JPS60239584A - 熱回復性封止ピストン - Google Patents

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１ 本発明は、熱的作動器内の熱活性封止ピストンに関し、
特に、電気コネクタ内でのそのようなピストンの使用に
関する。

［従来技術］ １９８３年４月１１日出願の米国特許出願第４８３．９
９７号において、電気導体用導電性コネクタが開示され
ている。ある態様において、ハンダの固形塊がコネクタ
のベースに配置され、次いで導体が挿入される。ハンダ
を溶融するのに充分な熱を適用する場合、加圧手段は、
ハンダを導体とコネクタの側壁の間に押しやり、および
撚り導体を用いる時にハンダを導体ストランド間に押し
やる。好ましい加圧手段は、ピストン、および熱の適用
時にカスを放出する組成物を有してなる。

加熱を続けると、ハンダは溶融し、放出カスの圧力によ
って、ピストンは開口末端方向に移動し、ハンダを導体
とコネクタの間に押しやる。この態様における問題は、
充分な加圧を行う萌に、ガスの漏れを防止するようにピ
ストンまたはガス放出物質のまわりに封止を供給するこ
とが難しいことである。

本発明は、そのようなコネクタにおいて用いることがで
きる封止ピストンを提供する。更に、封止ピストンは、
他のシステムまたは装置（例えば、リリーフバルブを操
作する熱的作動器）において用いることができる。本発
明は、チューブ内に配置され、加熱される場合に、拡張
し、ピストンとチューブ壁の間に封止を供給し、圧力の
適用時に封止を保ちながらチューブ内で軸方向に移動で
きる熱活性封止ピストンを提供する。

熱拡張性器具は既知である。例えば、熱拡張性リベット
などが従来技術において提案されている。

例えば、スイス国特許第４．２３　、２０９号および米
国特許第２．４５８，１５２号を参照されたい。

これら特許に記載されている熱拡張性リベットは、１つ
の物体を他の物体に留めるのに用いる。装着後のりベッ
トの移動は不可能であり、望ましくない。

米国特許第３．２４３，２１１号に（Ｊ、熱拡張性デユ
ープ状物品の使用が記載されている。−末端で閉鎖され
たそのような物品は、例えば、パイプまたは他の導管を
閉そくするのに用い得る。該特許において、接着剤など
の溶融性部材を拡張性物品玉に配置してよい。熱の適用
時、溶融性部材は溶融かつ流動する。結果として、プラ
グはパイプ内壁に完全に結合される。

熱的作動器での封止ピストンの使用が米国特許第３，３
０２，３９１号に記載されている。該特許において弾性
プラグをチューブ内の封止ピストンとして用いる。封止
するため、プラグ末端にワッシャーが供給されており、
プラグおよびワッシャーを通過して伸びるスクリューは
プラグを半径方向に拡張するように締めイ」けることが
でき、よって、プラグとデユープ壁の間に封止が形成す
る。

プラグは、熱拡張性材料（例えば、溶融時に拡張するワ
ックス）のカラムの上部でチューブ内に位置する。加熱
する場合、材料は溶融して拡張する。

材料はヂコーブ壁によって制限されているので、飼料の
拡張は軸方向である。弾性プラクに軸方向力がかかる。

軸方向力は、プラクおよびヂ、、−ゾ壁によってかかる
半径方向圧力を増加し、プラグをデユープの長さ方向に
移動させる。よって、接続しているリリーフバルブを作
動させる。このアッセンブリは例えば、熱水タンクにお
いて用い得る。

同様の器具は、米国特許第３，１９４，００９号お、Ｊ
［第３，３１９，４６７号に開示されている。

［発明の構成］ 本発明は、チューブ内に位置し、加熱される場合に、拡
張し、ピストンとチューブ内壁の間に封止を形成する半
径方向拡張性ピストンに関する。

更に、ピストンに充分な軸方向力を適用する場合、ピス
トンは軸方向に移動しなから封止を保ち得る。

熱拡張性ピストンは、」−記のようにガス漏れの問題な
くピストンを移動するため加圧ガスを用いる電気コネク
タにおいて用い得る。更に、ピストンはチューブの内径
より小さい最初の直径を有し、ピストンを用いる熱的作
動器など（Ｊ、−１−記文献に記載されている作動器よ
り容易に組み立てることができる。

１つの要旨によれば、本発明は、がなり剛直な中空デユ
ープ状物品内に封止ピストンを形成セる方法であって、 ａ）ポリマー材料からなる直径：長さの比が４５１より
小さいシリンダを形成し、 ｂ）約３００％までの量でディスク直径より大きい内径
を有するチューブ状物品内にシリンダを配置し、 Ｃ）加熱してシリンダを半径方向に拡張させ、シリンダ
によってヂコーブ状物品壁に圧力をかけ、よって、シリ
ンダとヂコーブ状物品壁の間に封止を形成し、 ｄ）シリンダに軸方向圧力をかけ、シリンダとヂコーブ
状物品壁の間の封止を保ちながらデユープ状物品内でシ
リンダを軸方向に移動する ごとを含んでなる方法を提供する。

他の要旨によれば、本発明は、電気導体用導電性コネク
タであって、 ａ）電気導体を収容するための開口末端、および閉口末
端を有し、その内壁が予めずずメッキされ、閉口末端側
近にハンダ塊を収容できるような寸法を有する少なくと
も１つの金属チューブ状スリーブ、 ｂ）４．．５：］より小さい直径・長さの比を有してお
り、熱の適用時にシリンダが拡張し、スリーブ壁に対し
て半径方向力がかかり、よってシリンダとスリーブの間
に封止が形成ケるように、未拡張状態でスリーブ内径よ
り小さく、拡張状態でスリーブ内径より大きい直径を有
し、熱拡張性ポリマー材料からなるシリンダ、および Ｃ）スリーブ閉口末端とシリンダの間にあり、熱の適用
時に、ハンダ塊が溶融している場合にスリーブの開口末
端方向に拡張シリンダを移動してスリーブの開口末端方
向にハンダ塊を加圧するのに充分な力を拡張シリンダに
かける加圧手段を有してなるコネクタを提供する。

本発明の熱活性封止ピストンは、約４．５＋Ｉより小さ
い、好ましくは約３．５：Ｉより小さい、最も好ましく
は約２５：１より小さい直径・長さの比を有するポリマ
ー材料のシリンダを有してなる。

ポリマー材料は、熱可塑性、熱硬化性または弾性であっ
てよく、あるいはこれら組み合わＵであってよい。

用いてよい熱可塑性材料は、例えば、ポリオレフィンお
よびオレフィンコポリマー（例えば、ボリエチレン、ポ
リプロピ【ノン、エチレン／プロピレンコポリマーおよ
びポリブテン）、置換ポリオレフィン（例えば、エチレ
ン／酢酸ビニルコポリマー、エチレン／アクリル酸土チ
ルコポリマーまたは他のエチレンコポリマー）、置換ポ
リオレフィン、特にハロゲン置換ポリオレフィン（例え
ば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化
ビニリデン）、例えば、テフロンＩ　ＯＯ（Ｔｅｆｌｏ
ｎｌｏｏ）（ポリテトラフルオロエチレン、デュポン市
販品）、テフロン・エフイーピー（Ｔｅｆｌｏｎ　ＦＥ
ＰＸテトラフルオロエチレン／ヘキザフルオロプロピレ
ンコポリマー、デュポン市販品）、テフロン・ピ−エフ
ニー（Ｔｅｆｌｏｎ　ＰＦＡＸテトラフルーオロエチレ
ン／パーフルオロアルコキン残基コポリマー、デコボン
市販品）、テフセル（ＴｅｆｚｅｌＸエチレン／テトラ
フルオロエチレン／フッ素化モノマーターポリマー、デ
ュポン市販品）、ハーラー（１４ａｌａｒ）（エチレン
／クロロトリフルオロエチレンコポリマー、アライド・
ケミカル市販品）；ポリエステル、特にセグメント化コ
ポリエステルポリマー、例えば、ハイトレル（Ｈｙｔｔ
ｅｌ）（テレフタル酸、ポリテトラスチレンエーテルク
リコールおよび１，４−ブタンジオールから誘導された
セグメント化ポリエーテルエステルコポリマー、デュポ
ン市販品）、ポリウレタン；ならびにスチレンブロック
コポリマー、例えば、クラ−トン（Ｋ　ｒａｔｏｎＸス
ヂレン／ブタノエン／スヂレン、スチレン／イソプレン
／スチレン、およびスチレン／ブチレン／スヂレシブロ
ソクコポリマー、ンエル市販品）などを含んで１　なる
樹脂を包含する。１種またはそれ以−」二のこれら樹脂
のブレンドは、所望用途に望ましい性質をフリツクに与
・えるように用いることができる。

熱硬化性材料は、例えは、エボギノ樹脂、フェノール樹
脂、アクリル樹脂、ノリコーン樹脂、メラミン樹脂、ブ
タンエン樹脂、ポリエステルおよびポリウレタンを包含
する。

用いてよい弾性＋４１１は、例えは、オレフィン性不飽
和モノマーとツエンのコポリマー、例えば、エチレン／
プロピレン／非共役ノニンターポリマー、スチレン／ブ
タジェンポリマー、ブチルゴムおよび不飽和極性モノマ
ー（例えば、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、
アクリル酸エチル、ビニルピリジンおよびメチルビニル
ケトン）とジエンのコポリマー、ハロケン含有エラスト
マー、例えば、クロロプレンポリマーおよびコポリマー
、例えば、ネオプレン、塩素化ポリエチレン、クロロス
ルポン化ポリエチレンおよびパイトン（Ｖ　１ｔｏｎ）
（フッ化ヒニリデンとへキザフルオロプロピレンのコポ
リマー、デュポン市販品）：エチレン性不飽和エステル
とオレフィンのコポリマー、例えば、弾性エチレン／酢
酸ビニルポリマー、エチレン／アクリル酸エステルコポ
リマー（例えば、エチレン／アクリル酸（またはメタク
リル酸）エチルコポリマー）、特にエチレン／アクリル
ゴム、例えば、バマッ’７　（Ｖ　ａｍａｃ）（エチレ
ン、アクリル酸メチルと硬化部位モノマーのターポリマ
ー、デコボン市販品）、アクリルゴム、例えば、ポリア
クリル酸エヂル、ポリアクリル酸ブチル、アクリル酸ブ
チル／アクリル酸エヂルコポリマーおよびアクリル酸ブ
チル／メタクリル酸グリノノルコポリマー。

ノリコーンエラストマー、例えば、ボリノオル力ノノロ
キザンならびにモノメチルノロキサン、ジメチルノロキ
ザン、メチルビニルノロキサンおよびメヂルフェニルシ
ロキザンのコポリマー、ブロックコポリマーおよびター
ポリマー、フルオロノリコーン（例えば、３，３．３−
トリフルオロプロピルシロキサンおよびカルボランノロ
キサンから誘導されるもの）：弾性ポリウレタン、なら
びにポリエーテル（例えば−、エピクロルヒドリンゴム
）を含んでなるエラストマーを包含する。２種またはそ
れ以上のエラストマーのブレンドを用いてもよい。

フリツクは、１種類のポリマー飼料から構成されてよく
、あるいは２釦類またはそれ以上のポリマー飼料から構
成されてよい。例えば、所望弾性率お」こび所望表面性
質を与えるため、フリツクは、熱可塑性外層からなるコ
ア、およびコアを包囲する弾性材料層を有してなってよ
い。逆であってよく、例えば、弾性材料コアおよび熱可
塑性外層を有してもよい。

材料は照射によってまたは化学的手段によって架橋して
よい。例えば、材料は、コバルト６０などの線源による
ガンマ線照射に付してよく、電子線による高エネルギニ
電子線照射にイ旧２でよい。

架橋促進剤（例えば、アリルイソノアネート、アリルシ
アネート、アクリレートおよびメタクリレートモノマー
など）を材料に加え、所望架橋度を得ることができる。

化学的手段による架橋は、飼料に架橋剤を加えて架橋す
ることを含んでなる。

そのような化学的架橋を開始するため熱を通用してよい
。用いてよい架橋剤は、有機パーオキシド、ヒドロパー
オキシド、硫黄、フェノール樹脂、キノンノオギノム、
ニトロベンゼンおよび金属酸化物を包含オろ。ポリマー
を照射に付す架橋は好ましい。

シリンダを製造する１つの方法は、シリンダの所望長に
ほぼ等しい厚さく例えば、約１〜２５ｍｍ）のポリマー
材料シートを押出すことを含んでなる。

次いで所望長のシリンダをノートから打ち抜く。

シリンダは適切な直径を存する材料の連続棒を押出すこ
とによっても製造できろ。次いで棒を所望長の個々のシ
リンダに切断する。シリンダの直径。

長さの比は、約４５１より小さく、好ましくは約３．５
１より小さく、最も好ましくは約２５１より小さい。直
径長さの比が約４．５１より大きい場合、シリンダは、
チューブ状物品内で傾く可能性があり、傾く場合にシリ
ンダとヂ、−ブ壁の間に封止を保つことが不可能なのて
封止ピストンとして働かない可能性がある。

シリンダに熱をかける場合、その直径は＋４利の熱的拡
張に起因して拡張する。シリンダとデユープ状物品壁の
間に封止を与えるため、シリンダは、その未拡張状態に
おいてヂコーブ内径より小さい直径を有し、拡張する場
合にチューブ内径より小さい直径を有する。シリンダの
拡張度は、未拡張状態において約５〜３００％である。

ポリマー材料からなるシリンダは、材料の熱拡張によっ
である程度拡張する。ある用途において熱拡張の程度は
適切である。しかし、ある場合において更に大きい程度
の拡張は好ましくない。これは、シリンダを高温で軸方
向に伸張し、伸張状態に拘束しながら冷却することによ
って行うことができる。シリンダの拡張によって直径が
減少する。熱の適用時に７リングは未伸張状態に回復し
、直径は初めの寸法に回復しまたは初めの寸法に戻るよ
うに回復ずろ。大きな半径拡張が得られろようにシリン
ダを拡張する本発明の態様において、シリンダ材料は架
橋熱可塑性樹脂または多層構造（例えば、熱可塑性樹脂
のコアおよびエラストマーの外層、あるいはこの逆）を
有する。

本発明における熱拡張性封止ピストンの使用は添付図面
を参照することによって充分に理解できる。第１Ａ図、
第１Ｂ図および第１Ｃ図は、電気コネクタでの封止ピス
トンの使用を説明する図である。図面において、架橋高
密度ポリエチレンからなる熱拡張性シリンダ２は、開口
末端および閉口末端を有する金属デユープ状スリーブ４
の中に位置する。」−記米国特許出願第４８３，９９７
号において説明するように、このスリーブは、電気導体
用のターミナルラつてあってよく、あるいは２本または
それ以上の電気導体を接続するコネクタの一部分てあっ
てよい。例えば、スリーブの閉口末端は同様のスリーブ
と一体であってよく、あるいはスリーブは２本の導体を
収容するため用いてよく、よって一方に２本の導体、他
方に１本の導体があるＹ型スプライスを形成してよい。

該出願において説明するように金属スリーブの内表面は
予めすずメッキされていることが好ましい。

シリンダ２と閉口末端の間にカス発生手段６がある。図
示するガス発生手段は、加熱時に窒素ガスを発生ずる５
−フェニルテトラゾールおよびそのカルシウム塩または
バリウム塩などのガス発生物質を含何するノリコーン樹
脂のディスクである。

上記米国特許出願第１１８３，９９７号において説明ず
ろように、ピストンに圧力を適用するため他の加圧手段
（例えば、圧縮）（不）を用いてよい。

加圧手段に而する熱拡張性シリンダの表面は、凹形状で
あってよい。これは、加圧手段かカス発生手段を含んで
なる場合に特に何益である。凹表面により形成されるキ
ャビティによって、ハンダが溶融ずろ前に、発生ガスを
部分的に拡散することか可能になり、溶融ハンダにかか
る圧力量を更に制御することができる。更に、加熱時に
シリンダの軸方向のかなりの拡張がある場合、中空また
は凹形状によって、キャビティにシリンダ壁の変形が収
容される。これによって、そうでない場合にスリーブの
所定位置から導体を移動するシリンダの伸びを防止する
。シリンダが凹表面を有する場合、シリンダの有効長は
凹形状を考えたシリンダの平均距離である。

ハンダ塊８は、シリンダの隣でスリーブの開口末端方向
に位置する。導体１０はスリーブに開口末端から挿入さ
れ、ハンダ塩８に接触する。第１Ａ図は、導体を挿入し
た直後のコネクタを示す。第１Ｂ図において熱はプロパ
ントーチＩ２によって適用する。ピストンを拡張させる
のに充分な熱を適用し、シリンダ２と金属チューブ状ス
リーブ４の内表面との間に封止を形成する。ハンダ塩８
は、また溶融していない。加熱を続けると、ガス発生手
段６により発生ずるガス圧力は増加する。充分な熱を適
用する場合、ハンダは溶融し、ガス発生手段により加え
られる圧ツノはシリンダ２を押しやり、ハンダ８を導体
１０とコネクタ４の間に押しやる。これは、導体の装着
完了を示す第１Ｃ図に図示する。容易にわかるように、
シリンダ２とスリーブ４の間の封止のガス気密構造によ
って、シリンダ２をコネクタの開口末端方向に押しやり
、溶融ハンダをその前に押しやるのに充分な程度に、ガ
ス発生手段６により発生するガス圧力を形成することか
可能になる。よって、ガス発生手段は、ハンダの融点よ
り幾分低い温度でガスを発生ずる。

言い替えれば、熱の適用時、最初にシリンダが拡張し、
次いてカスか発生して加圧し、更にハンダが溶融する。

形成した接続を冷却すると、シリンダは収縮し、シリン
ダと金属スリーブの間の封止が消滅する。

ハンダか導体とスリーブの間に押しやられ同化するので
、この封止の消滅は重要でない。しかし、他の態様にお
いて、この構造は封止の可逆性を与える。言い替えれば
、シリンダは高温においてガス気密封止を繰り返して形
７成する。これは、リリーフバルブなどの熱的作動器に
おいてピストンとしてシリンダを用いる場合に有益であ
る。ピストン後方の圧力がピストンを移動するように充
分に高い場合にバルブは開き、元の状態（例えば、周囲
温度）に戻る場合にピストンは収縮し、バルブは閉しろ
。よって、このピストンは、熱水タンクなどのリリーフ
バルブにおいて用いるのに適している。リリーフバルブ
の作動に代えて、封止ピストンの移動を測定または検出
装置に与えてよく、そのようなシステムでの圧力形成を
める手段が得られる。

本発明の好ましい態様を挙げて本発明を説明したが、他
の多くの変形および改良が当業者に明白である。従って
、特許請求の範囲に包含される全ての変形および改良は
本発明の範囲内である。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、未拡張封止ピストン、ガス発生手段および
ハンダ塩を有してなり、導体に接続する電気コネクタを
示す横断面図、 第１Ｂ図は、封止ピストンがピストンとスリーブ壁の間
に封止を形成するように拡張した後である、コネクタ装
着の中間段階を示す横断面図、第１Ｃ図は、ガス発生手
段が導体とコネクタの間に溶融ハンダを押しやるように
封止ピストンに作用して完成した接続を示す断面図であ
る。 ２　シリンダ、４・・スリーブ、６・ガス発生手段、８
・塊、１０　・導体、】２・プロパントーチ。 図面の浄書（内容に度更なし） Ｆπ丸−ｔＣ 手続補正書（自発） 昭和６０年　５月２５日 昭和６０年持重願第　９２１．４７　号２、発明の名称 熱回復性封止ピストン ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　アメリカ合衆国９４　（１２５カリ７オルニア、
メンロパーク、フンスチチューション・ドライ７３０　
（１番 名称　レイケム・コーポレイション ４代理人 ５補正命令の日付　：　自　発

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　かなり剛直な中空チューブ状物品内に封止ピストン
   を形成する方法であって、 ａ）ポリマー材料からなる直径：長さの比か４５：１よ
   り小さいシリンダを形成し、 ｂ）約３００％までの量でシリンダ直径より大きい内径
   を有するデユープ状物品内にシリンダを配置し、 Ｃ）加熱してシリンダを半径方向に拡張させ、シリンダ
   によってデユープ状物品壁に圧ツノをか（」、よって、
   シリンダとデユープ状物品壁の間に封止を形成し、 ｄ）シリンダに軸方向圧ノＪをかけ、ディスクとデユー
   プ状物品壁の間の封止を保ちながらチューブ状物品内で
   シリンダを軸方向に移動する ことを含んでなる方法。 ２　圧力は、加圧ガスによってシリンダにかかる第１項
   記載の方法。 ３、加圧ガスは、チューブ状物品内に配置されたガス発
   生手段を加熱することによって形成する第２項記載の方
   法。 ４、ディスクの拡張は、伸張形状から未伸張形状へのシ
   リンダの回復に起因し、よって半径拡張を増加させる第
   １項記載の方法。 ５、シリンダは架橋熱可塑性材料を含んでなる第１項記
   載の方法。 ６、架橋熱可塑性材料は架橋ポリエチレンである第５項
   記載の方法。 ７　電気導体用導電性コネクタであって、ａ）電気導体
   を収容するための開口末端、および閉口末端を有し、そ
   の内壁が予めすずメソギされ、閉口末端イ（］近にハン
   ダ塊を収容できるような寸法を有する少なくとも１つの
   金属デユープ状スリーブ、 ｂ）４．５＋１より小さい直径、長さの比を有しており
   、熱の適用時にシリンダが拡張し、スリーブ壁に対して
   半径方向力がかかり、よってシリンダとスリーブの間に
   封止が形成するように、未拡張状態でスリーブ内径より
   小さく、拡張状態でスリーブ内径より大きい直径を有し
   、熱拡張性ポリマー材料からなるシリンダ、および Ｃ）スリーブ閉口末端とシリンダの間にあり、熱の適用
   時に、ハンダ塊が溶融している場合にスリーブの開口末
   端方向に拡張シリンダを移動してスリーブの開口末端方
   向にハンダ塊を加圧するのに充分な力を拡張シリンダに
   かける加圧手段を有してなるコネクタ。 ８、シリンダは架橋熱可塑性材料を含んでなる第７項記
   載のコネクタ。 ９、架橋熱可塑性材料は架橋ポリエチレンである第８項
   記載のコネクタ。 １０、加圧手段はガス放出物質を含んでなる第７項記載
   のコネクタ。 １１　ガス放出物質は５−フェニルテトラゾールである
   第１０項記載のコネクタ。− １２ガス放出物質はシリコンゴム内にある第１０項記載
   のコネクタ。 １３　加圧手段は圧縮ハネである第７項記載のコネクタ
   。