(57)【要約】【課題】本発明は、保管中に電熱線が凹溝から浮き上がることがなく、かつ融着性の良好な電気融着継手を提供することを目的としている。【解決手段】本発明は、プラスチック管の接続に用いられ熱可塑性樹脂管の内周部に形成された凹溝に電熱線が嵌入された構造の電気融着継手において、プラスチック管を融着する融着部に形成された凹溝の断面寸法と、融着部とコネクターピンとの間の巻端部に形成された凹溝の断面寸法とが異なっていることを特徴とし、前記巻端部に形成された凹溝の断面寸法は、前記融着部に形成された凹溝の断面寸法に対し、幅も狭く深さも深いか、或いは幅だけが狭いか、または深さだけが深いかのいずれかをとることができ、さらに、融着部と融着部の間の渡り部に形成された凹溝の断面寸法も、プラスチック管を融着する融着部に形成された凹溝の断面寸法と異なるようにすることができる。【選択図】図１
2008106800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック管の接続に用いられ熱可塑性樹脂管の内周部に形成された凹溝に電熱線が嵌入された構造の電気融着継手において、
プラスチック管を融着する融着部に形成された凹溝の断面寸法と、融着部とコネクターピンとの間の巻端部に形成された凹溝の断面寸法とが異なっていることを特徴とする電気融着継手。
【請求項２】
前記巻端部に形成された凹溝の断面寸法は、前記融着部に形成された凹溝の断面寸法に対し、幅も狭く深さも深いか、或いは幅だけが狭いか、または深さだけが深いことを特徴とする請求項１記載の電気融着継手。
【請求項３】
融着部と融着部の間の渡り部に形成された凹溝の断面寸法も、プラスチック管を融着する融着部に形成された凹溝の断面寸法と異なっていることを特徴とする請求項１又は２記載の電気融着継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック管の接続に用いられる電気融着継手に関し、熱可塑性樹脂管の内周部に形成された凹溝に電熱線を嵌入した構造の電気融着継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気融着継手は、通常射出成形法を用いて製造され、ポリエチレンやポリブテン等の熱可塑性樹脂からなる継手本体の内周部に電熱線が埋設されている。生産性の優れた電気融着継手として、例えば特許文献１に示すように、熱可塑性樹脂からなる管材の内面に沿って螺旋状の凹溝を切削加工で設け、この凹溝内に電熱線を嵌入した構造のものが提案されている。特許文献１には、凹溝に電熱線を嵌入するものであるので、大口径の電気融着継手に対しても作業性がよく、また電熱線に不良箇所が発見されても電熱線を凹溝から剥離して他の良品と容易に交換することができると説明されている。また、凹溝の幅は電熱線の外径よりも若干小さく形成して、この凹溝内に電熱線を圧入することにより電熱線は凹溝に保持されると説明されているが、前記電熱線の外径よりも若干小さくされる場合のほかに、電熱線の外径と等しい場合であっても、或いは、凹溝開口側の幅は電熱線外径よりも狭く、凹溝底面側に向かう程広がったものであってもよいとも説明されている。いずれであっても、凹溝は全長にわたり同一の断面寸法になるように加工されている。
【特許文献１】特開平８−１５９３５８号公報（段落番号００１１〜００１４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に示す構造の電気融着継手は、熱可塑性樹脂からなる管材の凹溝を切削加工し、その凹溝に電熱線を嵌入するものであるので、生産性がよく、特に大口径の電気融着継手に対しては有効である。しかし、凹溝は熱可塑性樹脂管の内面に開口したままであるので、電熱線は挿入時に開口部から所定量以上飛び出さないよう凹溝底面までしっかりと嵌入され、保持されなければならない。ところで、凹溝が形成される熱可塑性樹脂管材と電熱線とは熱膨張係数が大きく異なる（例えば、ポリエチレンは銅より熱膨張係数が１０〜２０倍大きい）ため、温度変化に対する伸縮量が異なる。このため、製品状態の電気融着継手であっても、大きな温度変化に曝されると、電熱線が凹溝から浮き上がるような事態が生じることが考えられ、浮き上がり量が大きいと、配管工事時にプラスチック管を挿入する時に引っ掛かり、この電気融着継手は接続工事には使用できなくなってしまう。この問題はサイズが大きくなると生じ易く、従来から多く使用されていた小サイズ品では生じていなかった。
【０００４】
この点で、特許文献１は、凹溝は図面で見る限り電熱線の直径の２倍程度の深さがあり、電熱線が熱可塑性樹脂管材の内面まで浮き上がる恐れは小さい。しかし、凹溝幅が電熱線の外径より小さい場合、電熱線を深い溝底まで確実に圧入するのは難しく、熱可塑性樹脂管を加熱して柔らかくするなどの処理が必要になると思われ、製造プロセスが面倒となる。また、上述したように、特許文献１には、電熱線に不良箇所が発見されても電熱線を凹溝から剥離して他の良品と容易に交換することができるとも説明されていることから、実際には凹溝幅は電熱線の外径と等しい寸法に加工されていると思われる。また、電熱線は熱可塑性樹脂管の内面から離れた位置にあるので、接続時のプラスチック管への伝熱性が悪く融着性が良好とは言えない。
【０００５】
本発明は、上述した構造の電気融着継手を改良し、保管中に電熱線が凹溝から浮き上がることがなく、かつ融着性の良好な電気融着継手を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、保管時の温度環境を考慮して、電気融着継手を２０℃から７０℃までの温度サイクルに曝す冷熱サイクル試験を行い、電熱線の浮き上がり状況を調査した。その結果、浮き上がりは、凹溝が全長にわたって同じ寸法で形成され、プラスチック管表面を溶融して融着する融着部には生じない場合でも、コネクターと融着部をつなぐ部分や、融着部間をつなぐ渡り部において生じることを見出した。この部分は、融着部の電熱線がピッチが小さく巻き付け回数が多いのに比べて、ピッチが大きく巻き付け回数が少ない部分である。なぜ、この部分が浮き上がり易いのかよくわからないが、熱可塑性樹脂管材の半径方向の伸縮と軸方向の伸縮とが関係しているのではないかと思われる。
【０００７】
本発明は、プラスチック管の接続に用いられ熱可塑性樹脂管の内周部に形成された凹溝に電熱線が嵌入された構造の電気融着継手において、プラスチック管を融着する融着部に形成された凹溝の断面寸法と、融着部とコネクターピンとの間の巻端部に形成された凹溝の断面寸法とが異なっていることを特徴としている。これにより、巻端部に形成された凹溝の単位長さ当たりの電熱線保持力が、融着部に形成された凹溝の単位長さ当たりの電熱線保持力よりも大きくなるようにしている。
本発明において、前記巻端部に形成された凹溝の断面寸法は、前記融着部に形成された凹溝の断面寸法に対し、幅も狭く深さも深いか、或いは幅だけが狭いか、または深さだけが深いかのいずれかをとることができる。
また、本発明において、融着部と融着部の間の渡り部に形成された凹溝の断面寸法も、プラスチック管を融着する融着部に形成された凹溝の断面寸法と異なるようにすることができる。この場合、前記巻端部に形成された凹溝と同様、単位長さ当たりの電熱線保持力が、融着部に形成された凹溝の単位長さ当たりの電熱線保持力よりも大きくなるようにする。
なお、前記凹溝の断面形状は下部が円弧状をしたＵ字状とし、融着部に形成された凹溝寸法は、電熱線の外径ｄに対し、幅ａが（０．９〜０．７）ｄ、深さｂは（１．０５〜０．９４）ｄとすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、保管時に温度変動があっても、配管作業ができなくなるほど電熱線が凹溝から浮き上がることを防止することができるので、品質信頼性の高い電気融着継手を提供することができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の電気融着継手としてソケット１０を例に説明する。図１はソケット１０の縦断面略図である。ポリエチレン製のスリーブ１の内周面に螺旋状の凹溝２が切削加工により形成され、凹溝２内に電熱線３が嵌入され、スリーブ１の左右端には電熱線３の両端部と結合される通電用のコネクターピン４（４ａ、４ｂ）が装着されている。スリーブ１の内周面５は、左方から挿入されたプラスチック管（図示せず）の表面を溶融して融着する左融着部６ａと、右方から挿入されたプラスチック管（図示せず）の表面を溶融して融着する右融着部６ｂと、左融着部６ａと左コネクターピン４ａとの間の左巻端部７ａと、右融着部６ｂと右コネクターピン４ｂとの間の右巻端部７ｂと、左融着部６ａと右融着部６ｂとの間の渡り部８とに区分けされ、凹溝２は左巻端部７ａから右巻端部７ｂまで連続して形成されている。
【００１０】
融着部６（６ａ、６ｂ）は、スリーブ１とプラスチック管が融着する部分であり、ここに形成される凹溝２６は多数の電熱線が巻かれるように小さなピッチの螺旋形とされる。渡り部８及び巻端部７（７ａ、７ｂ）は融着に直接係わる部分ではないため、ここに形成される凹溝２７、２８は１〜２回程度の巻数の大きなピッチの螺旋形とされる。融着部６に形成される凹溝２６は、下部が円弧状をしたＵ字形状で、深さが例えば電熱線３の直径ｄと同程度の浅い溝に加工されることが好ましい。Ｕ字状で浅い溝は、加工がしやすく寸法精度も出しやすい。このため、電熱線はスリーブ１の内面５に近い位置に装着できる。その結果、スリーブ１に挿入されるプラスチック管の外周面と電熱線との間に空隙が形成されず、もってプラスチック管との融着時に気泡が生じないのでプラスチック管とスリーブ１との融着性が良好となる。具体的には、図２（ａ）に断面図で示すように、電熱線３の直径ｄに対し、幅ａが（０．９〜０．７）ｄの範囲の所定値、深さｂは（１．０５〜０．９４）ｄの範囲の所定値を狙って加工されることが望ましい。
【００１１】
一方、巻端部７に形成される凹溝２７は、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）で示すと同様な形状とするが、巻端部凹溝２７の単位長さ当たりの電熱線保持力が、融着部凹溝２６の単位長さ当たりの電熱線保持力よりも大きくなるよう、断面寸法を違えて加工される。即ち、巻端部凹溝２７は、融着部凹溝２６より幅が狭く、深さが深くなるように加工されることが好ましい。なお、必ずしも幅、深さの両方が上述通りになるように加工されなくても、図２（ｃ）に示すように融着部凹溝２６と深さは同一で幅だけを狭くしたり、図２（ｄ）に示すように幅は同一で深さだけを深くするように加工されてもよい。具体的には、電熱線３の直径ｄに対し、幅ａ１が（０．８〜０．６）ｄの範囲で前記融着部凹溝２６の加工狙い値より小さな幅となるような狙い値で、深さｂ１は（１．２〜１．１）ｄの範囲で前記融着部凹溝２６の加工狙い値より深くなるような狙い値で加工されることが好ましい。
【００１２】
渡り部８に形成される凹溝２８についても、巻端部凹溝２７と同様な作用が得られるよう同様な寸法関係で加工することが望ましいが、融着部凹溝２６と同様な寸法にすることもできる。これは、巻端部７がプラスチック管を挿入する時の通過領域であるのに対し、渡り部８はプラスチック管の先端部が到達する箇所であり、渡り部で電熱線が少し浮き上がっていてもプラスチックの挿入には問題にならないことがあるからである。なお、凹溝２は連続した螺旋状に加工されるが、前記巻端部凹溝２７、融着部凹溝２６、渡り部凹溝２８の加工は、工具を交換して行ったり、同じ工具で切削条件を変えて行ったり適宜な加工方法で行うことができ、その境界位置も厳密に規定する必要はない。前述した各凹溝寸法は、明らかに巻端部凹溝２７、融着部凹溝２６、渡り部凹溝２８であると認められる部分における寸法である。
【実施例】
【００１３】
内径２００ｍｍのポリエチレン製スリーブに、断面寸法の異なる凹溝を切削加工し、裸銅線の電熱線を嵌入したサンプルを作成した。サンプルの共通仕様は、電熱線は直径が０．９５ｍｍで、凹溝は底部が円弧状のＵ溝とし、巻端部凹溝はピッチ１６ｍｍで１ターン、融着凹溝はピッチ２．７ｍｍで２３ターン、渡り部凹溝はピッチ８０ｍｍで１ターンとした。電熱線は幅０．８ｍｍのローラで押付けて凹溝内に圧入した。
【００１４】
そして製作したサンプルを冷熱試験に付し、凹溝断面寸法と電熱線の浮き上がり状況を調べた。この冷熱試験は、定温恒温器  （佐竹化学機械工業（株）製型式：ＳＣ-Ｔ５０）にサンプルを投入し、２０℃から７０℃へ２時間かけて昇温し、７０℃で１時間保持し、 ７０℃から２０℃へ２時間かけて降温し、２０℃で４時間保持するというサイクルを５回繰り返すものである。表１に実験結果を示す。
【００１５】
【表１】
2008106800.tif 000003
【００１６】
融着部の全凹溝に電熱線を嵌入するためには、溝幅ａは０．７ｍｍ、深さｂは０．９ｍｍとするのが好ましくこの寸法を基準とした。表１に示す比較例４は、凹溝の全ての深さを０．９ｍｍとしたもので、巻端部と渡り部の電熱線の浮き上がりが大であった。また、比較例５は、凹溝の全ての深さを１．９ｍｍとしたもので、浮き上がりは生じないが融着部に融着不良が生じた。実施例１〜３は、図２（ｂ）〜（ｄ）に相当するもので、実施例３の渡り部で浮き上がりが認められたが、配管工事には問題ないレベルであった。表１は、冷熱試験における評価ではあるが、国内で考えられる温度環境をカバーしたものであり、十分に実用状態を表していると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の電気融着継手の概要示す縦断面図。
【図２】本発明の電気融着継手の凹溝を示す断面図。
【符号の説明】
【００１８】
１…スリーブ、  ２（２６，２７，２８）…凹溝、  ３…電熱線、
４…コネクターピン、  ５…スリーブ内面、  ６（６ａ，６ｂ）…融着部、
７（７ａ，７ｂ）…巻端部、  ８…渡り部、
【図１】
2008106800.tif 000004
【図２】
2008106800.tif 000005