の要素部品とが流体的に連通するように前記第一の要素部品と前記第二の要素部品とを接合する方法であって、前記第一の要素部品と前記第二の要素部品とがポリマー材料で形成されており、
前記第一の要素部品の第一の管路の部分に第一のフランジを構成する工程と、
前記第二の要素部品の第二の管路の部分に第二のフランジを構成する工程と、
前記各管路部分が軸方向に配列するように前記第一のフランジと前記第二のフランジとを突合せ位置関係に配置する工程と、
前記第一のフランジと前記第二のフランジとの間に高周波接合工程で接合部を形成して、前記接合部が前記各管路の部分を取り囲むようにする工程とを含む方法。
【請求項４２】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の要素部品の製造と同時に前記第一のフランジを形成することを含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の要素部品を後に手直しして前記第一のフランジを含むようにすることを含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４４】
前記第一のフランジを構成する工程が、前記第一の要素部品の管路を加熱して引き伸ばすことを含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４５】
前記第一のフランジと前記第二のフランジとを配置する工程が、固定装置を使用して前記第一のフランジと前記第二のフランジとの相対的位置を確保することを含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４６】
前記接合部を形成する工程が、前記固定装置上で高周波電極を使用して前記接合部を形成することを含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４７】
前記第一の要素部品と前記第二の要素部品とを流体システム内に組み込む工程を更に含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４８】
前記組み込む工程が、前記流体システムを靴の靴底構造内に配設することを含む、請求項４７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体システムに関する。さらに詳しくは、本発明は、流体システムの２つの要素部品を結合する方法に関する。該流体システムはポリマー製部品を使用し、特に靴底の構造に応用される。
【背景技術】
【０００２】
通常の靴の主な要素は、アッパーと底部（ソール）との構造である。運動靴の底部構造は一般に、インソール、ミッドソール、およびアウトソールと通常称される三層で構成されている。インソールは足に隣接して位置する薄いクッション部材で、靴の快適性を向上させる。ミッドソールは通常ポリウレタンまたはエチルビニルアセテートフォームで形成され、地面からの反力を減衰させると同時にエネルギーを吸収する。アウトソールは耐摩耗性を有する地面を構成する。
【０００３】
ミッドソールには、靴底構造の地面反力減衰特性およびエネルギー吸収特性を補強するために、流体で満たした袋状部材が組み込まれることが多い。流体で満たした袋状部材は、どちらもRudyに付与された特許に係る下記特許文献１および下記特許文献２に開示されている平らなシートの接着技術により製造することができるが、これは袋状部材の全体的な周辺形状を有するエラストマー製の２枚の独立したシートを形成するものである。次に両シートを周囲に沿って接合して、上面、下面および側面と、内側に所定の面積とを有する袋状部材を形成し、該袋状部材に所望の形状を与える。流体で満たした袋状部材を製造する別の方法は、Potter他に付与された特許に係る下記特許文献３で一般に開示されたブロー成型工程であるが、これは袋状部材の所望の全体形状を有する金型の中に、液状化したエラストマー材料を注入するものである。該金型は一箇所に開口部を有し、それを介して圧縮空気が供給される。圧縮空気はエラストマー材料を金型の内部表面に押し付け、材料を金型内で硬化させ、それにより所望の形状を有する袋状部材を形成する。更にまた流体で満たした袋状部材は、Skaja他に付与された特許に係る下記特許文献４で開示された真空成型工程でも製造可能である。これは、一対の柔軟な熱可塑性樹脂のシートを、真空システムを有する一対の金型に押し付けて、2枚のシートを適切な形状にするものである。次に両金型部を閉じ、2枚のシートをその周囲に沿ってシールして、袋状部材を形成する。
【０００４】
靴底構造にはまた、圧力チャンバー、該圧力チャンバー内の圧力を高めるためのポンプチャンバー、流体の流れの方向と流量とを規制するための１つ以上の弁、および流体システムの様々な要素部品を接続する管路を含む様々な要素部品を含む流体システムも組み込まれる。周囲の空気の出入りを防ぐためにシールされたこのタイプの流体システムが、すべて引用によりここに組み込まれた、Lainに付与された特許に係る下記特許文献５、Saddlerに付与された特許に係る下記特許文献６、およびJohnson他に付与された特許に係る下記特許文献７で開示されている。システム流体として周囲空気を利用する類似のシステムが、すべて引用によりここに組み込まれた、Choに付与された特許に係る下記特許文献８と、Huangに付与された特許に係る下記特許文献９および下記特許文献１０とで開示されている。
【特許文献１】米国特許第４，１８３，１５６号明細書
【特許文献２】米国特許第４，２１９，９４５号明細書
【特許文献３】米国特許第５，３５３，４５９号明細書
【特許文献４】米国特許第５，９７６，４５１号明細書
【特許文献５】米国特許第５，９５０，３３２号明細書
【特許文献６】米国特許第５，７９４，３６１号明細書
【特許文献７】米国特許第４，４４６，６３４号明細書
【特許文献８】米国特許第６，０８５，４４４号明細書
【特許文献９】米国特許第５，９３７，４６２号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，５５８，３９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流体システムには、様々な管路で互いに接続された複数の弁およびチャンバーが必要な場合がある。単純な流体システムは、様々な要素部品が互いに一体に形成されるように製造することができる。しかしより複雑な流体システムでは、個々の要素部品を別々に形成してから流体システムに組み込むことを必要とする。そのため各要素部品は、システム内の流体が結合部を通して外部に流出するのを防ぎながら、しかし結合された各要素部品が互いに流体的に連通しているように結合しなければならない。それに加えて、個々の要素部品を、それぞれ異なる材料から形成し、柔軟な材料で形成し、かつ平らなシートの接着、真空成型およびブロー成型のような様々な製造工程で形成することができる。本発明はこのタイプの流体システムの要素部品を結合する方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、両方ともポリマー材料で形成された第一の要素部品と第二の要素部品とを接合（結合）する方法であり、該第一および第二の要素部品を流体的に連通させる方法である。この方法は第一の要素部品に第一のフランジを構成し、第二の要素部品に第二のフランジを構成し、第一のフランジと第二のフランジとを突合せ位置関係に配設し、第一のフランジと第二のフランジとの間に接合部を形成する各工程を含んでいる。              
【０００７】
第一および第二の要素部品上にそれぞれフランジを形成するには、様々な方法を利用できる。フランジが無い状態で各要素部品を形成し、その後フランジを含むように手直ししてもよい。また、要素部品を形成するときにフランジを同時に形成してもよい。フランジの構造は製造方法にも依存する。ポリマー製の要素部品の一般的な製造方法は、例えば平らなシートの溶着、真空成型およびブロー成型を含んでいる。
【０００８】
フランジが形成されたら、各フランジが互いに突合せ位置関係になるように第一および第二の要素部品を配設する。一般に要素部品は管路部を含み、フランジは管路部の一端に設けられる。突合せ位置関係では、各管路が軸方向に配列する位置となるように、第一のフランジが第二のフランジと隣接するように配設される。
第一および第二の要素部品を互いに突合せ位置関係になるように配設した後で、各フランジを互いに接合することができる。この接合部は軸方向に配列された各管路を取り囲んで、管路から外側に向かって間隔を開けるように形成できる。このタイプの接合部は、流体が接合部を通ってシステムに流入またはそこから流出するのを防止することができ、第一の要素部品と第二の要素部品との間で流体が移動することを可能にする。
【０００９】
本発明を特徴付ける利点および新規性の特徴は、添付の特許請求の範囲において具体的に指摘される。前記利点および新規性の特徴をよりよく理解するために、以下の記述および添付図面により、本発明に関する様々な実施形態および概念を説明する。
本発明の上記の要約および以下の詳細な説明は、添付の図面を参照して読むことにより、よりよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
緒言
本発明によるフランジ接合の方法を図面および以下の記述で説明するが、同様の参照符は同様の要素を示している。該フランジ接合の方法は、靴の流体システムおよびその他のタイプの運動用具での使用に特に適している。ただし以下の記述および図面で提示する概念は、例えば医療、自動車および航空産業などへの応用も可能である。従って本発明は、広範囲の製造分野における様々な製品に適したフランジ接着技術を対象とするものである。
【００１１】
典型的な流体システム１０を図１Ａに示すが、これはポンプチャンバー２０、管路３０、弁４０および圧力チャンバー５０を含んでいる。流体システム１０はまた、ポンプチャンバー２０を管路３０に結合する第一のフランジ接合部６０を含み、流体システム１０は管路３０の反対側の端部を圧力チャンバー５０に結合している第二のフランジ接合部７０を含んでいる。
【００１２】
管路３０は、ポンプチャンバー２０と圧力チャンバー５０とを互いに流体的に連通させるように配設されている。弁４０は管路３０内に位置し、管路３０を通る流体の流れを規制して、ポンプチャンバー２０と圧力チャンバー５０との間での流体の移動を制御するようになされている。一般に、ポンプチャンバー２０内に含まれる流体の圧力は、ポンプチャンバー２０が圧縮されると上昇する。ポンプチャンバー２０内の流体圧力が、圧力チャンバー５０内の流体圧力に弁４０の開放圧力に対応する差圧を加えた値を超えると、ポンプチャンバー２０内の流体の一部が管路３０および弁４０を通過して圧力チャンバー５０内に移動する。入り口２２が、システム１０の外部にある流体に対するアクセスをポンプチャンバー２０に与え、それにより流体が圧力チャンバー５０に移動した後に、ポンプチャンバー２０内に流体が補充される。
【００１３】
フランジ接合部６０および７０は、様々なシステム要素部品間の封止（シール）された結合を与える。システム１０がどのように構成されるかによって、ポンプチャンバー２０および圧力チャンバー５０内の流体圧力は60psiを超えることがある。更に、流体システム１０は図１Ｂおよび図１Ｃに示したように靴８０の底部構造８２の中に組み込むことができ、歩行、ランニングまたはその他の靴８０の使用の際に繰り返し曲げられる。そのためフランジ接合部６０および７０は、高い圧力と繰り返しの曲げとに耐えられる十分な強度と耐久性とを有する。靴８０に関しては、流体システム１０はミッドソール８２の中に組み込まれている。ミッドソール８２の製造工程の間、流体システム１０は金型内に配設され、例えばポリウレタンまたはエチルビニルアセテートフォームである樹脂材料を流体システム１０の周囲に注入し、それにより形成されるフォーム構造の中に流体システム１０が取り囲まれるようにすることができる。
【００１４】
流体システム１０の様々な要素部品は、様々な製造技術を利用して形成できる。例えばポンプチャンバー２０は真空成型プロセスで製造できるが、この場合2層になった材料を加熱して、真空の作用で金型内に引き込む。管路３０は平らなシートの接合プロセスで形成できるが、この場合、弁４０は２枚のポリマー性材料のシートの間に配設され、次に前記２枚のシートは、ＲＦ接合、レーザー接合または真空成型工程などの技術で、対向する縁部に沿って接合される。そして圧力チャンバー５０はブロー成型工程で形成することができるが、この場合は溶融ポリマー材料が金型内に吹き込まれた後に冷却される。本発明の範囲内において、各要素部品は任意の製造技術で形成することができる。
【００１５】
流体システム１０は、本発明のフランジ接合方法を組み込むのに適した流体システムの例を提供することを意図するものである。複雑さの程度が異なるその他複数の流体システムも、本発明の範囲に属するものと考えられる。流体システムの具体的な構成は、該流体システムが使用される用途の特定の要求に基づいて、当業者によって選択することができる。
【００１６】
フランジ接合の方法は、一般に以下の３つの別々の工程で行える。第一工程は、接合しようとする２つの要素部品の上にそれぞれフランジを形成する工程であり、第二工程は、各要素部品のフランジ部分を互いに突合わせた位置関係に配設する工程であり、そして第三工程は、フランジ同士を接合する工程である。これらの工程の各々を以下、詳細に説明する。
第一工程：フランジの形成
流体システムの要素部品の上にフランジを形成する具体的な方法は、該フランジが要素部品の製造時に形成されるかどうかということと、要素部品を形成するために採用される製造技術とに、第一義的に依存する。ここでは典型的な３つのケースを説明する。当業者であれば、実際にはその他のケースもあり得ることを理解するであろう。しかし一般に、これら３つの典型的なケースに関して説明する考え方が、その他の様々なケースにも適用できる。
【００１７】
図２（図２Ａ〜図２Ｃ）に示した第一のケースでは、要素部品１００が真空成型またはブロー成型技術を利用して予め製造されるが、フランジは含んでいない。Potter他に付与された特許に係る上記特許文献３で一般に開示され、ここに引用により組み込まれたブロー成型工程では、袋状部材の所望の全体形状を有する金型の中に、液状化したエラストマー材料が注入される。該金型は一箇所に開口部を有し、それを介して圧縮空気が供給される。圧縮空気は液状化したエラストマー材料を金型の内部表面に押し付け、該材料は金型内で硬化し、それにより所望の形状を有する要素部品１００が形成される。Skaja他に付与された特許に係るものであり、ここに引用により組み込まれた上記特許文献４で開示された真空成型工程では、一対の柔軟な熱可塑性樹脂のシートを、真空システムを有する一対の金型に押し付けて、2枚のシートを適切な形状にする。次に両金型部を閉じ、2枚のシートをその周囲に沿ってシールして、要素部品１００を形成する。過去には、圧力チャンバーのような要素部品は一般に膨張の目的のために一体構造の管路を含んでいた。適切に膨張させた後、管路を除去して通路を熱でシールすることで、膨張流体が抜けるのを防止した。一体構造の管路１２０を含む圧力チャンバー１１０としての図２Ａに示す要素部品１００は、当初はシールされた圧力チャンバーとして製造されたが、本発明によれば管路１２０上のフランジを含むように、事後に手直しすることもできる。図示の要素部品１００は真空成型技術でも、ブロー成型技術でも製造可能であることに留意されたい。要素部品１００の上にフランジを形成する方法は、他のタイプの要素部品、しかも他の技術で形成されたものの上にフランジを形成するためにも利用できる。
【００１８】
真空成型技術で製造されようと、またはブロー成型技術で製造されようと、要素部品１００と同様、圧力チャンバーは典型的には熱可塑性材料から形成される。この材料は加熱したときに柔軟性が増すかまたは溶融すると有利である。それによりフランジは、一般に端部１２２を加熱して材料をフランジの形状に引き伸ばすことで、管路１２０の端部１２２に形成できる。端部１２２の加熱および引き伸ばしには、従来の技術を利用できる。その様な技術の１つは、例えば加熱ガンなどからの輻射熱で加熱する。端部１２２が熱成形の可能な温度まで加熱されたら、口部拡大工具を使ってフランジ１３０を形成する。それによれば、口部拡大工具のブロック部１４０内の開口部を通して管路１２０を挿入し、図２Ｂに示すように端部１２２がブロック部１４０の反対側へと通って突き出すようにすることができる。次に、例えば円錐形の工具ビット１４２の一端を端部１２２内に挿入し、端部１２２を外側に向かって広げ、図２Ｃに示すようにフランジ１３０に変換する。これにより、フランジを含まない予め製造された要素部品を、フランジを含むように容易に手直しできる。
【００１９】
図３Ａ〜図３Ｃに示した第二のケースでは、要素部品２００は真空成型技術を利用して製造でき、要素部品３００はブロー成型で製造でき、そして要素部品２００と要素部品３００とは両方ともフランジを含んでいる。要素部品１００は本発明のフランジ接合技術のために特に製造されたものでなくてもよく、また要素部品１００はかかるフランジを含むように事後に手直しされるが、要素部品２００および要素部品３００はフランジ接合技術に対応するように特に製造され、従ってそれぞれ一体構造のフランジ２３０および３３０を含んでいる。
【００２０】
真空成型された要素部品２００は圧力チャンバー２１０、管路２２０およびフランジ２３０を含んでいる。要素部品２００を形成するには、熱可塑性材料でできた２枚のシートを加熱し、金型の対向する部分の間に配置する。金型で２枚のシートを互いに圧縮しながら、金型の対向する部分の中に真空状態をつくり、それにより各シートを金型の各部内に引き込んで管路２２０、フランジ２３０および圧力チャンバー２１０の外部表面を形成する。同時に各シートが互いに周辺部分で接合され、それにより図３Ａに示すようにシールされたチャンバーを形成する。この真空成型工程の間にフランジ２３０の余剰部分が形成され、該余剰部分が一般に線２３２に沿って切り取られて（トリミングされて）フランジ２３０が形成されるが、それがここで説明している方法のその後の工程に適したものとなる。図３Ｂは要素部品２００の、フランジ２３０の余剰部分が取り除かれた状態を示す。
【００２１】
ブロー成型工程で形成される要素部品３００は、図３Ｃに示すように圧力チャンバー３１０、管路３２０およびフランジ３３０を含んでいる。要素部品３００を形成するには、溶融した熱可塑性ポリマー材料の管路を金型内に吹き込んだ後に冷却する。ポリマー材料を金型の表面に押し付けて圧力チャンバー３１０を形成するのに使われる流体は、金型の開口部を通って金型内に入る。該開口部は管路３２０を形成する役割を果たすが、フランジ３３０を形成する拡大部を含むように開口部を修正しても良い。
【００２２】
図４Ａ〜図４Ｄに示した３番目のケースでは、要素部品４００は平らなシートの接合工程を利用して製造される。一般に平らなシートの接合工程では、図４Ａに示すように所定の位置で互いに接合される熱可塑性材料の２枚のシートが扱われる。接合位置には、圧力チャンバー４１０と管路４２０とを形成する周辺接合部４０２が含まれる。それに加えて接合位置は、圧力チャンバー４１０の膨張の後でシートが過度に分離するのを防ぐための、一連の内部接合部４０４を含んでもよい。過去には、流体を管路４２０を通して圧力チャンバー４１０内に注入し、その後管路４２０をシールして流体が抜けるのを防止した。しかし本発明によれば、図４Ｂに示すように周辺の接合部４０２の両端に２本の曲がった延長部４０６を追加することができる。延長部４０６は周辺接合部４０２と同時にそれと一体構造に形成しても、また周辺接合部４０２よりも後に別途形成してもよい。そのため、延長部４０６は、要素部品４００を形成する接合工程の不可分の一部であってもよく、既存の要素部品４００の手直しに使用されてもよい。
【００２３】
周辺接合部４０２、内部接合部４０４および延長部４０６を形成した後で、圧力チャンバー４１０と管路４２０とからポリマー層の余剰部分を切り取るが、図４Ｃに示すように延長部４０６に隣接する余剰材料の部分は残しておく。次に余剰材料を分離して図４Ｄに示すように圧力チャンバー４１０の面に対して垂直に曲げることにより、フランジ４３０を形成する。延長部４０６を形成しなければ、フランジ４３０は余剰材料の残された部分に２つのスリットを有することになる。そのため、延長部４０６は両スリットを互いに接合させて連続したフランジを構成する。しかしその代わりに、口部拡大工具を使用してフランジ４３０を形成してもよい。ただし口部拡大工具を使用する場合は、フランジを形成するのに延長部４０６を使用する必要は無い。
【００２４】
３つのケースに対して説明したフランジの形成方法は、管路およびポンプチャンバーを含む流体システムのその他様々な要素部品に適用可能である。更に各技術は、真空接着、ブロー成型および平らなシートの接合の他に様々な製造技術で形成された要素部品に適用できる。射出成型工程で形成されたポリマー製の要素部品も、本発明の範囲内で利用可能である。従って本発明のフランジ接合工程は、上で述べた袋状部材のほかに、流体システムの様々な要素部品に適用することができる。
第二工程：フランジの突合せ
フランジを接合する方法の第二の工程は、２つの要素部品の各フランジを互いに突合せ位置関係に配設することを含んでいる。適切な突合せ位置関係では、フランジから離れる方向に延びる管路の軸方向の位置が合致するように、フランジの縁の部分が接触する。この位置関係では、第三の工程で説明するように、各フランジ部分を互いに接合することにより、各管路が互いに流体的に連通し、同時にフランジの接合によって流体のシステムからの流出が防止される。
【００２５】
図５（図５Ａ〜図５Ｅ）に、適切な突合せ位置関係にあるフランジ対を示す。分かりやすくするために、フランジに関連する残りの要素部品は省略してある。図５Ａは、上で述べた第一のケースに従って事後の手直しにより形成された１対のフランジ５３０および５３１を示している。図５Ｂは１対のフランジ５３２および５３３を示している。フランジ５３２は上で述べた第一のケースに従って事後の手直しにより形成されたものである。しかしフランジ５３３は上で述べた第二のケースに従って、真空成型された要素部品と同時に形成されたものである。図５Ｃは１対のフランジ５３４および５３５を示している。フランジ５３４は上記の第二のケースで説明したように、ブロー成型された要素部品と同時に形成されたものであり、フランジ５３５は上記の第三のケースで説明したように、平らなシートの接合工程で形成されたものである。図５Ｄは、ブロー成型された要素部品と同時に両方ともが形成された１対のフランジ５３６および５３７を示している。図５Ｅは、平らなシートの接合で形成された要素部品と同時に両方ともが形成された１対のフランジ５３８および５３９を示している。図５Ａ〜図５Ｅで図示したフランジの組み合わせは、例として示しただけである。本発明の範囲内で、他の様々な組み合わせが可能である。
【００２６】
図６（図６Ａ〜図６Ｄ）に示す固定装置６００は、２つのフランジを突合せ位置に固定するために設計されている。固定装置６００はまた、この方法の第三の工程に関連して説明したように、両フランジを互いに押し付けてフランジ間に接合部を形成するためにも利用できる。固定装置６００は概略同一の２つの部分６１０ａおよび６１０ｂを含んでいる。部分６１０ａは蝶番結合された２つの要素部品６２０ａおよび６３０ａを含み、それにより要素部品６２０ａと要素部品６３０ａとが相対的に移動することを可能にする。要素部品６２０ａは３つの半円形のアーム６２２ａ、６２４ａおよび６２６ａを有し、これらはそれぞれ要素部品６３０ａに形成された３つの半円形のアーム６３２ａ、６３４ａおよび６３６ａに対応している。要素部品６２０ａと要素部品６３０ａとが図６Ａに示すように閉じた位置にあるときは、アーム６２２ａ〜６２６ａはそれぞれアーム６３２ａ〜６３６ａと接触して一連の閉じた円を形成する。要素部品６２０ａと要素部品６３０ａとが図６Ｂに示すように開いた位置にあるときは、アーム６２２ａ〜６２６ａとアーム６３２ａ〜６３６ａとは互いに離れた位置となる。図６Ｃに示す部分６１０ｂは、アーム６２２ｂ、６２４ｂおよび６２６ｂを含む要素部品６２０ｂと、アーム６３２ｂ、６３４ｂおよび６３６ｂを含む要素部品６３０ｂとを含む対応する要素部品を有する。またはその代わりに、アーム６２２ａ〜６２６ａ、アーム６２２ｂ〜６２６ｂ、アーム６３２ａ〜６３６ａおよびアーム６３２ｂ〜６３６ｂは半円形以外の形状であってもよい。
【００２７】
図５Ａに、以下の説明のために参照される２つの要素部品を示す。要素部品６２０ａおよび６３０ａが開いた位置にあるとき、フランジ５３０がアーム６２６ａに隣接するように、管路５２０をアーム６２２ａ〜６２６ａの上に位置することができる。次に図６Ｃに示すように要素部品６２０ａおよび６３０ａを閉じて、管路５２０がアーム６２２ａ〜６２６ａおよびアーム６３２ａ〜６３６ａによって包囲され、フランジ５３０がアーム６２２ａおよび６３２ａと隣接するように構成できる。管路５２１およびフランジ５３１も、管路５２１がアーム６２２ｂ〜６２６ｂおよびアーム６３２ｂ〜６３６ｂによって包囲され、フランジ５３１がアーム６２２ｂおよび６３２ｂと隣接するように、部分６１０ｂ内に配設することができる。この位置では、フランジ５３０とフランジ５３１とは突合わせ位置関係に固定される。当業者であれば、他の複数の装置を使用して２つのフランジを突合わせ位置関係に固定することが可能なことを理解できるであろうが、本発明は固定装置６００に類似した構成に限定されるものではない。
第三の工程：フランジの結合
フランジ同士を突き合わせた後、フランジ同士の間に接合部が形成されて２つの要素部品を恒久的に結合する。図５および図６Ｃを参照して、各要素部品の管路部分は軸方向に位置合わせされている。フランジ同士、特に管路への入り口から外側に離れているフランジ部分の間に形成される接合部は、管路の間での流体の流れを阻害せず、従って流体的な連通状態を実現する。また管路を取り囲む接合部は、流体が流体システム内に侵入したり流体システムから流出するのを防止するシールを構成する。
【００２８】
フランジ同士を接合するには、高周波（ＲＦ）接合、熱接触接合、レーザー接合、化学接合、超音波接合、赤外線接合および接着剤による接合などを含む様々な技術を利用できる。ＲＦ接合では、１つ以上のＲＦ電極を所望の接合領域に当てて押圧する。次にＲＦ電極に電力を供給して、所定時間にわたって特定のレベルのＲＦエネルギーが接触領域に加えられるようにする。ＲＦエネルギーはポリマー層に吸収され、ポリマー層の温度が上昇し、ポリマー層の一部が溶融する。溶融したポリマー層が混ざり合うことおよびその後の冷却により、両ポリマー層の間の界面に接合部が形成される。
【００２９】
固定装置６００を利用してフランジ同士の間に接合部を形成することもできる。図６Ｄを参照して、部分６１０ａおよび６１０ｂが一緒に動かされ、フランジ５３０および５３１が突合せ位置関係になるだけでなく、アーム６２２ａ、６３２ａ、６２２ｂおよび６３２ｂの間で圧縮される。接合を可能にするために、アーム６２２ａ、６３２ａ、６２２ｂおよび６３２ｂはＲＦエネルギーを放出するように構成され、アーム６２２ａ、６３２ａ、６２２ｂおよび６３２ｂに隣接する位置に配設されたフランジ５３０および５３１の一部をＲＦエネルギーに曝す。
【００３０】
ＲＦエネルギーおよびその後の冷却によりフランジ５３０とフランジ５３１との間の接合部５４０が形成される。次に部分６１０ａおよび６１０ｂを開放して、要素部品を取り除くことができるようにする。図７Ａおよび図７Ｂに示す接合部５４０は、流体が接合部５４０を通ってシステムを出入りしないように、シールされる。更に接合部５４０は、高い圧力と繰り返される曲げとに耐える十分な強度と耐久性とを有する。図５（図５Ａ〜図５Ｅ）に示した別のタイプの要素部品の間に形成される接合部は、図７Ａおよび図７Ｂとほぼ同様の外観を有する。
結論
ここまで説明してきたフランジ接合方法は、２つの要素部品が流体的に連通状態になるように、流体システムの２つの要素部品を結合する技術を提供している。この方法は、各要素部品が同じ工程で形成されない場合でも、平らなシートの接合、真空成型およびブロー成型を含む工程で形成される要素部品に使用できる。更に、繰り返しの曲げと高い流体圧力とに耐えるのに十分な柔軟性と耐久性とを有するシールされた接合部が、この方法で形成される。フランジ接合方法を靴への応用に関して説明してきたが、本発明は靴と関係のない応用でフランジ接合方法を利用するものも網羅する。
【００３１】
本発明の様々な実施形態を、添付図面を参照して説明してきた。ただしこの開示の目的は本発明に関する様々な特徴および概念の一例を提供することであり、本発明の範囲を限定することではない。当業者であれば、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲から逸脱することなく、上で述べた実施形態に対して多くの変形や変更を行えることが理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に従って構成されたフランジ接合部を有する典型的な流体システムの平面図である。
【図１Ｂ】流体システムを組み込んだ靴の立面図である。
【図１Ｃ】流体システムを示す前記靴の部分的破断図である。
【図２Ａ】後に手直しするのに適した、予め製造された流体システムの要素部品の平面図である。
【図２Ｂ】予め製造された流体システムの要素部品を、口部拡大工具と共に示す平面図である。
【図２Ｃ】後に手直しされるフランジを含む、予め製造された流体システムの要素部品の平面図である。
【図３Ａ】真空成型された流体システムの要素部品の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの真空成型された流体システムの要素部品の、フランジを含む平面図である。
【図３Ｃ】フランジを含むブロー成型された流体システムの要素部品の平面図である。
【図４Ａ】平らなシートを溶着して形成される流体システムの要素部品の製造における第一段階での斜視図である。
【図４Ｂ】平らなシートを溶着して形成される流体システムの要素部品の製造における第二段階での斜視図である。
【図４Ｃ】平らなシートを溶着して形成される流体システムの要素部品の製造における第三段階での斜視図である。
【図４Ｄ】フランジを含み、平らなシートの溶着で形成された流体システムの要素部品の斜視図である。
【図５Ａ】突合せ位置関係にあるフランジの形状を示す立面図である。
【図５Ｂ】突合せ位置関係にあるフランジの形状を示す立面図である。
【図５Ｃ】突合せ位置関係にあるフランジの形状を示す立面図である。
【図５Ｄ】突合せ位置関係にあるフランジの形状を示す立面図である。
【図５Ｅ】突合せ位置関係にあるフランジの形状を示す立面図である。
【図６Ａ】閉じた状態にある固定装置の一部の斜視図である。
【図６Ｂ】開いた状態にある固定装置の一部の斜視図である。
【図６Ｃ】固定装置、および固定装置で固定される流体システムの２つの要素部品の第一の斜視図である。
【図６Ｄ】固定装置、および固定装置で固定される流体システムの２つの要素部品の第二の斜視図である。
【図７Ａ】図６Ｃおよび図６Ｄに示した流体システムの要素部品の接合された状態を示す立面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示した流体システムの要素部品の７Ｂ−７Ｂ切断線に沿う断面図である。
【図１Ａ】
2007506533.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
2007506533.tif 000009
【図３Ｂ】
2007506533.tif 000010
【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2007506533.tif 000013
【図４Ｃ】
2007506533.tif 000014
【図４Ｄ】
2007506533.tif 000015
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
2007506533.tif 000020
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2007506533.tif 000022
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2007506533.tif 000024
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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