JP2617222B2 - エレクトロフュージョン継手の融着方法及びその装置 - Google Patents

エレクトロフュージョン継手の融着方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、管との接触面に電熱線を埋設したエレクト
ロフュージョン継手の融着方法及びその装置に関する。
従来技術 上下水道やガス管などに使用されるプラスチック管の
継手として近年開発されたものにエレクトロフュージョ
ン継手がある。継手には管継手、Ｔ継手、サドル継手、
キャップ継手など各種の継手があるが、エレクトロフュ
ージョン継手はいづれも管との接触面に電熱線を埋設し
た成形品よりなるもので、管との融着は、継手を管端部
に嵌挿するか、管外周面に側方より押付けた状態で通電
し、接触面を加熱溶融することにより行うようになって
おり、継手への通電方法には、従来、電圧を一定にして
通電する定電圧方式と、電流を一定にして通電する定電
流方式の二つのタイプがあった。
発明が解決しようとする課題 配管の施工時においては、管端部の差込み不足や管端
面が管軸と直交しないで傾斜していたり、巻きぐせの付
いた管をそのまゝ強制嵌合することがあるが、前二者の
場合、電熱線が管端よりはみ出た状態で通電すると、継
手と管の間の内部圧力の上昇により溶融樹脂が管端より
流れ出てコイル同志が接触し、ショートし易い。後者の
巻きぐせの付いた管を強制嵌合した場合にも継手内周面
との管の接触圧が弱かったり、隙間できた部分で溶融樹
脂の流動化を来たしショートし易い。
電熱線がショートしたとき、従来の定電圧方式による
ものでは、電熱線全体の抵抗値が低くなるため第３図の
破線で示すように、電流が大きくなり、電力も大きくな
って電熱線温度が最適温度範囲より外れて過熱し、その
結果、電熱線周囲の樹脂も過熱されて劣化し融着不良を
起こす。
一方定電流方式によるものでは、第３図の一点鎖線で
示すように、ショートすると電圧が自動的に低下し、電
力も小さくなる。そのため電熱線温度が十分に上昇しな
いで、最適温度範囲に達せず、樹脂が溶融不足となって
融着不良を起こす。
この問題に対処するため電熱線のショートをチェック
し、異常を検出すると、警報器を作動させたり、通電停
止を行う方法も提案されている。例えば、単位時間当り
の電流の変化dI/dtをチェックし、その値が設定値ｃ以
上になったとき、すなわちdI/dt＞ｃのとき、ショート
を検出する方法がそうである。電流値が所定値を越える
とき、ショートを検出することも考えられるが、電熱線
の抵抗値は温度が高くなるに従い増加するため所定の電
流値を越えることでもって電熱線のショートを検出する
ことは困難である。電流の変化の度合を検出する上記方
法による場合も第４図の実線で示すように、設定値ｃを
越えるときには電熱線のショートを検出することができ
るが、一点鎖線で示すように、変化の度合が緩いと、シ
ョートを検出することができず、そのため過熱され、樹
脂の劣化を来たすようになる。設定値ｃを大きくした場
合も同様である。
以上のように、電熱線のショートがチェックできるよ
うになっていても現場での実際の施工時においては、異
常を見逃がしたり、異常があっても融着がある程度進行
し、引張ったり揺すったりしても格別問題がなければ、
やり直しをすることなく、そのまゝ放置し、作業を終え
ることも考えられる。
本発明の主たる目的は、電熱線がショートしても正常
時とほヾ同様の融着性能が得られ、上記のような問題が
生ずることのないようにしたものである。
本発明の別の目的は、電熱線のショートを簡易に、か
つ確実に検出することのできる方法を提供しようとする
ものである。
課題の解決手段 電熱線がショートしても正常時とほゞ同様の融着性能
が得られるようにするための一つの方法は、通電の開始
から終了までの間、電圧及び又は電流を制御して定電力
に維持させることによりなるものである。
定電力に維持するための装置は、電流の計測手段と、
電圧の計測手段と、電流及び又は電圧を調節する調節手
段と、両計測手段から計測された電流及び電圧から電力
を算出し、設定された電力を越えるときには、電圧及び
又は電流を降下させ、上記設定された電力を下回るとき
には、電流及び又は電圧を増加させるように上記調節手
段を制御する制御手段とより構成される。
通電は従前と同様、定電圧或いは定電流で通電時間を
設定して行われるが、継手を識別して融着に必要な電力
値を求め、これにより定電圧法では電流を、定電流法で
は電圧を算出し、通電を設定時間、自動的に行うように
してもよい。定電圧或いは定電流による通電を行う前者
の場合、継手の種類やサイズによって電熱線の材質、
径、ピッチなど設計上の制約を受けるが、継手を識別し
て電力値を求める後者の場合、これらを任意に設計して
それに適した電圧及び電流で通電することが可能とな
る。
継手から融着に必要な電力値を求めるには、継手に直
接電力値を表示するか、継手からその種類を識別してリ
ストからそれに対応する電力値を求めるマニュアル作業
によって行うこともできるが、好ましくは継手に設けた
識別手段から継手の種類やサイズに関するデータを読取
るセンサーと、継手の種別に対応した電力値が記憶され
ている記憶手段及びセンサーから入力されたデータに対
応する電力値を記憶手段から読出す装置よりなる制御手
段とが使用される。
ここで継手に設けられる識別手段とは、例えば継手に
埋設される電熱線の抵抗値、継手に電熱線と別に埋込ま
れる抵抗器、継手の差込み口に形成される孔の深さ、差
込み口の外径、高さ、孔の内径、肉圧、差込み口或いは
継手と一体に形成される記録板に形成される凹凸、孔、
磁片の数及び配置、磁気テープ、バーコードなどであ
る。
センサーとしては、識別手段に係合したときに変位す
る変位量を読取る位置検知センサー、凹凸や孔の有無を
読取るリミットスイッチ、光や音波を発信し、識別手段
に当たって跳ね返ってくるまでの時間を読取るセンサ
ー、その他光学的センサー、磁気センサーなどが例示さ
れる。電流及び電圧を調節する手段には、例えば、スイ
ッチング作用によるもの、可変抵抗器、可変変圧器など
既知の任意の手段が採用される。
制御手段としては、マイクロコンピューターが代表的
な例として挙げられる。
通電時間に関しても電力値と同様、継手を識別して融
着に必要な通電時間を求めるようにしてもよい。継手の
識別も上記と同様にして行われる。
電熱線がショートしても融着性能が損われないように
するための別の方法においては、当初電圧を一定にして
通電する。通電中、計測した電流値或いはこれにより算
出した電力値を直前の電流値或いは電力値と比較し、電
流或いは電力値が低下する場合は、そのまゝ定電圧によ
る通電を続けるが、増加すると、直前の電流値或いは電
力値となるように電圧或いは電流を降下させる。
上記の方法を実施するための装置は、電流の計測手段
と、電圧或いは電流の調節手段と、電流の計測手段から
計測した電流と電圧とより電力を算出し、これを直前の
電力値と比較して直前の電力値を越えるとには電圧或い
は電流を降下させるように上記調節手段を制御する制御
手段とより構成される。
別の装置では、電流の計測手段と、電圧或いは電流の
調節手段と、計測手段より計測された電流を直前の電流
値と比較し、直前の電流値を越えるときには、電圧或い
は電流を降下させるように上記調節手段を制御する制御
手段とより構成される。
上記の各装置においても、通電当初の電圧の設定や通
電時間は、前述した装置と同様、センサーにより継手に
設けた識別手段から求めるようにするのが望ましい。
なお、上記各装置における電圧並びに電流を調節する
手段及び制御手段としては、前述した装置におけるもの
と同様のものが使用される。
電熱線のショートを検出するための方法は、通電中、
電力或いは電流が増加したとき、直前の電力値或いは電
流値となるように電圧を降下させる上記の方法におい
て、当初通電される電圧よりも低い電圧を予め設定して
おき、電圧がこの設定電圧まで降下したときショートを
検知することよりなるものである。
電熱線のショートを検知したとき、警報音、警報灯等
により異常表示がなされるか、通電停止が行われ或いは
異常表示とともに通電停止が行われる。
ショートを検知する電圧は、異常、当初通電される電
圧に定数を掛けたもので設定される。
作用 定電力による通電方式において、決められた一定の電
圧で通電を開始すると、各計測手段により電圧及び電流
が計測され、電力が算出される。そして第３図に示す立
上がり直後のt1時間における初期電力W0が制御手段によ
り記憶される。融着中、電熱線がショートして第３図の
実線で示すように電流値が上昇し、電力Ｗが記憶された
上記初期電力W0よりも上がると、制御手段からの出力信
号により電圧の調節手段が電圧を降下させ、電力Ｗを下
げる。電圧の降下は、電力Ｗが初期電力W0に下がるまで
行われ、以後その電圧が維持される。融着中、別の箇所
で電熱線が再びショートし、電流が上がると、電圧が再
び初期電力W0になるまで下げられる。なお、第３図にお
いて、t2は１か所目、t4は２か所目がショートしたと
き、t3及びt5は電力Ｗ、電圧Ｖ、電流Ｉの制御が終了し
たとき、t6は通電が終了したときをそれぞれ示す。また
T1は最適温度範囲の上限、T2は下限をそれぞれ示す。
以上は電圧の調節手段が設けられる場合の例について
示すものであるが、電流の調節手段が設けられる場合に
は、決められた一定の電流で通電後、電熱線がショート
したとき、電圧が下がった分、電流が上がり、初期電力
に維持されるようにする。
電流および電圧の両調節手段を設けることにより、電
流の降下と電圧の上昇とを併せて行って初期電力に維持
することもできる。
電力或いは電流値が増加したとき電圧或いは電流を降
下させる方式においては、当初電圧を一定にして通電
し、計測した電流値或いはこれより算出した電力値を直
前の電流値或いは電力値と比較する。電流或いは電力値
が直前の電流値或いは電力値を越えるときには、制御手
段からの出力信号により電圧或いは電流の調節手段が電
圧或いは電流を降下させる。電圧或いは電流の降下は電
流或いは電力が増加する直前の値になるまで行われ、以
後電流或いは電力が増加する都度、電圧或いは電流が同
様にして下げられる（第５図参照）。
電熱線がショートしたとき電圧が下げられるようにし
た方法において、電圧が所定の電圧まで下がったときに
電熱線のショートが検知される。したがって所定の電圧
を予め設定しておくことにより電熱線のショートをチェ
ックすることができる。
実施例 第１図は定電力方式の融着装置について示すもので、
継手１への通電時における電圧を調節する電圧調節手段
２と、通電時における電流及び電圧を計測する電流計測
手段３及び電圧計測手段４と、通電時の電圧を制御する
制御手段５とからなっており、制御手段５はCPU6とメモ
リ７よりなる基本構成にタイマー８を備え、上記各手段
２、３及び４がCPU6に接続されている。
メモリ７には、融着時のプログラムと、各種のデータ
が記憶される。
CPU6は電圧計測手段２から計測された電圧および電流
計測手段３から計測された電流から電力を算出し、これ
をメモリ７に記憶された初期電力W0と比較して初期電力
より高いときには電圧を下げ、初期電力W0より低いとき
には電圧を上げるように電圧調節手段２を制御するよう
になっている。
タイマー８は通電が開始されるとともに作動し、タイ
ムアップするまでに算出された電力と初期電力との比較
が行われるようになっており、融着に必要な時間は、継
手１の種類によって設定される。
次に第２図に示すフローチャートに従って制御手段５
による制御の手法の一例を説明する。
電圧を一定にし、融着に必要な時間を設定して通電を
開始すると（ステップ11）、タイマー８が作動する（ス
テップ12）。つゞいて第３図に示す立上がり直後のt1時
間における電圧V0及び電流I0が各計測手段３及び４によ
り計測され（ステップ13及び14）、これに基づいて電力
W0が算出される（ステップ15）。そしてメモリ７にこの
初期電力W0が記憶される（ステップ16）。
タイマ８がタイムアップするまでの間（ステップ2
0）、両計測手段３及び４によって計測された計測値
（ステップ17、18）に基づいて電力Ｗが算出され（ステ
ップ19）、メモリ７に記憶された上記初期電力W0と比較
される（ステップ21）。両者が一致しないと、制御手段
５からの出力信号により電圧調節手段５を制御して電圧
Ｖが高く或いは低く調節される（ステップ22）。この調
節は電力Ｗが初期電力W0と一致するまで行われ、一致し
たのち調節された電圧に維持される。
以上のようにして電力が一定に維持される。
第６図に示す融着装置は、電圧を調節する電圧調節手
段31と、電流を計測する計測手段32と、継手33に設けた
識別手段（図示しない）より継手33を識別するセンサー
34と、電熱線がショートし、異常が発生したとき警報音
を発するブザー35（ブザー35に代えて或いはブザーとと
もにLEDなど警報灯を設けてもよい）と、スィッチ手段3
6と、スィッチ手段36及び電圧調節手段31を制御する制
御手段37とからなっており、制御手段37はメモリ38とCP
U39よりなる基本構成にタイマー40を備え、上記各手段3
1,32,36、センサー34及びブザー35がCPU39に接続されて
いる。
メモリ38には、融着時のプログラムと、各種の継手に
対応した電力値及び通電時間に関するデータなど各種の
データが記憶される。
CPU39は、センサー34により検知した継手の種類に関
する入力信号に基づいてメモリ38よりそれに対応した電
力値及び通電時間を読取り、電圧調節手段31を制御して
電圧を設定するとともにタイマー40による通電時間の設
定を行う。通電中は、電流計測手段32から計測された電
流より電力値を算出し、直前の電力値と比較する。そし
て直前の電力値より増加していると、調節手段31に出力
し、電圧を降下させる。
CPU39はまたスィッチ手段36を制御し、通電の開始と
停止を行うとともに通電中、電熱線がショートし、異常
が発生したときブザー35に出力し、警報音を発生させ
る。
タイマー40は、スィッチ手段36が閉じると作動し、タ
イムアップするとスィッチ手段36を開き通電停止を行
う。
次に本装置の制御手段37による制御の手法の一例を第
７図のフローチャートに従って説明する。
センサー34により継手33に設けた識別手段を読取り、
継手33を識別して（ステップ41）メモリ38より融着に必
要な電力値及び通電時間を読出す。そして電圧調節手段
31及びタイマー40により電圧及び通電時間を設定する
（ステップ42）。ついでスィッチ手段36が閉じられ、通
電が開始される（ステップ43）とともにタイマー40が作
動する（ステップ44）。通電中、計測手段32により電流
が計測され（ステップ45）、この計測値と電圧調節手段
31により設定された電圧とで電力値が算出される（ステ
ップ46）。この電力値は直前の電力値と比較され（ステ
ップ47）、直前の電力値より低いとき（電熱線は温度が
上昇するとともに抵抗値も大きくなるため電流が及び電
力値は逓減する）、定電圧での通電がそのまま続けられ
るが、直前の電力値より大きいと、制御手段37からの出
力信号により調節手段31を制御して電圧を降下させる
（ステップ48）。電圧の降下は、電力が増加する直前の
値になるまで行われ、直前の電力値になると、調節され
た電圧に維持される。以上の動作が電熱線のショートが
発生する都度行われる。当初設定された電圧に一定の割
合をかけた所定の電圧にまで下がると（ステップ49）、
ブザー35が鳴り（ステップ50）、異常を知らせる。これ
によって作業者はスイッチ手段36を開き（ステップ5
1）、通電停止を行う。異常表示がなされてもスイッチ
手段36が操作されず、通電が続行された場合でも、ショ
ートする都度、同様にして電圧が下げられる。この動作
はタイムアップするまで行われ（ステップ52）、タイム
アップすると、スイッチ手段36が開き、通電を停止する
（ステップ53）。
発明の効果 本発明は以上のように構成され、次のような効果を奏
する。
請求項１並びに２記載の方法及び請求項６記載の装置
によれば、通電を定電力で行うようにしたことにより融
着中、電熱線がショートするようなことがあっても電熱
線が過熱したり、加熱不足を生ずるようなことがなく、
正常時とほゞ同様の融着性能を得ることができる。
請求項３に記載される方法のように、継手からそれに
対応する電力を求めて通電するようにすれば、電熱線の
材質、ピッチ、径など設計上の制約を受けることなく継
手を製造することができる。
請求項４記載の方法及び請求項８、９記載の装置によ
れば、通電中、電力或いは電流が増加すると、増加する
直前の値となるように電圧或いは電流を下げるようにし
たことにより融着中、電熱線がショートするようなこと
があっても正常時とほゞ同様の融着性能を得ることがで
きる。
請求項５記載の方法によれば、電圧が一定量下がった
時点で電熱線のショートを確実に検出することができ
る。
請求項７又は10記載の装置のように、継手に識別手段
を設けて融着時にこれをセンサーで検出し、電力、通電
当初の電圧、通電時間等を求めるようにすれば、更に融
着が容易かつ確実に行え、作業能率も向上する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る融着装置のブロック図、第２図は
フローチャート、第３図は電熱線がショートしたときの
電流、電圧、電力及び電熱線温度と通電時間との関係を
示すグラフ図、第４図は電熱線がショートしたときの電
流のグラフ図、第５図は電熱線がショートしたときの電
圧と電力との関係を示すグラフ図、第６図は別の融着装
置に関するブロック図、第７図は同装置によるフローチ
ャートである。 １、33……継手、２、31……電圧調節手段 ３、32……電流計測手段、４……電圧計測手段 ５、37……制御手段、６、39……CPU ７、38……メモリ、８、40……タイマー 34……センサー、35……ブザー、36……スィッチ手段

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プラスチック管との接触面に電熱線を埋設
    し、プラスチック管との融着が通電によって行われるエ
    レクトロフュージョン継手の融着方法において、通電の
    開始から終了までの間、電圧及び又は電流を制御して定
    電力に維持することを特徴とするエレクトロフュージョ
    ン継手の融着方法
  2. 【請求項２】通電は一定の電圧或いは電流に設定して行
    われる請求項１記載のエレクトロフュージョン継手の融
    着方法
  3. 【請求項３】継手ごとに融着に必要な電力値を予め決め
    ておき、融着時にそれを検出し、これに基づいて所定の
    電力値で通電する請求項１記載のエレクトロフュージョ
    ン継手の融着方法
  4. 【請求項４】プラスチック管との接触面に電熱線を埋設
    し、プラスチック管との融着が通電によって行われるエ
    レクトロフュージョン継手の融着方法において、定電圧
    で通電して電流の計測を行い、計測した電流値或いはこ
    れと電圧とより算出した電力値が直前の電流値或いは電
    力値を越えるとき電圧或いは電流を下げるようにしたこ
    とを特徴とするエレクトロフュージョン継手の融着方法
  5. 【請求項５】電圧が一定量低下したとき異常が表示され
    る請求項４記載のエレクトロフュージョン継手の融着方
    法
  6. 【請求項６】プラスチック管との接触面に電熱線を埋設
    し、プラスチック管との融着が通電によって行われるエ
    レクトロフュージョン継手の融着装置において、電流の
    計測手段と、電圧の計測手段と、電流及び又は電圧を調
    節する調節手段と、両計測手段から計測された電流及び
    電圧から電力を算出し、設定された電力を越えるときに
    は、電圧及び又は電流を降下させ、上記設定された電力
    を下回るときには、電流及び又は電圧を増加させるよう
    に上記調節手段を制御する制御手段とより構成されるエ
    レクトロフュージョンの融着装置
  7. 【請求項７】継手に設けた識別手段から継手の種類に関
    するデータを読取るセンサーと、継手の種別に対応した
    電力値が記憶されている記憶手段及びセンサーから入力
    されたデータに対応する電力値を記憶手段から読出す装
    置から構成される制御手段とが設けられる請求項６記載
    のエレクトロフュージョン継手の融着装置
  8. 【請求項８】プラスチック管との接触面に電熱線を埋設
    し、プラスチック管との融着が通電によって行われるエ
    レクトロフュージョン継手の融着装置において、電流の
    計測手段と、電圧或いは電流の調節手段と、電流の計測
    手段から計測した電流と電圧とより電力を算出し、これ
    を直前の電力値と比較して直前の電力値を越えるときに
    は電圧或いは電流を降下させるように上記調節手段を制
    御する制御手段とより構成されるエレクトロフュージョ
    ン継手の融着装置
  9. 【請求項９】制御手段は電力の代りに電流をバロメータ
    として調節手段を制御する請求項８記載のエレクトロフ
    ュージョン継手の融着装置
  10. 【請求項１０】継手に設けた識別手段から継手の種類に
    関するデータを読取るセンサーと、継手の種別に対応し
    て通電当初の電圧及び又は通電時間が記憶されている記
    憶手段及びセンサーから入力されたデータに対応する電
    圧及び又は通電時間を記憶手段から読出す装置から構成
    される制御手段とが設けられる請求項８又は９記載のエ
    レクトロフュージョン継手の融着装置
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