JPH0722196U - 温度表示付電気融着管継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】導電性粒子を含有する熱可塑性樹脂からなる発
熱体を有する電気融着管継手において、その設置姿勢に
よらずどの方角からでも観察することができ、しかも極
めて少ない工数と低廉な費用で設置可能な温度表示手段
を備えた電気融着管継手を提供すること。 【構成】所定温度で変色するサーモラベルまたはサーモ
ペイントを管継手の胴部を連続して一周するように貼付
または塗布する。なおサーモラベルまたはサーモペイン
トは管継手の胴部を間隔をおいて跳び跳びに一周するよ
うに貼付または塗布しても良い。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、導電性粒子を含有する熱可塑性樹脂からなる発熱体を有する電気融 着管継手に関し、さらに詳しくは、その胴部にサーモラベル等の温度表示手段を 備えた電気融着管継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ポリエチレン等オレフィン系熱可塑性樹脂からなるパイプを接合するための管 継手として各種形式の電気融着管継手が用いられている。電気融着管継手は電熱 による発熱体を内蔵しており、これにより被接合部材たるパイプ等と同じ熱可塑 性樹脂からなる継手の一部たる発熱体自身または融着層を溶融させてパイプを融 着接合するものである。

【０００３】 発熱体は大別して、継手中の融着層に埋設した電熱線の通電時の発熱を利用す る電熱線埋設型のもの、および、導電性粒子を含有する熱可塑性樹脂からなる発 熱体の通電時の発熱を利用する導電性粒子配合型のものがある。

【０００４】 電気融着管継手において融着層ないし発熱体の温度管理は極めて重要である。 もしこれらの温度が使用されている熱可塑性樹脂の融点に達しない場合は被接合 部材たるパイプを融着することができない。また逆にオーバーヒートすると融着 層を構成する熱可塑性樹脂の劣化やパイプの変形を生じたり、継手の融着層が流 出して空洞を生じる一方でその流出物がパイプを詰まらせるおそれがあるからで ある。従って、電気融着管継手は何らかの溶融状態管理手段と組み合わせて使用 する必要があり、電気融着管継手自体に温度計測手段を組み込んだものも各種提 案されている。

【０００５】 例えば、従来の電熱線埋設型の電気融着管継手では、発熱体とその周辺との温 度差が大きいため、熱可塑性樹脂からなる融着層の温度を直接計測する必要があ るところから継手表面から融着層に達する小孔を明け、温度検出端が融着層に接 触するように温度計測手段を設置していた（例えば、実開昭６３−１０９０９４ 号、実開平１−１７３５９６号、実開平２−１６８９８号参照）。

【０００６】 しかし、この方法では測定箇所が多くても数点に限られており、温度計測手段 としてサーモラベルやサーモペイントを用いる際に、継手の設置姿勢によっては 非常に見え難いか全く見えない場合も起こり、不便であった。またそのような温 度計測手段を継手に組み込むための加工工数が多大であった。さらに、温度計測 手段には良好な加熱状態が表示されても、発熱体の発熱のバラツキにより必ずし も良好な融着が実現されないこともあった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の目的は、上記の問題点を解決するために、導電性粒子を含有する熱可 塑性樹脂からなる発熱体を有する電気融着管継手において、その設置姿勢によら ずどの方角からでも観察することができ、しかも極めて少ない工数と低廉な費用 で設置可能で、継手全体の発熱状態を表示しうる温度表示手段を備えた電気融着 管継手を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案に係る温度表示付電気融着管継手は、所定 温度で変色するサーモラベルまたはサーモペイントを、管継手の胴部を連続して 一周するように貼付または塗布することを特徴とする。

【０００９】 なお上記サーモラベルまたはサーモペイントは、管継手の胴部を間隔をおいて 跳び跳びに一周するように貼付または塗布しても良い。

【００１０】

【作用】

導電性粒子を含有する熱可塑性樹脂からなる発熱体を有する電気融着管継手に おいては、電熱線埋設型の電気融着管継手と異なり、一般に発熱体自体が融着層 を兼ねる。従って発熱体の温度がそのまま融着層の温度となり、従来技術のよう に小孔を設けなくても継手の胴部にサーモラベルまたはサーモペイント層を設け るだけで温度の検出が可能になる。また、本考案者が行った実験によれば、導電 性粒子含有型の発熱体は電熱線埋設型のものに比較して発熱体各部の温度差が相 対的に小さいこと、そのバラツキは長手方向よりも円周方向に大きいことが確認 された。

【００１１】 従って上記のように管継手の胴部にサーモラベルまたはサーモペイントを貼付 または塗布することにより、その発色状態を目視観察するだけで、当該管継手内 部の溶融状態を充分正確に知ることができる。この場合、サーモラベルまたはサ ーモペイントは管継手の胴部を連続してまたは間隔をおいて一周するように貼付 または塗布されているので、管継手の設置姿勢によらず必ずある方向からサーモ ラベルまたはサーモペイントの少なくとも一部を目視することができる。

【００１２】 さらには管継手に風が当たって胴部表面の温度が局部的に下がる場合にも、風 当たりが比較的弱い部分の発色を観察することにより管継手全体の発熱状態を正 確に推定することができる。 （サーモラベル、サーモペイントについて） 本考案で用いるサーモラベルまたはサーモペイントは、所定の温度で変色して その温度を表示する機能を有する示温材料である。所定の温度で変色するもので あれば市販品で構わない。例えば発熱体に直接貼付または塗布する場合は１５０ 〜２００℃、また基体表面に貼付または塗布する場合は６０〜１５０℃で変色す るものが、好んで用いられる。

【００１３】 そのような示温材料には、変色温度に達して一度変色すると温度が低下しても 元の色に戻らない不可逆性のもの、変色温度に達して一度変色しても温度が低下 すれば元の色に戻る可逆性のもの、変色温度を境に何回でも変色する可逆性のも のがあるが、例えば、一度加熱されて融着した継手が所望の温度以下に冷却した ことを確認するには可逆性のものが用いられる。

【００１４】 当該サーモラベル、サーモペイントの性質を保持できる温度範囲で使用する限 り、変色温度の異なるサーモラベル、サーモペイントを複数個所円周上に貼付ま たは塗布してもよい。例えば、継手の融着温度で変色する不可逆性のサーモペイ ントと４０℃程度で変色する可逆性のサーモペイントを用いることにより、継手 の融着の確認と継手の温度低下の確認ができる。 （継手について） （１）発熱体 電気融着管継手の発熱体は所定の濃度で導電性粒子を含有する熱可塑性樹脂で 形成される。この発熱体に電極を取り付けて通電して発熱させると、その熱によ り発熱体を構成する熱可塑性樹脂と共に接合対象たる熱可塑性樹脂製のパイプの 一部が溶融し、かくして発熱体とパイプの表面とが一体化して溶融接合が完成す る。

【００１５】 ここに用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば高密度ポリエチレン（ＰＥ） 、中密度ＰＥ、低密度ＰＥ、超高分子量ＰＥ等が代表的なものである。

【００１６】 一方、導電性粒子としては、カーボンブラック、黒鉛粉末、銅、鉄、ニッケル などの粉末、及びこれらの混合物等が例示され、なかでも、導電性に優れるカー ボンブラックであるケッチェンブラック（Ｋｅｔｊｅｎ Ｂｌａｃｋ）が好まし い。導電性粒子は、熱可塑性樹脂に対して、通常５〜３５重量％、好ましくは１ ０〜３０重量％の割合で配合する。 （２）融着層 電気融着管継手には、上記の導電性粒子を含有する熱可塑性樹脂からなる発熱 体とは別に融着層を設ける場合がある。カーボンブラックなどの導電性粒子を配 合した熱可塑性樹脂の融着性の低下を補うためである。しかし発熱体自体に充分 な融着性を持たせることは一般に可能であるので、融着層は必須の構成要素では なく、あくまで任意的構成要素である。

【００１７】 融着層の形成に使用する熱可塑性樹脂としては、発熱体に使用されるものと同 一の材料を使用することができる。特にオレフィン系ポリマーが好適である。 （３）基体 本考案に係る電気融着管継手では基体は必ずしも必要ではないが、発熱体が融 着層を兼ねる場合には、発熱体と共に発熱体の溶融時に形状保持性を有する合成 樹脂製の基体を使用することが望ましい。基体が熱回復性を有する場合には、回 復温度で変色するサーモラベルまたはサーモペイントを基体の表面に貼付または 塗布しておくことにより、規定温度で熱回復が行われるか否かを視認することが できる。基体を使用しない場合は、サーモラベルまたはサーモペイントを発熱体 の表面に直接貼付または塗布すればよい。

【００１８】 基体を使用する場合、基体と発熱体は通常隣接して一体化されているが、必要 に応じて両者間に接着剤層を設けてもよい。基体を構成する合成樹脂としては例 えば、架橋または非架橋の高密度ＰＥ、中密度ＰＥ、低密度ＰＥ、超高分子量Ｐ Ｅ等のポリオレフィン系樹脂、あるいはポリノルボルネン系樹脂、ポリウレタン 系樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。

【００１９】 中でも、例えばノルボルネン系モノマーと活性剤を含む反応液と、ノルボルネ ン系モノマーとメタセシス触媒を含む反応液とから反応射出成形（ＲＩＭ）法な どの方法により製造されるポリノルボルネン系樹脂からなる基体は形状記憶性を 有しているため、このような基体を有する電気融着管継手を常温または加熱下で 外力を加えて拡径し、作業がし易い形状に変形したものを使用に供することがで きる。この拡径された管継手に対しては容易にパイプを挿入することができ、次 いで発熱体に通電して基体をその構成材料の熱変形温度以上に加熱すれば、発熱 体およびパイプ表面が溶融合体するのと同時に、その外側にある基体が記憶され ている元の形状にまで縮径しようとするから、双方の効果によりパイプの強固な 接合が得られる。 （電極等について） 発熱体に通電することにより発熱体が発熱し、パイプと継手が融着する。ここ に用いる電源は交流、直流のいずれでもよい。

【００２０】 電極も一般に使用されているものでよい。例えば特開平４−２８２９３６号に 記載されているような継手の端部に発熱体に接するように円形のリングをはめ込 んだリング状の電極や、発熱体の表面に沿って設けられた線状の電極が挙げられ る。

【００２１】 さらに、本願の考案者らは先頃導電性粒子を含有する熱可塑性樹脂からなる発 熱体を有する電気融着管継手に特に適する給電方法、これに用いる電極および該 電極を用いた電気融着接合部材に関する発明を完成し、本願出願人はこれを他の 出願人と共同で特許出願した（特願平５−２０６６８４号）。

【００２２】 この発明に係る電極は複数の接触片とこれらを並列に接続するバス線とを備え 、電気融着管継手の発熱体の両端部のうち少なくとも１端部にこれら複数の接触 片を分散配置して接触させ、バス線を電源の１極へ接続するものである。このバ ス線を帯状導体で構成し、この帯状導体の長手方向に沿って複数の接触片を櫛歯 状に取り付けたものは、管継手に装着する際に各端部において接触部位の略均等 な分布が自動的に実現されるので便利である。さらにこの複数の接触片を所望の 溶融温度で溶断するフューズ片で構成するならば、発熱体が溶融温度にまで加熱 されたとき接触片が溶断して電流を遮断し、加熱が自動的に停止されるのでオー バーヒートなどのおそれがない。この電極を本考案の電気融着管継手に用いるな らば発熱体全体にわたり均一な発熱が実現されるので、本考案の上記作用は一層 確実なものになる。

【００２３】

【実施例】

以下、添付図を参照しつつ、本考案の幾つかの実施例について説明する。

【００２４】 図１に、各実施例に共通に使用した電気融着管継手を示す。参照符号１は管継 手、２は被接合パイプ、３は基体、４は発熱体を示す。以下の各実施例において 、この管継手１により接合されるパイプ２は外径１２５ｍｍ、厚さ１１．３ｍｍ （呼び径１００Ａ）の中密度ポリエチレン製パイプである。このパイプ２を長さ ３０ｃｍに切り揃えたものを２本用意し、管継手１の中央でパイプ２の端部を突 き合わせるようにして管継手１に挿入し電気融着接合する。

【００２５】 次にこの管継手１の製造工程について説明する。 （発熱体の成形） ポリエチレン（密度０．９２、ＭＩ ０．２０）にケッチェ ンブラックＥＣを３０％混練したペレット状コンパンドを用いて内径１２５ｍｍ 、厚さ３ｍｍ、長さ１５０ｍｍのパイプを押し出し成形した。

【００２６】 （基体の成形） このようにして成形した発熱体４を中子として、その外表面 に厚さ５ｍｍの樹脂層からなる基体３を反応射出成形（ＲＩＭ）法により成形し た。すなわち、上記寸法に見合った金型を作り、中子をセットした金型全体を６ ０℃に加温し、ＲＩＭ成形用原料の２液を混合して注入した。すると、発熱体４ の外表面に厚さ５ｍｍのＲＩＭ成形樹脂層が一体に成形された基体３を有する円 筒ができた。

【００２７】 （整形、拡径） このように成形した円筒を長さ１２０ｍｍに切断した。この とき両端の断面の内側に発熱体４の端部がそれぞれ同心円の帯状に露出する。さ らに、基体３の表面から先端が発熱体に接する温度測定用の穴を明けた。この円 筒状管継手１の内側に加熱した金属製円柱を圧入し引き抜いて内径が１２６ｍｍ になるように拡径した。

【００２８】 （電極） 図２は本実施例に使用した電極５の展開図である。帯状導体６の長 手方向に多数の接触片７が櫛歯状に取り付けられている。帯状導体６は幅５ｍｍ 、厚さ０．３ｍｍの銅製リボンであり、接触片７は幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの ハンダリボンを長さ２０ｍｍに切り揃えたものである。ハンダは錫を５０％含有 するもので、その融点は２３０℃である。各接触片７が帯状導体６の片側から同 一方向へ１５ｍｍの長さで突き出るように帯状導体６の長手方向に１０ｍｍの間 隔を置いて溶接した。

【００２９】 （電極等の装着） この給電用電極５を図３のようにして上記管継手１に装着 した。各接触片７が管継手１の軸線方向外側を指向する姿勢で帯状導体６を管継 手１の両端にそれぞれ巻き付け、帯状導体６の両端をかしめて固定した。次に管 継手１の軸線方向外側を向いている各接触片７を管継手１の両端の断面に沿って 折り曲げ、さらに発熱体４の露出部分を包み込むように接触片７の先端を発熱体 ４の内側へ折り曲げた。こうして発熱体４に接触させた接触片７の上から耐熱性 フッ素樹脂を基材とする粘着テープを圧着して接触片７を固定した。また図４の ように、温度測定用の穴に温度計９の感温部を挿入した。

【００３０】 実施例１ （サーモラベルの貼付） 図５に示すように、以上のようにして調製した電気 融着管継手の胴中央部の円周に沿って８枚の直径約１０ｍｍのサーモラベル１０ を略等間隔で貼り付け、また軸方向にもサーモラベル１０を２枚貼り付けた。使 用したサーモラベルは日油技研工業（株）製、製品名「サーモラベルＬＩ」、変 色温度は１００℃±２℃で不可逆性であった。

【００３１】 （通電状況） 電極５を装着した管継手１の両側から継手中央で端部が突き合 うように被接合パイプ２を挿入し、電極５を交流電源８に結んで通電した。突入 電圧３５Ｖで約３０Ａの電流が発熱体４に流れた。１００秒経過後に電圧を２３ Ｖに下げ、約２０Ａの電流をさらに１４０秒流し続けた時点で、幾つかのサーモ ラベル１０が変色し始めた。その間に継手１は拡径された状態から収縮し被接合 パイプ２に密着した。サーモラベル１０の変色開始後数秒して当該サーモラベル １０の位置に対応する接触片７が個々に溶断し、最終的にはすべての接触片７が 溶断した。

【００３２】 実施例２ （サーモペイントの塗布） 図６に示すように、実施例１と同一の電気融着管 継手の胴中央部の円周に沿って幅約５ｍｍのサーモペイントの帯１１を２本設け た。２本の帯１１の間隔は約１０ｍｍとした。使用したサーモペイントは日油技 研工業（株）製、製品名「サーモペイントＮＯ」、変色温度は１１０℃±２℃で 準不可逆性であった。

【００３３】 （通電状況） 実施例１と同様の条件で通電を行った。電圧を４０Ｖから２３ Ｖに下げた後１４５秒経過したところでサーモペイントの帯１１が部分的に変色 し始めた。サーモペイントの変色開始後約５秒して当該サーモペイントの変色域 に対応する接触片７が個々に溶断し、最終的にはすべての接触片７が溶断した。

【００３４】 （接合状態の検査） 上記の各実施例の過程を終了した被接合パイプ２の両端 を封止して８０℃の温水を導入し８ｋｇ／ｃｍ² の圧力で６０分間保持したが、 いずれも水漏れ等の異常は認められなかった。

【００３５】

【考案の効果】

本考案の温度表示付電気融着管継手によれば、管継手の胴部表面に貼付または 塗布したサーモラベルまたはサーモペイントの発色状態を目視観察するだけで、 当該管継手内部の溶融状態を充分正確に知ることができる。この温度表示手段は 廉価であり、また設置のための加工コストも低廉である。

【００３６】 サーモラベルまたはサーモペイントは管継手の胴部を連続してまたは間隔をお いて一周するように貼付または塗布されているので、管継手の設置姿勢によらず 必ずある方向からサーモラベルまたはサーモペイントの少なくとも一部を目視す ることができる。すなわち死角がない。

【００３７】 さらには管継手に風が当たって胴部表面の温度が局部的に下がる場合にも、風 当たりが比較的弱い部分の発色を観察することにより管継手全体の発熱状態を正 確に推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】各実施例に共通に使用した電気融着管継手を示
す図である。

【図２】各実施例に共通に使用した帯状導体の長手方向
に多数の接触片が櫛歯状に取り付けられた給電用電極の
展開図である。

【図３】図２に示す給電用電極を、図１の電気融着管継
手に装着した状態を示す斜視図である。

【図４】各実施例における温度測定部位を示す図であ
る。

【図５】実施例１におけるサーモラベルを貼付した電気
融着管継手を示す図である。

【図６】実施例２におけるサーモペイントを塗布した電
気融着管継手を示す図である。

【符号の説明】

１…電気融着管継手 ２…被接合パイプ ３…基体 ４…発熱体 ５…電極 ６…帯状導体 ７…接触片 ８…電源 ９…温度計 １０…サーモラベル １１…サーモペイントの帯

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定温度で変色するサーモラベルまたは
   サーモペイントを管継手の胴部を連続して一周するよう
   に貼付または塗布したことを特徴とする温度表示付電気
   融着管継手。
2. 【請求項２】 所定温度で変色するサーモラベルまたは
   サーモペイントを管継手の胴部を間隔をおいて跳び跳び
   に一周するように貼付または塗布したことを特徴とする
   温度表示付電気融着管継手。