(57)【要約】【課題】樹脂製の本管継手にサドル継手を加熱融着する際に、本管継手が反りや曲がりを生じないようにした。【解決手段】集合ヘッダーの融着方法は、本管継手１１の内部に剛性の高い金属の曲がり防止治具１６を挿入させる工程と、本管継手１１の外周面とサドル継手１２のサドル部１３の接合面１３ｂをヒータ２４で加熱融着する工程と、本管継手１１とサドル継手１２の融着領域を冷却させた後で曲がり防止治具１６を本管継手１１から取り出す工程とを備えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本管継手の内周面に曲がり防止治具を挿入する工程と、
前記本管継手の外周面とサドル継手の接合面をヒータで加熱して融着する工程と、
前記本管継手とサドル継手の融着領域が冷却した後で前記曲がり防止治具を前記本管継手から取り出す工程とを備えたことを特徴とする樹脂管の製造方法。
【請求項２】
前記曲がり防止治具は本管継手の内周面の内径と略同一外径の管状または棒状の部材である請求項１に記載された樹脂管の製造方法。
【請求項３】
前記本管継手の外周面に前記サドル継手を３本以上融着する際、互いに離間する位置に前記サドル継手をそれぞれ溶着し、その後に前記先に融着した前記サドル継手の間に他のサドル継手を融着するようにした請求項１または２に記載された樹脂管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば地中熱交換部として用いる樹脂製の集合ヘッダー等の樹脂管を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中熱用の熱交換器は地中熱ヒートポンプシステムの熱交換部であり、地中熱ヒートポンプシステムの日本国内での使用量は年々増加している。近年、地中熱用管材や熱交換器の接続方式として、集合ヘッダーを採用した配管システムを採用することが多くなってきている。
【０００３】
従来、地中熱交換に用いる熱交換器としての集合ヘッダーとしてポリエチレン製等の樹脂管からなるものが多く用いられている。このような樹脂製の集合ヘッダーの製造方法として、例えば樹脂製の厚肉パイプを切削加工して本管と枝管の付け根部分を一体成形し、この枝管の付け根部分に短管をバット融着することで本管に枝管を接続したものが知られている。しかしながら、このような製造方法は、切削加工による材料の無駄が発生し、しかも加工コストが高いという欠点があった。
また、別の製造方法として、本管と枝管を射出成形によって一体成形品として製造する方法も提案されているが、この方法では集合ヘッダーの形状の自由度に欠けると共に射出成形機等の大型設備を必要とするためコスト高になるという欠点がある。
【０００４】
また、直管からなる本管継手にパイプを枝管として直接融着する製造方法も提案されているが、この方法では本管継手の円筒状の外周面にパイプの端部全周を融着することが困難であり、しかも得られた集合ヘッダーは耐圧性能が小さいという欠点があった。
これに対し、特許文献１及び２に記載された集合ヘッダーの製造方法では、半円筒状の取付サドルを備えた枝管をサドル継手とし、サドル継手の接合面と本管継手の外周面とをヒータで加熱溶融して互いに融着させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１５６７５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１６８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２に記載された集合ヘッダーの製造方法では、図７に示すように、本管継手１の外周面の周方向におけるサドル継手２を溶着する領域が、本管継手１の長手方向に熱膨張するため、これと対向する領域との熱膨張差によって本管継手１に反りや曲がりが生じてしまうという欠点があった。しかも、複数のサドル継手２を本管継手１に1列に配列すると反りや曲がりが大きくなる欠点もあった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、樹脂製の本管継手にサドル継手を加熱融着する際に、本管継手に反りや曲がりを生じないようにした樹脂管の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る樹脂管の製造方法は、本管継手の内周面に曲がり防止治具を挿入する工程と、本管継手の外周面とサドル継手の接合面をヒータで加熱して融着する工程と、本管継手とサドル継手の融着領域が冷却した後で曲がり防止治具を本管継手から取り出す工程とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、加熱する前に、本管継手の内周面により剛性の高い曲がり防止治具を挿入しておくことで、本管継手の外周面とサドル継手の接合面とをヒータで加熱して融着することによって本管継手に熱膨張する応力が働いても曲がり防止治具によって本管継手の反りや曲がりを抑制し、その状態で本管継手とサドル継手が冷却された後で、曲がり防止治具を本管継手から取り除くことで、本管継手の熱変形を抑えた樹脂管を得られる。
【０００９】
なお、曲がり防止治具は本管継手の内周面の内径と略同一外径の管状または棒状の部材であることが好ましい。
本管継手の内周面の内径と略同一外径を有する曲がり防止部材を、本管継手の内周面に挿入することで、曲がり防止部材は本管継手の内周面に密着して本管継手の熱変形を抑制することができる。
【００１０】
また、本管継手の外周面にサドル継手を３本以上融着する際、互いに離間する位置にサドル継手を溶着し、その後に先に融着したサドル継手の間に他のサドル継手を融着するようにしてもよい。
本発明では、曲がり防止治具によってサドル継手融着時の本管継手の反りや曲がりを抑制できる上に、サドル継手を本管継手に融着するに際し、互いに離間する位置にサドル継手をそれぞれ融着して、その後で先に融着したサドル継手の間に他のサドル継手を融着することとすれば、本管継手とサドル継手を加熱融着する融着領域が連続して繋がることを抑えて分散させることができるので、応力の集中による本管継手の反りや曲がりを一層抑えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による樹脂管の製造方法によれば、予め本管継手に曲がり防止治具を挿入しておくことで、本管継手の外周面とサドル継手の接合面とを加熱溶融する際、熱応力で本管継手に反りや曲がりが生じようとしても曲がり防止治具によって本管継手の熱変形を抑えて反りや曲がりを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態による集合ヘッダーの融着方法で得られた集合ヘッダーを示す斜視図である。
【図２】本実施形態による集合ヘッダーの融着方法において、本管継手に曲がり防止治具を挿入する工程を示す図である。
【図３】図２に示す本管継手とサドル継手をヒータで加熱する状態を示す樹脂管融着装置の要部斜視図である。
【図４】サドル継手を融着させた本管継手から曲がり防止治具を取り出す工程を示す斜視図である。
【図５】サドル継手を融着した本管継手に穴を開けた状態の図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明の第二実施形態による集合ヘッダーの融着方法におけるサドル継手の融着工程を示す正面図である。
【図７】従来の集合ヘッダーを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態による樹脂管の製造方法として集合ヘッダーの融着方法について添付図面により説明する。
図１は本発明の第一実施形態による融着方法で製造された集合ヘッダー１０の斜視図である。この集合ヘッダー１０は、円筒形状の本管継手１１の外周面１１ａにその長手方向に沿って複数のサドル継手１２をバット融着によって所定間隔で例えば一列に融着したものである。本管継手１１とサドル継手１２はいずれもポリエチレン等の熱可塑性樹脂からなる樹脂管である。
本管継手１１は例えば円筒状の直管からなる管路が形成されている。サドル継手１２は断面円弧状の板部をなすサドル部１３と、このサドル部１３の外周面１３ａに連設された管路１４とで形成されている。サドル部１３の外周面１３ａに対向する接合面１３ｂは本管継手１１の外周面１１ａと略同一の曲率半径を有している。
【００１４】
図２は、本管継手１１の内周面１１ｂに挿入して本管継手１１のバット融着による熱変形を抑制する曲がり防止治具１６を示すものである。曲がり防止治具１６は本管継手１１より長い直線状の筒状または棒状の部材であり、例えば本管継手１１の内周面１１ｂと略同一外径を有する円筒形状を有している。曲がり防止治具１６の一端部には本管継手１１内への挿入時と引き出し時の操作部１６ａとして小径の軸部が連結されている。曲がり防止治具１６は、熱可塑性樹脂からなる本管継手１１より剛性の高い高強度の金属、例えばステンレスからなっていて、バット融着時に本管継手１１が熱変形しようとしても変形を阻止することができる強度と剛性を有している。
【００１５】
次に、図３に示す本管継手１１とサドル継手１２を融着するための樹脂管融着装置１８について説明する。樹脂管融着装置１８は、上記特許文献２に記載されたものと概略同一構成を備えているため、その詳細な説明は省略する。樹脂管融着装置１８は、載置台１９ａに支持した本管継手１１を固定して支持する受け部１９と、本管継手１１を載置台１９ａに対向する方向から押圧する固定部２０とを備えている。また、本管継手１１と対向する位置には、サドル継手１２を支持する保持部材２２と、保持部材２２を介してサドル継手１２を本管継手１１側にエアシリンダ等で移動させる移動体２３とを備えている。
【００１６】
本管継手１１とサドル継手１２の間に設置されたヒータ２４は、アーム２４ａを介して支持された保持プレート２５の両側に、本管継手１１の外周面１１ａに対向する本管継手加熱板２６とサドル継手１２のサドル部１３の接合面１３ｂに対向するサドル継手加熱板２７とが配設され、上下方向に昇降可能で水平方向にも移動可能とされている。そして、ヒータ２４の本管継手加熱板２６とサドル継手加熱板２７とによって本管継手１１とサドル継手１２を加熱溶融することになる。
【００１７】
次に本実施形態による集合ヘッダー１０の融着方法について説明する。
まず、図２において、本管継手１１をクランプしてその内周面１１ｂに曲がり防止治具１６を挿入する。この場合、本管継手１１の加熱溶融時における反りを防ぐために、本管継手１１の全長に亘って曲がり防止治具１６を挿入するものとする。
次に、図３において、曲がり防止治具１６を挿入した本管継手１１を樹脂管融着装置１８の載置台１９ａ上で受け部１９に取り付けて固定部２０によって押圧して固定し、対向する位置にある保持部材２２にサドル継手１２を保持させる。そして、ヒータ２４の本管継手加熱板２６を本管継手１１の外周面に当接させ、サドル継手１２を支持する保持部材２２を移動体２３によって移動させてサドル継手１２のサドル部１３の接合面１３ｂをヒータ２４のサドル継手加熱板２７に当接させ、押圧する。
【００１８】
そして、ヒータ２４の本管継手加熱板２６とサドル継手加熱板２７に所定時間通電して発熱させ、本管継手１１の外周面１１ａとサドル継手１２のサドル部１３の接合面１３ｂを加熱してそれぞれ溶融させる。本管継手１１の外周面１１ａとサドル継手１２のサドル部１３とが溶融状態になると、ヒータ２４への通電を停止し、移動体２３を逆方向に移動させることでサドル継手１２をサドル継手加熱板２７から離間させる。また、ヒータ２４を本管継手１１から離間させた後に上方に移動させる。
次に、移動体２３を再度、本管継手１１方向に移動させ、移動体２３によってサドル継手１２のサドル部１３の接合面１３ｂを本管継手１１の外周面１１ａに当接させて押圧することで、互いに融着させる。この状態で、温度が低下すれば本管継手１１とサドル継手１２が接合されることになる。
【００１９】
本管継手１１の外周面１１ａとサドル部１３の接合面１３ｂを加熱して融着する際、本管継手１１の加熱融着部分が熱膨張して反りが発生しようとするが、本管継手１１は内周面１１ｂに曲がり防止治具１６が嵌合されているため、反りや曲がりによる変形が阻止される。そして、本管継手１１とサドル継手１２が常温まで冷却されることで固化され、本管継手１１は変形することなく直管状に維持される。
【００２０】
次に、本管継手１１の融着位置を移動させると共に、新たなサドル継手１２を保持部材２２に保持させて、上述した加熱融着作業と冷却作業を繰り返して行う。こうして、本管継手１１の外周面１１ａに複数のサドル継手１２を所定間隔で順次融着させて冷却することで、図１に示すように、本管継手１１に複数のサドル継手１２を所定間隔で接合させたものを製造できる。サドル継手１２のサドル部１３を本管継手１１に融着する都度、サドル継手１２を連結する融着領域が熱膨張して本管継手１１に反りが生じようとするが、曲がり防止治具１６によって本管継手１１の反りや曲がりを阻止できる。なお、本管継手１１に対する複数のサドル継手１２の融着手順は任意であり、適宜の順番で融着できる。
【００２１】
そして、複数のサドル継手１２を融着させた本管継手１１を図示しないクランプ部材に取り付け、本管継手１１が冷却されて熱変形するおそれがなくなった後、図４に示すように、曲がり防止治具１６を本管継手１１から取り外す。そして、図示しないドリルをサドル継手１２の管路１４内に挿入して本管継手１１の穴あけ作業を行うことで、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本管継手１１とサドル継手１２が互いに連通した集合ヘッダー１０を製造できる。
【００２２】
上述のように、本第一実施形態による集合ヘッダー１０の融着方法によれば、本管継手１１の内周面に曲がり防止治具１６を挿入した状態でその外周面に複数のサドル継手１２を融着し冷却するようにしたから、融着時の加熱溶融によって本管継手１１が熱応力による反りや曲がりを生じようとしても曲がり防止治具１６によって阻止することができて、そのまま冷却固化することができる。
【００２３】
なお、本発明は上述した第一実施形態による集合ヘッダー１０の融着方法に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した実施形態の部品や部材と同一または同様なものには同一の符号を用いて説明を省略する。
【００２４】
次に本発明の第二実施形態として、本管継手１１に対して複数のサドル継手３１の融着手順について規定した集合ヘッダー３０の融着方法について図６により説明する。
図６に示す本発明の第二実施形態では、本管継手１１にバット融着するサドル継手３１として、第一実施形態によるサドル継手１２のサドル部１３より面積の小さいサドル部３２に管路１４を連結したものを用いるものとする。本実施形態において、複数のサドル継手３１を符号３１ａ〜３１ｅで区別する。
【００２５】
本第二実施形態による集合ヘッダー３０の融着方法において、本管継手１１に曲がり防止治具１６を挿入した状態で、樹脂管融着装置１８で複数のサドル継手３１を融着する。その際、まず、本管継手１１の長手方向において、一端のサドル継手３１ａを融着して冷却した後に、最も離間した他端のサドル継手３１ｅを融着し、冷却させる。その後、中央のサドル継手３１ｃを融着する。この場合、各サドル継手３１ａ、３１ｅは互いに離間しているため、ヒータ２４によって本管継手１１に融着する際、各融着領域が互いに連続することがなく、反りや曲がりの熱応力が小さくてすむ。しかも、本管継手１１の一の融着領域にサドル継手３１ａを融着させて冷却した後に、離間した位置にある次のサドル継手３１ｅを融着させるため、融着領域が互いに連通しない。そのため、加熱溶融時の熱応力による変形が小さいので、曲がり防止治具１６にかかる応力も小さい。
【００２６】
或いは、別の融着方法として、まず、本管継手１１の長手方向において、中央のサドル継手３１ｃを融着して冷却した後に、最も離間した一端のサドル継手３１ｅを融着し、冷却させる。その後、他端のサドル継手３１ａを融着するようにしてもよい。
この場合も、各サドル継手３１ｃ、３１ａ、３１ｅは互いに離間しているため、ヒータ２４によって本管継手１１に融着する際、各融着領域が互いに連続することがなく、反りや曲がりの熱応力が小さい。しかも、本管継手１１の中央でサドル継手３１ｃを融着させて冷却した後に、その一端側に離間した次のサドル継手３１ｅを融着させ、更に他端側に別のサドル継手３１ａを融着するため、この場合も融着領域が互いに連通しない。そのため、加熱溶融時の熱応力による変形が小さく曲がり防止治具１６にかかる応力も小さい。
【００２７】
そして、上述した複数のサドル継手３１の外側から内側への融着方法と内側から外側への融着方法との二方法において、次に、融着したサドル継手３１ａ、３１ｃの間にサドル継手３１ｂを融着して冷却し、更にサドル継手３１ｃ、３１ｅの間にサドル継手３１ｄを融着して冷却する。この場合も、先に本管継手１１に融着して冷却されたサドル継手３１ｃに対して、その両側のサドル継手３１ｂ，３１ｄを順次融着するため、加熱溶融時の熱応力による変形が比較的小さく、曲がり防止治具１６にかかる熱応力が小さい。そのため、本管継手１１の熱応力による反りや曲がりをより確実に抑制できる。本管継手１１の中央位置に配置されるサドル継手は、本管継手１１にかかる反りや曲りの応力を均等にするため、最初又は最後に融着することが望ましい。
【００２８】
上述したように、本第二実施形態による集合ヘッダー３０の融着方法によれば、本管継手１１に対して複数のサドル継手３１を融着する際、曲がり防止治具１６によって各融着時における熱応力が分散するので、複数の融着領域が接続された大きな曲げ応力が本管継手１１に印加されることを抑制することができる。
【００２９】
なお、上述した実施形態では、複数のサドル継手１２、３１を本管継手１１にバット融着する融着方法について説明したが、融着するサドル継手１２、３１の数は任意でよく、いずれの場合も曲がり防止治具１６によって本管継手１１の熱応力による反りや曲がりを抑制できる。また、上述した実施形態では、本管継手１１の全長に亘って曲がり防止治具１６を挿入させたが、少なくともサドル継手１２，３１を融着させる領域に曲がり防止治具１６を挿入して配設させればよい。
【００３０】
また、上述した各実施形態では、本管継手１１の外周面１１ａ上に複数のサドル継手１２、３１を一列に融着した集合ヘッダー１０，３０の融着方法について説明したが、本発明はこのような融着方法に限定されるものではなく、本管継手１１の外周面１１ａの対向する領域や周方向の適宜領域に１または複数のサドル継手１２，３１を融着することができることは言うまでもない。
なお、本発明において、集合ヘッダー１０、３０は樹脂管を構成するものであり、各実施形態における集合ヘッダー１０、３０の融着方法は樹脂管の製造方法に含まれる。また、本発明は集合ヘッダー１０，３０の融着方法に限定されるものではなく、各種の樹脂管の製造方法に採用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１０、３０  集合ヘッダー
１１  本管継手
１１ａ、１３ａ  外周面
１１ｂ  内周面
１２，３１、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ  サドル継手
１３、３２  サドル部
１３ｂ  接合面
１４  管路
１６  曲がり防止治具
１８  樹脂管融着装置
【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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