JPH11503264A

JPH11503264A - 融着用誘導加熱装置

Info

Publication number: JPH11503264A
Application number: JP8529354A
Authority: JP
Inventors: キング，ジェイムズ・ディ; ドノホ，ハロルド・エフ・ジュニア
Original assignee: ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1996-02-12
Publication date: 1999-03-23
Also published as: DK0818125T3; AR001546A1; KR19980703326A; NZ303458A; RU2153778C2; DE69611439D1; EP0818125B1; AU4977396A; TW291634B; NO974475L; MX9707429A; GR3035694T3; CA2216643A1; BR9607888A; NO974475D0; EP0818125A1; WO1996031090A1; AU701520B2; PT818125E; ZA962403B

Abstract

(57)【要約】電気通信ケーブルおよびクロージャーのシールに特に有用である融着用誘導加熱装置が、結合マトリックスおよびサセプタであって５０ＭＨｚを超える周波数で磁気反応を有するサセプタを有する複合結合材料、放射電磁エネルギーを複合結合材料に５０ＭＨｚを超える周波数（好ましくは７５−５００ＭＨｚ）で印加するアプリケータとを含む。アプリケータは、内部導体および内部導体を少なくとも部分的に囲む外部導体を有し、この２つの導体が共通の端で短絡されるように４分の１波長共振器の形態を取ることができる。加熱すべき材料は、２つの導体の間に配置される。内部導体は、同軸コネクタの中心導体に接続される容量性プローブによって電源に容量結合した共振器チューブを含むことができる。異なるアプリケータ（異なる形状を有する）を同じ電源で使用しても良いし、アプリケータベースに着脱自在に取り付けられる各種のヒーターアダプターを備えても良い。別のアプリケータでは、互いに電気的に絶縁され、各々が共通の軸を有するコイルを形成、すべてが電気的に並列接続される多数のワイヤを使用する。こうしたワイヤのいくつかは、前記アプリケータの実効抵抗を低減しかつ電流容量を増加するように、積み重ねられてコイルの複数層を形成する。個々のキャパシタは、ワイヤコイルの各１つと直列に接続され、放射電磁エネルギーの０．１波長よりも大きいコイル円周に対してコイルの電流をより均質にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】融着用誘導加熱装置発明の分野本発明は、一般に、ポリオレフィンのような材料を加熱することによって融着することに関し、特に、自己の中にエネルギーサセプタを有する材料を加熱するように電磁エネルギーを印加するための方法および装置に関する。本発明は、電気通信産業に使用されるようなポリエチレンケーブルおよびポリエチレンダクトの結合に特に有用である。従来技術の説明本発明は、銅線または光ファイバーのケーブルを含む電気通信に使用されるようなケーブルおよびダクトの絶縁カバーを結合、修復またはシールするための装置および方法に関する。２つ以上のケーブル端を一緒に結合する場合、例えば、ケーブルを延長したり、延長ケーブルにねじを立てたり、切断されたケーブルを修復する場合などに、スプライスまたはスプライス部分を作成する。一般に、ケーブルが空中に配線されていようが、埋設されていようが、こうしたスプライスにクロージャーを提供し有害な環境的影響からスプライスを保護しなければならない。スプライスクロージャーの使用につきまとう問題には、スプライス周辺を完全にシールことが必要であることが挙げられる。多くの従来技術のスプライスクロージャーでは、ナットおよびボルト、クランプ、ガスケットおよび熱収縮性（熱可塑性）管材料の他、注封用ゲルおよび注封用樹脂を各種組み合わせて提供することによってシールを達成する。こうしたクロージャー方法にはかなりの組立時間が必要であるという事実の他に、クロージャーは特にそのシールに沿って漏れや破断に苛まれることが多々ある。この問題は、ケーブルジャケット（ケーブルの最も外側の層）にクロージャーをシールする時にはさらに深刻であり、その場合には、最もわずかな欠陥でさえジャケットまたはクロージャーの内面に沿って水分が移行するという結果が生じることになる恐れがある。熱収縮性管材料が使用された場合でさえも、このような管材料がせいぜいでケーブルジャケットに弱い接着結合を提供する程度なので、こうした水分はスプライス部分に進入しその中の電気接続部分に悪影響を与える。スプライスクロージャーの構造に熱収縮管材料を使用することは、多くの場合（溝やマンホールなどのスプライス）が爆発性気体が存在する可能性があるので非常に危険な恐れがある裸火の一般的な必要条件によってさらに制限される。シールでの漏れは、クロージャーの上下半分を用いて一体形成された丁番を含むいわゆる二枚貝設計などの特定のクロージャー設計を使用することによって幾分抑制することができる。こうした具体的なクロージャーの一例は、米国特許第４，８１０，８２９号に記載されており、ＳＬｉＣスプライスクロージャー（ＳＬｉＣはミネソタマイニングアンドマニュファクチュアリング会社の商標である）と呼ばれている。しかしながら、水分の移行は、こうしたクロージャーの長手方向シールに沿ってのほか、ケーブルジャケットに対するエンドキャップまたはシールで生じる恐れが依然として残る。完全な（気密性の）シールがないことで、加圧されたクロージャーに対して特定の不利益を被ることもある。このようなシールは、接着剤の使用によって補強されるが、形成される接着剤結合は、クロージャーおよびケーブルの材料、特にポリウレタンの表面エネルギーが低いことで相対的に弱い。米国特許第３，１４３，３６４号には、ポリウレタンに対してはほとんどすべてのものを結合することが非常に困難であることが記載されている。このようなポリエチレンなどの熱可塑性ポリマーをシールするための別の技術は、融着結合の技術である。この技術は一般に、熱材料がそのシール面で溶融するまで加熱し、その材料を界面で一緒に流す工程が必要であり、バット溶接部、カップリング継手、および修理スリーブ用にしようすることができる。融着には、４つの特定の方法すなわち、（ｉ）直接加熱、（ｉｉ）マイクロ波加熱、（ｉｉｉ）誘電加熱、（ｉｖ）誘導加熱がある。こうした各種の加熱方法を使用して、熱硬化接着剤および熱可塑性（ホットメルト）接着剤の他熱可塑性（熱収縮性）管材料を活性化することができる。直接加熱方法では、物品に加熱要素を直接取り付けることによって接着すべき熱可塑性物品に印加する。要素を通過する電流がそれらの要素を温める。電流は要素に直接接続された電源によって供給されるが、加熱はあまり効果的ではない。材料が不均等に加熱されるという欠点もある。ケーブル、パイプ、またはクロージャーをシールするための直接加熱の例は、米国特許第４，０９５，０４４号、第４，７９２，３７４号および第４，９４７，０１２号ならびにＰＣＴ出願第ＷＯ８９／０５２３０号、ＷＯ９０／０６０１０号および第ＷＯ９４／０５４８５号に記載されている。マイクロ波加熱方法では、使用される材料によって、放射マイクロ波エネルギーによって、誘電重合、ヒステリシス加熱および／または抵抗加熱によって材料を加熱することができる。こうしたメカニズムの前者は、マイクロ波信号のフィールドの（「Ｅ」界）の電気部分によって電力供給されるが、後者の２つは、フィールド（「Ｈ」）界）の磁気部分によって電力供給される。ケーブルおよびパイプをマイクロ波サセプタを有する複合結合材料（ＣＢＭ）を用いて結合する方法については、米国特許第５，２４５，１５１号および第５，２５４，８２４号に開示されている。マイクロ波加熱方法には、一般に、１乃至３００ＧＨｚの信号が必要であるが、欧州特許出願第３９９，５９９号は少なくとも４３３ＭＨｚの周波数を有するマイクロ波を照射する方法が開示されている。誘電加熱方法も良く知られているが、異なる電位差（電圧）を加熱すべき本体周囲または本体に渡って生成する２つのプレートまたは電極が必要である。誘電加熱をする場合には、Ｅ界の相互作用だけが存在する。つまり、誘導渦電流またはヒステリシスの損失はない。加熱は、原子または分子（ダイポールモーメントを誘導する）の摂動によって生じたり、材料が極性分子である場合には誘電分極によって生じたりするような誘電損失機構または吸収機構によって生じる。極性分子（水など）は、磁気反応には必ずしも必要ではない。特開昭５４−５８７７７号には、ポリオレフィンパイプを接続するための誘電加熱の使用について記載されている。カナダ国特許第１，２３７，９７０号には、誘電加熱技術と誘導加熱技術を組み合わせることができることが記載されている。誘導加熱は、ポリマー材料をシールし結合するために幅広く使用されてきた。複合結合材料は、磁気反応性サセプタを溶接すべき熱可塑性本体と相溶性のある（混合可能な）熱可塑性キャリヤに分散させることによって形成させれる。この材料を別の電磁界に配置することによって、Ｈ界は磁気材料に熱を誘導する。加熱は、２つの硬化のうちの１つすなわち、ヒステリシス損失または誘導渦電流からの抵抗損失によって引き起こされる。Ｅ界は、磁気粒子とは相互作用しない。以下の米国特許のリストは、ポリエチレンなどの熱可塑性材料を結合するために接着剤および複合結合マトリックスを加熱するために使用されるさまざまな誘導技術の代表である。米国特許第２，３９３，５４１号第３，５７４，０３１号第３，６２０，８７５号第３，６５７，０３８号第３，７０９，７７５号第３，７３０，８０４号第３，８０２，９８５号第３，９９６，０９０号第４，０６７，７６５号第４，７４９，８３３号第４，７６２，８６４号第５，１２３，９８９号第５，１２５，６９０号これらの特許には、酸化鉄（第一鉄、第二鉄）、フェライトパウダー（バリウムフェライトなど）や、クロム、マンガン、ニッケル、コバルト、ステンレス鋼、アルミニウム合金、珪素、銀および、炭素パウダー（黒鉛）などのその他の金属および金属酸化物を含む各種のサセプタ材料が記載されている。これらの材料は、不活性粒子に塗布することができる。すなわち、ガラスビーズやマイカフレークなどの無線周波数に対して透明または非反応性のサセプタ支持体に塗布することができる。このサセプタは、環状、不定形状であっても良いし、ファイバー、ワイヤー、ストリップ、ねじ、布またはシールド状に形成することができる。こうした誘導技術に使用される別の電磁界は、一般には、４乃至３０ＭＨｚの範囲の周波数を有する。第’９８９号特許では、１ｋＨｚ程度の低い周波数で誘導加熱する方法が記載されている。Ｌｅａｔｈｅｒｍａｎは、第’０９０、第７６５、第９８５号特許で、周波数は４５０ＫＨｚ乃至５ＧＨｚまで様々であっても良いことを示唆しているが、効率の良いエネルギー変換をそのような高い周波数でどのように達成するかについて説明していない。確かに、Ｌｅａｔｈｅｒｍａｎは、誘導コイルの用方法についてのみ説明し、こうしたコイルを用いる場合には、最大周波数は３５乃至５０Ｈｚであると述べている。低周波電源は、一般には高周波発生装置よりも実質的にコストが低いので好ましいように思われるが、一般には、低周波を使用すると、高周波で必要なサセプタ材料よりも多くの材料が必要になる。従って、低周波発生装置の使用は、ＣＢＭらより多くのサセプタ材料を装填することになるため、ＣＢＭの強度は低下し、融着シールに悪影響を与えることになる。さらに、電気通信ケーブルの融着に低周波数を使用することは、こうしたケーブルが誘導エネルギーの磁界部分を結合する金属成分（銅線のシース、ファイバーオプティックスダクトの鋼補強ストランド）を有することによって、金属製分が十分に加熱してケーブルまたはその中のワイヤ／配線を損傷しエネルギーも損傷するので不都合である。エネルギーの消費は、電源を制限することができるので、フィールドスプライスおよび修復には重要である。電源およびアプリケータは、携帯可能で、できるだけ軽量で、頑丈であることが望ましい。従来の電源およびアプリケータは、ケーブルおよびクロージャーのスプライスおよび修復に使用するのには、一般的にかさばっており重く、ケーブルをシールするための適切な形状を有さないという点ではあまり適していない。さらに、高周波数領域では適切なアプリケータは存在しない。したがって、電磁エネルギーを吸収材料に効率よく結合し材料を従来の手段で特に高周波数で必要な電磁力で加熱し結合することができる装置を考案することが所望されていよう。電源およびアプリケータは、携帯可能であるべき（すなわち、かさばりすぎず重すぎずあるべき）であり、電気通信ケーブルのフィールドスプライスおよび修復に容易に使用できることが望ましい。さらに、装置が各種の形状およびサイズの表面をシールし、ケーブルの端に接近せずにケーブルまたはクロージャー周辺をシールすることができれば好都合であろう。こうしたアプリケータの構造および動作は、適切な安全規制に適用しやすいことが望ましい。発明の大要本発明は、電気通信ケーブルおよび電気通信クロージャーの融着用誘導加熱装置であって、（ｉ）結合マトリックスおよび複数のサセプタであって５０ＭＨｚを超える周波数で磁気反応性を有する差複数のサセプタを有する複合結合材料（ＣＢＭ）と、（ｉｉ）サセプタを十分に加熱して前記結合マトリックスの一部を融解することができるように、放射電磁エネルギーを前記複合結合材料に５０ＭＨｚを超える周波数で印加するためのアプリケータ手段とを備える誘導加熱装置を提供する。好ましくは、サセプタが７５乃至５００ＭＨｚの範囲で磁気反応性を有し、前記アプリケータ手段が７５乃至５００ＭＨｚの範囲内で放射電磁エネルギーを印加する。アプリケータは、最も好ましくは、約１２５ＭＨｚのピーク周波数でエネルギーを印加する。一実施例では、アプリケータは、細長い同軸性であり、内部導体と内部導体を少なくとも一部包囲する外部導体を有する４分の１波長共振器を含み、内部導体および外部導体は、共振器の一端で短絡されて、サセプタを含む材料が内部導体と外部導体の間に介在することができるように、内部導体と外部導体が構成されている。内部導体は、導電性外部シールド（外部導体）内に配置される導電性チューブを含んでも良い。同軸性コネクタは、強者体を電源に接続するように、電磁エネルギーを内部共振器チューブに結合する容量性プローブを通じて提供され、容量性プローブは同軸コネクタの中心導体に接続され、外部チューブ（シールド）は同軸コネクタの接地コネクタに接続される。誘電材料は、容量性プローブと内部共振器チューブの間の空間の他、内部チューブと外部チューブ（シールド）の間の空間を満たすことができる。アプリケータは、各々が同じ電源から電力を受け取ることができ、各々がＣＢＭを加熱するための異なる形状、すなわち、結合すべき異なる形状の熱可塑性物品に適応するための形状を有する複数のアプリケータから選択することができる。あるいは、アプリケータは、アプリケータベースおよび前記アプリケータベースに動作時に接続される加熱アダプタから構成し、加熱アダプターを各々がＣＢＭを加熱するための異なる形状を有する複数の加熱アダプターから選択しても良い。アプリケータの別の態様では、２つの共振器チューブは、加熱すべき物品または領域を包含する形状であるコイルによって電気的に接続される。このコイルは、単一の導体ストリップまたは、互いに電気的に絶縁され、各々が共通の軸を有するコイルを形成し、各々が各端で電気的に並列接続される複数のワイヤを含んでも良い。さらに、ワイヤのいくつかは、アプリケータの実効抵抗を低減し電流容量を増加するように、積み重ねらてコイルの複数層を形成させても良い。選択された間隔で離隔された複数のキャパシタも、コイルを流れる電流が放射電磁エネルギーの０．１波長よりも大きいコイル円周に対してほぼ均等になるように、個別に前記コイルの各１つと直列に接続することができる。上述の装置は、電磁エネルギーを従来の手段によってより多く必要とされる電磁力よりも少ない電磁力で結合材料に結合し、これを高周波数で実現し、低周波数での電気通信ケーブルの誘導加熱に関連する問題を解決する。これによって、電磁力発生のサイズ、重量およびコストを低減し、一次電力が制限されている場所での携帯操作により適用できるようになる。さらに、少ない電磁力に関する必要条件によって、操作者が暴露される電磁界を本質的に低減することによってこうしたヒーターの安全性を改善し、同様に同じ電磁周波数を用いるその他の引込線に干渉する可能性を低くする。本発明のその他の特徴には、（１）線状、曲線状、環状およびその他の構成の材料を効率よく加熱し結合するための適性、（２）材料の端に接近することなく延長された長さの材料の周辺および間でシールすることができること、（３）制限および制御される容量であり、かつ、結合すべき材料に適合する形状およびサイズの加熱帯、（４）電磁界の電解領域の吸収性誘電材料を加熱すること、および、磁界領域の磁気吸収性または抵抗性材料を加熱することに対する適合性、（５）ヒーター装置外側に電磁界を放出することを最低限にするための適切なシールディングとアプリケータ設計の適合性が挙げられる。図面の簡単な説明本発明は、添付の図面を参照することで最も良く理解できよう。図１は、従来の２導体４分の１波長キャビティの正面図である。図２Ａおよび図２Ｂは、本発明による誘導結合エネルギーのアプリケータとして使用される同軸４分の１波長キャビティを示す斜視図である。図３Ａ、３Ｂ、３そおよび３Ｄは、本発明による異なる形状の加熱アダプターを有する４分の１波長キャビティアプリケータの別の実施例の断面を示す正面図である。図４Ａおよび４Ｂは、本発明よる長手方向フランジのシールに使用することができる４分の１波長キャビティアプリケータのさらに別の実施例の側面正面図および平面図を示す図である。図５は、本発明に使用される別の実施例の斜視図を示す図である。好ましい実施例の説明本発明は、特に熱可塑性ポリオレフィンの融着用の誘導加熱方法および装置であって、本質的に（ｉ）放射電磁エネルギーを提供するアプリケータと、（２）結合マトリックスおよび磁気反応性を有するサセプタを有する複合結合材料（ＣＢＭ）を含む誘導加熱方法および装置に関する。このサセプタは、５０ＭＨｚより大きく、好ましくは７５乃至５００ＭＨｚの範囲の非常に高い周波数で効率が良くなるように選択される。したがって、アプリケータは、これらの範囲内で最も好ましくは、約１２５ＭＨｚのピーク周波数でエネルギー出力を最適化するように設計される。ある実施例では、本発明のアプリケータは、４分の１波長共振器の特性に適応する。図１に示すように一端で短絡され（一方の導体から他方の導体に低い抵抗で接続）他端で開放される２つの導体の送電線の長さは、線の効果的な長さにほぼ等しい４分の１波長（またはその奇数倍）を有する周波端数で共振する。これらの共振周波数では、線は、短絡端では（ほぼ）０のインピーダンスを、また、開放端では非常に高いインピーダンスを有する。その結果として、電磁電源に適切に接続された場合には、線の短絡端で、２つの導体の間ではほぼ０の電圧と、導体に流れる非常に大きい電流が存在する。線の開放端方向では、開放端では電流が本質的に０になり導体の間の電圧が最大になるように、線にかかる電圧は増加し、導体に流れる電流は減少する。共振器の品質は、電磁界の１サイクルあたりに消費されたエネルギーに対する蓄えられるエネルギーの比である「Ｑ」によって定義される。開放端での電圧の量および短絡端での電流の量は、（１）電磁源から共振器に結合される電力Ｐと（２）Ｐ＝Ｅ²／Ｚ₁＝Ｉ²Ｚ₂であるような２つの端のそれぞれのインピーダンスに比例するが、式中、Ｅは開放端の電界強度、Ｚ₁は開放端の導体間の電気インピーダンスであり、Ｚ２は短絡端の実効インピーダンスであり、Ｉは短絡端での電流である。こうしたインピーダンスは、送電線ならびに導体の抵抗損失、導体間の絶縁媒体の電力の誘電損失、放射による電力損失および共振器界によって加熱される吸収材料の電力損失によって影響されるＱの構成の関数である。材料を効率よく加熱するためには、こうした材料の電力損失が達成可能な全電力損失の一部ほど大きくなるようにすべきである。次に、これは、共振器のＱが、加熱すべき材料の効果を考慮せずに、その他の必要条件によって課される制限内で達成できるほど大きくなるようにすべきであり、加熱すべき材料が、達成可能なＱで大きく減少するようにすべきであり、すなわち、加熱すべき材料によって共振器から吸収される電力が最大限になるようにすべきである。本発明のアプリケータは、これらの問題を対処する。磁気材料および導体材料はを異なる磁界で加熱することは、磁界強度（Ｈ）、ヒステリシス損失特性、渦電流特性および時間が異なる磁界の周数の関数である。こうした材料から磁界への全電力装置Ｐ_tは、Ｐ_t＝Ｐ_h＋Ｐ_e で示され、式中、Ｐ_h＝ヒステリシス損失、ワット、∝ＢｆｖＡ_BH、Ｐ_e＝渦電流損失、ワット、∝ｆ²Ｂ²ｖ、Ｂ＝材料中の磁束＝μＨ、 μ＝材料の相対透磁性、Ｈ＝磁界強度、ｆ＝Ｈ界の周波数、ｖ＝材料の容量、およびＡ_BH＝磁界強度Ｈに対する磁気材料のＢ−Ｈ曲線の面積、である。非導電性市議材料については、電磁界から吸収される電力の結果として、ヒステリシス損失だけで材料を加熱する。Ｈ界は、導体を流れる電流に釣り合っており、４分の１共振器の最も高いＨ界は線の短絡端に位置する。電界の同様の分析は、誘電加熱を線の開放端で最大化できることを示す。Ｈ界を生成する電流Ｉは、共振器のＱおよび特性インピーダンスＺ₀の関数である。より高いＱの共振器によって、共振器に結合される所定量の電磁力に対してＥ界およびＨ界は増加する。さらに、電流は、Ｚ₀の逆関数であるが、電圧はこのパラメータの直接関数である。Ｑを最大にするためには、電力損失または１サイクルあたり消費した電力は、加熱される材料に対する損失を除いて最小限にすることが望ましい。放射損失を最低限にするために、この目的は図２Ａおよび２Ｂに示すような、または、導波技術を用いるキャパティ共振器と同様の同軸送電線封入（シールド）された共振器設計を用いることによって最も良く適合する。共振器のＱも、最大断面積を有する低抵抗材料および金属構成要素間の低抵抗接合部または接続部を使用することによって導体の抵抗損失を最低限にすることによって増加する。同様に、共振器構造に使用される誘電材料または絶縁材料が選択動作周波数で最低の消費因子を有するべきである。図２、３、および４のアプリケータの実施例は、一方の端で短絡され、もう一方の端で開放される４分のま１波長同軸共振器に基づく。こうしたアプリケータは、内部導体１２の周辺のシールドを形成する外部導体１０を有する。低抵抗導電体（シールドの延長）は、１０を短絡端１４で１２に結合するが、好ましくは短絡端１４周辺で連続しており、外部導体１０は、開放端１６を取り囲むが、開放端１６で中心導体１２には電気的に接続されていない。外側導体／シールド１０の形状は、円形（図２Ａ）、正方形（図２Ｂ）またはその他の構成であっても良い。加熱すべき磁気吸収性材料１８は、線の短絡端付近の２つの導体の間に配置される。孔またはスロットを短絡端１４付近の外側導体を介して提供し、誘電反応性材料を挿入し、短絡端に隣接する導体の間の領域で加熱することができる。中心導体１０は、半ループまたはその他の形状に形成して加熱される材料の周囲に嵌合することによって、選択された領域を集中させることができる。外部発生器からの電磁力は、開放端に、開放端の付近で容量性プローブを使用することによって、短絡端でまたは短絡端の付近で誘導性ループを使用することによって、あるいは、中心導体を直接電気的に接続することによって、共振器に結合される。４分の１共振器は、動作周波数で４分の１波長の長さである有効な電気的長さを有さなければならない。物理的長さは、知られているような容量性負荷または誘導性負荷を適切に使用したり、２つの導体の間で高い誘電定数の絶縁材料を使用したりすることによって効果的な電気的波長よりもはるかに短くすることができる。高誘電定数材料によって、材料の誘電定数の平方根に比例して共振器の電磁波長の速度は低下する。導体の間を相対誘電定数が４である材料で充填することによって、例えば、所定の周波数に対する共振器の物理的波長を空気充填共振器の物理的長さの（公称で）半分に低減することができる。高誘電定数の材料もＺ₀を低減する。これらの特性は、本発明に好都合に使用され、物理的サイズを低減し、電流と、所定の電力量に対して磁気材料が加熱される（Ｅ界の制御にも使用できる）結果として生成されるＨ界とを増加させる。図２、３、および４の実施例も、加熱すべき材料の容量をより有効に制御し、開放自在なクランプの形態に加工して材料の端に接近する必要なく材料の選択された長さの周辺の薄い層を加熱することができるという点で、誘導コイル（多重巻きワイヤ）以上に利益を有する。例えば、共振器は、ケーブルを誘導コイルに通過させるよりもケーブルの延長長さの円周に迅速にクランプさせることが容易にできる。図３は、磁気吸収材料の周囲をクランプしかつ加熱しそうした材料を隣接材料に溶接するための本発明の一実施例を示す。図４は、各種の長さの磁気吸収材料を加熱するための第２の実施例を示す。図３は、単一または複数のケーブルあるいはクロージャー（図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃ）の周辺領域の材料周辺をクランプし加熱するための本発明の好ましい実施例か、材料の平坦なストリップを加熱する（図４Ｄ）実施例かを示す。材料は（以下に説明するように）、内部材料が共振器の周波数で磁気吸収性であり、外部材料が吸収性または非吸収性のいずれかであるサンドイッチ構成からなっていても良い。１つ以上の層を加熱することで、層が互いに結合するように、材料またはその一部を融解または溶融点に到達させることができる。多くのプラスチック材料は、特にポリエチレンの材料は、１つ以上の層が、適切な添加剤によって、共振器種端数の電磁エネルギーに磁気吸収性であるようにした場合、この方法で一緒に溶接することができる。こうした添加剤は、ヒステリシス損失を示す材料の粒子またはフィラメントか、抵抗性材料の薄膜か、層のバルク抵抗または導電特性を変更する材料であっても良い。図３Ａのアプリケータ要素は、急進期の内部導体の開放端２４で容量性プローブを介して電磁力を結合するための手段を有する４分の１波長共振器である。この実施例では、複数の構成要素が内部導体を形成し、その中には、共振器チューブ２６、カップリング継ぎ手２８、および低抵抗導体３０を含む。外部導体も複数の部分から形成され、別の低抵抗導体３２共振器チューブ２６を包囲する第１のハウジングから形成されるシールド、低抵抗導体３０および３２を包囲する第２のハウジングを含む。プローブ２２は、同軸ケーブルコネクタの中心導体に接続される。コネクタ３８からの同軸ケーブル（図示せず）は、適切な量の電力を共振周波数（後述）で提供する電磁信号源（電源）４０に至る。共振器チューブ２６はカップリングプローブ２２を包囲するか隣接して選択値であるべきコネクタ３８で共振器入力インピーダンスを生じるカップリング容量を生成する。一般に、この入力インピーダンスは、使用される同軸ケーブルのそれと適合して供給源４０からの電磁（ＥＭ）力を伝達するよう形成されているが、異なる値に形成して近接する発生器、増幅器、発振器またはその他の構成要素に直接適合するようにしても良い。５０Ω以下の入力インピーダンスを提供することで、長い同軸ケーブルはあまり損失なく使用することができる。コネクタ４４に電気的に接続される別のプローブ４２は、共振器チューブ２６に容量性カップリングも形成し、共振器をＥＭ波源に適切に同調していることを示す共振器電力レベルをモニタリングする目的または増幅器の出力が共振器入力カップリングプローブ２２に接続された場合に、自己振動を生じさせ共振器周波数でＥＭ電力源となる電子増幅器の入力にフィードバックするための出力として共振器エネルギーのサンプルを提供するのに使用することができる。低抵抗導体３０は、カップリング継ぎ手２８で低抵抗着脱接続部４６によって共振器チューブ２６に取り外し自在に取り付けられて、短絡端４８への中心導体の延長部を形成する。低抵抗導体３２は、導体３０およびハウジング３６に金属要素５０によって電気的に接続されて、さらに、延長インタフェース５２でハウジング３６に接続されて外部導体の一部を形成し短絡端４８付近の領域の導体に流れるＥＭ共振器電流の大部分を伝達する。３２および３６の隣接面は、加熱すべき材料に最も良く適合するように造形される。円形または平坦な材料を加熱するための要素３２および３６の複数の形状を図２に示す。材料５４は、材料が完全材料に利用できる領域すべてを満たさない場合でも加熱することができる。図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃの丸い形状の中心領域を加熱しても良いが、領域の周辺の材料を加熱する速度同じ速度で加熱してはならない。外部導体３４および３６は、５６で分離し、中心導体の構成要素２６および３０は短絡端４８で丁番式に取り付けられ、３０および３２の分離によって材料を領域に配置したり、ヒーターを加熱すべき材料の周辺に配置してから除去することができる。ヒーターを加熱すべきさまざまな形態の材料周辺に配置してクランプするその他の丁番構造および分離構造は、本発明の開示内容を参考にすることで、当業者には明らかになることであろう。図２Ａの構成では、単一の金属要素５０を内部導体と外部導体の間の短絡として役立てるほか丁番としても役立てることができる。図２Ｂの構成要素では、３０および３２にわたる短絡は、高いＥＭ電流が外部丁番５８を通じて流れないように、共振体の外部導体を形成するシールド（ハウジング３６）から電気的に絶縁される。この構成は、より良いシールドを提供し、ヒーターからの電磁放出を低減する。図２Ｃおよび２Ｄの構成では、低抵抗導体３２は共振器の高い（短絡される）端でシールドから導体を電気的に絶縁し、電流の流れをさらにより良く均等化し、要素３０および３２からのこのような電流からの材料の加熱をより十分に均等化し、さらに、シールドに流れる電流を低減して放出磁界を最低限にする。図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、または２Ｄの共振器の実施例のいずれにおいても、構成要素３２および３６（５２などの）隣接面は、これらの図に示すいずれかの材料形状または磁気吸収材料を加熱するために適切だと思われるその他の形状に適合するよう造形することができる。内部導体と外部導体２６および３４の間の誘電材料６０は、絶縁をすることで共振器）の開放端で高電圧降伏効果を最低限にすることができ、共振器でのＥＭ波の伝播速度を低減することに役立つことによって、選択周波数に対して共振体に必要な物理的長さを低減し、電流の流れおよびそれから生じる熱効果を共振体を形成する送電線要素の特性インピーダンスＺ₀ を低減することによって線の短絡端で増加させることができる。誘電材料６０が共振多の全長上に延長したも良いし、図２に示すように一部の上にのみ延長してもよく、導体の間の空間の全部または一部のみを充填することができる。誘電材料は、最低限の誘電損失を有し、高い共振器のＱを維持するのに役立ちかつ物理的サイズおよび共振器のＺ₀を最適化するのに必要な相対誘電定数を有するように選択される。カップリングプローブ２２は、付加的な誘電材料６２によって共振器チューブ２６から電気的に絶縁されている。この誘電材料は、低損失材料から形成して共振器のＱに対する悪影響を最低限にしても良いし、６０と同じ材料または異なる材料であっても良い。図３は、どのように異なる加熱アダプター（構成要素３０、３２、３６）を一回で共通のアプリケータベース（２２、２６、２８、３４）に取り付けることができるかをさらに示す図である。完全に個別のアプリケータを提供した場合でも、それらは共通の電源４０を使用する。導電材料の連続ストラップ（図示せず）を要素３０、３２および５０の代わりに使用して、加熱すべき材料の周囲にループを形成しても良い。このストラップは、好ましくは４６で２８に６４で３２に接続されて、短絡端および所望の周波数で４分の１波長を形成するのに必要な残りの長さ（インダクタンス）に必要な電気的条件を提供する。導体によって形成されたループの長さを調節することによって、張力を制御する手段を組み込むこともできる。こうした手段は、取付具４６の下のストラップのスロット、ストラップが通過するクランプまたはねじ込みねじ機構程度に単純であって良い。図４Ａおよび４Ｂは、今日新機種端数で磁気反応性を有する延長した長さの材料を加熱するために最も適した４分の１波長共振器の適合部７０を示す。導体７２は、共振器チューブを導体３０に毛付こうして共振器の内部導体を連続させる。導体要素３２は、シールド３６に通じて接続されて、外部導体の連続部を形成する。別の低抵抗要素７４は、２つの導体要素３０および３２の間で短絡を形成する。加熱すべき材料５４は、３０および３２の隣接表面の間に配置され、そこでは共振器ヒーターの高ＥＭ電流によって最大のＥＭ磁界を生成する。加熱すべき材料のエッジは、ハウジング３６の片側に沿ったスロットを通じて挿入され、導体３０および３２の領域に延在する。シールドの隣接端のスロットによって延長された長さの材料を図４Ｂに示すように導体３０および３２を介して滑動できるが、これはケーブルクロージャーの長手方向フランジなどを収容するのに役立つ。アプリケータの延長部分（図４の構成要素３０、３２、３６、７２および７４）の組体を図４の他の要素から分離可能にしても良いし、それらを一体部品としても良い。電源４０は、共振器周波数で動作する無線周波数電力発生装置であり、直流１２ｖや交流１１０／２２０ｖで駆動することができる。共振器周波数は、特定の用途に最適であるように５０乃至１０００ＭＨｚの範囲で選択される。図３は、電力生成器の周波数は好ましくはフィードバック接続部の使用によって共振器共振器周波数に固定しておく。アプリケータを電気通信ケーブルおよびクロージャーをシールするためにサイズ決定する本発明の実施例では、最適な周波数は１２５ＭＨｚである。発生器からの電力は、サイズおよび融着の程度に対して最適化される。電源はアプリケータと同様に、適切な規制必要条件に、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ規格Ｃ９５．１−１９９２「ＳａｆｔｅｒｙＬｅｖｅｌｓｗｉｔｈＲｅｓｐｅｃｔｔｏＨｕｍａｎＥｘｐｏｓｕｒｅｔｏＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＦｉｅｌｄｓ，３ｋＨｚｔｏ３００ＧＨｚ」などの産業用規格に適合すべきである。別のアプリケータ設計８０は、図５に示されており、非常に高い周波数で高い強度の別の電磁界を生成するのに改善された効率も提供する。アプリケータ８０は、誘導カップリング要素（コイル８２）の電力損失を低減することによって、所定の量の高周波数電力に対してより大きな磁界強度を生成することを可能にし、抵抗損失およびコイル加熱をその中に流れる高周波数電流によって低減もする。ヒーターコイル設計の変更態様によって、そうでなければ大きな直径の材料を効率良く加熱することができる周波数よりも高い周波数を使用することができる。汎用コイルの電磁界は、導体を流れる電流Ｉに比例する。コイルに消費される電力は、Ｉ²Ｒに等しく、この場合Ｒはコイルを形成する導体の長さの実効抵抗である。低周波数では、この抵抗は、Ｒ＝ρＬ／Ａであり、式中、Ａ＝導体の断面積Ｌ＝導体の長さ、および ρ＝導体の抵抗率を表す。０．２５”（６ｍｍ）の直径および１フィートの長さの銅線の場合、断面積は、０．０４９平方インチ（３１平方ｍｍ）であり、抵抗は直流および非常に低いＡＣ周波数では、１．７１×１０^-4Ω程度である。磁界を発生させるためにワイヤに流れる１００アンペアの電流によってワイヤ内で１．７１ワットの電力が消費される、ただし、周知のように、高周波数では、表皮厚さによって、電流の大部分が導体の表面付近の非常に薄い領域で流れなければならないように制限される。これによって、ワイヤを通過する所定の電流を印可するのに必要な実効抵抗および電力は増加する。例えば、１００ＭＨｚでは、銅の表皮厚さは３．５×１０^-4 インチであり、同じ０．２５”の直径で１フィートの長さの線の実効抵抗は、２３３の因子だけ増加し、０．３９８８Ω／フィートとなる。１００アンペアの電流に対しては電力消費は、３９８．８にもなる。これによってワイヤは非常に熱くなり、激しいサイクルでは抵抗および電力が増加し、ワイヤ表面付近の材料を過度に加熱することになる。アプリケータ８０の別の設計では、複数のより小さい直径のワイヤを並列に使用し、所定の全導体断面積に対して高周波数で導体断面部を効率よく増加させる。小さい直径のワイヤ表皮厚さは、大きな直径の表皮厚さとほぼ等しいが、小さい直径のワイヤの場合は、高周波数の電流を伝導する物理的断面積の割合は、かなり大きくなる。例えば、０．２５”直径の単線は、０．０４９平方インチの断面積を有するが、１００ＭＨｚでは実効電流断面積は、０．０４９／２２３または２．１×１０^-4平方インチである。７．８９×１０^-3の直径の１０００本のワイヤの束は、同じ断面積を有するが、ワイヤが十分に分離された場合には、実効電流断面積は、１００ＭＨｚでは、８．６９×１０^-3である。これは単線の導体の直径０．２５”の４１倍であり、このために、実効抵抗は４１の因子だけ低減される。電流１００アンペアの場合、これによって導体からの電力消費は３９８．８ワット乃至９．７ワットに低減する。銅のストリップやその他の導体から形成されるコイルは、幅方向に沿って導体付近で程度が大きいより均等なＨ界を生成する試行に使用することができる。これは、電磁界のＨ成分からエネルギーを吸収した材料の広い面積を均等に加熱するために必要なことが多い。幅に比例する電流を伝導する幅広の導体ストリップの場合、電流密度は、幅全体で均等ではなく、エッジ付近でより大きい。それによって、Ｈ界強度は導体のエッジ付近でより高くなり、中央領域ではより低くなる。電流分布の均等性は、より狭い幅の複数の平行な導体を使用することによって上述したように、実効抵抗を低くして改善することができる。こうした導体は、密接して物理的に配置され、端で並列に電気的に接続されている以外では一方と他方が絶縁されて、所望の全体の幅の導体の層を形成する。こうした層を積み重ねて、さらに実効抵抗を低減することによって電流容量を増加し、所定の流れに対する電力消費を低減しても良い。所望の幅の導電性ストラップタイプのコイルを形成する上述の平行な導体の層は、銅製のクラッド基板をエッチングすることによって形成され、絶縁支持体の一方または両方の側に所望の導体パターンを提供することができる。エッチングされたクラッドの厚さおよび個々の導体の幅は、好ましくは、使用すべき電流の周波数に対する表皮厚さの二倍よりも若干大きく、ストラップ導体を用いてコイルの全部または一部を形成し、電磁界を生成する。導体から導体までの間隔は、隣接導体が相互に電流を流し、他方の影響からの実効表皮厚さを最低に低減することができる最低の幅であるべきである。例えば、各々の幅が０．００６インチの幅で、中心間が０．０１２インチ離隔し、０．００１５インチの厚さを有するエッチングされた並列導体を使用し、約０．５００乃至０．７５インチの全幅を有するストラップ導体を形成することができた。並列導体の数は４２乃至６３であった。絶縁支持体は、０．００５乃至０．０６２インチの範囲の厚さを有し、ガラスファイバー、テフロン、強化テフロン、およびポリアミド材料を含んでいた。導体、支持体材料および寸法のこの記載は完全なものではなく、他の値も使用可能であると思われる。支持体の各側の上の導体の間のスルーメッキ孔を使用して端またはその他の所望の点での電気的接続を提供することができる。すべての導体の端は、ストリップを残りの回路およびコイルを通過するＲＦ電力に使用される発生器に接続するための手段も提供する導体の幅広領域によって電気的に並列接続される。マルチワイヤコイルを内部チューブおよびＲＦ電力が容量性ブローブを通じて結合される外部チューブを含む共振器について上述したように同軸ＲＦ送電線の短絡部分または所望の動作周波数に同調される高いＱの電気的共振器を形成するための適切なキャパシタに接続しても良い。適合する適切なインピーダンスは、ＲＦ発生器から共振器に電力を最大限移行し、利用できるＲＦ電力を使用する効率を最大限にするように含むことができる。コイルは、好ましくはシールド内に（部分的または完全に）囲って、外部の電磁界を最小限にし、放射電力を最小源にすることによってコイル内またはコイル付近の高い強度のＲＦ磁界を生成する効率を改善する。電磁波のＨ成分に暴露することによって加熱することができる奥の材料は、低周波数よりも高周波数で吸収性が大きい。このため、最低量のＲＦ電力で所望の加熱速度をもたらすことができるほど高い周波数を使用することが望まれる。ただし、ＲＦ界の使用によって加熱すべき材料のすべての範囲に沿って均等することが望ましい。ＲＦ電流を供給される連続性導体から形成されるコイルを用いた場合、その界は、波長の長さとしての導体の長さに沿って異なる。このため、コイルの円周は、波長の小部分であり、使用されるべきＲＦ周波数では、一般には０．１波長以下でなければならない。次に、これによって、選択される周波数で均等に加熱される材料の最大サイズに関して制限が設定される。例えば、材料加熱特性が４００ＭＨｚの最低周波数（０．７５メートルの波長）を必要とするのであれば、使用することができかつ０．１波長以下に導体の長さを依然として維持する最大のコイル円周は、最大のコイル直径０．９４インチ以下にする０．０７５メートル（２．９５５”）である。これによって材料の最大直径を０．９４インチ未満に均等に加熱するように材料を制限する。この制限は克服することができ、材料のより広い部分を導体に１つ以上のキャパシタを配置することによって選択される周波数で加熱することができるが、この方法では、電流を波長のはるかに大きな部分であるコイル円周に渡ってより均等に維持することができる。コイルを形成する導体の長さは、各セグメントが波長（すなわち、０．１波長以下）の小部分を形成する複数のセグメントに分割される。キャパシタは、隣接セグメントの間に配置され、電流の相を修整したりコイル導体セグメントの実効誘導リアクタンスの一部の同調を外す。セグメントの間に適切なキャパシタンスを用いることによって、セグメントからセグメントに流れるＲＦ電流は、ほぼ同相に維持されかつほぼ均等な振幅からなる。これによって、それ以外では、選択される非常に高いＲＦ周波数で可能な部分以上に材料のはるかに広い部分を均等に加熱することができる。これらのキャパシタは、好ましくは、絶縁支持体の両側上の導体のエッチングされたパターンによって形成することもできるが、十分な電流容量、電圧非、損失抵抗および安定性を有する別個のキャパシタであっても良い。絶縁支持体の各面の導体のオーバーラップ面積および支持体の厚さによって、並列平板キャパシタについて周知であるようにそのように形成されるキャパシタンスを最初の大きさに設定する。波長効果は、より高い精度の測定値について考慮しなければならない。支持体材料は、低い誘電損失および良好な高電圧特性を有するべきである。テフロンを基材とする材料は、いくつかの用途で適切であることがわかっているが、他の支持体材料も使用できることはわかっている。エッチングされる並列平板キャパシタは、コイルセグメントを形成する導体と二重クラッド基板に同時にエッチングされる適切なエッチングパターンを組み合わせて所望の長さのコイルストラップを形成する。コイルセグメントおよびキャパシタを形成するオーバーラップは、上述の並列複数導体構成からなっていても良いし、幅広のストリップから形成されていても良い。本発明で使用される複合結合材料（ＣＢＭ）は、その中に複数の磁気反応性サセプタを有する結合マトリックスを含む。この結合マトリックスは、凝集性材料（ポリエチレンなどの熱可塑性剤）もしくは接着材料（エポキシまたはホットメルト）またはそれらの混合物であり得る。フェライト粉末のような単純なサセプタを使用することもできる。好ましい材料は、１９９５年３月２９日頃に出願された米国特許出願第号（代理人事件整理番号５１２０６ＵＳＡ７Ａ）に記載されている積層磁気粒子である。こうした多層フレークには、少なくとも１つの薄層誘電層で選択的に積み重ねられた少なくとも１つの薄層結晶性強磁性金属層を含み、約０．１容量パーセント乃至１０容量パーセントの範囲の量で結合マトリックス中に存在する。ＣＢＭの組成は、一般には重要ではないし、本質的に本発明の範囲内ではない。ただし、ＣＢＭはアプリケータ周波数で反応性を有しなければならない。結合マトリックスまたはサセプタは、誘電リアクタンスを有する材料も有することができる。最後に、サセプタは自己調節可能であり、すなわち、キューリー制限可能である。以上、本発明について、特定の実施例を参照して説明してきたが、上述の説明は、限定的な意味に理解されることを意図してはいない。開示された実施例の様々な変更の他、本発明の別の実施例は本発明の説明を参照すれば、当業者には明らかであろう。従って、このような変更は請求の範囲に定義されるような本発明の精神および範囲を逸脱せずに成され得ると考えるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ )，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ【要約の続き】いくつかは、前記アプリケータの実効抵抗を低減しかつ電流容量を増加するように、積み重ねられてコイルの複数層を形成する。個々のキャパシタは、ワイヤコイルの各１つと直列に接続され、放射電磁エネルギーの０．１波長よりも大きいコイル円周に対してコイルの電流をより均質にすることができる。

Claims

【特許請求の範囲】１．融着用誘導加熱装置であって、結合マトリックスおよび複数のサセプタであって５０ＭＨｚを超える周波数で磁気反応性を有するサセプタを有する複合結合材料と、前記サセプタを十分に加熱して前記結合マトリックスの一部を融解することができるように放射電磁エネルギーを前記複合材料に印加するためのアプリケータ手段とを備える融着用誘導加熱装置。２．前記サセプタが、７５乃至５００ＭＨｚの範囲で磁気反応性を有し、前記アプリケータ手段が７５乃至５００ＭＨｚの範囲で放射電磁エネルギーを印加する請求項１記載の融着用誘導加熱装置。３．前記アプリケータ手段が４分の１波長共振器を含む請求項１記載の融着用誘導加熱装置。４．前記アプリケータ手段が、各々が前記電源から電力を受け取ることができ、かつ、各々が前記複合結合材料を加熱するための異なる形状を有する複数のアプリケータから選択される電源を備える請求項１記載の融着用誘導加熱装置。５．前記アプリケータ手段が、前記アプリケータベースに動作時に接続されるアプリケータベースおよび加熱アダプターを含み、前記加熱アダプターが前記複合結合材料を加熱するための異なる形状を有する複数の加熱アダプターから選択される請求項１記載の融着用誘導加熱装置。６．前記アプリケータ手段が、電気的に相互に絶縁され、各々が共通の軸を有するコイルを形成し、各々が並列接続される複数のワイヤを含む請求項１記載の融着用誘導加熱装置。７．前記サセプタが前記５０ＭＨｚを超える周波数で誘電反応をさらに有する請求項１記載の融着用誘導加熱装置。８．前記アプリケータ手段が、約１２５ＭＨｚのピーク周波数を生成する請求項２記載の融着用誘導加熱装置。９．前記４分の１波長共振器が、細長く同軸性であり、内部導体および前記内部導体を少なくとも部分的に包囲する外部導体を有し、前記内部導体および外部導体が、前記共振器の一端で電気的に接続されている請求項３記載の融着用誘導加熱装置。１０．前記４分の１波長共振器が、内部導体および前記内部導体を少なくとも部分的に包囲する外部導体を有する細長いアプリケータベースと、前記複数のワイヤコイルによって前記アプリケータの一端で電気的に接続される前記内部導体および外部導体とを含む請求項６記載の融着用誘導加熱装置。１１．前記アプリケータの実効抵抗を低減し、かつ、電流容量を増加するように、前記複数のワイヤのいくつかが前記コイルの複数の層を形成するために積み重なっている請求項６記載の融着用誘導加熱装置。１２．前記アプリケータ手段が、電磁エネルギーを前記内部導体に結合するための容量性プローブを含む請求項９記載の融着用誘導加熱装置。１３．前記コイルを流れる電流が前記放射電磁エネルギーの０．１波長よりも大きいコイル円周に対して概ね均等であるように、各キャパシタが前記ワイヤコイルの各１つに直列に接続される複数のキャパシタを備える請求項１１記載の融着用誘導加熱装置。１４．放射電磁エネルギーを磁気反応性サセプタに印加する装置であって、細長い内部導体と、前記内部導体を少なくとも部分的に包囲しかつそれに平行に延在する外部導体であって、前記内部導体および外部導体が共通の端で接続されて４分の１波長共振器を形成し、前記内部導体および外部導体が、サセプタを含む材料が前記内部導体と外部導体の間に介在することができるように構成される外部導体と、前記内部導体および外部導体に取り付けて前記導体を外部電源に電気的に接続するための手段とを含む装置。１５．前記サセプタが７５乃至５００ＭＨｚの範囲で磁気反応性を有し、前記装置が７５乃至５００ＭＨｚの範囲で誘導エネルギーを放射することができる請求項１４記載の装置。１６．前記接続手段が、同軸コネクタと、前記内部導体に結合される前記同軸コネクタの中心導体と、および前記外部導体に接続される前記同軸コネクタの接地導体とを備える請求項１４記載の装置。１７．電磁エネルギーを前記内部導体に結合するための容量性プローブをさらに備える請求項１４記載の装置。１８．前記内部導体が共振器チューブを含み、電磁エネルギーを前記共振器チューブに結合するための容量性プローブをさらに備える請求項１４記載の装置。１９．前記内部導体で共振器エネルギーをサンプリングするためのプローブ手段をさらに備える請求項１４記載の装置。２０．前記内部導体および外部導体が、互いに電気的に絶縁されて、各々が共通の軸を有するコイルを形成し、各々が電気的に並列接続される複数のワイヤによって前記共通の端で電気的に接続される、請求項１４記載の融着用誘導加熱装置。２１．放射電磁エネルギーを磁気反応性サセプタに印加するための装置であって、電源と、サセプタを誘導加熱し、かつ、前記電源からの電力を受け取ることができる手段を各々有し、さらに、サセプタを含む異なる形状の材料を加熱するための異なる形状を有する複数のアプリケータとを備える装置。２２．前記アプリケータの各々が５０Ω以下の入力インピーダンスを有する請求項２１記載の装置。２３．前記アプリケータが４分の１波長共振器を含む請求項２１記載の装置。２４．前記アプリケータの各々が７５乃至５００ＭＨｚの範囲で誘導エネルギーを放射することができる請求項２１記載の装置。２５．放射電磁エネルギーを磁気反応性サセプタに印加するための装置であって、電源と、（ｉ）外部電源に前記ベースを電気的に接続するための手段を有するアプリケータベースおよび（ｉｉ）前記アプリケータベースに動作時に接続され、サセプタを含む異なる形状の材料を加熱するための異なる形状を各々有する複数の加熱アダプターから選択される加熱アダプターとを含むサセプタを誘導加熱するためのアプリケータ手段とを備える装置。２６．前記アプリケータベースおよび前記加熱アダプターの所定の１つが一緒になって４分の１波長共振器を形成する請求項２５記載の装置。２７．前記アプリケータベースが導電性外部シールド内に配置される導電性共振器チューブチューブを含む請求項２５記載の装置。２８．前記複数の加熱アダプターの少なくとも一つが、相互に電気的に絶縁されて各々が共通の軸を有するコイルを形成し、各々が電気的に並列接続される複数のワイヤを備える請求項２５記載の装置。２９．前記接続手段が、同軸コネクターを備え、電磁エネルギーを前記共振器チューブに結合し、前記同軸コネクタの中心導体に接続される容量性プローブを備え、かつ、前記外部シールドが前記同軸コネクタの接地導体に接続される請求項２７記載の装置。３０．結合マトリックスおよび複数の磁気反応性サセプタを有する複合結合材料と、前記サセプタを十分に加熱して前記結合マトリックスの一部を融解するこどできるように、放射電磁エネルギーを前記複合結合材料に印加し、相互に電気的に絶縁されて共通の軸を有するコイルを各々形成し、複数のワイヤーが電気的に並列接続されるためのアプリケータ手段とを備える融着用誘導加熱装置。３１．前記アプリケータの実効抵抗を低減しかつ電流容量を増加するように、前記複数のワイヤのいくつかを積み重ねて前記複数層のコイルを形成する請求項３０記載の装置。３２．前記コイルを流れる電流が前記放射電磁エネルギーの０．１波長よりも大きいコイル円周に対して概ね均等であるように、各キャパシタが前記ワイヤコイルの各１つに直列に接続される複数のキャパシタをさらに備える請求項３０記載の装置。３３．前記アプリケータ手段が、７５乃至５００ＭＨｚの範囲で誘導エネルギーを放射することができる請求項３０記載の装置。３４．熱可塑性材料の表面に隣接し、かつ、結合マトリックスおよび５０ＭＨｚを超える周波数で磁気反応性を有する複数のサセプタを含む複合結合材料を固定する工程と、前記サセプタを十分に加熱して前記複合結合材料の一部および前記熱可塑性材料の一部を融解するまで、放射電磁エネルギーを５０ＭＨｚで前記結合マトリックスに印加する工程とを含む熱可塑性材料の融着方法。３５．前記サセプタが７５乃至５００ＭＨｚの範囲で磁気反応性を有し、前記アプリケータ手段が７５乃至５００ＭＨｚの範囲で放射電磁エネルギーを印加する請求項３４記載の方法。３６．前記印加工程を内部導体と前記内部導体を少なくとも部分的に包囲する外部導体とを有する４分の１波長共振器を含むアプリケータを用いて達成し、かつ、電源を前記内部導体に容量性結合する工程をさらに備える請求項３４記載の方法。