JP2007008125A - 管の接続方法および接続構造並びに管接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱可塑性樹脂の管どうしを容易に且つ安価に接続する接続方法及び接続構造並びに接続装置の提供。
【解決手段】 断面外周をＶ又はＵ字状にした加熱体３を管の接続部外周に接触して、その接触部を加熱溶融させる。ついで、その溶融状態にある位置に樹脂供給装置７のノズル孔６から新たな熱可塑性樹脂を加熱溶融して供給し、そこに余盛４を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ポリエチレン管（ＰＥ管）等の熱可塑性樹脂の管どうしを接続する接続方法及びその構造並びに接続装置に関する。

都市ガスの埋設管等に急速に普及し広く使用されているポリエチレンのガス管は、丈夫で、軽量、扱い易く耐腐食性があり、曲げても自立的に原形復帰し、その曲げの痕跡が残らない特性を有する。そのため地震に強く理想的なガス管となりうる。しかしながら、その管どうしを接続するには、同一部材どうしで融着させるほかなく、接着剤の使用ができない。そのポリエチレン管は熱可塑性樹脂であり、その管の接続は特殊継ぎ手により行うのが一般的である。この特殊継ぎ手は、一対の管を挿入する挿入部を有し、その内面に近接して予めコイルヒーターが埋設されている。

そして、両管をその継ぎ手内に挿入状態でコイルヒーターに電気を供給し、その間継ぎ手の内面及び接続しようとする管どうしの外周面の一部を溶融させ（エレクトロフィージョン融着）それを冷却硬化することにより、一体的に両管を接続していた。
また、一対の管どうしの突き合わせ接続の場合には、円盤状の金属加熱体を用い、その両面に一対に管端を押し当てて加熱溶融させ、次いで金属加熱体（ヒーター）を取り除くと共に、両管どうしを圧着して接続（バット融着）していた。

実開２０００−３２９２８４号公報 特開平０６−０９９４９６号公報

前者の特殊な樹脂継ぎ手を用いる接続方法は、継ぎ手内部にコイル状発熱線を埋設するため継ぎ手自体の製造コストが極めて高くなる。
次に、後者の接続方法は、樹脂の端部どうしをヒーター板に圧着して溶融させ、次いでそれを引き抜いた後に管どうしを圧着するものであるから、加熱体を引き抜く間およびパイプどうしを付合わせ接触する間に、樹脂の冷却硬化が起こり好ましくない。
そこで本発明は係る問題点を解決することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、熱可塑性樹脂の管(1) (2) どうしを互いに接続する方法において、
一対の前記管(1) (2) を互いに接触または近接状態で、加熱体(3) を一対の管(1) (2) の接続部外面に接触して加熱すると共に、その管(1) (2) の一部を溶融させる加熱溶融工程と、
その溶融状態の位置に、新たな樹脂を溶融して供給し、その接続部外周に余盛(4) を形成する余盛形成工程と、
を具備する管の接続方法である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記一対の管の接続部には予め開先加工を施しておき、その開先面に前記加熱体(3) を接触させることとした管の接続方法である。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２の方法により接続された接続構造である。

請求項４に記載の本発明は、熱可塑性樹脂の管どうしを互いに接続する管接続装置において、
断面の外周がＶ字状又はＵ字状に形成され、管の接続部外周に接触してその接触部を加熱溶融させる加熱体(3) と、
その加熱体(3) の端部にノズル孔(6) を有し、新たな熱可塑性樹脂を加熱溶融して、前記ノズル孔(6) よりそれが押し出される樹脂供給装置(7) と、
を具備する管接続装置である。

請求項５に記載の本発明は、請求項４において、
前記加熱体(3) またはその近傍より、エアーを管の接続部に向けて噴出するエアー噴出手段(8) が設けられた管接続装置である。

請求項６に記載の本発明は、請求項４〜請求項６のいずれかにおいて、
前記加熱体(3) と、樹脂供給装置(7) の先端部とが回動またはスライド自在に接続されて、加熱体(3) に対して前記ノズル孔(6) の位置を変えられるように構成された管接続装置である。

本発明の管の接続方法は、一対の管の接続部に加熱体を接触して加熱させ、両管の一部を溶融させる加熱溶接工程と、その溶融状態にある位置に新たな樹脂を溶融して供給し接続部外周に余盛を形成する余盛形成工程とを有する。そのため、両管の接続部が溶け合って、その接続部で両管を一体化することが可能となり、接続の信頼性を確保しうる。

上記接続方法において、管の接続部を予め開先加工しておき、その開先面に加熱体を接触させる場合には、そこに新たな樹脂を溶融して余盛を形成するとき、接続部のより深い部分まで互いに溶け合って一体化することができる。

上記接続方法により接続された接続構造は、信頼性の高いものとなる。
また、本発明の管接続装置は、断面の外周がＶ字状又はＵ字状に形成された加熱体３と、加熱体３の端部にノズル孔６を有し、新たな熱可塑性樹脂を加熱溶融してノズル孔６よりそれが押し出される樹脂供給装置７とを有する。このような構造の簡単な装置により管の接続を容易に行いうる。そして樹脂供給装置７のノズル孔６から、加熱体３の端部に樹脂を供給することにより、管接続部の溶融部分にその溶融状態を維持しつつ新たな余盛を形成し、接続の信頼性の高いものとなる。

上記構成において、加熱体３またはその近傍よりエアーを管の接続部に噴出する手段を設けることができる。この場合には、加熱体３によって溶融した管接続部の樹脂が下方に垂れ下がることを防止し、特に管の下面側における接続を容易に行いうる。即ち、エアーによって樹脂の垂れ下がりを防止できる。

上記構成において、前記加熱体３と、樹脂供給装置７の先端部とを回動またはスライド自在に接続し、加熱体３に対して前記ノズル孔６の位置を変えられるように構成できる。この場合には、加熱体３に対して前記ノズル孔６の位置を変えることにより、加熱体３の移動方向を変え、現場の状況に応じて配管回りの任意の方向に装置を移動し、それにより障害物を避け、より行ない易い方向に回転でき、迅速な作業ができる。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。図１は、本発明の管接続装置の一部破断縦断面図であり、図２はその樹脂供給装置７の先端部の斜視図であり、図３は同装置に用いられる加熱体３の略図である。そして図４は同装置の使用状態を示す斜視説明図及び図５はその横断面説明図である。

この管接続装置は、図１に示す如く樹脂供給装置７と加熱体３とを有する。樹脂供給装置７は、金属材、フッ素樹脂（一例として商品名テフロン（登録商標））等の材料が筒状に形成され、その先端部内直径が次第に細くなるテーパに形成され、その先端にノズル孔６が設けられている。樹脂供給装置７の内部にはニクロム線等からなる電熱ヒーター９がコイル状に配設されている。なお、コイル状の伝熱ヒーター９の代わりにセラミックヒーター、シリコンラバーヒーター、その他公知のヒーターを用いることができる。コイル状の電熱ヒーター９と金属製のシリンダ13を用いる場合には、それらの間に電気絶縁手段が設けられる。

シリンダ13の後端部には開口27が設けられ、そこから棒状または粒状の熱可塑性の樹脂19を挿入できるようになっている。シリンダ13内部にはピストン14が出入り自在に設けられ、そのロッド15が軸線方向に延長する。この例では、シリンダ13の後端にハンドル11が固定され、そのハンドル11に対して回動自在なレバー12が設けられ、その先端にロッド押し出し板24が取り付けられている。

ロッド押し出し板24はロッド15の直径よりも僅かに大なる孔を有し、それがロッド15に貫通する。そしてロッド押し出し板24とシリンダ13の架橋部28との間にレバー復帰バネ16が設けられ、それがレバー12を図の位置に付勢する。更に、ハンドル11の外側にはクラッチ板18が設けられ、それにロッド15が貫通する。そしてクラッチ板18とハンドル11との間にクラッチバネ17が設けられている。更に、シリンダ13には電源ケーブル10が接続され、電熱ヒーター９に給電できるようになっている。

次に、加熱体３はこの例ではシリンダ13と一体に接続されている。加熱体３は図２に示す如く、断面Ｖ字状に形成され、その一端が樹脂供給装置７のノズル孔６に隣接する。この例では加熱体３は断面Ｖ字溝状の谷部の縁が長手方向に弧状に湾曲されて、接続部に馴染むようにしている。これを短い直線状としてもよい。加熱体３の内部には電熱ヒーター９が図３の略図に示す如く配設されている。なお、加熱体３の断面Ｖ字の先端部はシャープな形状でも、僅かに円弧状であってもよい。また、この加熱体３は断面Ｕ字状に形成してもよい。

（管の接続方法）
次に、本発明の管接続装置により熱可塑性の管１，管２どうしを接続する方法につき説明する。
図１において、クラッチ板18をクラッチバネ17の付勢力に抗して下方に押し下げ、ロッド15を上方に引き上げる。そして、開口27から熱可塑性の樹脂19をシリンダ13内に挿入する。なお、樹脂19は互いに接続される管１，管２と同一の材料が用いられる。そして、電熱ヒーター９に給電し、シリンダ13の内面を加熱して樹脂19を溶融させるとともに、加熱体３外周を加熱する。

ついで、図１の状態でレバー12を軸29の回りに矢印方向に往復回動させ、ロッド15を下方に押し下げる。そのレバー12の復帰動作においては、クラッチ板18がロッド15の貫通部において咬着し、ロッド15自体が後退するのを防止する。
そこで、図４及び図５に示す如く、加熱体３を管１と管２との接続部に接触させる。この例では管１は直径の大なる本管20であり、管２は小径の支管21である。加熱体３によって接続部が溶融したとき、樹脂供給装置７から新たな溶融した熱可塑性樹脂がノズル孔６を介して押し出される。そのためには図１において、レバー12をハンドル11側に回動すればよい。なお、溶融樹脂を供給する位置は、加熱体３によって溶融状態にある場所である。図４においては同図の状態から樹脂供給装置７を僅かに移動させつつ、ノズル孔６より溶融樹脂を供給し、余盛４をその接続部に形成する。

従って、本発明の管の接続方法は、加熱体３を管１，管２の接続部外面に接触して加熱し、それらを溶融させる加熱溶融工程と、その溶融状態にある位置に新たな樹脂を溶融して供給し、そこに余盛４を形成する余盛形成工程とを有する。
なお、図５の例では管１の孔30の孔縁部及び管２の先端部に開先加工部５を形成しておき、そこに加熱体３の外周を接触させ、各開先加工部５を溶融させる。そして、その溶融部に余盛４を設けるものである。このようにすることにより、管１，管２の接続部において、より深い位置まで樹脂を溶融させ一体化することができる。

次に図６及び図７は本発明の管接続装置の他の例であり、この例では樹脂供給装置７と加熱体３とが接続体31で接続され、樹脂供給装置７は注射器タイプのものである。又加熱体３は、ファン22を内装したケーシング32と一体化されている。そして、電熱ヒーター９に給気孔25が設けられている。この管接続装置は管の重力方向下面側における接続の際、溶融樹脂が下方に流れ出ないようにするためエアー噴出手段８を設けたものである。

即ち、加熱体３によって管１，管２の開先部を溶融させたとき、特にそれが下方位置にあるとき給気孔25からエアーを噴出させ、それによって溶融樹脂の垂れ下がりを防止するものである。なお、この例ではケーシング32内に電熱ヒーター23が配置され、給気孔25から噴出するエアーをある程度加熱している。

次に図８及び図９は本発明の管の接続方法の他の例であり、この例はそれぞれ開先加工部５が形成された孔30及び管２先端に予めネジ部33を設けておき、管１と管２との間をネジ部33により螺着締結する。ついで、本発明の管接続装置により、前記同様にしてその接続部に余盛４を形成するものである。このようにすることにより、より強固且つ確実に管１と管２との管を接続することができる。それと共に、管接続の際に両管を固定し、接続作業を容易且つ迅速に行うことができる。

次に、図１０及び図１１は本発明の接続装置の更に他の例であり、この例は樹脂供給装置７の先端部が加熱体３の中央位置にあり、加熱体３内部に穿設孔34が設けられ、そのノズル孔６が加熱体３の一端に開孔したものである。この装置は接続作業の際にバランスがよく作業の効率化を図ることができるものである。

次に図１２は本発明の管接続装置の加熱体３の他の例であり、この例は加熱体３に取り付けた電熱ヒーター９が蛇行状に配設され、その蛇行のピッチが異なるものである。即ち、ａの区間ではピッチが小さくその部分でより高温となる。又b、cの区間ではよりそのピッチが粗くなっており、その部分では比較的温度が低くなる。そしてa区間の端部に、この例では図示しない樹脂供給装置７のノズル孔が位置されるものである。そして加熱体３は図において、矢印の如く右方から左方に移動される。そして、加熱体３の区間ａの近傍でのみ管接続部が溶融され、効率よく且つ、確実に樹脂管どうしを接続できるものである。

次に、図１３は図１２の例において、加熱体３を樹脂供給装置７の先端部外周に枢着部35を介して、回動自在に設けたものである。即ち、加熱体３を樹脂供給装置７の軸線に対して矢印方向に180度回転することにより、図(Ａ)の状態から(Ｂ)の状態に変化させ、ノズル孔６の位置を逆向きにすることができる。そして(Ａ)のときには右方から左方に加熱体３および樹脂供給装置を移動して、管の接続部に樹脂材を供給することができる。

また(Ｂ)の状態の場合には上記と逆である。このように加熱体３の移動方向を変え、現場の状況に応じて配管回りの任意の方向に装置を移動し、それにより障害物を避け、より行い易い方向に装置を移動して、迅速な作業ができる。

次に、図１４は、同様の目的で、加熱体３の一端を樹脂供給装置７の先端部外周に枢着部35を介して、回動自在に設けたものである。また、同様の目的で、図１５の例は加熱体３の一端に接続体31が設けられ、その接続体31が樹脂供給装置７の先端部に枢着部35を介して接続されたものである。

本発明の管接続装置の一部破断縦断面図。 同装置の先端部の斜視略図。 同装置に用いられる加熱体３の説明図。 同管接続装置によって管１，管２の継ぎ目を接続する接続方法説明図。 同横断面図。

本発明の第２の管接続装置の説明図。 同縦断面図。 本発明の管接続方法の第２の例を示す説明図。 同説明図。 本発明の管接続装置の更に他の例を示す要部縦断面図。

図１０のXI−XI矢視断面略図。 本発明の管接続装置の加熱体３の他の例を示す説明図。 本発明の管接続装置の更に他の例を示す要部縦断面図。 本発明の管接続装置の更に他の例を示す要部説明図。 本発明の管接続装置の更に他の例を示す要部縦断面図。

符号の説明

１,２ 管
３ 加熱体
４ 余盛
５ 開先加工部
６ ノズル孔

７ 樹脂供給装置
８ エアー噴出手段
９ 電熱ヒーター
10 電源ケーブル
11 ハンドル
12 レバー

13 シリンダ
14 ピストン
15 ロッド
16 レバー復帰バネ
17 クラッチバネ
18 クラッチ板

19 樹脂
20 本管
21 支管
22 ファン
23 電熱ヒーター
24 ロッド押し出し板

25 給気孔
26 エアー
27 開口
28 架橋部
29 軸
30 孔

31 接続体
32 ケーシング
33 ネジ部
34 穿設孔
35 枢着部

Claims (7)

1. 熱可塑性樹脂の管(1) (2) どうしを互いに接続する方法において、
   一対の前記管(1) (2) を互いに接触または近接状態で、加熱体(3) を一対の管(1) (2) の接続部外面に接触して加熱すると共に、その管(1) (2) の一部を溶融させる加熱溶融工程と、
   その溶融状態の位置に、新たな樹脂を溶融して供給し、その接続部外周に余盛(4) を形成する余盛形成工程と、
   を具備する管の接続方法。
2. 請求項１において、
   前記一対の管の接続部には予め開先加工を施しておき、その開先面に前記加熱体(3) を接触させることとした管の接続方法。
3. 請求項１または請求項２の方法により接続された接続構造。
4. 熱可塑性樹脂の管どうしを互いに接続する管接続装置において、
   外周が管の接続部外周に整合し、管の接続部外周に接触してその接触部を加熱溶融させる加熱体(3) と、
   その加熱体(3) の端部にノズル孔(6) を有し、新たな熱可塑性樹脂を加熱溶融して、前記ノズル孔(6) よりそれが押し出される樹脂供給装置(7) と、
   を具備する管接続装置。
5. 請求項４において、
   前記加熱体(3) の断面外周がＶ字状またはＵ字状に形成された管接続装置。
6. 請求項４または請求項５において、
   前記加熱体(3) またはその近傍より、エアーを管の接続部に向けて噴出するエアー噴出手段(8) が設けられた管接続装置。
7. 請求項４〜請求項６のいずれかにおいて、
   前記加熱体(3) と、樹脂供給装置(7) の先端部とが回動またはスライド自在に接続されて、加熱体(3) にたいして前記ノズル孔(6) の位置を変えられるように構成された管接続装置。

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