JP2004211846A - 管接続構造体、管接続構造体セット及びそれを用いた管接続方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱可塑性樹脂製の一方の管と他方の管とを接続するに際して、接続部のギャップを小さくし、電気溶着により漏れのない一体接続構造をもたらす管接続構造体、管接続構造体セット及びそれを用いた管接続方法を提供すること。
【解決手段】管接続構造体が、両端に受け口と差し口を有する熱可塑性樹脂製管本体、又は熱可塑性樹脂製接続管と熱可塑性樹脂製被接続管のそれぞれの差し口が差し込まれる受け口を両端に有する熱可塑性樹脂製継手本体と、管本体又は継手本体の受け口近傍の内周面に沿って配置される電気溶融筒部とを備える。電気溶融筒部は、熱可塑性樹脂製円筒体と、この円筒体に付設され、通電により発熱して円筒体を溶融する電熱線とからなる。
【選択図】 図１
【解決手段】管接続構造体が、両端に受け口と差し口を有する熱可塑性樹脂製管本体、又は熱可塑性樹脂製接続管と熱可塑性樹脂製被接続管のそれぞれの差し口が差し込まれる受け口を両端に有する熱可塑性樹脂製継手本体と、管本体又は継手本体の受け口近傍の内周面に沿って配置される電気溶融筒部とを備える。電気溶融筒部は、熱可塑性樹脂製円筒体と、この円筒体に付設され、通電により発熱して円筒体を溶融する電熱線とからなる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管接続構造体、管接続構造体セット及びそれを用いた管接続方法に関する。さらに詳しくは熱可塑性樹脂製の一方の管と他方の管を電気溶着による接合可能とするための管接続構造体、管接続構造体セット及びそれを用いた管接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１つの熱可塑性樹脂製接続管と、もう１つの熱可塑性樹脂製被接続管とを電気的に溶着接合する場合、すなわち、一対の熱可塑性樹脂製管の接続部（接続または接合させる部分）を電熱線で溶融させて一体に結合する場合、接続部のギャップの小さいことが重要であるが、そのギャップを所定値以内に押さえる方法は、例えば口径２００ｍｍを越える大口径熱可塑性樹脂製管では確立されていないか、いまだ実用化されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように熱可塑性樹脂製管の接続部のギャップは、所定値以内に抑えることが難しいわけであるが、具体的には、小口径管、いわゆる口径：２００ｍｍ以下の管では、電気溶着を行う箇所において２ｍｍ以下にギャップを抑えることが重要であるとされている。しかし、この値を常に保障することが難しい。
さらに大口径管では、自重による管の扁平や、熱可塑性樹脂の熱膨張が生ずるので、少なくとも３ｍｍ以上のギャップが発生するとされ、ますますギャップを小さくすることが難しくなる。
このような２〜３ｍｍ以上の大きなギャップは、熱可塑性樹脂製管の漏れのない溶着接合をきわめて難しいものにしていると言える。
【０００４】
このような熱可塑性樹脂製管同士の接続、特に大口径管同士の接続に際してギャップを小さくして電気溶着できるものとして、本発明の発明者らは、熱可塑性樹脂製管部と、この管部両端の受け口近傍の内周面に巻設された電熱線とを備え、管部の各受け口近傍の外周面に締付具の帯状部材を接続時に一時的に装着できる段落部を形成してなる管継手をすでに提案している（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２９５７７８号
【０００６】
本発明の主要な目的は、熱可塑性樹脂製の一方の管と他方の管とを直接的にも間接的にも接続することができると共に、接続部のギャップをより小さくし、電気溶着により漏れのない一体接続構造をもたらす管接続構造体、管接続構造体セット及びそれを用いた管接続方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明によれば、両端に受け口と差し口を有する熱可塑性樹脂製管本体、又は熱可塑性樹脂製接続管と熱可塑性樹脂製被接続管のそれぞれの差し口が差し込まれる受け口を両端に有する熱可塑性樹脂製継手本体を備えた管接続構造体であって、
前記管本体又は継手本体の受け口近傍の内周面に沿って配置される電気溶融筒部を備え、
前記管本体又は継手本体は、その受け口近傍の内周面に、前記電気溶融筒部を装着するための内側段落部を有し、
電気溶融筒部は、熱可塑性樹脂製円筒体と、この円筒体に付設され、通電により発熱して前記円筒体を溶融する電熱線とからなる管接続構造体が提供される。
【０００８】
すなわち、本発明は、（Ａ） 両端に受け口と差し口を有する熱可塑性樹脂製管本体と、受け口側に設けられる１つの電気溶融筒部とを備えた管接続構造体、又は（Ｂ） 両端に受け口を有する熱可塑性樹脂製継手本体と、各受け口側に設けられる２つの電気溶融筒部とを備えた管接続構造体を提供することができる。
上記（Ａ）は、それ自体（管本体）に電気溶着機能を付加し、管継手を用いることなく複数の管本体を相互に接続、つまり一方の管本体の受け口に他方の管本体の差し口を差し込んで電気溶着により接続することができる。一方、上記（Ｂ）は、一般的な熱可塑性樹脂製の接続管と被接続管とを接続する場合に、それらの各差し口を、電気溶着機能を付加した継手本体の各受け口に差し込んで電気溶着により接続することができる。
【０００９】
また、本発明によれば、（Ａ）管本体又は（Ｂ）継手本体の受け口近傍の内周面に凹周溝状の内側段落部を形成し、さらに、（Ａ）の場合には一方の管本体の受け口と他方の管本体の差し口とのギャップに対応する電気溶融筒部を内側段落部に装着することにより、また（Ｂ）の場合には継手本体の各受け口に差し込んだ接続管及び被接続管とのギャップに対応する電気溶融筒部を内側段落部に装着することにより、とりわけ大口径管においてもギャップを２ｍｍ以下にすることが可能となる。
そして、電気溶融筒部の電熱線に通電して発熱させることにより、（Ａ）の場合その熱によって円筒体、円筒体の外周側の管本体、及び円筒体の内周側の管本体が溶融し、通電停止後に溶融樹脂が硬化して溶着一体化するので、一方の管本体と他方の管本体とを漏れ無く液密に一体接続することができる。また、（Ｂ）の場合には電熱線の発熱によって円筒体、円筒体の外周側の継手本体、円筒体の内周側の接続管又は被接続管が溶融し、通電停止後に溶融樹脂が硬化して溶着一体化するので、接続管及び被接続管と継手本体とを漏れ無く液密に一体接続することができる。
【００１０】
本発明において、（Ａ）管本体又は（Ｂ）継手本体と、電気溶融筒部の円筒体は、同じ熱可塑性樹脂材料で形成されてなるものが、管本体又は継手本体と、円筒体との溶着の容易性及び大きな溶着強度を得られる点で好ましい。
さらに、（Ｂ）においては、継手本体及び電気溶融筒部の円筒体は、接続管・被接続管と同じ熱可塑性樹脂材料で形成されてなるものが、継手本体と接続管・被接続管との溶着の容易性及び大きな溶着強度を得られる点で好ましい。例えば、接続管・被接続管の熱可塑性樹脂材料が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのオレフィン系樹脂であれば、継手本体の熱可塑性樹脂材料としてもポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのオレフィン系樹脂を好ましいものとして挙げることができる。
【００１１】
また、電気溶融筒部において、電熱線は、熱可塑性樹脂製円筒体に螺旋状に付設されてなるか、円周方向に蛇行状に付設されてなる形態を採用することができる。これらの場合、電熱線全体が円筒体の外周壁内部に埋め込まれていることが好ましく、これによって電熱時に円筒体の外周面側と内周面側をむらなく均一に溶融することができ、溶着強度を全周に渡って均一に確保することができる。
【００１２】
本発明において、管本体は、受け口の口径（内径）：２００〜３０００ｍｍ程度、差し口の口径（外径）：２００〜３０００ｍｍ程度の大口径であるものが、技術的効果が大きい点で好ましい。また、継手本体は、各受け口の口径（内径）：２００〜３０００ｍｍ程度の大口径であるものが、技術的効果が大きい点で好ましい。
【００１３】
本発明の管接続構造体は、帯状部材と、この帯状部材を管本体又は継手本体の各受け口近傍の外周面に装着して締め付ける締付具とを有してなる締付リングをさらに備え、
管本体又は継手本体が、受け口近傍の外周面に、前記帯状部材を一時装着するための外側段落部を有するものとしてもよい。
このような構成によれば、（Ａ）管本体又は（Ｂ）継手本体の受け口近傍の外周面に形成した外側段落部に帯状部材を装着し、締付具にて締め付けながらあるいは締め付けた後、電熱線に通電し、（Ａ）の場合は一方の管本体の受け口と他方の管本体の差し口との接続部のギャップを完全になくした上で、（Ｂ）の場合は接続管・被接続管と継手本体の各受け口との接続部のギャップを完全になくした上で、電気溶着することができる。この結果、より確実に漏れの無い一体の接合構造を得ることができる。
【００１４】
本発明において、外側段落部を締め付ける、好ましい締付リングとしては、帯状部材として好ましくは鋼鉄またはステンレス鋼製のバンドと、このバンドの一端に固定され、バンドを管本体又は継手本体の受け口の周りに胴巻きさせ、他端を一端の外側を通って外部に延ばすストッパ輪具と、外部に延びたバンドをストッパ輪具に対して引っ張ることにより受け口を外周囲から締め付ける締付具としての締付ハンドルとからなるものが挙げられる。
【００１５】
本発明において、締付具での帯状部材の締め付けによる受け口外径の変形（縮小）程度は、口径において、１〜１０ｍｍ程度確保できることが好ましい。
なお、この受け口外径の変形は、主として樹脂の弾性変形によって生じることとなる。そしてこのような受け口外径を得るために、外側段落部の好ましい深さは、管本体又は継手本体の受け口の接続前の肉厚を１５〜２５ｍｍとして、３〜５ｍｍであり、軸方向の幅は、帯状部材の幅と同じか、あるいはそれより若干大きく設定される。
また、管本体又は継手本体の内側段落部の好ましい深さは、受け口の接続前の肉厚を１５〜２５ｍｍとして、５〜１０ｍｍであり、軸方向の幅は、電気溶融筒部の幅と同じか、あるいはそれより若干大きく設定される。
【００１６】
本発明において、各外側段落部の、対応する受け口の先端側端部は、対応する内側段落部のそれより先端側に配すると、電気溶着の際に溶融した樹脂が外部に流出するのを防ぎ、またより確実に溶着に結びつけることができるので好ましい。
【００１７】
また、管本体又は継手本体の受け口をその外周囲から締付リングにて締め付けるに際しては、接続部の内周面を支持具により支持することが好ましい。
ここで、好ましい支持具としては、円弧状に曲げられた長い板状部材（好ましくは鋼鉄またはステンレス鋼製）と、この板状部材の両端部を、間隔を調節可能に連結し、板状部材の外周面で接続部の内周面を接触支持する連結具とからなるものが挙げられる。
【００１８】
本発明は、別の観点によれば、両端に受け口と差し口を有する熱可塑性樹脂製管本体、又は熱可塑性樹脂製接続管と熱可塑性樹脂製被接続管のそれぞれの差し口が差し込まれる受け口を両端に有する熱可塑性樹脂製継手本体と、前記管本体又は継手本体の受け口近傍の内周面に沿って配置するに適した厚みサイズを選択可能な厚みサイズの異なる複数の電気溶融筒部とを備え、
管本体又は継手本体は、その受け口近傍の内周面に、前記電気溶融筒部を装着するための内側段落部を有し、
電気溶融筒部は、熱可塑性樹脂製円筒体と、この円筒体に付設され、通電により発熱して前記円筒体を溶融する電熱線とからなることを特徴とする管接続構造体セットを提供できる。
【００１９】
つまり、熱可塑性樹脂製管は同じ口径サイズに製造された製品であっても公差によって厳密には個々にばらつきがあるため、上記構成（Ａ）又は構成（Ｂ）に加えて、実際に接続しようとする熱可塑性樹脂製管同士のギャップに対応する厚みの電気溶融筒部を選択できるよう、厚みの異なる複数の電気溶着筒部が取り揃えられる。特に、大口径管では、自重による管の扁平や、熱可塑性樹脂の熱膨張が生ずるので、通常少なくとも３ｍｍ以上のギャップが発生するが、適正な厚みの電気溶融筒部を選択して使用することによってこのような２〜３ｍｍ以上の大きなギャップでも管同士を漏れ無く確実に電気溶着することができる。例えば、受け口の口径（内径）：３０００ｍｍの管本体又は継手本体の場合、取り揃えられる電気溶融筒部としては、厚みが３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ等の複数種類を挙げることができる。この場合、厚みの異なる複数種類の電気溶融筒部の外径は、それぞれ管本体又は継手本体における内側段部の内径と略等しく設定されている。
【００２０】
また、この管接続構造体セットにおいても、帯状部材と、この帯状部材を管本体又は継手本体の受け口近傍の外周面に装着して締め付ける締付具とを有してなる締付リングをさらに備え、
管本体又は継手本体が、受け口近傍の外周面に、前記帯状部材を一時装着するための外側段落部を有する構成とすれば、より強固で確実な接合構造を得ることができる。
【００２１】
本発明は、さらに別の観点によれば、上記構成（Ａ）と厚みの異なる複数の電気溶着筒部とを備えた上述の管接続構造体セットを用いる管接続方法（Ａ−１）であって、
（１） 相互に接続する一方の管本体の受け口と他方の管本体の差し口とのギャップを測定し、
（２） このギャップに対応する厚みサイズの電気溶融筒部を、厚みサイズの異なる２つ以上の電気溶融筒部の中から１つ選択し、
（３） 選択した電気溶融筒部を管本体の受け口近傍の内側段落部に装着し、
（４） 他方の管本体の差し口を一方の管本体の受け口に差し込み、
（５） 電気溶融筒部の電熱線に通電することにより円筒体、この円筒体近傍の前記一方の管本体及び他方の管本体をそれぞれ溶融して、一方の管本体と他方の管本体を溶着する管接続方法を提
供できる。
【００２２】
あるいは、上記構成（Ｂ）と厚みの異なる複数の電気溶着筒部とを備えた上述の管接続構造体セットを用いる管接続方法（Ｂ−１）であって、
（１）予め接続管・被接続管の各差し口と継手本体の各受け口とのギャップを測 定し、
（２）この各ギャップに対応する厚みサイズの電気溶融筒部を、厚みサイズの異 なる３つ以上の電気溶融筒部の中から２つ選択し、
（３）選択した電気溶融筒部を継手本体の各受け口近傍の内側段落部にそれぞれ 装着し、
（４）接続管及び被接続管を継手本体の各受け口に差し込み、
（５）電気溶融筒部の電熱線に通電することにより円筒体、この円筒体近傍の継 手本体、及び前記円筒体近傍の接続管又は被接続管をそれぞれ溶融して、 継手本体と接続管・被接続管を溶着する管接続
方法を提供できる。
【００２３】
上記管接続方法（Ａ−１） （Ｂ−１）において、
工程（５）の前に、管本体又は継手本体の外側段落部に締付リングを装着する工程と、
工程（５）の前又は工程（５）中に、締付リングの帯状部材を締付具で締め付ける工程と、
工程（５）の後に、管本体又は継手本体から締付リングを取り外す工程とを含むようにしてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱可塑性樹脂製管継手の実施形態の一つを図によって説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
［実施の形態１］
図１は本発明に係る管接続構造体の実施の形態１を示す概略構成説明斜視図であり、図２は同実施の形態１の管接続構造体における継手本体の断面図であり、図３は同実施の形態１の管接続構造体の接合途中を示す要部断面図であり、図４は同実施の形態１の電気溶融筒部を示す斜視図であって、同図（ａ）は電熱線が円筒体に螺旋状に付設されたもの、同図（ｂ）は電熱線が円筒体に円周方向に蛇行状に付設されたものを表し、図５は同実施の形態１の管接続構造体の接合途中の接合部を示す要部拡大図であって、同図（ａ）は接合部のギャップが大きい場合を表し、同図（ｂ）は接合部のギャップが小さい場合を表している。
【００２６】
本発明の管接続構造体（又は管継手構造）Ｋは、例えばポリエチレン樹脂からなる熱可塑性樹脂製継手本体３と、この継手本体３の各受け口５、５ａ近傍の内周面に沿って配置される一対の電気溶融筒部６、６ａと、継手本体３の各受け口５、５ａ近傍の外周面に一時的に装着される一対の締付リング３０、３０ａとを備えている。なお、図１と図３において、１は接続管、２はその差し口であり、１ａは被接続管、２ａはその差し口である。
【００２７】
さて、継手本体３は、その各受け口５、５ａの近傍の内周面に、前記電気溶融筒部６、６ａを装着するための内側段落部としての内側凹周溝８、８ａを有すると共に、その各受け口５、５ａの近傍の外周面に、上記締付リング３０、３０ａを一時装着する外側段落部としての外側凹周溝７、７ａを有している。また、継手本体３の内周面における内側凹周溝８、８ａの略中間には、接続管１の差し口２及び被接続管１ａの差し口２ａを位置決めする円環状の当り部４が形成されている。
【００２８】
さらに詳しく説明すると、継手本体３の外側凹周溝７、７ａにおける厚みは、締付リング３０、３０ａによる締め付け力が十分伝わるように比較的薄く設計されるのが好ましい。例えば、口径（内径Ｄ）：３０００ｍｍの継手本体３の場合、継手本体３全体の肉厚Ｔ：２４ｍｍ、外側凹周溝７、７ａの深さ：４ｍｍに設定し、継手本体３における外側凹周溝７、７ａの厚み（内側凹周溝８、８ａを除く部分）は２０ｍｍとされ、外側凹周溝７、７ａの幅（軸方向）は締付リング３０、３０ａの帯状部材の幅と略等しく、例えば４０ｍｍに設定される。
さらに、外側凹周溝７、７ａの位置は、内側凹周溝８、８ａの位置よりやや管端部側にある（締付リング３０、３０ａの帯状部材の先端側位置が、電気溶融筒部６、６ａのそれより約１０ｍｍ先端側にある）。つまり、電気溶融筒部６、６ａへの通電により溶融される熱可塑性樹脂（ポリエチレン樹脂）に確実に圧力がかかるようにし、受け口２、２ａを変形させてギャップＧ１、Ｇ２を小さくすることを可能にしている。
【００２９】
図３と図４（ａ）に示すように、電気溶融筒部６、６ａは、例えばポリエチレン樹脂からなる熱可塑性樹脂製円筒体２６と、この円筒体２６に付設され、通電により発熱して円筒体２６、この円筒体２６近傍の継手本体３及び円筒体２６近傍の接続管１又は被接続管１ａをそれぞれ溶融する電熱線（ヒータ）２７からなる。
【００３０】
図４（ａ）に示す電気溶融筒部６は、電熱線２７が円筒体２６に螺旋状に付設されたものである。この電気溶融筒部６の製造方法としては、先ず設計内径寸法、設計幅寸法、かつ設計厚さ寸法の略半分の円筒体を熱可塑性樹脂にて形成し、その円筒体の外周面に電熱線２７を螺旋状（コイル状）に巻き、その上から熱可塑性樹脂を最終的な設計厚さ寸法まで均一に塗布して、電熱線２７が埋設された円筒体６を形成する方法を一例として挙げることができる。
また、図４（ｂ）に示すように、本発明では、電熱線１２７を円筒体１２６に円周方向に蛇行状に付設した電気溶融筒部１０６を用いてもよい。この電気溶融筒部１０６の製造方法としては、先ず設計長さ寸法、設計幅寸法、かつ設計厚さ寸法の略半分の帯板材を熱可塑性樹脂にて形成し、その帯板材の一面に電熱線１２７を長手方向に蛇行状に配線し、その上から熱可塑性樹脂を最終的な設計厚さ寸法まで均一に塗布し、これを筒状に曲げてその両端を熱溶着して、電熱線１２７が埋設された円筒体１２６を形成する方法を一例として挙げることができる。なお、図４（ａ）（ｂ）の各電気溶融筒部６、１０６は、その電熱線２７、１２７の両端は所定寸法円筒体２６、１２６の外周面に露出しており、継手本体３の内側凹周溝に装着される際、内側凹周溝内から外周面に貫通する孔部を通して電熱線２７、１２７の両端を外部に突出させて電源と接続可能とされている。
【００３１】
次に、継手本体３の各受け口５、５ａ近傍の外側凹周溝７、７ａに一時的に装着される締付リング３０、３０ａの構成、組立て及び装着方法について、図６に基づいて説明する。
▲１▼ 継手本体３の受け口５に形成した外側凹周溝７の外周長さより約５００ｍｍ長い鋼鉄製バンド１０を用意する（図６のａ）。バンド１０の幅は約３０ｍｍである。
▲２▼ バンド１０の一方の端部にストッパ輪具１２を装着し、そのストッパ輪具１２より先の１００ｍｍ部分を折り返す（図６のｂ）。
▲３▼ バンド１０の他方の端部を、ストッパ輪具１２で一方の端部より上位に挟み込み、外部に延ばす（図６のｃ）。
▲４▼ 締付ハンドル１３を、バンド１０の他方の端部に装着し、次いで継手本体３の受け口５に形成した外側凹周溝７にバンド１０を胴巻きにして装着し、締付ハンドル１３を回転操作することにより継手本体３の受け口５を締め上げる（図６のｄ）。
【００３２】
さらに、本発明の管接続構造体Ｋは、図７に示すように、上記締付リング３０、３０ａにて継手本体３の外側凹周溝７、７ａを締め付けるに際して、接続管１・被接続管１ａの内周面を支持する支持具として一対のステンレス鋼製円形リング１１、１１ａを備えるのもよい。この円形リング１１は、円弧状に曲げられた長い板状部材１１ｂと、その対向する一対の自由端１４、１５を連結する連結具１６とからなり、この連結具１６はさらにネジ軸１９、２０と調節部２１とからなる。そして調節部２１をネジ軸１９、２０と同軸に回転して板状部材１１ｂ全体の外径を調節する。この円形リング１１は、管内部に作業者が入って装着・取り外しできる大口径（例えば８００〜３０００ｍｍ）の接続管１・被接続管１ａに適用される。
【００３３】
このように、実施の形態１の管接続構造体Ｋの基本構成は、継手本体３と、この継手本体３の各受け口５、５ａ寄りの内側凹周溝８、８ａに装着される一対の電気溶融筒部６、６ａと、各受け口５、５ａ寄りの外側凹周溝７、７ａに一時的に装着される一対の締付リング３０、３０ａとを備え、接続対象とする接続管１及び被接続管１ａが大口径の場合は一対の円形リング１１、１１ａも具備するものであるが、これに加えて図５（ａ）（ｂ）に示すように、厚みｔの異なる３つ以上（２種類以上）の電気溶融筒部６、６ａをセットとして取り揃えることにより、接続管１・被接続管１ａと継手本体３とのギャップＧ１、Ｇ２に対応できる管継手セットが構成される。
【００３４】
電気溶融筒部６の厚みサイズとしては、例えば口径２００ｍｍ用では、厚みｔ：３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍの３種類が少なくとも２個ずつ用意され、口径３０００ｍｍ用では、厚みｔ：３〜１０ｍｍ以上の１ｍｍ単位で異なる複数種類が少なくとも２個ずつ用意される。図５（ａ）は接続管１と継手本体３との大きなギャップＧ１に対応すべく、厚みｔの厚い電気溶融筒部６が用いられた場合を示し、図５（ｂ）は被接続管１と継手本体３との小さなギャップＧ１に対応すべく、厚みｔの薄い電気溶融筒部６が用いられた場合を示している。
【００３５】
次に、上記構成からなる管接続構造体Ｋを備えた管接続構造体セットを用いて、大口径（例えば３０００ｍｍ）の接続管１と被接続管１ａとを接続する管接続方法の一例を、図１〜図７を参照しながら説明する。
【００３６】
工程（１）：先ず、予め接続管１・被接続管１ａの各差し口２、２ａと継手本体３の各受け口５、５ａとのギャップＧ１、Ｇ２を測定する。ギャップの測定方法の一例としては、実際に使用する接続管１・被接続管１ａの各差し口２、２ａを上記円形リング１１、１１ａなどを用いて略真円に保持し、その状態での外径を測定する。これと同様な方法で継手本体３の各受け口５、５ａの内径を測定し、継手本体３の内径と接続管１の外径との差、及び継手本体３の内径と被接続管１ａの外径との差をそれぞれギャップＧ１、Ｇ２とする。
工程（２）：測定したギャップＧ１、Ｇ２に対応する厚みサイズの電気溶融筒部６、６ａを選択する。
工程（３）：選択した各電気溶融筒部６、６ａを継手本体３の内側凹周溝８、８ａにそれぞれ装着する。この際、各電気溶融筒部６、６ａを楕円形に弾性変形させて各受け口５、５ａに挿入し、弾性変形を解除し各電気溶融筒部６、６ａを円形に復元させて各内側段落部８、８ａに嵌め込む。
なお、接続管１・被接続管１ａと、この接続管１・被接続管１ａに対応する適正な厚みサイズの電気溶融筒部６、６ａが装着された継手本体３との組み合わせを現場で取り違えることがないようにするなら、上記工程（１）〜（３）は現場以外の場所で行ってもよい。
【００３７】
工程（４）：接続管１及び被接続管１ａを継手本体３の各受け口５、５ａに差し込む。
工程（４−１）：継手本体３の各外側段落部７、７ａに一対の締付リング３０、３０ａを装着し、かつ接続管１と被接続管１ａの内周面の締付リング３０、３０ａに対応する位置に一対の円形リング１１、１１ａを装着する。なお、接続管１・被接続管１ａの口径が小さく、内部に作業者が入れない場合は、一対の円形リング１１、１１ａの装着作業は省略される。
工程（４−２）：締付リング３０、３０ａのバンドを管内部の中心方向に締め付け、両接続管１、１ａの差し口２、２ａと継手本体３の受け口５、５ａとの間の隙間（ギャップＧ１、Ｇ２）を２ｍｍ以下に縮小して保持する。なお、締め付けを行うトルク力は、具体的には３５Ｎ・ｍに設定され、それによって受け口５、５ａの外径を変形させ、口径において７ｍｍ程度縮小させる。
【００３８】
工程（５）：電気溶融筒部６、６ａの各電熱線２７に通電して各円筒体２６を溶融し、かつ接続管１・被接続管１ａの外周面及び継手本体３の内周面を溶融し、接続管１・被接続管１ａと継手本体３とを溶着する。なお、大口径管のエレクトロフュージョン（電気溶着）継手を溶着接合させる時、特にギャップが８ｍｍ以上生じている場合は、通電途中に更に締付リング３０、３０ａによる増締めを実施してもよい。増締めは、通電が開始された後の時点で行うため、受け口５、５ａは十分発熱しており、締め付け力がさらに大きく伝達可能な状態となる。従って、再度３５Ｎ・ｍにトルクを設定し、締め付けると、１０ｍｍまたはそれ以上のギャップを押さえることができる。
工程（６）：継手本体３の内部から一対の円形リング１１、１１ａを取り外し、かつ継手本体３の外周から一対のバンド３０、３０ａを取り外す。
【００３９】
［実施の形態２］
図８は本発明に係る管接続構造体の実施の形態２を示す斜視図であり、図９は同実施の形態２の管接続構造体の接合途中を示す要部断面図である。なお、図８と図９において、上記実施の形態１（図１〜図７）と同一の要素には同一の符号を付している。
【００４０】
上記実施の形態１の管接続構造体Ｋが、熱可塑性樹脂製の接続管と被接続管とを接続する管継手であるのに対し、この実施の形態２の管接続構造体Ｋ１は、流路を構成する管自体に継手機能を付加したものである。この実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、比較的長尺の所定長さ（例えば３〜６ｍ）に管本体１０３が形成された点、その管本体１０３の両端に受け口１０５と、この受け口１０５の内径Ｄ１と略等しい外径Ｄ２の差し口１１５とを有する点、管本体１０３の受け口１０５寄りにテーパ状の段部１１６を設けて管本体１０３の大部分を差し口１１５と同じ径まで絞り、かつ管本体１０３の受け口１０５に挿入した他の管本体１０３の差し口１１５の端部を段部１１６にて当止めするように構成した点である。実施の形態２において、その他の構成は実施の形態１とほぼ同じである。
【００４１】
つまり、実施の形態２の管接続構造体Ｋ１の基本構成は、管本体１０３と、この管本体１０３の受け口１０５寄りの内側凹周溝１０８に装着される電気溶融筒部６と、受け口１０５寄りの外側凹周溝１０７に一時的に装着される締付リング３０とを備え、大口径の場合は円形リング１１も具備するものである。これに加えて、上述したように厚みｔの異なる２つ以上（２種類以上）の電気溶融筒部６（図５（ａ）（ｂ）参照）をセットとして取り揃えることにより、相互に接続する一方の管本体１０３と他方の管本体１０３とのギャップＧに対応できる管接続構造体セットが構成される。
【００４２】
次に、上記構成からなる管接続構造体Ｋ１を備えた管接続構造体セットを用いて、大口径（例えば３０００ｍｍ）の管本体１０３と管本体１０３とを接続する管接続方法の一例を説明する。
【００４３】
工程（１）：先ず、予め相互に接続する一方の管本体１０３の受け口１０５と他方の管本体１０３の差し口１１５とのギャップＧを測定する。
工程（２）：このギャップＧに対応する厚みサイズの電気溶融筒部６を１つ選択する。
工程（３）：選択した電気溶融筒部６を一方の管本体１０３の受け口１０５近傍の内側段落部１０８に装着する。
工程（４）：他方の管本体１０３の差し口１１５を一方の管本体１０３の受け口１０５に差し込む。
工程（４−１）：一方の管本体１０３の外側段落部１０７に締付リング３０を装着し、かつ他方の管本体１０３の内周面の締付リング３０に対応する位置に円形リング１１を装着する。なお、口径が小さく、内部に作業者が入れない場合は、円形リング１１の装着作業は省略される。
工程（４−２）：締付リング３０のバンドを管内部の中心方向に締め付け、双方の管本体１０３、１０３の受け口１０５と差し口１１５との間の隙間（ギャップＧ）を２ｍｍ以下に縮小して保持する。なお、締め付けを行うトルク力は、具体的には３５Ｎ・ｍに設定され、それによって受け口１０５の外径を変形させ、口径において７ｍｍ程度縮小させる。
工程（５）：電気溶融筒部６の電熱線２７に通電することにより円筒体２６、この円筒体２６近傍の一方の管本体１０３及び他方の管本体１０３をそれぞれ溶融して、一方の管本体１０３と他方の管本体１０３とを溶着する。なお、大口径管のエレクトロフュージョン（電気溶着）を行う時、特にギャップが８ｍｍ以上生じている場合は、通電途中に更に締付リング３０による増締めを実施してもよい。増締めは、通電が開始された後の時点で行うため、受け口１０５は十分発熱しており、締め付け力がさらに大きく伝達可能な状態となる。従って、再度３５Ｎ・ｍにトルクを設定し、締め付けると、１０ｍｍまたはそれ以上のギャップを押さえることができる。
工程（６）：管本体１０３の内部から円形リング１１を取り外し、かつ管本体１０３の外周からバンド３０を取り外す。
【００４４】
［他の実施の形態］
１．上記実施の形態２の管接続方法では、本発明の管接続構造体Ｋ１、Ｋ１同士 を接続する場合を説明したが、本発明の管接続構造体Ｋ１と一般的な熱可 塑性樹脂製管とを接続することもできる。また、実施の形態１の管接続構 造体Ｋと実施の形態２の管接続構造体Ｋ１とを併用してもよい。
２．実施の形態１の管接続構造体Ｋでは、同じ口径の接続管と被接続管とを接続するものであったが、口径の異なる接続管と被接続管とを接続できるよう継手本体３の両端の各受け口５、５ａの口径を異ならせたものに構成するのもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の管接続構造体によれば、管本体又は継手本体の受け口近傍の内周面に凹周溝状の内側段落部を形成し、さらに受け口に差し込んだ接続しようとする管とのギャップに対応する電気溶融筒部を内側段落部に装着することにより、とりわけ大口径管においてもギャップを２ｍｍ以下にすることが可能となる。そして、電気溶融筒部の電熱線に通電して発熱させることにより、その熱によって接続部が溶融し、通電停止後に溶融樹脂が硬化して溶着一体化するので、管相互を漏れ無く液密に一体接続することができる。
【００４６】
また、本発明の管接続構造体セット及びそれを用いた管接続方法によれば、実際に使用する管本体と管本体（又は一般的な管）とのギャップ、又は被接続管・接続管と継手本体とのギャップに対応する厚みサイズの電気溶融筒部を選択して使用することができる。特に、大口径管では、自重による管の扁平や、熱可塑性樹脂の熱膨張が生ずるので、通常少なくとも３ｍｍ以上のギャップが発生するが、このような２〜３ｍｍ以上の大きなギャップでも、適正な厚みの電気溶融筒部を選択し使用することによって管相互を漏れ無く確実に電気溶着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る管接続構造体の実施の形態１を示す概略構成説明斜視図である。
【図２】同実施の形態１の管接続構造体における継手本体の断面図である。
【図３】同実施の形態１の管接続構造体の接合途中を示す要部断面図である。
【図４】同実施の形態１の電気溶融筒体を示す斜視図であって、同図（ａ）は電熱線が円筒体に螺旋状に付設されたもの、同図（ｂ）は電熱線が円筒体に円周方向に蛇行状に付設されたものを表している。
【図５】同実施の形態１の管接続構造体の接合途中の接合部を示す要部拡大図であって、同図（ａ）は接合部のギャップが大きい場合を表し、同図（ｂ）は接合部のギャップが小さい場合を表している。
【図６】図３のバンドの構成説明図である。
【図７】図３の支持具の要部拡大を含む説明図である。
【図８】本発明に係る管接続構造体の実施の形態２を示す斜視図である。
【図９】同実施の形態２の管接続構造体の接合途中を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ 接続管
１ａ 被接続管
２、２ａ、１１５ 差し口
３ 継手本体
５、５ａ、１０５ 受け口
６、６ａ、１０６ 電気溶融筒部
２６、１２６ 円筒体
２７、１２７ 電熱線
３０、３０ａ 締付リング
１０３ 管本体
Ｄ、Ｄ１ 内径
Ｔ 厚み
ｔ 厚み
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２ ギャップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、管接続構造体、管接続構造体セット及びそれを用いた管接続方法に関する。さらに詳しくは熱可塑性樹脂製の一方の管と他方の管を電気溶着による接合可能とするための管接続構造体、管接続構造体セット及びそれを用いた管接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１つの熱可塑性樹脂製接続管と、もう１つの熱可塑性樹脂製被接続管とを電気的に溶着接合する場合、すなわち、一対の熱可塑性樹脂製管の接続部（接続または接合させる部分）を電熱線で溶融させて一体に結合する場合、接続部のギャップの小さいことが重要であるが、そのギャップを所定値以内に押さえる方法は、例えば口径２００ｍｍを越える大口径熱可塑性樹脂製管では確立されていないか、いまだ実用化されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように熱可塑性樹脂製管の接続部のギャップは、所定値以内に抑えることが難しいわけであるが、具体的には、小口径管、いわゆる口径：２００ｍｍ以下の管では、電気溶着を行う箇所において２ｍｍ以下にギャップを抑えることが重要であるとされている。しかし、この値を常に保障することが難しい。
さらに大口径管では、自重による管の扁平や、熱可塑性樹脂の熱膨張が生ずるので、少なくとも３ｍｍ以上のギャップが発生するとされ、ますますギャップを小さくすることが難しくなる。
このような２〜３ｍｍ以上の大きなギャップは、熱可塑性樹脂製管の漏れのない溶着接合をきわめて難しいものにしていると言える。
【０００４】
このような熱可塑性樹脂製管同士の接続、特に大口径管同士の接続に際してギャップを小さくして電気溶着できるものとして、本発明の発明者らは、熱可塑性樹脂製管部と、この管部両端の受け口近傍の内周面に巻設された電熱線とを備え、管部の各受け口近傍の外周面に締付具の帯状部材を接続時に一時的に装着できる段落部を形成してなる管継手をすでに提案している（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２９５７７８号
【０００６】
本発明の主要な目的は、熱可塑性樹脂製の一方の管と他方の管とを直接的にも間接的にも接続することができると共に、接続部のギャップをより小さくし、電気溶着により漏れのない一体接続構造をもたらす管接続構造体、管接続構造体セット及びそれを用いた管接続方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明によれば、両端に受け口と差し口を有する熱可塑性樹脂製管本体、又は熱可塑性樹脂製接続管と熱可塑性樹脂製被接続管のそれぞれの差し口が差し込まれる受け口を両端に有する熱可塑性樹脂製継手本体を備えた管接続構造体であって、
前記管本体又は継手本体の受け口近傍の内周面に沿って配置される電気溶融筒部を備え、
前記管本体又は継手本体は、その受け口近傍の内周面に、前記電気溶融筒部を装着するための内側段落部を有し、
電気溶融筒部は、熱可塑性樹脂製円筒体と、この円筒体に付設され、通電により発熱して前記円筒体を溶融する電熱線とからなる管接続構造体が提供される。
【０００８】
すなわち、本発明は、（Ａ） 両端に受け口と差し口を有する熱可塑性樹脂製管本体と、受け口側に設けられる１つの電気溶融筒部とを備えた管接続構造体、又は（Ｂ） 両端に受け口を有する熱可塑性樹脂製継手本体と、各受け口側に設けられる２つの電気溶融筒部とを備えた管接続構造体を提供することができる。
上記（Ａ）は、それ自体（管本体）に電気溶着機能を付加し、管継手を用いることなく複数の管本体を相互に接続、つまり一方の管本体の受け口に他方の管本体の差し口を差し込んで電気溶着により接続することができる。一方、上記（Ｂ）は、一般的な熱可塑性樹脂製の接続管と被接続管とを接続する場合に、それらの各差し口を、電気溶着機能を付加した継手本体の各受け口に差し込んで電気溶着により接続することができる。
【０００９】
また、本発明によれば、（Ａ）管本体又は（Ｂ）継手本体の受け口近傍の内周面に凹周溝状の内側段落部を形成し、さらに、（Ａ）の場合には一方の管本体の受け口と他方の管本体の差し口とのギャップに対応する電気溶融筒部を内側段落部に装着することにより、また（Ｂ）の場合には継手本体の各受け口に差し込んだ接続管及び被接続管とのギャップに対応する電気溶融筒部を内側段落部に装着することにより、とりわけ大口径管においてもギャップを２ｍｍ以下にすることが可能となる。
そして、電気溶融筒部の電熱線に通電して発熱させることにより、（Ａ）の場合その熱によって円筒体、円筒体の外周側の管本体、及び円筒体の内周側の管本体が溶融し、通電停止後に溶融樹脂が硬化して溶着一体化するので、一方の管本体と他方の管本体とを漏れ無く液密に一体接続することができる。また、（Ｂ）の場合には電熱線の発熱によって円筒体、円筒体の外周側の継手本体、円筒体の内周側の接続管又は被接続管が溶融し、通電停止後に溶融樹脂が硬化して溶着一体化するので、接続管及び被接続管と継手本体とを漏れ無く液密に一体接続することができる。
【００１０】
本発明において、（Ａ）管本体又は（Ｂ）継手本体と、電気溶融筒部の円筒体は、同じ熱可塑性樹脂材料で形成されてなるものが、管本体又は継手本体と、円筒体との溶着の容易性及び大きな溶着強度を得られる点で好ましい。
さらに、（Ｂ）においては、継手本体及び電気溶融筒部の円筒体は、接続管・被接続管と同じ熱可塑性樹脂材料で形成されてなるものが、継手本体と接続管・被接続管との溶着の容易性及び大きな溶着強度を得られる点で好ましい。例えば、接続管・被接続管の熱可塑性樹脂材料が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのオレフィン系樹脂であれば、継手本体の熱可塑性樹脂材料としてもポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのオレフィン系樹脂を好ましいものとして挙げることができる。
【００１１】
また、電気溶融筒部において、電熱線は、熱可塑性樹脂製円筒体に螺旋状に付設されてなるか、円周方向に蛇行状に付設されてなる形態を採用することができる。これらの場合、電熱線全体が円筒体の外周壁内部に埋め込まれていることが好ましく、これによって電熱時に円筒体の外周面側と内周面側をむらなく均一に溶融することができ、溶着強度を全周に渡って均一に確保することができる。
【００１２】
本発明において、管本体は、受け口の口径（内径）：２００〜３０００ｍｍ程度、差し口の口径（外径）：２００〜３０００ｍｍ程度の大口径であるものが、技術的効果が大きい点で好ましい。また、継手本体は、各受け口の口径（内径）：２００〜３０００ｍｍ程度の大口径であるものが、技術的効果が大きい点で好ましい。
【００１３】
本発明の管接続構造体は、帯状部材と、この帯状部材を管本体又は継手本体の各受け口近傍の外周面に装着して締め付ける締付具とを有してなる締付リングをさらに備え、
管本体又は継手本体が、受け口近傍の外周面に、前記帯状部材を一時装着するための外側段落部を有するものとしてもよい。
このような構成によれば、（Ａ）管本体又は（Ｂ）継手本体の受け口近傍の外周面に形成した外側段落部に帯状部材を装着し、締付具にて締め付けながらあるいは締め付けた後、電熱線に通電し、（Ａ）の場合は一方の管本体の受け口と他方の管本体の差し口との接続部のギャップを完全になくした上で、（Ｂ）の場合は接続管・被接続管と継手本体の各受け口との接続部のギャップを完全になくした上で、電気溶着することができる。この結果、より確実に漏れの無い一体の接合構造を得ることができる。
【００１４】
本発明において、外側段落部を締め付ける、好ましい締付リングとしては、帯状部材として好ましくは鋼鉄またはステンレス鋼製のバンドと、このバンドの一端に固定され、バンドを管本体又は継手本体の受け口の周りに胴巻きさせ、他端を一端の外側を通って外部に延ばすストッパ輪具と、外部に延びたバンドをストッパ輪具に対して引っ張ることにより受け口を外周囲から締め付ける締付具としての締付ハンドルとからなるものが挙げられる。
【００１５】
本発明において、締付具での帯状部材の締め付けによる受け口外径の変形（縮小）程度は、口径において、１〜１０ｍｍ程度確保できることが好ましい。
なお、この受け口外径の変形は、主として樹脂の弾性変形によって生じることとなる。そしてこのような受け口外径を得るために、外側段落部の好ましい深さは、管本体又は継手本体の受け口の接続前の肉厚を１５〜２５ｍｍとして、３〜５ｍｍであり、軸方向の幅は、帯状部材の幅と同じか、あるいはそれより若干大きく設定される。
また、管本体又は継手本体の内側段落部の好ましい深さは、受け口の接続前の肉厚を１５〜２５ｍｍとして、５〜１０ｍｍであり、軸方向の幅は、電気溶融筒部の幅と同じか、あるいはそれより若干大きく設定される。
【００１６】
本発明において、各外側段落部の、対応する受け口の先端側端部は、対応する内側段落部のそれより先端側に配すると、電気溶着の際に溶融した樹脂が外部に流出するのを防ぎ、またより確実に溶着に結びつけることができるので好ましい。
【００１７】
また、管本体又は継手本体の受け口をその外周囲から締付リングにて締め付けるに際しては、接続部の内周面を支持具により支持することが好ましい。
ここで、好ましい支持具としては、円弧状に曲げられた長い板状部材（好ましくは鋼鉄またはステンレス鋼製）と、この板状部材の両端部を、間隔を調節可能に連結し、板状部材の外周面で接続部の内周面を接触支持する連結具とからなるものが挙げられる。
【００１８】
本発明は、別の観点によれば、両端に受け口と差し口を有する熱可塑性樹脂製管本体、又は熱可塑性樹脂製接続管と熱可塑性樹脂製被接続管のそれぞれの差し口が差し込まれる受け口を両端に有する熱可塑性樹脂製継手本体と、前記管本体又は継手本体の受け口近傍の内周面に沿って配置するに適した厚みサイズを選択可能な厚みサイズの異なる複数の電気溶融筒部とを備え、
管本体又は継手本体は、その受け口近傍の内周面に、前記電気溶融筒部を装着するための内側段落部を有し、
電気溶融筒部は、熱可塑性樹脂製円筒体と、この円筒体に付設され、通電により発熱して前記円筒体を溶融する電熱線とからなることを特徴とする管接続構造体セットを提供できる。
【００１９】
つまり、熱可塑性樹脂製管は同じ口径サイズに製造された製品であっても公差によって厳密には個々にばらつきがあるため、上記構成（Ａ）又は構成（Ｂ）に加えて、実際に接続しようとする熱可塑性樹脂製管同士のギャップに対応する厚みの電気溶融筒部を選択できるよう、厚みの異なる複数の電気溶着筒部が取り揃えられる。特に、大口径管では、自重による管の扁平や、熱可塑性樹脂の熱膨張が生ずるので、通常少なくとも３ｍｍ以上のギャップが発生するが、適正な厚みの電気溶融筒部を選択して使用することによってこのような２〜３ｍｍ以上の大きなギャップでも管同士を漏れ無く確実に電気溶着することができる。例えば、受け口の口径（内径）：３０００ｍｍの管本体又は継手本体の場合、取り揃えられる電気溶融筒部としては、厚みが３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ等の複数種類を挙げることができる。この場合、厚みの異なる複数種類の電気溶融筒部の外径は、それぞれ管本体又は継手本体における内側段部の内径と略等しく設定されている。
【００２０】
また、この管接続構造体セットにおいても、帯状部材と、この帯状部材を管本体又は継手本体の受け口近傍の外周面に装着して締め付ける締付具とを有してなる締付リングをさらに備え、
管本体又は継手本体が、受け口近傍の外周面に、前記帯状部材を一時装着するための外側段落部を有する構成とすれば、より強固で確実な接合構造を得ることができる。
【００２１】
本発明は、さらに別の観点によれば、上記構成（Ａ）と厚みの異なる複数の電気溶着筒部とを備えた上述の管接続構造体セットを用いる管接続方法（Ａ−１）であって、
（１） 相互に接続する一方の管本体の受け口と他方の管本体の差し口とのギャップを測定し、
（２） このギャップに対応する厚みサイズの電気溶融筒部を、厚みサイズの異なる２つ以上の電気溶融筒部の中から１つ選択し、
（３） 選択した電気溶融筒部を管本体の受け口近傍の内側段落部に装着し、
（４） 他方の管本体の差し口を一方の管本体の受け口に差し込み、
（５） 電気溶融筒部の電熱線に通電することにより円筒体、この円筒体近傍の前記一方の管本体及び他方の管本体をそれぞれ溶融して、一方の管本体と他方の管本体を溶着する管接続方法を提
供できる。
【００２２】
あるいは、上記構成（Ｂ）と厚みの異なる複数の電気溶着筒部とを備えた上述の管接続構造体セットを用いる管接続方法（Ｂ−１）であって、
（１）予め接続管・被接続管の各差し口と継手本体の各受け口とのギャップを測 定し、
（２）この各ギャップに対応する厚みサイズの電気溶融筒部を、厚みサイズの異 なる３つ以上の電気溶融筒部の中から２つ選択し、
（３）選択した電気溶融筒部を継手本体の各受け口近傍の内側段落部にそれぞれ 装着し、
（４）接続管及び被接続管を継手本体の各受け口に差し込み、
（５）電気溶融筒部の電熱線に通電することにより円筒体、この円筒体近傍の継 手本体、及び前記円筒体近傍の接続管又は被接続管をそれぞれ溶融して、 継手本体と接続管・被接続管を溶着する管接続
方法を提供できる。
【００２３】
上記管接続方法（Ａ−１） （Ｂ−１）において、
工程（５）の前に、管本体又は継手本体の外側段落部に締付リングを装着する工程と、
工程（５）の前又は工程（５）中に、締付リングの帯状部材を締付具で締め付ける工程と、
工程（５）の後に、管本体又は継手本体から締付リングを取り外す工程とを含むようにしてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱可塑性樹脂製管継手の実施形態の一つを図によって説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
［実施の形態１］
図１は本発明に係る管接続構造体の実施の形態１を示す概略構成説明斜視図であり、図２は同実施の形態１の管接続構造体における継手本体の断面図であり、図３は同実施の形態１の管接続構造体の接合途中を示す要部断面図であり、図４は同実施の形態１の電気溶融筒部を示す斜視図であって、同図（ａ）は電熱線が円筒体に螺旋状に付設されたもの、同図（ｂ）は電熱線が円筒体に円周方向に蛇行状に付設されたものを表し、図５は同実施の形態１の管接続構造体の接合途中の接合部を示す要部拡大図であって、同図（ａ）は接合部のギャップが大きい場合を表し、同図（ｂ）は接合部のギャップが小さい場合を表している。
【００２６】
本発明の管接続構造体（又は管継手構造）Ｋは、例えばポリエチレン樹脂からなる熱可塑性樹脂製継手本体３と、この継手本体３の各受け口５、５ａ近傍の内周面に沿って配置される一対の電気溶融筒部６、６ａと、継手本体３の各受け口５、５ａ近傍の外周面に一時的に装着される一対の締付リング３０、３０ａとを備えている。なお、図１と図３において、１は接続管、２はその差し口であり、１ａは被接続管、２ａはその差し口である。
【００２７】
さて、継手本体３は、その各受け口５、５ａの近傍の内周面に、前記電気溶融筒部６、６ａを装着するための内側段落部としての内側凹周溝８、８ａを有すると共に、その各受け口５、５ａの近傍の外周面に、上記締付リング３０、３０ａを一時装着する外側段落部としての外側凹周溝７、７ａを有している。また、継手本体３の内周面における内側凹周溝８、８ａの略中間には、接続管１の差し口２及び被接続管１ａの差し口２ａを位置決めする円環状の当り部４が形成されている。
【００２８】
さらに詳しく説明すると、継手本体３の外側凹周溝７、７ａにおける厚みは、締付リング３０、３０ａによる締め付け力が十分伝わるように比較的薄く設計されるのが好ましい。例えば、口径（内径Ｄ）：３０００ｍｍの継手本体３の場合、継手本体３全体の肉厚Ｔ：２４ｍｍ、外側凹周溝７、７ａの深さ：４ｍｍに設定し、継手本体３における外側凹周溝７、７ａの厚み（内側凹周溝８、８ａを除く部分）は２０ｍｍとされ、外側凹周溝７、７ａの幅（軸方向）は締付リング３０、３０ａの帯状部材の幅と略等しく、例えば４０ｍｍに設定される。
さらに、外側凹周溝７、７ａの位置は、内側凹周溝８、８ａの位置よりやや管端部側にある（締付リング３０、３０ａの帯状部材の先端側位置が、電気溶融筒部６、６ａのそれより約１０ｍｍ先端側にある）。つまり、電気溶融筒部６、６ａへの通電により溶融される熱可塑性樹脂（ポリエチレン樹脂）に確実に圧力がかかるようにし、受け口２、２ａを変形させてギャップＧ１、Ｇ２を小さくすることを可能にしている。
【００２９】
図３と図４（ａ）に示すように、電気溶融筒部６、６ａは、例えばポリエチレン樹脂からなる熱可塑性樹脂製円筒体２６と、この円筒体２６に付設され、通電により発熱して円筒体２６、この円筒体２６近傍の継手本体３及び円筒体２６近傍の接続管１又は被接続管１ａをそれぞれ溶融する電熱線（ヒータ）２７からなる。
【００３０】
図４（ａ）に示す電気溶融筒部６は、電熱線２７が円筒体２６に螺旋状に付設されたものである。この電気溶融筒部６の製造方法としては、先ず設計内径寸法、設計幅寸法、かつ設計厚さ寸法の略半分の円筒体を熱可塑性樹脂にて形成し、その円筒体の外周面に電熱線２７を螺旋状（コイル状）に巻き、その上から熱可塑性樹脂を最終的な設計厚さ寸法まで均一に塗布して、電熱線２７が埋設された円筒体６を形成する方法を一例として挙げることができる。
また、図４（ｂ）に示すように、本発明では、電熱線１２７を円筒体１２６に円周方向に蛇行状に付設した電気溶融筒部１０６を用いてもよい。この電気溶融筒部１０６の製造方法としては、先ず設計長さ寸法、設計幅寸法、かつ設計厚さ寸法の略半分の帯板材を熱可塑性樹脂にて形成し、その帯板材の一面に電熱線１２７を長手方向に蛇行状に配線し、その上から熱可塑性樹脂を最終的な設計厚さ寸法まで均一に塗布し、これを筒状に曲げてその両端を熱溶着して、電熱線１２７が埋設された円筒体１２６を形成する方法を一例として挙げることができる。なお、図４（ａ）（ｂ）の各電気溶融筒部６、１０６は、その電熱線２７、１２７の両端は所定寸法円筒体２６、１２６の外周面に露出しており、継手本体３の内側凹周溝に装着される際、内側凹周溝内から外周面に貫通する孔部を通して電熱線２７、１２７の両端を外部に突出させて電源と接続可能とされている。
【００３１】
次に、継手本体３の各受け口５、５ａ近傍の外側凹周溝７、７ａに一時的に装着される締付リング３０、３０ａの構成、組立て及び装着方法について、図６に基づいて説明する。
▲１▼ 継手本体３の受け口５に形成した外側凹周溝７の外周長さより約５００ｍｍ長い鋼鉄製バンド１０を用意する（図６のａ）。バンド１０の幅は約３０ｍｍである。
▲２▼ バンド１０の一方の端部にストッパ輪具１２を装着し、そのストッパ輪具１２より先の１００ｍｍ部分を折り返す（図６のｂ）。
▲３▼ バンド１０の他方の端部を、ストッパ輪具１２で一方の端部より上位に挟み込み、外部に延ばす（図６のｃ）。
▲４▼ 締付ハンドル１３を、バンド１０の他方の端部に装着し、次いで継手本体３の受け口５に形成した外側凹周溝７にバンド１０を胴巻きにして装着し、締付ハンドル１３を回転操作することにより継手本体３の受け口５を締め上げる（図６のｄ）。
【００３２】
さらに、本発明の管接続構造体Ｋは、図７に示すように、上記締付リング３０、３０ａにて継手本体３の外側凹周溝７、７ａを締め付けるに際して、接続管１・被接続管１ａの内周面を支持する支持具として一対のステンレス鋼製円形リング１１、１１ａを備えるのもよい。この円形リング１１は、円弧状に曲げられた長い板状部材１１ｂと、その対向する一対の自由端１４、１５を連結する連結具１６とからなり、この連結具１６はさらにネジ軸１９、２０と調節部２１とからなる。そして調節部２１をネジ軸１９、２０と同軸に回転して板状部材１１ｂ全体の外径を調節する。この円形リング１１は、管内部に作業者が入って装着・取り外しできる大口径（例えば８００〜３０００ｍｍ）の接続管１・被接続管１ａに適用される。
【００３３】
このように、実施の形態１の管接続構造体Ｋの基本構成は、継手本体３と、この継手本体３の各受け口５、５ａ寄りの内側凹周溝８、８ａに装着される一対の電気溶融筒部６、６ａと、各受け口５、５ａ寄りの外側凹周溝７、７ａに一時的に装着される一対の締付リング３０、３０ａとを備え、接続対象とする接続管１及び被接続管１ａが大口径の場合は一対の円形リング１１、１１ａも具備するものであるが、これに加えて図５（ａ）（ｂ）に示すように、厚みｔの異なる３つ以上（２種類以上）の電気溶融筒部６、６ａをセットとして取り揃えることにより、接続管１・被接続管１ａと継手本体３とのギャップＧ１、Ｇ２に対応できる管継手セットが構成される。
【００３４】
電気溶融筒部６の厚みサイズとしては、例えば口径２００ｍｍ用では、厚みｔ：３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍの３種類が少なくとも２個ずつ用意され、口径３０００ｍｍ用では、厚みｔ：３〜１０ｍｍ以上の１ｍｍ単位で異なる複数種類が少なくとも２個ずつ用意される。図５（ａ）は接続管１と継手本体３との大きなギャップＧ１に対応すべく、厚みｔの厚い電気溶融筒部６が用いられた場合を示し、図５（ｂ）は被接続管１と継手本体３との小さなギャップＧ１に対応すべく、厚みｔの薄い電気溶融筒部６が用いられた場合を示している。
【００３５】
次に、上記構成からなる管接続構造体Ｋを備えた管接続構造体セットを用いて、大口径（例えば３０００ｍｍ）の接続管１と被接続管１ａとを接続する管接続方法の一例を、図１〜図７を参照しながら説明する。
【００３６】
工程（１）：先ず、予め接続管１・被接続管１ａの各差し口２、２ａと継手本体３の各受け口５、５ａとのギャップＧ１、Ｇ２を測定する。ギャップの測定方法の一例としては、実際に使用する接続管１・被接続管１ａの各差し口２、２ａを上記円形リング１１、１１ａなどを用いて略真円に保持し、その状態での外径を測定する。これと同様な方法で継手本体３の各受け口５、５ａの内径を測定し、継手本体３の内径と接続管１の外径との差、及び継手本体３の内径と被接続管１ａの外径との差をそれぞれギャップＧ１、Ｇ２とする。
工程（２）：測定したギャップＧ１、Ｇ２に対応する厚みサイズの電気溶融筒部６、６ａを選択する。
工程（３）：選択した各電気溶融筒部６、６ａを継手本体３の内側凹周溝８、８ａにそれぞれ装着する。この際、各電気溶融筒部６、６ａを楕円形に弾性変形させて各受け口５、５ａに挿入し、弾性変形を解除し各電気溶融筒部６、６ａを円形に復元させて各内側段落部８、８ａに嵌め込む。
なお、接続管１・被接続管１ａと、この接続管１・被接続管１ａに対応する適正な厚みサイズの電気溶融筒部６、６ａが装着された継手本体３との組み合わせを現場で取り違えることがないようにするなら、上記工程（１）〜（３）は現場以外の場所で行ってもよい。
【００３７】
工程（４）：接続管１及び被接続管１ａを継手本体３の各受け口５、５ａに差し込む。
工程（４−１）：継手本体３の各外側段落部７、７ａに一対の締付リング３０、３０ａを装着し、かつ接続管１と被接続管１ａの内周面の締付リング３０、３０ａに対応する位置に一対の円形リング１１、１１ａを装着する。なお、接続管１・被接続管１ａの口径が小さく、内部に作業者が入れない場合は、一対の円形リング１１、１１ａの装着作業は省略される。
工程（４−２）：締付リング３０、３０ａのバンドを管内部の中心方向に締め付け、両接続管１、１ａの差し口２、２ａと継手本体３の受け口５、５ａとの間の隙間（ギャップＧ１、Ｇ２）を２ｍｍ以下に縮小して保持する。なお、締め付けを行うトルク力は、具体的には３５Ｎ・ｍに設定され、それによって受け口５、５ａの外径を変形させ、口径において７ｍｍ程度縮小させる。
【００３８】
工程（５）：電気溶融筒部６、６ａの各電熱線２７に通電して各円筒体２６を溶融し、かつ接続管１・被接続管１ａの外周面及び継手本体３の内周面を溶融し、接続管１・被接続管１ａと継手本体３とを溶着する。なお、大口径管のエレクトロフュージョン（電気溶着）継手を溶着接合させる時、特にギャップが８ｍｍ以上生じている場合は、通電途中に更に締付リング３０、３０ａによる増締めを実施してもよい。増締めは、通電が開始された後の時点で行うため、受け口５、５ａは十分発熱しており、締め付け力がさらに大きく伝達可能な状態となる。従って、再度３５Ｎ・ｍにトルクを設定し、締め付けると、１０ｍｍまたはそれ以上のギャップを押さえることができる。
工程（６）：継手本体３の内部から一対の円形リング１１、１１ａを取り外し、かつ継手本体３の外周から一対のバンド３０、３０ａを取り外す。
【００３９】
［実施の形態２］
図８は本発明に係る管接続構造体の実施の形態２を示す斜視図であり、図９は同実施の形態２の管接続構造体の接合途中を示す要部断面図である。なお、図８と図９において、上記実施の形態１（図１〜図７）と同一の要素には同一の符号を付している。
【００４０】
上記実施の形態１の管接続構造体Ｋが、熱可塑性樹脂製の接続管と被接続管とを接続する管継手であるのに対し、この実施の形態２の管接続構造体Ｋ１は、流路を構成する管自体に継手機能を付加したものである。この実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、比較的長尺の所定長さ（例えば３〜６ｍ）に管本体１０３が形成された点、その管本体１０３の両端に受け口１０５と、この受け口１０５の内径Ｄ１と略等しい外径Ｄ２の差し口１１５とを有する点、管本体１０３の受け口１０５寄りにテーパ状の段部１１６を設けて管本体１０３の大部分を差し口１１５と同じ径まで絞り、かつ管本体１０３の受け口１０５に挿入した他の管本体１０３の差し口１１５の端部を段部１１６にて当止めするように構成した点である。実施の形態２において、その他の構成は実施の形態１とほぼ同じである。
【００４１】
つまり、実施の形態２の管接続構造体Ｋ１の基本構成は、管本体１０３と、この管本体１０３の受け口１０５寄りの内側凹周溝１０８に装着される電気溶融筒部６と、受け口１０５寄りの外側凹周溝１０７に一時的に装着される締付リング３０とを備え、大口径の場合は円形リング１１も具備するものである。これに加えて、上述したように厚みｔの異なる２つ以上（２種類以上）の電気溶融筒部６（図５（ａ）（ｂ）参照）をセットとして取り揃えることにより、相互に接続する一方の管本体１０３と他方の管本体１０３とのギャップＧに対応できる管接続構造体セットが構成される。
【００４２】
次に、上記構成からなる管接続構造体Ｋ１を備えた管接続構造体セットを用いて、大口径（例えば３０００ｍｍ）の管本体１０３と管本体１０３とを接続する管接続方法の一例を説明する。
【００４３】
工程（１）：先ず、予め相互に接続する一方の管本体１０３の受け口１０５と他方の管本体１０３の差し口１１５とのギャップＧを測定する。
工程（２）：このギャップＧに対応する厚みサイズの電気溶融筒部６を１つ選択する。
工程（３）：選択した電気溶融筒部６を一方の管本体１０３の受け口１０５近傍の内側段落部１０８に装着する。
工程（４）：他方の管本体１０３の差し口１１５を一方の管本体１０３の受け口１０５に差し込む。
工程（４−１）：一方の管本体１０３の外側段落部１０７に締付リング３０を装着し、かつ他方の管本体１０３の内周面の締付リング３０に対応する位置に円形リング１１を装着する。なお、口径が小さく、内部に作業者が入れない場合は、円形リング１１の装着作業は省略される。
工程（４−２）：締付リング３０のバンドを管内部の中心方向に締め付け、双方の管本体１０３、１０３の受け口１０５と差し口１１５との間の隙間（ギャップＧ）を２ｍｍ以下に縮小して保持する。なお、締め付けを行うトルク力は、具体的には３５Ｎ・ｍに設定され、それによって受け口１０５の外径を変形させ、口径において７ｍｍ程度縮小させる。
工程（５）：電気溶融筒部６の電熱線２７に通電することにより円筒体２６、この円筒体２６近傍の一方の管本体１０３及び他方の管本体１０３をそれぞれ溶融して、一方の管本体１０３と他方の管本体１０３とを溶着する。なお、大口径管のエレクトロフュージョン（電気溶着）を行う時、特にギャップが８ｍｍ以上生じている場合は、通電途中に更に締付リング３０による増締めを実施してもよい。増締めは、通電が開始された後の時点で行うため、受け口１０５は十分発熱しており、締め付け力がさらに大きく伝達可能な状態となる。従って、再度３５Ｎ・ｍにトルクを設定し、締め付けると、１０ｍｍまたはそれ以上のギャップを押さえることができる。
工程（６）：管本体１０３の内部から円形リング１１を取り外し、かつ管本体１０３の外周からバンド３０を取り外す。
【００４４】
［他の実施の形態］
１．上記実施の形態２の管接続方法では、本発明の管接続構造体Ｋ１、Ｋ１同士 を接続する場合を説明したが、本発明の管接続構造体Ｋ１と一般的な熱可 塑性樹脂製管とを接続することもできる。また、実施の形態１の管接続構 造体Ｋと実施の形態２の管接続構造体Ｋ１とを併用してもよい。
２．実施の形態１の管接続構造体Ｋでは、同じ口径の接続管と被接続管とを接続するものであったが、口径の異なる接続管と被接続管とを接続できるよう継手本体３の両端の各受け口５、５ａの口径を異ならせたものに構成するのもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の管接続構造体によれば、管本体又は継手本体の受け口近傍の内周面に凹周溝状の内側段落部を形成し、さらに受け口に差し込んだ接続しようとする管とのギャップに対応する電気溶融筒部を内側段落部に装着することにより、とりわけ大口径管においてもギャップを２ｍｍ以下にすることが可能となる。そして、電気溶融筒部の電熱線に通電して発熱させることにより、その熱によって接続部が溶融し、通電停止後に溶融樹脂が硬化して溶着一体化するので、管相互を漏れ無く液密に一体接続することができる。
【００４６】
また、本発明の管接続構造体セット及びそれを用いた管接続方法によれば、実際に使用する管本体と管本体（又は一般的な管）とのギャップ、又は被接続管・接続管と継手本体とのギャップに対応する厚みサイズの電気溶融筒部を選択して使用することができる。特に、大口径管では、自重による管の扁平や、熱可塑性樹脂の熱膨張が生ずるので、通常少なくとも３ｍｍ以上のギャップが発生するが、このような２〜３ｍｍ以上の大きなギャップでも、適正な厚みの電気溶融筒部を選択し使用することによって管相互を漏れ無く確実に電気溶着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る管接続構造体の実施の形態１を示す概略構成説明斜視図である。
【図２】同実施の形態１の管接続構造体における継手本体の断面図である。
【図３】同実施の形態１の管接続構造体の接合途中を示す要部断面図である。
【図４】同実施の形態１の電気溶融筒体を示す斜視図であって、同図（ａ）は電熱線が円筒体に螺旋状に付設されたもの、同図（ｂ）は電熱線が円筒体に円周方向に蛇行状に付設されたものを表している。
【図５】同実施の形態１の管接続構造体の接合途中の接合部を示す要部拡大図であって、同図（ａ）は接合部のギャップが大きい場合を表し、同図（ｂ）は接合部のギャップが小さい場合を表している。
【図６】図３のバンドの構成説明図である。
【図７】図３の支持具の要部拡大を含む説明図である。
【図８】本発明に係る管接続構造体の実施の形態２を示す斜視図である。
【図９】同実施の形態２の管接続構造体の接合途中を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ 接続管
１ａ 被接続管
２、２ａ、１１５ 差し口
３ 継手本体
５、５ａ、１０５ 受け口
６、６ａ、１０６ 電気溶融筒部
２６、１２６ 円筒体
２７、１２７ 電熱線
３０、３０ａ 締付リング
１０３ 管本体
Ｄ、Ｄ１ 内径
Ｔ 厚み
ｔ 厚み
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２ ギャップ
Claims (13)
- 両端に受け口と差し口を有する熱可塑性樹脂製管本体、又は熱可塑性樹脂製接続管と熱可塑性樹脂製被接続管のそれぞれの差し口が差し込まれる受け口を両端に有する熱可塑性樹脂製継手本体を備えた管接続構造体であって、
前記管本体又は継手本体の受け口近傍の内周面に沿って配置される電気溶融筒部を備え、
前記管本体又は継手本体は、その受け口近傍の内周面に、前記電気溶融筒部を装着するための内側段落部を有し、
電気溶融筒部は、熱可塑性樹脂製円筒体と、この円筒体に付設され、通電により発熱して前記円筒体を溶融する電熱線とからなることを特徴とする管接続構造体。 - 電気溶融筒部は、その熱可塑性樹脂製円筒体に電熱線が螺旋状に付設されてなるか、円周方向に蛇行状に付設されてなる請求項１に記載の管接続構造体。
- 管本体又は継手本体の受け口の内径が、２００〜３０００ｍｍである請求項１又は２に記載の管接続構造体。
- 管本体又は継手本体と、電気溶融筒部の円筒体とが、同じ熱可塑性樹脂で形成されてなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の管接続構造体。
- 継手本体が、接続管又は被接続管と同じ熱可塑性樹脂材料で形成されてなる請求項１〜４のいずれか１つに記載の管接続構造体。
- 帯状部材と、この帯状部材を管本体又は継手本体の受け口近傍の外周面に装着して締め付ける締付具とを有してなる締付リングをさらに備え、
管本体又は継手本体が、受け口近傍の外周面に、前記帯状部材を一時装着するための外側段落部を有する請求項１〜５のいずれか１つに記載の管接続構造体。 - 受け口の接続前の肉厚が、１５〜２５ｍｍである請求項１〜６のいずれか１つに記載の管接続構造体。
- 外側段落部の、対応する受け口の先端側端部が、対応する内側段落部のそれより先端側に位置してなる請求項６又は７に記載の管接続構造体。
- 両端に受け口と差し口を有する熱可塑性樹脂製管本体、又は熱可塑性樹脂製接続管と熱可塑性樹脂製被接続管のそれぞれの差し口が差し込まれる受け口を両端に有する熱可塑性樹脂製継手本体と、前記管本体又は継手本体の受け口近傍の内周面に沿って配置するに適した厚みサイズを選択可能な厚みサイズの異なる複数の電気溶融筒部とを備え、
管本体又は継手本体は、その受け口近傍の内周面に、前記電気溶融筒部を装着するための内側段落部を有し、
電気溶融筒部は、熱可塑性樹脂製円筒体と、この円筒体に付設され、通電により発熱して前記円筒体を溶融する電熱線とからなることを特徴とする管接続構造体セット。 - 帯状部材と、この帯状部材を管本体又は継手本体の受け口近傍の外周面に装着して締め付ける締付具とを有してなる締付リングをさらに備え、
管本体又は継手本体が、受け口近傍の外周面に、前記帯状部材を一時装着するための外側段落部を有する請求項９に記載の管接続構造体セット。 - 請求項９又は１０に記載の管接続構造体セットを用いる管接続方法であって、
（１） 相互に接続する一方の管本体の受け口と他方の管本体の差し口とのギャップを測定し、
（２） このギャップに対応する厚みサイズの電気溶融筒部を、厚みサイズの異なる２つ以上の電気溶融筒部の中から１つ選択し、
（３） 選択した電気溶融筒部を管本体の受け口近傍の内側段落部に装着し、
（４） 他方の管本体の差し口を一方の管本体の受け口に差し込み、
（５） 電気溶融筒部の電熱線に通電することにより円筒体、この円筒体近傍の前記一方の管本体及び他方の管本体をそれぞれ溶融して、一方の管本体と他方の管本体を溶着することを特徴とす
る管接続方法。 - 請求項９又は１０に記載の管接続構造体セットを用いる管接続方法であって、
（１）予め接続管・被接続管の各差し口と継手本体の各受け口とのギャップを測定し、
（２）この各ギャップに対応する厚みサイズの電気溶融筒部を、厚みサイズの異なる３つ以上の電気溶融筒部の中から２つ選択し、
（３）選択した電気溶融筒部を継手本体の各受け口近傍の内側段落部にそれぞれ装着し、
（４）接続管及び被接続管を継手本体の各受け口に差し込み、
（５）電気溶融筒部の電熱線に通電することにより円筒体、この円筒体近傍の継手本体、及び前記円筒体近傍の接続管又は被接続管をそれぞれ溶融して、継手本体と接続管・被接続管を溶着する
ことを特徴とする管接続方法。 - 工程（５）の前に、管本体又は継手本体の外側段落部に締付リングを装着する工程と、
工程（５）の前又は工程（５）中に、締付リングの帯状部材を締付具で締め付ける工程と、
工程（５）の後に、管本体又は継手本体から締付リングを取り外す工程とを含む請求項１１又は１２に記載の管接続方法。
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- 2003-01-07 JP JP2003001343A patent/JP4316240B2/ja not_active Expired - Lifetime
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