(57)【要約】【課題】電気融着継手を用いた合成樹脂管接合部の融着界面の剥離・管亀裂の発生を防止して耐漏水性の向上を図る。【解決手段】被合成樹脂管２を挿入する受口１２を備え、該受口１２の内周側に電熱線１４を埋設し、該電熱線１４の通電発熱によつて受口内面と被合成樹脂管端部外面との界面を融着する継手を用いた管接合部において、被接合管２内に前記受口１２の入口端ｅを越える長さの曲げ剛性調整部材３（円筒体や螺旋体）を挿入した。【選択図】図１
2004245324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被合成樹脂管を挿入する受口を備え、該受口の内周側に電熱線を埋設し、該電熱線の通電発熱によつて受口内面と被合成樹脂管端部外面との界面を融着する継手を用いた管接合部において、被接合管内に前記受口の入口端を越える長さの曲げ剛性調整部材を挿入したことを特徴とする合成樹脂管接合部。
【請求項２】
曲げ剛性調整部材が円筒体であることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂管接合部。
【請求項３】
曲げ剛性調整部材が螺旋体であることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂管接合部。
【請求項４】
被合成樹脂管を挿入する受口を備え、該受口の内周側に電熱線を埋設し、該電熱線の通電発熱によつて受口内面と被合成樹脂管端部外面との界面を融着する継手であり、被接合管端部内に挿入され、該挿入先端が前記受口の入口端を越える長さの曲げ剛性調整用円筒体を有することを特徴とする電気融着継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気融着継手を用いた合成樹脂管接合部及び電気融着継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガス管、水道管、給湯管等の熱可塑性樹脂管を接合するための継手として電気融着継手、すなわち被合成樹脂管を挿入する受口を備え、該受口の内周側に電熱線を埋設し、該電熱線の通電発熱によつて受口内面と被合成樹脂管端部外面との界面を融着する継手が使用されている。
図８は電気融着継手の一例（直管ソケット継手）を示し、熱可塑性樹脂製であり、内面中央にストッパー１１’を有し、そのストッパー１１’の両側に受口１２’，１２’を備え、電熱線１４’を受口１２’，１２’の内周面に螺旋状に配置するように埋設し、電熱線１４’の両端を継手外面の両端側の両端子１３’，１３’に接続してある。
この電気融着継手１’を用いて合成樹脂管を接合するには、図９の（イ）に示すように合成樹脂管端部２０’，２０’を受口１２’，１２’に挿入し、次いで端子１３’，１３’に電源を接続し電熱線１４’を通電発熱させて受口１２’の内面と合成樹脂管端部２０’の外面との接触界面近傍の合成樹脂を溶融させ、所定時間後に通電遮断し前記の溶融樹脂を冷却凝固させて前記界面を図９の（ロ）に示すように融着させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
合成樹脂管接合部には極端に大きな曲げ外力が作用することがあり、充分な耐曲げ強度を付与することが必要である。
本発明者の前記電気融着継手についての鋭意検討結果によれば、接合後に合成樹脂管に極端な曲げ外力を加えると、図１０に示すように受口１２’の入口端ｅ近傍で融着界面が剥離し、その剥離奥端ｇで合成樹脂管に亀裂が発生し、漏水が発生するに至ることがある。
【０００４】
継手を用いた合成樹脂管接合部においては、受口の入口端で管厚みから（受口厚み＋管厚み）に一挙に変化しているために曲げ剛性の急変があり、この曲げ剛性の急変による曲げ応力の集中が避けられない。
而るに、継手受口内面と合成樹脂管端部外面との間を接着剤で固着する方式やゴムリングでシールする方式では前記曲げ応力の集中にもかかわらず、前記した曲げによる界面剥離・管亀裂の事例は報告されておらず、前記した曲げによる界面剥離・管亀裂は電気融着継手を用いた合成樹脂管接合部の固有の問題である。
【０００５】
電気融着継手を用いた合成樹脂管接合部の融着界面では、接合時の加熱による樹脂の熱膨張のために圧力が発生し、この圧力のために溶融樹脂の一部が前記界面から絞り出され、界面溶融樹脂の冷却凝固時、界面が前記絞り出しによる樹脂量減量のもとで元の受口内径もしくは管外径寸法に復元されようとする結果、界面に空隙や内部応力が発生され易く、前記電気融着継手による合成樹脂管接合後の極端な曲げによる融着界面剥離・管亀裂の原因は、前記界面での空隙や内部応力の発生にあると推定される。
【０００６】
従来、前記界面からの溶融樹脂の絞り出しに対し、電気融着継手の受口の内周面に溶融樹脂を溜めるための樹脂溜め部を形成することが公知であるが（例えば特許文献１参照）、この従来技術では、前記した極端な曲げによる融着界面剥離・管亀裂の問題は解決できない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２１３６７８号公報
【０００８】
本発明の目的は、電気融着継手についての本発明者の鋭意検討結果に基づき、電気融着継手を用いた合成樹脂管接合部の融着界面の剥離・管亀裂の発生を防止して耐漏水性の向上を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る合成樹脂管接合部は、被合成樹脂管を挿入する受口を備え、該受口の内周側に電熱線を埋設し、該電熱線の通電発熱によつて受口内面と被合成樹脂管端部外面との界面を融着する継手を用いた管接合部において、被接合管内に前記受口の入口端を越える長さの曲げ剛性調整部材を挿入したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る合成樹脂管接合部は、請求項１において曲げ剛性調整部材が円筒体であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る合成樹脂管接合部は、請求項１において曲げ剛性調整部材が螺旋体であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る電気融着継手は、被合成樹脂管を挿入する受口を備え、該受口の内周側に電熱線を埋設し、該電熱線の通電発熱によつて受口内面と被合成樹脂管端部外面との界面を融着する継手であり、被接合管端部内に挿入され、該挿入先端が前記受口の入口端を越える長さの曲げ剛性調整用円筒体を有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は請求項２に係る合成樹脂管接合部を示す図面であり、図１の（イ）は接合直前の状態を、図１の（ロ）は接合後をそれぞれ示している。
図１において、１は直線ソケット型の電気融着継手を示し、熱可塑性樹脂製であり、内面中央にストッパー１１を有し、その両側に受口１２，１２を備え、外面両端部に電気端子１３，１３を取付け、電熱線１４を両受口１２，１２の内周に螺旋状１４１，１４１に配設して埋設し、その両端を各端子１３，１３に連結してある。
２，２は熱可塑性樹脂製の合成樹脂管、３，３は受口入口端ｅを越える長さの曲げ剛性調整用円筒体であり、図１の（イ）に示すように該曲げ剛性調整用円筒体３を合成樹脂管端部２０，２０に挿入し、更にその管端部を受口１２，１２内に挿入し、次いで電熱線１４の通電発熱により図１の（ロ）に示すように受口１２の内面と管端部２０の外面とを融着してある。
【００１４】
図１の（ロ）において、曲げ剛性調整用円筒体３が受口入口端ｅを越えた部分Ｂの曲げ剛性をＥｂ、曲げ剛性調整用円筒体３及び管端部２０が内在している受口部分Ａの曲げ剛性をＥａ、合成樹脂管２のみの部分Ｃの曲げ剛性をＥｃとすると、それぞれの部分の積層数の関係から、
【数１】
Ｅａ＞Ｅｂ＞Ｅｃ
が成立し、曲げ剛性差の漸次的変化を確保できる。
従って、接合後の合成樹脂管に曲げ外力が作用しても、曲げ剛性差の漸次的変化のために曲げ集中を抑えて曲げ分散を促し得、受口入口端ｅでの曲げ変形を効果的に緩和でき、前記した受口内面と管端部外面との融着界面の剥離・管亀裂の発生をよく防止できる。
【００１５】
上記において、合成樹脂管端部２０への曲げ剛性調整用円筒体３の挿入状態が曲げに対してせんだん滑りを生じないように固定されている場合と固定されていない場合とでは、合成曲げ剛性（両部材を複合した系の曲げ剛性）に差があり、曲げ剛性調整用円筒体のヤング率、厚みの他、両者間の固定状態（前記せんだん滑りに対する完全固定、半固定、不固定）も曲げ剛性を調整するための要素にできる。
【００１６】
前記曲げ剛性調整用円筒体３の材質には、例えば金属、セラミックス、合成樹脂、繊維強化合成樹脂等を使用できる。
図１の（ロ）における曲げ剛性調整用円筒体３の先端箇所ｆでの曲げ剛性の変化を可及的に小さくするために、曲げ剛性調整用円筒体３には、合成樹脂管２に対し曲げ剛性の極端に大きくないものを使用することが好ましく、例えば、曲げ剛性調整用円筒体３の厚みを先端に至るほど薄くすることができる。
図１に示した実施例では、曲げ剛性調整用円筒体３の後端に鍔３０を設け（ただし鍔外径≦合成樹脂管外径）、この鍔３０を合成樹脂管端と継手内ストッパーとで挾持して曲げ剛性調整用円筒体を固定しているが、曲げ剛性調整用円筒体外径を合成樹脂管内径よりも僅かに大きくして曲げ剛性調整用円筒体を合成樹脂管端部内に嵌着してもよい。この場合、曲げ剛性調整用円筒体に縦方向に割れを入れ、弾性的に縮径可能とすることもできる。
【００１７】
図２は請求項３に係る合成樹脂管接合部を示す図面であり、図２の（イ）は接合直前の状態を、図２の（ロ）は接合後をそれぞれ示している。
図２において、１は前記した熱可塑性樹脂製の直線ソケット型電気融着継手を示し、内面中央にストッパー１１を有し、その両側に受口１２，１２を備え、外面両端部に電気端子１３，１３を取付け、電熱線１４を両受口１２，１２の内周に螺旋状１４１，１４１に配設して埋設し、その両端を各端子１３，１３に連結してある。２，２は熱可塑性樹脂製の合成樹脂管、３，３は受口入口端ｅを越える長さの曲げ剛性調整用螺旋体であり、図２の（イ）に示すように該曲げ剛性調整用螺旋体３を合成樹脂管端部２０に挿入し、更にその管端部を受口１２，１２内に挿入し、次いで電熱線１４の通電発熱により図２の（ロ）に示すように受口１２の内面と管端部２０の外面とを融着してある。
【００１８】
図２の（イ）において、曲げ剛性調整用円筒体が受口入口端を越えた部分Ｂの曲げ剛性をＥｂ、曲げ剛性調整用円筒体及び管端部が内在している受口部分Ａの曲げ剛性をＥａ、合成樹脂管のみの部分Ｃの曲げ剛性をＥｃとすると、それぞれの部分の積層数の関係から、
【数２】
Ｅａ＞Ｅｂ＞Ｅｃ
が成立し、曲げ剛性差の漸次的変化を確保でき、前記と同様に受口入口端ｅでの曲げ変形を緩和でき、前記した受口内面と管端部外面との融着界面の剥離・管亀裂の発生をよく防止できる。
【００１９】
上記曲げ剛性調整用螺旋体３の曲げ剛性は、螺旋化された帯条乃至は線条体の断面形状、巾や厚みの断面寸法、材質のヤング率等に左右され、これら要素の設定により所望の曲げ剛性に設定される。断面形状は、例えば矩形、方形、楕円形、円形、これらの形状にリブを付けた形状にすることができ、材質としては例えば金属、セラミックス、合成樹脂、繊維強化合成樹脂等を使用できる。
図２の（ロ）における曲げ剛性調整用円筒体３の先端箇所ｆでの曲げ剛性の変化を可及的に小さくするために、曲げ剛性調整用円筒体３には合成樹脂管に対し曲げ剛性の極端に大きくないものを使用することが好ましく、例えば、曲げ剛性調整用円筒体の厚みを先端に至るほど薄くすることができる。
図２に示した実施例では、曲げ剛性調整用螺旋体３の後端に鍔３０を設け（ただし鍔外径≦合成樹脂管外径）、この鍔を合成樹脂管と継手内ストッパーとで挾持して曲げ剛性調整用螺旋体３を固定しているが、曲げ剛性調整用螺旋体外径を合成樹脂管内径よりも大きくして曲げ剛性調整用円筒体を合成樹脂管端部内に弾性反力で装着してもよい。
【００２０】
図３は請求項４に係る電気融着継手を示す図面である。
図３において、１０は直線ソケット型の電気融着継手本体であり、両側に受口１２，１２を備え、外面両端部に電気端子１３，１３を取付け、電熱線１４を両受口１２，１２の内周に螺旋状１４１に配設して埋設し、その両端を各端子１３，１３に連結してある。３は継手本体１０の内面中央にストッパー１１を介して固定した曲げ剛性調整用円筒体であり受口入口端ｅを越える長さを有している。この曲げ剛性調整用円筒体３の材質としては、電気融着継手本体と同材質の熱可塑性樹脂、または別材質の繊維強化樹脂、金属、セラミックス等の異種材質を使用できる。
【００２１】
前記電気融着継手本体１０と曲げ剛性調整用円筒体３とが同材質である場合、両者を射出成形で一体成形できる。異種材質の場合は、電気融着継手本体の射出成形時に曲げ剛性調整用円筒体のストッパー部を電気融着継手内面の中央に埋着固定するか、電気融着継手本体の射出成形後に電気融着継手本体の内面中央のストッパーに曲げ剛性調整用円筒体を接着剤やビスにより固定することができる。
【００２２】
図４はその電気融着継手を用いた合成樹脂管接合部を示す図面であり、図４の（イ）は接合直前の状態を、図４の（ロ）は接合後をそれぞれ示している。
請求項４に係る電気融着継手を用いて合成樹脂管を接合するには、図４の（イ）に示すように各受口１２，１２のその内部の曲げ剛性調整用円筒体３，３との間に合成樹脂管端部２０を挿入し、次いで電熱線１４の通電発熱により受口１２の内面と合成樹脂管端部２０の外面との界面近傍の合成樹脂を溶融させ、所定時間後に通電を遮断し前記溶融樹脂を冷却凝固させて図４の（ロ）に示すように前記界面を融着させ、これにて接合を終了する。
【００２３】
図４の（ロ）において、曲げ剛性調整用円筒体３が受口入口端ｅを越えた部分Ｂの曲げ剛性をＥｂ、曲げ剛性調整用円筒体３及び管端部２０が内在している受口部分Ａの曲げ剛性をＥａ、合成樹脂管２のみの部分Ｃの曲げ剛性をＥｃとすると、それぞれの部分の積層数の関係から、
【数３】
Ｅａ＞Ｅｂ＞Ｅｃ
が成立し、曲げ剛性差の漸次的変化を確保でき、前記と同様に受口入口端ｅでの曲げ変形を緩和でき、前記した受口内面と管端部外面との融着界面の剥離・管亀裂の発生をよく防止できる。
【００２４】
請求項４に係る電気融着継手を用いた合成樹脂管接合部においても、合成樹脂管２と曲げ剛性調整用円筒体３との合成曲げ剛性が両者間の固定状態、曲げ剛性調整用円筒体の厚み、曲げ剛性調整用円筒体のヤング率等に依存する。而るに、図４の（イ）において、受口１２の内面と曲げ剛性調整用円筒体３の外面との間への合成樹脂管端部２０の挿入を容易にするように合成樹脂管端部２０の内面を曲げ剛性調整用円筒体３の外面に可及的に緩く接触させ、曲げ剛性調整用円筒体３の曲げ剛性をその厚みとヤング率とで設定することが好ましい。
図４の（ロ）における曲げ剛性調整用円筒体３の先端箇所ｆでの曲げ剛性の変化を可及的に小さくするために、曲げ剛性調整用円筒体３には、合成樹脂管２に対し曲げ剛性の極端に大きくないものを使用することが好ましく、例えば、曲げ剛性調整用円筒体３の厚みを先端に至るほど薄くすることができる。
【００２５】
前記合成樹脂管２としては、通常、接着剤接合が困難なポリオレフィン系樹脂管、例えばポリエチレン管、ポリプロピレン管、ポリブテン管等が対象とされる。
【００２６】
前記電気融着継手１または電気融着継手本体１０は通常被接合管と同材質との樹脂で成形され、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等が使用される。
【００２７】
前記電熱線１４には、例えばニクロム線、鋼・ニッケル合金線、マンガン・ニッケル合金線、鉄クロム線等を使用できる。
【００２８】
前記曲げ剛性調整用部材３には前記したように、金属例えば鋼、セラミックス、繊維強化樹脂または電気融着継手１または電気融着継手１０と同種の熱可塑性樹脂等を使用できる。
【００２９】
請求項１〜３において使用する電気融着継手は、例えば次のようにして製造できる。
すなわち、図５の（イ）に示すように内面中央にストッパー１１を有し、外面の左右に螺旋溝１４１０を有する内層１ａを左右分割型のコア金型４上に射出成形し、更に、図５の（ロ）に示すように一連続の電熱線１４を前記左右の螺旋溝１４１０，１４１０にわたって巻き付け、更に図５の（ハ）に示すように外金型５をセットし、電熱線１４の両端に既に固着してある端子１３，１３を外金型５に嵌支し、而るのち、外金型５内に樹脂を射出し、次いで冷却脱型することにより製造できる。
【００３０】
請求項４に係る電気融着継手は、例えば次のようにして製造できる。
すなわち、図６の（イ）に示すように左右分割のコア金型４及び筒型スペーサ６，６を組み立て曲げ剛性調整用円筒体３をストッパー１１を介して有しかつ外面の左右に螺旋溝１４１０を有する内層１ａを射出成形し、更に、図６の（ロ）に示すように一連続の電熱線１４を前記左右の螺旋溝１４１０，１４１０にわたって巻き付け、更に図６の（ハ）に示すように外金型５をセットし、電熱線１４の両端に既に固着してある端子１３，１３を外金型５に嵌支し、而るのち、外金型５内に樹脂を射出し、次いで冷却脱型することにより製造できる。
【００３１】
別材質の曲げ剛性調整用円筒体を用いる場合は、図７に示すように既に成形した曲げ剛性調整用円筒体３００（金属製、セラミックス製、繊維強化樹脂製。３０１は埋着固定用の突子を示す）をコア金型４上に挿通し、しかる後、スペーサ金型を組み立てたうえで前記内層の射出成形を行って曲げ剛性調整用円筒体３００付き内層を得、次いで前記図６の（ロ）、（ハ）の工程を採ることができる。
【００３２】
本発明は上記した直線ソケット電気融着継手に限定されず、他の型式、例えば片受けソケット、チーズ、エルボ、サドル、レジューサ等にも適用できる。
【００３３】
【実施例】
〔実施例１〕
図１に示した合成樹脂管接合部であり、電気融着継手には外径１４７ｍｍ、厚み１６ｍｍ、受口長さ（被接合管挿入長さ）８０ｍｍのポリエチレン射出成形品を使用し、被接合管には外径１１４ｍｍ、厚み１０．４ｍｍのポリエチレン管を使用し、曲げ剛性調整用円筒体にはＳＵＳ３０４製、厚み１．５ｍｍ、長さ９５ｍｍ（受口の入口端を越える部分の長さは１５ｍｍ）を使用した。
【００３４】
〔実施例２〕
図２に示した合成樹脂管接合部であり、電気融着継手には外径１４７ｍｍ、厚み１６ｍｍ、受口長さ（被接合管挿入長さ）８０ｍｍのポリエチレン射出成形品を使用し、被接合管には外径１１４ｍｍ、厚み１０．４ｍｍのポリエチレン管を使用し、曲げ剛性調整用螺旋体にはＳＵＳ製３０４の直径５ｍｍ、長さ１８００ｍｍの線条をピッチ２５ｍｍ、被接合管内径よりもやや大きい外径で螺旋状に形成した長さ９５ｍｍのもの（受口の入口端を越える部分の長さは１５ｍｍ）を使用した。
【００３５】
〔実施例３〕
図３に示した電気融着継手を用いて被接合管を図４に示すように接合した。
電気融着継手は、曲げ剛性調整用円筒体を一体成形した射出成形ポリエチレン製とし、外径を１４７ｍｍ、受口厚みを１６ｍｍ、受口長さ（被接合管挿入長さ）を８０ｍｍ、曲げ剛性調整用円筒体部の厚みを８．５ｍｍとし、長さを９５ｍｍ（受口の入口端を越える部分の長さは１５ｍｍ）とした。被接合管には外径１１４ｍｍ、厚み１０．４ｍｍのポリエチレン管を使用した。
【００３６】
〔比較例〕
実施例１または実施例２に対し、曲げ剛性調整用円筒体または曲げ剛性調整用螺旋体を省略した以外、実施例１または実施例２に同じとした。
【００３７】
上記の実施例品及び比較例品に極端に大きな曲げを加えて融着界面の剥離・管亀裂の発生の有無を検査したところ、比較例品で融着界面の剥離・管亀裂が生じた曲げ（試料数１０箇の全てに融着界面の剥離・管亀裂が生じた曲げ）を各実施例品（各試料数は１０箇）に加えたが、融着界面の剥離・管亀裂が生じたものは皆無であった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、電気融着継手を用いた従来の合成樹脂管接合部では、受口入口端における曲げ集中によって融着界面の剥離・管亀裂が生じることを知って受口の入口端での曲げ剛性変化の漸次化により前記の曲げ集中を緩和することを可能にしており、電気融着継手を用いた合成樹脂管接合部の耐漏水性を向上できる。
【００３９】
特に請求項２では、被接合管端部を曲げ剛性調整用円筒体の挿入によって真円化でき、融着強度の一様性をアップでき、耐漏水性の一層の向上を図ることができる。
【００４０】
請求項３では、曲げ剛性調整用螺旋体を縮径することにより被接合管の内径変化に容易に対処でき、融通性がある。
【００４１】
請求項４では、電気融着継手に曲げ剛性調整用円筒体が取り付けられているので、電気融着継手の管理・運搬に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項２に係る合成樹脂管接合部を示す図面である。
【図２】請求項３に係る合成樹脂管接合部を示す図面である。
【図３】請求項４に係る電気融着継手を示す図面である。
【図４】請求項４に係る電気融着継手を用いた合成樹脂管接合部を示す図面である。
【図５】請求項２または３で使用する電気融着継手の製造方法を示す図面である。
【図６】請求項４に係る電気融着継手の製造方法を示す図面である。
【図７】請求項４に係る電気融着継手の製造方法の前記とは別の例の要部を示す図面である。
【図８】公知の電気融着継手を示す図面である。
【図９】公知の電気融着継手を用いた合成樹脂管接合部を示す図面である。
【図１０】公知の電気融着継手を用いた合成樹脂管接合部の融着界面剥離・管亀裂を示す図面である。
【符号の説明】
１            電気融着継手
１１          ストッパー
１２          受口
１３          端子
１４          電熱線
１４１        螺旋電熱線
２            合成樹脂管
２０          合成樹脂管端部
３            曲げ剛性調整用部材
ｅ            受口入口端
【図１】
2004245324.tif 000003
【図２】
2004245324.tif 000004
【図３】
2004245324.tif 000005
【図４】
2004245324.tif 000006
【図５】
2004245324.tif 000007
【図６】
2004245324.tif 000008
【図７】
2004245324.tif 000009
【図８】
2004245324.tif 000010
【図９】
2004245324.tif 000011
【図１０】
2004245324.tif 000012