特許 6795189 段付きチューブの高周波誘電溶着装置、および段付きチューブの高周波誘電溶着方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6795189

(24)【登録日】2020年11月16日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】段付きチューブの高周波誘電溶着装置、および段付きチューブの高周波誘電溶着方法

(51)【国際特許分類】

   F16L 47/02 20060101AFI20201119BHJP

   F16L 13/02 20060101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   F16L47/02

   F16L13/02

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-25310(P2017-25310)

(22)【出願日】2017年2月14日

(65)【公開番号】特開2018-132106(P2018-132106A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2019年12月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000195649

【氏名又は名称】精電舎電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100187322

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 直輝

(72)【発明者】

【氏名】城本 平

【審査官】 黒田 正法

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−０４２９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１９２９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−００１４９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｌ ４７／０２

Ｆ１６Ｌ １３／０２

Ｂ２９Ｃ ６５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれが高分子樹脂材料からなり、小径の第一チューブの一端部を大径の第二チューブに嵌挿して第一及び第二チューブの重合わせ端部を高周波誘電溶着させる高周波誘電溶着装置であって、
前記第一チューブの一端部近傍の外周面を押圧して高周波電圧を印加する押圧面を有する第一電極と、
前記第二チューブの重合わせ端部の外周面を押圧して高周波電圧を印加する押圧面を有する第二電極と、
前記第一及び第二電極間に介装され、第一及び第二電極を電気的に絶縁させる絶縁板であって、前記第一及び第二チューブを重合わせたときに段状に形成される第二チューブの端面の全面に当接して取り付けられる側面と、前記第一チューブの一端部近傍の外周面を押圧する押圧面とを有する絶縁板と、
前記第一電極と前記第二電極との間に高周波電圧を印加するための高周波電源と、を備え、
前記高周波電源により前記第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加したときに、前記絶縁板で前記第二チューブの端面に対する前記第一電極及び第二電極間に印加した高周波電圧を阻止し、前記第一電極及び第二電極間の、前記第一チューブ及び第二チューブの重合わせ端部内に、前記第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加するよう構成し、
前記第一チューブと前記第二チューブの分子の極性が反転する誘電作用により発熱して溶融し、前記第一チューブと前記第二チューブが互いに融け合わさった後、冷却固化して互いを溶着させる領域を形成する、ことを特徴とする高周波誘電溶着装置。

【請求項2】

前記高周波電源により前記第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加したときに、前記絶縁板で前記第二チューブの端面に対する前記第一電極及び第二電極間に印加した高周波電圧を阻止し、前記第一電極及び第二電極間の、前記第一チューブ及び第二チューブの重合わせ端部内の半径方向に、前記第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加するよう構成した、ことを特徴とする請求項１に記載の高周波誘電溶着装置。

【請求項3】

前記第二チューブの軸方向に、第二電極の隣に第二の絶縁板、第三電極、第三の絶縁板、第四電極を更に重ね、前記第二チューブの外周にこれら第二の絶縁板、第三電極、第三の絶縁板、第四電極のそれぞれの押圧面を押圧し、第二電極と第三電極の間、第三電極と第四電極の間にも高周波電圧を印加することにより、第一チューブと第二チューブの当接面を誘電溶着するようにした請求項１に記載の段付きチューブの高周波誘電溶着装置。

【請求項4】

それぞれが高分子樹脂材料からなり、小径の第一チューブの一端部を大径の第二チューブに嵌挿して第一及び第二チューブの重合わせ端部を高周波誘電溶着させる高周波誘電溶着方法であって、
前記第一チューブの一端部近傍の外周面を押圧して高周波電圧を印加する押圧面を有する第一電極と、前記第二チューブの重合わせ端部の外周面を押圧して高周波電圧を印加する押圧面を有する第二電極と、前記第一及び第二電極間に介装され、第一及び第二電極を電気的に絶縁させる絶縁板であって、前記第一及び第二チューブを重合わせたときに段状に形成される第二チューブの端面の全面に当接して取り付けられる側面と、前記第一チューブの一端部近傍の外周面を押圧する押圧面とを有する絶縁板と、前記第一電極と前記第二電極との間に高周波電圧を印加するための高周波電源と、を用い、
前記第一チューブの外周に第一電極と絶縁板のそれぞれの押圧面を当接し、
前記第二チューブの端面の全面に前記絶縁板の側面を当接し、
前記第二チューブの外周に第二電極の押圧面を当接し、
前記第一電極と前記第二電極に前記高周波電源装置を接続し、
前記高周波電源により前記第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加し、前記絶縁板で前記第二チューブの端面に対する前記第一電極及び第二電極間に印加した高周波電圧を阻止した状態で、
前記第一電極及び第二電極間の、前記第一チューブ及び第二チューブの重合わせ端部内に、前記第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加し、
前記第一チューブと前記第二チューブを分子の極性が反転する誘電作用により発熱させて溶融し、
前記第一チューブと前記第二チューブが互いに融け合わさった後、冷却固化して互いを溶着させる、
ことを特徴とする高周波誘電溶着方法。

【請求項5】

前記第一電極及び第二電極間の、前記第一チューブ及び第二チューブの重合わせ端部内の半径方向に、前記第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加し、
前記第一チューブと前記第二チューブを分子の極性が反転する誘電作用により発熱させて溶融し、
前記第一チューブと前記第二チューブが互いに融け合わさった後、冷却固化して互いを溶着させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の高周波誘電溶着方法。

【請求項6】

前記第二チューブの軸方向に、第二電極の隣に第二の絶縁板、第三電極、第三の絶縁板、第四電極を更に重ね、前記第二チューブの外周にこれら第二の絶縁板、第三電極、第三の絶縁板、第四電極のそれぞれの押圧面を押圧し、第二電極と第三電極の間、第三電極と第四電極の間にも高周波電圧を印加することにより、第一チューブと第二チューブの当接面を誘電溶着する、請求項４に記載の段付きチューブの高周波誘電溶着方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高分子樹脂素材を用いた段付きチューブの高周波誘電溶着装置、および段付きチューブの高周波誘電溶着方法に関し、特に医療用の異径チューブ、或いは厚みの異なるチューブを重ねた段付き部分や、点滴用容器の点滴用チューブ取り付け用の段付き部分、その他、チューブと継手が重なった段付き部分を溶着するのに好適な高周波誘電溶着装置、および高周波誘電溶着方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、医療用の一対の異径チューブを重ねた段付き部分や、点滴用容器の点滴用チューブ取り付け用の段付き部分を高周波誘電加熱して溶着する高周波誘電溶着装置、および高周波誘電溶着方法が知られている。
高周波誘電加熱は、有極性のプラスチックに高周波（高周波交番電圧）を印加すると、高周波の極性の変化に応じてプラスチックの分子の極が反転し続け、分子運動が活発となり発熱するというもので、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの熱可塑性樹脂が好適な材料とされている。そして実際に、図１４や図１７のように、熱可塑性樹脂を高周波誘電加熱して溶着している（例えば、特許文献１、参照）。

【0003】

図１４では、第一チューブ２１の左端に第二チューブ２２を被せ、第二チューブ２２の外周に、それぞれがブロック状又は板状の形状を持ち、紙面の上下に分割・合体自在に構成し、それぞれの重ね合わせ面に第一チューブ２１と第二チューブ２２を受容してこれに密着する断面半円形状の切欠部を備える、第一電極２３ａ、２３ｂと、絶縁板２４ａ、２４ｂと、第二電極２５ａ、２５ｂを当て、高周波電源２６に第一電極２３ａ、２３ｂと第二電極２５ａ、２５ｂを接続している。ちなみに、高周波電源２６では、例えば、第一電極２３ａ、２３ｂと第二電極２５ａ、２５ｂに１０ＭＨｚから４０ＭＨｚの高周波電流を通電する。

【0004】

図１４において、高周波電源２６により高周波で正極、負極が交番する高周波電流を、第一電極２３ａ、２３ｂと第二電極２５ａ、２５ｂの間に流すと、一方の電極から他方の電極に向けて交互に高周波電圧が印加される。そして、図１４の両端矢印付き点線のように絶縁板２４ａ、２４ｂの切欠部内側の第一チューブ２１と第二チューブ２２の分子の極が反転し続ける。

【0005】

絶縁板２４ａ、２４ｂの近傍にある第一チューブ２１と第二チューブ２２の中では高周波電流の誘電作用により、第一チューブ２１と第二チューブ２２の分子が正極と負極の極性反転を繰り返して発熱し、図１５の点線で示したハッチング領域２９が溶融する。高周波電源２６の通電を止めると、第一チューブ２１と第二チューブ２２のハッチング領域２９は冷えて固まって溶着する。

【0006】

なお、図１４では、プラスチックの分子の極が反転するイメージを３つの両端矢印付き点線で示した。第一チューブ２１と第二チューブ２２の第一、第二電極が当接している表面に近い部分ではプラスチックの分子の極が反転するが、第一、第二電極から離れた部分はプラスチックの分子の極が反転しにくい。そのため、第二チューブ２２の肉厚又は、第一チューブ２１と第二チューブ２２の肉厚が厚いと、第一チューブ２１と第二チューブ２２に第一、第二電極が当接している表面から離れたところでは発熱量は減る。

【0007】

極端な場合、第一電極２３ａ、２３ｂと第二電極２５ａ、２５ｂが当接している近傍の第二チューブ２２は発熱、溶融、固化するが、第一電極２３ａ、２３ｂと第二電極２５ａ、２５ｂから離れている第一チューブ２１は発熱も溶融もせず、第一チューブ２１と第二チューブ２２の当接した部分が溶着しないこともある。このような理由で、従来の高周波誘電溶着装置では、溶着できるチューブの肉厚、特に第二チューブの肉厚が薄いものに限られるという問題があった。

【0008】

また、特許文献１には、図１６、図１７のように、点滴用容器３１の端部にチューブ３２を設け、チューブ３２に段付き継手３７を溶着して、段付き継手３７に点滴用チューブ３８を嵌めるようにした例が示されている。この従来例では、図１７に高周波誘電溶着装置の概略断面を示したように、チューブ３２の端面３２ａと段付き継手３７の段付き部分の端面を突合せて、それぞれの外周に、紙面に向かって上下に分割・合体自在な第一電極３３ａ、３３ｂと、絶縁板３４ａ、３４ｂと、第二電極３５ａ、３５ｂを当て、高周波電源３６から高周波電圧を印加する構成になっている。

【0009】

図１７に示す溶着電極の組み付け状態で、高周波電源３６に通電すると、第一電極３３ａ、３３ｂと第二電極３５ａ、３５ｂとの間に、交互に、絶縁板３４の切欠部内側を図１７の両端矢印付き点線のように高周波電圧が印加され、プラスチックの分子の極が反転する。図１８Ａ、１８Ｂは、図１７のＥ部分を、発明理解のために拡大して示した拡大図である。なお、図１７ではプラスチックの分子の極が反転する向きを示すイメージを３つの両端矢印付き点線で示したが、図１８Ａ、図１８Ｂは、一つの矢印付き点線を例に、プラスチックの分子の極の向きが、どの部材からどの部材に向けて反転するかを図示したものである。

【0010】

すなわち、高周波電源装置３６によって、第一電極３３ａと第二電極３５ａの間に高周波電圧を印加すると、図１８Ａのように、（Ｓ）第一電極３３ａから段付き継手３７へプラスチックの分子の極が向き、（Ｔ）絶縁板３４ａの直下の段付き継手３７からチューブ３２へチューブの軸方向にプラスチックの分子の極が向き、（Ｕ）チューブ３２から第二電極３５ａへとプラスチックの分子の極が向く。次に図１８Ｂのようにプラスチックの分子の極は逆方向に反転し、（Ｕ’）第二電極３５ａからチューブ３２へ、（Ｔ’）絶縁板３４ａの直下のチューブ３２から段付き継手３７へチューブの軸方向に、そして（Ｓ’）段付き継手３７から第一電極３３ａへとプラスチックの分子の極が向く。その後、高周波の極性の変化に応じてプラスチックの分子の極が反転し続ける。

【0011】

そして、段付き継手３７とチューブ３２ではチューブの軸方向に分子が極性反転を繰り返して発熱して溶融する。高周波電流の通電を止めると、段付き継手３７とチューブ３２が突き合わさっている部分が、図１９の点線を付けて示した領域３９ａ、３９ｂのよう固まって溶着する。
段付き継手３７とチューブ３２では、第一、第二電極が当接している表面に近い部分ではプラスチックの分子の極が反転するが、第一、第二電極から離れた部分はプラスチックの分子の極が反転しにくい。そのため、段付き継手３７の段付き部分の端面とチューブ３２の端面が突合せられている部分はプラスチックの分子が発熱するが、チューブ３２と段付き継手３７が半径方向に重なった部分は発熱量が減る。そのため、図１７の例では、第一、第二電極が当接している表面に近い部分チューブ３２の端面と段付き継手３７の段付き部分の端面が突合せられている突合せ面と近傍部分を溶着して必要な強度を得るようにしている。

【0012】

ちなみに、図１９Ａは、チューブ３２と段付き継手３７を溶着したときの断面図、図１９Ｂは、チューブ３２に溶着した段付き継手３７の他端に、他のチューブ３８を嵌めた状態を示している。他のチューブ３８を嵌める側の段付き継手３７の端面の形状は変形していないので、他のチューブ３８と段付き継手３７の端面は良好に密着できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開昭６０−１４９５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、高分子樹脂素材を用いた段付きチューブの高周波誘電溶着装置、および段付きチューブの高周波誘電溶着方法に関し、特に医療用の異径チューブ、或いは厚みの異なるチューブを重ねた段付き部分や、点滴用容器の点滴用チューブ取り付け用の段付き部分、その他、チューブと継手が重なった段付き部分を溶着するのに好適な、新しい高周波誘電溶着装置、および新しい高周波誘電溶着方法を提供することを課題としている。

【0015】

本発明は、より具体的には、チューブを重ねた段付き部分や、チューブと継手が重なった段付き部分の形状を保った状態で、チューブの半径方向に確実に高周波誘電溶着する、新しい段付きチューブの高周波誘電溶着装置および新しい段付きチューブの高周波誘電溶着方法を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0016】

それぞれが高分子樹脂材料からなり、小径の第一チューブの一端部を大径の第二チューブに嵌挿して第一及び第二チューブの重合わせ端部を高周波誘電溶着させる高周波誘電溶着装置であって、第一チューブの一端部近傍の外周面を押圧して高周波電圧を印加する押圧面を有する第一電極と、第二チューブの重合わせ端部の外周面を押圧して高周波電圧を印加する押圧面を有する第二電極と、第一及び第二電極間に介装され、第一及び第二電極を電気的に絶縁させる絶縁板であって、第一及び第二チューブを重合わせたときに段状に形成される第二チューブの端面の全面に当接して取り付けられる側面と、第一チューブの一端部近傍の外周面を押圧する押圧面とを有する絶縁板と、第一電極と第二電極との間に高周波電圧を印加するための高周波電源と、を備え、高周波電源により第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加したときに、絶縁板で第二チューブの端面に対する第一電極及び第二電極間に印加した高周波電圧を阻止し、第一電極及び第二電極間の、第一チューブ及び第二チューブの重合わせ端部内に、第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加するよう構成し、第一チューブと第二チューブの分子の極性が反転する誘電作用により発熱して溶融し、第一チューブと第二チューブが互いに融け合わさった後、冷却固化して互いを溶着させる領域を形成するようにしている。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、チューブを重ねた段付き部分や、チューブと継手が重なった段付き部分の形状を保った状態で、チューブの半径方向に確実に高周波誘電溶着することができる。
本発明の付随的効果として、第二チューブの肉厚又は、第一チューブと第二チューブの肉厚が厚いときでも、第一チューブと第二チューブを重ねた段付き部分をチューブの半径方向に誘電溶着することができる。

【0018】

本発明は、厚みが薄いチューブ同士の溶着だけに限らず、段付き継手を使用することなく、肉厚のチューブ同士、或いは肉厚のチューブと肉薄チューブとの溶着接続を可能にする段付きチューブの高周波誘電溶着装置および段付きチューブの高周波誘電溶着方法を提供することができる。
また、本発明で割型タイプの電極を使用したものは、チューブに電極を通す作業が不要なので、溶着作業のタクトタイムを短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の概略構成を示した断面図。

【図2】本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の概略構成を示した左側面図。

【図3】本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の下側電極部分と上側電極部分とを離し、両者の間に一部を重ねた第一チューブと第二チューブを示し、互いの位置関係を示した分解断面図。

【図4】本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置で、段付きチューブの上下の外周面に上側電極と下側電極をそれぞれ当接させ、高周波電圧を印加している状態を示した図。

【図5A】本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の図４のＤ部分の拡大図。

【図5B】本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の図４のＤ部分の拡大図であり、別の電圧印加状態を示した図。

【図6A】発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置で溶着した段付きチューブの断面図。

【図6B】本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置で溶着した段付きチューブに他のチューブを嵌めた状態を示した断面図。示した図。

【図7A】本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の変形例を示し、図４のＤ部分に対応する類似の拡大図。

【図7B】本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の別の変形例を示し、図４のＤ部分に対応する類似の拡大図。

【図8】本発明の実施形態２に係る高周波誘電溶着装置の概略構成を示した断面図。

【図9】本発明の実施形態２に係る高周波誘電溶着装置で、高周波誘電溶着したチューブの断面図。

【図10】本発明の実施形態３に係る高周波誘電溶着装置の概略構成を示した断面図。

【図11】本発明の実施形態３に係る高周波誘電溶着装置で、高周波誘電溶着したチューブの断面図。

【図12】本発明の実施形態４に係る高周波誘電溶着装置の概略構成を示した断面図。

【図13】本発明の実施形態５に係る高周波誘電溶着装置の概略構成を示した断面図。

【図14】従来の高周波誘電溶着装置で、段付きチューブの上下の外周面に上側電極と下側電極をそれぞれ当接させ、高周波電圧を印加している状態を示した図。

【図15】従来の高周波誘電溶着装置で、高周波誘電溶着した段付きチューブの断面を示した図。

【図16】従来の点滴用容器と、段付き継手と、点滴用チューブの位置関係を示した分解斜視図。

【図17】従来の高周波誘電溶着装置で、点滴用容器端チューブの上下の外周面と段付き継手の上下の外周面に第一電極と第二電極をそれぞれ当接させ、高周波電圧を印加している状態を示した図。

【図18A】従来の高周波誘電溶着装置の図１７のＥ部分の拡大図。

【図18B】従来の高周波誘電溶着装置の図１７のＥ部分の拡大図であり別の電圧印加状態を示した図。

【図19A】従来の高周波誘電溶着装置で、高周波誘電溶着した段付きチューブの断面を示した図。

【図19B】従来の高周波誘電溶着装置で、高周波誘電溶着した段付きチューブに他のチューブを嵌めた状態を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（実施形態１）
実施形態１では、外径が小径、言い換えれば細い第一チューブの一端部を、内径が第一チューブと実質的に同径で、外径が第一チューブより大径、言い換えれば太い第二チューブに嵌挿して両チューブの端部を重ね合わせ、当該重合わせ端部に形成される第二チューブの端面を段部の端面とした段付きチューブを例に、かかる段付きチューブの重合わせ端部をチューブの半径方向に高周波誘電溶着する高周波誘電溶着装置を説明する。

【0021】

図１は、実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の概略構成を示した断面図であり、図２は、実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の概略構成を示した左側面図である。
実施形態１に係る高周波誘電溶着装置は、図1に示したように、細い第一チューブ１の一端に第二チューブ２を重ねた段付きチューブを高周波誘電溶着する高周波誘電溶着装置であって、この実施形態１では、図面上、上下に分割される、分割ブロック型電極及び分割型絶縁板が使用され、詳細は後述するように各電極及び絶縁板の合わせ面には、チューブを密着して収容する切欠部（押圧面）が形成されている。

【0022】

より具体的には、実施形態１の溶着装置は、細い第一チューブ１の外周面を押圧する押圧面３ａ1、３ｂ1をそれぞれ有する第一電極３ａ、３ｂと、同じく細い第一チューブ１の外周面を押圧する押圧面４ａ1、４ｂ1をそれぞれ有する、Ｌ字型断面をした絶縁板４ａ、４ｂと、第二チューブ２の外周面を押圧する押圧面５ａ1、５ｂ1をそれぞれ有する第二電極５ａ、５ｂを備えている。絶縁板４ａ、４ｂは、それぞれの側面４a2、４b2に第二チューブ２の端面２aの全面を当接させ、図１において、第二電極５ａの上方に給電板６と給電端子部６ａを配置し、第一電極３ｂの下方にアース板７を配置している。そして、Ｌ字型断面をした絶縁板４ａと４ｂをＬ字の水平部分を互いに反対側に延ばした形で配置し、絶縁板４ａは、給電板６と第一電極３ａ、３ｂを絶縁し、絶縁板４ｂは、アース板７と第二電極５ａ、５ｂを絶縁している。

【0023】

そして、第一電極３ａ、３ｂと第二電極５ａ、５ｂは、それぞれ上下方向に分割、合体自在として、図２に示す接続板３ｃで第一電極３ａと３ｂを電気的に接続し、図２に示す接続板５ｃで第二電極５ａと５ｂを電気的に接続している。すなわち、第一電極３ａ、３ｂは、アース板７と電気的に接続されており、第二電極５ａ、５ｂは、給電板６に電気的に接続されている。そして、給電板６とアース板７に高周波電源装置Ｐを接続している。なお、図１のプラス（＋）、マイナス（−）の記号は、発明理解のために正極、負極を示す記号として示した。

【0024】

第二チューブ２の先端の外直径及び内直径は、後述する図６Ａ、図６Ｂのように、細い第一チューブ１に嵌められる他のチューブ１０のそれらと同じにしてある。第二チューブ２の先端の端面２aは、絶縁板４ａ，４ｂの側面４a2、４b2や他のチューブ１０の端面１０aに当接する平面に仕上げられている。
図３は、本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の下側電極部分と上側電極部分とを離し、両者の間に一部を重ねた第一チューブと第二チューブを示し、互いの位置関係を示した分解断面図である。

【0025】

溶着作業を開始するときは、下側電極部分に第一チューブ１の一端部を第二チューブ２に嵌挿してこれらを重ねた段付きチューブをＡ矢印のように載せ、上側電極部分をＢ矢印のように被せて、下側電極部分と上側電極部分とを一体に組み合わせる。このとき、各電極の押圧面がチューブ１，２の外周面を押圧し、電極がチューブの外周面に密着するように取り付けられ、チューブ重合わせ部の均一な溶着性能が確保されるようにしている。電極をこの様に組み付けた後、給電板６とアース板７に高周波電源装置Ｐから高周波電圧を印加する。

【0026】

図４は、本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置で、段付きチューブの上下の外周面に上側電極部分と下側電極部分をそれぞれ当接させ、高周波電流を通電している状態を示した図である。図５Ａ、図５Ｂは、本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の図４のＤ部分を発明理解のために拡大して示した拡大図である。図５Ａ、図５Ｂは、高周波電圧を印加する向きを逆に示して、タイミングにより交互に極性が反転することを示した。なお、図４では、プラスチックの分子の極が反転する向きを示すイメージを３本の点線矢印で示したが、図５Ａ、図５Ｂは、一つの矢印付き点線を例に、プラスチックの分子の極の向きが、どの部材からどの部材に向けて反転するかを説明した。

【0027】

高周波電源装置Ｐによって、給電板６とアース板７の間に高周波電圧を印加すると、図５Ａのように、（ａ）第一電極３ａから第一チューブ１へプラスチックの分子の極が向き、（ｂ）絶縁板４ａの直下の第一チューブ１でチューブの軸方向にプラスチックの分子の極が向き、（ｃ）第一チューブ１から第二チューブ２へチューブの半径方向にプラスチックの分子の極が向き、（ｄ）第二チューブ２から第二電極５ａへプラスチックの分子の極が向く。そして図５Ｂのようにプラスチックの分子の極は逆方向に反転し、（ｄ’）第二電極５ａから第二チューブ２へ、（ｃ’）第二チューブ２から第一チューブ１へチューブの半径方向に、（ｂ’）絶縁板４の直下の第一チューブ１でチューブの軸方向に、そして（ａ’）第一チューブ１から第一電極３ａへとプラスチックの分子の極が向く。その後、高周波の極性の変化に応じてプラスチックの分子の極が反転し続ける。

【0028】

そして、高周波電流の誘電作用により、第一チューブ１と第二チューブ２の内部の分子が正極と負極の極性反転を繰り返して発熱して溶融する。
高周波電流の通電を止めると、第一チューブ１と第二チューブ２のチューブの半径方向に重なっている部分が、図６Ａ、図６Ｂの点線を付けて示した領域９のように固まって溶着する。

【0029】

本願発明では、高周波電源により第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加したときに、絶縁板で第二チューブの端面に対する第一電極及び第二電極間に印加した高周波電圧を阻止するようにしたこと、そして第一電極及び第二電極間の、第一チューブ及び第二チューブの重合わせ端部内で半径方向に、第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加するようしたことに特徴がある。

【0030】

そして、本発明によれば、第一チューブ１の先端の外周面１ｂは第一電極３a、３bの押圧面に押圧されて全周が均一に当接していて円筒形が保たれ、第二チューブ２の先端の端面２aは絶縁板４ａ、４ｂに当接していて平面が保たれ、第二チューブ２の先端の外周面２bは第二電極５ａ、５ｂに当接していて円筒形が保たれ、溶着時の加熱にも元の形が変形せずに保たれる。

【0031】

図６Ａの右側から、二点鎖線の仮想線で示した他のチューブ１０を第一チューブ１に嵌めて軸方向に押していくと、図６Ｂに示したように、チューブ１０の端面１０bが第二チューブ２の先端面２aの平面に当接する。
本発明によれば、チューブの外周面や端面を電極及び絶縁板で拘束した状態で誘電溶着するので、段付き部分の外形の変形が防止される。第一チューブの外周面１ｂが溶着時の加熱による変形が防止されるため、段付き部分の外形と他のチューブ１０は、良好に密着して結合させることができる。

【0032】

繰り返しの説明になるが、本発明によれば、第一チューブ１と第二チューブ２のチューブの半径方向に重なっている部分（重合わせ端部）で、高周波電圧をチューブの半径方向に印加し、高周波電流の誘電作用により、第一チューブ１と第二チューブ２の内部の分子が正極と負極の極性反転を繰り返して発熱して溶融させ、互いに溶着させている。
そして、第一チューブ１と第二チューブ２の肉厚の厚さに左右されずに所定の強度で溶着することを可能にしている。

【0033】

また、第一チューブ１と第二チューブ２の段付き部分の形状を変形させないようにしている。
なお、本発明に係る実施形態１では、第一チューブ１の外周面１bに第一電極３a、３ｂと絶縁板４a、４bのそれぞれの押圧面を当接させ、絶縁板４a、４bの側面に第二チューブ２の端面２aの全面に当接させ、第二チューブの外周面２bに第二電極の押圧面を当接させる構成を要件としているが、第一電極の押圧面が当接する第一チューブの外周の直径と、前記絶縁板の押圧面が当接する第一チューブの外周の直径は同じ直径であってもよいし、図７Ａや図７Ｂの本発明の実施形態１に係る高周波誘電溶着装置の変形例のように異なっていてもよい。

【0034】

図７Ａでは、第一電極の押圧面が当接する第一チューブの外周の直径が絶縁板の押圧面が当接する第一チューブの外周の直径より大きく、図７Ｂでは、第一電極の押圧面が当接する第一チューブの外周の直径が絶縁板の押圧面が当接する第一チューブの外周の直径より小さいが、このように第一チューブの外周の直径が途中で変わったとしても、高周波電流の流れ方は、図５Ａと図５Ｂと変わらないからである。

【0035】

また、本発明は割型タイプの電極を使用している。そのため、誘電溶着前にチューブに電極を通し、誘電溶着後にチューブから電極を取り外す、という時間のかかる作業が不要なので、溶着作業のタクトタイムを短縮することができる。
（実施形態２）
実施形態２では、第二チューブ１２の先端側外周面の形状を先に向かって半径が順次小さくなる円錐台形にしている。図８は、本発明の実施形態２に係る高周波誘電溶着装置の概略構成を示した断面図である。なお、図において、先に説明した実施態様１と類似の構成要素、部材、部分等であって、作用効果が容易類推することができるものには、同じ符号を付して説明を省略する（以下、同様）。

【0036】

図８で、第二チューブ１２の先端部１２ｂは円錐台状に細くなっていて、先端の外径は、細い第一チューブ１に嵌められる他のチューブ１３の外経と同じにしてある。また第二チューブ１２の先端面１２ａは、絶縁板４ａの側面や他のチューブ１３の端面１３ａに当接する平面に仕上げられている。
図８で、図示しない高周波電源Ｐから高周波電圧を第一電極３ａ、３ｂ及び第二電極５ｃ、５ｄに印加すると、第一電極３ａ、３ｂから第一チューブ１へプラスチックの分子の極が向き、そして絶縁板４ａ、４ｂの直下の第一チューブ１でチューブの軸方向にプラスチックの分子の極が向き、絶縁板４ａ、４ｂの直下をくぐると、第一チューブ１から第二チューブ１２へチューブの半径方向にプラスチックの分子の極が向き、次いで第二チューブ１２から第二電極５ｃ、５ｄへプラスチックの分子の極が向く。そしてプラスチックの分子の極は逆方向に反転し、第二電極５ｃ、５ｄから第二チューブ１２へ、そして第二チューブ１２から第一チューブ１へチューブの半径方向に、絶縁板４ａ、４ｂの直下をくぐって、第一チューブ１から第一電極３ａ、３ｂへとプラスチックの分子の極が向く。その後、高周波の極性の変化に応じてプラスチックの分子の極が反転し続ける。

【0037】

そして、高周波電流の誘電作用により、第一チューブ１と第二チューブ１２の内部の分子が正極と負極の極性反転を繰り返して発熱して溶融する。高周波電流の通電を止め、高周波電圧の印加を止めると、第一チューブ１と第二チューブ１２が重なった部分が、図９の点線を付けて示したハッチング領域９ａのよう固まって溶着する。
本願発明の実施形態２でも、高周波電源により第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加したときに、絶縁板で第二チューブの端面に対する第一電極及び第二電極間に印加した高周波電圧を阻止するようにしたこと、そして第一電極及び第二電極間の、第一チューブ及び第二チューブの重合わせ端部内で半径方向に、第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加するようしたことは、実施形態１と同じである。

【0038】

なお、図９は、本発明の実施形態２に係る高周波誘電溶着装置で高周波誘電溶着したチューブの断面図を示した図であり、本願発明の実施形態２によれば、図９のように、第二チューブ１２の先端の外周面１２ｂは第二電極５ｃ、５ｄに当接していて円錐形が保たれ、先端の端面１２ａは絶縁板４ａ、４ｂに当接していて平面が保たれ、第一チューブ１の外周面１ｂは第一電極３ａ、３ｂに当接していて円筒形が保たれ、誘電溶着の加熱にも拘わらず元の形が変形せずに保たれている。

【0039】

図９の右側から、二点鎖線の仮想線で示した他のチューブ１３を第一チューブ１の端部外周１ｂに嵌めて軸方向に押していくと、チューブ１３の端面１３ａが第二チューブ１２の先端面１２ａの平面に当接する。誘電溶着しても段付き部分の外形が変形していないため、段付き部分の外形と他のチューブ１３は、良好に密着する。
本発明の実施形態２では、第二チューブ１２の先端は円錐台状に先端が細くなっていて、先端１２ａの外径は、細い第一チューブ１に嵌められる他のチューブ１３の外経と同じにしてあるので、チューブの外形が滑らかに推移して、見た目に美しく、曲げ力が働いてもしなやかに曲がるという利点がある。
（実施形態３）
実施形態３では、第二チューブ１４の先端側外周面の形状を先に向かって半径が段階的に小さくなる形、つまり円筒を積み重ねた形にしている。図１０は、本発明の実施形態３に係る高周波誘電溶着装置の概略構成を示した断面図である。図１１は、本発明の実施形態３に係る高周波誘電溶着装置で、高周波誘電溶着したチューブの断面図である。

【0040】

図１０で、第二チューブ１４の先端部は段階的に細くなっていて、先端１４ａでの外径は、細い第一チューブ１の外周面１ｂに嵌められる他のチューブ１３の外経と同じにしてある。そのため、第二チューブ１４の先端面１４ａは、絶縁板４ａの表面に当接する。
図１０で、図示しない高周波電源Ｐから高周波電圧を印加すると、第一電極３ａ、３ｂから第一チューブ１へプラスチックの分子の極が向き、そして絶縁板４ａ、４ｂの直下の第一チューブ１でチューブの軸方向にプラスチックの分子の極が向き、絶縁板４ａ、４ｂの直下をくぐると、第一チューブ１から第二チューブ１４へ半径方向にプラスチックの分子の極が向き、次いで第二チューブ１４から第二電極５ｅ、５ｆへプラスチックの分子の極が向く。

【0041】

そしてプラスチックの分子の極は逆方向に反転し、第二電極５ｅ、５ｆから第二チューブ１４へ、第二チューブ１４から第一チューブ１へ半径方向に、絶縁板４ａ、４ｂの直下をくぐって、第一チューブ１から第一電極３ａ、３ｂへとプラスチックの分子の極が向く。その後、高周波の極性の変化に応じてプラスチックの分子の極が反転し続ける。
そして、高周波電流の誘電作用により、第一チューブ１と第二チューブ１４の内部の分子が極性反転を繰り返して溶融する。高周波電流の通電を止め、高周波電圧の印加を止めると、第一チューブ１と第二チューブ１４の重なった部分では、図１１の点線を付けて示したハッチング領域９ｂのよう固まって溶着する。

【0042】

本願発明の実施形態３でも、高周波電源により第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加したときに、絶縁板で第二チューブの端面に対する第一電極及び第二電極間に印加した高周波電圧を阻止するようにしたこと、そして第一電極及び第二電極間の、第一チューブ及び第二チューブの重合わせ端部内で半径方向に、第一電極及び第二電極間に高周波電圧を印加するようしたことは、実施形態１と同じである。

【0043】

本願発明の実施形態３では、第二チューブ１４の先端の外周面１４ｂは第二電極５ｅ、５ｆに当接していて円筒形が保たれ、先端の端面１４ａは絶縁板４ａ、４ｂに当接していて平面が保たれ、第一チューブ１の外周面１ｂは第一電極３ａ、３ｂに当接していて円筒形が保たれる。その結果、元の形が変形せずに保たれる。
図１１の右側から、二点鎖線の仮想線で示した他のチューブ１３を第一チューブ１に嵌めて軸方向に押していくと、チューブ１３の端面１３ａが第二チューブ１４の先端面１４ａの平面に当接する。誘電溶着しても段付き部分の外形が変形していないため、段付き部分の外形と他のチューブ１３は、良好に密着する。

【0044】

本発明の実施形態３では、第二チューブ１４の先端部は段階的に先端が細くなっていて、先端の外径は、細い第一チューブ１に嵌められる他のチューブ１３の外経と同じにしてあるので、チューブの外形が段階的に推移していて、曲げ力が働いてもしなやかに曲がるという利点がある。
（実施形態４）
なお上記実施形態では示さなかったが、本発明により、点滴用容器の点滴用チューブ取り付け用の段付き部分を形成するときに、段付き継手の代わりにストレートなチューブを用いて点滴用容器に溶着して形成することもできる。

【0045】

図１２は、本発明の実施形態４を示した、点滴用容器の点滴用チューブ取り付け用の段付き部分を形成するための高周波誘電溶着装置の概略断面図である。第一チューブ１１の外周面に第一電極３３ａ、３３ｂの押圧面と絶縁板３４ａ、３４ｂの押圧面を当接し、絶縁板３４ａ、３４ｂの側面を点滴用容器のチューブ３２の端面に当接し、第二電極３５ａ、３５ｂの押圧面を点滴用容器のチューブ３２の外周面に当接して、高周波電源３６から高周波電圧を第一電極３３ａ、３３ｂ及び第二電極３５ａ、３５ｂに印加して、第一チューブ１１と点滴用容器のチューブ３２を溶融し、高周波電圧の印加を止めて、第一チューブ１１と点滴用容器のチューブ３２の重なつた部分をチューブの半径方向に溶着している。

【0046】

本発明の実施形態４では、図１６、図１７で示した従来例のように段付き継手を用いずに誘電溶着しても段付き部分の外形が変形していないため、段付き部分の外形と他のチューブ３８は、良好に密着する。
（実施形態５）
なお実施形態５として、段付きチューブの段部から軸方向に一定の長さの範囲を誘電溶着する高周波誘電溶着装置を説明する。

【0047】

図１３は、本発明の実施形態５の段付きチューブの段部から軸方向に一定の長さの範囲を誘電溶着する高周波誘電溶着装置の要部の概略断面図を示している。図１３では、実施形態１から４で説明した第一電極３ａ、３ｂ、絶縁板４ａ、４ｂ、第二電極５ａ、５ｂに加えて、第二電極５ａ、５ｂの左隣に第二の絶縁板４ｃ、４ｄ、第三電極３ｃ、３ｄ、第三の絶縁板４ｅ、４ｆ、第四電極５ｃ、５ｄがチューブの軸方向に重ねられている。

【0048】

図１３で、絶縁板４ａ、４ｂの側面に第二チューブ２の端面を当接させているのは、実施形態１から４と同じであるが、細い第一チューブ１の外周１ｂを押圧しているのは第一電極３ａ、３ｂと絶縁板４ａ、４ｂだけであり、第二電極５ａ、５ｂ、第二の絶縁板４ｃ、４ｄ、第三電極３ｃ、３ｄ、第三の絶縁板４ｅ、４ｆ、第四電極５ｃ、５ｄは、太い第二チューブ２の外周２ｂを押圧している。

【0049】

なお、第一電極３ａ、３ｂと第三電極３ｃ、３ｄは接続部材３ｅで電気的に接続し、第二電極５ａ、５ｂと第四電極５ｃ、５ｄは接続部材５ｅで電気的に接続している。このことにより、高周波電源装置Ｐから、給電部６ａ、給電板６、第四電極５ｃ、５ｄ、第三電極３ｃ、３ｄ、第二電極５ａ、５ｂ、第一電極３ａ、３ｂ、アース板７へ、そしてその逆方向へと高周波電圧が印加されるように構成されている。

【0050】

段付きチューブの段部で、細い第一チューブ１の外周１ｂを第一電極３ａ、３ｂと絶縁板４ａ、４ｂが押圧しているため、第一チューブ１と第二チューブ２の半径方向に高周波電圧が印加され、第一チューブ１と第二チューブ２の重なっている当接面同士が誘電発熱して溶着することは、実施形態１から４で説明したのと同じである。
実施形態５では上記に加えて、第二電極５ａ、５ｂと第三電極３ｃ、３ｄの間、そして第三電極３ｃ、３ｄと第四電極５ｃ、５ｄの間でも高周波電圧を印加するようにしている。そのため、チューブの軸方向について第二電極５ａ、５ｂと第三電極３ｃ、３ｄの間、そして第三電極３ｃ、３ｄと第四電極５ｃ、５ｄの間でも、第一チューブ１と第二チューブ２の半径方向に高周波電圧が印加される。

【0051】

第二電極５ａ、５ｂと第三電極３ｃ、３ｄの間、そして第三電極３ｃ、３ｄと第四電極５ｃ、５ｄの間でも高周波電圧が印加されると、チューブの軸方向について第二電極と第三電極の間、そして第三電極と第四電極の間でも誘電溶着される。そのため、段付きチューブの段部の段部近傍だけでなく、段付きチューブの段部から軸方向に一定の長さの範囲を誘電溶着することができる。図１３では、誘電溶着範囲を太線で強調して例示した。

【0052】

実施形態５では、段付きチューブの段部から軸方向に一定の長さの範囲を誘電溶着することができるので、第一チューブと第二チューブの溶着強度が大きくなる効果がある。なお、必要により電極数を増やすことにより、チューブの軸方向に誘電溶着範囲を拡大することができる。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明は、段付きチューブの高周波誘電溶着装置、および段付きチューブの高周波誘電溶着方法に関し、特に医療用の第一チューブと第二チューブを重ねた段付き部分や、点滴用容器の点滴用チューブ取り付け用段付き部分、その他、チューブと継手が重なった段付き部分を溶着する高周波誘電溶着装置、および段付きチューブの高周波誘電溶着方法に適用できる。

【0054】

また、医療用の段付きチューブの他に、化学実験用の段付きチューブ、空圧や油圧などの流体制御回路用の段付きチューブの他、各種生産機械器具の段付きチューブの高周波誘電溶着に適用することができる。

【符号の説明】

【0055】

１ 第一チューブ
２ 第二チューブ
３ 第一電極
４ 絶縁板
５ 第二電極
６ 給電部
７ アース側定盤
８ プラスチックの分子の極が反転する向きを示すイメージを示した矢印
９ 溶着部分
１０ 第一チューブに嵌める他のチューブ
Ｐ 高周波電源装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図19A】

【図19B】