JPH0752258A - 電気融着接合部材への給電方法、同方法用電極およびこれを用いた接合部材 - Google Patents

電気融着接合部材への給電方法、同方法用電極およびこれを用いた接合部材

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JPH0752258A
JPH0752258A JP20668493A JP20668493A JPH0752258A JP H0752258 A JPH0752258 A JP H0752258A JP 20668493 A JP20668493 A JP 20668493A JP 20668493 A JP20668493 A JP 20668493A JP H0752258 A JPH0752258 A JP H0752258A
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heating element
contact
temperature
electrode
contact pieces
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Shoji Suzuki
昭司 鈴木
Yasushi Tanaka
靖司 田中
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Furukawa Electric Co Ltd
Zeon Corp
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Nippon Zeon Co Ltd
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Publication date
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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接合部材において、発熱体の端部
で確実な電気的接触部位が確保されて、発熱体の全体を
均等に発熱させることができる給電方法、この方法の実
施に使用する電極およびこの電極を使用した電気融着接
合部材を提供すること。 【構成】接合部材１において、発熱体４の少なくとも１
端部に複数の電気的接触部位を分散配置し、これら複数
の接触部位をまとめて電源の１極へ接続する。発熱体４
の他端部には本発明に係る電極または通常のリング電極
を設け、これを電源の他極に接続する。この給電方法に
おいて、さらに、接合部材１の表面温度を検出し、検出
温度に基づいて発熱体に流れる電流を制御しても良い。
またこの給電方法において、各接触部位はそれぞれ所定
形状の導体片７を発熱体４の各端部と被接合部材２との
間隙に差し込むことにより設けても良く、その導体片７
は所定温度で溶断するフューズ片であっても良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、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における発熱を利
用して熱可塑性樹脂製のパイプ等を溶融接合する電気融
着接合部材に関し、さらに詳しくは、かかる接合部材に
対する給電方法、これに用いる電極およびこの電極を用
いた電気融着接合部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】ポリエチレン等、オレフィン系ポリマー
からなるパイプ等を接合するための継手あるいはシール
材（封止材）として、各種形式の電気融着接合部材が知
られている。電気融着接合部材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接合部材自身の一部を溶融させて
パイプ等を溶融接合するものである。
【０００３】発熱体は大別して、接合部材中の融着層に
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】発熱体の形式として、これらのいずれを用
いるにせよ、外部から発熱体に加熱用電力を供給するた
めの電極を設ける必要がある。この電極の形式は発熱体
の形式によって異なる。電熱線埋設型の発熱体にあって
は電熱線の両端を外部電源に接続するための端子形式の
ものが通常である（例えば、特開平３−１７８４２６
号、同３−２１３３２７号参照）。
【０００５】他方、導電性粒子配合型の発熱体にあって
は、電極と発熱体との間に十分な接触面積を確保するこ
とが必要であり、その上で、この電極を外部電源に接続
しなければならない。従来、そのための電極としては、
発熱体の露出部分に薄い銅板を貼り付けたり、銅製のリ
ングをはめ込むなどの手段が用いられてきた（例えば特
開平５−６９５１４号、特公平５−１５１６５号参
照）。
【０００６】しかしながら、導電性粒子配合型の発熱体
に銅板や銅リングを密着させて接触面積を確保すること
は必ずしも容易ではない。このような場合、理想的には
電極面と発熱体の露出部分の間で完全な面接触が実現さ
れることが好ましい。しかしそのために必要な大きい接
触圧を加えることは通常困難であり、また双方の面が有
する微小な凹凸によって、実際には有限個の点において
点接触が実現されるに過ぎない。しかも、接触点の分布
は各面の凹凸状態の組み合わせという偶然的因子に支配
されるため、接触点の均等な分布が得られるという保証
はない。
【０００７】そのため電極と発熱体との間の接触抵抗が
高くなり、その結果、接触部位での発熱により発熱体の
局部溶融が起こり、作業途上で電極が剥離、脱落すると
いう不具合が生じたり、電流の偏りにより発熱体内部で
不均等溶融状態が起こり、そのために融着不良を生じる
ことがあった。また管状接合部材を拡径して用いる場
合、銅板や銅リングは伸縮性に乏しいため電極の破断、
剥離等の危険があった。
【０００８】本願の発明者らは、このような問題点を解
決するために、先に導電性繊維の編組線からなる電気融
着接合部材用電極について提案した（特願平４−２６２
２６号）。これは細い導電性繊維の集合体である編組線
の柔軟性と大きい表面積を活用して十分な接触面積を確
保しようとするものである。また、この編組線電極の応
用として、円筒状発熱体上下表面の軸線方向に沿って編
組線電極を這わせ、その上から合成樹脂の基体層を被覆
してなる平行電極を備えた管継手を提案した。
【０００９】発明者らはその後も上記の問題点について
さらに鋭意検討を重ね、この程上記先の提案とは異なる
角度からの問題解決方法の着想とその具体的実現の目処
を得たので、本願を提出する次第である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、導電
性粒子配合型の発熱体を有する電気融着接合部材におい
て、発熱体を均等に発熱させることができる給電方法を
提供することにある。
【００１１】本発明のもう一つの目的は、上記の給電方
法を実施するために用いる給電用電極を提供することに
ある。
【００１２】本発明のさらにもう一つの目的は、上記の
電極を備えた信頼性の高い電気融着接合部材を提供する
ことにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る給電方法では発熱体の両端部のうち少
なくとも１端部に複数の電気的接触部位を分散配置し、
これら複数の接触部位をまとめて電源の１極へ接続する
ことを特徴とする。
【００１４】この給電方法において、さらに発熱体の温
度を検出し、検出温度に基づいて発熱体に流れる電流を
制御することが望ましい。
【００１５】本発明のもう一つの目的を達成するため
に、本発明に係る給電用電極は、複数の接触片とこれら
の接触片を並列に接続するバス線とを備え、各接触片は
発熱体の両端部のうち少なくとも１端部において分散配
置されて複数の電気的接触部位を構成することを特徴と
する。
【００１６】この電極において複数の接触片はバス線の
長手方向に沿って櫛歯状に設けられた所定長の導体から
なり、複数の接触片のそれぞれは接合部材の発熱体と被
接合部材との間隙に差し込まれるものであって良い。
【００１７】本発明のさらにもう一つの目的を達成する
ために、本発明に係る電気融着接合部材は、複数の接触
片と前記複数の接触片を並列に接続するバス線とからな
る給電用電極を備え、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、
前記バス線を電源の１極へ接続することを特徴とする。
この接合部材において、複数の接触片はバス線の長手
方向に沿って所定間隔で櫛歯状に取りつけられた所定長
の導体からなり、複数の接触片は発熱体の発熱所望部位
の両端部と被接合部材との間隙、または発熱体とこれを
覆う基体との間隙に差し込まれるものであっても良い。
【００１８】
【作用】
（給電方法について）本発明に係る電気融着接合部材に
対する給電方法によれば、発熱体の給電用端部において
当該端部と電極との形式上の面接触ではなく、離散的で
はあるが確実な接触部位が確保され、しかもその端部に
おける接触部位の偶然に支配された分布を排除して意図
した通りの分布を得ることができる。接触部位の分布密
度を必要な程度にすることにより各接触部位における局
部発熱が十分に抑制され、発熱体中の電流分布が実際上
均等になり、その結果、全体を均等に発熱させることが
できる。
【００１９】上記給電方法によれば発熱体が均等に加熱
されるので測温部位の選定が容易になり、発熱体の一部
分の温度を検出するだけで接合部材全体の加熱状態を推
定することができる。従ってこの検出温度に基づいて発
熱体を流れる電流を制御すれば、充分に良好な温度制御
を実現することが可能である。
【００２０】また、各接触部位を所定温度で溶断するフ
ューズ片を用いて構成することにより、各接触部位の温
度がフューズ片の溶断温度に達した時には各接触点を流
れる電流を自動的に遮断することができる。このため、
発熱体中の導電性粒子の分散不良等がある場合にも発熱
体全体が必ず所定の温度までむらなく加熱され、良好な
融着状態が達成される。また作業者の監視を必要としな
いで自動的に加熱が停止されるので、オーバーヒートに
よる事故を防止することができる。 （電極について）上記の給電方法実施のための電極は、
発熱体の端部における接触部位を構成すべき複数の接触
片と、これら接触片をまとめて電源の１極に接続するバ
ス線とを備える。このような電極を用いることにより、
仮に発熱体の変形による形状の不均一がある場合にも各
接触片を発熱体の形状に適合させることができるので、
各接触片と発熱体の接触は常に保たれ発熱体を均等に発
熱させることができる。上記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所
定間隔で櫛歯状に取りつけたものは、接合部材に装着し
た際に、各端部における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。 １）接触片の幅、厚さ、長さ 接触片の幅は特に限定されないが、取り付け作業の容易
性の点から通常は３〜１０ｍｍ程度が好ましい。特に大
径の管継手の場合は５０ｍｍ程度のものも使用される。
接触片の厚さは、それが挿入される間隙と、接触片を折
り曲げる際の取扱い易さを考慮して選択する必要があ
る。軟銅板の場合は０．３〜１ｍｍ程度の厚さが扱い易
い。形状記憶性を利用した形状回復型の継手の場合は、
櫛の歯はやや広目のクリアランスに挿入装着されるので
厚目のものでも良い。接触片の長さは、接合部材の厚さ
相当分に加えて、接触片の先端が間隙に挿入されるだけ
の長さがあれば良い。 ２）接触片の間隔 厳密に等間隔である必要はないが、間隔が広すぎると発
熱の均一性が損なわれるので、接触片の幅の２倍乃至５
倍以下程度の間隔が良く、隣合う接触片が夫々独立に変
形できる状態にあることが望ましい。接触片はバス線と
一体に構成しても良く、例えば帯状導体の横幅方向に切
り込みを入れただけのものでも良い。接触片としてフュ
ーズ片を用いる場合は、溶断に際して隣接する接触片に
接触しないだけの間隔を置く必要がある。 ３）接触片の材質 櫛の歯は折り曲げて装着するので折り曲げ易い材質のも
のが好適であり、形状記憶性を利用した形状回復型の継
手の場合はその形状回復に追随できる柔軟性を備えるこ
とが望ましい。従って軟銅板や、銅細線を編んだ編組線
が好適である。金属製の接触片に代えて、導電性ペイン
トを用いることもできる。
【００２１】また、所望の溶融温度で溶断するフューズ
片を接触片とするならば、発熱体が溶融温度にまで加熱
された時、接触片が溶断して電流を遮断し加熱は自動的
に停止される。そのため発熱体各部は必ず所望の温度に
加熱されて被接合部材と良好に融着し、さらに、加熱が
自動的に停止されるのでオーバーヒートによる事故も防
止される。フューズ片の溶融温度は被接合部材や接合部
材各部の材質にもよるが、通常１００〜３００℃、好ま
しくは１５０〜２５０℃にする。溶融温度が低すぎると
融着不良を生じ易く、高すぎると被接合部材や接合部材
各部の劣化、変形が大きくなる。 ４）電極の取り付け方法 上記の電極は発熱体の各端部に１組づつ用いることが望
ましい。しかしこの形式の電極を発熱体の１端部にのみ
用い他端部にはリング状電極を用いても、上記とほぼ同
様の発熱成績を納めることができる。
【００２２】接合部材が管継手である場合、本発明に係
る電極のバス線を管継手の少なくとも１端に巻き付けて
固定し、拡径された管継手におけるパイプ表面と発熱体
層内面の間に生じる隙間へ接触片を差し込むことによ
り、本発明に係る給電方法における分散配置された接触
部位を容易に実現することができる。この方法で構成さ
れた接触部位は、発熱体層の発熱に伴って管継手が元の
記憶形状にまで縮径する際にパイプ表面と発熱体層内面
によってその間に差し込まれた接触片が強く締め付けら
れるので、確実な接触が維持される。
【００２３】なお、予め発熱体に電極を取り付けたもの
を用意し、これを中子としてその上から後述する方法で
基体をＲＩＭ成形しても良い。 （接合部材について） １）発熱体層 電気融着接合部材の発熱体（これは一つの層として形成
されるので、以下「発熱体層」と呼ぶ）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
の発熱体層に上記の電極を取り付けて電流を流して発熱
させると、その熱により発熱体層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等の一部
が溶融し、かくして発熱体層とパイプ等の表面とが一体
化して溶融接合が完成する。
【００２４】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、エチレン−ポリエチレン重
合体、エチレン−ブテン−１共重合体、ポリプロピレン
（ＰＰ）、ポリブテン−１、ポリ４−メチルペンテン−
１、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン−
プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステ
ル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体などのオレ
フィン系モノマーを主成分とするオレフィン系ポリマ
ー；ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー；及び
これらの混合物などが挙げられる。
【００２５】また、スチレンに代表される芳香族ビニル
化合物と、イソプレンやブタジエンなどの共役ジエンか
ら構成される各種ブロック共重合体、具体的には、Ｓ−
Ｉ型、Ｓ−Ｓ型、Ｓ−Ｉ−Ｓ型、Ｓ−Ｂ−Ｓ型、Ｓ−Ｉ
−Ｓ−Ｉ−Ｓ型などのブロック共重合体、これらの水素
化物、これらの混合物などの炭化水素系熱可塑性エラス
トマー；ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−
ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、ブチルゴムな
どの未加硫ゴム；等が挙げられる。これらの炭化水素系
熱可塑性エラストマーや未加硫ゴムは、上記オレフィン
系ポリマーなどと任意の割合で混合して使用することが
できる。
【００２６】これらの重合体の中でも、基体への密着
性、一体成型性、被接合部材への融着性などの観点か
ら、オレフィン系ポリマーが好ましく、特にオレフィン
系モノマーのみで構成されるポリオレフィンが好まし
い。
【００２７】一方、導電性粒子としては、カーボンブラ
ック、黒鉛粉末、金属粒子（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。
【００２８】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１０〜３０重量％の割合
で配合する。熱可塑性樹脂と導電性粒子をバンバリーミ
キサー、プラストミル、ミキシングロール、加圧ニーダ
ーなどにより溶融混合して、シート、リボン、またはペ
レット化し、次いで、押出成型、射出成型、ブロー成
型、回転成型、圧縮成型などにより、管状や板状など所
望の形状に成型する。 ２）融着層 電気融着接合部材には、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層とは別に、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
した熱可塑性樹脂では、ポリオレフィン製のパイプなど
との融着性が低下することがあるが、導電性粒子を含ま
ない熱可塑性樹脂からなる融着層を設けることにより、
そのような懸念が解消されるからである。しかし、発熱
体層自体が充分な融着性を有するようにすることは一般
に可能であるので、融着層は電気融着接合部材において
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。融着層の形成に使用する熱可塑性樹脂としては、
発熱体層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。
【００２９】なお融着層があると、本発明に係る電極を
発熱体層に取り付ける際邪魔になるので、その部分を予
めミーリング加工等で取り除く。 ３）基体 本発明に係る電気融着接合部材では、発熱体層と共に、
発熱体層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。しかし、発熱体の材料と
して超高分子量ＰＥを用いる場合などでは、基体は必ず
しも必要ではない。
【００３０】基体を使用する場合、その基体が発熱体層
の溶融時に形状保持性を有するようにするには、（１）
発熱体層を形成する熱可塑性樹脂よりも高融点の合成樹
脂で基体を形成する、（２）架橋ポリオレフィンや熱硬
化性樹脂で基体を形成する、（３）基体の厚みを発熱体
層の厚みよりも大きくして、発熱体層の溶融時にも基体
が溶融変形しないようにする、等の方法がある。ただし
基体が形状記憶性を有しており、加熱溶融時に元の形状
に回復することは差し支えない。
【００３１】このような合成樹脂としては、例えば、架
橋または非架橋の高密度ＰＥ、中密度ＰＥ、低密度Ｐ
Ｅ、超高分子量ＰＥ、エチレン−プロピレン共重合体、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸
エステル共重合体、ポリプロピレン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、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬
化性樹脂が挙げられる。
【００３２】また、前記した炭化水素系熱可塑性エラス
トマーや未加硫ゴムとの混合物も使用できる。架橋ポリ
オレフィン系樹脂を基体とする場合には、有機過酸化物
を用いた化学架橋法、シラン変成ポリオレフィンを用い
た水架橋法、電離性放射線を照射する照射架橋法などに
より、ポリオレフィン系樹脂を架橋する。
【００３３】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製造されるポリノルボル
ネン系樹脂成形品や、ポリオールとイソシアネートを含
む反応液から製造されるポリウレタン樹脂成形品等、互
いに反応して速やかにポリマーを形成する２種以上の低
粘度原料を混合し、次いで、金型内に供給し、金型内で
硬化させる反応射出成形（ＲＩＭ）法などの反応成形法
により製造することができる熱硬化性樹脂は、当該成形
品が容易に成形でき、しかもその成形品は形状記憶性を
有しているため該熱硬化性樹脂で形成した基体を有する
融着型接合部材を予め作業しやすい形状に変形してから
使用することが可能である。
【００３４】これらの中でも、反応成形法によるポリノ
ルボルネン系樹脂の成形は、金型内での反応液の流動性
が良好で、大型で複雑な形状の成形品でも製造できるの
で特に好ましい。 ４）接合部材の形状 本発明に係る電気融着接合部材の形状は、特に限定され
ず、パイプ状、平板状などいずれでも良く、例えば、管
継手、封止部材、補強部材などの使用目的に応じて適宜
定めることができる。
【００３５】特に接合部材が管継手の場合、基体を形状
記憶性を有する合成樹脂で形成しておき、その継手部分
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、次いで発熱体層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、発熱体層およびパ
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。 ５）接合部材の製造方法 本発明の電気融着接合部材は、熱可塑性樹脂で形成され
た発熱体層と、所望により、該発熱体層の溶融時に形状
保持性を有する合成樹脂で形成された基体、あるいは熱
可塑性樹脂で形成された融着層とを有している。基体を
使用したものは、基体により発熱体層が外部と遮断され
るので感電等の危険がなく、また断熱効果もあるので発
熱体の効果的な加熱がなされる。さらに接合部材への補
強効果や発熱体の保護等の効果もあるので好ましい。特
にノルボルネン系樹脂の基体が好ましいのは前記した通
りである。
【００３６】基体と発熱体層は、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。
【００３７】勿論、本発明の電気融着接合部材の製造方
法は上記のものに限定されず、各種の方法が採用でき
る。例えば、電気融着接合部材が板状体である場合に
は、導電性粒子を含有するポリオレフィン系樹脂シート
を金型内に配置し、残余の空隙に反応原液を供給して塊
状重合を行う方法がある。発熱体層と基体とを接着剤で
接着してもよい。熱可塑性樹脂や合成樹脂の種類も適宜
組み合わせることができる。 （被接合部材について）本発明における被接合部材たる
パイプ等は、ポリオレフィン製である。ポリオレフィン
の具体例としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
ブチレンなどが挙げられるが、熱可塑性を有し接合部材
の発熱体層または融着層と融着可能な材質であれば格別
限定されない。ポリオレフィンは架橋ポリオレフィンで
あってもよい。架橋ポリオレフィンの場合は、接合部材
の発熱体層または融着層との融着性を高めるために非架
橋ポリオレフィン表面層を設けるのが一般的である。し
かしながら、発熱体層または融着層と融着可能であるな
らば非架橋ポリオレフィン層は設けなくてもよい。好ま
しいポリオレフィン被接合部材の具体例は、非架橋ポリ
エチレン層を有する架橋ポリエチレンパイプである。架
橋ポリエチレンパイプの場合には、本発明の効果が顕著
である。
【００３８】
【実施例】以下、添付図を参照しつつ、本発明の幾つか
の実施例について説明する。
【００３９】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は被接合部
材、３は基体層、４は発熱体層を示す。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。
【００４０】次にこの管継手１の製造工程について説明
する。 （発熱体層の成形）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。 （基体層の成形）このようにして成形した発熱体層４を
中子として、その外表面に厚さ５ｍｍの樹脂層からなる
基体層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６０℃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、発熱体層４の外表面
に厚さ５ｍｍのＲＩＭ成形樹脂層が一体に融着成形され
た基体層３を有する円筒ができた。 （整形、拡径）このように成形した円筒を長さ１２０ｍ
ｍに切断した。このとき両端の断面の内側に発熱体層４
の端部がそれぞれ同心円の帯状に露出する。さらに温度
測定用に、先端が発熱体層４に接する穴を明けた。この
円筒状継手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。
【００４１】実施例１ この実施例は給電用電極の接触片にハンダリボンを用
い、それ以外の温度制御手段を用いない例である。 （電極の調製）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５ｍ
ｍ、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。 （電極の装着）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
熱体層４の露出部分を包み込むように接触片７の先端を
発熱体層４の内側へ折り曲げた。こうして発熱体層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。 （通電、接合）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３
５Ｖで約３０Ａの電流が発熱体層４に流れ、１００秒後
に管継手１の発熱体温度が２００℃に達した。その後電
圧を２３Ｖに下げ、約２０Ａの電流をさらに１５０秒流
し続けた。その間に管継手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。また、ハンダ接触片７は
所定温度に達して個々に溶断した。
【００４２】図４は、この場合の通電開始から終了まで
の電圧、電流、継手各部の温度の変化を説明する概念図
である。通電開始からＡ点までが急速昇温領域、Ａ〜Ｂ
は緩やかに昇温する領域、Ｂ〜Ｃはハンダ接触片７が所
定温度に達して個々に溶断する領域、Ｃ点以降は冷却領
域である。
【００４３】継手各部の加熱速度に違いがある場合で
も、最も加熱が遅い部分が所定温度に達するまでに、そ
れより早く所定温度に達した部分はハンダ接触片７が溶
断して電流が断たれるのでそれ以上加熱されず、従って
全体が必ず所定温度に達するとともに、それを超えるこ
とがない。また、早く加熱された部分の電流が断たれる
ことから電圧上昇が起こり（Ｂ→Ｃ間）、その分加熱が
遅れている部分への電流が増加して加熱が促進される。
従って各部の加熱速度のばらつきが減少する。 （接合状態の検査）上記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／ｃｍ
2 の圧力で６０分間保持したが、水漏れ等の異常は認め
られなかった。
【００４４】実施例２ この実施例は給電用電極５の接触片７に銅片を用い、図
５のように付属の温度コントローラ９により温度制御を
行った例であって、同一内容の４例からなる。 （電極の調製）実施例１と類似の形状であるが、接触片
７が幅４ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの銅製リボンである点、
およびそれを帯状導体６の長手方向に１５ｍｍの間隔を
置いて溶接した点が実施例１と異なる。 （温度制御）図５および図６に示すように、温度コント
ローラ９は管継手１の胴体の円周上の１点において発熱
体の温度を測定し、その温度が２２０℃に達したならば
制御を開始してこの温度を維持するように電流を制御
し、その状態を１８０秒維持した後通電を停止した。昇
温開始時の電源電圧は４０Ｖ、温度維持制御中の電源電
圧は３０Ｖであった。なおこの実施例では、温度分布を
測定する目的で、図６に示すように同円周上の４点、
Ｉ、II、III 、IVでも温度を測定した。 （制御結果）昇温時、保温時とも管継手１の表面各部の
温度のばらつきは小さく、表１に示す通り昇温開始後１
００秒経過時点で±２５℃程度であった。また接合済の
パイプ２の両端を封止して８０℃の熱水中で８ｋｇ／ｃ
ｍ2 の窒素圧を掛ける試験では、８時間経過後において
も漏れ等の異常は認められなかった。
【００４５】比較例 実施例２と同一構成であるが、図７に示すように給電用
電極として編組線平行電極１０を用いた点のみが異なる
事例を２例含む。この場合、理由は不明であるが継手表
面各部の温度のばらつきがやや大きく、表１に示す通り
昇温開始後１００秒経過時点で約±４３℃であった。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【発明の効果】本発明に係る給電方法によれば、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
気融着接合部材において、発熱体の端部上で離散的では
あるが均等に分布する確実な電気的接触部位が確保され
るため、発熱体の全体を均一に発熱させることができ
る。また、上記電気的接触部位をフューズ片により構成
する場合には、温度制御装置や作業者の監視を必要とす
ることなく自動的に加熱が停止されるのでオーバーヒー
トなどの事故を未然に防止することができ、しかも発熱
体中の導電性粒子の分散不良等があっても全体を均一に
加熱することができる。さらに、発熱体の全体が均一に
発熱するので接合部材上の温度測定部位の選択範囲が広
くなり、例えば接合部材表面の１点で温度を測定するだ
けで溶融部位の温度を充分高い精度で推定することがで
き、その測定温度に基づいて良好な温度制御を行うこと
ができる。その結果、溶融不足による未接合部分や、過
溶融による被接合部材の垂れ下がり等のない確実な接合
を行うことができる。
【００４８】また本発明によれば、上記給電方法を実施
するのに適した給電用電極、およびその電極を採用した
信頼性の高い電気融着接合部材が提供される。
【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】本発明に係る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】実施例１および２において図２に示す給電用電
極を図１に示す管継手に装着した状態を示す斜視図であ
る。
【図４】実施例１における電圧、電流、各部温度の変化
を示すグラフである。
【図５】実施例２において温度コントローラにより管継
手の温度制御を行っている状態を示す図である。
【図６】実施例２における管継手の温度測定部位を示す
図である。
【図７】比較例における平行電極を用いた管継手を示す
図である。
【符号の説明】
１…電気融着接合部材 ２…被接合部材たるパイプ又は平板 ３…基体 ４…発熱体層 ５…給電用電極 ６…バス線 ７…接触片 ８…電源 ９…温度コントローラ １０…編組線平行電極

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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エレクトロフュージョン接合部材に
    対して電流を供給する方法において、 前記発熱体の両端部のうち少なくとも１端部に複数の電
    気的接触部位を分散配置し、前記複数の接触部位をまと
    めて電源の１極へ接続することを特徴とする給電方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の給電方法において、さら
    に、前記発熱体の温度を検出し、検出温度に基づいて前
    記発熱体に流れる電流を制御することを特徴とする給電
    方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の給電方法において、前記
    接触部位は、それぞれ所定形状の導体片を前記発熱体の
    当該端部と被接合部材との間隙に差し込むことにより設
    けられることを特徴とする給電方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の給電方法において、前記
    導体片は所定温度で溶断するフューズ片であることを特
    徴とする給電方法。
  5. 【請求項５】 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接合部材に装着される給電
    用電極において、 前記給電用電極は複数の接触片と前記複数の接触片を並
    列に接続するバス線とを備え、 前記複数の接触片は前記発熱体の両端部においてそれぞ
    れ分散配置されて該端部に接触することにより複数の電
    気的接触部位を構成することを特徴とする給電用電極。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の電極において、前記複数
    の接触片は、前記バス線の長手方向に沿って所定間隔で
    櫛歯状に突き出た所定長の導体からなることを特徴とす
    る給電用電極。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の電極において、前記複数
    の接触片は、所定温度で溶断するフューズ片からなるこ
    とを特徴とする給電用電極。
  8. 【請求項８】 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接合部材において、 複数の接触片と前記複数の接触片を並列に接続するバス
    線とからなる給電用電極を備え、 前記発熱体の両端部のうち少なくとも１端部に前記複数
    の接触片を分散配置して接触させ、前記バス線を電源の
    １極へ接続することを特徴とする電気融着接合部材。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の接合部材において、さら
    に、前記発熱体の温度を検出し、検出温度に基づいて前
    記発熱体に流れる電流を制御する温度コントローラを備
    えることを特徴とする電気融着接合部材。
  10. 【請求項１０】 請求項８記載の接合部材において、前
    記複数の接触片は前記バス線の長手方向に沿って所定間
    隔で櫛歯状に取りつけられた所定長の導体からなり、前
    記複数の接触片は前記発熱体の当該端部と被接合部材と
    の間隙に差し込まれることを特徴とする電気融着接合部
    材。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の接合部材において、
    前記各接触片は所定温度で溶断するフューズ片からなる
    ことを特徴とする電気融着接合部材。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の接合部材において、
    前記接合部材はパイプを接合するための電気融着管継手
    であって前記発熱体は管状に構成され、前記管継手の両
    端が拡径されており、前記バス線は前記管継手の端部に
    巻き付けて固定され、前記櫛歯状導体の先端はそれぞれ
    拡径により生じる前記管状発熱体内面と被接合パイプ表
    面との間隙に差し込まれることを特徴とする電気融着接
    合部材。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106247064A (zh) * 2016-10-31 2016-12-21 天津鹰麟节能科技发展有限公司 一种熔断式电热融管件

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