(57)【要約】【課題】架橋熱可塑性樹脂からなる管と継手を接続する接続方法であって、継手の製造コスト及び施工コストを低減でき、一層確実に接続することができる樹脂管と樹脂継手の接続方法を提供する。【解決手段】樹脂管と樹脂継手の接続方法においては、継手２として、少なくとも一端に管１を挿入する接続口３が設けられ且つ当該接続口側の内周部に接着性リング６が配置され、当該接着性リングが、接着性を有する改質ポリエチレン共重合体にエチレン重合体および／またはエチレン共重合体を１０〜９０重量％配合した樹脂組成物からなる継手を使用し、継手２の接続口３に管１の端部を挿入し、管挿入部分に相当する部位を継手２の外周側から加熱して接着性リング６を溶融させる。【選択図】図１
2016033391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋熱可塑性樹脂からなる管の端部に架橋熱可塑性樹脂からなる継手を接続する方法であって、継手として、少なくとも一端に管を挿入する接続口が設けられ且つ当該接続口側の内周部に接着性リングが配置され、当該接着性リングが、接着性を有する改質ポリエチレン共重合体にエチレン重合体および／またはエチレン共重合体を１０〜９０重量％配合した樹脂組成物からなる継手を使用し、継手の接続口に管の端部を挿入し、管挿入部分に相当する部位を継手の外周側から加熱して接着性リングを溶融させることを特徴とする樹脂管と樹脂継手の接続方法。
【請求項２】
接着性リングの溶融温度以上で且つ継手および管の溶融温度未満に加熱する請求項１に記載の接続方法。
【請求項３】
継手の外周部に熱風を吹き付けて加熱する請求項１又は２に記載の接続方法。
【請求項４】
継手の外周部にバンドヒーターを装着して加熱する請求項１又は２に記載の接続方法。
【請求項５】
継手の接続口側の肉厚が１．５〜３ｍｍ、接着性リングの肉厚が０．８〜１．８ｍｍであり、継手の外周から２５０〜３５０℃で３０〜６０秒加熱する請求項１〜４の何れかに記載の接続方法。
【請求項６】
継手は、接続口側に内管が設けられた二重管構造を備え、内管と接着性リングとの隙間に管の端部を挿入するように構成されている請求項１〜５の何れかに記載の接続方法。
【請求項７】
架橋熱可塑性樹脂からなる管の端部に架橋熱可塑性樹脂からなる継手を接続して構成された連結用の配管ユニットであって、請求項１〜６の何れかに記載の接続方法によって管に継手が接続され、管の端部の外周部と接着性リングとが融着し、継手の本体と接着性リングとが融着していることを特徴とする配管ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂管と樹脂継手の接続方法および配管ユニットに関するものであり、詳しくは、架橋熱可塑性樹脂からなる管と継手を加熱によって接続する接続方法、および、当該接続方法を使用して構成された連結用の配管ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
給湯設備や太陽集熱器などにおいては、給水、給湯用の管として、耐久性およびコストの観点から、従来の銅管に替えて、架橋熱可塑性樹脂からなる管が使用される傾向にあり、斯かる管同士の接続部分においては、管と同様の材料からなる継手が使用される。
【０００３】
上記の架橋熱可塑性樹脂からなる管に取り付けられる継手としては、管を挿入する接続口側の内周部に予め接着性リング（樹脂層）が配置され且つ通電によって発熱するコイルが接着性リングに埋設された「エレクトロヒュージョン継手」と称する通電加熱方式の継手が提案されている。斯かる継手において、上記の接着性リングは、特定の樹脂で被覆された電熱線を螺旋状に巻回して円筒状に一体化させたものであり、当該接着性リングの樹脂は、接着性を有する改質ポリエチレン共重合体にエチレン重合体および／またはエチレン共重合体を１０〜９０重量％配合した樹脂組成物から構成されている。そして、管に継手を接続する際は、コイルを所定温度に加熱することにより、接着性リングを溶融し、かつ、管の外周部および継手本体（外郭）を軟化させ、これにより、管と接着性リングとを融着一体化し、同時に、継手本体と接着性リングとを融着一体化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７７２１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、継手内部のコイルに通電して管に継手を融着する方法は、予めコイルが埋設された接着性リングを使用するため、継手自体のコストダウンが難しいと言う問題がある。しかも、コイルの発熱温度を当該コイルの仕様に応じて制御するためのコントローラーが必要であり、施工が大掛かりになってコストアップに繋がっている。
【０００６】
また、上記の通電加熱方式の継手において、接着性リングのコイルは、コントローラー側の端子と接続するために、電熱線が被覆樹脂に接着していない状態で埋め込まれており、通電加熱した場合には、コイルを構成する電熱線が遊動し、被覆樹脂を突き破り、電熱線が水路に露出することもある。その結果、使用時に漏水する虞もある。
【０００７】
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、架橋熱可塑性樹脂からなる管の端部に架橋熱可塑性樹脂からなる継手を接続する接続方法であって、継手の製造コスト及び施工コストを低減でき、しかも、融着時に被覆樹脂の亀裂などの発生がなく、一層確実に接続することができる樹脂管と樹脂継手の接続方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記の接続方法により管の端部に継手を接続してなる連結用の配管ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、従来の通電加熱方式の継手に関して、継手の内周部に配置される接着性リングの溶融状態、および、接着性リングの管、継手本体に対する融着状態を多数解析した結果、接着性リングに埋設されたコイルが樹脂同士の融着を阻害する傾向が確認された。そして、従来、接着性リングに予めコイルを埋め込むことにより、接着性リングを溶融させて樹脂同士を融着し得るとの認識を前提としていたのに対し、加熱方法を種々検討した結果、コイルを使用しない構造の接着性リングを継手の内周部に配置し、管挿入部分に相当する部位を継手の外周側から加熱し、加熱条件を工夫するならば、意外にも、接着性リングを十分に溶融でき且つ管の外周部および継手本体を軟化させて樹脂同士を融着し得ることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明の要旨は、架橋熱可塑性樹脂からなる管の端部に架橋熱可塑性樹脂からなる継手を接続する方法であって、継手として、少なくとも一端に管を挿入する接続口が設けられ且つ当該接続口側の内周部に接着性リングが配置され、当該接着性リングが、接着性を有する改質ポリエチレン共重合体にエチレン重合体および／またはエチレン共重合体を１０〜９０重量％配合した樹脂組成物からなる継手を使用し、継手の接続口に管の端部を挿入し、管挿入部分に相当する部位を継手の外周側から加熱して接着性リングを溶融させることを特徴とする樹脂管と樹脂継手の接続方法に存する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、継手にコイルを使用することがなく、加熱に当たって発熱制御用のコントローラーも必要がないため、継手の製造コストを低減でき、施工コストを低減できる。また、接着性リングが継手本体と管とにコイル等の異物を介することなく直接接触した状態において、継手の外周側から加熱して継手内部の接着性リングを溶融させるため、管外周部と接着性リングの融着面、継手本体の内周部と着性リングの融着面が確実に一体化し、融着部分に亀裂の発生がなく、一層高品位な接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に使用される樹脂継手の一例と樹脂管との接続構造を示す断面図である。
【図２】本発明に使用される樹脂継手の他の例と樹脂管との接続構造を示す断面図である。
【図３】本発明の接続方法を使用して作製された連結用の配管ユニットの一例を示す側面図である。
【図４】図１〜図３の樹脂継手の使用例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る樹脂管と樹脂継手の接続方法の実施形態ならびに連結用の配管ユニットの実施形態を図面に基づいて説明する。図中、符号１は管、符号２（２Ａ，２Ｂ）は継手、符号６は接着性リングをそれぞれ表している。なお、本発明は、その趣旨を越えない限り、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
本発明の接続方法は、架橋熱可塑性樹脂からなる管１の端部に架橋熱可塑性樹脂からなる継手２を接続する方法であり、例えば図１に示すように、継手２として、少なくとも一端に管１を挿入する接続口３が設けられ且つ当該接続口側の内周部に接着性リング６が配置された継手を使用する。
【００１４】
管１及び継手２を構成する架橋熱可塑性樹脂としては、代表的には架橋ポリエチレンが挙げられる。管１は、通常の押出成形で製造されたものであり、継手２は、成形された接着性リング６を中子に装着し、射出成形して製造されたものである。管１としては、外径１０〜３４ｍｍ程度、肉厚が１．６〜４．０ｍｍ程度の管が使用される。管１は、例えば、呼称が１３Ａの場合、外径１７ｍｍ、肉厚２．１ｍｍであり、呼称が２０Ａの場合、外径２７ｍｍ、肉厚３．２５ｍｍである。
【００１５】
継手２は、両端に管１を接続する構造のものでもよいが、例えば図１に示すように、一端（図面において右側の端部）に管１を挿入する接続口３が設けられ、他端（図面において左側の端部）に連結部（カプラー）４が設けられている。すなわち、例示した継手２は、一端側の接続口３から管１を挿入する円筒状の継手本体３０と、当該継手本体の他端側に設けられた例えば雌の連結部４と、継手本体３０の内周部に配置された接着性リング６とから構成されている。継手本体３０の奥端（連結部４の奥端）には、小径部に形成された突当て部３１が設けられており、斯かる突当て部３１は、継手本体３０に挿入された管１が突き当たり、また、連結部４に挿入された雄の連結部（カプラー）５（図４参照）が突き当たる部位である。
【００１６】
また、継手２としては、図２に示す構造の継手でもよい。図２に示す継手２は、接続口３側、すなわち、継手本体３０の内周側に内管３２が設けられた二重管構造を備えており、内管３２と接着性リング６との隙間に管１の端部を挿入するように構成されている。斯かる継手２においては、内管３２が設けられているため、加熱施工において管１の先端を相対的に挿入した際に継手２をより安定させ、かつ、軟化した管１が接着性リング６の膨張によって内側へ変形するのを防止することができる。
【００１７】
継手２において、接続口３側の肉厚、すなわち、接着性リング６の厚さを除く継手本体３０の肉厚は、強度および加熱操作する際の施工性を考慮して１．５〜３ｍｍ程度に設計され、１３Ａの管１に適用する場合で１．５〜２ｍｍ、２０Ａの管１に適用する場合で２．５〜３ｍｍに設定される。
【００１８】
接着性リング６は、例えば、管状に押出成形された後に所定長さに切断して作製されたものであり、前述のように、継手２を射出成形する際にその金型に装入されることにより、継手２の接続口３側の内周部、すなわち、継手本体３０の内周部に配置することができる。接着性リング６の内径は、管１が嵌合する大きさに設計され、接着性リング６の肉厚は、０．８〜１．８ｍｍ程度、１３Ａの管１に適用する場合で１．３〜１．５ｍｍ、２０Ａの管１に適用する場合で１．４〜１．６ｍｍに設定される。
【００１９】
接着性リング６は、接着性を有する改質ポリエチレン共重合体にエチレン重合体および／またはエチレン共重合体を１０〜９０重量％配合した樹脂組成物から構成されている。すなわち、接着性リング６は、管１及び継手２の架橋熱可塑性樹脂よりも低い温度で融解し、これを加熱溶融した場合、管１及び継手２を構成する架橋熱可塑性樹脂の架橋構造に絡み付いて管１及び継手２の樹脂と一体化するポリエチレンで構成されている。接着性リング６の具体的な組成は、特許第４７７２１７４号公報に開示されている。
【００２０】
本発明の接続方法においては、図１、図２に示すように、継手２の接続口３に管１の端部を挿入し、管挿入部分に相当する部位を継手２の外周側から加熱して接着性リング６を溶融させる。すなわち、管１の先端に継手２を仮装着した状態において、継手２の継手本体３０の外周側から加熱する。図中の符号Ｃは、継手２における加熱ゾーンを表している。
【００２１】
上記の加熱の操作においては、接着性リング６を溶融させると共に、管１及び継手２（継手本体３０）を軟化させるように加熱することが重要である。換言すれば、本発明においては、接着性リング６の溶融温度以上で且つ継手２及び管１の溶融温度未満に加熱する。これにより、管１外周部の樹脂の架橋構造ならびに継手２（継手本体３０）内周部の樹脂の架橋構造に対して、接着性リング６の溶融した樹脂が絡み合うため、管１と接着性リング６とを融着一体化することができ、接着性リング６と継手本体３０とを融着一体化することができる。
【００２２】
継手２を外周側から加熱する方法としては、例えば、工業用ドライヤー等の熱風発生器を使用することができる。また、その場合、図示しないが、円弧状に湾曲させた金属製の帯状の囲い板を熱風発生器の吹出口に取り付け、囲い板によって継手２の継手本体３０を囲繞し、継手本体３０に非接触で熱風を吹き付けるようにしてもよい。熱風発生器を使用した加熱方法は、現場でも簡単に施工できる点で優れている。
【００２３】
また、継手２を外周側から加熱する他の方法としては、継手２の継手本体３０の外周部にバンドヒーターを装着して加熱する方法が挙げられる。バンドヒーターは、耐熱ニッケルクロムリボン線などの発熱線をマイカ等の絶縁材に封止して外側を金属板で覆った構造を備え、発熱部分が短軸円筒状に形成されている。バンドヒーターを使用した加熱方法は、ヒーター温度を一定に保持できるため、より高品位の接続施工が可能になる。更に、後述する連結用の配管ユニット等、装置のパーツとして多数製造するような場合は、連続的に搬送しながら加熱炉を通過させることにより、効率的に加熱処理することもできる。
【００２４】
加熱操作においては、接着性リング６の溶融温度以上で且つ継手２及び管１の軟化温度に加熱する。具体的には、継手２の接続口３側の肉厚が１．５〜３ｍｍ、接着性リング６の肉厚が０．８〜１．８ｍｍの場合、継手２の外周から２５０〜３５０℃（ヒーター温度）、好ましくは約３００℃で２０〜６０秒、好ましくは３０〜５０秒加熱する。ヒーター温度を上記の範囲に設定して加熱することにより、継手２の内部の接着性リング６の中心付近の温度を１２０〜１６０℃、好ましくは約１４０℃まで昇温させる。そして、管１の外周部および継手本体３０の内周部に対して、接着性リング６を確実に融着させるため、加熱時間を３０〜６０秒、好ましくは３０秒以上に設定する。なお、加熱後は、接続部分を自然冷却するか、あるいは、冷風を吹き付けて強制冷却する。
【００２５】
上記のように、本発明の接続方法においては、継手２にコイルを使用しておらず、加熱に当たって発熱制御用のコントローラーも必要がないため、継手２の製造コストを低減でき、施工コストを低減できる。また、接着性リング６が継手２の継手本体３０と管１とにコイル等の異物を介することなく直接接触した状態において、継手２の外周側から加熱して継手内部の接着性リング６を溶融させるため、管１の外周部と接着性リング６の融着面、および、継手本体３０の内周部と接着性リング６の融着面がそれぞれ確実に一体化し、融着部分に亀裂の発生がなく、一層高品位な接続が可能となる。
【００２６】
また、本発明の接続方法を使用して、連結用の配管ユニットを予め作製することもできる。連結用の配管ユニットは、例えば給湯装置において、循環配管の連結用などに使用されるパーツである。配管ユニットは、例えば図３に示すように、管１の両端部を互いに反対方向に向けて曲げ加工されることにより略Ｚ状に形成され、管１の両端に継手２Ａ、継手２Ｂが取り付けられている。すなわち、架橋熱可塑性樹脂からなる管１の端部に架橋熱可塑性樹脂からなる継手２Ａ，２Ｂを接続して構成されている。そして、これら継手２Ａ，２Ｂは、図１又は図２に示す接続構造を備え、本発明の接続方法によって管１に接続されている。換言すれば、継手２Ａ，２Ｂにおいては、管１の端部の外周部と接着性リング６とが融着し、継手２Ａ，２Ｂの継手本体３０と接着性リング６とが融着している。
【００２７】
上記の配管ユニットに適用される継手２としては、例えば図３に示すように、管１の一端に雌の継手２Ａが使用され、他端に雄の継手２Ｂが使用されている。これらの継手２Ａ，２Ｂは、図４に示すように、相互に連結可能な構造の継手であり、配管同士の連結に使用される。すなわち、継手２Ａ，２Ｂの連結においては、継手２Ａのカップ構造の連結部４に継手２Ｂの筒構造の連結部５を挿入することにより、継手２Ａの先端部に設けられたフランジ部と、継手２Ｂの中央部に設けられたフランジ部とを重ね合わせ、次いで、これらフランジ部をクリップ７で留めるようになされている。なお、雄の継手２Ｂの連結部５にはＯリング５１が取り付けられている。
【００２８】
クリップ７は、金属製の帯状薄板を打抜き、曲げ加工して作製されたものであり、長さの中央部で略Ω型に折曲げられ、各湾曲片には、その長さ方向に沿って長穴が開口されている。クリップ７を使用した場合には、継手２Ａ，２Ｂの重ね合わせたフランジ部を長穴に嵌め込むようにして外周から挟み付けるだけで、継手２Ａ，２Ｂを結合することができる。上記のような配管ユニットを予め準備することにより、給湯装置などの機器類の製造工程を飛躍的に簡素化できる。
【００２９】
上記の配管ユニットにおいても、継手２Ａ，２Ｂがそれぞれ本発明の接続方法によって接続されているため、配管ユニットの製造コストを一層低減できる。そして、管１の外周部と接着性リング６の融着面、継手本体３０の内周部と接着性リング６の融着面が確実に一体化し、融着部分に亀裂の発生がないため、漏水の危険がなく、給湯装置などの機器類の品質を一層高めることができる。
【実施例】
【００３０】
本発明の接続方法により、架橋ポリエチレンからなる管１の先端に、架橋ポリエチレンからなる図１に示す構造の継手２を接続して成形品を作成した。その際、ヒーター温度、加熱時間を変えて複数の成形品を作成した。そして、得られた成形品について、熱間内圧クリープ試験を行って強度を確認した。
【００３１】
管１としては、呼称１３Ａ、２０Ａの２種類の管を使用した。継手２を接続する際の加熱用のヒーターとして、工業用ドライヤー（ＨＡＫＫＯ社製：型式８８２型）を使用し、加熱温度を１００〜４５０℃に設定し、また、加熱時間を２０〜６０秒に設定した。熱間内圧クリープ試験は、ＪＩＳ  Ｋ６７６９（２００４年版）「附属書２」に準じて行い、その場合の温度は、オーブンによる加熱で９５℃に設定した。
【００３２】
熱間内圧クリープ試験の結果は以下の表に示す通りであり、表中、符号「◎」は、円周応力４．４ＭＰａ・１０００時間の熱間内圧クリープ試験に合格したもの、符号「○」は、円周応力４．８ＭＰａ・１時間の熱間内圧クリープ試験に合格したもの、符号「×」は、不合格のものをそれぞれ表している。試験の結果、加熱温度を２５０〜３５０℃、加熱時間を３０〜６０秒に設定することにより、管１と継手２の接続部分の強度が確保されることが確認された。また、熱間内圧クリープ試験に合格した成型品については、破断して継手２内部の融着部分を目視確認したところ、亀裂の発生は確認されなかった。
【００３３】
【表１】
2016033391.tif 000003
【符号の説明】
【００３４】
１  ：管
２  ：継手
２Ａ：継手（雌継手）
２Ｂ：継手（雄継手）
３  ：接続口
３０：継手本体
３１：突当て部
３２：内管
４  ：連結部（雌）
５  ：連結部（雄）
５１：Ｏリング
６  ：接着性リング
７  ：クリップ
Ｃ  ：加熱ゾーン
【図１】
2016033391.tif 000004
【図２】
2016033391.tif 000005
【図３】
2016033391.tif 000006
【図４】
2016033391.tif 000007