(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２本の樹脂製パイプの端部を接続する樹脂製パイプの接続方法において、前記樹脂製パイプの接続部分内面に誘導加熱により発熱する発熱部材を配設するステップと、接続部分の外周面側に配設され誘導加熱装置に接続されると共に、径方向に伸縮可能なチューブで覆われた加熱コイルで前記発熱部材を誘導加熱し両パイプの接続部分を溶融させるステップと、前記チューブ内に冷却水を供給してその圧力でチューブの外径を拡げ接続部分の樹脂製パイプの外周面に当接させるステップと、を具備することを特徴とする樹脂製パイプの接続方法。
【請求項２】
前記チューブに供給される冷却水の圧力が、誘導加熱時間に応じて可変され得ることを特徴とする、請求項１記載の樹脂製パイプの接続方法。
【請求項３】
所定長さの樹脂製パイプの接続部分に配設され誘導加熱により発熱する発熱部材と、前記接続部分の外周面側に配設されて誘導加熱装置に接続されると共に径方向に伸縮可能なチューブで覆われた加熱コイルと、該加熱コイル内に冷却水を供給して前記チューブの外径を拡げて接続部分の樹脂製パイプの外周面に当接させる冷却水供給装置と、を具備することを特徴とする樹脂製パイプの接続装置。
【請求項４】
所定長さの樹脂製パイプの接続部分に配設され誘導加熱により発熱する発熱部材と、前記接続部分の外周面側に配設され、その銅パイプの外周面が所定の間隙で径方向に伸縮可能なチューブで覆われた加熱コイルに電流を供給する誘導加熱装置と、前記加熱コイルの銅パイプ内及びチューブ内に冷却水を供給する冷却水供給装置と、前記誘導加熱装置及び冷却水供給装置を制御する制御装置と、を具備することを特徴とする樹脂製パイプの接続装置。
【請求項５】
前記制御装置が、冷却水供給装置からチューブ内に供給される冷却水の圧力を最初は低くその後は高くなる如く制御し得ることを特徴とする、請求項４記載の樹脂製パイプの接続装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば配管時に使用される樹脂製パイプの接続方法及びその接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば水や各種溶液の配管、電気配線時の配管に使用される塩化ビニールパイプ（以下樹脂製パイプという）は、所定の長さに設定されているため、配管場所の状況に応じて継手等を使用して接続する必要がある。この接続は一般的に、接続しようとする樹脂製パイプの端面外周面に所定の接着剤を塗布し、この塗布部分を継手の中に嵌合させたり、あるいは一方の樹脂製パイプの端部を暖めて径を大きくして、接着剤が塗布された他方の樹脂製パイプの塗布部分を嵌合し、所定時間放置することによる接着剤の硬化によって接続している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の接続方法にあっては、樹脂製パイプの接続部分の耐久性が劣り、長期に亘って安定した接続状態が得られ難いという問題点があった。すなわち、樹脂製パイプの接続部分は接着剤を介して接続されているのみであるため、接着剤の塗布状態が均一でないと、接着部分に僅かな間隙ができて水漏れ等の原因になり易い。また、接着剤の塗布状態によっては、接着剤の耐久性が樹脂製パイプの耐久性より劣る場合があり、この場合は、長年の使用により、接続部分の接着剤が成分的に破壊し接続部分に間隙が生じる等、安定した接続状態を得ることが困難になる。
【０００４】
その結果、例えば配管自体が一般住宅の床面下や高層ビルの壁面内部に配設されている場合、あるいは道路のコンクリート（アスファルト）中に埋設している場合等に、上記のような間隙によって水漏れ等が生じると、水漏れ部分を探す作業と、その修理作業が場所的に非常に困難になり、修理に莫大な費用がかかることになる。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、樹脂製パイプ自体を溶融させることにより接続を確実に行うことができ、長期に亘って安定して接続状態が得られる樹脂製パイプの接続方法及びその接続装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、請求項１記載の発明は、少なくとも２本の樹脂製パイプの端部を接続する樹脂製パイプの接続方法において、前記樹脂製パイプの接続部分内面に誘導加熱により発熱する発熱部材を配設するステップと、接続部分の外周面側に配設され誘導加熱装置に接続されると共に、径方向に伸縮可能なチューブで覆われた加熱コイルで前記発熱部材を誘導加熱し両パイプの接続部分を溶融させるステップと、前記チューブ内に冷却水を供給してその圧力でチューブの外径を拡げ接続部分の樹脂製パイプの外周面に当接させるステップと、を具備することを特徴とする。
【０００７】
このように形成することにより、誘導加熱時に加熱コイルのチューブ内に所定圧力の冷却水が供給され、この冷却水の圧力でチューブの外径が拡がり、樹脂製パイプの接続部分が外側から押さえ付けられる。樹脂製パイプの接続部分は、発熱部材の発熱によって柔軟となり、内部温度等により外側に広がろうとするが、この拡がりが加熱コイルのチューブの押さえ付けで規制され、接続後に接続部分の外径に大きな変化が生じることがなく、かつ外周面側からの押さえ付けにより両樹脂製パイプの接続部分が確実に溶融接続される。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、チューブに供給される冷却水の圧力が、誘導加熱時間に応じて可変され得ることを特徴とする、このように形成することにより、発熱程度が高くなる所定時間の加熱後に、冷却水の圧力を高くして樹脂製パイプの拡がりをチューブによって確実に抑えることができる。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、所定長さの樹脂製パイプの接続部分に配設され誘導加熱により発熱する発熱部材と、前記接続部分の外周面側に配設されて誘導加熱装置に接続されると共に径方向に伸縮可能なチューブで覆われた加熱コイルと、該加熱コイル内に冷却水を供給して前記チューブの外径を拡げて接続部分の樹脂製パイプの外周面に当接させる冷却水供給装置と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
このように形成することにより、加熱コイル内に冷却水を供給して加熱コイルの発熱を抑えつつ、発熱部材を発熱させ、この発熱を利用して両樹脂製パイプの接続部分が溶融接続される。また、加熱コイルのチューブ内に供給される冷却水により、加熱コイル自体が冷却されて加熱効率が向上すると共に、チューブの外径が拡がることにより、樹脂製パイプの接続部分の拡がりが防止されつつ内側に押し付けられ、良好な接着状態が得られる。
【００１１】
また、請求項４記載の発明は、所定長さの樹脂製パイプの接続部分に配設され誘導加熱により発熱する発熱部材と、接続部分の外周面側に配設され、その銅パイプの外周面が所定の間隙で径方向に伸縮可能なチューブで覆われた加熱コイルに電流を供給する誘導加熱装置と、加熱コイルの銅パイプ内及びチューブ内に冷却水を供給する冷却水供給装置と、誘導加熱装置及び冷却水供給装置を制御する制御装置と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
このように形成することにより、誘導加熱装置と冷却水供給装置が制御装置で制御されて、発熱部材が発熱して接続部分が溶融接続されると共に、チューブの冷却水の圧力の調整によりその外径が拡げられて、例えば接続部分の拡がりが抑えられる。
【００１３】
また、請求項５記載の発明は、制御装置が、冷却水供給装置からチューブ内に供給される冷却水の圧力を最初は低くその後は高くなる如く制御し得ることを特徴とする。このように形成することにより、請求項４記載の発明と同様に作用して、樹脂製パイプの接続部分の拡がりが抑えられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明に係わる樹脂製パイプの接続装置を示し、図１がその概略構成図、図２がその要部を破断した斜視図、図３がその要部断面図、図４が加熱コイル部分の拡大断面図、図５が接続状態を示す一部破断した側面図である。
【００１５】
図１において、接続装置１は、一対の樹脂製パイプ２、３の端部２ａ、３ａの接続部分１３の周囲に配設される加熱コイル４と、この加熱コイル４に接続された誘導加熱装置としてのトランジスタインバータ５と、加熱コイル内４に冷却水Ｗを循環供給する冷却水供給装置６と、トランジスタインバータ５及び冷却水供給装置６を制御する制御装置７等を有している。
【００１６】
樹脂製パイプ２の端部２ａはストレートに形成され、樹脂製パイプ３の端部３ａには径大部３ｂが形成されている。そして、樹脂製パイプ２の端部２ａが樹脂製パイプ３の径大部３ｂ内に所定距離嵌合され、樹脂製パイプ３の径大部３ｂ内面には、発熱部材８が配設されている。
【００１７】
この発熱部材８は、図２及び図３に示すように、例えばポリウレタン系の溶液内にフェライト粉体等の誘導電流が誘起され易い粉体９を、重量比率で１０％〜７０％混入して形成されたペースト状部材１０で構成され、樹脂パイプ３の径大部３ｂ内面に、例えば刷毛等により略均一に塗布されている。この発熱部材８内の粉体９が後述する如く加熱コイル４への通電によって発熱することになる。なお、このペースト状部材１０は、金型等を利用して所定の弾性を有する板状に成形して使用することもできる。
【００１８】
加熱コイル４は、図４に示すように、円形の銅パイプ１１と、この銅パイプ１１の外周面を覆う如く設けられたチューブ１２を有し、樹脂製パイプ２、３の接続部分１３の外周面側に所定回数巻回された状態で配設されている。チューブ１２は、例えばビニールチューブで直径方向に所定寸法伸縮可能に形成され、このチューブ１２と銅パイプ１１の外周面間には所定の間隙１４が形成されている。
【００１９】
そして、加熱コイル４は、図１に示すように、その両端部が上記チューブ１２と同様のチューブ１５内に、一端が銅パイプ１１に接続された網導線１６が挿通された状態のケーブル１７で、上記トランジスタインバータ５に脱着可能に接続され、このトランジスタインバータ５に冷却水供給装置６が接続されている。これにより、冷却水供給装置６の冷却水Ｗが、トランジスタインバータ５を経由して、チューブ１５、加熱コイル４の銅パイプ１１内及びチューブ１２内に循環供給される。
【００２０】
なお、チューブ１２、１５内に供給される冷却水Ｗの圧力は後述する如く、制御装置７によって可変し得るように設定され、また、加熱コイル４は平面視円形に形成され、初期状態において、樹脂製パイプ２、３の接続部分１３の外周面に対して、僅かな間隙を有する如く設定されている。
【００２１】
上記トランジスタインバータ５は、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子をオン、オフさせることによって、高周波の大電流を発生させる、図示しないインバータ回路を有している。
【００２２】
次に、この接続装置１の動作について説明する。まず、接続しようとする樹脂製パイプ２、３を用意し、一方の樹脂製パイプ３の径大部３ｂ内面の奥側に、ペースト状部材１０を塗布する。そして、他方の樹脂製パイプ２の端部２ａを所定距離挿入して嵌合状態にする。なお、両パイプ２、３の嵌合作業は適宜の位置決め治具を使用して行えば正確な位置決め状態で嵌合できる。
【００２３】
両樹脂製パイプ２、３が嵌合されると、次に加熱コイル４を接続部分１３の外周面側にセットし、この加熱コイル４を所定位置に保持すると共に、加熱コイル４のケーブル１７をトランジスタインバータ５の出力端子に接続する。そして、この状態で制御装置７を作動させ、その制御信号によりトランジスタインバータ５を作動させると共に、冷却水供給装置６を作動させる。
【００２４】
トランジスタインバータ５が作動すると、所定の高周波電流がケーブル１７の網導線１６を介して加熱コイル４の銅パイプ１１に流れ、円形の加熱コイル４内に位置するペースト状部材１０の粉体９に渦電流が誘起されて、ペースト状部材１０が発熱する。また、トランジスタインバータ５の作動と同時に作動する冷却水供給装置６により、銅パイプ１１内に一定圧力の冷却水Ｗが循環供給され、高周波電流の通電による銅パイプ１１の発熱が抑えられる。
【００２５】
また、冷却水供給装置６の作動により、チューブ１２と銅パイプ１１間の間隙１４内にも冷却水Ｗが循環供給される。この冷却水Ｗは、高周波電流の通電開始直後は、その圧力が低く（例えば銅パイプ１１内圧力と同一に）設定され、所定時間通電した後に、制御装置７の制御信号によりその圧力が高められる。この高められた冷却水Ｗの圧力により、伸縮可能なチューブ１２が、図４の二点鎖線で示すように外側に拡がり外径が大きくなる。このチューブ１２の外周面によって、樹脂製パイプ２、３の接続部分１３の外周面が押さえ付けられる。
【００２６】
ところで、高周波電流の加熱コイル４への通電によりペースト状部材１０が発熱すると、接続部分１３の樹脂製パイプ２、３内の温度が上がり内部圧力が高くなって、樹脂製パイプ２、３が外側に拡がろうとするが、この拡がりが外径が大きくなったチューブ１２によって抑えられることになる。
【００２７】
そして、チューブ１２で外側への移動が抑えられるか、あるいは接続部分１３がチューブ１２で内側に押し付けられた状態で、所定時間ペースト状部材１０が発熱すると、両樹脂製パイプ２、３の端部２ａ、３ａの特に内面が溶融状態となって、互いの樹脂がペースト状部材１０と共に一体化する。これにより、図５に示すように、一対の樹脂製パイプ２、３の端部２ａ、３ａが接続されることになる。
【００２８】
このように、上記実施例の接続装置１においては、一方の樹脂製パイプ３の径大部３ｂ内にペースト状部材１０を塗布し、加熱コイル４に高周波電流を供給することにより、粉体９の渦電流でペースト状部材１０を発熱させるため、接続部分１３を内側から溶融接続することができる。特に接続時に、加熱コイル４のチューブ１２によって接続部分１３の外周面を押さえ付けることができるため、接続部分１３の外側への拡がりを防止しかつ内側に押さえつつ、樹脂製パイプ２、３の接続部分１３を確実に溶融接続できる。
【００２９】
また、接続方法が従来のような接着剤による方法ではなく、樹脂製パイプ２、３自体の溶融一体化による接続であるため、接続部分１３の耐久性を樹脂製パイプ２、３と略同一にすることができると共に、ペースト状部材１０の発熱効果が接続部分１３の内面全域に及ぶため、部分的に接着していない箇所が生じることもなく、長期に亘って安定した接続状態を得ることが可能になる。
【００３０】
さらに、加熱コイル４に接続されたケーブル１７が、トランジスタインバータ５に脱着可能に設けられているため、配管現場まで例えばハンド型の加熱コイル４を延ばして使用することができると共に、トランジスタインバータ５の使用により、加熱装置自体を小型に形成することができ、配管作業現場での樹脂製パイプ２、３の接続作業を容易に行うことができる。
【００３１】
なお、上記実施例において、発熱部材８として粉体９が混入されたペースト状部材１０を使用したが、本発明はこれに何等限定されず、例えば図６及び図７に示す導電性の筒状部材２０を使用しても良い。この筒状部材２０は、図７に示すように樹脂パイプ３の径大部３ｂ内に嵌挿することにより使用される。
【００３２】
その際、筒状部材２０の外周面に軸方向にスリット２１を形成することにより、このスリット２１を利用して筒状部材２０の外径を可変することができ、径大部３ｂの内径に合わせて嵌挿することができる。また、この筒状部材２０において、二点鎖線で示すように一端側に鍔２２を設ければ、樹脂パイプ３の径大部３ｂの段差部３ｃにこの鍔２２を係止させることができ、接続作業時の筒状部材２０の嵌挿状態を安定化させることができる。
【００３３】
また、上記実施例においては、一方の樹脂製パイプ３に径大部３ｂが設けられている場合について説明したが、例えば両樹脂製パイプ２、３の端部２ａ、３ａがストレートな場合は、図８に示すように、所定長さの筒状の継手２３を使用して接続する。
【００３４】
すなわち、継手２３の内面の略中間位置に発熱部材８を嵌挿し、この継手２３の一方側を樹脂製パイプ２の端部２ａに嵌合し、他方側を樹脂製パイプ３の端部３ａを嵌合する。この状態で、継手２３の外周面に上記と同様の加熱コイル４を配設して誘導加熱することにより、両樹脂製パイプ２、３が継手２３を介して溶融接続される。このように形成しても、上記実施例と全く同様の作用効果が得られる。
【００３５】
さらに、上記各実施例においては、一対の樹脂製パイプ２、３を直線状に接続したが、本発明は、樹脂製パイプ２、３を所定角度異なる方向に接続する場合にも適用できる。この場合は、接続する角度に応じて加熱コイル４の形状が変更されることになる。
【００３６】
また、上記実施例においては、トランジスタインバータ５、冷却水供給装置６、制御装置７を別体として説明したが、これらを一つのケース内に収容配設するようにしても良い。また、上記実施例において加熱コイル４を平面視で二分割し得る如く形成すれば、接続部分１３への加熱コイル４のセット作業が容易になる。またさらに、上記実施例における加熱コイル４及び発熱部材８の形態も一例であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の樹脂製パイプの接続方法及びその接続装置にあっては、誘導加熱により発熱部材を発熱させ、樹脂製パイプ自体を溶融させると共に、加熱コイルのチューブ内に供給される冷却水により、加熱コイル自体が冷却されて加熱効率が向上すると共に、チューブの外径が拡がることにより、樹脂製パイプの接続部分の拡がりが防止されつつ内側に押し付けられて接続されるため、樹脂製パイプの接続を確実かつ良好に行うことができ、長期に亘って安定して接続状態が得られると共に、例えば水漏れ等により修理作業を極力少なくし得て、コスト低減が図れる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる樹脂製パイプの接続装置の概略構成図
【図２】  同その要部を破断した斜視図
【図３】  同その要部断面図
【図４】  同加熱コイル部分の拡大断面図
【図５】  同接続状態を示す一部破断した側面図
【図６】  同他の発熱部材の斜視図
【図７】  同そのセット状態の要部断面図
【図８】  本発明に係わる樹脂製パイプの他の接続方法を示す概略構成図
【符号の説明】
１  接続装置
２、３  樹脂製パイプ
２ａ、３ａ  端部
４  加熱コイル
５  トランジスタインバータ
６  冷却水供給装置
７  制御装置
８  発熱部材
９  粉体
１０  ペースト状部材
１１  銅パイプ
１２  チューブ
１３  接続部分
１４  間隙
１７  ケーブル
２０  筒状部材
２３  継手
Ｗ  冷却水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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