JP2002503162A

JP2002503162A - 融解接合装置

Info

Publication number: JP2002503162A
Application number: JP55009898A
Authority: JP
Inventors: スミス，シン．; ペリカ，ゴラン．; ブレスケ，ランディー，ジェイ．; キニー，スティーブ．
Original assignee: ウポノールイノベーションアクチボラゲット
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2002-01-29
Also published as: US6313449B1; AU7441198A; DE69801051D1; CA2290543C; CA2290543A1; EP0981712A1; EP0981712B1; WO1998053242A1; ATE202834T1; DE69801051T2

Abstract

(57)【要約】電力源(１６、１４、１８、２０)、前記電力源（１６、１４、１８、２０）の電圧およびその周波数を上昇させる第１の周波数変換器、ならびにプロセッサ（３４）と、抵抗融解ヒータに接続される前記出力の電圧および周波数を低下させる第２の周波数変換器（３８）と誘導融解ヒータに接続されるコネクタとの間で変換器（１２）の出力を切り替えるスイッチ（３２）とを含む制御装置（３０）を含む融解接合装置（１０）である。

Description

【発明の詳細な説明】融解接合装置本発明は、フレキシブルに適用し、便利に使用することができる融解接合装置用の電源装置に関する。電子融解（ｅｌｅｃｔｒｏｆｕｓｉｏｎ）フィッティングや誘導融解（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎｆｕｓｉｏｎ）フィッティングなどの、ポリエチレン管を融解接合する様々な多くの方法および装置がある。従来の電子融解方式では、管継手またはその他のフィッティングは、通常は、その継手またはその他のフィッティング内に成形されたワイヤコイルを有する。電気リード線、接点、または電極は、電気的接触をとるために、しばしば継手本体の外部部分に取り付けられる。２本の管を軸方向に接合するための従来の代表的な電子融解手順では、各管の末端部分を（例えばスクラッピング（scraping）によって）洗浄し、次いで継手内に位置決めする。この管を継手に対して固定または保持するには、しばしばクランプが使用される。電力は、継手内に成形されたワイヤコイルに直接供給される。その後、このワイヤコイルが、抵抗加熱によって発生した熱をポリエチレン材料に伝達し、継手材料を管材料に直接融合させる。従来の誘導融解手順では、ヒータエレメントが、継手またはその他のフィッティング内に成形される。継手は、ヒータエレメントに電気的に接続された外部の接点または電極への直接のアクセスを提供しない。ヒータエレメントを流れる電流の流れは、継手またはその他のフィッティングの周りに位置決めされたアプリケーション（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）ツール内の一次コイルから誘導によって発生する。通常は、高周波電流が、所定期間だけアプリケーションツールに送られる。アプリケーションツール内の一次コイルは付勢され、次いで、ヒータエレメント内で２次電流を誘導する。ヒータエレメントの温度は一般に一定となる値まで上昇し、次いで、ヒータエレメントを取り囲むポリエチレンその他のプラスチック材料が、管のポリエチレンその他のプラスチック材料と、継手またはその他のフィッティングとを融解結合する。電子融解または誘導融解の加熱に関連する従来の多くのプロセスでは、電子融解フィッティングのワイヤコイルまたは誘導融解フィッティングのヒータエレメントに送られる電力は、比較的重いゲージまたは大きなケーブルを必要とし、これらは、高電流および高周波電力の波形がケーブル中を伝送されるので比較的短くしなければならない。したがって、しばしば設置位置（installation site）または融解位置の比較的近くに電力源を位置決めする必要がある。設置ツールが要求する所要電力量を送り出すのに必要な電力機器を据え付け、取り除くために、しばしば相当量の労力と時間が必要となる。設置位置または融解位置でより便利に使用することができる装置が明らかに必要とされており、したがって、本発明の１つの目的は、融解位置から遠隔に位置することができ、かつ／あるいは入力電力を供給するために様々な電力源を使用することができ、かつ／あるいは容易に融解位置まで移動させることができる比較的小さく軽量なハウジング内に電力源、周波数変換器、および／または制御装置を格納する、あるいはその他の方法で従来技術の欠点を軽減する、または少なくともそれらの影響を低下させる電力源を使用して、ポリエチレンまたはその他のプラスチック材料の管を融解接合するための装置を提供することである。本発明によれば、電力源、前記電力源の電圧およびその周波数を上昇させる第１の周波数変換器、プロセッサと、抵抗融解ヒータに接続される前記出力の電圧および周波数を低下させる第２の周波数変換器と誘導融解ヒータに接続されるコネクタとの間で第１の周波数変換器の出力を切り替えるスイッチとを含む制御装置を含む融解接合装置が提供される。第１の周波数変換器は、前記電力源の周波数を少なくとも３００ｋＨｚまで上昇させることが好ましい。前記周波数変換器および制御装置は、第１および第２のハウジング中に取り付けられることが好ましい。別個のハウジングは、低電流高周波数のケーブルで相互接続されることが好ましい。前記ハウジングは、相互接続用のプラグおよびソケットをそれぞれ有することが好ましい。前記ケーブルは、ハウジングのそれぞれのプラグおよびソケットと嵌合するプラグおよびソケットを有することが好ましい。前記周波数変換器は、直流電圧を提供する交流アダプタまたはバッテリの形態の前記電力源を受けるためのソケットを含むことが好ましい。制御装置は、付勢すべき融解ヒータをプロセッサに通知するための入力手段をさらに含むことが好ましい。前記入力手段は、前記プロセッサに接続され、融解ヒータ上に設けられたバーコードを読み取るバーコード読取り装置を含むことが好ましい。前記入力手段は、前記融解ヒータの識別をユーザが入力することができるようにするためのキーパッドを含むことが好ましい。この装置は、周囲温度センサをさらに含み、プロセッサが融解の持続時間を計算することができるようにすることが好ましい。前記請求項のいずれかに記載の装置は、電力源からの入力電力の周波数が０Ｈｚから約７４Ｈｚの範囲となることが好ましい。前記請求項のいずれかに記載の装置は、前記第１の周波数変換器が、前記電力源の周波数を３８０ｋＨｚから４２０ｋＨｚの範囲内の周波数まで高めることが好ましい。容易に移送することができるハウジング中にプロセッサ（本明細書では制御装置とも言う）を格納することにより、ハウジングと融解ツールの間には比較的短い出力ケーブルを接続し、電力源からツールに電力を送るためには、比較的長く、より軽いゲージのケーブルをコネクタとして使用することができる。入力電力は比較的高い周波数かつ比較的低い電流で送られるので、入力ケーブルは比較的軽量に、かつより軽いゲージのものにすることができる。したがって、入力電力は、安価かつ保守の必要性の低いケーブルを介して送ることができる。本発明の１つの好ましい実施形態による装置では、電力源および発電機は、トラックや建造物、または適当な電力源をもたらすその他任意の遠隔位置に、あるいはその付近に、遠隔に位置することができる。または、電力源がバッテリパックを含む場合には、このパックおよび発電機を融解ツールに対して局所的に位置決めすることができる。本発明による装置はポリエチレン管を融解接合するのに特に適しているが、この装置を使用して、その他のプラスチックまたはプラスチック以外の管、継手またはその他の形状の管フィッティング、プレートあるいは融解接合を必要とするその他任意の適当な材料を接合することができることは明らかである。本発明の装置は、比較的低コストで動作し、現場で容易に取り扱うことができる、天然ガスや水を送る管、または光ファイバキャリア（ｏｐｔｉｃｆｉｂｒｅｃａｒｒｉｅｒ）などの通信用管路（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｃｏｎｄｕｉｔ）などといったポリエチレン引込み管を設置および修理するためのシステムを提供する。本発明の装置は、電子融解のために約３２ｍｍから２００ｍｍの範囲内のような小体積および大体積（ｌｏｗａｎｄｈｉｇｈｖｏｌｕｍｅ）のＴ字型フィッティングを、誘導融解または電子融解のために約１０ｍｍから５０ｍｍの範囲内のような引込み出口（ｓｅｒｖｉｃｅｏｕｔｌｅｔ）を、および誘導融解または電子融解のために約１０ｍｍから５０ｍｍの範囲内のような比較的小さな結合器を融解することに容易に適合させることができる。ただし、本発明の適用分野は、気体の産業に限定されない。水の産業でも、通信産業と同様に、規則性を高めたプラスチック構成部品を利用する。本発明の上述その他の特徴および目的は、図面に関連して記載した以下の本発明の詳細な説明から、よりよく理解されるであろう。図１は、プラスチック管を融解接合する装置を示すブロック図である。図２は、電力源がツールから遠隔にある、図１の装置の概略図である。図３は、局所電力源以外は図２と同様の図である。図面では、融解接合装置（１０）は電源（１２）を含む。電源は、低圧低周波ソース（１４）から給電される高周波発電機を含む。ソース（１４）は、直流バッテリ(１６)、または交流主電源（１８）および交流アダプタ（２０）のいずれかを含むことができる。第３のソース（図示せず）は、通常の産業状況では交流主電源と同等の発電機を含むことができる。いずれの場合にも、電源（１２）の出力は、約５００ボルトの電圧および約７アンペアの電流で３８０から４２０ｋＨｚの範囲内の高周波信号である。このような（２２）における出力は、７５ｍ以上の実質距離にわたって伝送することができ、伝送ケーブルは比較的軽いゲージにすることができる。供給（２２）は、制御装置(３０)、特にその出力スイッチ（３２）に送られる。出力スイッチ（３２）は、この供給を線（２２）から周波数変換器（３８）につながる線（３６）および線（４０）の一方に経路指定するプロセッサ（３４）の制御下にある。周波数変換器（３８）は、電源（１２）からの信号を、約２０ボルトから４８ボルトの間の範囲内のほぼ一定となる電圧、および２ｋＷから３．５ｋＷの範囲内の電力に変換する。このような電源は、従来の電子融解フィッティングに適している。ただし、電気の供給は直流であり、制御装置（３０）から電子融解端子（４４）までのケーブル（４２）は、電力損失を低下させるために短くかつ強力（ｈｅａｖｙｄｕｔｙ）である必要がある。しかし、供給（２２）が線（４０）に直接送られる場合には、これは、電源（１２）から供給される周波数、電圧、および電流で動作する誘導加熱ツール（４６）に接続される。プロセッサ（３４）はどの線（３６、４０）に電力が供給されるかを決定するが、これは、どのような種類の融解フィッティングを利用しているかによって決まる。このような情報は、好都合な任意手段によってプロセッサに連絡することもできる。ただし、図１には、ほとんどの電子融解フィッティング上に設けられるバーコードを読み取るようになされたバーコード読取り装置またはワンド（４８）が示してある。ワンド（４８）からの情報はプロセッサに送られ、これに基づいて出力スイッチ（３２）における選択が行われ、関連する線（３６、４０）への供給の持続時間が選択される。実際には、プロセッサは、適当な電圧および電流が端子（４４）に送られるように周波数変換器（３８）を制御することもできる。同様に、制御装置（３０）に接続された、融解結合器の環境の周囲温度を測定する温度センサ（５０）が設けられ、これに基づいてプロセッサは融解の持続時間を制御する。オン／オフスイッチ（５２）やビーパ(５４)、開始ボタン(５５)、ライト(５６)、および例えばディスプレイなどのその他の装置（図示せず）など、その他の機能もプロセッサに接続される。図２および図３を参照すると、電源（１２）は、１つのハウジング中に設けられることが好ましく、制御装置（３０）は別のハウジング中に設けられる。電力源が主電源または発電機である場合には、短いケーブル（６２）の末端にあるプラグ（６０）は、電源（１２）に供給することができ、したがって、これは状況に応じて主電源または発電機のコンセント（ｓｏｃｋｅｔｏｕｔｌｅｔ）に隣接して位置することになる。これに対して、制御装置（３０）は、適用する現場の近くに、おそらくは溝などの中に位置する。ワンド(４８)、センサ(５０)、端子(４４)、およびツール（４６）は全て、比較的短いケーブルで制御装置（３０）に接続される。２つのハウジング（１２、３０）の間では、長く、軽いゲージのケーブル（２２）が電源を制御装置に接続する。一方、電源が直流バッテリ（１６）である場合には、電源（１２）はいかなる特定の位置に位置する必要もない。したがって、ケーブル（２２）は不要となり、ハウジング（１２）は制御装置（３０）に直接接続される。実際に、このような接続を可能にする対合コネクタをそれぞれが備えることができる。融解カップラのサイズに応じて、充電式バッテリ（１６）で約３０回程の融解を達成することができる。前記電源（１２）は第１の周波数変換器を含み、周波数変換器（３８）は第２の周波数変換器を含む。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年７月１２日（１９９９．７．１２）【補正内容】通常は、高周波電流が、所定期間だけアプリケーションツールに送られる。アプリケーションツール内の一次コイルは付勢され、次いで、ヒータエレメント内で２次電流を誘導する。ヒータエレメントの温度は一般に一定となる値まで上昇し、次いで、ヒータエレメントを取り囲むポリエチレンその他のプラスチック材料が、管のポリエチレンその他のプラスチック材料と、継手またはその他のフィッティングとを融解結合する。熱融解フィッティング中で誘導加熱を使用することは、例えばＷＯ８０／０２１２４に開示されている。電子融解または誘導融解の加熱に関連する従来の多くのプロセスでは、電子融解フィッティングのワイヤコイルまたは誘導融解フィッティングのヒータエレメントに送られる電力は、比較的重いゲージまたは大きなケーブルを必要とし、これらは、高電流および高周波電力の波形がケーブル中を伝送されるので比較的短くしなければならない。したがって、しばしば設置位置または融解位置の比較的近くに電力源を位置決めする必要がある。設置ツールが要求する所要電力量を送り出すのにしばしば相当量の労力と時間が必要となる。設置位置または融解位置でより便利に使用することができる装置が明らかに必要とされており、したがって、本発明の１つの目的は、融解位置から遠隔に位置することができ、かつ／あるいは入力電力を供給するために様々な電力源を使用することができ、かつ／あるいは容易に融解位置まで移動させることができる比較的小さく軽量なハウジング内に電力源、周波数変換器、および／または制御装置を格納する、あるいはその他の方法で従来技術の欠点を軽減する、または少なくともそれらの影響を低下させる電力源を使用して、ポリエチレンまたはその他のプラスチック材料の管を融解接合するための装置を提供することである。この装置は、周囲温度センサをさらに含み、プロセッサが融解の持続時間を計算することができるようにすることが好ましい。電力源からの入力電力の周波数が０Ｈｚから約７５Ｈｚの範囲内であることが好ましい。前記第１の周波数変換器が、前記電力源の周波数を３８０ｋＨｚから４２０ｋＨｚの範囲の周波数まで高めることが好ましい。容易に移送することができるハウジング中にプロセッサ（本明細書では制御装置とも言う）を格納することにより、ハウジングと融解ツールの間には比較的短い出力ケーブルを接続し、電力源からツールに電力を送るためには、比較的長く、より軽いゲージのケーブルをコネクタとして使用することができる。入力電力は比較的高い周波数かつ比較的低い電流で送られるので、入力ケーブルは比較的軽量に、かつより軽いゲージのものにすることができる。したがって、入力電力は、安価かつ保守の必要性の低いケーブルを介して送ることができる。本発明の１つの好ましい実施形態による装置では、電力源および発電機は、トラックや建造物、または適当な電力源をもたらすその他任意の遠隔位置に、あるいはその付近に、遠隔に位置することができる。別法として、電力源がバッテリパックを含む場合には、このパックおよび発電機を融解ツールに対して局所的に位置決めすることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ブレスケ，ランディー，ジェイ. アメリカ合衆国 95125 カリフォルニア州サンノゼセトルアベニュー 1286 (72)発明者キニー，スティーブ. アメリカ合衆国 94087 カリフォルニア州サニーベイルイー．ホームステッドロードナンバー18 185

Claims

【特許請求の範囲】１．電力源、前記電力源の電圧およびその周波数を上昇させる第１の周波数変換器、プロセッサと、抵抗融解ヒータに接続される前記出力の電圧および周波数を低下させる第２の周波数変換器と誘導融解ヒータに接続されるコネクタとの間で第１の周波数変換器の出力を切り替えるスイッチとを含む制御装置を含むことを特徴とする融解接合装置。２．前記第１の周波数変換器は、前記電力源の周波数を少なくとも３００ｋＨｚまで上昇させることを特徴とする請求項１に記載の装置。３．前記周波数変換器および制御装置は、第１および第２のハウジング中に取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載の融解装置。４．前記別個のハウジングは、低電流高周波数のケーブルで相互接続されることを特徴とする請求項３に記載の装置。５．前記ハウジングは、相互接続用のプラグおよびソケットをそれぞれ有することを特徴とする請求項３または４に記載の装置。６．前記ケーブルは、ハウジングのそれぞれのプラグおよびソケットと嵌合するプラグおよびソケットを有することを特徴とする請求項４および５に記載の装置。７．前記周波数変換器は、直流電圧を提供する交流アダプタまたはバッテリの形態の前記電力源を受けるためのソケットを含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。８．前記制御装置は、付勢すべき融解ヒータをプロセッサに通知するための入力手段をさらに含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。９．前記入力手段は、前記プロセッサに接続され、融解ヒータ上に設けられたバーコードを読み取るバーコード読取り装置を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。１０．前記入力手段は、融解ヒータの識別をユーザが入力することができるようにするためのキーパッドを含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。１１．周囲温度センサをさらに含み、プロセッサが融解の持続時間を計算することができるようにすることを特徴とする請求項２に記載の装置。１２．電力源からの入力電力の周波数が０Ｈｚから約７４Ｈｚの範囲内であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。１３．前記第１の周波数変換器は、前記電力源の周波数を３８０ｋＨｚから４２０ｋＨｚの範囲内の周波数まで高めることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。１４．実質上本明細書に記載したとおりの装置。