JP2012206492A - 樹脂成形品を熱溶着するための発熱体 - Google Patents

樹脂成形品を熱溶着するための発熱体 Download PDF

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Abstract

【課題】複雑な形状を有した樹脂成形品に対しても確実に追従させ配置可能であり、所望の溶着強度を得る。
【解決手段】発熱体３０を、ニクロム線等からなる熱線３２と、複数の熱線３２が撚り合わされた熱線束３４と、複数の前記熱線束３４がさらに撚り合わされた集合体３６とから構成すると共に、前記熱線束３４を、中央に設けられた第１熱線３２ａを中心とし、その外周側に複数の第２熱線３２ｂが螺旋状に撚り合わされた断面対称形状で形成し、前記集合体３６も同様に、中央に設けられた第１熱線束３４ａを中心とし、その外周側に複数の第２熱線束３４ｂが螺旋状に撚り合わされた断面対称形状で形成している。そして、吸気マニホールド１０を構成する分岐管１２ａ〜１２ｄの本体部２２と分岐管カバー２４との間に発熱体３０を配置し、その第１接合部２６と第２接合部２８とを溶融させることによって溶着する。
【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂製材料からなる樹脂成形品を互いに熱溶着して接合するための発熱体に関する。
従来から、熱可塑性樹脂等で形成された樹脂成形品を接合する際に、一方の成形品と他方の成形品の接合面に対して撚り合わされた熱線からなる発熱体を配置し、該発熱体に通電することによって発熱させて前記成形品の接合面を溶融して互いに熱溶着することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１６０６１号公報
しかしながら、上述した発熱体では、２本又は３本の線材を撚り合わせた構成としているため、その曲げ剛性（線剛性）が高く、さらには、該線材の断面形状によって該線材の曲がりやすさの方向が変化し易いため、例えば、複雑な曲げ形状を有した樹脂成形品に用いた場合、成形品の形状に追従させて配置することが困難であり、前記発熱体による成形品の溶着が不完全となり、前記樹脂成形品の溶着強度が低下してしまうという問題が生じる。
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、複雑な形状を有した樹脂成形品に対して確実に追従させて配置可能であり、所望の溶着強度を得ることが可能な樹脂成形品を熱溶着するための発熱体を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、通電作用下に発熱し、熱可塑性樹脂で成形された樹脂成形品を互いに熱溶着させるための発熱体であって、
複数本の熱線を互いに撚り合わせた熱線束と、
複数の前記熱線束を互いに撚り合わせた集合体と、
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、樹脂成形品を熱溶着させるための発熱体を、複数本の熱線を互いに撚り合わせた熱線束と、複数の前記熱線束を互いに撚り合わせた集合体とから構成することにより、２本又は３本の線材を撚り合わせた従来の発熱体と比較し、前記熱線の略同一の占有体積における曲げ剛性（線剛性）を抑制することができる。
従って、複雑な形状を有した樹脂成形品を熱溶着する場合でも、該形状に追従させて発熱体を好適に配置することが可能となり、前記樹脂成形品の溶着を確実に行うことができる。その結果、樹脂成形品を所望の溶着強度で確実に溶着することが可能となる。
また、熱線束は、１つの熱線を中心として複数の熱線が周りを取り囲むように外周側に配置するとよい。
またさらに、集合体は、１つの熱線束を中心として複数の熱線束が周りを取り囲むように外周側に配置するとよい。
本発明によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、発熱体を、複数本の熱線を互いに撚り合わせた熱線束と、複数の前記熱線束を互いに撚り合わせた集合体とから構成することにより、２本又は３本の線材を撚り合わせた従来の発熱体と比較し、前記熱線の略同一の占有体積における曲げ剛性を抑制することができるため、例えば、発熱体を用いて複雑な形状を有した樹脂成形品を熱溶着する場合でも、該発熱体を樹脂成形品の形状に好適に追従させて配置することができる。その結果、樹脂成形品の溶着を所望の溶着強度で確実に行うことができる。
本発明の実施の形態に係る発熱体が適用された吸気マニホールドの一部分解斜視図である。 図１の吸気マニホールドの分岐管を構成する本体部と分岐管カバーとの溶着部位を示す断面図である。 図３Ａは、分岐管を構成する本体部と分岐管カバーとが溶着される前を示す説明断面図であり、図３Ｂは、前記本体部の第１接合部に対して発熱体が溶着された状態を示す説明断面図であり、図３Ｃは、本体部の第１接合部に対して分岐管カバーの第２接合部が共に溶着された状態を示す説明断面図である。 変形例に係る発熱体を示す拡大断面図である。
本発明に係る樹脂成形品を熱溶着するための発熱体について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る発熱体を用いて熱溶着される吸気マニホールド１０を示す。
この吸気マニホールド１０は、図１に示されるように、例えば、熱可塑性樹脂から形成され、複数の分岐管１２ａ〜１２ｄと、該分岐管１２ａ〜１２ｄの一端部がそれぞれ接続されるサージタンク１４と、前記サージタンク１４の長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った一端部に設けられる吸入接続部１６と、前記サージタンク１４と並列に設けられるレゾナンスチャンバー１８と、前記サージタンク１４を覆うように装着されるカバー部材２０とを含む。
分岐管１２ａ〜１２ｄは、サージタンク１４の長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って互いに等間隔離間して配置され、且つ、その一端部から他端部に向かって湾曲形状で形成される。この分岐管１２ａ〜１２ｄは、サージタンク１４に接続される本体部２２と、該本体部２２の側方に開口した開口部２２ａを閉塞する分岐管カバー２４とを含む。そして、分岐管１２ａ〜１２ｄの一端部が、サージタンク１４に接続されて連通し、他端部が、図示しない内燃機関のシリンダヘッドに接続されている。
本体部２２の開口部２２ａは、分岐管１２ａ〜１２ｄの湾曲形状に沿った形状で形成され、その周縁部には、分岐管カバー２４の接合される第１接合部２６が形成される。
分岐管カバー２４は、本体部２２の第１接合部２６と略同一形状で形成された第２接合部２８を備え、前記第２接合部２８が前記第１接合部２６に対して当接する。また、第１接合部２６と第２接合部２８との間には、幅方向の略中央に沿って発熱体３０が設けられ、該発熱体３０が発熱して該第１及び第２接合部２６、２８において前記発熱体３０の近傍を溶融することによって前記第１接合部２６と第２接合部２８とが溶着される。
次に、上述した発熱体３０について説明する。この発熱体３０は、図２及び図３に示されるように、例えば、ニクロム線等の通電作用下に発熱する熱線３２と、複数の熱線３２が撚り合わされた熱線束３４と、複数の前記熱線束３４がさらに撚り合わされた集合体３６とからなる。熱線束３４は、例えば、７本の熱線３２から構成され、中央に設けられた第１熱線３２ａを中心とし、その外周側に複数の第２熱線３２ｂが螺旋状に撚り合わされた断面対称形状で形成される。詳細には、熱線束３４は、第１熱線３２ａを中心として第２熱線３２ｂが互いに等間隔離間して同一円上に配置されている。
また、集合体３６は、例えば、７本の熱線束３４から構成され、中央に設けられた第１熱線束３４ａを中心とし、その外周側に複数の第２熱線束３４ｂが螺旋状に撚り合わされた断面対称形状で形成される。詳細には、集合体３６は、第１熱線束３４ａを中心として第２熱線束３４ｂが互いに等間隔離間して同一円上に配置されている。なお、熱線３２、熱線束３４及び集合体３６は、所定長さを有し、例えば、第１及び第２接合部２６、２８の形状に応じて配置される。
サージタンク１４は、所定容積を有した略長方形状のタンクであり、吸入接続部１６から供給される空気が、前記サージタンク１４を通じて各分岐管１２ａ〜１２ｄへとそれぞれ分配される。
吸入接続部１６は、サージタンク１４の側方、すなわち、前記サージタンク１４の長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に開口するように設けられ、例えば、前記サージタンク１４へ供給される空気の供給量を調整するためのスロットルボディ（図示せず）が装着される。そして、図示しないエアクリーナを通過した空気が、スロットルボディによって流量調整された後、吸入接続部１６を経てサージタンク１４へと供給される。
レゾナンスチャンバー１８は、内燃機関の駆動作用下に生じる特定の周波数域で共振し、内燃機関の出力向上（例えば、トルク増加）等を目的として設けられる。このレゾナンスチャンバー１８は内部に空気を滞留可能に形成される。
また、レゾナンスチャンバー１８には、その略中央とサージタンク１４の一端部側（矢印Ａ方向）の内壁面とを接続する連通路（図示せず）が形成され、例えば、内燃機関の駆動作用下に生じる圧力振動に起因し、特定の周波数域において前記レゾナンスチャンバー１８内の空気が連通路を通じてサージタンク１４側へと供給される。
本発明の実施の形態に係る樹脂成形品を熱溶着するための発熱体３０及び該発熱体３０が用いられた吸気マニホールド１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、前記発熱体３０を介して分岐管１２ａ〜１２ｄを構成する本体部２２と分岐管カバー２４とを溶着する場合について説明する。
先ず、図１及び図３Ａに示されるように、分岐管１２ａ〜１２ｄを構成する本体部２２と分岐管カバー２４とが分割された状態で、該本体部２２の第１接合部２６に沿わせるように発熱体３０を載置する。詳細には、第１接合部２６の幅方向中央となるように発熱体３０が配置される。この場合、発熱体３０の曲げ剛性が低くなるように形成されているため、三次元的な形状を有した第１接合部２６に追従させるように前記発熱体３０を変形させて載置することが可能となる。
また、第１接合部２６に対して断面半円状に窪んだ凹部３８（図３Ａ中、二点鎖線形状）を予め形成しておき、該凹部３８に前記発熱体３０を挿入することによって位置決めするようにしてもよい。
そして、発熱体３０に対して図示しない電源を接続し、通電することによって前記発熱体３０を構成する複数の熱線３２がそれぞれ発熱して所定温度に加温される。これにより、発熱体３０の当接している第１接合部２６が加温によって徐々に溶融し、前記発熱体３０を前記第１接合部２６側に向かって押圧することによって該発熱体３０の一部が、溶融した第１接合部２６の内部へと徐々に進入していき埋め込まれた状態となる。この際、第１接合部２６において、溶融した樹脂が外周側に設けられた熱線束３４と隣接する熱線束３４との間に進入すると共に、前記熱線束３４を構成する複数の熱線３２の間にも進入する。
次に、図３Ｂに示されるように、発熱体３０が第１接合部２６に対して約半分だけ埋め込まれた後に、分岐管カバー２４の第２接合部２８が、前記第１接合部２６と対向するように前記分岐管カバー２４を前記本体部２２に向かって下降させ、前記第２接合部２８を、前記発熱体３０に向かって押圧するように移動させる。
これにより、加熱している発熱体３０によって第２接合部２８の当接部位近傍が溶融し、前記発熱体３０の一部が、徐々に前記第２接合部２８の内部へと進入して埋め込まれていく。そして、第２接合部２８が、第１接合部２６に対して接近して当接することにより、本体部２２に対する分岐管カバー２４の接合が完了する。
最後に、発熱体３０への通電を停止することによって該発熱体３０の温度が徐々に低下し、それに伴って、溶融していた第１及び第２接合部２６、２８の樹脂も冷却されて硬化し始める。そして、発熱体３０を常温まで冷却することによって発熱体３０における複数の熱線束３４の間や熱線３２の間へと進入していた樹脂が硬化し、前記熱線束３４及び熱線３２を強固に保持した状態となる。これにより、発熱体３０は、軸方向に直交した断面において、その半分が第１接合部２６に強固に固定され、残りの半分が第２接合部２８に強固に固定されるため、前記発熱体３０を介して前記第１接合部２６と第２接合部２８とが確実且つ強固に溶着される。また、発熱体３０によって溶融した第１及び第２接合部２６、２８同士も、互いに溶着することでより一層強固に溶着されている。
なお、上述した説明においては、先ず、本体部２２の第１接合部２６に対して発熱体３０を溶着した後に、分岐管カバー２４の第２接合部２８を前記発熱体３０に溶着させる場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、最初に、前記発熱体３０を前記第２接合部２８に対して溶着した後、前記第１接合部２６に対して溶着するようにしてもよい。
次に、上述したように分岐管１２ａ〜１２ｄが溶着された吸気マニホールド１０の動作について簡単に説明する。
先ず、内燃機関における各シリンダ室の吸気作用に伴って吸入接続部１６からサージタンク１４へと空気が流入し、前記サージタンク１４内において分岐管１２ａ〜１２ｄへとそれぞれ分配されて供給される。そして、各分岐管１２ａ〜１２ｄへと供給された空気が、内燃機関のシリンダヘッドを通じて各シリンダ内へと順次供給される。また、サージタンク１４に供給された空気の一部が、連通路を通じてレゾナンスチャンバー１８内に導入されて貯えられる。
以上のように、本実施の形態では、吸気マニホールド１０を構成する分岐管１２ａ〜１２ｄの本体部２２と分岐管カバー２４とを溶着する際に用いられる発熱体３０を、ニクロム線等からなる熱線３２と、複数の熱線３２が撚り合わされた熱線束３４と、複数の前記熱線束３４がさらに撚り合わされた集合体３６とから構成している。さらに好適には、前記熱線束３４を、中央に設けられた第１熱線３２ａを中心とし、その外周側に複数の第２熱線３２ｂが螺旋状に撚り合わされた断面対称形状で形成し、また、前記集合体３６も同様に、中央に設けられた第１熱線束３４ａを中心とし、その外周側に複数の第２熱線束３４ｂが螺旋状に撚り合わされた断面対称形状で形成している。
また、さらに好適には、熱線束３４は、第１熱線３２ａを中心として第２熱線３２ｂが互いに等間隔離間して同一円上に配置され、また、集合体３６は、第１熱線束３４ａを中心として第２熱線束３４ｂが互いに等間隔離間して同一円上に配置されている。
このような構成とすることにより、複数の熱線３２が撚り合わされた熱線束３４と、複数の前記熱線束３４がさらに撚り合わされた集合体３６とから発熱体３０を構成することによって該発熱体３０の曲げ剛性（線剛性）を抑制することができ、さらには、熱線３２の長さ方向に対する該熱線３２の断面形状が均一に近づき、前記熱線３２の曲がりやすい方向を前記熱線３２の長さ方向に対して均一に近づけることができるため、例えば、吸気マニホールド１０の分岐管１２ａ〜１２ｄのような複雑な三次元形状を有する成形品を溶着する際にも、前記発熱体３０を確実且つ好適に該分岐管１２ａ〜１２ｄの形状に追従させて溶着を確実に行うことが可能となる。その結果、吸気マニホールド１０を構成する分岐管１２ａ〜１２ｄの本体部２２と分岐管カバー２４とを所望の溶着強度で確実に溶着することができる。
また、熱線３２の本数を素数とし、且つ、熱線束３４の本数も素数として発熱体３０を形成することによって、前記発熱体３０を加温して第１及び第２接合部２６、２８の溶着を行う際、溶融した樹脂を隣接する熱線３２同士の間や隣接する熱線束３４同士の間に好適に進入させることができる。その結果、溶融した樹脂が熱線３２及び熱線束３４の間で硬化することによって発熱体３０を介して第１接合部２６及び第２接合部２８を互いに強固に固定することが可能となる。換言すれば、発熱体３０によって本体部２２と分岐管カバー２４とが強固に溶着されるアンカー効果が得られる。
また、上述した発熱体３０は、例えば、７本の熱線３２が撚り合わされた熱線束３４と、さらに７本の熱線束３４が互いに撚り合わされた集合体３６とを備える構成としていたが、前記熱線３２及び熱線束３４の本数はこれに限定されるものではなく、例えば、図４に示されるように、１９本の熱線５２が撚り合わされた熱線束５４と、さらに７本の熱線束５４が互いに撚り合わされた集合体５６とから発熱体５０を構成するようにしてもよい。
なお、本発明に係る樹脂成形品を熱溶着するための発熱体は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
１０…吸気マニホールド １２ａ〜１２ｄ…分岐管
１４…サージタンク １６…吸入接続部
１８…レゾナンスチャンバー ２０…カバー部材
２２…本体部 ２４…分岐管カバー
２６…第１接合部 ２８…第２接合部
３０、５０…発熱体 ３２、５２…熱線
３２ａ…第１熱線 ３２ｂ…第２熱線
３４、５４…熱線束 ３４ａ…第１熱線束
３４ｂ…第２熱線束 ３６、５６…集合体
３８…凹部

Claims (3)

  1. 通電作用下に発熱し、熱可塑性樹脂で成形された樹脂成形品を互いに熱溶着させるための発熱体であって、
    複数本の熱線を互いに撚り合わせた熱線束と、
    複数の前記熱線束を互いに撚り合わせた集合体と、
    を備えることを特徴とする樹脂成形品を熱溶着するための発熱体。
  2. 請求項１記載の発熱体において、
    前記熱線束は、１つの熱線を中心として複数の熱線が周りを取り囲むように外周側に配置されることを特徴とする樹脂成形品を熱溶着するための発熱体。
  3. 請求項１又は２記載の発熱体において、
    前記集合体は、１つの熱線束を中心として複数の熱線束が周りを取り囲むように外周側に配置されることを特徴とする樹脂成形品を熱溶着するための発熱体。
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