(57)【要約】【課題】加工工数の増加を招くことなく簡易な手法により管路同士の偏心などを招くことなく簡単に接合することが可能な管路接続工法を提供する。【解決手段】ポリエチレン管１，１’同士の継ぎ足しを行う際の管路接続工法であって、前記ポリエチレン管１，１’の対向する端面同士の間に各端面に対して相対回転可能な仲介環状部材２を配置し、該仲介環状部材２の軸方向両端面を前記対向するポリエチレン管１，１’の端面にそれぞれ接触させた状態で該仲介環状部材を回転させて端面の摩擦発熱を誘起させることにより仲介環状部材２を介して前記ポリエチレン管１，１’の端面同士を突き当て接合することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレン材料同士の接合工法であって、
ポリエチレン材料同士の被接合部同士を摩擦することにより発熱させて融着することを特徴とするポリエチレン材料の接合工法。
【請求項２】
前記ポリエチレン材料同士の被接合部として、ポリエチレン管の場合における長手方向端面あるいは周面に貫通された孔を塞ぐことが可能な部材が対象とされ、前記長手方向端面の場合には該ポリエチレン管同士を回転させて摩擦することによりあるいは前記孔を塞ぐことが可能な部材を前記ポリエチレン管に対して摩擦することにより発熱させることを特徴とする請求項１に記載のポリエチレン材料の接合工法。
【請求項３】
前記ポリエチレン管の長手方向端面同士の接合時には、ポリエチレン管の間に仲介環状部材を該長手方向端面に接触させた状態で前記ポリエチレン管同士および前記仲介環状部材のうちの少なくとも該仲介環状部材を回転させながら前記ポリエチレン管同士の長手方向端面を該仲介環状部材に突き当てて摩擦することにより該仲介環状部材とポリエチレン管同士を融着接合することを特徴とする請求項１または２に記載のポリエチレン材料の接合工法。
【請求項４】
前記ポリエチレン管の周面に貫通された孔を塞ぐ部材の接合時には、該孔を塞ぐ部材として該孔に挿入可能なプラグを用い、該プラグを前記孔内周面に対して回転させて摩擦することにより該孔に対して前記プラグを融着接合することを特徴とする請求項１または２に記載のポリエチレン材料の接合工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエチレン材料の接合工法に関し、さらに詳しくは、ポリエチレン管同士あるいはポリエチレン管の周面を貫通する孔を塞ぐ部材の接合工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路下に敷設されているガス管には、鋳鉄管や鋼管に代えてポリエチレンなどの合成樹脂管を用いることがある。これは、経年劣化による腐食防止や地震などの災害時に発生する外力に対してある程度の撓み変形を許容して損傷しにくくすることが理由となっている。
【０００３】
ポリエチレン管を用いた場合にその一部に分岐部を設けたり継ぎ足しを行う際の工法としてエレクトロフュージョンによる継ぎ手を用いる工法がある（例えば、）。
【０００４】
この工法は、分岐部の形成を対象とした場合には分岐サドル内に、また、管同士の継ぎ足しの場合には管の端部がそれぞれ挿入される継ぎ手内にニクロム線などの発熱源を装備し、その発熱源に通電した際に発生する熱によって分岐サドルあるいは継ぎ手部の内周面とポリエチレン管の外周面とを融着させる工法である。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４４１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エレクトロフュージョンによる管路接続工法においては、次のような問題がある。
【０００７】
第１の問題として、発熱源を装備する必要があることから接続に用いる継ぎ手や分岐サドル自体の構成が複雑なものとなり、コスト上昇を招く虞がある。
【０００８】
第２の問題として、接合の際には、接合される表面に酸化膜などが存在していると融着しにくくなるため、その酸化膜を除去するスクレーパ処理などの前準備が必要となり、作業工数が増加してしまう虞がある。また、このような処理としては、対象となる材料に対する接着剤のぬれ性の違いを低減したり表面保護のためのプライマー処理がある。
【０００９】
このような問題を解決するために、上記特許文献１には、スクレーパ処理を施す代わりに接合面間にエチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂からなる接着性樹脂を介在させ、接着性樹脂を仲介層として接合面同士を融着させるようにした方法が提案されている。しかし、プライマー処理も含めて上記接着性樹脂として用いられる材料は接合対象となる材料によって左右されるために選択範囲が狭く、コスト上昇に繋がる。しかも、上記公報に開示されているような接着性樹脂を介在させた場合においてもあくまでもエレクトロフュージョンによる接合が前提であるために、第１番目に挙げた問題を解消することにはならない。
【００１０】
第３の問題として、接合面の面積や管路の肉厚によって発熱量を変化させる必要があることから発熱源への通電電力を増加させる場合には電気的安全処理が必要となる場合があり、設備が大型化してしまう虞がある。
【００１１】
一方、ポリエチレン管の端面同士を接合する工法としては、サドルによる外周面での融着とは別に、端面同士を直接加熱して融着する工法も考えられる。つまり、接合部となるポリエチレン管の端面同士の間に加熱部材を配置し、加熱部材に端面を突き当てた状態で加熱し、融着が可能な状態となった時点に加熱部材を端面から取り除くとともに端面同士を突き当てて、いわゆる、突き当て溶接と同じ手順を行うことも可能である。
【００１２】
しかし、この工法では、加熱部材が取り除かれると端面での温度低下を損ねないようにして端面同士を突き当てる必要があることから、迅速な処理が必要となり端面の調心を行いながらの作業には熟練を要するという不具合がある。
【００１３】
また、これとは別に分岐サドルを除去した場合のようにポリエチレン管の周面を貫通した孔を塞ぐ場合には、前述した分岐サドルの融着と同様に、分岐部を持たないで孔を塞ぐことができるサドル、いわゆるリペアサドルを融着する場合がある。この場合には、前述した分岐サドルの設置時と同様に、サドルを孔周面部に融着するための発熱源が必要となるとともに通電電力が必要となり、加工コストを低減することが難しいという不具合がある。
【００１４】
本発明の目的は、上記従来の融着工程を用いることが可能なポリエチレン材料の接合工法における問題に鑑み、加工コストを低減可能で簡易な手法によりポリエチレン材料同士の接合が可能なポリエチレン材料の接合工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。  
（１）ポリエチレン材料同士の接合工法であって、
ポリエチレン材料同士の被接合部同士を摩擦することにより発熱させて融着することを特徴とするポリエチレン材料の接合工法。
【００１６】
（２）前記ポリエチレン材料同士の被接合部として、ポリエチレン管の場合における長手方向端面あるいは周面に貫通された孔を塞ぐことが可能な部材が対象とされ、前記長手方向端面の場合には該ポリエチレン管同士を回転させて摩擦することによりあるいは前記孔を塞ぐことが可能な部材を前記ポリエチレン管に対して摩擦することにより発熱させることを特徴とする（１）に記載のポリエチレン材料の接合工法。
【００１７】
（３）前記ポリエチレン管の長手方向端面同士の接合時には、ポリエチレン管の間に仲介環状部材を該長手方向端面に接触させた状態で前記ポリエチレン管同士および前記仲介環状部材のうちの少なくとも該仲介環状部材を回転させながら前記ポリエチレン管同士の長手方向端面を該仲介環状部材に突き当てて摩擦することにより該仲介環状部材とポリエチレン管同士を融着接合することを特徴とする（１）または（２）に記載のポリエチレン材料の接合工法。
【００１８】
（４）前記ポリエチレン管の周面に貫通された孔を塞ぐ部材の接合時には、該孔を塞ぐ部材として該孔に挿入可能なプラグを用い、該プラグを前記孔内周面に対して回転させて摩擦することにより該孔に対して前記プラグを融着接合することを特徴とする（１）または（２）に記載のポリエチレン材料の接合工法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、エレクトロフュージョンなどと違って、大がかりな部材や設備を必要としないで済む。しかも、摩擦という簡単な手法を用いるだけで済むので、熟練度などを要することなく迅速な接合作業が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面により本発明を実施するための最良の形態について説明する。  
図１は、本発明によるポリエチレン材料の接合方法をポリエチレン管の端面同士を被接合部として接合するために適用する場合の原理を説明するための図である。  
同図において、ポリエチレン管１，１’はの端面同士は、図示しない位置決め装置により互いの中心を整合させた状態で対向当接されている。  
ポリエチレン管１，１’のいずれか若しくは両方には、ポリエチレン管を把持して回転させる回転駆動部材が装着され、回転駆動部材により端面同士が当接させた状態で回転される。
【００２１】
端面同士は、互いに圧接する方向に押圧されながら回転し、端面での摩擦を生起させて発熱を誘起され、端面を突き当てた状態で押し当てることにより摩擦発熱により融解した状態で端面同士が融着される。
【００２２】
本実施形態においては、接合対象となるポリエチレン管同士を被接合部である端面同士の突き当て状態で回転させることにより発生する摩擦熱を利用するだけで端面同士の融着接合が行えることになるので、特別な融着構造を用いることなく簡単に接合処理が可能となる。
【００２３】
次に、上述した原理に基づく別の実施形態について説明する。  
図２は、図１に示したポリエチレン管１，１’の端面同士を接合する場合を対象とした接合工法を示す図である。  
図２において、接続対象となるポリエチレン管１．１’の端面同士の間には、ポリエチレン管１，１’と同等若しくはそれ以上の機械的剛性を持ち、かつ、摩擦係数（μ０）がポリエチレン管１，１’の摩擦係数（μ１）と同等若しくはそれ以上（μ０≧μ１）である材質を用いた仲介環状部材２が配置される。
【００２４】
仲介環状部材２は、ポリエチレン管１，１’に対して内径を同じに設定され、軸方向端面をポリエチレン管１，１’の接続のための接合用端面に接触させるように配置される。
【００２５】
仲介環状部材２の外周面には、図示しないがベルトが捲装されたりあるいはギヤ面が形成され、図示しない駆動源からの回転駆動力が伝達されるようになっている。
【００２６】
本実施形態は以上のような構成であるので、端部を接合しようとするポリエチレン管１，１’を仲介環状部材２の軸方向両端に対向させ、この状態で仲介環状部材２を回転させる。
【００２７】
仲介環状部材２が回転（図１中、矢印Ｒで示す）を開始されると、ポリエチレン管１，１’が仲介環状部材２の端面に向けて突き当てられ（図１中、矢印Ｆで示す）、この状態で摩擦発熱を誘起して端面同士の溶着を行う。
【００２８】
本実施形態においては、接合対象となるポリエチレン管を回転する仲介環状部材２に突き当てるだけの手順で端面同士の摩擦発熱による融着が行えることに特徴があり、エレクトロフュージョン等と違って、接合に要する設備や部材を少なくすることができる。しかも、ポリエチレン管１，１’を仲介環状部材２に対して突き当てるだけであるので、ポリエチレン管同士を回転させる場合のような偏心が発生せず、中心位置の整合性を確保した状態での接合が可能となる。
【００２９】
次に、本発明のさらに別の実施形態について説明する。  
図３は、図２に示した仲介環状部材の変形例を示す模式図である。  
図３において、ポリエチレン管１，１’での接合対象となる端部には、両方のポリエチレン管１，１’を跨ぐ状態で仲介環状部材２０が配置される。
【００３０】
仲介環状部材２０は、軸方向中央部にポリエチレン管１，１’の端面に当接可能でかつ、ポリエチレン管１，１’の内径と同径で軸方向に貫通された孔を有する接合用カップリング部２０Ａを備えており、ポリエチレン管１，１’の端部近傍の周面が遊嵌できる形態とされている。
【００３１】
仲介環状部材２０の外周面には、ギヤ面あるいは歯付きベルト等の伝達部材を係合させることができる歯部等が用いられる伝達部２０Ｂが形成されており、図示しない駆動源に連動するベルトあるいは中継ギヤを噛み合わせることで仲介環状部材２０が回転駆動されるようになっている。
【００３２】
上記構成においては、ポリエチレン管１，１’の端部を仲介環状部材２０の軸方向両端から挿入し、この状態で仲介環状部材２０を回転させるとともに、ポリエチレン管１，１’を接合用カップリング部２０Ａに向けて突き当てることにより摩擦発熱を誘起させて３者を融着する。融着により３者が接合された後は、仲介環状部材２０を残したままとすることやあるいはスクレーパにより接合用カップリング部２０Ａのみを残してその外周部を除去することも可能である。
【００３３】
一方、摩擦発熱を誘起するに際しては、仲介環状部材２０の回転数を調整したりあるいはポリエチレン管１，１’の突き当て力を調整することが行われ、効率のよい摩擦発熱を誘起させて作業時間や接合箇所での変性具合を管理することが望ましい。
【００３４】
この構成においては、仲介環状部材２０がポリエチレン管１，１’の端部を覆って接合用カップリング部２０Ａとの中心位置の整合性を高めることができるとともに、突き当て時のガイド部として機能させることができるので、より正確に中心位置の整合性を高めた状態での接合が可能となる。なお、仲介環状部材２０は、ポリエチレン管１，１’の端部が挿入できればよいので、軸方向長さを極端に長くする必要もなく、簡易な接合が可能となるための部材である仲介環状部材２０の材料コストにおいても有利となる。
【００３５】
また、仲介環状部材２０の変形例として、図４に示すような、サービスチーとして用いることも可能である。つまり、図４においてポリエチレン管１，１’の外周面側に位置してポリエチレン管１，１’の端面が挿入される接合用カップリング部２０Ａの一部に分岐間の連結部２０Ｃとこの連結部２０Ｃを貫通してポリエチレン管１，１’の内部と連通可能な分岐孔２０Ｄを形成することで分岐部でのサービスチーとすることができる。
【００３６】
一方、本発明の接合工法は、上述したポリエチレン管の端面同士を被接合対処とするだけでなく、ポリエチレン管の周面に貫通する分岐孔を塞ぐ際にも用いることができる。以下にこの場合について説明する。  
図５において、ポリエチレン管１の周面を貫通させて形成されている分岐孔１Ａには、これを塞ぐことができるサイズよりも多少大きくされて分岐孔１Ａの形状であるテーパ孔を対象とした止まり嵌めができるプラグ部材３０が装填されるようになっている。
【００３７】
プラグ部材３０には、回転駆動源に連動可能な回転伝達部材３１が締結されている。なお、回転伝達部材３１としては、作業後に取り外しが可能な締結構造だけでなく、例えば、プラグ上面に形成された六角孔に挿脱できる六角レンチ状の棒状部材を用いることも可能である。いずれの場合にも、作業後に回転伝達部材３１がプラグ部材３０から除去されるものである。
【００３８】
プラグ部材３０は、符号Ｆで示すように、分岐孔１Ａ内に向けて押圧されながら回転伝達部材３１に連動して回転（図５において符号Ｒで示す状態）すると、その外周面が装填されている分岐孔１Ａの内周面との間で摩擦発熱し、分岐孔１Ａを塞いだ状態で融着される。なお、分岐孔１Ａは、図５に示すように、テーパリーマを用いた場合のように内面に勾配を持つ形態を対象とするだけでなく、同じ内径の貫通孔を対象とすることもでき、この場合には、プラグ部材３０と分岐孔１Ａとの間の寸法差を設定して締まり嵌めが行える構造とすることも可能である。また、融着されたプラグ部材３０は、ポリエチレン管１の外周面から突出しない状態が得られるように、押圧方向の長さや外径が決められるが、仮にプラグ部材３０の上面がポリエチレン管１の外周面から突出して邪魔となるような場合には、スクレーパにより研磨仕上げをすることも可能である。
【００３９】
プラグ部材３０を摩擦発熱により融着することだけで分岐孔１Ａを封止することができるので、従来用いられていたリペアサドルなどの大がかりな部材や電力設備などを要しないですませることができる。
【００４０】
本発明はポリエチレン管を対象としたが、摩擦熱による融着が可能な他の樹脂材料を対象とすることも可能である。  
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態によるポリエチレン材料の接合工法の原理を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した原理による接合工法を説明するための模式図である。
【図３】図２に示した接合工法の変形例を説明するための模式図である。
【図４】図３に用いた部材の一部変形例を説明するための模式図である。
【図５】図１に示した原理を用いた分岐孔封止状態を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１’  ポリエチレン管
２，２０  仲介環状部材
２０Ａ  接合用カップリング部
３０  プラグ部材
【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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