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JP2747162B2 - 電気融着式管継手 - Google Patents

電気融着式管継手

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JP2747162B2
JP2747162B2 JP4095287A JP9528792A JP2747162B2 JP 2747162 B2 JP2747162 B2 JP 2747162B2 JP 4095287 A JP4095287 A JP 4095287A JP 9528792 A JP9528792 A JP 9528792A JP 2747162 B2 JP2747162 B2 JP 2747162B2
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JP
Japan
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terminal
joint
heating wire
resin
thickness
Prior art date
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JP4095287A
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English (en)
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JPH05296381A (ja
Inventor
孝 穴水
健 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=14133565&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2747162(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Hitachi Metals Ltd, Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ガス、上水
道、温水等を運ぶのに用いられるポリエチレン管、ポリ
ブテン管等の熱可塑性樹脂管を電気融着により接続する
管継手に関するもので、特に継手本体内に１系統以上の
電熱線を埋設した電気融着式管継手に好適なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】電気融着式管継手は、接続すべき樹脂管
とほぼ同じ樹脂材料で作られていて、端部に樹脂管を受
入れる開口部を有している。例えばソケットやエルボ形
管継手では継手の両端に開口部を有し、この開口部の内
面近傍には電熱線が埋設されている。電熱線は通常直列
につながれていて電熱線の両端は継手端部で外に取り出
されている。この端子としてコネクタ−ピンを用い、電
熱線の端部をこれに接続し、コネクタ−ピンは継手本体
内に埋設して本体に一体固定されている。
【０００３】この管継手の両端の開口部に接続すべき樹
脂管を挿入し、電熱線の端子間に電源を接続して電流を
流すことにより、本体に埋設した電熱線が加熱し、開口
部内面の樹脂材料が溶融して膨張し、開口部内に装着し
た樹脂管の外面を溶融して樹脂管と融着接続する。この
ように電気融着式管継手では、継手の両端部に電熱線の
端子が設けられており、必要な場合は樹脂の溶融する進
行状態を観察するための測定用開口穴が継手端部の電熱
線が巻かれているワイヤ−ゾ−ン上に設けられることも
ある。
【０００４】呼び径が７５Ａ程度までの管継手では、管
継手の両側を同時に通電して両側の樹脂管を同時に融着
接続することが通常行われる。これは電熱線に通電する
電源の容量が通常１．０〜１．５ＫＷ程度のものなの
で、管継手の両端の電熱線を直列に接続してその両端子
から通電を行って融着を行うことが出来るためである。
【０００５】しかし管継手の呼び径が７５Ａ以上のもの
になると、径が大きくなるに従い電熱線の巻かれている
ワイヤーゾーンの長さも長くなってくる。また管継手の
肉厚も厚くなってくるので、電気融着に要するエネルギ
ーも多く必要となる。このため７５Ａ以上のような大口
径の管継手では両側開口部の樹脂管を同時に融着しよう
とすると、管継手の両端開口部に亘る電熱線に通電する
電源の容量が不足し、電熱線の加熱時間が長くなって満
足な融着接続が行なえない。
【０００６】ガスを供給するために用いる管継手では、
樹脂管と融着接続した後で熱間内圧クリープテストを行
なう。このテストでは温度を８０℃程度に上げて８〜
９．５Ｋｇ／ｃｍ2 の内圧をかける。樹脂管は管継手の
ワイヤーゾーンに融着されているが、熱間内圧クリープ
テストの圧力によって両側のワイヤーゾーンの間にある
継手中央部の内面に内側から継手を外方に押し開こうと
する力が作用する。この力によってワイヤーゾーン奥側
の先端に応力が作用するので、継手の壁にワイヤーゾー
ン奥側の先端から外方に向かってクラックが入ることが
ある。
【０００７】かかる圧力に耐えるためには、継手中央部
の肉厚を大きくしておく必要がある。特に大口径の継手
のように、継手の中央部あるいはワイヤ−ゾ−ンの奥部
に電熱線の端子を設ける場合には、端子及び電熱線コイ
ルと端子間を接続するリ−ド線のためにそれだけ継手の
肉厚が薄くなる。また管継手の樹脂のなかに電熱線の端
子やリ−ド線があると、樹脂とリ−ド線や端子との境界
に応力が集中してそこに歪みが生じる原因にもなる。
【０００８】また電熱線の端子は電源の端子を機械的に
接続するので、その接続時や切り離し時に押し引きの力
だけでなく曲げの力も加わるので、その力に耐え得るよ
うに継手本体に固定しておく必要がある。このためにＪ
ＩＳＫ６７７５においても、管継手の樹脂管と接続する
部分の肉厚を、継手本体から２／３Ｌ（Ｌは樹脂管を受
け入れる部分の長さ）の範囲を除く奥部では、呼び１０
０Ａで１３．１ｍｍ、１５０Ａで１８．８ｍｍ、２００
Ａで２４．５ｍｍを最小とすると規定されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように肉厚を大き
くしたものに電熱線の端子を付けるには、規定の肉厚の
上に端子を保持するだけの樹脂による肉厚を設けなけれ
ばならない。しかしこのように肉厚が大きくなると管継
手の成型が困難になる。電気融着式の管継手は使用する
樹脂、例えば中密度のポリエチレン樹脂で作った薄肉内
筒の外面に電熱線を巻き付け、この内筒を成型機のキャ
ビテイにおいて継手の外側を射出成型して一体の管継手
を形成する。継手の肉厚が厚いと、継手外側部分の樹脂
量が極めて大きくなり、成型機で成型時に継手外側部分
の溶融した樹脂の熱で電熱線をコイル巻きした内筒を変
形させたり又は溶融させたりすることがある。また継手
を成型後の冷却時の収縮が大きくなり歪みを生じさせ
る。
【００１０】継手の肉厚は使用する流体圧力に耐えるだ
けの厚さがあればよいが、電熱線の端子を保持するため
に全体に渡って肉厚を厚くすると、それだけ無駄な樹脂
を使用することになる。また肉厚が大きくなるに従い、
樹脂の量も大きくなるので成形金型の締付け力も大きな
ものが必要となり、樹脂を射出する容量も大きなものが
必要となる。このため射出容量が大きな、金型締付け圧
力の大きな射出成形機が必要になってくる。本発明は上
記の課題を解決するもので、電熱線の端子を継手本体の
中央部に設ける場合でも、継手本体中央部の肉厚を確保
すると共に余分な厚肉部分をなくし、成形上も容易に行
なえ、クラックや漏れの問題のない品質の安定した電気
融着式管継手を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、継手本
体の端部毎に接続すべき熱可塑性樹脂管を受け入れるた
めの開口部を有し、該開口部毎に前記樹脂管を接続する
ための電熱線を開口部内面の近傍に埋設し、継手本体の
端部側と中央側との外面に前記電熱線の両端を接続した
端子を突出して設けた熱可塑性樹脂材料よりなる継手に
おいて、前記継手本体の中央側の肉厚は、端部側の肉厚
よりも厚く外周側に膨らませて設け、且強度上必要な所
定の肉厚を確保して前記開口部内径の０．２倍までの寸
法に設け、該継手本体中央側の外周面に、該外周面から
突出する熱可塑性材料の突出部を一体で設け、該突出部
に前記継手本体中央側の端子を突出して設けたことを特
徴とする電気融着式管継手である。
【００１２】本発明において、前記中央部に設けた端子
を保持する突出部と中央部の外周面との間には２ｍｍ以
上のＲを付けることが望ましい。
【００１３】
【作用】本発明は上記の構成であって、継手本体の開口
部毎に樹脂管を融着するための電熱線を埋設してあり、
継手本体の端部側と中央側との外周面に突出する端子に
通電することにより、小口径管継手の両側同時に通電す
る少容量の電源を用いて大口径の樹脂管を継手本体の開
口部毎に融着することができる。継手本体の中央側の端
子は、継手本体中央側において外周面に突出して設けた
突出部に設けられ、この突出部によって端子が強固に埋
設保持される。熱可塑性樹脂の突出部は電熱線と接続し
た端子を射出成形金型内のリセス部において、継手を射
出成形するときに継手本体の樹脂で端子を一体に成形で
きる。このため端子は強固に継手に保持できる。また継
手本体中央側の肉厚を端部側より厚く設けてあり、且端
子を外面から突出する突出部に設けたので、端子が埋設
されて端子の下端から継手本体の内面までの樹脂肉厚が
減少する肉厚減少部分がない。このため所定の肉厚が確
保されており、継手内部の圧力が上がってワイヤーゾー
ンの奥部に応力が生じても、端子の埋設部からクラック
が発生するような問題が生じない。
【００１４】本発明では、管継手中央側の壁部の肉厚
を、端部側の肉厚より大きく形成してあり、この肉厚は
電気融着に必要な性能上から、また継手本体の強度上か
ら最小肉厚が決められ、また射出成形時の成形上の問題
から最大肉厚が決められ、この最大肉厚は開口部内径の
０．２倍までの寸法が望ましいことを実験により判明し
ている。この様に継手中央側の最大肉厚を規制している
ので、全体の肉厚を従来のように余分に大きくする必要
がなく、従って全体の大きさ、重量が大幅に軽減し、射
出成形金型や成形機も小さくすることができる。また継
手本体の端部側の肉厚よりも大きく形成してあり、強度
上必要な最小の肉厚を確実に確保することができるの
で、熱間内圧クリープ試験のクラック等の問題、製造時
の成形歪や、射出成形時に薄肉内筒が厚肉の継手外側部
分溶融樹脂の熱容量によって溶融したり変形したりする
問題が解決し、射出樹脂容量が少なくなり、成形時の冷
却時間が短縮されて成形時間が短縮し、品質の良い、軽
量な管継手が得られる。本発明で、管継手外周面と突出
部との間に外周面から突出部にかけて徐々に肉厚が厚く
なるように２ｍｍ以上のＲを設けると、突出部の強度が
強くなり、効果的である。
【００１５】本発明で、管継手の端部に近いところにあ
る電熱線の端子は、継手の壁内に設けることが出来る。
管継手の端部開口へ熱可塑性樹脂管を挿入し、この端部
にある端子と継手中央部の熱可塑性樹脂で作られた突出
部内にある端子との間に電源を接続して、電熱線を発熱
させて樹脂管を融着接続する。一方の端部に樹脂管を融
着した後、管継手の他の端部に挿入されている樹脂管と
も、継手の端部にある端子と継手中央部の突出部内にあ
る端子との間に電源を接続して、同様に樹脂管を融着接
続する。
【００１６】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例を示す樹脂管を挿入した
状態の電気融着式管継手の部分断面図で、図２は図１の
平面を示す。本実施例の管継手１は図３に示す接続部材
１１を成型した後、この接続部材１１、１１の中央側端
面４１を夫々加熱盤によって加熱し、接続部材１１と１
１の端面同志を熱融着接合して一体化したものである。
【００１７】管継手１の両端部には樹脂管５０を受け入
れる開口部１３を有し、この開口部１３の内周側に電熱
線２を螺旋状に埋設してある。電熱線２は管継手１の端
部側と中央部側に埋設した端子２１と２２に接続してあ
り、電熱線２、端子２１、２２は管継手の両側開口部に
夫々設けてある。端子２１、２２の近傍に設けた穴１
４、１５は樹脂管との接続時、電熱線２の加熱による管
継手１の溶融状態の進行を連続的に測定する熱電対温度
計を挿入するための開口穴である。１６は樹脂管との接
続時に管継手１の溶融樹脂がこの中に盛り上がり継手外
周っ面より突出して、樹脂管との融着が正常に行われた
かを外部から目視で判別するためのインジケ−タ穴であ
る。
【００１８】管継手１の中央側の端子２２は管継手の外
周面１８から突出して設けた継手本体の熱可塑性樹脂に
よる突出部１７内に設けてある。突出部１７は端子２２
の下部を埋設する高さ分外周面１８から突出しており、
この突出部１７に中央側の端子２２と温度測定用の開口
穴１５を設けてある。従って端子２２の下端面と開口穴
１５の底面は、突出部１７を除く外周面１８より外側位
置ある。
【００１９】管継手１の中央側の突出部１７を除く肉厚
ｔは、端部側の肉厚より大きく形成してあり、例えば管
継手１の呼び径が１５０Ａのもので２１ｍｍである。こ
の肉厚ｔは樹脂管５０との電気融着に必要な性能上か
ら、また継手本体の強度上から最小肉厚が決められ、ま
た継手射出成形時の成形上の問題から最大肉厚が決めら
れるが、開口部１３の内径ｄの０．２以下の肉厚寸法に
することが望ましいことが判明している。
【００２０】管継手１の両端開口部１３へ樹脂管５０を
夫々挿入した後、端子２１、２２に電源を接続して電熱
線２に通電すると、電熱線２の加熱によって電熱線２付
近の樹脂が加熱されて溶融する。溶融した樹脂は主に内
面側に膨張して樹脂管５０の外周面を溶融し、樹脂管５
０との融着が行われる。膨張した溶融樹脂の一部はイン
ジケ−タ穴１６内に入り込み、穴１６を塞いで継手外周
面より突出するので、外部から目視で正常に融着が行わ
れたかを確認出来る。温度測定用の開口穴１４、１５
は、電熱線２に通電が行われる前から熱電対温度計を挿
入してあり、開口穴１４、１５の底面と接触して融着が
終了するまで開口穴底面の温度を計測し、電源へフイ−
ドバックする様にしている。このため開口穴１５への溶
融樹脂の膨張は起こらない。
【００２１】次に管継手１内へ電熱線２と端子２１、２
２を埋設固定する手段について説明する。図３に管継手
１を形成する前の両側の接続部材１１を示す。接続部材
１１の内面側は接続する樹脂管５０と同じ熱可塑性樹脂
材料よりなる薄肉の内筒３で、内筒３の内面は樹脂管５
０を受け入れる管継手の開口部１３となっている。外面
側には電熱線２をコイル巻きするための螺旋状の溝３１
を設けてあり、溝３１の両側には電熱線の端子２１、２
２を固定するための台座３３、３４を設けてある。
【００２２】台座３３、３４は内筒３の円周上の一部に
突出して設けてあり、台座の上端面には端子２１、２２
の下部を挿入するための穴を設けてある。接続部材１１
の端部側の台座３３は低く、管継手の中央側に位置する
台座３４は高く突出している。台座３４の突出高さは端
子２２の下端面が管継手中央側の外周面１８より外側に
なるように設けてある。この内筒３の溝３１に通電によ
って発熱する電熱線２を巻き付け、台座３３、３４に固
定した端子２１、２２に電熱線の両端を接続してある。
【００２３】このように形成した内筒３を射出成形機の
金型内にマンドレルを介して装着する。金型は端子２
１、２２を受け入れて接続部材１１の外面形状を成形す
るキャビティを有し、キャビティ内面と内筒３の外面と
の間に熱可塑性の溶融樹脂を射出して外筒４を成形す
る。射出した溶融樹脂によって内筒３の外面と外筒４は
一体的に熱融着接合され、電熱線２及び端子２１、２２
も一体的に埋設固定される。
【００２４】内筒３の肉厚は外筒４の肉厚に比べて極端
に薄い。例えば呼び径が１５０Ａの内筒３では、溝３１
の底面と開口部１３内面との間の肉厚は０．５〜１ｍｍ
である。このため外筒４の肉厚が過度に大きいと、外筒
４を成形時の溶融樹脂の熱容量によって内筒３が溶融し
たり、溝３１にコイル巻きした電熱線が不規則に変形す
る不具合が生じる。本発明では外筒４の外面に突出部１
７を設けてあり、この突出部１７に端子２２を埋設固定
してある。このため外筒４の肉厚は端子２２を埋設固定
する肉厚分を加味して大きくする必要がないので、管継
手の性能上に必要な最小肉厚寸法にすることができる。
従って射出成形する際においても外筒４の樹脂容量が少
なくなりそれだけ成形時の冷却時間が短縮し、内筒３が
溶融したり電熱線が変形移動したりするような従来の問
題が生じない。
【００２５】このように形成した接続部材１１と１１の
各中央側端面４１を互いに熱融着することにより、前記
図１、図２の管継手１を得る。管継手１の中央側の端子
２２は突出部１７内に埋設されているので、適正な最小
肉厚ｔを確保して且成形上最適な肉厚に形成でき、従来
の継手本体に直接端子を埋設した場合の、端子の下部が
埋設されることによる肉厚減少部分が生じない。またこ
れを防止するために、肉厚を不必要に過大にして過大肉
厚部で端子を埋設固定する必要もなく、肉厚を過大にす
ることによる製造上の問題も解消され、管継手の強度上
品質上に必要な肉厚を確保して製造上最適な肉厚で形成
できるので、品質が安定し、軽量となり、更に製造時の
射出成形時間が短縮し、樹脂量も減少し、成形上の各種
問題が解消された。
【００２６】本実施例では２つの接続部材１１と１１を
熱融着して一体化し管継手１を得る場合を説明したが、
継手の両端部に最初から複数系統の電熱線と端子を設け
た内筒を用いて外筒を射出成型して管継手を製造する場
合でも同様の効果を発揮する。
【００２７】
【発明の効果】以上説明のごとく本発明の電気融着式管
継手は、小口径管継手の両側同時に通電する容量の小さ
い電源を用いて大口径の樹脂管を融着することができ、
電熱線の端子が継手本体の中央側に設けられても融着性
能上適正な最小肉厚を確保でき、且成形および品質上問
題が生じない肉厚にでき、品質が安定し、軽量となり、
製造時の射出成形時間が短縮し、過大な肉厚による各種
の問題が解消され、配管施工時の取扱も容易になる大き
な効果を発揮する電気融着式管継手が得られる。
【図面の簡単な説明】
図１ 本発明の一実施例を示す樹脂管を挿入した状態の
部分断面図である。 図２ 図１の平面図である。 図３ 図１の接続部材１１を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 電気融着式管継手 ２ 電熱線 ３ 内筒 ４ 外筒 １１ 接続部材 １３ 開口部 １４、１５ 温度測定用開口穴 １６ インジケ−タ穴 １７ 突出部 １８ 外周面 ２１、２２ 端子 ３１ 溝 ３３、３４ 台座 ４１ 接続部材の中央側端部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 継手本体の端部毎に接続すべき熱可塑性
    樹脂管を受け入れるための開口部を有し、該開口部毎に
    前記樹脂管を接続するための電熱線を開口部内面の近傍
    に埋設し、継手本体の端部側と中央側との外面に前記電
    熱線の両端を接続した端子を突出して設けた熱可塑性樹
    脂材料よりなる継手において、 前記継手本体の中央側の肉厚は、端部側の肉厚よりも厚
    く外周側に膨らませて設け、且強度上必要な所定の肉厚
    を確保して前記開口部内径の０．２倍までの寸法に設
    け、 該継手本体中央側の外周面に、該外周面から突出する熱
    可塑性材料の突出部を一体で設け、 該突出部に前記継手本体中央側の端子を突出して設けた
    ことを特徴とする電気融着式管継手。
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