JPH0492A - エレクトロヒュージョン継手 - Google Patents

エレクトロヒュージョン継手

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JPH0492A
JPH0492A JP2098419A JP9841990A JPH0492A JP H0492 A JPH0492 A JP H0492A JP 2098419 A JP2098419 A JP 2098419A JP 9841990 A JP9841990 A JP 9841990A JP H0492 A JPH0492 A JP H0492A
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JP
Japan
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joint
wire
stage
conductive
conductive wire
Prior art date
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Application number
JP2098419A
Other languages
English (en)
Inventor
Takesumi Otsuka
大塚　健純
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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  • Branch Pipes, Bends, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、配管施工等のためのエレクトロヒユージョン
継手に関するものである。
（従来の技術） 各種の合成樹脂、合成ゴム等の高分子材料は、成形が容
易であり、耐水性、耐薬品性等に優れ、軽量であるなど
の特性を有することから、金属または陶磁器に代わって
利用される分野が急激に拡大されつつある。たとえば、
鉄管、鉛管、鋼管、ステンレス鋼管、土管、陶管などの
管類、これらを接続する継手類さらには弁栓類等の分野
を見ても、現在すでにかなり多くの高分子材料が使用さ
れている。
いま、このような高分子材料、特に熱可塑性の樹脂また
はゴムからなる管類、継手類または弁栓類等を、漏洩な
どが起こらないように接続して、円滑な配管施工を可能
にするためには、それぞれの接続部を密に封しる必要が
ある。ところが、たとえば、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニ
ル、ポリスチレンなどの限られた高分子材料に対しては
それぞれに適した接着剤が開発されていて、それらを接
続部に適宜塗布して硬化させれば、容易に目的を果たす
ことができるが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリア
セタール、フッ素含有樹脂など多くのものに対しては適
当な接着剤は未だ得られていない。そこで、有効な接着
剤のない高分子材料に対しては、接続する管外面と継手
内面を融着ヒータによって軟化もしくは溶融させてその
まま一気に接合させ、その後冷却固化させる方法が採ら
れている。しかし、このような外熱方法では均一に加熱
することおよび適当な軟化もしくは溶融の状態に調整維
持することがきわめて難しく、これまでのところ満足す
べき結果が得られない。
これらの問題の解決策として特開昭６１−１３０６９５
号公報および実開昭６２−１０７１９２号公報には熱可
塑性樹脂から構成した継手内に発熱体を埋設して、該発
熱体の熱によって樹脂を溶融して接合しようとする方法
が提案されている。これらの場合にあっては発熱体は継
手長手方向にそって螺旋状に巻回されており、発熱体だ
けを巻回した場合はもちろん、予め発熱体を埋設したテ
ープを螺旋状に巻回した場合にも射出成形時の樹脂圧に
より発熱体を所定位置にしっかり固定することは困難で
あって、また接続作業の加熱中に巻回力がゆるんで隣接
する巻線同志が接触し電気的に短絡したりする。
（発明が解決しようとする課題） 上記の解決策として、特願平１−２２４１６０号が提案
された。この発明においては、熱可塑性樹脂でジヨイン
ト用スリーブを一体的に構成し、その壁部に二つに折り
曲げられ、互いに接触することなく平行して螺旋状に巻
き上げられた線状発熱体を封入している。
しかし、このジヨイント用スリーブを製造する場合に、
熱可塑性高分子材料を被覆した線状発熱体をローラの表
面に互に平行かつ密着させながら螺旋状に巻き付けるこ
と、さらに巻き終わった螺旋状の被覆線状発熱体に通電
して隣接する被覆を互いに融着させた後冷却固化させる
ことなどに複雑な操作と長い時間が必要であり、特に多
量生産にとって好ましくない欠点のあることがわかって
来た。
したがって、上述の方法と言えども、高分子材料製の管
類を、特に施工現場のように非常に不安定な環境下にお
いても、安定した作業によって高い確度で接続する方法
、さらに量産化にも対処し得る方法ということはできな
い。
そこでそのような課題を解決するために提案された特願
平１−１７３６１７号の発明は、線状発熱体を内蔵した
熱可塑性高分子材料被覆線を螺旋状に巻回し、その隣接
する被覆線同士が、円周方向の少なくとも１箇所で融着
し離れないように固定されているジヨイント用スリーブ
、つまりエレクトロヒユージョン継手である。
しかしながら、上記のエレクトロヒユージョン継手にお
いても管接続中の溶融時にヒーターワイヤ同士の接触に
よる短絡、全体発熱によるエネルギー損失、あるいは余
剰熱による継手の変形などの問題が存在する。
本発明は、これらの点を改良し、より実用的なエレクト
ロヒユージョン継手を提供することを目的としている。
すなわち、本発明の第１の目的は、管接続中の溶融時に
ヒーターワイヤ同士の接触による短絡を防止するエレク
トロヒユージョン継手を提供することである。
本発明の第２の目的は、継手部に巻回したときに全体的
にしっかりと固定されて、発熱体を構成する導電性ワイ
ヤが所定位置に保持されているエレクトロヒユージョン
継手を提供することである。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は鋭意研究を重ねた
結果、二重巻き線としたときの一方の導電性ワイヤ、つ
まりヒーターワイヤと、他方の導電性ワイヤ、つまり電
流帰還路を構成するワイヤとから成る導電性巻き線経路
においてヒーターワイヤと電流帰還路との間に十分な間
隔を設けることにより従来の問題点が解消されることを
知見−本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、直流や高周波を含む交流を電源と
するエレクトロヒユージョン継手において、継手を構成
する熱可塑性高分子材料層内に継手半径方向にｉ電性ワ
イヤを二段に埋設して成るエレクトロヒユージョン継手
である。
このように、本発明によれば、電流帰還路とヒーターワ
イヤとの間隔を、従来のように継手長手方向にでなく、
半径方向に設けることにより発熱特性を犠牲にすること
な（十分な間隔を確保できるのである。
本発明の好適態様によれば、前記導電性ワイヤには無機
または有機系の被覆を設けるようにしてもよい。
また、二段に巻かれた前記導電性ワイヤは継手長手方向
に螺旋状に巻かれ、その場合、一方をヒーターワイヤ、
他方を帰還路と称する。
さらに、本発明の好適態様によれば、二段巻きの一方の
段のｉ電性ワイヤを他方よりも径を太くし、これで帰還
路を構成するようにしてもよい。
発熱抵抗が小さくなるからである。
また、別の好適態様によれば、二段巻きの一方の段の導
電性ワイヤを他方の段の導電性ワイヤに比較して電気抵
抗の大きい材料とすることにより、電気抵抗の大きい方
をヒーターワイヤ、小さい方を帰還路となるように構成
してもよい。
さらに別の好適態様によれば、二段巻きの一方の段の導
電性ワイヤを鉄、ニッケル、コバルト、およびそれらの
合金などの強磁性体をクラッド・ワイヤ法やメツキ法に
よって被覆した導電性材料から、他方を被覆を設けない
導電性材料から構成するようにしてもよい。その場合、
加熱対象部以外は強磁性体被覆を剥がすように構成して
もよい。
（作用） 本発明の詳細な説明する。
まず、本発明の継手には管それ自体の接続のほか、長い
配管、配管方向の変更、管径の変更または分岐管の設置
などに際しての接続に使用される各種の継手類さらには
コック、バルブなどの弁栓類の取付・接続用の継手も含
まれる。したがって、これらの接続（ジヨイント）とは
、管同士は勿論、管と継手類、管と弁栓類の接続などを
包含するものである。
次に、本発明において使用する導電体材料としてはヒー
ターワイヤとしての発熱体と電流帰還用の導電体とがあ
り、この線状発熱体はたとえばニクロム線、炭素繊維の
ように通電すれば発熱する性質を有する素材からなる線
状のものであってもよく、あるいはＣｕのように良導電
体であってもよい、ただし、Ｃｕの場合はリード線に比
べ断面積を小さくすることによって、抵抗を大きくして
発熱体としてもよい。
また、このような線状発熱体を内蔵する熱可塑性高分子
材料被覆材は接続しようとする管類の材質と同系のもの
、または親和性の大きいものが望ましいことはいうまで
もないことである。具体的には現在適当な接着剤が開発
済みのものであろうと、未開発のものであろうと関係は
なく、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポ
リオレフィン、ポリアミド、ポリアセタール、フッ素樹
脂などを例示することができる。
これら被覆材に内蔵される導電性ワイヤの本数は半径方
向に２段に巻かれるものであれば、２本以上特に限定す
るものではない、これらは最初らせんに巻いたうえにさ
らに重ねてらせんに巻いてもよいが、予め２本の巻線を
内蔵した被覆材を使用する場合、導電性ワイヤが半径方
向に２段に重なるようにしてその被覆材を螺旋状に巻回
していってもよい、長手方向の間隔はできるだけ小さく
する一方、半径方向の間隔を十分にとることが目的であ
って２段に配置した各導電性ワイヤは長手方向に多少ず
れていてもよい。
また、このように、２本の導電性ワイヤが予め内蔵され
ている被覆線であれば、被覆線の一端に露呈する２本の
導電性ワイヤを適宜結線するのみ（１本の導電性ワイヤ
を二つに折り曲げて２本並列にしたものであれば、この
操作は不用）で、より簡単な操作で両端子を螺旋の同じ
側に取り出すことができるので好都合である。
いずれにしても被覆材層の厚み、螺旋の径などは、配管
施工の際に対象となる管類の寸法、形状等に応じて、線
状発熱体の寸法などと共に適宜選定すればよ（、特に限
定されるものではない。ただ、螺旋状に巻かれた被覆線
の被覆が加熱されて、被覆材が軟化溶融したときでも隣
接している線状発熱体同士が移動して接触したり交差し
たりしないように一定の間隙を維持できるためには、特
に２本の導電性ワイヤを内蔵する被覆線の場合には、丸
形より平形とすることが望ましい。
本発明によれば、このような２本並列の導電性ワイヤは
、管接続中の溶融時にワイヤ同士の接触短絡は避けられ
ないため、１本の線状ワイヤを上下２段に巻回し、ヒー
ターワイヤと電流帰還路を構成するワイヤとの距離を大
とするのである。
すなわち、ヒーターワイヤが１本の場合は、第１図に概
念的に略示するようにヒーターワイヤを構成する導電性
ワイヤ１０を継手内面に近接して巻回し、電流帰還路を
構成する導電性ワイヤ１２をより大径とするとともにヒ
ーターワイヤ上に二段に巻回してなるものである。直流
や高周波を含む交流は図中矢印のようにヒーターワイヤ
１０から導電性ワイヤ１２を経て帰還する。なお、図示
していないが、各導電性ワイヤはらせん状に巻回されて
いる。
第２図は、本発明にがかるエレクトロヒユージョン継手
を構成する熱可塑性高分子材料層の断面を一部示すもの
であり、図中、対になった導電性材料２０．２２を被覆
した熱可塑性高分子材料帯体２４を縦にして密に螺旋状
に適宜管端あるいはロンドに巻き付ける。なお、熱可塑
性高分子材料は前述のようにエレクトロヒユージョン継
手を構成するものと同一であってもよい。
図示の場合、Ｃｕ　Ｉｌｌ！Ｉｔφのワイヤ２２および
Ｃｕ　Ｏ，５１１Ｎφ十絶縁被覆（ポリブテン製）　０
．１ｍｍ厚のワイヤ２０を２．５　ｍｎ＋の間隔をおき
、Ｃｕ　１　ｍｍφの線と線の間隔は０．５■、Ｃｕ０
．５１１Ｍφの方は０．８　！１ｍの間隔として、上下
２段に巻回する。この場合、内側がヒーターワイヤとな
り、外側は電流帰還路として機能する。
第３図は、第２図に示すと同じ導電性材料２０゜２２の
断面を示すもので、本例の場合、樹脂の溶融温度以上の
耐熱性がある無機または有機絶縁材３２を被覆したワイ
ヤをさらに第２図の場合と同じ熱可塑性高分子材料３３
で被覆し、これを密に螺旋状に適宜管端あるいはロンド
に二段に巻き付けて、エレクトロヒユージョン継手を構
成してもよい。
導電性ワイヤを被覆する前記無機系の被覆としてはガラ
ス繊維等または有機系の被覆としては、ポリエステル、
ポリエステルイミド、ポリイミド、エポキシ、シリコー
ン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂などが
使用可能であるが、かかる被覆は継手本体樹脂との相溶
性が必要なために相溶性があり、本体よりも耐熱性の大
きい材料（例えば本体がポリエチレン樹脂の場合、被覆
材がより耐熱性のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
ブテン樹脂等）が好ましい。
このように、二段に巻かれた前記導電性ワイヤ２０．２
２は継手長手方向に螺旋状に巻かれ、その場合、一方は
ヒーターワイヤを、他方は電７１ｆＬ帰還路を構成する
が、本発明の好適態様によれば、二段巻きの一方の段の
導電性ワイヤの径を太くし、電気抵抗を小さくすること
によって、これで帰還回路を構成するのが好ましい。こ
の電流帰還回路を構成する導電性ワイヤが継手半径方向
の内側にくるかあるいは外側にくるかは雄型あるいは雌
型継手であるかによって異なり、いずれにあっても接続
面側にヒーターワイヤがくるようにすればよい。
また、別の好適態様によれば、二段巻きの一方の段の導
電性ワイヤを他方の段の導電性ワイヤに比較して電気抵
抗の大きい材料とすることにより、電気抵抗の大きい方
をヒーターワイヤ、小さい方を帰還路となるように構成
してもよい。
例えば、帰還路を銅線とし、ヒーターワイヤをそれより
電気抵抗の大きい、ニッケル線や、ＦｅＮｉ合金線、ニ
クロム線とすることによりヒーターワイヤ側を効率よく
発熱させることができる。
さらに、ニッケルのキューリー点は３５３℃、４２％Ｎ
ｉ−残Ｆｅ合金は３２５°Ｃのため、高周波電源により
加熱する場合キューリー点で最高加熱温度となる自己温
度制御機能を持たせることができる。
さらに別の好適態様によれば、二段巻きの一方の段の導
電性ワイヤを鉄、ニッケル、コバルトおよびそれらの合
金等の強磁性体を被覆した導電性材料から、他方を被覆
を設けない導電性材料から構成するが、これはヒーター
ワイヤの方に強磁性体被覆を設けることによって発熱効
率を高め、かつ高周波電源使用時の自己温度制御性を高
めるためであって、したがって、加熱対象部以外は強磁
性体被覆を剥がしておくと、取扱が容易である。
第２図および第３図のいずれの場合にあっても、熱可塑
性高分子材料で被覆された導電性ワイヤを螺旋状に巻き
上げてから継手用熱可塑性高分子材料をモールドするこ
とによって全体を一体的に固定する。
別法によれば、以上のようにエレクトロヒユージョン継
手を構成してから、短時間通電することによって熱可塑
性高分子材料を一部溶融させることにより熱可塑性高分
子材料全体を一体的に固定し、エレクトロヒユージョン
継手を構成する。このような一体固定化法は、特にヒー
ターワイヤ部に応力の残留が大きく融着時に支障が懸念
されるときには好ましい。
あるいは場合によっては、外側から長手方向に沿って一
部連続的に融着させて全体を一体的に固定してからモー
ルドしてもよい。
第４図は、本発明にがかるエレクトロヒユージョン継手
の一部略式断面図である。
第４図からも分かるように、本発明のエレクトロヒユー
ジョン継手Ｓの内部には導電性ワイヤから成る線状発熱
体２０および電流帰還路を構成する導電ワイヤ２２が短
絡することなく半径方向上下に等間隔で螺旋状に巻かれ
ていて、その両端を螺旋の両極に露出させることも、ま
た、近接した場所に露出させることも可能である。した
がって、エレクトロヒエ−ジョン継手の接合後も外部に
現れる端面に、線状発熱体の両端が露出するようにすれ
ば、ｔａへの結線は容易であり、用済後発熱体の露出部
分を切断しても、その切断面は管類の内部の流体に触れ
ることはない。
かくして、本発明にかかるエレクトロヒユージョン継手
は、例えば第２図に示す態様の場合には、予め高分子材
料で被覆された対の導電性材料帯体を螺旋状に巻き付け
、次いで同じ高分子材料でモールドするか、必要により
一部溶融することで全体的に固定するだけでよく、生産
は非常に容易で量産化にも対応でき、これを使用するこ
とによって管類の接合は高速かつ高精度で実施可能であ
る。
次に、本発明をその実施例にしたがってより具体的に説
明するが、これによって本発明が何ら限定されるもので
ないことは理解されよう。
実施例 本例では、第２図に示すような０．５ｓｎ＋φのニッケ
ル線にＯ，ｂ＋−厚のポリブテン樹脂を被覆したワイヤ
２０と１ｗ＊φの銅線２２を２本並列に内蔵した平形（
幅３．０１、厚み１．５ｍｆｆ１）のポリエチレン製の
被覆帯体２４をテーパ（１／３０）付きローラに、ロー
ラの大径側にワイヤ２０．２２の両端子がローラの半径
方向の上下に来るようにして、隙間を生じないように密
着させながら８回巻き付けて螺旋状とし、この螺旋の表
面に継手用樹脂をモールドして第４図に示す外径２１．
４ｍｍ、内径１３．４ｎｕａ、長さ３ｏＩＩ１ｍのエレ
クトロヒユージョン継手Ｓを得た。得られたこのエレク
トロヒユージョン継手Ｓを第５図に示すような外径１３
１１！１、肉厚１　、５ｍｍのポリエチレン製管５０の
管端部５２に嵌合させて、軽く押し込み、エレクトロヒ
ユージョン継手Ｓのワイヤ２ｏ、２２に蓄電池を連結し
、４ｖの電圧で５Ａの電流を３０秒間通した。
その後通電を止め冷却したところ、継手Ｓおよび管５０
は共に固着して動かなくなった。融着部分の状態を確認
する目的で、接続部分を切断したところ、エレクトロヒ
ユージョン継手Ｓおよび管５ｏは境界が全く認められな
いまでに完全に融着し、ワイヤ２０．２２はほぼ等間隔
でかつ２段に整然と並びポリエチレンの層に封し込めら
れて、管内に通じるような空洞は発見されなかった。
また、樹脂の溶融時に、外部から故意に力を加えたとこ
ろヒーターワイヤの位置ずれが起きた部分があったがワ
イヤが絶縁被覆されているためワイヤ同志１）接触しな
かった。
（発明の効果） 以上述べたように、本発明のエレクトロヒユージョン継
手は、その製造方法および使用方法が簡単であり、しか
も、確度も高いので、環境の非常に不安定な作業現場に
おいても従来の技術には見られなかった効果を発揮させ
ることが可能となる。
したがって、接続不良等による漏洩等の問題は起こらず
、高分子材料を用いた管類の用途は自ずから拡大するも
のと思われるので、本発明の意義はきわめて大きいとい
うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明にがかるエレクトロヒユージョン継手
における導電性ワイヤの巻き方の説明図：第２図は、具
体的なワイヤの巻き方の断面図；第３図は、ヒーターワ
イヤの断面図： 第４図はヒーターワイヤを埋込んだエレクトロヒユージ
ョン継手の断面図；および 第５図は、本発明にがかるエレクトロヒユージョン継手
を管接合に用いたときの説明図である。 １０、１２　：導電性ワイヤ ２０、２２　：　　　　Ｉ ２４：熱可塑性高分子材料帯体 ３２；絶縁被覆

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）直流や高周波を含む交流を電源とするエレクトロ
    ヒュージョン継手において、継手を構成する熱可塑性高
    分子材料層内に継手半径方向に導電性ワイヤを二段に埋
    設して成るエレクトロヒュージョン継手。 （２）前記導電性ワイヤに無機または有機系の被覆を設
    けた請求項１記載のエレクトロヒュージョン継手。 （３）二段に巻かれた前記導電性ワイヤが継手長手方向
    に螺旋状に巻かれた請求項１または２記載のエレクトロ
    ヒュージョン継手。 （４）二段巻きの一方の段の導電性ワイヤを他方の段の
    導電性ワイヤに比較して径を太くした請求項１ないし３
    のいずれかに記載のエレクトロヒュージョン継手。 （５）二段巻きの一方の段の導電性ワイヤを他方の段の
    導電性ワイヤに比較して電気抵抗の大きい材料とした請
    求項１ないし４のいずれかに記載のエレクトロヒュージ
    ョン継手。（６）二段巻きの一方の段の導電性ワイヤを
    強磁性体を被覆した導電性材料から、他方を被覆を設け
    ない導電性材料から構成した請求項１ないし５のいずれ
    かに記載のエレクトロヒュージョン継手。 （７）加熱対象部以外は強磁性体被覆を剥がした請求項
    ６記載のエレクトロヒュージョン継手。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06509437A (ja) * 1991-02-20 1994-10-20 メトカル　インコーポレーテッド 電気融着継手、電気融着装置、電気融着継手用ヒータおよび電気融着継手用ヒータの製造方法
WO1997010463A1 (en) * 1995-09-13 1997-03-20 Fusion Group Plc Electrofusion couplers
US9497330B2 (en) 2008-09-26 2016-11-15 Nec Corporation Signal processing method, signal processing device, and signal processing program

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