JPH06265075A - 形状記憶合金継手の加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形状記憶合金継手を、ヒーターを利用して加
熱接続する加熱装置の予熱時間を短縮すると共に、加熱
温度を精度良く制御できるようにしたこと。 【構成】 形状記憶合金を用いたパイプ継手を加熱する
ヒーター方式による加熱装置において、継手を加熱する
ための少なくとも一つのヒーター６、７からなるヒータ
ー部１２と、該ヒーター部の温度を検知して前記ヒータ
ーへの通電を制御する制御部を備えたことを特徴とする
形状記憶合金継手の加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は形状記憶合金を用いたパ
イプ継手をヒーターを利用して加熱接続する際、予熱時
間を短縮できる形状記憶合金継手の加熱装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】形状記憶合金を利用したパイプ継手は、
加熱するだけの簡単な作業で接続でき、継手強度が高
く、かつ半永久的に強度を維持できることから広い分野
のパイプ継手として用いられている。この形状記憶合金
継手の材料としては、Ｎｉ−Ｔｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−
Ａｌ系合金等があり商品化されている。形状記憶合金継
手の構造としては、例えば図１に示すよなものがある。
この継手は形状記憶合金からなる継手１の内側に銅、ア
ルミニウム等の軟質金属からなるライナー２を配し、接
続するパイプ３をこれに挿入し、継手を所定の温度に加
熱し、形状記憶合金の記憶回復力により、パイプを締付
けて接続するものである。この際加熱温度を検知するた
めに、ライナーの表面に示温塗料４が塗布されており、
また内面にシール材として熱硬化製樹脂層５が設けられ
ている。

【０００３】形状記憶合金継手を加熱する方法として
は、 プロパントーチ類のバーナーで加熱する方法。 形状記憶合金継手に直接電気を流し自己発熱により
加熱する方法。 形状記憶合金継手の外部に電気ヒーターを接しそれ
の発熱を利用して加熱する方法。などがある。これらの
加熱方法で加熱される形状記憶合金には、加熱しすぎも
加熱不足も良くないものがあり、適正加熱温度と言うも
のを持っている。現在商品化されている銅系形状記憶合
金を用いた継手は２２０℃が適正加熱温度である。この
適正温度は形状記憶合金の収縮完了温度とその継手にシ
ール材として使用されている熱硬化性樹脂であるエポキ
シ樹脂の熱特性で決定されている。継手が２２０℃の温
度になったかどうかの判定には、図１に示されている２
２０℃になると緑色から黒色に変化する示温塗料４の色
の変化で判定するようになっている。しかし、色の変化
がアナログ的に変化するため温度を判定することが難し
く、加熱不足や加熱しすぎが起きやすく漏れ事故につな
がる。

【０００４】前記のの形状記憶合金継手の外部に電気
ヒーターを接し、その発熱による加熱装置として、ヒー
ター部と駆動部を別個に設け、ヒーター部を継手の外径
に合わせて交換できるようにしたもの（実開昭５９−１
１０９９３号）。また、ヒーターと温度センサーを設け
たもの（特開平３−６９８９２号）等がある。しかしこ
れらは、いずれもヒーターの予熱を十分に行うことがで
きず、適正な接続ができない欠点があった。また本発明
者等は、先に電気ヒーターを利用した加熱装置として図
９および図１０に示すような装置を開発した。この加熱
装置は、加熱ヒーター９と熱電対８とを内蔵した熱伝導
性の良い金属等からなるヒーター部１２により成るもの
で、ヒーター部の下方に形状記憶合金継手を狭持する半
円形の凹部１３が設けられている。またこれと対向して
同様の半円形の凹部を有する継手チャック部１１が設け
られており、このチャック部には、ハンドル１４が取り
付けられている。そして、前記のヒーター部１２に設け
られた支点金具１５を介して、ハンドルを上下に動かす
ことにより、先端が開閉して形状記憶合金継手（図示せ
ず）を着脱するようになっている。接続は、前記の加熱
ヒーターにより、ヒーター部を加熱し所定温度に達した
後、半円形の凹部に形状記憶合金継手を狭持して、さら
に所定時間加熱して接続を行うものである。上記の接続
時間の加熱には、タイマーを使用し、初期に設定した時
間で、ヒーターの通電を停止する方法がとられているも
のもある。しかし、この初期設定の時間は、実験室レベ
ルで行われ、特に加熱部分を十分に予熱してある時の適
正時間であり、実際の作業時には十分な予熱時間がとれ
ず、加熱に過不足が生じて適正な接続が行われないこと
があった。また上記の方法では適切な予熱温度を短時間
で得ることが困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
ついて検討の結果なされたもので、ヒーターを利用した
形状記憶合金継手の加熱装置の予熱時間を短くし、かつ
適切な予熱温度が得られる加熱装置を開発したものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は形状記憶合金を
用いたパイプ継手を加熱するヒーター方式による加熱装
置において、継手を加熱するための少なくとも一つのヒ
ーターからなるヒーター部と、該ヒーター部の温度を検
知して前記ヒーターへの通電を制御する制御部を備えた
ことを特徴とする形状記憶合金継手の加熱装置を請求項
１とし、前記のヒーター部は、予熱ヒーターと制御ヒー
ターを備えたことを特徴とする請求項１記載の形状記憶
合金継手の加熱装置を請求項２とし、前記の通電制御部
に電圧制御装置を備えたことを特徴とする請求項１記載
の形状記憶合金継手の加熱装置を請求項３とするもので
ある。

【０００７】

【作用】すなわち本発明は、例えば形状記憶合金継手の
外部にヒーターを接して加熱する方法に適用すれるもの
で、装置には他に開閉スイッチ、タイマー等が付属され
ている。一般に形状記憶合金継手の接続作業は、連続的
に、ほぼ同一環境下で行われるもので、その環境下では
同一サイズの継手であれば同じ時間の設定タイマーで作
業できる。しかし、同じ時間の設定タイマーで加熱する
には、電気ヒーター部が十分に予熱され、ほぼ同じ温度
に制御しておく必要がある。そこで本発明の加熱装置で
接続作業する時は、まず、ヒーターのスイッチを入れ
る。スイッチを入れると予熱専用ヒーターと制御用ヒー
ターに電気が流れヒーター部が加熱されていく。その
後、ヒーター部が所定の温度である４８０℃になると予
熱専用ヒーターに流れている電気が遮断され、制御用ヒ
ーターのみに電気が流れる。その後は、特に急激な温度
低下がないかぎり、制御用ヒーターのみでヒーター部の
温度が４８０℃〜５２０℃の範囲で制御される。そして
形状記憶合金継手を加熱する場合は、この制御された状
態のヒーター部を継手の外側に接触させて狭持して加熱
し、別に設けた制御用ヒーターの通電を遮断するための
タイマーを作動させ、所定時間加熱した後、上記タイマ
ーにより通電を停止して接続を終了するものである。こ
のように、予熱専用ヒーターにより、予め決定した所定
の温度にヒーター部を予熱しておくため、予熱時間を短
縮できると共に、適正な温度の接続が可能となる。

【０００８】本発明においては、上記の他に、通電制御
部にＰＷＭまたは位相制御等の電圧制御装置をもうけ、
ヒーターに印荷する電圧を制御することにより、ヒータ
ーに予熱時と接続時の電圧を変動して印荷して、前記と
同様の効果を上げることができる。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。 （実施例１）図２は本発明に係る形状記憶合金継手の加
熱装置の正面図、図３は、図２の側面図である。図中の
６は予熱ヒーター、７は制御ヒーター、８は電熱対であ
り、予熱ヒーターは０．４ｋｗで、制御ヒーターは０．
２ｋｗである。これらは、銅などの熱伝導性の良い金属
からなるヒーター部１２に絶縁して内蔵されており、下
方には形状記憶合金継手を狭持する半円形の凹部１３が
設けられている。そしてこれと対向して同様の半円形の
凹部を有する継手チャック部１１を設けると共に、この
チャック部にハンドル１４を取付け、前記のヒーター部
に設けられた支点金具１５を介して、ハンドルを上下に
動かすことにより、継手チャック部１１の先端が開閉し
て形状記憶合金継手を着脱できるようにした。このよう
な加熱装置により継手の接続を行うには、先ずヒーター
にスイッチを入れると予熱ヒーター６と制御ヒーター７
に通電され、ヒーター部１２の温度が上昇する。そして
熱電対８がヒーター部の温度を測定し、例えば所定予熱
温度の４８０℃を感知すると、予熱ヒーターの通電が遮
断され、制御ヒーターのみでヒーター部の温度が制御さ
れる。その後は特に急激な温度低下がない限り、制御ヒ
ーターのみでヒーター部の温度は４８０〜５２０℃の範
囲で制御される。上記の予熱に要した時間は２分１５秒
であった。このようにして所定の温度に達したとき、形
状記憶合金継手を前記の半円形の凹部で狭持して加熱す
る。そして別に設けた制御用ヒーターの通電を遮断する
ためのタイマー（図示せず）を作動させ、所定時間加熱
し、タイマーにより通電を遮断して接続を終了する。な
お、二回目以降の継手の接続は、ヒーター部に温度低下
がない場合、予熱の必要がなく、制御ヒーターのみの通
電で接続が可能である。

【００１０】比較のために従来の図９および図１０に示
す加熱装置の例を以下に説明する。９の加熱ヒーターは
０．２ｋｗで、熱電対８が装備されており他は本発明の
加熱装置と同様であり、前記してあるので、説明を省略
する。加熱ヒーターのスイッチを入れるとヒーター部１
２の温度が上昇する。その後熱電対８がヒーター部の温
度を測定し、４８０℃を感知すると、制御域に入りヒー
ター部の温度が制御される。この予熱に要した時間は５
分１０秒であった。したがって、本発明の加熱装置の予
熱時間は従来装置の1/2 以下で、著しく短縮できること
が判る。

【００１１】（実施例２）次に電圧制御によって予熱を
行う例について説明する。図４にその加熱装置を示し
た。９は加熱ヒーターで０．６ｋｗを使用し、熱電対８
を装備し、これらは電圧制御装置１０と連係されてい
る。他は実施例１と同じであるので、同符号を付け説明
を省略する。予熱開始と同時にこの加熱ヒーターには正
弦波の電圧が印荷され温度が上昇する。その後熱電対が
制御温度開始の４８０℃になったことを確認するとヒー
ターへの印荷電圧の制御が始まる。その制御方法は、Ｐ
ＷＭ（パルス・ウィドウ・モジュレーション）による
か、または、位相制御による電圧コントロールで行う。
この時の電圧のかけかたは、図６〜図８に示す。図６は
予熱開始から制御開始までの電圧を示し、図７は制御開
始後のＰＷＭ制御による電圧コントロールを示してい
る。この時の温度差は、「設定温度−加熱部の温度」の
差により、ヒーターのON-OFF（デューテー比）を変える
ことにより制御する。なお図中の破線が平均出力電圧と
なる。また図８は、制御開始後の位相制御による電圧コ
ントロールを示すもので、位相制御により出力電圧を精
度よく制御できる。この場合の平均出力電圧は破線で示
すようである。このように電圧制御によっても予熱時間
を短縮することが可能である。なお、電圧制御による場
合、原則として予熱ヒーターは不用となるが、取付けて
加熱ヒーターとして併用することも可能である。

【００１２】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
予熱時間を大幅に短くでくるため作業時間が短縮され、
かつ予熱および加熱温度を確実に制御できるため継手接
続が確実にできるもので、工業上顕著な効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】通常の形状記憶合金継手を示す断面図

【図２】本発明の一実施例に係る形状記憶合金継手の加
熱装置の正面図

【図３】図２の形状記憶合金継手の加熱装置の側面図

【図４】本発明の一実施例に係る形状記憶合金継手の加
熱装置の他の例の正面図

【図５】図４の形状記憶合金継手の加熱装置の側面図

【図６】本発明の形状記憶合金継手の加熱装置の電圧制
御による際の予熱開始から制御開始までの電圧を示す線
図

【図７】同上の制御開始後のＰＷＭ制御による電圧を示
す線図

【図８】同上の制御開始後の位相制御による電圧を示す
線図

【図９】従来の形状記憶合金継手の加熱装置の正面図

【図１０】図９の従来の形状記憶合金継手の加熱装置の
側面図

【符号の説明】

１ 形状記憶合金継手 ２ ライナー ３ パイプ ４ 示温塗料 ５ 熱硬化性樹脂層 ６ 予熱ヒーター ７ 制御ヒーター ８ 熱電対 ９ 加熱ヒーター １０ 電圧制御装置 １１ 継手チャック部 １２ ヒーター部 １３ 半円形の凹部 １４ ハンドル １５ 支点金具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池谷 實男 静岡県富士市蓼原336 株式会社東芝富士 工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 形状記憶合金を用いたパイプ継手を加熱
   するヒーター方式による加熱装置において、継手を加熱
   するための少なくとも一つのヒーターからなるヒーター
   部と、該ヒーター部の温度を検知して前記ヒーターへの
   通電を制御する制御部を備えたことを特徴をする形状記
   憶合金継手の加熱装置。
2. 【請求項２】 前記のヒーター部は、予熱ヒーターと制
   御ヒーターを備えたことを特徴とする請求項１記載の形
   状記憶合金継手の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記の通電制御部に電圧制御装置を備え
   たことを特徴とする請求項１記載の形状記憶合金継手の
   加熱装置。