(57)【要約】【課題】本発明は、パイプと継手とを確実に融着する電気融着方法，インコア及びパイプの接続構造を提供する。【解決手段】パイプ１０の内周面１０ｂに食い込む突起３３を外周面３１ａに備えた管状のインコア３０をパイプ１０の端部１０ｅに挿入する工程と、インコア３０を挿入したパイプ１０の端部１０ｅの外周面１０ａを切削する工程と、パイプ１０の端部１０ｅに継手２０を取り付け、継手２０に備えられた発熱体２２を発熱させて、継手２０の内周面２１ａとパイプ１０端部１０ｅの外周面１０ａとを融着する工程と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図１
2015196302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプの内周面に食い込む突起を外周面に備えた管状のインコアを前記パイプの端部に挿入する工程と、
前記インコアを挿入した前記パイプの前記端部の外周面を切削する工程と、
前記パイプの端部に継手を取り付け、前記継手に備えられた発熱体を発熱させて、前記継手の内周面と前記パイプの前記端部の前記外周面とを融着する工程と、を備えていることを特徴とする電気融着方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電気融着方法に用いられるインコアであって、
前記パイプの端部に挿入される筒状部と、
前記筒状部の外周面に形成された突起と、
を一体に備え、電気融着継手と前記パイプとの融着に用いられることを特徴とするインコア。
【請求項３】
パイプに融着される部分の内周面に発熱体を備えた継手と、
前記継手の端部に取り付けられ、前記継手の内周面に融着されたパイプと、
前記パイプの端部に挿入され、外周面に備えた突起が前記パイプの内周面に食い込んでいる管状のインコアと、を備えることを特徴とするパイプの接続構造。
【請求項４】
前記突起は、前記継手に前記パイプが取り付けられた状態で、前記発熱体よりも前記継手の軸線方向奥側に位置していることを特徴とする請求項３に記載のパイプの接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気融着方法，インコア及びパイプの接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ポリエチレン等の樹脂からなるパイプ同士を接続する際には、電気融着継手（エレクトロフュージョン継手ともいう）が広く用いられている。電気融着継手とパイプとの接続は、例えば電熱線等の発熱体を内蔵した電気融着継手に、パイプの端部を取り付け、発熱体に通電して発熱させ、電気融着継手の内周面と二本のパイプの端部の外周面とを融着させて行っている（例えば下記特許文献１）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、継手に差し込んだ二本のパイプの内側に、これら二本のパイプの接合部の間隙を覆うように金属製のインコアを配置する構成が開示されている。このインコアは、金属板を円筒形に巻いて一部が開いた筒状体である。インコアは、筒状体を縮径した状態でその外周に樹脂製の鍔状体をはめ込んで固定されている。このようなインコアは、継手の発熱体を発熱させる前に、継手に差し込まれた二本のパイプの内側に挿入する。この状態で、継手と二本のパイプとを融着するために発熱体を発熱させると、インコアの鍔状体が溶融して筒状体の拘束が解かれる。すると、筒状体が自らの復元力によって拡径し、二本のパイプの内周面に密着する。
このようにして、筒状体からなるインコアを用いることで、パイプ内面の波打ちや融着層溶融物のパイプ内への垂れ込み等を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２１３３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電気融着継手とパイプとの融着に際しては、融着を確実に行うため、パイプの端部の外周面を切削してパイプ表面の酸化皮膜を除去する。しかし、特にパイプを薄肉化した場合には、パイプの外周面を切削する際に工具から作用する押圧力によって、パイプが径方向に加圧されて変形してしまうことがあり、継手内周面とパイプ外周面とが確実に融着され難くなるという問題があった。
また、溶融した樹脂が膨張して継手表面に隆起することによって溶融接合状態の良否の指標となるインジケータがパイプと接合部分における電気融着継手の表面に設けられているが、パイプを薄くした場合に溶融した樹脂がパイプ内側に膨張してインジケータが正常に隆起しないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、電気融着継手とパイプとの融着を確実に行うことのできる電気融着方法，インコア及びパイプの接続構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る電気融着方法は、パイプの内周面に食い込む突起を外周面に備えた管状のインコアを前記パイプの端部に挿入する工程と、前記インコアを挿入した前記パイプの前記端部の外周面を切削する工程と、前記パイプの端部に継手を取り付け、前記継手に備えられた発熱体を発熱させて、前記継手の内周面と前記パイプの前記端部の前記外周面とを融着する工程と、を備えていることを特徴とする。
このような構成によれば、パイプの端部の外周面を切削する際に、インコアを挿入してあるので、パイプを薄肉化した場合であっても、切削時の圧力によってパイプが変形することを防ぐことができる。
また、パイプの外周面を切削する際、切削のために用いる工具は、パイプを保持するシャフトをパイプ内に挿入した状態で、シャフトの外周側で切削具（スクレーパ）をパイプに対して相対的に旋回させ、切削具の先端をパイプの外周面に押しつけて切削を行う。パイプの端部にインコアを挿入した状態では、切削具がパイプの外周面を切削する際に受ける摩擦力や抵抗力によって、パイプの端部に挿入したシャフトとともにインコアが共回りしてしまう可能性がある。また、切削後、シャフトをパイプの端部から引き抜くときに、シャフトとともにインコアが抜けてしまう可能性がある。
そこで、インコアに設けた突起をパイプの内周面に食い込ませることによって、インコアの共回り及び抜けを防止することができる。
【０００８】
また、本発明に係るインコアは、上述した電気融着方法に用いられるインコアであって、前記パイプの端部に挿入される筒状部と、前記筒状部の外周面に形成された突起と、を一体に備え、電気融着継手と前記パイプとの融着に用いられることを特徴とする。
このような構成によれば、インコアをパイプの端部に挿入することで、パイプの外周面を切削する際の圧力によってパイプが変形することを防ぐことができる。
また、突起がパイプの内周面に食い込むことによって、パイプの外周面を切削するための工具とともに、インコアが共回りしたり抜けたりしてしまうことを防ぐことができる。
【０００９】
本発明に係るパイプの接続構造は、パイプに融着される部分の内周面に発熱体を備えた継手と、前記継手の端部に取り付けられ、前記継手の内周面に融着されたパイプと、前記パイプの端部に挿入され、外周面に備えた突起が前記パイプの内周面に食い込んでいる管状のインコアと、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、パイプと電気融着継手とを融着する際に、パイプの端部に管状のインコアが挿入されていることで、パイプの端部の外周面を切削する際に、切削時の圧力によってパイプが変形することを防ぐことができる。
【００１０】
本発明に係るパイプの接続構造において、前記突起は、前記継手に前記パイプが取り付けられた状態で、前記発熱体よりも前記継手の軸線方向奥側に位置していることが好ましい。
この構成によれば、継手とパイプとが融着する領域に突起が位置しないため、突起が融着の強度に影響を及ぼすことを防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電気融着方法，インコア及びパイプの接続構造によれば、パイプの端部にインコアを挿入することによって、パイプの端部の外周面を切削する際にパイプが変形することを防ぐことができるので、パイプと管継手とを容易かつ確実に融着させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るパイプの接続構造を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係るインコアを示す図であって、（ａ）はインコアの軸線に沿った断面図、（ｂ）はインコアの軸線に直交する断面図である。
【図３】本実施形態に係る電気融着方法の流れを示す図であり、（ａ）はパイプの端部にインコアを挿入した状態を示す断面図、（ｂ）はパイプの外周面を切削している状態を示す断面図、（ｃ）はパイプの端部を電気融着継手に取り付けた状態を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るパイプの接続構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明による電気融着方法，インコア，パイプの接続構造を実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るパイプの接続構造Ａを示す断面図である。図２は本実施形態に係るインコア３０を示す図であって、（ａ）はインコア３０の軸線Ｘ１に沿った断面図、（ｂ）はインコア３０の軸線Ｘ１に直交する断面図である。
図１に示すように、パイプの接続構造Ａは、筒状の電気融着式の管継手（継手）２０と、各パイプ１０の端部１０ｅに挿入されたインコア３０と、を備えて構成されている。
【００１５】
パイプ１０は、例えばポリエチレン樹脂製で、断面円形をなしている。このパイプ１０は、例えば地中に設置して水などの熱媒体と地中との間で熱交換を行う地中熱用採熱管として用いられるものであり、パイプ１０の肉厚を薄くすることで熱媒体と地中との熱交換効率を向上させることができる。特に、熱媒体の流れ方向が水平方向になるよう採熱管を設置する水平採熱管としてパイプ１０を用いる場合には、熱媒体による水頭圧が低いためパイプ１０の肉厚を薄くしやすいため採熱効率を向上させやすい。
パイプ１０の外径は特に限るものではないが、地中熱用採熱管として用いる場合、外径が２０ｍｍ未満であると熱媒体の絶対流量が少なくなり採熱効率が低下し、外径が５０ｍｍより大きいとパイプ１０の断面積当たりの周長が小さくなり採熱効率が低下するため、２０ｍｍ〜５０ｍｍの外径のものが用いられる。
パイプ１０の厚さとしては、水道用に用いられるポリエチレン管の厚さは「ＪＷＷＡ  Ｋ１４４」（日本水道協会）や「ＰＴＣ  Ｋ  ０３」（配水用ポリエチレンパイプシステム協会）、「ＪＩＳ  Ｋ  ６７６２」（日本工業規格）等の規格で定められるＳＤＲ（パイプ外径／パイプ肉厚）＝１１のものが通常用いられるが、採熱管として用いる場合のパイプ１０の肉厚としては通常用いられる厚さよりも薄いもの、即ちＳＤＲが１１より大きいものを用いることができ、例えば「ＪＩＳ Ｋ ６７６１」（日本工業規格）で規定される一般用ポリエチレン管を使用することができる。
【００１６】
管継手２０は、例えばポリエチレン等の樹脂製で、全体として円筒状をなしている。管継手２０は、管継手２０の両端部においてパイプ１０が挿入されるパイプ挿入部２１，２１と、発熱体２２と、端子２３と、インジケータ２４と、を有している。
【００１７】
パイプ挿入部２１は、管継手２０の中心軸方向の両端部に形成され、パイプ１０の外径に対応した内径を有している。
【００１８】
発熱体２２は、パイプ挿入部２１のそれぞれに設けられている。発熱体２２は、例えば電熱線からなり、パイプ挿入部２１の内周面２１ａに臨む位置に螺旋状に巻かれて設けられている。この発熱体２２の端部は、管継手２０の外周面から外方に導出され、端子２３に接続されている。
【００１９】
端子２３は、図示しない給電コントローラに接続される。端子２３を介して、この給電コントローラから電流が供給されることで、発熱体２２が発熱する。
管継手２０のパイプ挿入部２１にパイプ１０の端部１０ｅが挿入された状態で、発熱体２２が発熱すると、パイプ挿入部２１の内周面２１ａとパイプ１０の外周面１０ａとが接した界面近傍でパイプ挿入部２１およびパイプ１０が溶融し、これらが互いに融着される。
【００２０】
インジケータ２４は、管継手２０において、発熱体２２の外周側に配置されている。発熱体２２の発熱によってパイプ挿入部２１とパイプ１０とが界面近傍で溶融すると、溶融した樹脂の体積が膨張する。そうすると、パイプ挿入部２１とパイプ１０との界面の周囲の未溶融の部分に囲まれた溶融樹脂が押し出され、インジケータ２４の部分で管継手２０の外周側に隆起する。インジケータ２４は、溶融樹脂の隆起の状況によって、溶融状態の良否の判断基準となるものである。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、インコア３０は、金属製で、円筒状の筒状部３１と、筒状部３１の一端に形成されたフランジ部３２と、筒状部３１の外周面に形成された突起３３と、を一体に備えている。
【００２２】
筒状部３１は、その内径が、後述する工具４０のシャフト４１の外径に対応した寸法とされている。筒状部３１は、その外径が、前述のパイプ１０の内径以下であり、パイプ１０への挿入がしやすいよう、先端に向かってパイプ１０の内径より小さくなるよう徐々に縮小しているのが好ましい。この筒状部３１は、図１に示すように、軸方向の長さＬ１が、発熱体２２の軸方向長さＬ２よりも長くされている（Ｌ１＞Ｌ２）。
フランジ部３２は、筒状部３１の一端において、外周側に張り出すように形成されている。
【００２３】
突起３３は、フランジ部３２に近接した側の端部に位置するように筒状部３１の外周面３１ａに形成されている。突起３３は、パイプ１０が切削具４２の回転方向へ回転するのを規制するものであり、後述する工具４０を用いたパイプ１０表面の切削の際に、インコア３０表面とパイプ１０内面とが滑り、切削具４２の回転と共にパイプ１０も回転して切削できなくなるのを防ぐことができる。また、突起３３は切削中や融着中にインコア３０がパイプ１０から抜けるのを防止することができる。
突起３３の数は、特に限定されないが、図２（ｂ）に示すように周方向に間隔をあけた複数個所、例えば４箇所に形成されている。
突起３３の形状としては、特に限定されるものではなく、例えば筒状部３１の中心軸と直交する平面での断面形状が三角形、四角形、円弧状となるようにしてもよい。
特に、後述する工具４０を用いたパイプ１０表面の切削の際、切削具４２の回転に伴ってパイプ１０が回転しない様に切削具４２の回転方向への回転を規制する形状が好ましく、例えば切削具４２の回転方向のベクトルに対して垂直となる平面を持つ形状としてもよい。また、突起３３は筒状部３１の中心軸に沿った長尺に形成することでよりパイプ１０の回転を規制することができる。
また、突起３３はパイプ１０へのインコア３０の挿入を容易にするため、フランジ部３２が設けられる筒状部３１の後端部に向かって高くなるよう傾斜状に形成されていてもよい。なお、フランジ部３２よりも低くなる様形成される。
【００２４】
このようなインコア３０は、図１に示すように、各パイプ１０の端部１０ｅにそれぞれ挿入されている。インコア３０は、パイプ１０に挿入された状態で、フランジ部３２がパイプ１０の端面１０ｃに突き当たり、突起３３がパイプ１０の内周面１０ｂに食い込んでいる。この状態で、突起３３は、発熱体２２よりもパイプ１０の奥側に位置するよう設けられている。
【００２５】
次に、上記インコア３０を用いたパイプ１０と管継手２０との融着方法について説明する。
図３は、本実施形態に係る電気融着方法の流れを示す図であり、（ａ）はパイプ１０の端部にインコア３０を挿入した状態を示す断面図、（ｂ）はパイプ１０の外周面１０ａを切削している状態を示す断面図、（ｃ）はパイプ１０の端部１０ｅを管継手２０に挿入した状態を示す断面図である。
図３（ａ）に示すように、パイプ１０，１０どうしを、管継手２０を介して接続するには、まず、パイプ１０のそれぞれの端部１０ｅに金属製で管状のインコア３０を挿入する。
このとき、インコア３０は、それぞれのパイプ１０に対し、フランジ部３２がパイプ１０の端面１０ｃに突き当たるまで、筒状部３１をパイプ１０内に挿入する。そうすると、パイプ１０の内周面１０ｂには、筒状部３１の外周面３１ａに形成された突起３３が食い込む。
【００２６】
次いで、図３（ｂ）に示すように、インコア３０を挿入したパイプ１０の端部１０ｅの外周面１０ａを切削する。
パイプ１０の外周面１０ａを切削するには、工具４０を用いる。工具４０は、パイプ１０内に挿入されるシャフト４１と、シャフト４１の軸回りに相対的に回転自在に設けられたアーム４４と、アーム４４の先端部に設けられた切削具４２と、シャフト４１を軸回りに旋回駆動させる不図示のモータと、を備えている。
【００２７】
工具４０は、シャフト４１をパイプ１０内に挿入し、このパイプ１０を保持する。そして、切削具４２をパイプ１０の外周面１０ａに押しつけた状態で、不図示のモータを作動させてシャフト４１を軸回りに旋回駆動させる。これにより、パイプ１０の外周面１０ａが、切削具４２によって周方向に切削される。さらに、切削具４２をパイプ１０の外周面１０ａに対し、パイプ１０の軸線Ｘ２方向に移動させることで、パイプ１０の外周面１０ａを螺旋状に切削していく。
【００２８】
パイプ１０の端部１０ｅにインコア３０を挿入した状態では、切削具４２がパイプ１０の外周面１０ａを切削する際に受ける摩擦力や抵抗力によって、パイプ１０の端部１０ｅに挿入したシャフト４１がインコア３０と共回りしてしまう可能性がある。しかし、本実施形態では、インコア３０に設けた突起３３がパイプ１０の内周面１０ｂに食い込んでいるので、インコア３０の共回りを防止することができる。
【００２９】
パイプ１０の外周面１０ａを、パイプ１０の端部１０ｅからパイプ１０の軸Ｌ１方向に沿って予め定めた長さの範囲を切削したら、工具４０を停止させ、切削を終える。
この後、パイプ１０からシャフト４１を引き抜き、工具４０を撤去する。
ここで、切削後、シャフト４１をパイプ１０の端部１０ｅから引き抜くときに、シャフト４１とともにインコア３０が抜けてしまう可能性がある。本実施形態では、インコア３０に設けた突起３３がパイプ１０の内周面１０ｂに食い込んでいるので、インコア３０がシャフト４１とともに抜けるのを防止することができる。
【００３０】
次に、図３（ｃ）に示すように、パイプ１０の端部１０ｅを管継手２０に挿入する。
そして、管継手２０に備えた発熱体２２を発熱させて、管継手２０の内周面２１ａとパイプ１０の端部１０ｅの外周面１０ａとを融着する。
【００３１】
上述した構成によれば、パイプ１０の端部１０ｅの外周面１０ａを切削する際に、インコア３０を挿入してあるので、例えば肉厚が２ｍｍ〜３ｍｍになるようパイプ１０の薄肉化を図った場合であっても、パイプ表面の切削時の圧力によってパイプ１０が変形することを防ぐことができる。これにより、パイプ１０の肉厚が薄くても管継手２０に確実に融着し、パイプ１０，１０どうしを確実に接続することができるという効果が得られる。また、インジケータ２４を確実に管継手２０の外周側に隆起させることができる。
【００３２】
また、インコア３０に設けた突起３３をパイプ１０の内周面１０ｂに食い込ませることによって、切削具４２がパイプ１０の外周面１０ａを切削するときや、シャフト４１をパイプ１０の端部１０ｅから引き抜くときに、シャフト４１とともにインコア３０が回ってしまい表面切削ができなくなる共回りや、シャフト４１とともにインコア３０が抜けたりすることを防ぐことができるという効果が得られる。
また、管継手２０とパイプ１０とが融着する領域に突起３３が位置しないため、管継手２０とパイプ１０とを均一で強固に融着させることができるという効果が得られる。
【００３３】
（その他の実施形態）
なお、本発明の電気融着方法，インコア，パイプの接続構造は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
【００３４】
例えば、管継手２０は、図４に示すように片受けの電気融着式の管継手であってもよく、分岐部を持つＴ字型の管継手でもよい。
また、インコア３０の突起３３は、筒状部３１においてフランジ部３２に近接する位置に形成したが、それ以外の位置に形成してもよい。また、突起３３は、例えば筒状部３１の軸方向に沿って延びる突条等、他の形状としてもよい。また、フランジ部３２は設けずに、インコア３０の端部外径をパイプ１０の内径よりも大きくすることでパイプ１０への挿入を規制する様にしてもよい。
更にまた、インコアの材料としては金属に限るものではなく、パイプ１０表面の切削が行う際にパイプ１０が変形するのを防止する強度を持ったものであればよく、ＦＲＰや硬質樹脂等を使用することができる。
更にまた、パイプ１０はその一方の端部が片受けの電気融着式継手となっていて他方の端部にインコア３０を挿入して用いるものであってもよく、又は分岐継手の分岐部であってもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    パイプ
１０ａ  外周面
１０ｂ  内周面
１０ｅ  端部
２０    管継手（継手）
２２    発熱体
３０    インコア
３１    筒状部
３１ａ  外周面
３２    フランジ部
３３    突起
Ａ      パイプの接続構造
Ｘ２    パイプの軸線
【図１】
2015196302.tif 000003
【図２】
2015196302.tif 000004
【図３】
2015196302.tif 000005
【図４】
2015196302.tif 000006