特許 7417001 ゾーンベースの加熱要素

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】ゾーンベースの加熱要素

(51)【国際特許分類】

   B29C 65/14 20060101AFI20240110BHJP

   B29C 65/18 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

B29C65/14

B29C65/18

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023112172

(22)【出願日】2023-07-07

【審査請求日】2023-07-07

(31)【優先権主張番号】22183714

(32)【優先日】2022-07-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】311017474

【氏名又は名称】ゲオルク フィッシャー ローアライトゥングスズュステーメ アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｏｒｇ Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｒｏｈｒｌｅｉｔｕｎｇｓｓｙｓｔｅｍｅ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｅｂｎａｔｓｔｒａｓｓｅ １１１，ＣＨ‐８２００ Ｓｃｈａｆｆｈａｕｓｅｎ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ユルゲン レッシュ

(72)【発明者】

【氏名】ベネディクト エンゲッサー

【審査官】今井 拓也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１９８９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０９－５０２４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１６８４１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２６２０７５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６５／００ － ６５／８２

Ｆ１６Ｌ ４７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラスチック形材端部を非接触式に加熱するための、装置内に緊締された管または継手を端面側で溶着するための、異なる管直径に適している、ＩＲ熱線を発生させる加熱要素（１）であって、伝導性の材料から少なくとも部分的に製作された、加熱可能な２つの前面（５）を有する加熱プレート（２）と、該加熱プレート（２）の前記前面（５）に配置された、前記熱線を発生させる加熱線材（３）とを備える、加熱要素（１）において、
前記加熱プレート（２）は、互いに半径方向で離間させられた複数の加熱ゾーン（１２）を有することを特徴とする、加熱要素（１）。

【請求項2】

前記加熱ゾーン（１２）は、選択的に加熱可能であることを特徴とする、請求項１記載の加熱要素（１）。

【請求項3】

各々の加熱ゾーン（１２）は、直ぐ隣に配置された前記加熱ゾーン（１２）に対して隔離されていることを特徴とする、請求項１または２記載の加熱要素（１）。

【請求項4】

前記加熱要素（１）は、少なくとも２つの加熱ゾーン（１２）を有することを特徴とする、請求項１または２記載の加熱要素（１）。

【請求項5】

前記加熱プレート（２）は、互いに半径方向で離間させられた複数の加熱リング（４）によって形成されていることを特徴とする、請求項１記載の加熱要素（１）。

【請求項6】

前記加熱リング（４）同士の間に、個々の前記加熱リング（４）の下方での熱伝達を減じる隔離間隙（１５）が配置されていることを特徴とする、請求項５記載の加熱要素（１）。

【請求項7】

前記加熱線材（３）は、前記加熱リング（４）の前面（６）に前記加熱プレート（２）の中心を基準として螺線状に配置されていることを特徴とする、請求項６記載の加熱要素（１）。

【請求項8】

前記加熱リング（４）同士の間の半径方向の離間のために、スペーサ（１０）が配置されていることを特徴とする、請求項６または７記載の加熱要素（１）。

【請求項9】

前記スペーサ（１０）は、絶縁性の材料から成っていることを特徴とする、請求項８記載の加熱要素（１）。

【請求項10】

前記スペーサ（１０）は、半割シェルとして形成されていることを特徴とする、請求項８記載の加熱要素（１）。

【請求項11】

前記加熱プレート（２）は、フレーム（７）によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項１または２記載の加熱要素（１）。

【請求項12】

加熱リング（４）と前記スペーサ（１０）とは、互いに同心に配置されていることを特徴とする、請求項８記載の加熱要素（１）。

【請求項13】

前記加熱リングの前面（６）にカバー（８）が配置されていることを特徴とする、請求項６または７記載の加熱要素（１）。

【請求項14】

前記加熱リング（４）と前記スペーサ（１０）とは、緊合によってフレーム（７）内に位置固定されていることを特徴とする、請求項８記載の加熱要素（１）。

【請求項15】

前記加熱プレート（２）は、心合せ要素（９）によってフレーム（７）内に位置固定され、心合せされることを特徴とする、請求項１または２記載の加熱要素（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラスチック形材端部を非接触式に加熱するための、好ましくは、装置内に緊締された管または継手を端面側で溶着するための、ＩＲ熱線を発生させる加熱要素であって、伝導性の材料から少なくとも部分的に製作された、加熱可能な２つの前面を有する加熱プレートと、この加熱プレートの前面に配置された、熱線を発生させる加熱線材とを備える、加熱要素に関する。

【0002】

端部の加熱が非接触式に行われるプラスチック形材を溶着するための加熱要素は、先行技術に基づき公知であり、化学分野でも高純度分野でも使用されることが多い。こういった分野では、管の接続部の綺麗さに高い要求が課されるからである。このような加熱要素は、たいてい、周面を介して加熱プレートの中央へと突出した複数の孔内に配置された加熱カートリッジを有している。この場合、これらの加熱カートリッジを介して加熱プレート全体が加熱される。このことは、１つには、加熱プレートが均一な温度を有しておらず、加熱カートリッジの領域で相対的に高温となり、より離れた領域では相対的に低い温度を有するという欠点を有している。また、もう１つには、規定の領域で温度を個別に調整することもできない。さらに、管端部の加熱中、管の上側の内側の領域に熱だまりが生じることが判っている。これによって、むらのある加熱が生じ、ひいては、むらのない一定の溶着シームが得られない。この熱だまりは、とりわけ、加熱プレートの加熱が本来必要とならない導管の内側の領域に、加熱カートリッジのヒアリングに基づき、強い加熱が行われることによっても発生させられる。

【0003】

米国特許出願公開第２００７／０２６２０７５号明細書には、二重壁の管用の加熱プレートであって、管の各々の端面が溝内に配置され、管の輪郭もしくは加熱プレートに設けられた溝の輪郭に沿って、溝の直ぐ下方にもしくは加熱プレート内に加熱線材が延在しており、これによって、また、熱源が管壁厚さにおいて等しく配置されていることが達成される、加熱プレートが開示されている。同明細書では、それぞれ異なる管直径に対して、常にそれぞれ異なる加熱プレートも使用されなければならないという欠点がある。

【0004】

本発明の課題は、それぞれ異なる管直径に適していて、均一な加熱を可能にし、省エネルギーである、非接触式に加熱するための、ＩＲ熱線を発生させる加熱要素を提案することである。

【0005】

この課題は、本発明によれば、加熱プレートが、互いに半径方向で離間させられた複数の加熱ゾーンを有することによって解決される。

【0006】

ＩＲ熱線を発生させる本発明に係る加熱要素は、前面側で溶着するための装置内に緊締されたプラスチック形材端部、好ましくは管端部または継手端部を非接触式に加熱するために用いられる。加熱要素は、好ましくは、前面側で溶着するための装置内に配置されているか、またはこのような装置内に追補的に組み込まれて、従来の熱板の代わりを成してもよい。本発明に係る加熱要素は、伝導性の材料から少なくとも部分的に製作された、互いに背離した反対側の加熱可能な２つの前面を有する加熱プレートを備えている。加熱可能な両方の前面は、互いに向かい合った管端部を同時に加熱するために用いられる。これらの管端部は、加熱要素による加熱後に接合される。加熱要素は、ＩＲ熱線を発生させる加熱線材を備えている。この加熱線材は、加熱プレートの前面に配置されている。最適な熱分布を達成するために、加熱プレートは、互いに半径方向で離間させられた複数の加熱ゾーンを有している。これらの加熱ゾーンは、選択的もしくは選択式に互いに独立して加熱可能である。このことは、例えば、一番内側の加熱ゾーンが加熱され、外側の加熱ゾーンは加熱されないことを意味している。小さな管直径が溶着されるからである。

【0007】

加熱ゾーンは、好ましくは互いに熱伝導を有していない。

【0008】

好ましくは、各々の加熱ゾーンは、直ぐ隣に配置された加熱ゾーンに対して隔離されている。これによって、たいてい加熱されていない並んで位置する加熱ゾーンへの望ましくない熱流出が減じられる。管直径に対応する加熱ゾーンしか加熱されないからである。

【0009】

加熱要素が、少なくとも２つの加熱ゾーンを有すると有利である。導管直径での部別に基づき、１つの加熱要素において３～６つの加熱ゾーンが好適であることが判っている。

【0010】

加熱プレートが、互いに半径方向で離間させられた複数の加熱リングから形成されていると有利な実施形態であると判っている。これによって、加熱プレートはモジュール式に構成されており、個々の加熱リングを個別に調整することができる。

【0011】

加熱リング同士の間に、個々の加熱リングの下方での熱伝達を減じる隔離間隙が配置されていると好適な実施形態であると判っている。それぞれ加熱リング同士の間に間隙が存在していて、加熱リングが決して互いに接し合っていないかもしくは互いに接触していないことによって、個々の加熱リングの熱は、熱伝導を介して直ぐ隣の加熱リングに伝達されず、加熱リング同士の間に間隙が存在していて、熱は専ら対流を介して伝達される。したがって、このことは、極めて少ない熱伝達を成している。

【0012】

好ましくは、加熱線材が、加熱リングの前面に加熱プレートの中心を基準として螺線状に延在している。加熱プレートの構造は、好ましくは相応に同心であるか、もしくは加熱リングが、互いに同心に配置されていて、加熱プレートを形成している。螺線状に延在する加熱線材が、各々の加熱リングに加熱ゾーンを形成していると有利な実施形態であると判っている。

【0013】

加熱リング同士の間での加熱リングの半径方向の離間のために、スペーサが配置されていると有利である。これによって、加熱リング同士の間に間隔を生じさせることができるため、伝導性の材料、好ましくはアルミニウムから成る個々の加熱リングが、熱伝導によって熱を伝達しなくなる。

【0014】

スペーサが、絶縁性の材料、例えばセラミック材料から成っていると好適な実施形態であると判っている。これによって、個々の加熱リングが、互いに絶縁されて配置されている。

【0015】

好ましくは、スペーサが、半割シェルとして形成されている。これによって、加熱プレートの簡単な組立てが可能となる。加熱リングは、好ましくは一体形に形成されており、管を加熱するためのエネルギーが加熱リングの材料によって吸収されるのではなく、加熱すべき管内に供給されるようにするために、可能な限り肉薄に製作されなければならない。したがって、加熱リングは、Ｕ字形の横断面を有しているかもしくは横断面の中間に、スペーサが配置される環状に延在する凹部を有している。この凹部に挿入することができるようにするために、スペーサは半割シェルとして形成されている。

【0016】

加熱プレートが、フレームによって取り囲まれていると有利である。このフレームは、加熱プレートの収容体もしくは保持体として働く。

【0017】

加熱プレートの構造に基づき、好ましくは、加熱リングとスペーサとが、互いに同心に配置されている。さらに、スペーサおよび加熱リングの軸線方向の中点が１つの平面内に位置していても有利である。

【0018】

加熱線材は、加熱プレートの前面に配置されていて、好ましくは溝内に延在しているので、加熱線材を覆うために、前面にカバーが配置されていると有利であり、こうして、加熱線材が保護されている。さらに、各々の加熱リングもしくは加熱リングの前面が、それぞれ別体のカバーを有していると有利である。そこでも加熱リングのカバー同士の間に接触面が形成されないため、これによって、熱伝導に基づく個々の加熱リングの熱伝達を回避することができるからである。

【0019】

加熱リングとスペーサとが、緊合によってフレーム内に位置固定されていると好適であると判っている。これによって、個々の構成要素相互の正確な位置調整および心合せが可能となる。

【0020】

好ましくは、加熱プレートを位置固定しかつ心合せするために、この加熱プレートの外周面を押圧する心合せ要素がフレーム内に配置されている。

【0021】

全ての構成可能性は、互いに自由に組合せ可能である。

【0022】

本発明の一実施例を図面に基づき説明する。なお、本発明は、この実施例にのみ限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】カバーを備えていない本発明に係る加熱要素の立体図である。

【図2】前面側のカバーを備えた本発明に係る加熱要素の断面図である。

【図3】本発明に係る加熱要素の縦断面図である。

【図4】本発明に係る加熱要素が組み込まれた、プラスチック管端部を加熱するための装置を示す図である。

【0024】

図１には、本発明に係る加熱要素１の立体図が示してある。この加熱要素１は、赤外線加熱要素１として形成されていて、プラスチック形材、好ましくは管端部ならびに継手端部を非接触式に溶着するために用いられる。加熱要素１は、好ましくは、管端部を溶着するための装置１１内に配置されている。この装置１１では、溶着すべき端部同士が、互いに向かい合って緊締装置１３内に緊締されている。加熱要素１は、管端部同士の間で移動可能または旋回可能である。装置１１内のこの配置形態は、図４に認められる。本発明に係る加熱要素１は、加熱プレート２を備えている。この加熱プレート２は、互いに背離した反対側の加熱可能な２つの前面５を有している。加熱プレート２の前面５には、加熱線材３が配置されている。この加熱線材３は、加熱プレート２の中心を基準として、好ましくは螺線状に延在している。本発明による加熱プレート２は、互いに半径方向で離間させられた複数の加熱ゾーン１２を有している。このことは、個々の加熱ゾーン１２の間に環状に延在する隔離間隙１５によって認めることができる。加熱要素１の、図１に示した加熱プレート２は、３つの加熱ゾーン１２を有している。加熱プレート２は、好ましくは少なくとも２つ、特に好適には２～６つの加熱ゾーン１２を有している。したがって、個々の加熱ゾーン１２を隔離間隙１５により互いに離間させることによって、熱が別の加熱ゾーン１２に導出されないことが実現される。例えば、中間の加熱ゾーン１２により溶着される直径を有する管端部を溶着する場合、中間の加熱ゾーン１２に並んで位置する両方の加熱ゾーン１２は作動させられない。これによって、１つには、エネルギーを節約することができ、もう１つには、管の内部での熱だまりを回避することができる。管直径に割り当てられた加熱ゾーン１２しか加熱されないからである。

【0025】

図２には、本発明による加熱プレート２の構造が示してある。この加熱プレート２は、好ましくは複数の加熱リング４を有している。これらの加熱リング４は、互いに半径方向で離間させられている。個々の加熱リング４の前面６には、加熱線材３が配置されていて、好ましくは螺線状に、好ましくは、加熱線材３用に設けられた溝内に延在している。加熱リング４の横断面は、好ましくはＵ字形に形成されている。したがって、肉厚が減じられており、これによって、熱が、加熱リング４の伝導性の材料によって僅かしか吸収されず、ひいては、可能な限り多くの熱が、溶着すべき管端部に伝達される。加熱リング４のＵ字形の横断面の中間には、スペーサ９が配置されている。このスペーサ１０を介して、加熱リング４は互いに結合されている。スペーサ１０は、絶縁された材料から成っている。これによって、個々の加熱リング４相互の熱伝達が回避されるかもしくは減じられる。スペーサ１０を加熱リング４同士の間に可能な限り簡単に取り付けるために、スペーサ１０は、半割シェルとして形成されている。このことは、図３に良好に認められる。こうして、半割シェル状のスペーサリング１０が、加熱リング４の小さい方の外径周りに簡単に適合可能となる。この場合、スペーサ１０の外径に後続の加熱リング４が配置されていて、この後続の加熱リング４の小さい方の外径に同じくスペーサが配置されている。加熱プレート２は、溶着すべき管の可能な限りあらゆる直径サイズを対象とすることができるように、多数の加熱リングとスペーサとから形成されている。当然ながら、半径方向で互いに離間させられた加熱ゾーン１２を実現するために、加熱プレートの別の構造も可能である。

【0026】

加熱リング４とスペーサ１０とが互いに軸線方向で心合せ１４されていても有利であると判っている。このことは、図２では、加熱リング４に設けられた凸部と、スペーサ１０に設けられた凹部とを介して解決される。しかしながら、このことを達成するために、本明細書では、例えばスペーサブシュまたはその他のストッパを用いたさらに多くの別の解決手段も存在する。加熱プレート２の幅があらゆる箇所で可能な限り同一であるか、もしくは加熱リング４においてずれが生じず、加熱プレート２に平らな前面５が付与されているようにするために、加熱リングおよびスペーサ１０の軸線方向の中点は全て同一の平面内に位置している。

【0027】

図２には、加熱リング４の前面６のカバー８が認められる。このカバー８は、加熱線材３を保護するために用いられ、この加熱線材３の望ましくない突出を回避している。各々の加熱リング４が、それぞれ別体のカバー８を有しており、これによって、そこでも再び別の加熱リング４への熱伝達が可能な限り減じられると有利である。これに相応して、個々の加熱リング４の間に隔離間隙１５が存在している。これによって、加熱リング４は、別の加熱リング４に直接接触していない。

【0028】

図３に良好に認めることができるように、加熱プレート２がフレーム７内に配置されていると好適な実施形態であると判っている。加熱リング４とスペーサ１０とを同心に配置することによって、フレーム７内での構成要素同士の相互の緊締が可能となる。好ましくは、加熱リング４は、線材導通路１６のための切欠きを有している。心合せ要素９によって、加熱プレート２がフレーム７内で心合せされ、加熱リング４とスペーサ１０とが同時に緊合される。心合せ要素９が、加熱プレートの外径における３つの点に配置されていて、フレーム７に結合されていると有利である。好ましくは、心合せ要素９はピンとして形成されている。このピンは、さらに、フレーム７内での加熱プレート２の中央配置を保証するばね要素を有している。

【符号の説明】

【0029】

１ 加熱要素
２ 加熱プレート
３ 加熱線材
４ 加熱リング
５ 加熱プレートの前面
６ 加熱リングの前面
７ フレーム
８ カバー
９ 心合せ要素
１０ スペーサ
１１ 装置
１２ 加熱ゾーン
１３ 緊締装置
１４ 軸線方向の心合せ
１５ 隔離間隙
１６ 線材導通路

【要約】      （修正有）

【課題】それぞれ異なる管直径に適していて、均一な加熱を可能にし、省エネルギーである、非接触式に加熱するための、ＩＲ熱線を発生させる加熱要素を提供する。
【解決手段】プラスチック形材端部を非接触式に加熱するための、好ましくは、装置内に緊締された管または継手を端面側で溶着するための、ＩＲ熱線を発生させる加熱要素１であって、伝導性の材料から少なくとも部分的に製作された、加熱可能な２つの前面５を有する加熱プレート２と、この加熱プレートの前面に配置された、熱線を発生させる加熱線材３とを備え、加熱プレート２は、互いに半径方向で離間させられた複数の加熱ゾーン１２を有する、加熱要素１。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】