(57)【要約】【課題】  本発明は、接続管体２０に樹脂パイプ３０を確実に溶着接続することができる。【解決手段】  接続管体２０の外周部にコイルスプリング４１を圧縮した接続溶着体４０Ａを装着し、その後、樹脂パイプ３０を圧入する。コイルスプリング４１と所定間隙離れた位置に誘導加熱装置ＩＨを設置し、誘導加熱装置ＩＨを駆動することで上記コイルスプリング４１に誘導電流を流して該コイルスプリング４１を加熱する。加熱されたコイルスプリング４１は、周辺の樹脂を溶融しつつ上記圧縮状態から伸張して温度を低下する。そして、溶融樹脂が固化すると樹脂パイプ３０が接続管体２０に溶着して高いシール性で接続される。【選択図】        図１
2005214251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂から形成された接続管体に樹脂パイプを圧入するとともに両者を溶着一体化する樹脂パイプの接続方法において、
上記接続管体と上記樹脂パイプとの間に、コイルスプリングを圧縮した状態で介在させる工程と、
上記コイルスプリングと所定間隙離れて設置した誘導加熱装置による電磁誘導により上記コイルスプリングに誘導電流を流し、該コイルスプリングから生じる熱で周辺の樹脂を溶融しつつ該コイルスプリングを上記圧縮状態から伸張させ、該溶融した樹脂を固化させることで上記樹脂パイプを上記接続管体に一体化する工程と、
を備えたことを特徴とする樹脂パイプの接続方法。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂パイプの接続方法において、
上記接続管体は、管本体と、該管本体の外周部から突設されたリング状突部とを備え、
上記コイルスプリングは、上記接続管体に装着する前に、上記接続管体および樹脂パイプと溶着可能な樹脂材料から形成された環状支持体により圧縮状態で保持されており、該環状支持体は、上記リング状突部を乗り越えるように拡径可能に形成されている樹脂パイプの接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂パイプをコネクタに接続する樹脂パイプの接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂パイプをコネクタ（接続管体）に締結するには、コネクタのニップル部に設けたリング状突部に樹脂パイプを圧入する手段が一般的である。上記手段によると、樹脂パイプをコネクタに圧入しているだけであるから、抜けやすいので、これを固定する技術として、例えば、特許文献１，２の技術が知られている。この技術は、コネクタの外周面と樹脂パイプの内周面との間に磁性材を介在させて、樹脂パイプの外側に配置した電磁コイルを駆動する。これにより、磁性材に誘導電流が流れ、これに伴う熱により磁性材の周辺の樹脂材料を溶融し、冷却固化させて、樹脂パイプをコネクタに溶着している。
【０００３】
しかし、電磁コイルの誘導加熱によって磁性材から発生する熱が所望の範囲に設定することが難しい。このため、樹脂材料がその分解温度を超えたり、十分に溶融する温度を超えなかったりして、溶着が不確実になるという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−４２８８９号公報
【特許文献２】特開平９−２９０４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の技術を解決するためになされたものであり、接続管体に樹脂パイプを確実に溶着接続することができる樹脂パイプの接続方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明は、
樹脂から形成された接続管体に樹脂パイプを圧入するとともに両者を溶着一体化する樹脂パイプの接続方法において、
上記接続管体と上記樹脂パイプとの間に、コイルスプリングを圧縮した状態で介在させる工程と、
上記コイルスプリングと所定間隙離れて設置した誘導加熱装置による電磁誘導により上記コイルスプリングに誘導電流を流し、該コイルスプリングから生じる熱で周辺の樹脂を溶融しつつ該コイルスプリングを上記圧縮状態から伸張させ、該溶融した樹脂を固化させることで上記樹脂パイプを上記接続管体に一体化する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明にかかる樹脂パイプの接続方法において、接続管体に樹脂パイプを溶着一体化するには、まず、接続管体と樹脂パイプとの間に、コイルスプリングを圧縮した状態で介在させた状態でセットする。この状態にて、コイルスプリングと所定距離離れた位置に設置された誘導加熱装置を駆動して、コイルスプリングに誘導電流を流す。コイルスプリングは、誘導電流により温度が上昇して周辺の樹脂材料を溶融する。これにより、コイルスプリングに圧縮力を加えている樹脂部材も溶融されるから、コイルスプリングが伸張する。コイルスプリングの伸張により誘導電流が低減して発熱量が抑制される。そして、溶融した樹脂材料は、接続管体と樹脂パイプとの間で冷却固化して、両者を溶着する。コイルスプリングは、その誘導加熱により周囲の樹脂を溶かすと伸張して誘導電流量を低減して発熱量を抑制するから、従来の技術で説明したようなフィードバック制御を用いることなく、自律的な温度制御を行なう。よって、過熱による樹脂焼けや電流の低すぎることによる溶着不良が生じることもない。
【０００８】
本発明の好適な態様として、管本体と該管本体の外周部から突設されたリング状突部とから接続管体を構成し、上記コイルスプリングを、上記接続管体に装着する前に、上記接続管体および樹脂パイプと溶着可能な樹脂材料から形成された環状支持体により圧縮状態で保持し、該環状支持体を、上記リング状突部を乗り越えるように拡径可能に形成することができる。この接続溶着体は、コイルスプリングを圧縮状態に支持するとともに接続管体のリング状突部を乗り越えることを容易にし、しかも、溶着する樹脂材料として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（１）  接続構造体の概略構成
図１は本発明の一実施例にかかる接続管体に樹脂パイプを接続している接続構造体を示す断面図である。本実施例にかかる接続構造体は、例えば、燃料電池の水素を流すために高い気密性を必要とする樹脂パイプを接続管体に接続する構成に好適に用いることができる。図１において、接続構造体は、接続管体２０に樹脂パイプ３０が圧入され、接続管体２０と樹脂パイプ３０とを溶着する溶着接合部４０により接続されている。
【００１０】
接続管体２０は、ガラス強化繊維入りのポリアミド（６−６ナイロン）を樹脂材料として射出成形された管体であり、管流路２１ａを有する円筒状の管本体２１と、管本体２１の外周に突設されたリング状突部２２，２３，２４とを備えている。
【００１１】
図２は図１の要部を拡大して示す断面図である。図２において、リング状突部２２，２３，２４は、管本体２１の外周に３列にわたって形成されている。リング状突部２２，２３，２４は、先端側から後端側へ向かうほど外径が拡大する円錐台表面２２ａ，２３ａ，２４ａと、円錐台表面２２ａ，２３ａ，２４ａの最大外径から一般部に伸びかつ上記円錐台表面２２ａ，２３ａ，２４ａと鋭角に交差する鋭角表面２２ｂ，２３ｂ，２４ｂとを有し、これらからそれぞれ山脈状で断面直角三角形を形成している。このリング状突部２２，２３，２４は、円錐台表面２２ａと鋭角表面２２ｂ，２３ｂ，２４ｂとの間の頂角が鋭角に形成されているので、樹脂パイプ３０に引張りの力が作用したときに、大きな引き抜き抵抗力を生じる。
【００１２】
樹脂パイプ３０は、３層から形成されており、内層３１と、バリア層３２と、外層３３とを積層することにより構成されている。３層の樹脂材料は、水素ホースの場合には、以下の構成をとることができる。内層３１は、耐水性に優れた樹脂材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系熱可塑性エラストマー、フッ素系樹脂、スチロール系樹脂のいずれかを適用することができる。バリア層３２は、耐水素透過性に優れたポリエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）を適用することができる。外層３３は、含水特性に富んだ樹脂材料、例えば、耐熱性に優れたポリアミド樹脂（ナイロン）、フッ素系樹脂、スチロール系樹脂などを用いることができる。
樹脂パイプ３０は、内層３１、中間層および外層３３を同時押出する方法、内層３１から順次積層する方法、中間層を形成した後に内層３１または外層３３をコーティングする方法により製造することができる。
【００１３】
溶着接合部４０は、コイルスプリング４１と、溶着部４２とを備えており、溶着部４２がコイルスプリング４１の誘導加熱により溶融されることにより接続管体２０と樹脂パイプ３０とを溶着している。つまり、溶着部４２は、コイルスプリング４１を埋設するとともに接続管体２０と樹脂パイプ３０との間に介在している。溶着部４２の樹脂材料としては、接続管体２０と樹脂パイプ３０の内層３１の両方に熱溶着する材料であり、例えば、ポリアミドを用いることができる。
【００１４】
（２）  溶着工程
（２）−１  接続溶着体４０Ａ
図３は接続溶着体４０Ａを説明するための斜視図である。図３において、接続溶着体４０Ａは、溶着接合部４０（図２）を形成するためのものであり、コイルスプリング４１と、コイルスプリング４１を圧縮状体で支持する環状支持体４２Ａとを備えている。環状支持体４２Ａは、コイルスプリング４１を圧縮状態で支持する収納凹所４２Ａａを有する断面コ字形であり、その一部がスリット４２Ａｂになっており、スリット４２Ａｂの間隔を広げることによりコイルスプリング４１を拡径可能にしている。環状支持体４２Ａは、後述する接続工程を経ると溶着部４２を形成するものである。
【００１５】
（２）−２  接続工程
図４は接続管体２０に樹脂パイプ３０を接続する工程を説明する説明図である。まず、接続溶着体４０Ａを拡径して接続管体２０の外周部にセットする。すなわち、スリット４２Ａｂの間隔を広げつつ、コイルスプリング４１を伸ばす。この状態で、接続溶着体４０Ａを接続管体２０のリング状突部２２，２３を乗り越えさせて、リング状突部２３，２４との間に装着する。同様にして、他の接続溶着体４０Ａをリング状突部２２とリング状突部２３との間に装着する。その後、接続管体２０の外周部に、接続溶着体４０Ａを覆うように樹脂パイプ３０を圧入する。
【００１６】
続いて、図５に示すように、接続管体２０に樹脂パイプ３０を圧入した接続体を誘導加熱装置ＩＨにセットし、誘導加熱装置ＩＨを駆動することにより接続溶着体４０Ａのコイルスプリング４１に誘導電流を流す。つまり、コイルスプリング４１は、圧縮状態で密着して閉回路を形成しているから誘導電流が流れる。コイルスプリング４１に流れる誘導電流により温度が上昇して周辺の樹脂材料、つまり樹脂パイプ３０の内層３１の表面、接続管体２０の外表面および環状支持体４２Ａを溶融する。環状支持体４２Ａの溶融により、圧縮されているコイルスプリング４１の圧縮力を釈放し、コイルスプリング４１が伸張する。コイルスプリング４１の伸張により、該コイルスプリング４１の末端が接続されていない開回路となるから、誘導電流が低減して発熱量が抑制される。そして、溶融した樹脂材料は、接続管体２０の外周部と樹脂パイプ３０との間で冷却固化して両者を溶着する。
【００１７】
（３）  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。
（３）−１  図６は誘導加熱装置による接続過程を説明する説明図である。図６は縦軸にコイルスプリング４１の温度、横軸に時間を示す。図６に示すように、誘導加熱装置ＩＨの駆動によりコイルスプリング４１に誘導電流が流れると（時点Ｔ１）、コイルスプリング４１の温度が上昇する。コイルスプリング４１の温度上昇により、環状支持体４２Ａの樹脂材料がその融点を超えると（時点Ｔ２）、環状支持体４２Ａが溶融して、コイルスプリング４１が圧縮状態から開放されて徐々に伸張する。これにより、コイルスプリング４１は、断面積の大きい閉回路から、両端を開放した開回路に移行し、誘導電流量が減少する。そして、誘導電流の減少によりコイルスプリング４１の発熱量が低減すると、周辺の樹脂材料を過熱しすぎることがない。したがって、接続溶着体４０Ａは、自律的な温度制御を行なうから、フィードバック制御を用いることなく、初期による加熱により十分な融着が行われ、その後、加熱が減少するから、樹脂焼けが生じることもない。
なお、上述した誘導加熱を好適に行なうためには、誘導加熱装置ＩＨの出力、溶融する環状支持体４２Ａの樹脂量やコイルスプリング４１の巻き数、線径などを考慮する。
【００１８】
（３）−２  樹脂パイプ３０は、接続管体２０のリング状突部２２，２３，２４で拡径された状態で圧入されるとともに、接続管体２０の表面に樹脂により融着接合されているから、水素のような高いシール性を必要とする接続箇所に好適である。
【００１９】
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。
【００２０】
図７は他の実施例にかかる樹脂パイプの接続構造体を示す断面図である。他の実施例は、接続管体のリング状突部をなくし、接続管体２０Ｂの先端部にテーパ２２Ｂを形成している。また、接続管体２０Ｂの外周に環状凹所２３Ｂａを形成し、この環状凹所２３Ｂａにコイルスプリング４１Ｂを収納するとともに、支持体４０Ｂによりコイルスプリング４１Ｂを止めている。この構成によると、テーパ２２Ｂにより挿入先端部が細くなっているから、コイルスプリング４１Ｂを挿入する作業が容易である。また、支持体４０Ｂは、環状凹所２３Ｂａに嵌合させればよいから、位置決めも容易である。
【００２１】
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。
【００２２】
接続管体と樹脂パイプとを溶着するための環状支持体は、コイルスプリングを樹脂材料により埋設した環状体を射出成形により形成してもよく、また、コイルスプリングを樹脂の紐で締結する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例にかかる接続管体に樹脂パイプを接続している接続構造体を示す半断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】接続溶着体を説明するための斜視図である。
【図４】接続管体に樹脂パイプを接続する工程を説明する説明図である。
【図５】図４に続く工程を説明する説明図である。
【図６】誘導加熱装置による接続過程を説明する説明図である。
【図７】他の実施例にかかる樹脂パイプの接続構造体を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
２０...接続管体
２０Ｂ...接続管体
２１...管本体
２１ａ...管流路
２２，２３，２４...リング状突部
２２ａ，２３ａ，２４ａ...円錐台表面
２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ...鋭角表面
２２Ｂ...テーパ部
２１Ｂａ...環状凹所
３０...樹脂パイプ
３１...内層
３２...バリア層
３３...外層
４０...溶着接合部
４０Ａ...接続溶着体
４０Ｂ...支持体
４１...コイルスプリング
４１Ｂ...コイルスプリング
４２...溶着部
４２Ａ...環状支持体
４２Ａａ...収納凹所
４２Ａｂ...スリット
ＩＨ...誘導加熱装置
【図１】
2005214251.tif 000003
【図２】
2005214251.tif 000004
【図３】
2005214251.tif 000005
【図４】
2005214251.tif 000006
【図５】
2005214251.tif 000007
【図６】
2005214251.tif 000008
【図７】
2005214251.tif 000009