(57)【要約】【技術課題】冷却時間を大幅に短縮して生産性を高めることが可能な熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置を提供する。【解決手段】成形品５側の溶着ボス５ａを被固定物６側の固定孔６ａに通し、この固定孔６ａから突き出た溶着ボス５ａの先端側を加熱溶融して膨大部５ｃを形成することにより成形品５に被固定物６を固定する熱溶着装置において、当接面２１を一端部に有する発熱体２０の周囲の一部に同発熱体２０の内側から冷却した後のエアーを外部へ逃がすためのスリット２３を設ける。この発熱体２０の内側に冷却用エアーを供給するパイプ１０には、発熱体２０の当接面２１の裏面にエアーを吹きつける縦穴１４と、この縦穴１４の後方において、発熱体２０の内側面にエアーを吹きつける横穴１２を形成し、この横穴１２の位置は、前記スリット２３の位置に対向しない角度にズラした構成とする。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂で成形された成形品側に形成された溶着ボスを被固定物側に形成された固定孔に通し、この固定孔から突き出した溶着ボスの先端側を加熱溶融して被固定物の外側に膨大部を形成することにより、成形品に被固定物を固定する際に用いられる熱溶着装置において、
成形品の溶着ボスへ当接し、それを加熱溶融させるための当接面を一端部に有する発熱体の周囲の一部に同発熱体の内側から冷却した後のエアーを外部へ逃がすためのスリットを設けると共に、この発熱体の内側に冷却用エアーを供給するパイプには、発熱体の当接面の裏面にエアーを吹きつける縦穴と、この縦穴の後方において、発熱体の内側面にエアーを吹きつける横穴を形成し、且つこの横穴の位置は、前記スリットの位置に対向しない角度にズラした構成となっていることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置。
【請求項２】
請求項１のパイプにおいて、発熱体の当接面に近い位置に設けた前記縦穴及び前記横穴は、同縦穴の内径が同横穴の内径より小さい寸法に設定されていることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置。
【請求項３】
熱可塑性樹脂で成形された成形品側に形成された溶着ボスを被固定物側に形成された固定孔に通し、この固定孔から突き出した溶着ボスの先端側を加熱溶融して被固定物の外側に膨大部を形成することにより、成形品に被固定物を固定する際に用いられる熱溶着装置において、
成形品の溶着ボスへ当接し、それを加熱溶融させるための当接面を一端部に有する発熱体の周囲の一部には、同発熱体の内側から冷却した後のエアーを外部へ逃がすためのスリットを設けたこと、
前記発熱体を冷却するために同発熱体の内部へエアーを噴射するパイプを設けたこと、
前記パイプの先端が貫通穴の後端に挿入されている支持部材を設け、この支持部材の先端側の一部には、発熱体の裏側の側面内との間に空隙を保つための小径部を形成し、さらに、同小径部においては発熱体の当接面の裏に近い位置に前記貫通孔に通じ発熱体の裏面に向けてエアーを吹きつける縦穴と、発熱体の側面内に向けてエアーを吹きつける横穴を設けたこと、
前記支持部材の横穴と発熱体のスリットは、対向しない位置に設定されていること、を特徴とする熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置。
【請求項４】
請求項３において、支持部材に設けた縦穴と横穴は、縦穴の内径が横穴の内径より小さい寸法に設定されていることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置。
【請求項５】
請求項３において、支持部材に設けた縦穴に併せて、発熱体の当接面の裏面付近のコーナー部分にエアーを噴射するための斜め穴を設けたことを特徴とする熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置。
【請求項６】
請求項１及び請求項３に記載した熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置において、エアーに混合して冷却水を噴霧するための噴霧ノズルを具備したことを特徴とする熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置。
【請求項７】
請求項１及び請求項３に記載した熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置において、発熱体内部へ冷却水を噴霧する噴霧ノズルを具備したことを特徴とする熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置。
【請求項８】
請求項６及び７において、噴霧ノズルへは、断続的に冷却水を供給することが可能な給水装置が接続されていることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂で成形された成形品側に形成した溶着用ボスを被固定物側に形成した固定孔に挿入し、この固定孔から突き出た溶着ボスの先端側を加熱溶融しながら加圧して変形させることにより、被固定物の外側に膨大部を形成して被固定物を前記成形品に固定する際に用いられる熱可塑性樹脂成形品に用いられる溶着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に熱可塑性樹脂で成形された成形品に被固定物を固定する場合、先ず、成形品に一体成形された溶着ボスを被固定物側に形成された固定孔に通し、次に、この固定孔から突き出た溶着ボスの先端側を加熱溶融して固定孔より大きい膨大部を形成し、この膨大部により被固定物を成形品に固定する方法が一般的である。
前記固定する方法の１つの例として、特許第１７３５１０９号公報にはプラスチック用溶着装置及びそれを用いた熱溶着方法が開示されている。この公知に係る溶着装置は、電気抵抗によって発熱する発熱体と、電圧を供給するための一対の電線と、発熱体の内部へ冷却用エアーを吹きかけるためのパイプと、さらに発熱体にはパイプからの冷却用エアーを外部に逃がすためのスリットを形成した構成からなるものである。
【０００３】
更に、前記プラスチック用溶着装置を使用する溶着方法は、発熱体を固定孔から突き出た溶着ボスの先端側へ押圧しながら、前記発熱体へ電圧を印加して電気抵抗による発熱体の発熱により溶着ボスを加熱して溶融させ、併せて溶着ボスを押圧することにより膨大部を形成し、その後、プラスチック用溶着装置を押し付けたまま電圧印加を止めると共に冷却用エアーを発熱体内部へ吹きかけることにより溶融した樹脂の膨大部を急速に冷却して固化させて熱溶着作業を完了すると云うものである。
以上の熱溶着方法によると、被固定物を固定する成形品に押し付けながら冷却することから、被固定物と成形品が密着した状態を保ちつつ、膨大部が冷却するので、溶着部分に隙間が発生せず、溶着によるガタつきの無い安定した品質の固定物が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記した熱溶着方法では、固定孔から突き出た溶着ボスの先端側へ発熱体を押し付けた状態を維持しながら発熱体へ冷却用エアーを吹き付けて冷却を行っていることから、溶着ボスの体積が大きくなると熱容量も大きくなり、そのため冷却用エアーを吹き付けても常温まで戻す時間を多く必要とする。発熱体を電圧印加によるジュール熱で発熱させるため加熱は短時間に行うことは可能であるが、前記の様に冷却についやす時間については、容易に短縮できないため、この冷却に要する時間は全溶着時間の約７割を占めており、これが熱溶着時間の短縮を図る場合に支障となっている。
本発明の目的は、従来の熱溶着装置を用いた溶着時間において、冷却時間が多く必要とすることに鑑み、その改善のため、冷却時間の短縮を図ることができる熱溶着装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置において、熱可塑性樹脂で成形された成形品側に形成された溶着ボスを被固定物側に形成された固定孔に通し、この固定孔から突き出した溶着ボスの先端側を加熱溶融して被固定物の外側に膨大部を形成することにより、成形品に被固定物を固定する際に用いられる熱溶着装置において、
成形品の溶着ボスへ当接し、それを加熱溶融させるための当接面を一端部に有する発熱体の周囲の一部に、同発熱体の内側から冷却した後のエアーを外部へ逃がすためのスリットを設けると共に、この発熱体の内側に冷却用エアーを供給するパイプには、発熱体の当接面の裏面にエアーを吹きつける縦穴と、この縦穴の後方において、発熱体の内側面にエアーを吹きつける横穴を形成し、且つこの横穴の位置は、前記スリットの位置に対向しない角度にズラした構成となっていることを特徴とするものである。
上記請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置においては、成形品に被固定物を固定する際に用いられる熱溶着装置を構成する発熱体は、成形品の溶着ボスへ当接し、それを加熱溶融させるための当接面を一端部に有している。当接面の形状は、溶着ボスが溶融し固化して形成される膨大部の形状に合わせた形状となっている。また、発熱体の側面にはスリットを設けるが、その目的としては、発熱体の内側から冷却した後のエアーを外部に逃がすための効果と、電流が当接面を流れる様に制御して効率よく発熱させるためである。このことから、スリットの数は、少なくとも２個以上が望ましい。
さらに、前記発熱体には通電を行う一対のリード線が前記スリットを挟んで溶接等で電気的に接続され、そして、電源装置からリード線を介して電圧を印加することにより発熱体をジュール熱により発熱させることを可能にしている。
また、パイプは、支持部材に形成された貫通孔に取り付けることにより発熱体の内部へ所定の位置に保持される。前記パイプの機能は発熱体及び溶融樹脂を冷却するために同発熱体の内部へエアーを噴射することを目的とする。そのため、パイプにおける当接面に近い位置に前記発熱体の当接面裏側方向へ向かう縦穴と、同発熱体の側面裏側方向へ向かう横穴にエアーを噴出するため複数の開口を設けている。
したがって、パイプへ送り込まれたエアーは直線的に発熱体底面の裏側に吹き付けると同時に、発熱体における当接面に近い側面の裏側へも同時に吹き付けることによりスリットへ向かって流動するため、発熱体全体を冷却し、その結果、冷却速度を早める効果をもたらす。
【０００６】
更に、請求項２に記載の発明においては、請求項１のパイプにおいて、発熱体の当接面に近い位置に設けた前記縦穴及び前記横穴は、同縦穴の内径が同横穴の内径より小さい寸法に設定されていることを特徴とするものである。
上記請求項２に記載の熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置においては、前記パイプにおいて横穴との分岐点からパイプ開口部にかけての縦穴は、横穴の内径より小さい形状に設定した。したがって、パイプ内に送り込まれたエアーは、横穴が設けられた分岐点において、パイプ開口部への縦穴が横穴の内径より細いため、エアーは直線方向への流れが規制され、横穴へエアーを誘導することができる。
【０００７】
更に、請求項３に記載の発明においては、熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置において、熱可塑性樹脂で成形された成形品側に形成された溶着ボスを被固定物側に形成された固定孔に通し、この固定孔から突き出した溶着ボスの先端側を加熱溶融して被固定物の外側に膨大部を形成することにより、成形品に被固定物を固定する際に用いられる熱溶着装置において、
成形品の溶着ボスへ当接し、それを加熱溶融させるための当接面を一端部に有する発熱体の周囲の一部には、同発熱体の内側から冷却した後のエアーを外部へ逃がすためのスリットを設けたこと、
前記発熱体を冷却するために同発熱体の内部へエアーを噴射するパイプを設けたこと、
前記パイプの先端が貫通穴の後端に挿入されている支持部材を設け、この支持部材の先端側の一部には、発熱体の裏側の内面との間に空隙を保つための小径部を形成し、さらに、同小径部においては当接面の裏に近い位置に前記貫通孔に通じ発熱体の裏面に向けてエアーを吹きつける縦穴と、発熱体の側面内に向けてエアーを吹きつける横穴を設けたこと、
前記支持部材の横穴と発熱体のスリットは、対向しない位置に設定されていること、を特徴とするものである。
上記請求項３に記載の熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置においては、パイプを前記発熱体に対し所定の位置に固定する貫通孔を持つ支持部材は、大径部と小径部とからなっている。小径部の外形寸法は、発熱体の内径との間に空隙を設けるように発熱体の内径寸法より適宜な寸法で細く形成されている。前記小径部における当接面に近い位置には、前記貫通孔へ通じ、さらに小径部側面に開口されている横穴が形成されている。したがって、パイプへ送り込まれたエアーは、直線的に発熱体底面の裏側に吹き付けると同時に横穴へも導かれ、小径穴側面に達し発熱体における当接面に近い側面の裏側へも同時に吹き付ける。
さらにスリットへ向かってエアーは壁面に沿って流動するため、発熱体全体を冷却し、その結果、冷却速度を早める効果をもたらす。
【０００８】
更に、請求項４に記載の発明においては、請求項３に記載の発明において、支持部材に設けた縦穴と横穴は、縦穴の内径が横穴の内径より小さい寸法に設定されていることを特徴とするものである。
上記請求項４に記載の熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置においては、前記支持部材において貫通孔と横穴との交点からのパイプ開口部まで貫通孔の内径を横穴の内径より細くすることにより、エアーは直線方向への流れが規制され、横穴へのエアーの流量を制御することができる。
【０００９】
更に、請求項５に記載の発明においては、請求項３に記載の発明において、支持部材に設けた縦穴に併せて、発熱体の当接面の裏面付近のコーナー部分にエアーを噴射するための斜め穴を設けたことを特徴とするものである。
上記請求項５に記載の熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置においては、前記支持部材において、貫通孔に続く当接面裏面へ冷却用エアーを噴射するための縦穴と当接面裏面付近の側面に噴射するための斜め穴とを当接面に近い位置に形成した。その結果、当接面と当接面に接する側面との境目へ向けて冷却用エアーを噴出することができ、発熱体における温度が高い部分を広範囲に冷却した後、さらにスリットへ向かって流動するため、発熱体全体を冷却し、その結果、冷却速度を早める効果をもたらす。
【００１０】
更に、請求項６に記載の発明においては、請求項１及び請求項３に記載の発明において、エアーに混合して冷却水を噴霧するための噴霧ノズルを具備したことを特徴とするものである。
上記請求項６に記載の熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置においては、請求項１及び請求項３に記載した熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置において、パイプへ噴霧ノズルを具備したことにより、パイプ内で外部から供給された冷却水が霧になり、その霧を発熱体の内部へ複数の開口より吹き付けることができる。その結果、霧の気化熱のため発熱体の熱が奪われ冷却速度が速くなる。
【００１１】
更に、請求項７に記載の発明においては、請求項１及び請求項３に記載の発明において、発熱体内部へ冷却水を噴霧する噴霧ノズルを具備したことを特徴とするものである。
上記請求項７に記載の熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置においては、
噴霧ノズルを発熱体内部へ具備したことにより、外部に設けた給水装置から、噴霧ノズルを介して冷却用エアーと霧とを混合して発熱体を冷却できるので効率的な冷却効果が得られる。
【００１２】
更に、請求項８に記載の発明においては、請求項６及び請求項７に記載の発明において、噴霧ノズルへは、断続的に冷却水を供給することが可能な給水装置が接続されていることを特徴とするものである。
上記請求項８に記載の熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置においては、前記噴霧ノズルへ、断続的に冷却水を供給することが可能な給水装置を接続することにより、霧の発生を制御できるのでパイプ及び発熱体の内部で霧が飽和状態に成ることを防ぐことができる。したがって、霧同士が結合することによる大きな粒径は発生しにくくなり、均一な霧を発生することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置は、発熱体を効率よく冷却するため冷却用エアーを発熱体裏面全体に吹きかける、又は、冷却用エアーへ冷却水を霧にして混合させて吹きかけることが出来る構造を用いているものである。その熱溶着装置の実施例を図面を基に説明する。
【００１４】
【実施例１】
請求項１に記載されているパイプへ横穴を形成した実施例について説明する。図１は実施例１による熱溶着装置１の組み立て前の説明図、図２はパイプ１０の断面図、図３は熱溶着装置１を組み立てた状態の断面図である。
図１において、２０は電圧を印加して発熱させる発熱体である。発熱体２０は全体的に２段からなる円筒状であり、本実施例の場合、ステンレス鋼を切削加工して形成されている。正面側には凹面形状の当接面２１を形成し、後方側は開放されている。側面には冷却用エアーを外部に逃がすスリット２２を対面するように２カ所設けている。また、そのスリット２２の当接面２１付近においては、排気効率を高めるためスリット２２をさらに大きくしたスリット拡大部２３が形成されている。
【００１５】
３０は発熱体に溶接等にて電気的に接続された一対の電線である。電線３０から供給された電流はスリット２２により当接面２１へ流れる様に規制されているため効率の良い発熱が得られる。
１０は冷却用エアーを発熱体の裏面に吹き付けるためのパイプであり、４０は発熱体２０の内部にパイプ１０を所定の位置へ固定するための貫通孔４１を設けた絶縁材からなる支持部材である。
パイプ１０については、図２に示すように、支持部材４０から発熱体２０の裏面に突き出る部分において、発熱体２０の当接面２１の裏面に近い位置にパイプ１０側面に開口しパイプ１０内部の空洞１１に通じる横穴１２が形成されている。なお、この横穴１２は、前記スリット拡大部２３よりも先端側に位置し、且つ互いに対向しないようにその位置が設定されている。
【００１６】
以上説明した各々の部材を組み込んだ熱溶着装置１の断面図を図３に示す。支持部材４０から発熱体２０内部へ突き出たパイプ１０において、両横穴１２、開口部１４の３カ所から冷却用エアー５０が吹き出す構成となる。また、パイプ１０の横穴１２と発熱体２０のスリット２２との位置関係は異なる位置が望ましく、本実施例では、相互の位置を９０度ずらしている。その他、熱溶着装置１の構成により４５度、６０度など適宜な相互の位置関係を選べる。
その結果、横穴１２から吹き出した冷却用エアー５０は、スリット拡大部２３から直ちに外部へ排出されることなく、発熱体２０裏面に沿って流動し、その後外部へ放出されるため、効率のよい冷却が得られる。
【００１７】
次に、実施例１の熱溶着装置１の使用例を説明する。
図４（ａ）〜（ｄ）は溶着作業の説明図、図５は図３におけるＡ−Ａ部断面部における冷却用エアー５０の流動を示した説明図である。
先ず図４（ａ）の様に、成形品５（ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂製）に一体成形された溶着ボス５ａを被固定物６に穿設された固定孔６ａへ挿通させて溶着ボス５ａの先端を被固定物６の表面から突き出させる。次に熱溶着装置１の当接面２１を溶着ボス５ａの先端へ適宜な押し圧で押し付け保持しながら、一対の電線３０に電源装置（図示せず）から電圧を印加すると、電気抵抗により発熱体２０は発熱し溶着ボス５ａを加熱する。樹脂の溶融温度に達すると図４（ｂ）に示す様に、溶着ボス５ａは発熱体２０からの押し圧力で潰されると共に溶融部５ｂとして当接面２１全体に充満する。
【００１８】
電圧印加を止めその予熱により十分に溶融した後、パイプ１０へ冷却用エアー５０を供給する（図４（ｃ））。冷却用エアー５０は、パイプ１０の開口部１４と両横穴１２から発熱体２０内部に噴出される。開口部１４から噴出された冷却用エアー５０は、発熱体２０の当接面２１裏側を冷却し、一方、横穴から噴出された冷却用エアー５０は発熱体２０側面裏側を冷却しながらスリット拡大部２３へ向かい、発熱体２０の熱で暖かくなった冷却用エアー５０が外部へ放出される。その様子を図５に示す。
十分に溶融部５ｂが冷却され、樹脂が固化すると冷却用エアー５０の供給を止め、熱溶着装置１を離脱させると図４（ｄ）に示す固化した膨大部５ｃが形成され、成形品５と被固定物６は固定される。
実施例１の冷却時間を表１に示す。
【００１９】
【実施例２】
実施例１で説明した熱溶着装置１のパイプ１０において、実施例２では図６に示す様に、パイプ１０の空洞１１と横穴１２との交点部から開口部１４までの縦穴１３の内径は、横穴１２の内径より小さくしている（請求項２）。以上の縦穴１３と横穴１２の寸法関係から、直線方向の流動抵抗を大きくすることにより横穴１２方向への流量を制御することができる。
【００２０】
【実施例３】
請求項３に記載されている支持部材へ横穴を形成した実施例について説明する。図７は実施例３に係る熱溶着装置１を組み立てる直前の説明図、図８は支持部材４０の断面図、図９は組み立てを終了した熱溶着装置１の断面図である。
本実施例３の発熱体２０、電線３０は実施例１と全く同じ部材であるので、ここでは実施例１と異なるパイプ１０と支持部材４０について説明する。
パイプ１０は実施例１では、空洞１１へ続く横穴１２を設けていたが、実施例３では空洞１１のみで横穴１２がない。
支持部材４０について、図８を基に説明する。支持部材４０はパイプ１０を取り付けるための貫通孔４１が設けられている大径部４２と小径部４３からなっている。
【００２１】
小径部４３について詳細に説明すると、小径部４３の直径は図９に示すように、発熱体２０裏側に空隙６０を形成するため発熱体２０の内径より小さく設定される。例えば、実施例３における発熱体２０の内径は１８ｍｍであることから、小径部４３の直径は１４ｍｍとした。その結果、小径部４３と発熱体２０裏面との空隙６０は２ｍｍになる。空隙６０は、あまり狭いと冷却効果は期待できるが流動抵抗が高くなり、冷却時間の短縮は図れなくなる。また、広すぎると冷却に寄与しない（発熱体裏面から離れて流れる）エアーが生じ、冷却効果があまり現れない結果を生み出す。
【００２２】
小径部４３の内部は、パイプを受ける段部４４、そして、当接面２１に近い位置においては段部４４に通じ小径部４３の側面に開口している横穴４５、さらに、横穴４５と段部４４の交点から小径部４３端面に開口した開口部４６へ通じる縦穴４７などが形成されている。
以上説明した各々の部材を組み込んだ実施例３の熱溶着装置２の断面図を図９に示す。支持部材４０は、発熱体２０の絞り部２４に大径部４２が乗る形で位置決めされ、小径部４３と発熱体２０の裏面との間に前記の様に２ｍｍの空隙６０が形成された。
【００２３】
その結果、支持部材４０の、両横穴４５、開口部４６の３カ所から冷却用エアー５０が吹き出す構成となる。また、支持部材４０の横穴４５と発熱体２０のスリット２２との位置関係は異なる位置が望ましく、本実施例では、相互の位置を９０度ずらしている。その結果、横穴４５から吹き出した冷却用エアー５０はスリット拡大部２３から直ちに外部へ排出されることなく、発熱体２０裏側面を沿って流動しその後外部へ放出されるため効率のより冷却を得られる。
なお、スリット拡大部２３は支持部材４０における小径部４３の裏側にあるため図９では省略している。
【００２４】
次に、実施例３の熱溶着装置１の使用例を説明する。
図１０（ａ）〜（ｄ）は溶着作業の説明図、図１１は図８におけるＢ−Ｂ部断面部における冷却用エアー５０の流動を示した説明図である。
先ず図１０（ａ）の様に、成形品（ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂製）５に一体成形された溶着ボス５ａを被固定物６に穿設された固定孔６ａへ挿通させて溶着ボス５ａの先端を被固定物６の表面から突き出させる。次に熱溶着装置１の当接面２１を溶着ボス５ａの先端へ適宜な押し圧で押し付け保持しながら、一対の電線３０に電源装置（図示せず）から電圧を印加すると、電気抵抗により発熱体２０は発熱し、溶着ボス５ａを加熱する。樹脂の溶融温度に達すると図１０（ｂ）に示す様に、溶着ボス５ａは押し圧力で潰されると共に溶融部５ｂとして当接面２１全体に充満される。
【００２５】
電圧印加を止め、その余熱により十分に溶融された後、パイプ１０へ冷却用エアー５０を供給する（図１０（ｃ））。冷却用エアー５０は支持部材４０の開口部４６と両横穴４５から発熱体２０内部に噴出される。開口部１４から噴出された冷却用エアー５０は、発熱体２０の当接面２１の裏側を、一方、横穴４５から噴出された冷却用エアー５０は、発熱体２０の内側面を冷却しながらスリット拡大部２３へ向かい、発熱体２０の熱で暖かくなった冷却用エアー５０は外部へ放出される。その様子を図１１に示す。十分に溶融部５ｂが冷却され樹脂が固化すると冷却用エアー５０の供給を止め、熱溶着装置１を離脱させると、図１０（ｄ）に示す膨大部５ｃが形成され、成形品５と被固定物６は固定される。
本実施例３の冷却時間を表１に示す。
【００２６】
【実施例４】
実施例３で説明した熱溶着装置１の支持部材４０において、実施例４では図１２に示す様に、貫通孔４１と横穴４５との交点部から開口部４６までの縦穴４７の内径は、横穴４５の内径より小さくしている（請求項４）。以上の縦穴４７と横穴４５の寸法関係から直線方向の流動抵抗を大きくすることにより横穴４５方向への流量を制御することができる。
【００２７】
【実施例５】
実施例３で説明した熱溶着装置２の支持部材４０において、本実施例５では、図１３に示す様に、貫通孔４１に続く当接面２１の裏面へ冷却用エアー５０を噴射するための縦穴４７と当接面２１の裏側内面付近に噴射するための斜め穴４８とを当接面２１に近い位置に形成した（請求項５）。その結果、当接面２１と当接面２１に接する側面との境目（コーナー部分）へ向けて冷却用エアー５０を噴出することができ、発熱体２０における温度が高い部分を広範囲に冷却した後、さらにスリット２２へ向かって流動するため、発熱体２０全体を冷却し、その結果、冷却速度を早める効果をもたらす。
【００２８】
【比較例１】
比較例として従来の熱溶着装置１´について説明する。図１４は従来の熱溶着装置１´の断面図、図１５は図１４にけるＣ−Ｃ断面図である。
パイプ１０の開口部１４から噴出された冷却用エアー５０の大部分は、発熱体２０の当接面２１裏側に向かい、その後スリット拡大部２３から外部に放出される。また、開口部１４から発熱体２０側面裏面に冷却用エアー５０が向かっても、スリット拡大部２３より図１５に示すようにそのまま外部に放出される冷却に寄与しないエアー５１となる。この様に、冷却用エアー５０が発熱体２０に噴出されても全てが有効に作用していない不具合がある。
比較例の冷却時間を表１に示す。
【表１】
各実施例における冷却用エアー時間測定方法においては、発熱体の発熱は下記の様に行った。
2005001268.tif 000003
冷却スタート時の発熱体の温度は約２８０℃である。冷却時間測定としては、冷却スタートしてから発熱体が４０℃に戻るまでの時間とした。
なお、冷却用エアーの流量は、１５０ＮＬ／ｍｉｎとした。
2005001268.tif 000004
図１６に実施例１実施例３及び比較例１による冷却時間の温度変化を示した。
【００２９】
【実施例６】
請求項６及び請求項８に基づく実施例を説明する。図１７は実施例６による熱溶着装置１の組立断面図、図１８は前記熱溶着装置１へ接続する給水装置８０の説明図である。
実施例６で説明する熱溶着装置１の基本的な構成は、実施例１と同じである。また、実施例３でも同様にできる。
本実施例６の特徴は、パイプ１０へ噴霧ノズル７０を具備したことにある。図１７に基づいて説明すると、パイプ１０おける空洞１１の中央に噴霧ノズル７０の先端部が位置するようにパイプ１０の側面に噴霧ノズル７０を取り付けた。ノズルの先端形状は図１７では空洞部の中央でカットされた形状であるが、先端形状をＬ型にして下流方向へノズルを向けた方が霧を生じさせるのに効果的である。
【００３０】
図１８に基づいて給水装置８０について説明する。８１は冷却水を貯えて置く水タンクで本実施例では冷却水として発熱体２０への影響を考慮して蒸留水を用いた。水タンク８１からは水圧を発生させるため水圧発生用ポンプ８２経由して開閉弁（バルブ）８３へ送る。冷却用エアー５０の圧力は本実施例の場合約０．５ＭＰであるため、水路への冷却水の逆流を押さえる必要から水圧を約０．７ＭＰへ水圧発生用ポンプ８２で昇圧させた。開閉弁８３は冷却水が微小流量で制御させなければならないので、本実施例ではその流量制御用にニードルバルブを用いた。このニードルバルブの操作用エアー口「ＯＮ」８４、ニードルバルブの操作用エアー口「ＯＦＦ」８５へエアーを供給することにより開閉し、また、断続的な開閉を可能とした。
【００３１】
したがって、パイプ１０へ冷却用エアー５０を送り込んでいるとき、噴霧ノズル７０から冷却水をパイプ１０内へ供給すると霧が発生する。冷却用エアー５０と霧９０との混合冷媒が発熱体２０へ吹き付けると冷却用エアーの効果と共に霧９０の気化潜熱による冷却効果が相乗して発熱体２０の熱が奪われ冷却効果が増加する。
なお、８６は給水フィルターである。
以上説明したパイプ１０へ噴霧ノズル７０を付けた熱溶着装置１と給水装置８０とを用いて冷却速度を測定した。この測定結果を表２に示す。
なお、冷却媒体として、下記の３通りを用いた。
【００３２】
１．冷却用エアー（１５０ＮＬ／ｍｉｎ）と冷却水（噴出時間１．５ｓｅｃ  噴出量０．３７５ｃｃ）との混合
２．冷却用エアー（１５０ＮＬ／ｍｉｎ）と冷却水（噴出間欠時間１．０＋０．１＋０．１ｓｅｃ  総噴    出量０．３００ｃｃ）との混合
３．冷却用エアー（１５０ＮＬ／ｍｉｎ）のみ
各冷却媒体における冷却時間測定において、発熱体の発熱は下記の様に行った。
2005001268.tif 000005
冷却スタート時の発熱体の温度は約２８０℃である。冷却時間測定としては、冷却スタートしてから発熱体が４０℃に戻るまでの時間とした。
なお、冷却用エアーの流量は、１５０ＮＬ／ｍｉｎとした。
【表２】
2005001268.tif 000006
図１９に各冷却媒体による冷却時間の温度変化を示した。
本実施例６では、冷却水を連続的に１．５秒供給する方法が最も冷却向上効果が高かったが、発熱体の形状や諸条件により、連続給水方法または瞬間的断続給水方法かを選ぶことができる。
なお、上記の冷却水の供給タイミングについては一事例であり、様々な条件に応じてニードルバルブを制御することにより最適な冷却を得られる。
【００３３】
【実施例７】
実施例６では、霧を発生させるため、パイプ１０へ噴霧用ノズル７０を設けて冷却用エアー５０の作用で噴霧用ノズル７０へ供給された冷却水を霧化しているが、実施例７では図２０に示す様に噴霧ノズル７１を発熱体２０内部へ具備した（請求項７）。
噴射ノズル７１へは実施例６同様給水装置８０を接続した。以上の構成により噴霧ノズル７１を介して冷却水を噴射することにより、冷却用エアー５０と霧とが発熱体２０の内部で混合し、発熱体２０を冷却するため、実施例６同様冷却できるので、効率的な冷却効果が得られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱可塑性樹脂成形品に用いる熱溶着装置は、発熱体内部へ冷却用エアーを全体的に吹きかける構造であり、且つ、冷却水を霧にして同様に吹きかける事が可能であるので、次の様な効果を得ることができる。
ａ．発熱体全体を冷却できるため、冷却時間を短縮することが可能になる。
ｂ．冷却に寄与しない冷却用エアーを削減できるため、冷却用エアーの消費量を削減できる。
ｃ．霧の気化熱を利用するため、冷却用エアーのみの冷却に比較して、より短時間で発熱体の冷却が可能となる。
ｄ．給水装置が断続して給水できる機能を有しているため、霧の発生状態を的確に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１による熱溶着装置１の組み立て直前の説明図。
【図２】実施例１におけるパイプ１０の断面図。
【図３】実施例１における熱溶着装置１の断面図。
【図４】実施例１における溶着作業の説明図。
【図５】図３のＡ−Ａ部断面部における冷却用エアー５０の流動を示した説明図。
【図６】実施例２おけるパイプ４０の断面図。
【図７】実施例３による熱溶着装置１の組立図。
【図８】実施例３における支持部材１０の断面図。
【図９】実施例３における熱溶着装置１の断面図。
【図１０】実施例３における溶着作業の説明図。
【図１１】図９のＢ−Ｂ部断面部における冷却用エアー５０の流動を示した説明図。
【図１２】実施例４における支持部材４０の断面図。
【図１３】実施例５における支持部材４０の断面図。
【図１４】比較例１による従来の熱溶着装置１の断面図。
【図１５】図１１のＣ−Ｃ断面図における冷却用エアー５０の流動を示した説明図。
【図１６】実施例１及び実施例３及び比較例における冷却速度の比較例を示すグラフ。
【図１７】実施例６による熱溶着装置１の断面図。
【図１８】実施例６における熱溶着装置１へ接続する給水装置８０の説明図。
【図１９】実施例６の冷却媒体における冷却速度の比較例を示すグラフ。
【図２０】実施例７による熱溶着装置１の断面図。
【符号の説明】
１  熱可塑性樹脂
１０  パイプ
１２、４５  横穴
１３、４７  縦穴
１４、４６  開口部
２０  発熱体
２２  スリット
２３  スリット拡大部
３０  電線
４０  支持部材
５０  冷却用エアー
６０  空隙部
７０  噴霧ノズル
８０  給水装置
９０  霧
【図１】
2005001268.tif 000007
【図２】
2005001268.tif 000008
【図３】
2005001268.tif 000009
【図４】
2005001268.tif 000010
【図５】
2005001268.tif 000011
【図６】
2005001268.tif 000012
【図７】
2005001268.tif 000013
【図８】
2005001268.tif 000014
【図９】
2005001268.tif 000015
【図１０】
2005001268.tif 000016
【図１１】
2005001268.tif 000017
【図１２】
2005001268.tif 000018
【図１３】
2005001268.tif 000019
【図１４】
2005001268.tif 000020
【図１５】
2005001268.tif 000021
【図１６】
2005001268.tif 000022
【図１７】
2005001268.tif 000023
【図１８】
2005001268.tif 000024
【図１９】
2005001268.tif 000025
【図２０】
2005001268.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月28日(2003.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１による熱溶着装置１の組み立て直前の説明図。
【図２】実施例１におけるパイプ１０の断面図。
【図３】実施例１における熱溶着装置１の断面図。
【図４】実施例１における溶着作業の説明図。
【図５】図３のＡ−Ａ部断面部における冷却用エアー５０の流動を示した説明図。
【図６】実施例２おけるパイプ１０の断面図。
【図７】実施例３による熱溶着装置１の組立図。
【図８】実施例３における支持部材４０の断面図。
【図９】実施例３における熱溶着装置１の断面図。
【図１０】実施例３における溶着作業の説明図。
【図１１】図９のＢ−Ｂ部断面部における冷却用エアー５０の流動を示した説明図。
【図１２】実施例４における支持部材４０の断面図。
【図１３】実施例5における支持部材４０の断面図。
【図１４】比較例１による従来の熱溶着装置１の断面図。
【図１５】図１１のＣ−Ｃ断面図における冷却用エアー５０の流動を示した説明図。
【図１６】実施例１及び実施例３及び比較例における冷却速度の比較例を示すグラフ。
【図１７】実施例６による熱溶着装置１の断面図。
【図１８】実施例６における熱溶着装置１へ接続する給水装置８０の説明図。
【図１９】実施例６の冷却媒体における冷却速度の比較例を示すグラフ。
【図２０】実施例７による熱溶着装置１の断面図。
【符号の説明】
１  熱溶着装置
１０  パイプ
１２、４５  横穴
１３、４７  縦穴
１４、４６  開口部
２０  発熱体
２２  スリット
２３  スリット拡大部
３０  電線
４０  支持部材
５０  冷却用エアー
６０  空隙部
７０  噴霧ノズル
８０  給水装置
９０  霧




【手続補正書】
【提出日】平成15年11月7日(2003.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
小径部４３の内部は、パイプを受ける段部４４、そして、当接面２１に近い位置においては段部４４に通じ小径部４３の側面に開口している横穴４５、さらに、横穴４５と段部４４の交点から小径部４３端面に開口した開口部４６へ通じる縦穴４７などが形成されている。
以上説明した各々の部材を組み込んだ実施例３の熱溶着装置１の断面図を図９に示す。支持部材４０は、発熱体２０の絞り部２４に大径部４２が乗る形で位置決めされ、小径部４３と発熱体２０の裏面との間に前記の様に２mmの空隙６０が形成された。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
次に、実施例３の熱溶着装置１の使用例を説明する。
図１０（ａ）〜（ｄ）は溶着作業の説明図、図１１は図９におけるＢ−Ｂ部断面部における冷却用エアー５０の流動を示した説明図である。
先ず図１０（ａ）の様に、成形品（ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂製）５に一体成形された溶着ボス５ａを被固定物６に穿設された固定孔６ａへ挿通させて溶着ボス５ａの先端を被固定物６の表面から突き出させる。次に熱溶着装置１の当接面２１を溶着ボス５ａの先端へ適宜な押し圧で押し付け保持しながら、一対の電線３０に電源装置（図示せず）から電圧を印加すると、電気抵抗により発熱体２０は発熱し、溶着ボス５ａを加熱する。樹脂の溶融温度に達すると図１０（ｂ）に示す様に、溶着ボス５ａは押し圧力で潰されると共に溶融部５ｂとして当接面２１全体に充満される。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
【実施例５】
実施例３で説明した熱溶着装置１の支持部材４０において、本実施例５では、図１３に示す様に、貫通孔４１に続く当接面２１の裏面へ冷却用エアー５０を噴射するための縦穴４７と当接面２１の裏側内面付近に噴射するための斜め穴４８とを当接面２１に近い位置に形成した（請求項５）。その結果、当接面２１と当接面２１に接する側面との境目（コーナー部分）へ向けて冷却用エアー５０を噴出することができ、発熱体２０における温度が高い部分を広範囲に冷却した後、さらにスリット２２へ向かって流動するため、発熱体２０全体を冷却し、その結果、冷却速度を早める効果をもたらす。