(57)【要約】【課題】電気融着継手を用い、工場での加工配管は勿論、現場施工においても容易に複合管を他の配管材に接続することができる複合管の接続構造及び接続方法を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂製の内層２３と、金属補強層２２とを備える複合管２の管端に拡径処理によって設けられた挿し口部嵌合部２ａに、電気融着継手１ａの挿し口部４１を挿入嵌合し、挿し口部４１の外周面に沿うようにコイル状に継手本体４ａに埋設された電気抵抗発熱体３ａに通電して、挿し口部４１の外周面と挿し口部嵌合部２ａの内層２３の内周面とを融着するようにした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂製の内層と、この内層の周囲を囲繞する金属補強層とを備える複合管と、
挿し口部を有し、電気抵抗発熱体が前記挿し口部の外周面に沿うようにコイル状に継手本体に埋設された電気融着継手とからなり、
前記挿し口部が前記複合管管端の挿し口部嵌合部に挿入嵌合された状態で、前記電気抵抗発熱体に通電されることによって、前記挿し口部外周面と、前記挿し口部嵌合部の内層内周面とが融着されている複合管の接続構造であって、
前記複合管は、前記挿し口部嵌合部の内径が、前記挿し口部の外径と略同じに拡径形成されていることを特徴とする複合管の接続構造。
【請求項２】
複合管が、金属補強層の周囲を囲繞する熱可塑性樹脂製の外層を備えている請求項１に記載の複合管の接続構造。
【請求項３】
熱可塑性樹脂製の内層と、この内層の周囲を囲繞する金属補強層とを備える複合管の管端部を、その内径が、
挿し口部を有し、電気抵抗発熱体が前記挿し口部の外周面に沿うようにコイル状に継手本体に埋設された電気融着継手の前記挿し口部外径とほぼ同じになるように拡径して、挿し口部嵌合部を形成したのち、
この挿し口部嵌合部に前記挿し口部を挿入嵌合して、前記電気抵抗発熱体に通電し、挿し口部外周面と、前記挿し口部嵌合部の内層内周面とを融着することを特徴とする複合管の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水・給湯配管や、冷暖房用の冷温水配管、あるいは温水設備などに使用する内層が熱可塑性樹脂で形成され、この内層の外側に金属補強層が形成された複合管の接続構造及び接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、給水・給湯配管や、冷暖房用の冷温水配管、あるいは温水設備の配管材として、内層及び外層が熱可塑性樹脂で形成され、この内層と外層との間にアルミニウムなどからなる金属補強層を備えた複合管（例えば、積水化学工業（株）製  商品名エスロンスーパーエスロメッタクス）が使用されている。また、必要に応じて外層を設けず、金属補強層が外部に露出した状態で用いられるものや、外層の外側にさらに筒状の保温材が外嵌されたものもある。
【０００３】
上記複合管は、柔軟なため、現場で容易に曲げ加工ができることから、曲がり部分にチーズやエルボ等の継手が不要でシンプルな配管が可能であるとともに、曲げ加工後にその形状を保持でき、施工時の位置決めや、冷温水本管とファンコイルユニットとの接続がスピーディに行えるなどの利点を備えている。
また、上記複合管の管端部を他の配管材と接続する管継手としては、継手本体のパッキンが嵌合されたノズル部（挿し口部）とスリーブと間に複合管を挿入したのち、スリーブをかしめ工具をもいてノズル部方向にかしめて複合管を接続するようにしたスリーブ継手、継手に、あらかじめ抜け止めおよび止水機構をもたせ、接合しようとする配管材を挿入するだけのワンタッチ操作で接続可能にしたワンタッチ継手と称される管継手や、袋ナットを締め付ける方式の管継手などメカニカルな接続機構の管継手が用いられている。
【０００４】
しかし、上記のようなメカニカルな接続機構の管継手の場合、以下のような問題がある。
（１）継手本体など大部分が、主に金属（例えば、銅合金）で形成されていることから、金属価格の変動によりコストが高くつく場合があり、安定供給のリスクが高い。
（２）継手本体など大部分が、主に金属（例えば、銅合金）で形成されていることから、重量が重くなり、継手本体の腐食の発生リスクがある。
（３）継手を構成する部材の点数が多く、それらの組立が必要なため、組立工数、時間を要する、組立時に不良部材を使用するおそれや、組立間違いなどの製品不良が発生するおそれがある。
（４）継手に抜け止めや止水の構造を持たせるため、継手全体が大きくなり、狭い場所での配管作業が困難になるという問題がある。
【０００５】
また、熱可塑性樹脂管の接続方法としては、上記のようなメカニカルな接続構造以外にバット融着や電気融着継手（特許文献１）を用いる融着方法がある。
【０００６】
しかし、従来のバット融着や電気融着継手を用いて複合管を他の配管材に接続するには、それぞれ以下のような問題がある。
すなわち、バット融着は、管の端面同士を熱板等で溶融した後、管端同士を突き合わせて接合するようになっているため、上記の複合管をバット融着しようとした場合、複合管は、溶融しない金属補強層を備えているために、管端を押しつけた際に、溶融樹脂に面圧を加えることが難しく、複合管の接続に用いることは困難である。
【０００７】
一方、従来の電気融着継手の場合、接続する熱可塑性樹脂製配管材の端部を受口内に挿入した後、受口の内周面に沿って設けられた電気抵抗発熱体に通電して受口内周面と配管材外表面との界面を融着するようになっている。
しかしながら、上記複合管の場合、金属補強層が外部に露出しているものは勿論のこと、熱可塑性樹脂製の外層を備えているものにおいても、外層の厚みが極薄いものであるため、上記従来の電気融着継手の構造では、そのまま融着することができない。
【０００８】
そこで、融着部分の外層及び中間層を切除して、内層の外周面を露出させたのち、この内層の露出部分を電気融着継手の受口に挿入して融着する方法が既に提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許２６３９０８７号公報
【特許文献２】特開２００１-３１１４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記特許文献２の方法では、内層の外周面を正確に露出させなければならず、現場施工が非常に難しいという問題がある。
また、金属補強層を有する複合管の場合、金属補強層を切削除去しなければならないので、さらに現場施工が難しい。
本発明は、上記事情に鑑みて、電気融着継手を用い、工場での加工配管は勿論、現場施工においても容易に複合管を他の配管材に接続することができる複合管の接続構造及び接続方法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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明にかかる複合管の接続構造は、  熱可塑性樹脂製の内層と、この内層の周囲を囲繞する金属補強層とを備える複合管と、挿し口部を有し、電気抵抗発熱体が前記挿し口部の外周面に沿うようにコイル状に継手本体に埋設された電気融着継手とからなり、前記挿し口部が前記複合管管端の挿し口部嵌合部に挿入嵌合された状態で、前記電気抵抗発熱体に通電されることによって、前記挿し口部外周面と、前記挿し口部嵌合部の内層内周面とが融着されている複合管の接続構造であって、前記複合管は、前記挿し口部嵌合部の内径が、前記挿し口部の外径と略同じに拡径形成されていることを特徴としている。
【００１２】
本発明において、複合管は、金属補強層の周囲を囲繞する熱可塑性樹脂製の外層を備えているものが一般的であるが、外層はなくても構わない。
複合管の内層及び外層を構成する熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどのオレフィン系樹脂や、ポリ塩化ビニルなどが挙げられ、耐熱性が要求される用途に用いられる複合管においては、内層を耐熱性ポリエチレン樹脂などの耐熱性に優れたものを用いることが好ましい。
【００１３】
電気融着継手は、挿し口部が１つのキャップ形状や、複数の挿し口部を備えた、チーズ形状、両ニップル形状や、複合管に電気融着される１つの挿し口部と複合管以外の他の配管材と接続される他端がねじ構造や、他の配管材と接着や電気融着によって接続可能な受口形状となっていても構わない。
【００１４】
電気融着継手の継手本体の材質は、複合管の管端部を挿入したとき内周面に接する部分が、複合管の内層と融着可能な熱可塑性樹脂で形成されていれば、特に限定されないが、複合管の内層と同種の熱可塑性樹脂で、かつ全体が同じ熱可塑性樹脂で形成されていることが好ましい。
すなわち、複合管の管端部を挿入したとき内周面に接する部分が、少なくとも複合管の内層と同種の熱可塑性樹脂で形成されていれば、融着性がよく、また、継手本体全体を同じ熱可塑性樹脂で形成すれば、成形性に優れたものとなる。
【００１５】
また、継手本体は、継手本体内に埋設された電気抵抗発熱体を外部から視認可能なインジケータ孔をその壁面の一部に備えていることが好ましい。
電気抵抗発熱体は、特に限定されないが、線状をした発熱体本体と、この発熱体本体の周囲を囲繞する熱可塑性樹脂製被覆層とを備え、この熱可塑性樹脂製被覆層が、内層と同じ熱可塑性樹脂で形成されているものを用いることが好ましい。
【００１６】
本発明にかかる複合管の接続方法は、熱可塑性樹脂製の内層と、この内層の周囲を囲繞する金属補強層とを備える複合管の管端部を、その内径が、挿し口部を有し、電気抵抗発熱体が前記挿し口部の外周面に沿うようにコイル状に継手本体に埋設された電気融着継手の前記挿し口部外径とほぼ同じになるように拡径して、挿し口部嵌合部を形成したのち、この挿し口部嵌合部に前記挿し口部を挿入嵌合して、前記電気抵抗発熱体に通電し、挿し口部外周面と、前記挿し口部嵌合部の内層内周面とを融着することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる複合管の接続構造は、以上のように、熱可塑性樹脂製の内層と、この内層の周囲を囲繞する金属補強層とを備える複合管と、挿し口部を有し、電気抵抗発熱体が前記挿し口部の外周面に沿うようにコイル状に継手本体に埋設された電気融着継手とからなり、前記挿し口部が前記複合管管端の挿し口部嵌合部に挿入嵌合された状態で、前記電気抵抗発熱体に通電されることによって、前記挿し口部外周面と、前記挿し口部嵌合部の内層内周面とが融着されている複合管の接続構造であって、前記複合管は、前記挿し口部嵌合部の内径が、前記挿し口部の外径と略同じに拡径形成されている。
したがって、電気融着継手を用いて工場での加工配管は勿論、現場施工においても容易に複合管を他の配管材に接続することができる。
すなわち、複合管の挿し口部嵌合部において複合管の内層内周面と、挿し口部外周面とが融着されるので、複合管の外層及び金属補強層を切削除去する手間が不要である。
また、融着部が、複合管の内面で行われるので、管の外表面の傷付き、汚れなどによる融着不良の危険が少なく、環境や人による強度のバラツキを生じることなく、安定した接続部品質とすることができる。
継手を樹脂の射出成形にて形成できるので、寸法が安定し、内部欠陥もなく、軽量で安価な継手を容易に多量に生産することができる。
管と継手との接続が、電気融着により行えるので、特殊な技能は不要で、大きな設備も不要である。
また、接続する場所を選ばないので、工場でのプレハブ生産だけでなく、施工現場での接続にも使用できる
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかる複合管の接続構造の第１の実施の形態をあらわす斜視図である。
【図２】図１の接続構造の断面図である。
【図３】図２の融着部分の拡大断面図である。
【図４】図１の接続構造に用いる複合管と電気融着継手の斜視図である。
【図５】図４の電気融着継手を逆方向からみた斜視図である。
【図６】図４の電気融着継手に埋め込まれる電気抵抗発熱体の斜視図である。
【図７】本発明にかかる複合管の接続構造の第２の実施の形態をあらわす断面図である。
【図８】本発明にかかる複合管の接続構造の第３の実施の形態をあらわす断面図である。
【図９】本発明の接続構造に用いられる曲がり部用の電気融着継手の斜視図である。
【図１０】図９の電気融着継手に埋め込まれる電気抵抗発熱体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ説明する。
図１〜図３は、本発明にかかる複合管の接続構造の第１の実施の形態をあらわしている。
【００２０】
図１及び図２に示すように、この接続構造Ａは、２本の複合管２が、電気融着継手１ａを介して接続されている。
すなわち、複合管２は、管端部に設けられた挿し口部嵌合部２ａに電気融着継手１ａの挿し口部４１がそれぞれ挿入嵌合され、ターミナル端子３１間に通電することによって挿し口部４１の外周面と挿し口部嵌合部２ａの内層２３の外周面とが融着されている。
【００２１】
詳しく説明すると、各複合管２は、耐熱ポリエチレン樹脂製の内層２３と、アルミニウム製の金属補強層２２と、高密度ポリエチレン樹脂製の外層２１とからなる３層構造をしていて、管本体部２ｂと、この管本体部２ｂの端部に設けられた挿し口部嵌合部２ａとを備えている。
挿し口部嵌合部２ａは、管本体部２ｂに比べ拡径していて、その内径が後述する電気融着継手１ａの挿し口部４１の外径と略同じになっている。
【００２２】
電気融着継手１ａは、図４及び図５に示すように、中央にフランジ部４０を有し、このフランジ部４０を挟んで両側に挿し口部４１が設けられた両ニップル形状をしている。
また、電気融着継手１ａは、複合管２の内層２３と同じ耐熱ポリエチレン樹脂で形成された継手本体４ａと、この継手本体４ａに埋設された電気抵抗発熱体３ａと、２つのターミナル端子３１とを備えている。
【００２３】
電気抵抗発熱体３ａは、図３に示すように、ニッケルクロム線、鉄クロム線などの線状の発熱体本体３０ａと、この発熱体本体３０ａの周囲を囲むように設けられたポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂製の被覆３０ｂとからなる１本の被覆線材を曲げ加工して得られ、２つのコイル部３３と、２つのコイル部３３を接続する連絡部３２とを備えている。
そして、各コイル部３３の連絡部３２と逆側の端部で発熱体本体３０ａにそれぞれターミナル端子３１の一端が溶接固定されている。
【００２４】
コイル部３３は、その外径が挿し口部４１の外径と略同じに形成されている。
ターミナル端子３１は、フランジ部４０から平行に突出するように設けられている。
【００２５】
フランジ部４０には、図５に示すように、連絡部３２の中央部を臨む位置に、外部から電気抵抗発熱体の一部である連絡部３２の一部を視認可能なインジケータ孔４２が穿設されている。
インジケータ孔４２は、正常に複合管２が融着接続されたとき、融着時に溶融した樹脂の一部がこのインジケータ孔４２内に入り込み、外部から融着が正常に行われたか否かを容易に視認できるように設けられている。
【００２６】
また、電気融着継手１ａは、上記のように。被覆線材を曲げ加工して得た電気抵抗発熱体３ａを、曲げ加工状態を保ちながら射出成形金型（図示せず）内にセットし、継手本体４ａとなる熱可塑性樹脂を射出成形金型内に射出充填して一体成形することによって得られる。
【００２７】
この接続構造Ａは、上記のようになっており、複合管２を、電気融着継手１ａを介して他の配管材であるもう１つの複合管２と容易に接続できる。
そして、挿し口部４１の外周面を複合管２の内層の内周面に融着するようにしたので、外層２１及び金属補強層２２を切削することなく、複合管２を電気融着継手１ａを介して他の配管材である他の複合管２に接続することができる。
【００２８】
また、ターミナル端子３１間に通電するだけで融着できるので、危険が少なく、環境や人による施工のバラツキを生じることなく、安定した接続部品質とすることができる。
さらに、接続する場所を選ばないので、工場でのプレハブ生産だけでなく、施工現場での接続にも使用できる。
【００２９】
継手として射出成形にて形成できる電気融着継手１ａを用いるようにしたので、継手寸法が安定し、内部欠陥もなく、軽量で安価に大量に生産することができる。したがって、施工コストも低減できる。
また、挿し口部嵌合部２ａが管本体部２ｂより拡径されているので、挿し口部４１の内径を大きくすることができることによって、配管内を流れる電気融着継手１ａ部分での流露面積の縮小による圧損を少なくすることができる。
【００３０】
つぎに、上記接続構造Ａに用いる複合管１ａとして、φ１３ｍｍの積水化学工業（株）製  商品名エスロンスーパーエスロメッタクスを用いる場合を例にして、本発明の接続方法を説明する。
（１）挿し口部４１が外径１５．６ｍｍ、内径φ７．９mm（肉厚３．８５mm）の大きさの電気融着継手１ａ（発熱体本体３０ａの線径１．２ｍｍ）を射出成形する。
（２）上記エスロンスーパーエスロメッタクスの管端部を拡径して内径１５．６ｍｍの挿し口部嵌合部２ａを備えた複合管２を形成する。
（３）複合管２の管端面がフランジ部４０に当接するまで、挿し口部４１をそれぞれ複合管２の挿し口部嵌合部２ａに嵌合させる。
（４）クランプ（図示せず）にて抜け出しが発生しないように複合管２及び電気融着継手１ａを固定する（動くリスクが少ない環境であればクランプは必須ではない）。
（５）ターミナル端子３１に融着コントローラー（図示せず）の端子を接続し、20秒間通電を行う。
（６）接続部が十分に冷却したのち、クランプを開放し、インジケータ孔４２から溶融樹脂が流出していることを確認する。
【００３１】
図７は本発明にかかる複合管の接続構造の第２の実施の形態をあらわしている。
図７に示すように、この接続構造Ｂは、電気融着継手１ｂの継手本体４ｂが挿し口部４４に平行に複合管２の挿し口部嵌合部２ａを外側から囲むように配置され、挿し口部嵌合部２ａの外径とほぼ同じか少し大きな内径をした外筒部４５を備えている以外は、上記第１の実施の形態と同様になっている。
【００３２】
この接続構造Ｂは、上記のように外筒部４５を備えているので、溶融した樹脂が挿し口部嵌合部２ａの先端面から挿し口部嵌合部２ａの外周面まで回りこみ、複合管２と電気融着継手１ｂとをより強固に融着できるとともに、金属補強層２２の挿し口部嵌合部２ａの先端面で露出する部分をより確実にシールすることができる。
また、外筒部４５は、接続前の継手の状態で、融着不良の原因となる、挿し口部嵌合部２ａの外表面の傷つき、ごみの付着を防止できるとともに、手で直接さわることによる皮脂等の付着を防止することができる。
【００３３】
図８は本発明にかかる複合管の接続構造の第３の実施の形態をあらわしている。
図８に示すように、この接続構造Ｃは、電気融着継手１ｃが、継手本体４ｃの内側に補強のためのインコア５を備えている以外は、上記に第１の実施の形態と同様になっている。
なお、インコア５は、ステンレス鋼、銅合金（例えば、砲金、真鍮）、エンジニアリングプラスチック（例えば、ＰＰＳ，ＰＰＳＵ）等で形成されていて、電気融着継手１ｃを射出成形する際に予め電気抵抗発熱体３ａとともに射出成形金型内にセットされる。
【００３４】
この接続構造Ｃは、上記のようにインコア５が設けられているので、継手本体４ｃの挿し口部４１の肉厚を薄くすることができる。継手本体４ｃの挿し口部４１の肉厚を薄くしても熱溶融によって挿し口部４１が内径方向に変形することがない。
すなわち、電気融着継手１ｃの外径を大きくすることなく、挿し口部４１の内径を大きくすることができ、狭いところでの融着作業性を良好なものとすることができる。
【００３５】
図９は本発明にかかる複合管の接続構造に用いる電気融着継手の他の例をあらわしている。
図９に示すように、この電気融着継手１ｄは、２つの挿し口部４７が直交するように設けられ、曲がり配管部分に用いられるようになっている。
【００３６】
そして、電気抵抗発熱体３ｂは、図１０に示すように、２つのコイル部３３がそのコイルの中心軸を直交させるように配置されている以外は、上記電気抵抗発熱体３ａと同様になっている。
なお、図９中、４６はフランジ部である。
【００３７】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、２つの挿し口部が同径であったが、挿し口部を異径にして径の異なる複合管同士を接続できるようにしても構わない。
また、上記の実施の形態では、２つのコイル部が連絡部を介して導通しており、２つのターミナル端子間に通電することによって、２本の複合管を同時に融着できるようにしていたが、挿し口部ごとに２つのターミナル端子を１本の複合管ずつ融着できるようにしても構わない。
【００３８】
上記の実施の形態では、インジケータ孔が１つであったが、インジケータ孔を複数設けるようにしても構わない。
上記の実施の形態では、電気抵抗発熱体として発熱体本体を熱可塑性樹脂で被覆した被覆線材が用いられていたが、射出成形時にコイル部の隣接する発熱体本体が短絡しないように金型内に配置できれば、発熱体本体がむき出しのものを用いるようにしても構わない。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ，Ｂ，Ｃ  接続構造
１ａ，１ｂ，１ｃ  電気融着継手
２  複合管
２ａ  挿し口部嵌合部
２ｂ  管本体
２１  外層
２２  金属補強層
２３  内層
３ａ，３ｂ  電気抵抗発熱体
３０ａ  発熱体本体
３０ｂ  熱可塑性樹脂製被覆
３１  ターミナル端子
３２  連絡部
３３  コイル部
４ａ，４ｂ，４ｃ  継手本体
４１，４４，４７  挿し口部
４２  インジケータ孔
【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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