JPH04319078A - 融着異常検知方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気融着において、融
着異常を検知する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電気融着によって、樹脂管と樹
脂継手とを融着する場合は、樹脂継手の継手部分に、樹
脂管の端部を挿入し、この継手部分に埋設された電熱線
に通電することによって、この継手部分と樹脂管の端部
とを溶融させ、これによって樹脂継手の継手部分と樹脂
管の端部とを融着するようになされていた。この際、図
４に示すように、樹脂継手５の継手部分５０に、樹脂管
６の端部６０が充分に挿入されていないといった施工不
良がある場合、継手部分に埋設された電熱線３が溶融に
よって流動し、短絡を起こすこととなる。その結果、短
絡を起こした箇所が異常発熱し、樹脂の劣化、ボイドの
発生等が生じ、融着性能が低下することとなる。

【０００３】そこで、従来より、融着作業時の通電中に
、電流値の経時的変化を微分し、この微分値が負の値か
ら正の値に変化するか否かを測定することによって融着
異常を検知する方法が提案されている。すなわち、通常
、電気融着において通電を行うと、電熱線が加熱される
ため、その電気抵抗が大きくなり、経時的変化に伴って
電流値が低下し、この微分値は常に負の値となる。とこ
ろが、この電熱線に短絡が生じると、電流値が上昇し、
その時点で微分値が正の値となる。そこで、この微分値
が正の値となった場合に、電熱線の短絡による異常を検
知するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の検
知方法の場合、短絡による融着異常の場合しか検知でき
ず、出力電圧が低いために起こる融着不足や、出力電圧
が高いために起こる過剰加熱等の融着異常を検知できな
いといった不都合を生じる。すなわち、融着作業時に設
定した出力電圧の基準電圧をＶｒｅｆ　とし、実際の出
力電圧をＶａｃとした場合、設計上の供給エネルギーＥ
ｄ　は、Ｅｄ　＝Ｖｒｅｆ　２　／Ｒ×Ｔとなり、実際
上の供給エネルギーＥａｃはＥａｃ＝Ｖａｃ２　／Ｒ×
Ｔとなる。ただし、Ｒは継手抵抗、Ｔは通電時間。よっ
て、供給エネルギーは、Ｅａｃ／Ｅｄ　＝（Ｖａｃ／Ｖ
ｒｅｆ　）２　だけ変化することとなる。この際、充分
な融着強度を得るためには、この基準電圧Ｖｒｅｆ　お
よび出力電圧Ｖａｃが掛け離れた値になってはならず、
もし、掛け離れた値となった場合には、融着異常として
検知されなければならない。

【０００５】本発明は、係る実情に鑑みてなされたもの
で、短絡による異常を検知するとともに、出力電圧の不
足および過剰による融着異常を検知することのできる方
法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の融着異常検知方
法は、電気融着において、融着作業時の出力電圧および
出力電流を経時的に測定して融着異常を検知する方法で
あって、融着作業時の出力電圧が、基準電圧に比べて予
め定められた範囲を予め定められた時間以上逸脱した場
合に融着異常と判断するとともに、この出力電圧が、基
準電圧に比べて予め定められた範囲内にある場合におい
て、その範囲内での最小出力電流値を測定し、この最小
出力電流値が、予め定められた割合以上増加した場合に
融着異常と判断するものである。

【０００７】

【作用】まず、融着作業時に出力される出力電圧Ｖａｃ
を経時的に測定し、基準電圧Ｖｒｅｆ　と比較する。通
常、電気融着に必要とされる設計上の供給エネルギー（
Ｅｄ　＝Ｖｒｅｆ　２　／Ｒ×Ｔ）は、基準電圧Ｖｒｅ
ｆ　をもとにして決定されている。ところが、電圧変動
等が生じると、出力電圧Ｖａｃが上下変動し、実際上の
供給エネルギー（Ｅａｃ＝Ｖａｃ２　／Ｒ×Ｔ）は、設
計上のものと異なることとなる。そのため、設計上の供
給エネルギー（Ｅｄ　）と実際上の供給エネルギー（Ｅ
ａｃ）とは、Ｅａｃ／Ｅｄ　＝（Ｖａｃ／Ｖｒｅｆ　）
２　だけ変化することとなり、この変化量が大きい場合
、融着異常となる。そこで、図１に示すように、融着作
業時の出力電圧Ｖａｃが、基準電圧Ｖｒｅｆ　に比べて
予め定められた範囲Ｖｒｅｆ　±ａを予め定められた時
間ｂ（ｂ＝ｂ１　＋ｂ２　＋　　ｂｎ　）以上逸脱した
場合に、エネルギー不足あるいはエネルギー過剰による
融着異常と判断する。

【０００８】また、融着作業時における出力電流値Ｉを
みると、経時的変化に伴って低下していくことがわかる
。ところが、電熱線に短絡が生じると、出力電流値Ｉが
上昇することとなる。そこで、融着作業時の最小出力電
流値Ｉｍｉｎ　を常に測定し、この最小出力電流値Ｉｍ
ｉｎ　から予め定められた割合ｒ以上、出力電流値Ｉが
増加した場合に、短絡による融着異常と判断する。ただ
し、短絡による出力電流値Ｉの変動と、電圧変動に伴う
出力電流値Ｉの変動とを区別するために、出力電圧Ｖａ
ｃが、基準電圧Ｖｒｅｆ　に比べて予め定められた範囲
Ｖｒｅｆ　±ａ内にある場合にのみ、最小出力電流値Ｉ
ｍｉｎ　を測定する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１０】図１は融着作業時の出力電圧Ｖａｃ　　お
よび出力電流値Ｉの経時的変化を示し、図２はこの融着
作業を行うための融着異常検知装置（以下、単に検知装
置と言う。）１の全体構成の概略を示している。

【００１１】すなわち、この検知装置１は、電流センサ
１１と、電圧センサ１２と、マイコン１３と、異常表示
手段１４とを具備している。

【００１２】電流センサ１１は、電力供給部２と電熱線
３とを接続するケーブル４の途中に設けられ、融着作業
時の出力電流値Ｉの経時的変化を検出するようになされ
ている。

【００１３】この電流センサ１１によって検出された融
着作業時の出力電流値Ｉの経時的変化は、電流測定用イ
ンターフェイス１５によってデジタル変換され、マイコ
ン１３に入力されるようになされている。

【００１４】電圧センサ１２は、電力供給部２と電熱線
３とを接続するケーブル４の途中に設けられ、融着作業
時の実際に出力される出力電圧Ｖａｃの経時的変化を検
出するようになされている。

【００１５】この電圧センサ１２によって検出された融
着作業時の出力電圧Ｖａｃの経時的変化は、電圧測定用
インターフェイス１６によってデジタル変換され、マイ
コン１３に入力されるようになされている。

【００１６】マイコン１３は、電流測定用インターフェ
イス１５を介して電流センサ１１に接続されるとともに
、電圧測定用インターフェイス１６を介して電圧センサ
１２にも接続されている。そして、このマイコン１３は
、電圧センサ１２から得られる出力電圧Ｖａｃの経時的
変化を測定し、この出力電圧Ｖａｃを、融着作業時に設
定した基準電圧Ｖｒｅｆ　と比較するようになされてい
る。そして、この出力電圧Ｖａｃが、基準電圧Ｖｒｅｆ
　から予め設定した範囲Ｖｒｅｆ　±ａを、予め設定し
た時間ｂ（ｂ＝ｂ１　＋ｂ２　＋　　ｂｎ　）以上逸脱
した場合、融着異常を検知するようになされている。

【００１７】また、このマイコン１３は、上記出力電圧
Ｖａｃが、基準電圧Ｖｒｅｆ　から予め設定した範囲Ｖ
ｒｅｆ　±ａ内にある場合にのみ、電流センサ１１から
得られる出力電流値Ｉの最小出力電流値Ｉｍｉｎ　を記
憶するようになされている。そして、この最小出力電流
値Ｉｍｉｎ　が、予め定められた割合ｒ以上増加した場
合、すなわち、Ｉ≧Ｉｍｉｎ　（１＋ｒ）となった場合
に、融着異常を検知するようになされている。

【００１８】異常表示手段１４は、マイコン１３と接続
され、マイコン１３による融着異常の検知結果に基づい
て光による異常表示、または音による異常表示を行うよ
うになされている。なお、この異常表示手段１４の作動
に連動する信号を、ケーブル１７から電力停止スイッチ
１８に送り、異常発生と同時に電力を停止することも可
能である。

【００１９】次に、マイコン１３による制御について説
明する。

【００２０】図３に示すように、まず、電気融着の開始
とともに、出力電圧Ｖおよび出力電流値Ｉを経時的に測
定する。（ステップ１）そして、出力電圧Ｖａｃと基準
電圧Ｖｒｅｆ　とを比較し（ステップ２）、この差の絶
対値が、予め定められた設定値ａ以内の場合、すなわち
、出力電圧Ｖａｃが、基準電圧Ｖｒｅｆ　から予め設定
した範囲Ｖｒｅｆ　±ａ内の場合は、この状態Ｐを０と
し（スッテプ６）、設定値ａ以内でない場合は、この状
態Ｐを１とする（ステップ３）。そして、この記憶した
状態Ｐが１の場合、この状態Ｐが何秒続くかを測定し（
ステップ４）、所定時間ｂ秒以上続いた場合は、融着異
常として検知する（ステップ５）。また、所定時間ｂ秒
以上続かなかった場合は、状態Ｐが０でないことを確認
した後（ステップ７）、上記ステップ１からの動作を繰
り返す。

【００２１】次に、この状態Ｐを０とした場合は、状態
Ｐが０であることを確認した後（ステップ７）、出力電
流値Ｉを最小出力電流値Ｉｍｉｎ　と比べる（ステップ
８）。そして、この出力電流値Ｉが最小出力電流値Ｉｍ
ｉｎ　よりも小さかった場合は、この出力電流値Ｉを最
小出力電流値Ｉｍｉｎ　と置き換えた後（ステップ１１
）、上記ステップ１からの動作を繰り返す。また、出力
電流値Ｉが最小出力電流値Ｉｍｉｎ　よりも大きかった
場合は、この出力電流値Ｉが最小出力電流値Ｉｍｉｎ　
より一定割合ｒ以上の出力電流値Ｉ〔Ｉ≧Ｉｍｉｎ　（
１＋ｒ）〕になっていないか否かを測定する（ステップ
９）。なっていなかった場合は、上記ステップ１からの
動作を繰り返す。また、なっていた場合は、短絡による
融着異常として検知される（ステップ１０）。

【００２２】なお、良好な融着状態を得るためには、通
常、設計上の供給エネルギー（Ｅｄ＝Ｖｒｅｆ　２　／
Ｒ×Ｔ）に対する実際上の供給エネルギー（Ｅａｃ＝Ｖ
ａｃ２　／Ｒ×Ｔ）の変化量Ｅａｃ／Ｅｄ　を１００±
１５％の範囲にすることが好ましい。Ｅａｃ／Ｅｄ　＝
〔（Ｖｒｅｆ　±ａ）／Ｖｒｅｆ　〕２　であるため、
設定値ａは、〔（Ｖｒｅｆ　±ａ）／Ｖｒｅｆ　〕２　
＝１±０．１５、すなわち、（Ｖｒｅｆ　±ａ）／Ｖｒ
ｅｆ　＝１±０．０７２となる。これに、継手のワイヤ
抵抗のバラツキ、安全率等を考慮して、ａ／Ｖｒｅｆ　
＜±０．０２５、すなわち、設定値ａを２．５％程度に
することが好ましい。

【００２３】また、所定時間ｂも、ｂ秒間のエネルギー
が設計上のエネルギーの１５％を越えた場合に異常と判
断するように、ｂ／設計上の融着時間＞０．１５となる
ように設定する。例えば、設計上の融着時間が２０秒の
場合、所定時間ｂは３秒を越えると融着時間が不足もし
くは過剰になり、融着異常と判断される。なお、本実施
例では、設計上の供給エネルギーＥｄ　と実際上の供給
エネルギーＥａｃとに一定範囲（本例では１５％）の差
が生じた場合に融着異常を検知するように所定時間ｂを
設定しているが、この所定時間ｂを、電圧変動時間に略
等しい１〜３秒に設定することで、電圧変動が生じたこ
とを異常として検知することができる。

【００２４】さらに、一定割合ｒの上限も１５％以下で
あればよいが、電圧のバラツキ、抵抗のバラツキを考慮
すると１０％未満とすることが好ましい。ただし、この
一定割合ｒの下限は、あまり小さく設定すると、電圧変
動による出力電流値の変化を、短絡による出力電流値の
変化としてとらえてしまう。そのため、この一定割合ｒ
の下限は、最大出力電流値Ｉｍａｘ　をＩｍａｘ　＝（
Ｖｒｅｆ　＋ａ）／Ｒ、最小出力電流値Ｉｍｉｎ　をＩ
ｍｉｎ　＝（Ｖｒｅｆ　−ａ）／Ｒとした場合、出力電
圧Ｖａｃが、基準電圧Ｖｒｅｆ　から予め設定した範囲
Ｖｒｅｆ　±ａ内にある場合の出力電流値Ｉの最大変化
量（Ｉｍａｘ　−Ｉｍｉｎ　）／Ｉｍｉｎ　＝２ａ／（
Ｖｒｅｆ　−ａ）よりも、大きく設定しておかなければ
ならない。すなわち、ｒ＞２ａ／（Ｖｒｅｆ　−ａ）か
ら、ｒは５％よりも大きく設定しておくことが好ましい
。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によると、短
絡による異常を検知するとともに、電源電圧の変動等に
よる出力電圧の不足および過剰による融着異常を検知す
ることができ、電源電圧の変動を生じやすい発電機等を
使用する現場作業において、非常に実用的なものとなる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】電圧変動を起こした場合の電気融着における出
力電圧および出力電流値の経時的変化と、短絡を起こし
た場合の電気融着における出力電流値の経時的変化とを
示すグラフである。

【図２】融着異常検知装置の全体構成の概略を示すブロ
ック図である。

【図３】マイコンの制御状態を示すフロー図である。

【図４】電気融着における施工不良の状態を示す断面図
である。

【符号の説明】

Ｖａｃ　　出力電圧 Ｖｒｅｆ　　　基準電圧 Ｖｒｅｆ　±ａ　　範囲 ｂ　　時間 Ｉｍｉｎ　　　最小出力電流値 ｒ　　割合

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電気融着において、融着作業時の出力
   電圧および出力電流を経時的に測定して融着異常を検知
   する方法であって、融着作業時の出力電圧が、基準電圧
   に比べて予め定められた範囲を予め定められた時間以上
   逸脱した場合に融着異常と判断するとともに、この出力
   電圧が、基準電圧に比べて予め定められた範囲内にある
   場合において、その範囲内での最小出力電流値を測定し
   、この最小出力電流値が、予め定められた割合以上増加
   した場合に融着異常と判断することを特徴とする融着異
   常検知方法。