(57)【要約】【課題】樹脂パイプを管接続体５０に高いシール性で接続するとともに、簡単な構成で、部品点数を減らすこと。【解決手段】燃料給油装置１０は、燃料タンクＦＴの管接続体５０にインレットパイプ３０を接続している。インレットパイプ３０は、管接続体５０に接続される。管接続体５０は、通路５２ａを形成する円筒形状の管本体５１と、管本体５１の外周面から突設された環状突部５２ｂを備えている。インレットパイプ３０は、管接続体５０の外周部に圧入されることにより環状突部５２ｂに密着するとともに通路５２ａに接続される。インレットパイプ３０は、管接続体５０に溶着する樹脂材料から形成され、環状突部５２ｂに密着している箇所にてレーザ光により熱溶着されている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通路（５２ａ）を有する管接続体（５０）と、
上記管接続体（５０）の外周部に圧入されることにより上記外周部に密着するとともに上記通路（５２ａ）に接続される樹脂パイプと、
を備え、
上記管接続体（５０）の上記外周部は、レーザ光を吸収して溶融する樹脂材料から形成され、
上記樹脂パイプは、上記管接続体（５０）の上記外周部に溶着する樹脂材料から形成され、上記外周部の密着している箇所にてレーザ光により熱溶着されていること、を特徴とする樹脂パイプの接続構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂パイプの接続構造体において、
上記管接続体の上記外周部は、カーボンブラックを０．１〜２．０重量部含有した樹脂材料から形成されている樹脂パイプの接続構造体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の樹脂パイプの接続構造体において、
上記管接続体（５０）は、上記通路（５２ａ）を形成する管本体（５１）と、該管本体（５１）の外周面から突設され上記樹脂パイプを拡径させる環状突部（５２ｂ）と、を備えている樹脂パイプの接続構造体。
【請求項４】
請求項３に記載の樹脂パイプの接続構造体において、
上記管接続体（５０）は、上記管本体（５１）と一体に形成され上記樹脂パイプを拡径させる上記管支持部（５５）を備え、該管支持部（５５）は、上記管本体（５１）より機械的強度の大きい樹脂材料から形成されている樹脂パイプの接続構造体。
【請求項５】
請求項４に記載の樹脂パイプの接続構造体において、
上記管本体（５１）および上記樹脂パイプは、極性官能基を有するポリエチレンから形成され、上記管支持部（５５）は、ポリアミドから形成されている樹脂パイプの接続構造体。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の樹脂パイプの接続構造体を製造する方法であって、
レーザ光を吸収することで溶融する樹脂材料から形成された管接続体（５０）を準備する工程と、
レーザ光を透過する樹脂材料から形成された樹脂パイプを準備する工程と、
上記樹脂パイプを上記管接続体（５０）の外周部に圧入する工程と、
上記管接続体（５０）に上記樹脂パイプを圧入した状態にて、上記樹脂パイプが上記管接続体（５０）の外周部に密着している箇所に焦点を合わせたレーザ光を照射することにより、上記密着している箇所を熱溶着する工程と、
を備えたことを特徴とする樹脂パイプの接続構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管接続体に樹脂パイプを接続した樹脂パイプの接続構造体およびその接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
従来、自動車の燃料タンクに給油するための燃料給油装置として、金属製のパイプに、ゴム製インレットホースをクランプにより締結する構成が知られている。こうしたゴム製インレットホースは、燃料蒸気が透過し易く、また部品点数が増加するという課題がある。こうした課題を解決する技術として、樹脂製インレットパイプを燃料タンクの開口部に溶着する技術が知られている（例えば、特許文献１）。しかし、この技術では、樹脂製インレットパイプと燃料タンクとの溶着部との間に大きな力が加わり、高いシール性を維持することが難しいという問題があった。
【０００３】
他の従来の技術として、燃料タンクに二重構造のコネクタを装着し、このコネクタに、Ｏリングを介在させて樹脂製パイプを接続する技術が知られている（例えば、特許文献２）。また、別の従来の技術として、コネクタと樹脂パイプとの間に、Ｏリングを配設した構成も知られている（例えば、特許文献３）。
【０００４】
こうした従来の技術では、Ｏリングに対する耐燃料透過性を高めるには、高価なフッ素ゴムを用いなければならず、コスト高になるだけでなく、樹脂製パイプをＯリング内に圧入しなければならず、Ｏリングを損傷しやすいという問題があった。また、二重構造のコネクタは、構成が複雑であるという問題もある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−７１７６３号公報
【特許文献２】
特開２００３−２０７４号公報
【特許文献３】
特開２０００−８１１８３号公報
【０００６】
本発明は、上記従来の技術の問題を解決するものであり、部品点数を減らして構成を簡単にするとともに、シール性に優れた樹脂パイプの接続構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するためになされた本発明は、
通路を有する管接続体と、上記管接続体の外周部に圧入されることにより上記外周部に密着するとともに上記通路に接続される樹脂パイプとを備え、上記管本体は、レーザ光を吸収して溶融する樹脂材料から形成され、上記樹脂パイプは、上記管接続体の上記外周部に溶着する樹脂材料から形成され、上記外周部の密着している箇所にてレーザ光により熱溶着されていること、を特徴とする。
【０００８】
本発明にかかる樹脂パイプの接続構造体によれば、樹脂パイプの接続端と管接続体の外周部との密着した箇所がレーザ溶着によりシールされるので、シール部材を用いることなく、高いシール性を確保することができる。
【０００９】
樹脂パイプは、管接続体の外周部に圧入されて該外周部と密着しているので、確実に溶着することができる。すなわち、レーザ溶着の際に樹脂部材の間に間隙が生じていると、エネルギが集中せずに、樹脂部材の溶融温度に達しにくいが、本実施例では、樹脂パイプが弾性力で管接続体の外周部に押しつけられて密着しているので、低いエネルギで確実に溶着することができる。
【００１０】
樹脂パイプを管接続体に接続するのに、クランプなどの締結部材を用いる必要がなく、部品点数を減らすことができる。
【００１１】
ここで、レーザ光の光源としての限定は特にないが、半導体レーザ、ＹＡＧレーザを光源とした遠近赤外領域、可視光領域等各種波長のものを使用することができる。またレーザ光は複数の光源を使用するか、または単一光源のレーザ光を光ファイバで複数に分岐して使用することができる。
【００１２】
樹脂パイプを構成する樹脂としては、使用するレーザ光の波長領域におけるレーザ光吸収率が低いものほど好ましく、かつ耐燃料透過性に優れた樹脂材料であることが好ましい。また、各種樹脂中に、レーザ光を吸収しないか、または吸収しにくい、例えばガラス繊維、ナイロン繊維等の強化材を添加した繊維強化樹脂も好ましく使用することができる。一方、管本体の樹脂材料としては、レーザ光の波長領域におけるレーザ光吸収率が高い官能基を有する樹脂を使用することもできるが、溶着時における樹脂パイプとの接着性を考慮すると、できるだけ使用する樹脂パイプと同じ組成の樹脂あるいは組成が異なっていても相溶性の高い樹脂を採用することが好ましい。したがって、管本体の樹脂材料としては、上述の各樹脂に、レーザ光の波長領域におけるレーザ光吸収率が高い添加物、たとえばカーボンブラックを０．１〜２．０重量部含有させたり、他の各種着色顔料を配合させたりしたものを使用することが好ましい。
【００１３】
また、樹脂パイプを圧入させるための管接続体の好適な態様として、通路を形成する管本体と、管本体の外周面から突設され上記樹脂パイプを拡径させる環状突部とにより構成することができる。
【００１４】
さらに、管接続体の好適な態様として、上記管本体と一体に形成され上記樹脂パイプを拡径させる上記管支持部を備え、該管支持部は、上記管本体より機械的強度の大きい樹脂材料から形成する構成をとることができる。この構成において、管本体および上記樹脂パイプは、極性官能基を有するポリエチレンから形成され、上記管支持部は、ポリアミドから形成することができる。
【００１５】
また、本発明の他の態様は、樹脂パイプの接続構造体を製造する方法であって、
レーザ光を吸収することで溶融する樹脂材料から形成された管接続体を準備する工程と、
レーザ光を透過する樹脂材料から形成された樹脂パイプを準備する工程と、
上記樹脂パイプを上記管接続体の外周部に圧入する工程と、
上記管接続体に上記樹脂パイプを圧入した状態にて、上記樹脂パイプが上記管接続体の外周部に密着している箇所に焦点を合わせたレーザ光を照射することにより、上記密着している箇所を熱溶着する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（１）  燃料給油装置１０の概略構成
図１は本実施例にかかる給油装置を示す概略図である。図１に示すように、燃料給油装置１０は、インレットボックスＩＢと燃料タンクＦＴとの間に配設され、給油ガン（図示省略）から供給される燃料を燃料タンクＦＴに送るものであり、燃料キャップＣＰにより開閉される注入口２１ａを有するフィラーネック２０と、フィラーネック２０と燃料タンクＦＴの管接続体５０とを接続するインレットパイプ３０（樹脂パイプ）とを備える。すなわち、自動車の車体パネルＶＰには、インレットボックスＩＢが設けられており、このインレットボックスＩＢの底部にフィラーネック２０が取り付けられている。インレットパイプ３０は、給油経路に沿って曲げられて燃料タンクＦＴに接続されている。また、フィラーネック２０には、図示しないブリーザパイプが燃料タンクＦＴに接続されている。給油時には、燃料キャップＣＰを外して、給油ガンから燃料をフィラーネック２０に注入すると、燃料は、燃料供給通路１０Ｐを通じて燃料タンクＦＴ内に供給される。以下、各部の構成について詳細に説明する。
【００１７】
（２）  各部の構成
（２）−１  フィラーネック２０
フィラーネック２０は、注入口２１ａと流出口２１ｂとを接続し、燃料供給通路１０Ｐの一部である注入通路２０Ｐを構成するネック本体２１を備えている。このネック本体２１の下端には、流出口２１ｂを有しインレットパイプ３０を接続するためのネック接続部２２が形成されている。ネック接続部２２の外周には、インレットパイプ３０のパイプ接続端３１ａを拡張させて抜止めする環状突起２２ａが形成されている。また、ネック本体２１の内側には、燃料キャップＣＰを開閉自在に取り付ける取付金具２４が取り付けられている。この取付金具２４とネック本体２１の内壁との間には、Ｏリングからなるシール部材が介在している。
【００１８】
（２）−２  インレットパイプ３０
インレットパイプ３０は、直管部３２，３３，３４と、直管部３２，３３，３４の間に形成された給油経路に沿うように曲げられる蛇腹部３５，３６と、を備えている。また、インレットパイプ３０は、その一端にフィラーネック２０のネック接続部２２に接続されるパイプ接続端３１ａと、他端に燃料タンクＦＴの管接続体５０に接続されるパイプ接続端３１ｂと、を備えている。
【００１９】
図２はインレットパイプ３０の拡大断面図である。インレットパイプ３０は、内層３０ａと、バリア層３０ｂと、外層３０ｃとを積層した３層から形成されている。内層３０ａおよび外層３０ｃは、マレイン酸変性（極性官能基）によるポリエチレン（変性ＰＥ）の樹脂材料から形成されている。また、バリア層３０ｂは、耐燃料透過性に優れたエチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）から構成されている。変性ＰＥは、マレイン酸変性によりＥＶＯＨに熱溶着する性質を有するから、バリア層３０ｂは、内層３０ａおよび外層３０ｃに熱溶着する。また、インレットパイプ３０の内層３０ａには、後述するレーザ溶着するためにカーボンブラックが０．１〜２．０重量部含有している。
【００２０】
（２）−３  インレットパイプ３０と管接続体５０との接続構造
図３は燃料タンクＦＴの管接続体５０の付近を拡大した断面図である。燃料タンクＦＴは、ポリエチレンを外層に配置した複数の樹脂層から形成されており、その外壁には、タンク開口ＦＴａが形成されており、このタンク開口ＦＴａを囲むように管接続体５０が溶着されている。管接続体５０は、管本体５１と、管本体５１と２色成形に一体化された管支持部５５とを備えている。
管本体５１は、通路５２ａを形成する円筒部５２と、円筒部５２の一端外周に形成されたフランジ部５３とを一体に形成している。円筒部５２の外周端に溶着用の断面三角形の環状突部５２ｂが形成され、フランジ部５３には、燃料タンクＦＴに溶着される溶着部５３ａが環状に形成されている。
管支持部５５は、円筒支持部５６と、フランジ部５７とを備え、これらを一体に形成している。管支持部５５は、円筒支持部５６の外面の一部からフランジ部５７の上面にかけて上記管本体５１に溶着されている。円筒支持部５６の外面には、インレットパイプ３０を抜止するための断面三角形の環状突起５６ａが３列突設されている。
【００２１】
上記管本体５１は、インレットパイプ３０の内層３０ａと同種の樹脂材料である変性ＰＥから形成されるとともに、さらに、レーザ光を吸収させるためにカーボンブラックを０．１〜２．０重量部含有する樹脂材料から形成されている。一方、管支持部５５は、機械的強度の大きいポリアミド（ＰＡ）から形成されている。ポリアミドは、マレイン酸変性による極性官能基を添加した変性ＰＥに対して反応接着する。このような管本体５１と管支持部５５との樹脂の組み合わせにより、管接続体５０は、２色成形により一体化する。
【００２２】
（３）−１  インレットパイプ３０と管接続体５０との接続工程
次に、インレットパイプ３０を管接続体５０に溶着する工程について説明する。図４はレーザ溶着装置９０による溶着工程を説明する説明図である。レーザ溶着装置９０は、インレットパイプ３０の一端を支持する第１のチャック９１と、管接続体５０の一端を支持する第２チャック９２と、第１および第２チャック９１，９２を同期して回転駆動する回転駆動機構９３と、軸線の外側に配置されたレーザ照射装置９４と、を備えている。
【００２３】
レーザ溶着装置９０により、インレットパイプ３０を管接続体５０に熱溶着するには、まず、管接続体５０および管接続体５０の接続端に圧入されたインレットパイプ３０とからなる接合対象物の両端を、第１のチャック９１および第２チャック９２でそれぞれ支持する。この状態にて、回転駆動機構９３の駆動により回転しつつ、レーザ照射装置９４からレーザ光を接合対象物の密着箇所に向けて照射する。図５は図４の拡大図である。レーザ光は、インレットパイプ３０を透過し、管本体５１の環状突部５２ｂの斜面に当たる。管本体５１はカーボンブラックを０．１〜２．０重量部含有しているので、レーザ光を吸収し、環状突部５２ｂの斜面を溶融するとともに、インレットパイプ３０の内側表面を溶融する。溶融した部分の樹脂材料は、同種の樹脂材料であるから相溶し、冷却固化することにより溶着する。
【００２４】
（３）−２  燃料タンクＦＴへの組付
図３に示すように、管接続体５０を燃料タンクＦＴに固定するには、管本体５１のフランジ部５３の溶着部５３ａおよび燃料タンクＦＴのタンク開口ＦＴａの周縁部を熱板などにより溶融し、その後、溶着部５３ａをタンク開口ＦＴａの周縁部に押圧する。燃料タンクＦＴの外層は、ポリエチレンから形成されているので、変性ＰＥから形成された溶着部５３ａと熱溶着する。
【００２５】
（４）  実施例の作用・効果
上記実施例の構成により、上述した効果のほか、以下の効果を奏する。
【００２６】
（４）−１  インレットパイプ３０のパイプ接続端３１ｂと管接続体５０の外周面との間がレーザ溶着により全周にわたってシールされるので、シール部材を用いることなく、高いシール性を確保することができる。しかもフッ素ゴムなどで作成した高価なシール部材を用いる必要もなく、コストダウンを実現できる。
【００２７】
（４）−２  インレットパイプ３０は、環状突部５２ｂにより拡径されて密着しているので、確実に溶着することができる。すなわち、レーザ溶着の際に樹脂部材の間に間隙が生じていると、エネルギが集中せずに、樹脂部材の溶融温度に達しにくいが、本実施例では、インレットパイプ３０が弾性力で環状突部５２ｂに押しつけられて密着しているので、低いエネルギで確実に溶着することができる。
【００２８】
（４）−３  インレットパイプ３０を管接続体５０に接続するのに、クランプなどの締結部材を用いる必要がなく、部品点数を減らすことができる。
【００２９】
（４）−４  インレットパイプ３０は、断面三角形の環状突部５２ｂに圧入されるので、シール機能とともに抜止機能をもつので、溶着部に高い強度を必要とせず、レーザ溶着工程の短縮化、レーザ装置の小型化を実現することができる。
【００３０】
なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３１】
（１）  図６は他の実施例にかかる樹脂パイプ３０Ｂを管接続体５０Ｂに接続した状態を説明する説明図である。管接続体５０Ｂは、ポリエチレンで形成された管本体５１Ｂと、管本体５１Ｂの通路に面して一体形成された補強用の金属管５８Ｂとを備えている。金属管５８Ｂは、管本体５１Ｂとインサートにより一体成形されており、管本体５１Ｂを機械的に補強している。このような金属管５８Ｂにより管本体５１Ｂを補強することにより、管本体５１Ｂを単一の樹脂材料で形成しても、樹脂パイプ３０Ｂを圧入したときに変形が少なく、クリアランスをなくすことができるから、レーザ溶着を確実に行なうことができる。
【００３２】
（２）  図７はさらに他の実施例にかかる樹脂パイプ３０Ｃを管接続体５０Ｃに接続した状態を説明する説明図である。管接続体５０Ｃの外周部には、なだらかな山形に形成された抜止凸部５１Ｃａが形成されている。このような抜止凸部５１Ｃａによっても、樹脂パイプ３０Ｃとの面圧が大きくなり、クリアランスをなくすことができるから、レーザ溶着を確実に行なうことができる。
【００３３】
（３）  上記実施例において、レーザ溶着は、管接続体の全周にわたって行なってシール性を一層高めるほか、周方向の一点または複数箇所であってもよく、これにより、樹脂パイプの回り止め作用を果たし、パイプの回転によるシール性の低下を防止することができる。
【００３４】
（４）  上記実施例では、コネクタの接続構造体として、燃料タンクの給油装置について説明したが、これに限らず、燃料タンク内の燃料が所定液以上になった場合に外部への燃料の流出を防止する燃料遮断弁や、燃料タンク内を外部に接続する継手などに適用することができる。
【００３５】
（５）  インレットパイプ３０は、上記実施例のように多層で形成するほか、耐燃料性に優れるとともに、レーザ光を透過しやすい樹脂材料（例えば、ＰＥ）などにより単層で形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例にかかる給油装置を示す概略図である。
【図２】インレットパイプ３０の拡大断面図である。
【図３】燃料タンクＦＴの管接続体５０の付近を拡大した断面図である。
【図４】レーザ溶着装置９０による溶着工程を説明する説明図である。
【図５】図４の拡大図である。
【図６】別の実施例にかかる樹脂パイプ３０Ｂを管接続体５０Ｂに接続した状態を説明する説明図である。
【図７】さらに別の実施例にかかる樹脂パイプ３０Ｃを管接続体５０Ｃに接続した状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０．．．燃料給油装置
１０Ｐ．．．燃料供給通路
２０．．．フィラーネック
２０Ｐ．．．注入通路
２１．．．ネック本体
２１ａ．．．注入口
２１ｂ．．．流出口
２２．．．ネック接続部
２２ａ．．．環状突起
２４．．．取付金具
３０．．．インレットパイプ
３０ａ．．．内層
３０ｂ．．．バリア層
３０ｃ．．．外層
３０Ｂ．．．樹脂パイプ
３０Ｃ．．．樹脂パイプ
３１ａ．．．パイプ接続端
３１ｂ．．．パイプ接続端
３２，３３，３４．．．直管部
３５，３６．．．蛇腹部
５０．．．管接続体
５０Ｂ．．．管接続体
５０Ｃ．．．管接続体
５１．．．管本体
５１Ｂ．．．管本体
５１Ｃａ．．．抜止凸部
５２．．．円筒部
５２ａ．．．通路
５２ｂ．．．環状突部
５３．．．フランジ部
５３ａ．．．溶着部
５５．．．管支持部
５６．．．円筒支持部
５６ａ．．．環状突起
５７．．．フランジ部
５８Ｂ．．．金属管
９０．．．レーザ溶着装置
９１．．．第１のチャック
９２．．．第２チャック
９３．．．回転駆動機構
９４．．．レーザ照射装置
ＣＰ．．．燃料キャップ
ＦＴ．．．燃料タンク
ＦＴａ．．．タンク開口
ＩＢ．．．インレットボックス
ＶＰ．．．車体パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005041298.tif 000007
【図６】
2005041298.tif 000008
【図７】
2005041298.tif 000009