(57)【要約】【課題】合成樹脂管の融着接合において、接合内面にビードを発生させない融着接合方法及び融着接合装置の提供【解決手段】合成樹脂管１及び２を融着接合して、曲がり管５の製作及び配管接合する方法において、前記管内径許容差を吸収できるビード発生防止コア３２を前記合成樹脂管１及び２に勘合させた状態で、加熱板３１で前記合成樹脂管端部を加熱溶融させ、溶融完了と同時に前記加熱板３１と前記ビード発生防止コア３２を取り除き、前記合成樹脂管１及び２の両端部を接触させると同時に拡径して内周面に接触するビード押え装置４を入れ、次に前記両端部を押付けると同時に前記ビード押え装置４を拡径させて、接合部内面にビードの発生させないで、合成樹脂管の融着接合方法及び融着接合装置。【選択図】図１
2014111343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二本の合成樹脂管の端部を加熱板で加熱溶融した後、端部を突合せて融着接合する方法において、
予め前記合成樹脂管の端部内面に、弾性変形可能な断熱性を有するビード発生防止コアをはめ込む工程と、
前記ビード発生防止コアをはめ込んだ状態で、前記加熱板で前記合成樹脂管の端部を加熱溶融させる工程と、
溶融完了と同時に、前記加熱板を取除き、前記ビード発生防止コアを取出す工程と、
二本の前記合成樹脂管の溶融した端部を接触させ、拡径して内周面に接触するビード押え装置を二本の合成樹脂管内部に入れる工程と、
二本の前記合成樹脂管を端部が密着するように押付け、一体化すると同時に前記ビード押え装置を拡径する工程と、
一体化された前記合成樹脂管から前記ビード押え装置を縮径して取出す工程を有することを特徴とする合成樹脂管の融着接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載の融着接合方法において、二本の前記合成樹脂管を所望の角度を持つ曲がり管の製作には、前記角度の１／２の角度に切断された合成樹脂管端部同士を融着接合して製作することを特徴とする融着接合方法。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれか一項に記載の融着接合方法において、前記ビード発生防止コアは前記加熱板を備えた加熱装置のコア保持部材で保持されていることを特徴とする融着接合方法。
【請求項４】
請求項１〜２のいずれか一項に記載の融着接合方法において、前記ビード発生防止コアを、直接前記合成樹脂管の端部に嵌め込み、前記加熱板で加熱し、加熱完了後除去して、融着接合することを特徴とする融着接合方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の融着接合方法において、前記加熱板で前記合成樹脂管の端部を加熱溶融させる工程において、前記合成樹脂管の端部を前記加熱板で接触加熱又は非接触加熱することを特徴とする融着接合方法。
【請求項６】
請求項１〜３又は５のいずれか一項に記載の融着方法を実施するため、二本の前記合成樹脂管の端部を前記加熱板で加熱溶融した後、端部を突合せて融着接合する装置において、
前記加熱板の中央には、前記ビード発生防止コアを嵌める環状溝を備えたコア保持部材が固定されており、前記ビード発生防止コアの材質はエラストマーで、前記ビード発生防止コアの内径と前記環状溝の外径の間に隙間が設けられている管端加熱装置と、
二本の前記合成樹脂管の溶融した管端部を接触させると同時に挿入され、該管端部を押付けると同時に拡径して内周面に接触するビード押え装置を備えたことを特徴とする融着接合装置。
【請求項７】
請求項６に記載の融着接合装置において、前記加熱板と前記コア保持部材との間に断熱部材を挟むことを特徴する融着接合装置。
【請求項８】
請求項６又は７のいずれかにの一項に記載の融着接合装置において、前記ビード発生防止コアの材質は、耐熱性があり、断熱性有するエラストマーであることを特徴とする融着接合装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかにの一項に記載の融着接合装置において、前記ビード発生防止コアと前記加熱板との間に空気層を設けたことを特徴とする融着接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、二本の合成樹脂管の融着接合時に、接合された前記合成樹脂管内面にビードの発生を防ぐ融着接合方法及び融着接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  図９（ａ）（ｂ）に示すように、合成樹脂管の融着する方法では、前記合成樹脂管１及び２の融着部の内面に溶融樹脂がはみ出し大きなビード１３を生じる。圧力管では、管内面にはみ出した前記ビード１３が流体の圧力損失増大の原因になる。化学薬品などの廃液排水管では、前記ビード１３に廃液が堆積したりして排水管としての機能を失うことになる。食品や医薬品などの輸送管では、突出した前記ビード１３にバクテリア等の雑菌が発生し、前記食品や医薬品の品質低下を引き起こす。これらの問題を解決する方法が以下の通り提案されていた。【０００３】  合成樹脂管１及び２の融着時に管内面にビード１３を発生させない方法は類似技術を含めて２タイプ存在する。【０００４】  第１のタイプは、管の端部を輻射熱で加熱し、管を外周支持リングで保持して接近移動させて両者の管を押付けると同時に、既に管内に挿入した中空体を膨らませて内周支持を行い、内面にビードが発生するのを防ぐ方法。例えば特許文献１に開示されている。【０００５】  第２のタイプは、管の内面に複数の分割片からなるコアをはめ込んだ状態で、管端部を溶融させて、溶融時の管内面のビード発生を防ぎ、次にコアを管内に残したまま、管の両端面を突合せて接合した後、管内の分割片からなるコアを分解して、管内から取出して、管内にビードの発生を防ぐ方法。例えば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−１１０１２７号公報
【特許文献２】特開平４−３２１８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  しかしながら、背景技術の第１のタイプは、管の端部を非接触で加熱中にビードが管内面にもできる。加熱完了後、中空体を膨張させたときに、加熱中にできた前記ビードが前記管内面に薄く膜状に貼りつくことになる。【０００８】  一方、第２のタイプは、管の内面コアを嵌め込んだ状態で管を加熱するため、管の内面にビードが生じることがない。しかし、前記コアが前記合成樹脂管の内径寸法誤差を吸収できる構造でないため、前記合成樹脂管の内径寸法のバラツキを吸収できない。したがって、内径寸法のバラツキの大きい中口径以上の管の融着接合に適していない。
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、内径寸法誤差のある合成樹脂管の接合において、管内面にビードの発生を防ぐことができる合成樹脂管の融着接合方法及び融着接合装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  二本の合成樹脂管の端部を加熱板で加熱溶融した後、端部を突合せて融着接合する方法において、
予め前記合成樹脂管の端部内面に、弾性変形可能な断熱性を有するビード発生防止コアをはめ込む工程と、
前記ビード発生防止コアをはめ込んだ状態で、前記加熱板で前記合成樹脂管の端部を加熱溶融させる工程と、
溶融完了と同時に、前記加熱板を取除き、前記ビード発生防止コアを取出す工程と、
二本の前記合成樹脂管の溶融した端部を接触させ、拡径して内周面に接触するビード押え装置を二本の合成樹脂管内部に入れる工程と、
二本の前記合成樹脂管を端部が密着するように押付け、一体化すると同時に前記ビード押え装置を拡径する工程と、
一体化された前記合成樹脂管から前記ビード押え装置を縮径して取出す工程を有することを特徴とする合成樹脂管の融着接合方法。【００１０】  また、本発明は、二本の前記合成樹脂管を所望の角度を持つ曲がり管の製作には、前記角度の１／２の角度に切断された合成樹脂管端部同士を融着接合して製作することを特徴とする融着接合方法。【００１１】  また、本発明は、前記ビード発生防止コアは前記加熱板を備えた加熱装置のコア保持部材で保持されていることを特徴とする融着接合方法。【００１２】  また、本発明は、直接前記合成樹脂管の端部に嵌め込み、前記加熱板で加熱し、加熱完了後除去して、融着接合することを特徴とする融着接合方法。【００１３】  また、本発明は、前記加熱板で前記合成樹脂管の端部を加熱溶融させる工程において、前記合成樹脂管の端部を前記加熱板で接触加熱又は非接触加熱することを特徴とする融着接合方法。【００１４】  また、本発明は、二本の前記合成樹脂管の端部を前記加熱板で加熱溶融した後、端部を突合せて融着接合する装置において、
前記加熱板の中央には、前記ビード発生防止コアを嵌める環状溝を備えたコア保持部材が固定されており、前記ビード発生防止コアの材質はエラストマーで、前記ビード発生防止コアの内径と前記環状溝の外径の間に隙間が設けられている管端加熱装置と、
二本の前記合成樹脂管の溶融した管端部を接触させると同時に挿入され、該管端部を押付けると同時に拡径して内周面に接触するビード押え装置を備えたことを特徴とする融着接合装置。【００１５】  また、本発明は、前記加熱板と前記コア保持部材との間に断熱部材を挟むことを特徴する融着接合装置。【００１６】  また、本発明は、前記ビード発生防止コアの材質は、耐熱性があり、断熱性有するエラストマーであることを特徴とする融着接合装置。【００１７】  また、本発明は、前記ビード発生防止コアと前記加熱板との間に空気層を設けたことを特徴とする融着接合装置。
【発明の効果】
【００１８】  本発明によると、内径寸法許容差の比較的大きな二本の合成樹脂管の融着接合において、管の内面にビードの発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のバット融着接合装置の概略図
【図２】本発明の非接触加熱融着接合装置の概略図
【図３】融着接合工程１  （ａ）曲げ角度の１／２の角度に切断された二本の合成樹脂管が加熱装置に向かい合っている工程  （ｂ）加熱装置に二本の合成樹脂管の管端を接触させ、管端を加熱する工程  （ｃ）加熱完了し、二本の合成樹脂管を加熱装置から外す工程  （ｄ）二本の合成樹脂の管端を軽く接触させる工程
【図４】融着接合工程２  （ｅ）二本の接触された合成樹脂管内に拡径して内周面に接触するビード押え装置を入れる工程  （ｆ）前記ビード押え装置を拡径させると同時に、二木の合成樹脂管を押付ける工程  （ｇ）押付けられた二本の管の融着が完了し、前記ビード押え装置が縮径されて取り除かれた工程
【図５】本発明の融着装置で、コア保持部材と加熱板の間に断熱部材を設けた実施例
【図６】本発明の融着装置で、合成樹脂管の直線状の接合で、管端部は非接触加熱、コア保持部材と加熱板の間に断熱部材を設け、ビード発生防止コアと加熱板との間に空気層を設けた実施例
【図７】拡径して内周面に接触するビード押え装置  実施例２
【図８】融着接合工程で、その他の実施例  （ａ）切断された管端にビード発生防止コアを管端にセットする工程  （ｂ）管端を加熱板で加熱する工程
【図９】従来のビードなし加工をしなかった内面ビードの発生状況  （ａ）曲がり管のバット融着による製作で、内面におけるビード発生の状況  （ｂ）直線配管のバット融着接合で、内面におけるビード発生の状況
【図１０】呼び外径９０で（θ＝）４５°曲がり管のバット融着接合面における標準内径ｄ１と長手内径ｄ２
【発明を実施するための形態】
【００２０】  上記課題を解決する本発明の融着接合方法及び融着接合装置の一例を図１〜図８に示す。図９は従来のビードが発生した融着接合の例を示す。図１０は（θ＝）４５°曲がり管５を製作するときの接合部の標準内径ｄ１と長手内径ｄ２を示す。
【００２１】  まず、合成樹脂管の最小・最大内径寸法と楕円度を表１に、曲がり管５を製作する場合の切断面の標準内径と長手内径を表２に示す。
【００２２】  表１はＩＳＯ３１２６に規定されている合成樹脂管の最小・最大内径寸法と楕円度である。
管内径は呼び外径９０では、最小と最大との内径差は２．６ｍｍで、呼び外径３１５では７．９ｍｍある。楕円度は、呼び外径９０では１．８ｍｍである。
【表１】
2014111343.tif 000003
【００２３】  曲がり管の製作は、所望の曲がり角度θの１／２の角度に切断された二本の合成樹脂管端部１及び２を融着すると、所望の角度θを持った曲がり管を製作することができる。
所望の角度の１／２にすると、二本の切断された合成樹脂管において、一方の管１の標準内径ｄ１及び長手内径ｄ２と、他方の管２の標準内径ｄ１及び長手内径ｄ２とが一致する。  所望の角度の１／２にしなかった場合、前記合成樹脂管１及び２の切断断面の長手内径ｄ２が合わなくなり、曲がり管の融着による製作ができない。
【００２４】  表２には曲がり管製作時の融着接合面の標準内径ｄ１と長手内径ｄ２及びその差を表している。
【表２】
2014111343.tif 000004
【００２５】  呼び外径９０を例に取ると、表１より管の最小と最大との内径差は２．６ｍｍあり、楕円度が１．８ｍｍである。さらに表２より（θ＝）４５°曲がり管５を製作する場合には、標準内径ｄ１が７１．６ｍｍに対して、長手内径ｄ２が７７．５ｍｍある。これらの内径のバラツキを吸収できる融着接合方法と融着接合装置について説明する。
【００２６】  図１と図２は、二本の合成樹脂管１及び２が加熱板３１で加熱されている状況を表す。加熱装置３には、加熱時に管の内面が融けて加熱時に内面にビードが発生するのを防ぐ、ビード発生防止コア３２が、コア保持部材３３に保持されている。図１は加熱板３１に合成樹脂管１及び２の端部を接触させて加熱させる方法で、図２は前記合成樹脂管１及び２の端部を接触させないで加熱する非接触加熱である。
【００２７】  曲がり管５を製作するとき、例えば、呼び外径９０で４５°曲がり管を製作するときは、ビード発生防止コア３２の外径は、表２より、標準内径（ｄ１＝）７１．６ｍｍと長手内径（ｄ２＝）７７．５ｍｍの融着接合面に入る寸法でなければならない。
【００２８】  さらに合成樹脂管１及び２の内径の寸法バラツキを吸収するために、内径バラツキ吸収隙間３４を設けている。前記合成樹脂管が表１の最小内径であっても、前記隙間３４があることにより、弾性変形可能なビード発生防止コア３２の外径が縮径するので、前記ビード発生防止コア３２を前記合成樹脂管内に挿入することができる。
【００２９】  前記隙間３４は前記合成樹脂管の最大内径と最小内径を差を吸収できる寸法が望ましい。例えば呼び外径９０では、前記隙間３４は、表１の最大と最小との内径差（Δｄ＝２．６ｍｍ）の１／２の１．３ｍｍが望ましい。
また、合成樹脂管１及び２の楕円度はビード内径保持コア３２を入れることにより前記コア３２が弾性変形して隙間なく密着する。
【００３０】  図３と図４で曲がり管の製作するときの融着工程を説明する。
工程（ａ）所望の曲げ角度の１／２の角度に切断された二本の合成樹脂管１及び２が加熱装置３に向かい合っている。合成樹脂管の樹脂により違いがあるが、バット融着の場合には加熱板３１はあらかじめ２５０℃〜２８０℃に加熱されている。また、非接触加熱の場合には、加熱板３１は約４００℃に加熱されている。
【００３１】  工程（ｂ）二本の合成樹脂管１及び２の管端を加熱装置３に押込み、加熱板３１で管端部加熱する。合成樹脂管１及び２の内径のバラツキを吸収できるビード発生防止コア３２が合成樹脂管１及び２の内面に挿入されている。ビード発生防止コア３２を入れることにより、加熱板３１で合成樹脂管１及び２の端部を加熱したとき、前記合成樹脂管１及び２内面にビードが発生するのを防ぐことできる。前記合成樹脂管１及び２の外側には、ビード１１、２１が発生する。
【００３２】  工程（ｃ）二本の合成樹脂管１及び２の管端部の加熱が完了し、前記合成樹脂管１及び２を加熱装置３から外し、向かい合っている合成樹脂管１及び２の間から加熱装置３を除去する。
【００３３】  工程（ｄ）二本の合成樹脂管１及び２の芯を合わせて軽く接触させる。
【００３４】  工程（ｅ）軽く接触している合成樹脂管１及び２の内部に拡径して内周面に接触するビード押え装置４を入れる。
【００３５】  工程（ｆ）前記ビード押え装置４を拡径させると同時に、二本の合成樹脂管１及び２を強く押付けて管端面同士を密着させる。そのまま融着接合部が冷却されるまで保持する。
【００３６】  工程（ｇ）押付けられた二本の合成樹脂管１及び２の融着接合が完了し、前記ビード押え装置４が縮径されて、取り除かれると内面にビードの発生がない曲がり管が完成する。
【００３７】  図５には、加熱装置３のコア保持部材３３と加熱板３１との間に断熱部材３５を入れた実施例を示す。断熱部材３５を入れることにより、加熱板３１の熱がビード発生防止コア３２に伝わるのを防ぐことができる。ビード発生防止コア３２は合成樹脂管を軟化させない温度（常温〜約１２０℃）が望ましい。前記断熱部材３５の材質としては、テフロン（登録商標）、セラミック、ＳＵＳ３０４、グラスウールなどがある。
【００３８】  図６は、合成樹脂管１及び２を、直線配管で融着接合する時の加熱装置３の実施例を示す。非接触加熱で、加熱板３１と加熱装置３のコア保持部材３３との間に断熱部材３５を入れ、ビード発生防止コア３２と加熱板３１との間に空気層３６を設け、ビード発生防止コア３２が加熱板３１により加熱され過ぎないようにしている。ビード発生防止コア３２が加熱されると合成樹脂管１及び２の内面が加熱され、前記合成樹脂管の内面にビード発生防止コア３２の跡形が残るなど不具合が生じる。
【００３９】  ビード発生防止コア３２の材質は、耐熱性と断熱性を有するエラストマーが望ましい。エラストマーはもともと断熱性を有しているが、エラストマーの熱板３１との接触面を凹凸にしたり、発泡エラストマーなど使用すると、さろに断熱性をあげることができる。断熱性のあるエラストマーを使用することで、合成樹脂管１及び２の端部が熱が奪われるのを防ぎ、高い品質の融着接合が可能となる。
前記エラストマーとしては、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、ブチルゴムなどがある。
【００４０】  図８は、ビード発生防止コア３２をコア保持部材３３で保持しないで、直接切断された合成樹脂管１及び２に手作業などでセットする方法である。製作する曲がり管の数が少ない場合には最適の方法である。
工程（ａ）ビード発生防止コア３２を手作業でセットする。
工程（ｂ）加熱板３１で加熱する。
後工程は、図３（ｃ）以降と図４と同じである。ただし、図３（ｃ）では前記ビード発生防止コア３２は手作業で取り除く。
【００４１】  図９は、従来のビード処理をしないで、内面にビード１３が発生した曲がり管６及び内面にビード１３が発生した直線接合管７を示す。いずれも接合部内面にビード１３が発生している。
【００４２】  拡径して内周面に接触するビード押え装置４の実施例１として、中空体にした実施例が、図１、図２、図３、図４、図５及び図６に示されている。中空体の形状が他にも考えられる。曲がり管の製作時の中空体として、膨張時の形状が製作する曲がり管の形状に合わせた中空体でも良い。
中空体に注入する空気圧は２〜３ｋｇｆ／ｃｍ２が望ましい。
【００４３】  中空体の材質は、耐熱性のあるエラストマーで、中空体に空気圧を加えた時に、破壊しないように、繊維などで補強しておくと良い。エラストマーの材質にはフッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ブチルゴム、ウレタンゴムなどが良い。
【００４４】  膨張する中空体ではなく、機械的に拡径して内周面に接触するビード押え装置４の実施例２が図７に示されている。外周面が円錐状の拡径コア３７をＸ方向（軸方向）へ移動させると、内周面接触部材３８がＹ方向（径方向）に拡径する。内周面拡径部材３８は耐熱性の高いエラストマーで、エラストマーの材質にはフッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ブチルゴム、ウレタンゴムなどが良い。
拡径して内周面に接触するビード押え装置４は、ここに示した例以外にも考えられる。
【００４５】  本発明に適用できる合成樹脂管は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデンなどがあげられる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】  合成樹脂管の融着する方法で、内径寸法誤差の大きい二本の合成樹脂管の融着部の内面にビード発生を問題視される場合に有効である。
小口径の圧力管の融着接合に有効である。管内面にはみ出した溶融ビードが管内流体の圧力損失増大の原因になる。特に小口径の管の融着接合に有効である。
化学薬品の廃液排水管に有効である。廃液が堆積したりして排水管としての機能を失うことになる。食品や医薬品の輸送用配管の融着接合に有効である。食品や医薬品分野では、突出した部分にバクテリア等の雑菌が発生し、製品の品質低下を引き起こす。これらの問題を解決する融着接合に有効である。
【符号の説明】
【００４７】１      合成樹脂管
１１    加熱板により合成樹脂管１の外部に発生したビード
１２    融着により合成樹脂管１及び２の外部に発生したビード
１３    融着により合成樹脂管１及び２の内部に発生したビード
２      合成樹脂管
２１    加熱板により合成樹脂管２の外部に発生したビード
３      加熱装置
３１    加熱板
３２    ビード発生防止コア
３３    コア保持部材
３４    隙間
３５    断熱部材
３６    空気層
３７    拡径コア
３８    内周面接触部材
４      ビード押え装置
５      曲がり管
６      内面にビードが発生した曲がり管
７      内面にビードが発生した直線接合管
【図１】
2014111343.tif 000005
【図２】
2014111343.tif 000006
【図３】
2014111343.tif 000007
【図４】
2014111343.tif 000008
【図５】
2014111343.tif 000009
【図６】
2014111343.tif 000010
【図７】
2014111343.tif 000011
【図８】
2014111343.tif 000012
【図９】
2014111343.tif 000013
【図１０】
2014111343.tif 000014