JP2007220681A - 赤外線開始スプライスシールを加熱する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い負荷サイクルで作業しても、スプライスシールを損傷させず、取付け窓が零にならない赤外線開始スプライスシール加熱装置及び加熱方法の提供。
【解決手段】赤外線開始スプライスシール加熱装置（２０）は、１個以上の構造部品（２２，２３）により画定され、１個以上の赤外線熱エネルギー源であるランプ（３１）を有する加熱領域（２１）と、加熱領域で赤外線開始スプライスシールを支持するために装置に関連したスプライス支持体と、１個以上の構造部品及びスプライス支持体の一方又は両方を冷却するファン等の１個以上の冷却デバイス（３４，３６）とを具備し、装置の使用時に、スプライス支持体上に支持されたスプライスシールが、１個以上の赤外線加熱エネルギー源から放射熱を受ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、赤外線開始スプライスシール又は同様の構造を加熱するための装置及び方法に関する。

「赤外線開始スプライスシール」は、露出した電線スプライスを保護し封止（シール）するための配置を意味する。ここで、露出した電線スプライスの取付けは、スプライスの周囲にその配置を取り付ける方法を始めるために赤外線エネルギーを使用する加熱に依存する。

電線スプライスは、自動車産業で電気ハーネスに広く使用されている。本発明は、製造現場でスプライスを封止する必要がある他の状況においても適用可能であるが、このような自動車産業の電気ハーネス用途で特に利点がある。

寸法的に回復可能なチューブは、自動車産業における電気ハーネス内のスプライスされた電線を保護することに使用されることが多い。最も一般的なスプライス構造に「インラインスプライス」がある。「インラインスプライス」において、スプライスされる各電線は、例えば一端又は１箇所以上の他の場所が除去されて導電性の心線を露出させる絶縁被覆を有する。次に、結合される電線は、互いにほぼ平行で且つ重なる露出心線の全てが要求に応じて配列される。別の種類のスプライスは絶縁被覆の除去を含まない。

次に、必ずしも必要ではないが、心線は、典型的には圧着、溶接、半田付け又はスプライス「ナゲット」を形成するために互いに結合される。続いて、ナゲット及び隣接する露出心線は、外部環境から保護され封止されなければならない。ナゲットを保護し水分及び他の汚染物を締め出すための好適な手段は、封止剤／接着剤の内層（「ライナ」）を有する寸法回復可能なチューブ内にナゲットを閉じ込めることである。代表例として、封止剤／接着剤のライナを流動させるために加熱しながら、同時にナゲットの周囲でチューブを熱回復（収縮）させる。チューブは露出心線の周囲で収縮し、接着剤／封止剤はチューブ内を流れて露出心線を覆うと共に封止する。接着剤／封止剤はまた電線に沿って流れ、剥がされていない絶縁被覆の一部と接触し、覆う。これにより、露出心線の全長及び絶縁被覆の始まりまでのスプライスナゲットにわたり封止するので、水がスプライス内に流入すること、電線の絶縁被覆の内部の導体に沿って水が流れることを防止する。電線突き当てスプライス、及びリング端子又は他の接続装置への電線スプライスもまた、このようにして封止し保護することができる。

さらに、熱収縮チューブと組み合わせた接着インサートを使用すると、コネクタを水の浸入から封止することができ、電線の束を塞ぐことができる。

自動車ハーネスの複雑さ及びハーネスに組み込まれた電線スプライスの数は、最新の自動車における電気的機能の数の増大のために増加しつつある。その結果、自動車の製造業者は、多数のスプライス封止製品を使用して電気的整合性を確保し信頼性を保証している。従って、生産性を最大にすると共にコストを最小にするために、封止を形成するための時間が最短である自動車用封止製品に対する要求がある。

今日の熱収縮可能なスプライスシールスリーブは、透明な接着剤ライナを有する、透明又は黒の熱収縮可能な外被を具備する。種々の加熱装置が入手可能である。公知の二重壁状の熱収縮可能なスプライスシールスリーブ、例えばタイコ・エレクトロニクス社が販売するレイケムＲＢＫ−ＩＬＳ−１２５（商標）スプライスシールは、特注用途装置、例えば同じくタイコ・エレクトロニクス社が販売するレイケムＲＢＫ−ＩＬＳマーク２ヒータ／処理機と組み合わせて使用すると、特に迅速な取付けによく適する。このような二重壁状の熱収縮チューブスプライスシール製品は、内側の熱流動可能な接着剤／封止剤と組み合わせて外部架橋ポリマ熱収縮スリーブを有する管構造を具備する。

加熱すると、チューブは収縮し、接着剤／封止剤層は溶融し流れる。このような製品は異なる材料及び寸法で周知であり、ケーブル及び電線スプライスを外部から封止するために種々の産業で使用されている。これらの製品は、封止される領域にわたりスリーブ及びライナを滑らせ、加熱ガン、火炎、赤外線又は他の熱源を使用して加熱することにより取り付けられ、チューブを収縮させる。封止されたスプライスを得るために要する最短時間は、スプライスを作り上げる構成部品である電線の数及び寸法、チューブの寸法、チューブの回復温度、接着剤ライナの溶融温度、回復温度におけるライナの粘度、回復温度におけるチューブのフープ応力、銅製ナゲットの温度、使用される加熱装置のタイプ及びその熱的特性を含む多数のファクタに依存する。

本明細書で説明する発明は、加熱時に流れが生ずるライナを有する寸法回復可能なチューブを使用して形成可能である、全てのスプライス、シール及びブロックを範囲に含む。このため、本発明は、前述の構造に加えて、リング端子シール、スタブスプライスシール、種々のコネクタシール、及び種々の束ブロック等の構造を含む。

本明細書における便宜のために、このような全ての構造を「スプライス」と称し、文脈が要求するように、実際には本発明に関するいくつかの構造があるが、「スプライスシール」は、導体又は他のフィラメントを伴う実際のスプライス接合を必要としない。

改良されたスプライスシール取付けは、適当な波長の赤外線加熱と組み合わせた透明外被及び黒ライナを有する製品を使用して得ることができる。このような取付け方法は、光熱源、赤外線放射をほぼ透過する透明ポリマ外被、及び赤外線を吸収する黒接着剤ライナを使用して接着剤ライナに迅速に熱を与えることにより、ポリマの損傷及び長い取付け時間の問題を克服する。ライナによる吸収を最大にするために、好適には外被の吸収は最小限である（すなわち、可能な限り零に近い）。

外被にエネルギー吸収材料を付加すると、ライナによる封止の速度を遅らせるおそれがある。迅速に取り付けるために、共押し出し製品で最大化され最も経済的に達成される外被及びライナの親密な界面接合により達成するのが最良である。

物の構造は図１に示される。透明外被は、黒ライナにより吸収される放射を高い割合で通過させ、加熱速度を増大させ、粘度の減少を加速させ、取付け時間を減少させる。透明外被による吸収が減少することはまた、加熱によるポリマの損傷を減少できる。

タイコ・エレクトロニクス社のＥＳ２０００及びＲＢＫ−ＩＬＳ−１２５等の既存の自動車スプライスシール製品は、黒ポリマ外被及び透明接着剤ライナを有する。タイコ・エレクトロニクス社製品ＥＳ１０００は、透明外被及び透明ライナを有する。これらの製品の外被材料は共に、高密度ポリエチレンを主材料とする。ライナの材料はポリマ接着剤を主材料とする。透明（ほぼ赤外線吸収のない）外被及び黒ライナを有する熱収縮チューブは、例えば0.0125％に相当するカーボンブラックを含むカラーマスターバッチ、0.5％の付加ウィルソン６ＢＫ４０を含むタイコ・エレクトロニクス社型番２６７２等のポリアミド製ライナと組み合わせてタイコ・エレクトロニクス社のＥＳ１０００の高密度ポリエチレンを主材料とする。外被及びライナは共押し出しされ、ライナから外被への熱移動用に有効な界面を形成する。

大量生産の自動車環境でスプライスシールを取り付けるために最も広く使用されている熱源は、タイコ・エレクトロニクス社の前述したＲＢＫ−ＩＬＳマーク２処理機である。この処理機は、熱電線フィラメントを使用する格納式の炉を具備する。例えばタイコ・エレクトロニクス社のモデル１９ベルトヒータ等の他の炉も入手可能である。

いわゆる「赤外線」ヒータは、赤外線加熱に最適化されていない比較的長い波長を生成する比較的低いフィラメント温度を使用する。その結果、加熱効率は非選択的である。スプライス及び基材の有効な対流加熱がある。既存の３番サイズの製品について最少５００回に設定した推奨ＩＬＳ処理機を使用して断面積0.5mm²の電線を使用する７電線から４電線のスプライスをシールすることが以下に与えられる。

取付け時間は、より短い波長を使用することで短縮できる。ヘレハウス社が供給する３個の高速媒体赤外線放射体を具備するヒータは、95Ｖの電圧が印加されると、約1500℃のフィラメント温度及び1.6〜1.7μmのピーク波長を発生する。この赤外線を使用して透明外被及び黒ライナの収縮製品を加熱すると、前述したものと同じ７：４スプライスを封止するための取付け時間は、黒のＥＳ２０００外被、透明なＥＳ１０００ライナ及びより高い赤外線波長を使用した制御で以下の表２に示されるようにかなり短くなる。制御結果はアステリスク（＊）で示される。

スプライス、基材、ヒータ及び温度の所与の組合せについて、成功した封止を形成することができる時間間隔がある。これは取付け窓として知られており、封止する最短時間及びスプライスシール又は電線基材に対して熱損傷がある最長時間として定義される。

赤外線ヒータ内で黒上に透明の製品に対する９秒の封止時間は、同じヒータ内で透明上に黒の製品及び黒上に黒の製品の両方よりもかなり短く、より長い波長のヒータ内の同じ物品よりもずっと短い。より短い波長を使用すると、６秒という非常に短い封止時間が達成されるが、基材を損傷する時間も短縮され、取付け窓は非実際的に小さくなるおそれがある。
米国特許第５７４０３１４号明細書

改良された封止時間はまた、別の赤外線ヒータでも実証された。ＲＢＫ−ＩＬＳマーク２処理機は、６本の400Ｗ水晶ハロゲンランプを有するように変更された。これらのランプは、製品加熱サイクルの間のみオンに切り替えられ、85Ｖ、15Ａで電源供給され、約1.3μmの波長を有する。以下の封止最短時間が観測された。

大量生産環境では、延長された迅速サイクルの間、一定のままである数秒の短い取付け時間が要求される。透明外被及び黒ライナを有するスプライスシール製品の赤外線加熱は、短い取付け時間を実現することができる。しかし、サイクルの間、炉の部品の度重なる加熱は、取付け窓の劣化を招くおそれがあり、時には基材に対して受け入れ難い損傷を伴わない取付けが最早できないほどになるおそれがある。透明外被及び黒ライナを有する製品を赤外線加熱と組み合わせて使用することは、単一取付けについてはうまく行くが、自動車産業で要求されるような大量に一定の迅速取付けには適していない。

特に、連続操作及び切り替え操作の両方での赤外線ランプは、シールド及びケース等の炉部品の加熱を変化させる。これらの加熱された部品は、平衡温度の増大及び基材の対流加熱を生じさせる。取付け窓は小さくなるので、封止最短時間及び基材損傷は、使用する周波数に従って変化する。部品を冷却し平衡化することができるように、取付け間の望ましくなく非実際的な遅延を伴うことなく、スプライスを十分に再生産可能に封止することは困難になる。このことは、一定した再生産可能なスプライスの取付けが要求される大量生産環境には適していない。或る場合には、高い負荷サイクルで作業すると、スプライス用の実際の取付け窓は零まで減少する可能性があるので、基材の損傷が生ずるおそれがあり、満足できる封止が達成できない。

高い負荷サイクルによる効果は、以下の説明で理解されよう。前述の水晶ハロゲン変更ヒータを使用すると、７：４スプライスを封止する最短時間は６秒であり、取付けの間に平衡時間が許容されると、損傷前の最長加熱時間は９秒である。６〜９秒の取付け窓は容認できる。しかし、６秒取付け時間を使用して１０個のスプライスを各取付けの間を１０秒で取り付けると、損傷を伴わないで製品を封止することが不可能になり、取付け窓は零に減少する。

本発明によれば、第１の側面において、赤外線開始スプライスシール加熱装置は、１個以上の構造部品により画定され、１個以上の赤外線熱エネルギー源を有する加熱領域と、加熱領域で赤外線開始スプライスシールを支持するために装置に関連したスプライス支持体と、１個以上の構造部品及びスプライス支持体の一方又は両方を冷却する１個以上の冷却デバイスとを具備し、装置の使用時に、スプライス支持体上に支持されたスプライスシールが、１個以上の赤外線加熱エネルギー源から放射熱を受ける。

スプライスヒータの構造部品及びスプライス支持体の一方又は両方を冷却するために対流及び伝導の一方又は両方を使用することは、ヒータの生産負荷サイクルの間の蓄積された熱により生ずる問題が起こらないことを有利に且つ予想外にも保証する。同時に、低減した赤外線加熱の効果が妨害されないので、スプライスシールの効率的な形成完了を可能にする。

好適には、加熱デバイスは水冷式ヒートシンクを有するか水冷式ヒートシンクそのものである。特に、ヒートシンクは、構造部品と接触（特に熱伝導接触）している１本以上の熱伝導パイプを有するか熱伝導パイプそのものであり、装置の使用時に冷媒を流す。本発明の好適な実施形態において、冷媒は水であり、その温度は例えば冷やすことにより制御されている。

本発明の一実施形態において、構造部品は、好適には装置の使用時に赤外線熱エネルギー源からスプライス支持体の方へ、従って実使用時には支持されたスプライスの方へ放射熱エネルギーを導く反射器である。

このような反射器は、前述したように熱サイクルのために特に過熱しやすい。さらに、スプライスヒータの内部の比較的大きな部分であるので、反射器に連結された他の部品まで熱を伝導することができる。従って、反射器を冷却することは特に利点がある。

本発明の別の実施形態において、冷却デバイスは、使用時の出力が１個以上の構造部品及びスプライス支持体（加えて支持されたスプライス）の一方又は両方を向きそれらを冷却するファン（換気扇）である。

本発明の実施形態において、ファンの出力は、装置内部の複数の部品にわたって送風される空気の態様である。しかし、望ましいのであれば、空気以外のガスを送風することも本発明の範囲内である。

使用されるガスのタイプとは無関係に、冷却デバイスとしてファンを使用する利点は、ファンからの冷却出力媒体が、装置の加熱領域内の多くの部品を取り囲むと共にそれら部品と接触することである。さらに、冷却媒体とこのような部品との接触は親密であるので、熱効率が高い。

本発明の好適な一実施形態において、赤外線熱エネルギー源は約1.3〜1.7μmの波長のエネルギーを発生することができる。

このように、本発明の装置は、赤外線放射体又は加熱ランプのいずれかを使用する実施形態に適している。

本発明の好適な一実施形態において、赤外線エネルギー源はランプであり、装置は、所望のスプライス加熱期間に対応する切り替え順序に従って各ランプをオン・オフに選択的に切り替えるための１個以上のスイッチを有する。

このような配置において、ランプの切り替え操作と共に装置の作動中に生ずる冷却体制は、ヒータ装置の構造部品の対流加熱及び伝導加熱が最小に保たれる高効率の処理を提供する。この結果、前述した取付け窓の長さの望ましくない減少を伴うことなく、短い処理時間が達成される。

このような配置において、ランプは約1.3〜1.4μmの波長の光を発生することができる水晶ハロゲンランプであることがさらに好適である。このようなランプは使用効率に優れ、前述の種類の切り替え操作に直ちに役立つ。

しかし、別の配置において、放射熱エネルギー源は操作上、約1500℃のフィラメント温度及び約1.6〜1.7μmのピーク波長を発生することができる赤外線放射体であってもよい。

生産環境において、スプライスが装置の加熱領域の外で作成され、加熱により封止を開始することが望ましいときに例えば可動支持体等に移動することは一般的である。このため、本発明の好適な一実施形態において、スプライス支持体は、装置の使用時に外部から加熱領域に移動可能な搬送器を有し、スプライスシールは搬送器に支持される。

本発明はまた、本明細書で定義されたように装置のスプライス支持体上にスプライスシールを支持する工程と、赤外線加熱エネルギー源を作動させると同時に１個以上の冷却デバイスを作動させる工程とを具備する赤外線開始スプライスの封止を開始する方法にあると考えられる。

本方法の好適な一実施形態において、赤外線熱エネルギー源はランプを有するかランプそのものである。本方法は、所望のスプライス加熱期間に対応する切り替え順序に従ってランプをオン・オフに切り替える工程を有する。

本発明の方法は、ポリマ外被の下の接着剤ライナの加熱速度を増大させることにより、取付け時間を短縮することが意図されている。この結果、スリーブはより迅速に収縮して封止する。ライナの光加熱を著しく増加させるのに必要なカーボンブラックのレベルは、例えば0.0125％（ライナ材料の重量％）程の驚くほど低く、選択されたカーボンブラックの等級によって、通常、0.0001〜10％の範囲にあり、好適には0.001〜5％であり、最も好適には0.01〜1.0％である。現在利用可能なシステムは、接着剤による熱吸収を最大にする波長及び製品構造を選択しない。

スプライスを封止するために、封止剤材料は、ポリマの絶縁体が除去された金属ナゲットの心線の周囲及び心線間を流れなければならない。従って、二重壁熱収縮製品において、ライナは、流れる温度まで加熱されなければならず、その後、熱収縮外被によりナゲット及び絶縁体まで強制されなければならない。炉及び製品の既存の組合せは、主に対流によりポリマ外被を加熱するものと考えられている。対流及び伝導によりライナを加熱することは非効率であり、熱収縮外被及び電線基材の両方のポリマ材料を損傷するおそれがある高温又は長い取付け時間を要する。長いサイクル時間を望ましくない。

提案されている方法は、光熱源、赤外線放射をほぼ透過する透明ポリマ外被、及び赤外線を吸収する黒接着剤ライナを使用して接着剤ライナに熱を迅速に移動させることにより、ポリマ損傷及び長い取付け時間の問題を克服する。前述したように、物品の構造は、以下に説明する図１に示される。

本発明の別の側面において、対流冷却及び伝導冷却の一方又は両方の赤外線ヒータで加熱する工程を具備する、絶縁導体のスプライスを封止する方法が提供される。赤外線ヒータは、1.3〜1.7μmの波長の赤外線加熱エネルギーを発生する少なくとも１個の赤外線熱エネルギー源を有する。二重壁の熱収縮可能な管状物品は、（i）赤外線エネルギーをほぼ透過する外被材料、及び（ii）少なくとも1.3〜1.7μmの範囲の赤外線波長のエネルギーをほぼ吸収する可溶性内側ライナを有する。

好適には、このような方法に使用される外被及びライナは共押し出しされる。また、ライナは接着剤材料の層を有するか接着剤材料層そのものであることも好適である。別の配置において、内側層（ライナ）は外被内面にコーティングされてもよい。

赤外線の波長は、1.3〜1.4μmの範囲、又は1.6〜1.7μmの範囲にあると好都合である。

本発明の好適な一実施形態において、ヒータは複数の赤外線熱エネルギー源を有する。

本発明に従った一配置において、赤外線熱エネルギー源は切り替え可能なランプである。本方法は、所望のスプライス加熱期間に対応する切り替え順序に従ってランプをオン・オフに選択的に切り替える工程を有する。

赤外線ヒータは、スプライス用に１個以上の支持体を有すると好都合である。本方法は、スプライスの加熱に先立って１個以上の支持体にスプライスを支持する工程を有する。

本方法は任意であるが、閉鎖時に加熱領域を画定する開閉可能な１対のシェルを有する赤外線ヒータの使用を含む。本方法は、スプライス加熱の開始前にシェルを閉じる工程を含んでもよい。

好適には、赤外線ヒータは１個以上の冷却デバイスを有する。本方法は、スプライス加熱の開始前に少なくとも１個の冷却デバイスを駆動する工程を有する。

好適な一配置において、少なくとも１個の冷却デバイスは、赤外線ヒータの１個以上の部品の熱移動に関連している１個以上のパイプを有する。本方法は、少なくとも１個のパイプに冷媒を流す工程を含むのが好適である。冷媒が水であると好都合である。

別の配置において、少なくとも１個の冷却デバイスは、赤外線ヒータの１個以上の部品に向かって冷却ガス（特に空気）を送風することができる１個以上の送風機、特にファンを有する。本方法は、少なくとも１個の送風機を駆動する工程を含むのが好適である。

本発明の方法の工程は、複数のスプライスの封止を可能にするために、複数回連続して繰り返すのが好適である。

本方法の特定の一実施形態において、工程は、連続するサイクル間に10秒の間隔を置いて10回繰り返される。本方法を実践する結果、取付け窓は６〜８秒の範囲にある。

別の側面において、本発明は、（i）赤外線放射をほぼ透過する熱収縮可能な外被材料、及び（ii）赤外線波長を吸収する熱流動性の内側接着剤層を具備し、外被及びライナは共押し出し工程で一緒に形成される。

このような物品は、本明細書で定義された装置での又は本明細書で定義された方法に従った処理に特に適する。

任意であるが、本発明に従ったこのような物品の接着剤層は、使用時の物品が赤外線放射を受ける際に接着剤層の赤外線加熱速度を増大させるために、カーボンブラック又は他の顔料を含んでもよい。

より特定すると、このような物品において、接着剤層は、全接着剤層の重量で0.0001〜10％の範囲、好適には0.001〜５％の範囲、最も好適には0.01〜1.0％の範囲のカーボンブラックを含む。

本発明の範囲は、本明細書で定義された発明に従った装置で、或いは本明細書で定義された方法に従って処理される際に、前述の物品を有する。

このため、要約すると、変化する対流加熱の問題をなくし、封止スプライスの迅速で一定した大量生産を可能にするために、本発明は、短い波長の赤外線熱源及び積極冷却源の双方を有する炉を具備する。冷却は、炉部品及びスプライス環境の双方の平衡温度を低下し安定化させる。積極冷却には種々の方法が使用可能であるが、最も実践的なのは、例えばファンを使用した強制空冷等の空気及び水である。望ましくない加熱の効果をさらに減少するために、スプライスの装填及び除去中の取付け及びオフへの切り替えの期間のみ、赤外線ランプをオンに切り替えることができる。適当な積極冷却はシステムの加熱を制御し安定化するので、平衡温度は使用される負荷サイクルに依存するようになる。対流加熱は減少し、実際の負荷サイクルを使用して実践的な取付け窓を維持することができる。

以下、添付図面を参照して、限定目的で無い例によって本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は、それ自体は公知であるインラインスプライスに適用された赤外線開始スプライスシール１０の一形態を示す。本発明の範囲内で、同様なシールは、リング端子、突き当てスプライス、コネクタシール及び束ブロック等の他の構造にも使用可能である。

図１において、絶縁被覆１２を有する複数の電線１１が、互いに接続可能であるように突き当て関係で位置する。

電線の金属導体１３は、電線１１の端部で所定長さにわたって露出している。それ自体は公知である圧着部１４は、露出導体心線１３の周囲に圧着され、導電的に一緒に接続され、前述の「ナゲット」を形成する。

筒状のスプライススリーブ１６はスプライスを取り囲み、電線１１に沿って電線の各側まで延びている。スプライススリーブ１６は共押し出しされた２層１７，１８を有する。

外被層１７は赤外線透過性であり、実際の実施形態では透明な材料であり、また、「熱回復可能」である（すなわち、加熱時に収縮する）。

内側のライナ層１８は赤外線エネルギー吸収性であり、また、加熱時に液状になるよう溶けることができる。

赤外線放射を使用してスプライスシール１０を加熱すると、スリーブ１６のライナ層１８は赤外線熱エネルギーを吸収し、溶融し、導体心線１３の端部及び圧着部１４を囲む。その結果、それ自体は公知の方法でスプライスを封止する。同意に、外被層１７の収縮（「回復」）が生じ、液状化した内層１８を圧縮し、スプライスの露出部と親密な封止接触を強制する。

層１７，１８の思慮深い選択及び層に適用される加熱体制の結果、効率の高い封止方法となる。共押し出しされた外被１７及びライナ１８の組合せ（又は外被の内側にライナをコーティングする等の別の方法で外被１７及びライナ１８間に得られる外被１７及びライナ１８の組合せ）の使用は、スリーブ１６の作業効率の観点で利点を与える。外被１７及びライナ１８は、前述した特性を有する。

図２は、本発明に従った加熱装置２０の斜視図である。

加熱装置２０は、多数のスプライスシールを完成させるためにスプライスシールを連続して加熱する高負荷サイクルを含む生産環境で赤外線開始スプライスシールを加熱することを意図されている。

装置２０は、枠組みに蝶番結合可能に支持された１対の剛体金属シェルの態様である１対の構造部品２２，２３により区画される加熱領域２１を有する。シェル２２，２３は、加熱領域２１を開閉するよう蝶番で互いに接近又は離反する方向に移動可能である。図示のシェル２２，２３の各々は複数の壁を有する。複数の壁は、壁の縁が当接関係となるようにシェル２２，２３が互いに移動する際に中空の内部をシェル２２，２３の間に画定する。

各シェル２２，２３は、図２に見える１対の端壁２６，２７を有する。

各端壁２６，２７は、その中に形成された半円形の切欠２８を有する。切欠２８には、図１に概略的に示された態様の半製品のスプライスが、装置２０内で加熱されるために配置される。この状態において、スプライスの心線は、当業界で公知の方法で半円形切欠２８内に配置される。

さらに、最も外側の壁３７，３８は下側シェル２３の端部で直立している。最外壁３７，３８は装置２０に対して構造的に支持し、また、装置２０の作業者を保護することを意図した安全及び絶縁防護の一部を形成する。

最外壁３７，３８は、シェル２２，２３が閉じる際に切欠２８と位置決めする凹部３９，４１を有する。

配置は、シェル２２，２３が開く際に、封止が必要な一連の仮組み立てされたスプライスを、例えば搬送器であってもよい移動可能なスプライス支持部（図示せず）に連続して加熱領域２１に挿入することができる構成である。このような配置により、後述する方法で装置２０内で各スプライスの迅速で連続した処理を可能にする。

各支持／コネクタブラケット２９はシェル２２，２３内で支持され、シェルの内部で細長の加熱領域２１の全長に沿って延びている。各支持／コネクタブラケット２９は、ブラケット内に作動支持されたランプ３１を有する。ランプ３１は、加熱領域２１の外部から加熱領域２１の中心軸に向かって赤外線熱エネルギーを向けるよう方向付けられる。加熱作業中、スプライスシール１０はその中心軸に沿って配置される。

この目的のために、各支持／コネクタブラケットは、各ランプ３１を電源に接続するため、及び各ランプ３１を支持するために、各端にコネクタクランプ３２を有する。

加熱領域は、反射パネル３３が作業中に装置２０に支持されたスプライスシールの方へ向かう光熱エネルギーを増強するように、シェル２２，２３の外壁及び各ランプ３１の間に反射パネル３３を組み込んでいる。

図２には２箇所のランプ位置のみが図示されているが、装置２０は、加熱領域２１内に（選択された配置に従って）所望の通りに配置されたランプ３１の態様の６個までの赤外線熱エネルギー源を有してもよい。しかし、本発明の範囲内の別の実施形態では、異なる数のエネルギー源を使用してもよい。

シェル２２，２３の外壁は穿孔され、換気扇３４の態様の送風機の対をそれぞれ支持する。これら送風機は、装置２０の使用時に加熱領域２１の外部から、加熱領域２１の内部へ、及びシェル２２，２３の壁、切欠２８、ランプ３１、支持／コネクタブラケット２９及び反射器３３により構成された種々の構造部品上に送風するよう配置されている。以下の例に関連して説明されるように、対流（この場合図示のファン）により利点のあるこのような配置は、ランプ３１からの放射による赤外線エネルギーと、装置内に挿入されるスプライスシール１０の筒状スリーブ１６の内層１８との結合を妨げることなく、種々の部品の温度を下げる。

製造時において、シェル２２，２３を互いから離れる方向に開き、支持体（搬送器）上に支持された未封止のスプライスを挿入し、シェル２２，２３を閉じて加熱領域２１を区画し、ランプ３１を作動させ、伝導又は対流によることなく主に放射によりスプライスシールが加熱されることを確保するためにファン３４を作動させることは、簡単で正攻法のやり方である。これにより、取付け窓を容認できないほど無くすことなく、前述したように短い処理時間が与えられる。

処理が完了したスプライスを除去し、未処理の次のスプライスを加熱領域２１に挿入する間、シェルは分離されながら、ランプ３１及びファン３４はオフに切り替えられる。或いは、使用の好適な態様においては、ファンは連続的に作動してもよい。

図３は、図１の装置の一部における変形例を示す。ここではファンは存在する必要がないので、実際にはファンは除去されている。

本発明の本実施形態において、ファン３４は無くて済む。その代わり、冷却デバイスは熱交換器の態様である。これは、シェル２２の壁と熱移動（伝導）接触する状態に固定された銅パイプ３６として実施される。

これは、別のシェル４２の内面に銅パイプ３６を実装することにより達成される。このような別のシェルは、パイプ３６がシェル２２，２３の外側に接触するように、シェル２２，２３の一方又は両方の外部に取り付けられる。

冷水等の冷媒は、問題のシェル２２，２３の材料と熱交換するように（構造が入り組んでいる）銅パイプ３６に沿ってポンプで送られてもよい（例えば、毎分１リットルの割合で）ので、伝導により冷却される。

本装置を使用すると、冷却ファンを使用した図２の実施形態の場合と基本的に同じ利点が得られる。

実際の一配置において、銅パイプ３６はシェル２２の内面全体にわたって延びるであろう。他のシェル２３の内面と伝導接触している同様の銅パイプ３６も存在するであろう。

本発明の実際の一実施形態において、或るＲＢＫ−ＩＬＳマーク２処理機が、85Ｖ，15Ａで直列に電源供給されると約1.3μmの波長を有する６本の400Ｗ水晶ハロゲンランプを有するよう変更が加えられた。これらのランプは、製品加熱サイクルの間のみオンに切り替えられた。３本のランプを有する各シェル内にアルミニウム反射器が取り付けられ、製品（スプライス）の方に放射の焦点を当てる。反射器及び後部支持枠の間には、隣接するシェルと良好に熱接触したパイプ状の水冷式ヒートシンクが取り付けられている。冷水は、毎分１リットルの割合にてポンプで送られる。

同じヒータの別のバージョンにおいて、水冷式ヒートシンクは、各シェルに設けられた２個の冷却ファンに置換された。これらの冷却ファンは、使用時にアルミニウム反射シールド及び他の炉の構造部品の上及び周囲に強制送風する。各冷却ファンは毎時25m³の空気を送風する。

積極冷却の効果は、以下の表に見ることができる。水晶ハロゲンの変更後のヒータを使用すると、システムが取付け間に平衡化の時間を許容する場合、７：４スプライス用の取付け窓は６〜９秒であった。しかし、１０個のスプライスが６秒の取付け時間で各取付け間に１０秒の間隔で取り付けられると、損傷を伴わないで製品をシールすることは不可能になり、取付け窓は零に減少した。ヒータが水又は空気を使用して積極冷却するようにさらに変更されると、６〜８秒の取付け窓が維持され、高い負荷サイクルが実施された。

積極冷却の効果は、炉の構造部品の温度を監視することにより見ることができる。或るＲＢＫ−ＩＬＳマーク２処理機が、85Ｖ，15Ａで直列に電源供給されると約1.3μmの波長を有する６本の400Ｗ水晶ハロゲンランプを有するよう変更が加えられた。これらのランプは、製品加熱サイクルの間のみオンに切り替えられた。３本のランプを有する各シェルの後ろにアルミニウム反射器が取り付けられ、製品の方に放射の焦点を当てる。反射器及び後部支持枠の間には、パイプ状の水冷式ヒートシンクが取り付けられている。冷水は、毎分１リットルの割合にてポンプで送られる。６秒の取付け時間及び６秒の取付け間の時間間隔で３０の取付けという非常に高い負荷サイクルの間、反射器の温度が監視された。冷却しなければ、２サイクル後の温度は平均２７０℃に達した。冷却すると、温度は平均１１０℃であった。

ファン冷却を使用すると、同じサイクルの冷却あり及び冷却なしの平衡温度は、それぞれ２７０℃及び１１０℃であった。

このように、本発明は、赤外線開始スプライスシール用の加熱装置の性能を劇的に改善する有効で実践的で且つ低コストの配置を提供する。

代表的な赤外線開始スプライスシールの構造を示す概略断面図である。 本発明に従った装置の一形態を示す斜視図である。 図２に見える反射器の陰に配置可能な、本発明に従った別の赤外線加熱装置のシェルを示す斜視図である。

符号の説明

１０ スプライスシール
１６ スリーブ（熱収縮可能なチューブ状物品）
１７ 外被層（熱収縮可能な外被）
１８ ライナ層（内側接着剤層）
２０ 加熱装置
２１ 加熱領域
２２，２３ シェル（構造部品）
３１ ランプ（赤外線加熱エネルギー源）
３３ 反射パネル（反射器）
３４ ファン（冷却デバイス）
３６ パイプ（冷却デバイス）

Claims (32)

1. １個以上の構造部品により画定され、１個以上の赤外線熱エネルギー源を有する加熱領域と、該加熱領域で赤外線開始スプライスシールを支持するためのスプライス支持体と、前記１個以上の構造部品及び前記スプライス支持体の一方又は両方を冷却する１個以上の冷却デバイスとを具備する赤外線開始スプライスシール加熱装置であって、
   該装置の使用時に、前記スプライス支持体上に支持された前記スプライスシールが、前記１個以上の赤外線加熱エネルギー源から放射熱を受けることを特徴とする赤外線開始スプライスシール加熱装置。
2. 前記加熱デバイスは水冷式ヒートシンクであることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 前記水冷式ヒートシンクは、前記構造部品と熱伝導接触している１本以上の熱伝導パイプを有するか該熱伝導パイプそのものであり、前記装置の使用時に冷媒を流すことを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
4. 前記構造部品は反射器であることを特徴とする請求項３記載の加熱装置。
5. 前記反射器は、前記赤外線熱エネルギー源から前記スプライス支持体の方へ放射熱エネルギーを導くことを特徴とする請求項４記載の加熱装置。
6. 前記冷却デバイスは、使用時の出力が前記１個以上の構造部品及び前記スプライス支持体の一方又は両方を向き、それらを対流冷却するファンであることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
7. 前記赤外線熱エネルギー源は約1.3〜1.7μmの波長のエネルギーを発生する能力を有することを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項記載の加熱装置。
8. 前記赤外線エネルギー源はランプであり、
   前記装置は、所望のスプライス加熱期間に対応する切り替え順序に従って前記ランプの各々をオン・オフに選択的に切り替えるための１個以上のスイッチを有することを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１項記載の加熱装置。
9. 前記ランプは約1.3〜1.4μmの波長の光を発生する能力を有する水晶ハロゲンランプであることを特徴とする請求項８記載の加熱装置。
10. 前記放射熱エネルギー源は、約1500℃のフィラメント温度及び約1.6〜1.7μmのピーク波長を発生することができる赤外線放射体であることを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項記載の加熱装置。
11. 前記スプライス支持体は、前記装置の使用時に外部から前記加熱領域に移動可能で前記スプライスシールを支持する搬送器を有することを特徴とする請求項１ないし１０のうちいずれか１項記載の加熱装置。
12. 請求項１ないし１１のうちいずれか１項記載の加熱装置の前記スプライス支持体上に前記スプライスシールを支持する工程と、
    前記赤外線加熱エネルギー源を作動させると同時に前記１個以上の冷却デバイスを作動させる工程とを具備することを特徴とする赤外線開始スプライスの封止を開始する方法。
13. 前記赤外線熱エネルギー源はランプを有するかランプそのものであり、
    所望のスプライス加熱期間に対応する切り替え順序に従って前記ランプをオン・オフに切り替える工程をさらに有することを特徴とする請求項１２記載の赤外線開始スプライスの封止を開始する方法。
14. 対流冷却及び伝導冷却の一方又は両方で加熱する赤外線ヒータで加熱する工程を具備し、
    前記赤外線ヒータは、1.3〜1.7μmの波長の赤外線加熱エネルギーを発生する少なくとも１個の赤外線熱エネルギー源を有し、
    二重壁の熱収縮可能な管状物品は、（i）赤外線エネルギーをほぼ透過する外被材料、及び（ii）少なくとも1.3〜1.7μmの範囲の赤外線波長のエネルギーをほぼ吸収する可溶性内側ライナを有することを特徴とする絶縁導体のスプライスを封止する方法。
15. 前記外被及び前記ライナは共押し出しされることを特徴とする請求項１４記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
16. 前記ライナは接着剤材料の層を有するか接着剤材料層そのものであることを特徴とする請求項１４又は１５記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
17. 前記赤外線の波長は、1.3〜1.4μmの範囲、又は1.6〜1.7μmの範囲にあることを特徴とする請求項１４ないし１６のうちいずれか１項記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
18. 前記ヒータは複数の赤外線熱エネルギー源を有することを特徴とする請求項１４ないし１７のうちいずれか１項記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
19. 前記赤外線熱エネルギー源は切り替え可能なランプであり、
    所望のスプライス加熱期間に対応する切り替え順序に従って前記ランプをオン・オフに選択的に切り替える工程をさらに有することを特徴とする請求項１４ないし１８のうちいずれか１項記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
20. 前記赤外線ヒータは、スプライス用に１個以上の支持体を有し、
    前記スプライスの加熱に先立って前記１個以上の支持体に前記スプライスを支持する工程をさらに有することを特徴とする請求項１４ないし１９のうちいずれか１項記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
21. 前記赤外線ヒータは、閉鎖時に加熱領域を画定する開閉可能な１対のシェルを有し、
    前記スプライス加熱の開始前に前記シェルを閉じる工程をさらに具備することを特徴とする請求項１４ないし２０のうちいずれか１項記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
22. 前記赤外線ヒータは１個以上の冷却デバイスを有し、
    前記スプライス加熱の開始前に少なくとも１個の前記冷却デバイスを駆動する工程をさらに有することを特徴とする請求項１４ないし２１のうちいずれか１項記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
23. 少なくとも１個の前記冷却デバイスは、前記赤外線ヒータの１個以上の部品の熱移動に関連している１個以上のパイプを有し、
    少なくとも１個の前記パイプに冷媒を流す工程をさらに有することを特徴とする請求項２２記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
24. 少なくとも１個の前記冷却デバイスは、前記赤外線ヒータの１個以上の部品に向かって冷却ガスを送風することができる１個以上の送風機を有し、
    少なくとも１個の前記送風機を駆動する工程をさらに有することを特徴とする請求項２３記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
25. 前記冷却ガスは空気であることを特徴とする請求項２４記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
26. 前記方法の工程は、複数のスプライスの封止を可能にするために、複数回連続して繰り返すことを特徴とする請求項１４ないし２５のうちいずれか１項記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
27. 前記方法の工程は、連続するサイクル間に10秒の間隔を置いて10回繰り返され、取付け窓は６〜８秒の範囲にあることを特徴とする請求項２６記載の絶縁導体のスプライスを封止する方法。
28. （i）赤外線放射をほぼ透過する熱収縮可能な外被材料、及び（ii）赤外線波長を吸収する熱流動性の内側接着剤層を具備し、
    前記外被及び前記ライナは共押し出し工程で一緒に形成されることを特徴とする熱収縮可能なチューブ状物品。
29. 前記接着剤層は、使用時の前記物品が赤外線放射を受ける際に前記接着剤層の赤外線加熱速度を増大させるために、カーボンブラック又は他の顔料を含むことを特徴とする請求項２８記載の熱収縮可能なチューブ状物品。
30. 前記接着剤層は、全接着剤層の重量で0.0001〜10％の範囲のカーボンブラックを含むことを特徴とする請求項２９記載の熱収縮可能なチューブ状物品。
31. 請求項１ないし１１のうちいずれか１項記載の装置内で加熱されることを特徴とする請求項２８ないし３０のうちいずれか１項記載の熱収縮可能なチューブ状物品。
32. 請求項１２ないし２７のうちいずれか１項記載の方法によって処理されることを特徴とする請求項２８ないし３０のうちいずれか１項記載の熱収縮可能なチューブ状物品。

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