(57)【要約】【課題】  穿孔過程での電熱線の切断に起因するガス漏れを防止することが可能な電気融着式分岐取り出し用継手を提供する。【解決手段】  全体が熱可塑性樹脂で形成され、元管１０に跨設されるサドル部２と、サドル部２から伸長する分岐管受容部３と、サドル部２の内周面に配設された電熱線６２を有する電気融着式分岐取り出し用継手１において、サドル部２の内周面に形成されるコールドゾーン２２、２４に、元管１０の外周面に当接するスペーサ部２１が形成される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体が熱可塑性樹脂で形成され、元管に跨設されるサドル部と、前記サドル部から伸長する分岐管受容部と、前記サドル部の内周面に配設された電熱線を有する電気融着式分岐取り出し用継手において、前記サドル部の内周面に形成されるコールドゾーンに、前記元管の外周面に当接する間隙保持部を有することを特徴とする電気融着式分岐取り出し用継手。
【請求項２】
全体が熱可塑性樹脂で形成され、元管に跨設されるサドル部と、前記サドル部から前記元管の管軸と交叉する方向に伸長し、分岐管を受取る分岐管受容部と、前記元管の前記分岐管受容部と交叉する部位に空孔を穿孔するカッターが収容される穿孔工具と接続される穿孔管部と、前記サドル部の内周面に前記空孔を取り囲んで配設された電熱線を有する分岐取り出し用継手において、前記サドル部の内周面に形成されるコールドゾーンに、前記元管の外周面に当接する間隙保持部を有することを特徴とする電気融着式分岐取り出し用継手。
【請求項３】
前記間隙保持部は、前記コールドゾーンの少なくとも一箇所に設けられる部材であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電気融着式取り出し用継手。
【請求項４】
前記間隙保持部は前記コールドゾーンの各コーナー部に形成され、かつ前記穿孔管部に近い側に形成された間隙保持部は他の間隙保持部よりも大なる厚さを有する部材であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電気融着式取り出し用継手。
【請求項５】
前記間隙保持部は、０．５〜１ｍｍの範囲にある厚さを有する部材であることを特徴とする請求項１乃至４記載の電気融着式分岐取り出し用継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガスが流通する樹脂製元管から樹脂製分岐管を取り出すために使用される電気融着式分岐取り出し用継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス配管等において、地中に埋設され、ガスが流通した状態の樹脂製元管から樹脂製分岐管を簡単に取り出せるようにするために、例えば電気融着式サドル型継手（以下ＥＦサドル型継手という）を元管に装着し、元管の中央部に上下方向に穿孔した穴から水平方向に分岐取り出しすることが行われている。従来のＥＦサドル型継手は、その取出し口径が元管よりも小さいため、融着面積を比較的大きくすることができる。この広い融着面積と小さい取出し口径により、８０℃の熱水中で圧力を印加する熱間内圧クリープ試験（ＪＩＳ  Ｋ  ６７７５−３）を行っても、十分な余裕をもって規定値（規定試験条件（温度、時間、円周応力）において、割れその他の欠点を生じないこと）を満足させることが可能であった。
【０００３】
しかして、近年、ガス需要量の増加に伴い、ＥＦサドル型継手により、樹脂製元管に対してそれと同等の大きさの樹脂製分岐管を接続し、大流量の分岐取り出しを行うことが要求されている。例えば特許文献１には、樹脂製本管の表面に融着するサドル部とそこから本管の軸に対して直角方向に水平分岐する分岐管部と両者の間に直立する穿孔管部とを有する継手に、穿孔管部の内面に先端の刃部が断面ロの字形ないしは弓形のカッターを内装し、先端の刃部を本管の外周面側部に直立方向から押圧して本管の側部を切り欠くように穿孔することが記載されている。特許文献２には、穿孔用カッターの構成以外は、特許文献１と同様の分岐管継手が記載されている。この構成によれば、元管の軸線よりもオフセットした位置で元管に対して直交するように前進させることで元管の側部を切り取って穿孔するカッターにおいて、カッター支持板と、このカッター支持板に対してその両端が固定されて断面曲線上状に屈曲されたカッター板と、カッター板の一端に形成された刃部とを有し、刃部の両端部から中央部側へ行くに従って刃部の外周刃面は次第に大きくなされており、内周刃面は逆に小さくなされている穿孔用カッターが記載されている。また特許文献３には、サドル部より突設される胴部又はスピゴット部とサドル部の両側に側方に突設される鍔とを有し、サドル部座面に電熱線を渦巻状に埋設した電気融着継手に、サドル部を延長して鍔より突設させ、サドル部座面を円周上に延長させた電気融着継手が記載されている。この継手によれば、接続される枝管の径が大きくても、鍔部の位置を変えないで必要な融着面積と十分な非融着面積とを確保することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５９６８３号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−８８０８２号公報（第３〜４頁、図１、図８）
【特許文献３】特開２００２−２２８０７９号公報（第２〜３頁、図３〜図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし特許文献１及び２に記載された電気融着式サドル型継手は、次のような問題がある。大流量の分岐取り出しを行う電気融着式分岐取り出し継手においては、元管に穿孔する空孔の面積を大きく必要とする分、融着面積が狭くなり、加えて取り出し口径が大きくなる分だけ分岐管に作用する引張り力も増大するので、融着面に作用する力も大幅に増大し、上述した熱間内圧クリープ試験で規定値を満足できないという問題がある。また特許文献３に記載された電気融着式サドル型継手は、元管の口径が小さい場合には、有効であるが、元管の口径が大きい（例えば１００Ａ以上）場合には、単純に渦巻状に埋設した電熱線の配置では、融着面積を確保しようとすると十分な非溶融面積を確保することができない。特に特許文献３の図６に示された構造は、内側のコールドゾーンが確保されておらず、このため、通電途中で、溶融した樹脂が内側にはみ出してしまい、またそれと同時に電熱線もはみ出すので、融着後の穿孔工程で、電熱線が切断され、ガスが元管のガスが電熱線と樹脂部分との隙間からコネクターピンを経て外部に漏洩するという問題がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、従来の電気融着式分岐取り出し用継手の問題点を解決し、ガスの漏洩を防止することが可能な電気融着式分岐取り出し用継手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の電気融着式分岐取り出し用継手は、全体が熱可塑性樹脂で形成され、元管に跨設されるサドル部と、前記サドル部から伸長する分岐管受容部と、前記サドル部の内周面に配設された電熱線を有する電気融着式分岐取り出し用継手において、前記サドル部の内周面に形成されるコールドゾーンに、前記元管の外周面に当接する間隙保持部を有するものである。
この構成によれば、例えば十分なコールドゾーンを確保できない場合においても、安定した電気融着接合が可能となる。
【０００８】
本発明においては、全体が熱可塑性樹脂で形成され、元管に跨設されるサドル部と、前記サドル部から前記元管の管軸と交叉する方向に伸長し、分岐管を受取る分岐管受容部と、前記元管の前記分岐管受容部と交叉する部位に空孔を穿孔するカッターが収容される穿孔工具と接続される穿孔管部と、前記サドル部の内周面に前記空孔を取り囲んで配設された電熱線を有する分岐取り出し用継手において、前記サドル部の内周面に形成されるコールドゾーンに、前記元管の外周面に当接する間隙保持部を有するものである。
この構成によれば、安定した電気融着接合が可能な信頼性の高い大流量の分岐取り出しを行う電気融着式分岐取り出し継手が可能となる。
【０００９】
本発明においては、前記間隙保持部は、前記コールドゾーンの少なくとも一箇所に設ける部材とすることができる。また、大口径の分岐取り出しを行う場合は、前記間隙保持部は前記コールドゾーンの各コーナー部に形成され、かつ前記穿孔管部に近い側に形成された間隙保持部は他の間隙保持部よりも大なる厚さを有することが好ましい。さらに、前記間隙保持部は、０．５〜１ｍｍの範囲にある厚さを有することが特に好ましい。
このような構成によれば、該電気融着式分岐取り出し用継手を元管に跨設、クランプしたときにおいても、該電気融着式分岐取り出し用継手と元管との間に一定の間隙を保持することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サドル部内周面に形成されるコールドゾーンの一部に、所定厚さ（例えば０．５〜１．２ｍｍ）の間隙保持部（以下スペーサ部という）が設けられているので、電熱線への通電により溶融した樹脂はサドル部内周面と元管との間に滞留し、コールドゾーンの内側の穿孔される部分に流出しないので、電熱線の流れが防止されることから、穿孔過程での電熱線の切断に起因するガス漏れを防止することができる。そのため、ＥＦサドル型継手の信頼性を向上することが可能となる。特に、本発明は、元管口径が大きい場合、又は元管に穿孔する空孔の面積を大きくする必要がある場合、もしくは元管口径と同等の口径を分岐取出しする場合に有効に適用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる分岐取り出し用継手の斜視図、図２は図１をＡ方向から見た矢視図、図３は本発明の他の実施の形態に係わる分岐取り出し用継手の斜視図、図４は図３をB方向から見た矢視図、図５は図１に示す分岐取り出し用継手を元管に装着した状態を示す側面図、図６は図１に示す分岐取り出し用継手の穿孔前の状態を示す断面図、図７は図１に示す分岐取り出し用継手の穿孔後の状態を示す断面図、図８は本発明の継手に装着されるインナーを展開した平面図、図９はインナーの他の例を示す平面図である。
【００１２】
図１および図２において、１は地中に埋設された元管（不図示）の側部に装着される分岐取り出し用継手（以下分岐継手という）である。分岐継手１は、元管と同一又は同系統の熱可塑性樹脂（例えばポリエチレンに代表されるポレオレフィン系樹脂）で形成され、内周面が元管の外周面に密着するような曲率半径を有する、円弧状の断面形状を有するサドル部２と、元管（不図示）と交叉（例えば直交）するようにサドル部２から突出し、分岐管（不図示）が接続される分岐管受容部３と、元管（不図示）と交叉（例えば直交）するようにサドル部２から突出し、元管の穿孔手段（不図示）が接続挿入される穿孔管部４を有する。元管の軸心方向に沿ってサドル部２の内周面には、継手と元管との融着部を形成するために、電熱線を有するインナー（不図示）が装着されている。インナーは、成形用金型内にインサートされ、熱可塑性樹脂を用いてサドル部２を含む分岐継手１を射出成形することにより、サドル部２の内周面に固定することが可能である。前記サドル部２の内周面には、電熱線が存在するワイヤーゾーン２３と称する領域が形成される。このワイヤーゾーン２３の内側及び／又は外側には、電熱線を有しないコールドゾーン２２，２４と称する領域が存在する。前記ワイヤーゾーン２３は、電熱線を加熱することにより樹脂を溶融させる役割を担い、前記コールドゾーン２２，２４は、溶融した樹脂を分岐継手の外側に流出することを防止し、以って分岐継手と元管との融着界面を融着接合に必要な界面圧力（以下界面圧力という）に保持する役割を担う。
【００１３】
上記融着部は、サドル部２の内周面に直接巻線を施すことにより形成することが可能であるが、巻線に要する工数を考慮すると、例えば図８に示す中空円板状のシート状部材（インナー）を準備しておき、その部材をサドル部２の内周面に固定することが好ましい。特に本願発明の同径活管分岐取り出し継手においては、熱間内圧クリープ試験における内圧の影響を最小限とするために、空孔６３に電熱線６２を可能な限り接近させ、前記内圧で生じる受圧面積を最小とすることが望ましい。
【００１４】
図８に示すインナー６は、例えば熱可塑性樹脂で形成された基板６１とその一方の面に巻回された電熱線６２を有する。電熱線６２は長円形の空孔６３の周囲に基板６１の外周側から内周側に螺旋状に巻回された螺旋巻部６５とその内周側でかつ軸心Ｘ方向と交叉するように折り返すことにより葛折り状に巻回された葛折巻線部６６を含む。葛折巻線部６６は、角度α（例えば９０度）の範囲で空孔に向かって段階的に巻線部の長さが短くなるように折り返されて形成された、略扇形形状の巻線部である。電熱線６２の巻き始めは端子６４に係止され、またその巻き終わりは螺旋巻部６５の外周側に設けられた端子６７に係止されている。
【００１５】
図９に示すインナー６は、上記と同様に基板６１とその一方の面に巻回された電熱線６２を有する。この電熱線６２は、軸心Ｘ方向と交叉するように葛折り状に折り返すことにより形成された葛折巻線部６６とその内周側でかつ長円形の空孔６３の周囲に螺旋状に巻回された螺旋巻部６５とその外周側に葛折り状に巻回された葛折巻線部６６を含む。葛折巻線部６６は、角度β（例えば１０８度）の範囲で絶縁性基板６１の外周部に向かって段階的に巻線部の長さが短くなるように折り返されて形成された、略扇形形状の巻線部である。電熱線６２の巻き始めは端子６４に係止され、またその巻き終わりは螺旋巻部６５の外周側に設けられた端子６７に係止されている。なお、正確な巻線を行うために、図示しないが、基板６１の表面に所定の巻線形状に沿って電熱線を案内する複数の突起或いは溝を設けておくことが好ましい。上記の各インナーによれば、螺旋状の巻線部の内周側又は外周側には、略扇型状の巻線部が付加されるので、分岐管直下における電熱線が存在しない部分が極めて少なくなり、前記内圧で生じる受圧面積を最小にせしめ、融着界面の剥離をより確実に防止することができる。
【００１６】
ところが、受圧面積を最小としたために、内側コールドゾーン２２は、より狭い領域にしか確保できない問題が生じる。このために、通電途中で、溶融した樹脂が内側にはみ出してしまい、またそれと同時に電熱線もはみ出すという現象を生じる場合がある。図１および図２に示した電気融着式分岐取り出し継手は、分岐取り出し径１００Ａに関する例で、比較的分岐取り出し口径の小さな１００Ａにおいて、コールドゾーン２２には、平面からみて長方形に形成されたスペーサ部２１が形成されている。穿孔管部４は、穿孔手段（不図示）が挿入されるフランジ本体４１とその上端面にボルト・ナットを含む締結手段４３で固定される閉止フランジ４２を有する。
【００１７】
元管の口径が極めて大きい（例えば１５０Ａ以上）場合には、内側コールドゾーン２２が極端に狭く、外側コールドゾーン２４の面積が比較的広くなるので溶融した樹脂を積極的に外側コールドゾーン２４に滞留させるべく、図３および図４に示すように、コールドゾーンの四隅の各々にスペーサ部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが形成される。図３および図４において、図１および図２と同一部分は同一の参照符号で示し、その詳細な説明を省略する。
【００１８】
上記スペーサ部２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、その数及び設置位置に加えてその寸法も元管の口径に応じて設定される。例えば、口径が１００Ａの場合は、図１に示すように内側のコールドゾーン２２の上側（穿孔管部４に近い側）の１箇所に形成されたスペーサ部２１の厚さは、０．５〜０．８ｍｍの範囲に設定される。また、口径が１５０Ａ及び２００Ａの場合は、図３および図４に示すようにコールドゾーンの四隅の各々にスペーサ部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが形成される。ただし、口径が１５０Ａの場合は、スペーサ部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの厚さｔ１〜ｔ４はいずれも０．８〜１．２ｍｍの範囲に設定され、口径が２００Ａの場合は、スペーサ部２１ａ、２１ｂの厚さｔ１、ｔ２は、０．８〜１．２ｍｍの範囲に設定されかつスペーサ部２１ｃ、２１ｄの厚さｔ３、ｔ４は、０．６〜０．７ｍｍの範囲に設定される。
【００１９】
上記の分岐継手１は、以下の手順で元管に装着され、例えば図５に示すような状態が得られる。先ず分岐継手１にクランプ治具５を装着しておく。クランプ治具５は、穿孔管部４の両側でサドル部２の外周に装着される、一対の円弧状の補強部５１とその一端部（図面の下側）にボルト・ナットを含む締結部材５３で結合された三角形状断面を有する支持部５２と、支持部５２にヒンジ部５４を介して回動自在に連結された円弧状のアーム部５５と、その端部に固定された締結部５６とを有する。なお、アーム部５５は、図示しないが、図面の右側から見ると、櫛歯状に形成された部材であり、その自由端には断面Ｌ字型の締結部５６が固定されている。次いで上記の元管１０の外周面に、上記のクランプ治具５を有する分岐継手１をセットしサドル部２の内周面を元管１０に密着させた後、アーム部５５を回動させて、締結部材５６を補強部５１の他端に当接してからボルト・ナットを含む締結部材５７で両者を結合することにより、元管１０に分岐継手１が装着される。しかる後、コネクターピンに電圧源を接続して電熱線（これらの部材はいずれも図示を省略）に通電することにより継手１を元管１０に融着固定することができる。例えばサドル部２に設けたインジケータ（不図示）の上昇（融着が完了したことを示す）を目視で確認した後、継手１からクランプ治具５が取り外される。ただし、継手１の口径が、例えば２００Aといった大口径の場合は、継手１は、クランプ治具５を取り付けた状態で埋設される。
【００２０】
融着が完了した後、図６に示すように、分岐継手１の穿孔管部４に、シャッター装置７が固定され、その上に穿孔装置８が装着される。シャッター装置７は、フランジ付管７１の内部に、開閉可能なシャター７２が設置された構造を有する。穿孔装置８は、フランジ付管７１上に固定される円筒状の本体８１と、その内部に挿入されるカッター８３を有する。カッター８３は、本体８１の上部に固定された送りシャフト８５に案内される送りシャフト８２と、その上端部に固定され、下部にメネジ（不図示）が設けられた操作ハンドル８６と、本体８１の上端部に固定され、外周にオネジ（不図示）が設けられたリング状の連結部８４を有する。上記の操作ハンドル８６を回転させ、操作ハンドル８６の下端部が連結部８４に当接するまでカッター８３をスライド下降させることにより、操作ハンドル８６と連結部８４とを結合すると共に、カッター８３を元管１０の真上に位置させる。この状態から、図示しない回転工具（ラチェットレンチ又はスパナ等）を用いて送りシャフト８２の上端にある六角状頭部８７を回転させることにより、図７に示すように、元管１０の側面が穿孔され、その穿孔片（不図示）はカッター８３内に収容される。次に、カッター８３を図６に示す位置まで引き上げた後、シャター７２を閉じてから、穿孔装置８がシャッター装置７から取り外される。カッター８３は、断面が例えばコの字形または半円弧状に形成し、元管の側面を抉り取るように穿孔する構造とすることで、コンパクトなカッター及び分岐取り出し継手で大きな開口面積の孔を開けることができる。
【００２１】
図１及び図３に示す分岐継手１によれば、サドル部２の内周面には、コールドゾーンに所定厚さのスペーサ部２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）が設けられているので、分岐継手１のサドル部２の内周面をクランプ治具５用いて元管１０に締結、密着させた後にあっても、元管１０と分岐継手１との間に一定の隙間を確保することができる。そして、サドル部２の内周面と元管１０の外周面が融着する時に、溶融樹脂は両者間の隙間に流入し、これにより、溶融樹脂はカッターにより穿孔される部位に流れ出すことが防止され、溶融過程において溶融樹脂とともに電熱線がその部位に流出することが解消される。従って融着後の穿孔工程で、電熱線が切断されてその切断された部分からガスが漏洩するといった不具合を確実に防止することができる。前記スペーサ部２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）は、別体で設け分岐継手１に装着してもよいし、分岐継手１と一体として、形成されてもよい。
【実施例】
【００２２】
継手の内周面に図８に示すインナーを装着した図３に示す口径が２００Ａの中密度ポリエチレン製継手（各スペーサ部の厚さｔ＝１．０ｍｍ）を作製し、図５に示すように元管にセットし（２３℃での締付トルク：７．８Ｎ．ｍ）、ついで電熱線に通電した。この場合の電熱線への通電時間と界面圧力との関係を図１０に示す。また、スペーサ部の厚さｔを０．６５ｍｍに変更した以外は上記と同様の継手を作製し、上記と同様の手順で元管に継手を融着した。この場合の電熱線への通電時間と界面圧力との関係を同じく図１０に示す。さらにスペーサ部を設けない以外は上記と同様の継手を作製し、上記と同様の手順で元管に継手を融着した。この場合の電熱線への通電時間と界面圧力との関係を同じく図１０に示す。図１０から、スペーサ部がない（ｔ＝０）場合は、通電時間が、２３０〜３００ｓの間で、約０．１５８ＭＰａの界面圧力が発生するが、厚さｔ＝０．６５ｍｍのスペーサ部を設けた場合は、界面圧力は０．１３２ＭＰａと約１７％低減され、厚さｔ＝１．０ｍｍのスペーサ部を設けた場合（曲線ｃ）は、界面圧力は０．１１４ＭＰａと約２８％低減されることがわかる。すなわち図１０から、スペーサ部がない場合に比べて、スペーサ部を設けることにより、界面圧力が低減され、またスペーサ部が厚いほど、界面圧力が低減されることがわかる。即ち、スペーサ部の厚さを適切に設定することで、溶融した樹脂をはみ出させず、且つ融着強度が十分確保されるための継手に求められる界面圧力を任意に設定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係わる分岐取り出し用継手の斜視図である。
【図２】図１をＡ方向からみた矢視図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係わる分岐取り出し用継手の斜視図である。
【図４】図４をＢ方向からみた矢視図である。
【図５】図１に示す分岐取り出し用継手の組立て状態を示す側面図である。
【図６】図１に示す分岐取り出し用継手の穿孔前の状態を示す断面図である。
【図７】図１に示す分岐取り出し用継手の穿孔後の状態を示す断面図である。
【図８】図１の分岐取り出し用継手に装着されるインナーを展開した平面図である。
【図９】インナーの他の例を示す展開図である。
【図１０】図１に示す継手の通電時間と界面圧力との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１：分岐継手
２：サドル部、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ：スペーサ部（間隙保持部）、２２：内側コールドゾーン、２３：ワイヤーゾーン、２４：外側コールドゾーン
３：分岐管受容部、
４：穿孔管部、４１：フランジ本体、４２：閉止フランジ、４３：締結部材
５：クランプ治具、５１：固定部、５２：アーム部、５３、５７：締結部材、５４：ヒンジ部、５５：補強部、５６：締結部
６：インナー、６１：基板、６２：電熱線、６３：端子、６４：螺旋巻部、６５：葛折巻線部
７：シャター装置、７１：シャッター収容部、７２：シャッター
８：穿孔機、８１：本体、８２、８５：送りシャフト、８３：カッター、８４：ガイド、８６：操作ハンドル、８７：六角状頭部
１０：元管
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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