(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料からなる二軸延伸管（１）の連結部（２）にカップ状継手を形成する管継手形成方法であり、予め可塑状態にまで加熱した該連結部（２）をその内側にシーリングガスケット（２２）装着用の環状シート部（２１）を形成しつつ口径エキスパンダ（３）を用いて拡張するものにおいて、
前記連結部（２）を、その先端に行くにつれて温度上昇して該先端で最大温度（Ｔｍａｘ）となり、該連結部（２）の内径（ＤＮ）が該温度上昇に伴って徐々に小さくなるように制御された特殊な温度分布で炉（４）により加熱する第１加熱工程と、
前記口径エキスパンダ（３）を加熱する第２加熱工程と、
加熱された前記口径エキスパンダ（３）を加熱された前記連結部（２）の内側に徐々に強制導入する拡張工程と、
前記口径エキスパンダ（３）を前記連結部（２）から引き抜く前に、該連結部（２）の少なくとも外側表面を冷却する冷却工程と、
を備えたことを特徴とする管継手形成方法。
【請求項２】
前記第１加熱工程の実施により、前記連結部（２）の長さ（Ｌ１）は所定寸法（ΔＬ）だけ短くなり、これに対応して該連結部（２）の厚さが増大することを特徴とする請求項１に記載の管継手形成方法。
【請求項３】
前記拡張工程の実施により、前記連結部（２）の仕上り厚さ（Ｓ２）が前記管（１）の初期厚さ（Ｓ１）よりも自動的に大きくなることを特徴とする請求項１又は２に記載の管継手形成方法。
【請求項４】
前記連結部（２）の最小内径（Ｄｍｉｎ）が前記口径エキスパンダ（３）の先端の最小径（ｄｍｉｎ）よりも大きくなるように、前記最大温度（Ｔｍａｘ）の上限を設定したことを特徴とする請求項１に記載の管継手形成方法。
【請求項５】
前記第２加熱工程では、前記口径エキスパンダ（３）を、前記最大温度（Ｔｍａｘ）以上の温度（ＴＭ）に加熱することを特徴とする請求項１に記載の管継手形成方法。
【請求項６】
前記拡張工程を実施する前に、前記連結部（２）にリジッドエレメント（３４）を挿入した状態で、正確に円形拡張させるのに適した可塑温度にまでさらに加熱する予備拡張工程を備え、
少なくともそのような加熱中は前記連結部（２）の収縮を抑制し、寸法を安定化させ、後に行われる前記口径エキスパンダ（３）の導入を円滑に行えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の管継手形成方法。
【請求項７】
前記予備拡張工程における前記加熱を、前記連結部（２）の先端に行くにつれて温度上昇するとともに、前記炉（４）内の温度よりも大きい平均温度となる特殊な温度分布で行うことにより、該連結部（２）の下流側の耐性を次第に向上しつつ、可能な限り最大温度で前記口径エキスパンダ（３）の導入を行えるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の管継手形成方法。
【請求項８】
前記リジッドエレメント（３４）は加熱されることを特徴とする請求項６又は７に記載の管継手形成方法。
【請求項９】
前記管（１）の前記連結部（２）の厚さは、前記口径エキスパンダ（３）が強制導入されている間のみならず、
前記炉（４）内でその長さ（Ｌ１）が所定寸法（ΔＬ）の短縮を伴いつつ特殊な温度分布で加熱されている間にも徐々に増大し、
さらに、前記リジッドエレメント（３４）により予備的に加熱されている間にも徐々に増大し、その増大は、該リジッドエレメント（３４）が該連結部（２）の内径（ＤＮ）よりも大径で、該連結部（２）に対して進退する二方向（ｄ４，ｄ５）に移動でき、進出方向（ｄ４）に移動することにより所定位置にロックされた該連結部（２）内に徐々に強制導入されるとともに、後退方向（ｄ５）に移動することにより該連結部（２）から引き抜かれることができ、該リジッドエレメント（３４）に関連づけて取り付けられた止め部（８２）により該連結部（２）の動きが阻止されて該連結部（２）が長くなることが防止されることにより生じることを特徴とする請求項６，７又は８に記載の管継手形成方法。
【請求項１０】
前記連結部（２）の前記最小内径（Ｄｍｉｎ）が前記リジッドエレメント（３４）の先端の最小径（ｄｍｎ）よりも大きくなるように、前記最大温度（Ｔｍａｘ）の上限を設定したことを特徴とする請求項６に記載の管継手形成方法。
【請求項１１】
前記拡張工程の実施後、前記冷却工程の実施前に、前記連結部（２）がその内部の前記口径エキスパンダ（３）に沿って収縮・密着するように、該連結部（２）を追加直接的に加熱する追加加熱工程を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の管継手形成方法。
【請求項１２】
熱可塑性材料からなる二軸延伸管（１）の連結部（２）にカップ状継手を形成する管継手形成装置であり、予め可塑状態にまで加熱した該連結部（２）をその内側にシーリングガスケット（２２）装着用の環状シート部（２１）を形成しつつ拡張する口径エキスパンダ（３）を備えたものにおいて、
前記連結部（２）を、その先端に行くにつれて温度上昇し、該連結部（２）の内径（ＤＮ）が該温度上昇に伴って所定値まで徐々に小さくなるような特殊な温度分布で加熱する炉（４）と、
前記口径エキスパンダ（３）を加熱する加熱手段（５）と、
前記口径エキスパンダ（３）を前記連結部（２）から引き抜く前に、成形された該連結部（２）の少なくとも外側表面を冷却する冷却手段と、
前記口径エキスパンダ（３）が導入される前に前記連結部（２）の予備加熱及び円形拡張を行うためのステーション（３３）とを備え、
前記ステーション（３３）は、前記連結部（２）の適正な可塑温度になるまで当該ステーション（３３）を加熱する加熱手段（５５）により加熱された後に、一対のクランプ（１１）にロックされた該連結部（２）に徐々に強制導入できるリジッドエレメント（３４）を少なくとも有し、該リジッドエレメント（３４）は最小径（ｄｍｉｎ）の先端から徐々に径が増え、その後該連結部（２）の目標径に対応する値（ＤＥ）で一定の径となるように形成されていることを特徴とする管継手形成装置。
【請求項１３】
前記口径エキスパンダ（３）は、前記連結部（２）に対する強制導入を円滑にする長いテーパ部（３１）を有し、該口径エキスパンダ（３）の先端径（ｄｍｉｎ）は、該連結部（２）の最小内径（Ｄｍｉｎ）よりも小さいことを特徴とする請求項１２に記載の管継手形成装置。
【請求項１４】
前記口径エキスパンダ（３）を加熱する加熱手段（５）は、少なくとも前記口径エキスパンダ（３）に埋設された電気抵抗体（５１）を有することを特徴とする請求項１２に記載の管継手形成装置。
【請求項１５】
前記冷却手段（６）は、少なくとも冷却空気を供給する送風装置（６１）を有することを特徴とする請求項１３に記載の管継手形成装置。
【請求項１６】
前記冷却手段（６）は、前記口径エキスパンダ（３）内に設けられた冷却流体（６２）の循環路をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の管継手形成装置。
【請求項１７】
前記管（１）の前記連結部（２）の先端の下流に位置され、前記口径エキスパンダ（３）に嵌合されたアップセットフランジ（８）を有し、
前記送風装置（６１）は前記口径エキスパンダ（３）の周囲に位置された状態で前記アップセットフランジ（８）に支持されていることを特徴とする請求項１５に記載の管継手形成装置。
【請求項１８】
前記ステーション（３３）は第２の炉（４４）を有し、該第２の炉（４４）はその内部に向かって上昇するとともに、前記炉（４）内の温度よりも大きい平均温度に設定された特殊な温度分布を有していることを特徴とする請求項１２に記載の管継手形成装置。
【請求項１９】
前記ステーション（３３）はスライド可能に支持され、前記リジッドエレメント（３４）は該ステーション（３３）に対して二方向（ｄ４，ｄ５）に移動可能であることを特徴とする請求項１２に記載の管継手形成装置。
【請求項２０】
前記ステーション（３３）は、前記第２の炉（４４）の内部に設けれ、前記連結部（２）からリジッドエレメント（３４）が抜け出す時に該連結部（２）に生じる力を受け止めるために該連結部（２）の先端が当接する止め部（８２）が一体形成されたフランジ（８１）を有することを特徴とする請求項１９に記載の管継手形成装置。
【請求項２１】
前記第２の炉（４４）は、その内部に、前記特殊な温度分布を形成するため、該第２の炉（４４）の外側から内側へ向かって流動する冷却流体の流路を有することを特徴とする請求項１８に記載の管継手形成装置。
【請求項２２】
前記第２の炉（４４）の周囲に環状に配置された帯状抵抗体（５６）により発生した熱を調整するプローブ（４５）を有することを特徴とする請求項１２、１８〜２１のいずれか一項に記載の管継手形成装置。
【請求項２３】
前記リジッドエレメント（３４）は前記第２の炉（４４）の内部に向かって厚さが増大する内壁を有していることを特徴とする請求項１８に記載の管継手形成装置。
【請求項２４】
前記リジッドエレメント（３４）は、該リジッドエレメント（３４）の先端の位置され、該リジッドエレメント（３４）に形成された穴（３７）から外部に排出されるように、該基端部側に向かって冷却流体を流すディフューザ（３６）に至る冷却流体供給用のダクト（３５）を有することを特徴とする請求項２１に記載の管継手形成装置。
【請求項２５】
前記ディフューザ（３６）は前記リジッドエレメント（３４）の内壁に沿って冷却流体を流すように傾斜された複数の穴（３８）を有していることを特徴とする請求項２４に記載の管継手形成装置。
【請求項２６】
前記口径エキスパンダ（３）に対応して設けられ、前記連結部（２）がその内部の該口径エキスパンダ（３）に沿って収縮・密着するように、該連結部（２）を追加直接的に加熱する追加加熱手段（７）を備えたことを特徴とする請求項１２〜２５のいずれか一項に記載の管継手形成装置。
【請求項２７】
前記他の加熱手段（７）は前記口径エキスパンダ（３）の周囲に巻回された電気コイル（７１）を有することを特徴とする請求項２６に記載の管継手形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性材料からなる二軸延伸された管の連結部にカップ形状の継手を形成する管継手形成方法及び装置に関し、さらに詳しくは、予め可塑状態にまで加熱した該連結部をその内側にシーリングガスケット装着用の円環状シート部を形成しつつ口径エキスパンダを用いて拡張するようにした管継手形成方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＶＣ、ポリエチレン（ＰＥ）、及びポリオレフィンのような二軸延伸できない熱可塑性材料からなる管の連結部（端部）に継手を形成するための管継手形成装置として、該連結部を予備加熱するための炉を備えたものがよく知られている。
【０００３】
この管の連結部は１２０℃以上の温度に加熱されると、十分に柔軟となって、該連結部を拡張していわゆる「カップ状」の継手を形成するための口径エキスパンダに沿って容易に変形できるようになる。このカップ状の継手は、その内側に環状シーリングガスケットを安定に装着するための環状シート部を有しており、この管の当該連結部と他の管の端部とを該シーリングガスケットを介して最小径で効果的に連結するためのものである。
【０００４】
機械拡張型と呼ばれるケースにおいては、口径エキスパンダには、連結部の拡張時に環状シート部を形成するため、及び該連結部から引き抜く時にそれを容易にするため、指令に応じて半径方向に進退できる凸状部が設けられる。この場合には、環状シーリングガスケットを成形・冷却後の連結部の環状シート部にその後に挿入する必要がある。
【０００５】
上記の他、フリーガスケット型と呼ばれるケースにおいては、口径エキスパンダには、環状シーリングガスケットを装着するための環状溝が設けられる。この環状シーリングガスケットはスラストフランジにより、口径エキスパンダに挿入され、該環状溝に装着される。成形が開始されると、連結部の下流側に位置されたシーリングガスケットを保持したフランジにより該シーリングガスケットを該連結部の内側に押し込みながら、該連結部の成形が行われる。その後、シーリングガスケットが連結部に形成された環状シート部に捕捉された状態で、該連結部の冷却が行われた後、口径エキスパンダを該連結部から引き抜く。これらの技術は、上述したように、二軸延伸できない熱可塑性材料からなる管の加工に関するものである。
【０００６】
後者の技術によると、同じ内圧耐性を実現する場合、熱可塑性材料からなる管の厚さをかなり減少することができる。これらの材料においては、その材料を構成する分子が相互に直交する二方向に引き延ばされると、加工していない管の設計上の内圧耐性はそのままで、その材料の厚さを減少できることが確認されている。
【０００７】
このような技術は、管の径方向の拡張及び軸方向の延伸を伴う二軸延伸された熱可塑性材料からなる管のためにも開発されており、例えば、国際特許出願ＷＯ９５／２５６２６、ＷＯ９５／２５６２７、ＷＯ９５／２５２６８、ＷＯ９５／３０５３３に開示されている。このように、同量又は同体積の材料の場合、設計上の内圧耐性を満足しつつ、数メートルの管を量産することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような熱可塑性材料は、最終製品に否定的な影響をもたらす本質的な性質を有している。即ち、押出成形された管が所定の直径を有しており、二軸延伸工程によりその直径を拡大した場合には、非二軸延伸性の熱可塑性材料からなる管を成形するための上述した技術に従って、連結部をその材料を柔らかくすることができるような所定の温度にまで加熱すると、管の直径は顕著に減少する傾向がある。これは、直径変化を生じさせるような熱可塑性材料の分子は、以前の物理状態を記憶しており、初期状態に戻ろうとする傾向があるからである。
【０００９】
このため、所定の直径で押出成形されて、二軸延伸工程において後にその直径が拡張された場合には、前記炉内で前記温度（１２０℃以上）に加熱すると、その直径は顕著に減少することになる。従って、上述の技術は、二軸延伸工程やその後に何らかの口径拡張工程を行わない場合には適用できるものの、そうでない場合には二軸延伸された熱可塑性材料からなる管には適用できない。
【００１０】
二軸延伸された管は、加熱されると、元の厚さに戻ろうとする傾向によりその薄さの特質が失われ、その直径が縮小するので、この管の直径に対応する有効な設計上の直径を有する口径エキスパンダを挿入することができなくなる。仮に熱可塑性材料の加熱温度を、直径が縮小しない最大値まで減少させたとしても、その温度では低温すぎて、挿入に伴い高い摩擦力が働くことになり、連結部を口径エキスパンダに沿った形状に成形することはできない。
【００１１】
出願人は、連結部の入口の極端な減少を防止し、あるいは二軸延伸の特質を可能な限り変更しないようにするためには、限定された特殊な温度分布を有する炉内で加熱する必要であること、及び成形された管を特別な圧力状態で使用すると連結部が損傷するおそれがあることを見い出した。さらに、適宜に加熱したとしても、口径エキスパンダで成形する場合は、各種のサイズの管に対応したり、技術的に特殊な耐性を実現するためには、加工時間や部品の生産性に対する不利益の見地から、過大な負担となる場合がある。
【００１２】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、二軸延伸された熱可塑性材料からなる管の連結部に効果的に且つ簡単に継手を形成することができ、また、その加工時間が短く、最終製品の技術的特徴を損なうことなく生産性を向上することができる管継手形成方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明の管継手形成方法は、熱可塑性材料からなる二軸延伸管（１）の連結部（２）にカップ状継手を形成する管継手形成方法であり、予め可塑状態にまで加熱した該連結部（２）をその内側にシーリングガスケット（２２）装着用の環状シート部（２１）を形成しつつ口径エキスパンダ（３）を用いて拡張するものにおいて、前記連結部（２）を、その先端に行くにつれて温度上昇して該先端で最大温度（Ｔｍａｘ）となり、該連結部（２）の内径（ＤＮ）が該温度上昇に伴って徐々に小さくなるように制御された特殊な温度分布で炉（４）により加熱する第１加熱工程と、前記口径エキスパンダ（３）を加熱する第２加熱工程と、加熱された前記口径エキスパンダ（３）を加熱された前記連結部（２）の内側に徐々に強制導入する拡張工程と、前記口径エキスパンダ（３）を前記連結部（２）から引き抜く前に、該連結部（２）の少なくとも外側表面を冷却する冷却工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の管継手形成装置は、熱可塑性材料からなる二軸延伸管（１）の連結部（２）にカップ状継手を形成する管継手形成装置であり、予め可塑状態にまで加熱した該連結部（２）をその内側にシーリングガスケット（２２）装着用の環状シート部（２１）を形成しつつ拡張する口径エキスパンダ（３）を備えたものにおいて、前記連結部（２）を、その先端に行くにつれて温度上昇し、該連結部（２）の内径（ＤＮ）が該温度上昇に伴って所定値まで徐々に小さくなるような特殊な温度分布で加熱する炉（４）と、前記口径エキスパンダ（３）を加熱する加熱手段（５）と、前記口径エキスパンダ（３）を前記連結部（２）から引き抜く前に、成形された該連結部（２）の少なくとも外側表面を冷却する冷却手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明によると、二軸延伸管の連結部に独特且つ独創的な特殊な温度分布で加熱処理を施すようにしたので、二軸延伸管の性質に基づき、連結部は独特な形状になる。即ち、先端に行くに従って口径が次第に細くなり、その長さが短縮され、その肉厚が次第に厚くなる。このように、連結部はその長さが短縮され、その厚さが適宜に増加されているので、その後に管の連結部が口径エキスパンダにより該管の公称直径よりも大きい直径に拡張されることにより、適宜な肉厚とすることができ、連結部の半径方向の耐圧の低下を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１の二軸延伸管の連結部（上）及び特殊な温度分布で加熱する炉と二軸延伸管の必然的な変形（下）を示す図、図２は口径エキスパンダにシーリングガスケットを装着する途中の状態を示す図、図３は口径エキスパンダにシーリングガスケットが装着された後の状態を示す図、図４は連結部の内側に口径エキスパンダを導入する工程を示す図、図５は口径エキスパンダが挿入された連結部を冷却する工程を示す図、図６はフリーガスケット型の口径エキスパンダを連結部から引き抜いている状態を示す図、図７は機械拡張型の口径エキスパンダを連結部から引き抜いている状態を示す図、図８は固定された管及び予備導入ステーションの構成を示す図、図９はリジッドエレメントを管の連結部に挿入した状態を示す図である。
【００１７】
この実施形態の管継手形成方法は、熱可塑性材料からなる二軸延伸された管の連結部にカップ形状の継手を形成するための方法である。上述したように、非二軸延伸性の熱可塑性材料からなる管に継手を形成するための公知の方法や装置においては、予め塑性変形可能な状態まで加熱された管の連結部の内側に、他の管との連結を確実にするための円環状のシーリングガスケットを嵌め込むための円環状シート部を形成しつつ管の連結部を拡張する口径エキスパンダが用いられる。
【００１８】
そのような口径エキスパンダとしては、機械拡張型、あるいはフリーガスケット型の二種類が知られており、通常はいずれか一方が使用される。機械拡張型の口径エキスパンダの場合は、図７に示されているように、扇型に分割された半径方向に進退できる複数の拡張セクタ３２を有している。口径エキスパンダ３２を連結部２内に挿入した状態で拡張セクタ３２を外側に進出させることにより、円環状のシート部２１を形成し、引き抜きの障害とならないように成形後拡張セクタ３２を埋没させて口径エキスパンダ３２を連結部２から引き抜く。従って、成形が終了して管１の連結部２から口径エキスパンダ３を引き抜いた後に、該連結部２の内側の環状シート部２１にシーリングガスケット２２を別途挿入する必要がある。
【００１９】
ところが、図６に示されているように、フリーガスケット型の口径エキスパンダの場合は、シーリングガスケット２２は、口径エキスパンダ３が引き抜かれた後においても環状シート部２１の中に残っているので、シーリングガスケット２２を後から挿入する必要はない。但し、フリーガスケット型の場合は、後に説明するが、機械拡張型では必要のない技術的要素が必要とされる。
【００２０】
以下では、フリーガスケット型の口径エキスパンダを使用するものを例にとって説明するが、機械拡張型であっても同様に適用できる。
【００２１】
まず、図２を参照すると、二つの相反する方向（ｄ１，ｄ２）に移動可能なスラストフランジ（９）は、ｄ１方向に移動することにより、口径エキスパンダ３の先端部側に予備的に挿入されたシーリングガスケット２２を基端部側に押し込んで、図３に示されているように、口径エキスパンダ３の基端部側に形成された環状溝１０に嵌め込む。
【００２２】
次いで、以下の各工程を順次実施する。まず最初に実行される工程は、二軸延伸管１の連結部２を、連結部２の先端に向かって増大するような特殊な温度分布（温度勾配）となるように設計・設定された炉（第１の炉）４によって加熱する工程である（第１加熱工程）。
【００２３】
本願出願人は、非二軸延伸性の通常の熱可塑性材料からなる管の連結部２を柔軟にするための通常の炉内温度（１２０℃以上の一定の温度）よりも非常に低い限定されない範囲で加熱温度を様々に変化させて、連結部２の内径（ＤＮ）が温度上昇に伴って連続的に小さくなり、連結部２の先端において最大温度（Ｔｍａｘ）となるような温度にコントロールすることが最適であることを実験的に見い出した。
【００２４】
前記最大温度（Ｔｍａｘ）の上限は、口径エキスパンダ３を連結部２に導入できるようにするため、連結部２の最小内径（Ｄｍｉｎ）を口径エキスパンダ３の先端の最小径（ｄｍｉｎ）よりも大きくするために必要な値によって定義される。
【００２５】
次の工程は、口径エキスパンダ３を連結部２の先端位置の最大温度（Ｔｍａｘ）よりも大きいか又は等しい温度（ＴＭ）にまで加熱する工程である（第２加熱工程）。
【００２６】
次の工程は、第２加熱工程により加熱された口径エキスパンダ３を、管１の連結部２に徐々に強制導入して、連結部２を拡張成形する工程である（拡張工程）。口径エキスパンダ３は第２加熱工程により加熱されているので、拡張工程の実施中に、連結部２から熱が口径エキスパンダ３に逃げることが防止される。これにより、口径エキスパンダ３を連結部２に導入している間に、該連結部２の温度が低下して硬くなることが防止され、口径エキスパンダ３の導入が容易となる。
【００２７】
次の工程は、口径エキスパンダ３が引き抜かれる前に、口径エキスパンダ３に沿って成形された連結部２の少なくとも外側表面を冷却する工程である（冷却工程）。その後、硬化した連結部２から口径エキスパンダ３が引き抜かれる（引抜工程）。なお、口径エキスパンダ３が抜き出された後に生じることがある連結部２の自然発生的な変形を防止するためには、管１の外側表面のみを冷却すれば十分であるが、他の部分をも冷却するようにしてもよい。
【００２８】
この実施形態では、前記第２加熱工程を実施した後、前記拡張工程を実施する前に、追加的な工程として、連結部２にリジッドエレメント３４を導入する工程（予備拡張工程）を実施する。この場合、前記最大温度（Ｔｍａｘ）の上限は、連結部２の最小内径（Ｄｍｉｎ）が、口径エキスパンダ３の代わりに導入されるリジッドエレメント３４の先端の最小径（ｄｍｎ）よりも大きくなるような値によって決定される。
【００２９】
この予備拡張工程は、連結部２の正確な円形拡張を実現するため、連結部２を可塑温度にまでさらに加熱する予備的な工程であり、加熱されるとともに型として作用するリジッドエレメント３４を連結部２に導入する。これにより、少なくともそのような加熱中に連結部２が収縮することが抑制され、寸法が安定し、後に行われる口径エキスパンダ３の導入を円滑に行うことができるようになる。
【００３０】
上述した拡張及び加熱を伴う予備拡張工程は、炉４内で計測される温度よりも高い平均温度で、連結部２の先端に近づくにつれて温度上昇する特殊な温度分布を生じさせるのに都合がよい。連結部２の下流側の先端をより強化しつつ、口径エキスパンダ３を最も大きい角度で連結部２に導入することが容易となるからである。  この場合、炉４内での連結部２の先端位置での最大温度（Ｔｍａｘ）の上限は、連結部２の最小内径（Ｄｍｉｎ）がリジッドエレメント３４の先端の最小径（ｄｍｎ）よりも大きくなるように設定される。
【００３１】
同時にこの工程は、リジッドエレメント３４によって予備処理された管１の連結部２内に加熱された口径エキスパンダ３を強制導入している間に、連結部２から熱を奪うことを最小限にする温度で口径エキスパンダ３を加熱することを可能にする。前記予備的な工程のおかげで、そのような導入を容易に行うことができ、口径エキスパンダ３は、最も適正な温度でその材料とともに、環状シート部２１を形成するという任務に専念することができる。
【００３２】
この後に行う冷却工程においては、口径エキスパンダ３を連結部２に挿入したままの状態で、成形された連結部２の少なくとも外側表面の冷却が行われる。
【００３３】
図１に示されているように、前記最初の工程（第１加熱工程）を実施中に、連結部２の熱可塑性材料の肉厚が増加することに対応して、連結部２の長さＬ１が例えば寸法ΔＬだけ自然に減少することは重要である。さらに、予備拡張工程の実施の後に、連結部２に口径エキスパンダ３の強制導入を行うと、連結部２の壁の仕上がり厚さＳ２は、予備拡張工程により生じることの決定的な寄与を伴いつつ、自動的に管１の初期厚さＳ１よりも顕著に厚くなる。
【００３４】
この予備拡張工程を行うと、連結部２の管壁は自動的にさらに厚くなる。即ち、リジッドエレメント３４は、連結部２の内径ＤＮよりも大径で、連結部２に対して進退する二方向ｄ４，ｄ５に移動可能であり、進出方向ｄ４に移動することにより所定位置にロックされた連結部２内に徐々に強制導入され、後退方向ｄ５に移動することにより連結部２から引き抜かれ、その間、該リジッドエレメント３４に関連して取り付けられた止め部８２により連結部２の動きが阻止されて連結部２の長さが長くなるのが防止される。このため、連結部２へのリジッドエレメント３４の導入及び引き抜きの両方により、連結部２の管壁が厚くなるのである。これらの二つの工程により、連結部２の管壁が自然に且つ十分に厚くなるので、連結部２を予備的に厚くするための他の手順を行う必要はなくなる。
【００３５】
口径エキスパンダ３を連結部２に強制導入する拡張工程を実施した後、冷却工程を実施する前に、図４に明確に示されているように、連結部２の直接加熱を追加的に行う中間的工程を設けることが好ましい（追加加熱工程）。それにより、連結部２は口径エキスパンダ３に沿って自然な接触で且つ十分に密着した状態となり、その形状を完全に一致させることができるからである。
【００３６】
なお、図４に示されているように、アップセットフランジ８が図中点線で示されている位置に移動されることにより、アップセットフランジ８の足が連結部２の外側部分２３の内側に入り込んで、その先端によってシーリングガスケット２２が所定の位置に押し込められて保持される。その後、アップセットフランジ８が後方へ移動され、アップセットフランジ８の足を該外側部分２３から抜け出させる。前記中間的工程（追加加熱工程）は、アップセットフランジ８を後退させた状態で行われる。
【００３７】
次に、上記の方法を実施するための管継手形成装置について説明する。この管継手形成装置は、上述したような特徴を有する炉４と、連結部２の内側に容易に強制導入できるように、その先端部にテーパ部３１を有する口径エキスパンダ３とを備えている。炉４は、既に説明したように、連結部２を、その先端に行くにつれて温度上昇し、連結部２の内径ＤＮが該温度上昇に伴って所定値（Ｄｍｉｎ）まで徐々に小さくなるような特殊な温度分布で加熱する炉である。
【００３８】
加えて、この管継手形成装置は、図３に明確に示されているように、口径エキスパンダ３が連結部２から熱を吸収することを防止するために有効な温度にまで口径エキスパンダ３を加熱するための口径エキスパンダ３内に埋設された電気抵抗体５１を少なくとも有する加熱手段５と、口径エキスパンダ３を連結部２から引き抜く前に、成形された連結部２の少なくとも外側表面を冷却する冷却手段６とを備えている。
【００３９】
冷却手段６は、実際には、冷却空気を供給するための送風装置６１を少なくとも有している。図５に示されているように、送風装置６１は口径エキスパンダ３の周囲に位置され、アップセットフランジ８に支持されることにより、成形された連結部２の外側表面の接線方向である方向ｄ３に沿ってできるだけ均等に冷却空気を送風することができるようになっている。冷却手段６は、口径エキスパンダ３内に循環路を設けて、これに冷却流体６２を流すような追加的な冷却手段やその他の冷却手段をさらに有していてもよい。
【００４０】
この管継手形成装置は、連結部２に口径エキスパンダ３を挿入する前に、連結部２をさらに予備加熱し、円形拡張するための予備拡張ステーション３３を備えている。このステーション３３は、連結部２の適正な可塑温度になるまで加熱手段５５により加熱された後に、一対のクランプ１１にロックされた管１の連結部２に徐々に強制導入されるリジッドエレメント３４を有している。リジッドエレメント３４は、最小径ｄｍｎの先端から徐々に径が増え、その後予備成形後の連結部２の設計値に対応する径ＤＥで一定の径となるように形成されている。
【００４１】
ステーション３３は、第２の炉４４を有し、第２の炉４４はその内部（奥）に向かって上昇するとともに、前記第１の炉４内で計測される温度よりも大きい平均温度に設定された特殊な温度分布を呈する炉である。
【００４２】
ステーション３３はスライド可能に支持されており、リジッドエレメント３４はステーション３３に対して二方向ｄ４，ｄ５に移動可能である。この場合において、リジッドエレメント３４を連結部２に導入する時に生じる摩擦と、リジッドエレメント３４が連結部２から抜け出す時に生じる摩擦の両方のため、連結部２の管壁は厚くなる。
【００４３】
ステーション３３は、第２の炉４４の内部に設けられ、連結部２からリジッドエレメント３４がｄ５方向に抜け出す時に該連結部２に生じる力を受け止めるために、連結部２の先端が当接する止め部８２が一体形成されたフランジ８１を有している。これにより、連結部２の熱可塑性材料をさらに厚くすることができる。
【００４４】
所定の割合で追加的に肉厚を厚くすることにより、所定の領域、即ち、連結部の円筒部に対応する部分やシーリングガスケット用の環状シート部に対応する部分において、管の直径と対応する厚さの所定の関係を実現することができる。
【００４５】
第２の炉４４は、第２の炉４４の外側から内側へ向かって流動する冷却流体の流れを有し、これにより、特殊な温度分布を実現するようにしている。特に、リジッドエレメント３４は、リジッドエレメント３４の先端に位置され、リジッドエレメント３４の基端部側に形成された穴３７から外部に排出されるように、基端部側に向かって冷却流体を流すディフューザ３６及び該ディフューザ３６に至る冷却流体供給用のダクト３５をその内部に有している。ディフューザ３６はリジッドエレメント３４の内壁に沿って冷却流体を流すように傾斜された複数の穴３８を有しており、ディフューザ３６から吐出された冷却流体はリジッドエレメント３４の内壁に沿って流れる。また、同じ目的で、リジッドエレメント３４の内壁の厚さは第２の炉４４の内側（ｄ５方向）に向かって厚くなるように設定されている。
【００４６】
また、この管継手形成装置は、第２の炉４４の周囲に環状に配置された帯状抵抗体（発熱体）５６を有しており、この帯状抵抗体５６によって生じる熱はプローブ４５によって調整することができるようになっている。
【００４７】
なお、連結部２を直接的にさらに追加加熱する追加加熱手段７を設けることが好ましく、この追加加熱手段７によって加熱することにより、連結部２をその内部に挿入された口径エキスパンダ３に密着させて、その形状を完全に一致させることができる。かかる追加加熱手段７は、例えば、口径エキスパンダ３の周囲に離間して巻回された電気コイル（発熱体）７１を備えて構成される。
【００４８】
本実施形態によると、二軸延伸管１の連結部２を特殊な温度分布で加熱するようにしたので、連結部２に関する欠点が解消され、二軸延伸の優れた特質を維持し、及び公称設計圧力に十分に耐えることを実現しつつ、容易且つ高速に継手を形成することができる。また、口径エキスパンダ３を適宜な温度に加熱するようにしたので、連結部２から口径エキスパンダ３に熱が逃げてしまうことが防止される。これにより、連結部２に口径エキスパンダ３を適正な摩擦力で挿入することができ、口径エキスパンダ３が連結部２に入り込んで口径を拡大することが容易になる。
【００４９】
また、連結部２の肉厚を修正及び／又は制御することが可能なので、均一でより肉厚を厚くすることができ、そのような連結部２の公称設計圧力に十分に耐えるようにすることができる。
【００５０】
さらに、連結部２に口径エキスパンダ３を挿入した状態で、各種の加熱手段７，４４等により連結部２を加熱するようにしたので、連結部２が挿入された口径エキスパンダ３に十分に密着した状態が保証され、成形された連結部２の精度を向上できるとともに、内部構造も優れたものとすることができる。
【００５１】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、二軸延伸された熱可塑性材料からなる管の連結部に効果的に且つ簡単に継手を形成することができ、また、その加工時間が短く、最終製品の技術的特徴を損なうことなく生産性を向上することができる管継手形成方法及び装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好ましい実施形態の二軸延伸管の連結部（上）及び特殊な温度分布で加熱する炉と二軸延伸管の必然的な変形（下）を示す図である。
【図２】  本発明の好ましい実施形態の管継手形成装置の要部を示す図であり、口径エキスパンダにシーリングガスケットを装着する途中の状態を示す図である。
【図３】  本発明の好ましい実施形態の管継手形成装置の要部を示す図であり、口径エキスパンダにシーリングガスケットが装着された後の状態を示す図である。
【図４】  本発明の好ましい実施形態の連結部の内側に口径エキスパンダを導入する工程を示す図である。
【図５】  本発明の好ましい実施形態の口径エキスパンダが挿入された連結部を冷却する工程を示す図である。
【図６】  本発明の好ましい実施形態のフリーガスケット型の口径エキスパンダを連結部から引き抜いている状態を示す図である。
【図７】  本発明の好ましい実施形態の機械拡張型の口径エキスパンダを連結部から引き抜いている状態を示す図である。
【図８】  本発明の好ましい実施形態の固定され管及び予備拡張ステーションの構成を示す図である。
【図９】  本発明の好ましい実施形態のリジッドエレメントを管の連結部に挿入した状態を示す図である。
【符号の説明】
１…管
２…連結部
３…口径エキスパンダ
４…第１の炉
５…加熱手段
６…冷却手段
７…追加加熱手段
８…アップセットフランジ
９…スラストフランジ
１０…環状溝
１１…クランプ
２１…環状シート部
２２…シーリングガスケット
２３…外側部
３１…テーパ部
３３…予備拡張ステーション
３４…リジッドエレメント
３５…ダクト
３６…ディフューザ
４４…第２の炉
４５…プローブ
５１…電気抵抗体
５５…自己加熱手段
５６…帯状抵抗体
６１…送風装置
６２…冷却流体
７１…電気コイル
【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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