JP2009097657A

JP2009097657A - 電気融着プラグ及び管端の処理方法

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Publication number: JP2009097657A
Application number: JP2007271216A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kanisawa; 裕蟹澤; Akishi Kato; 晃士加藤; Naoto Tominaga; 直人富永
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2027-10-18
Also published as: JP5193559B2

Abstract

【課題】配管撤去時の不用な配管を短くすることができるとともに、管端に正常に接合することができる電気溶融着プラグを提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂からなる管端に挿入される挿入部２１を有し、少なくとも一端側が密閉された熱可塑性樹脂からなる円筒状の融着部材２と、その外周面に巻回され、巻き始めと巻き終わりが一端側に引き出された電熱線３と、融着部材２の一端側の端面に固定され巻き始めと巻き終わりが各々絡げられた一対の端子４ａ、４ｂと、融着部材２の一端側に外嵌されかつ挿入部２１とともに管端に挿入される先端部５１を有する熱可塑性樹脂からなるキャップ部材５とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばガス配管を撤去後の分岐継手の端部を封止するために使用する電気融着プラグ及びそれを用いた管端の処理方法に関する。

都市ガスなどの燃料ガスを需要家に供給するために、ガス本管に接続された供給管が地中に埋設され、分岐継手とソケット又はエルボなどのＥＦ継手を介して分岐管（屋内管）に接続されている。このガス配管としては、施工性、耐食性及び耐震性などに優れた熱可塑性樹脂からなる樹脂管（例えばポリエチレン管）が使用されている。不用になった樹脂管（例えば屋内管）を撤去する場合、屋内管のＥＦ継手より先の部分を切り離し、ＥＦ継手側に残った部分の端部に熱可塑性樹脂からなるキャップを融着するのが一般的である。この電気融着キャップは、例えば一端が閉塞した薄肉円筒体とその外周面に設けた２条の螺旋溝に巻回された電熱線とその端部が接続されるコネクターピンを有する内筒と、この内筒の外面に樹脂の射出成形により外筒を一体的に形成し、外筒の外周面からコネクターピンを突出させるように構成されている（特許文献１参照）。

しかるに上記の電気融着キャップを使用した場合、分岐継手から突出する不用な管部（管端）が長く残るので、ガス・水道等の他の工事を行うときに損傷するおそれがある。そこで熱可塑性樹脂管の端部内周面に、炭素繊維が合成樹脂に分散された炭素繊維層を外装した断面Ｕ字型の熱可塑性樹脂製プラグをセットし、この炭素繊維層に通電することにより、樹脂管に炭素繊維が入り込んだ溶融固化部を形成することが提案されている（特許文献２参照）。

実公平７−２３６７５号公報（第２頁、図１）特開平８−２５４２９７号公報（第４頁、図６）

しかしながら特許文献２に記載された構造では、炭素繊維層（発熱体）がプラグの閉塞端部にはみ出しておりしかもプラグは軸方向に移動できるので、次のような問題がある。まず炭素繊維層に通電してプラグの外周面が軟化すると、樹脂管と炭素繊維層間の融着界面及び炭素繊維層とプラグ（筒部）間の融着界面に存在する溶融樹脂に圧力が殆ど加わらないため、接合強度が低下することが考えられる。また炭素繊維層を発熱させた場合、全ての炭層繊維が同方向に配向されているわけではないので、抵抗値の軸方向のばらつきが生じて、炭層繊維層を軸方向にわたって均一に発熱できないことが考えられる。さらに炭素繊維層のマトリクス樹脂の溶融時に炭素繊維が流動し、炭素繊維層の抵抗が上昇することも考えられるので、施工時の環境温度やプラグと樹脂管とのギャップを考慮して供給電力を設定しても、適正な電力を供給することが困難となる。すなわち特許文献２に記載された合成樹脂製プラグは、閉塞される樹脂管の突出部を短くすることは可能であるが、接合強度などの点から実用性に乏しいものであると推定される。

したがって本発明の目的は、配管撤去時の不用な配管を短くすることができるとともに、管端に正常に接合することができる電気融着プラグを提供することである。

本発明の他の目的は、短い管端を確実に封止することができる管端の処理方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の電気融着プラグは、熱可塑性樹脂からなる管端に挿入される挿入部を有し、少なくとも一端側が密閉された熱可塑性樹脂からなる円筒状の融着部材と、その外周面に巻回され、巻き始めと巻き終わりが前記一端側に引き出された電熱線と、前記融着部材の一端側の端面に固定され前記巻き始めと前記巻き終わりが各々結線された一対の端子と、前記融着部材の一端側に外嵌されかつ前記挿入部とともに前記管端に挿入される先端部を有する熱可塑性樹脂からなるキャップ部材とを有することを特徴とする。

本発明において、前記融着部材は前記一端側に前記先端部に嵌装される段差部が設けられた有底円筒体であるとともに、前記キャップ部材は前記管端の端面に当接するフランジ部を有する構造とすることができる。

本発明において、前記融着部材は、その外周面に他端側で折り返された単一の螺旋状溝が形成され、その螺旋状溝に前記電熱線が巻回されている構造とすることができる。

上記他の目的を達成するために、本発明の管端の処理方法は、外周面に電熱線が巻回されかつ一端側の端面に電熱線の巻き始めと巻き終わりが引き出された融着部材と前記一端側側の外周面に結合された先端部を有するキャップ部材を備えた熱可塑性樹脂からなる電気融着プラグを準備する工程と、ガス本支管に接続されるサドル部と分岐管に接続されるスピゴット部を有する熱可塑性樹脂からなる分岐継手に前記電気融着プラグを装着して、前記融着部材と前記先端部を前記スピゴット部に挿入する工程と、前記スピゴット部の外周面を内径側に凹部を有する着脱自在な治具で締め付ける工程と、前記電熱線に通電して前記スピゴット部と前記電気融着プラグを接続しかつ前記スピゴット部の一部を前記凹部に隆起させる工程を含むことを特徴とする。

本発明の管端の処理方法は、外周面に電熱線が巻回されかつ一端側の端面に電熱線の巻き始めと巻き終わりが引き出された融着部材と前記一端側側の外周面に結合された先端部を有するキャップ部材を備えた熱可塑性樹脂からなる電気融着プラグを準備する工程と、ガス供給管に前記電気融着プラグを装着して、前記融着部材と前記先端部を前記ガス供給管に挿入する工程と、前記ガス供給管の外周面を内径側に凹部を有する着脱自在な治具で締め付ける工程と、前記電熱線に通電して前記ガス供給管と前記電気融着プラグを接続しかつ前記ガス供給管の一部を前記凹部に隆起させる工程と、前記分岐継手の開放部を密閉する工程を含む構成とすることができる。

本発明の電気融着プラグによれば、融着部材の殆どの部分（又は全部）は管端に内装されしかも融着部材の一端側にこの融着部材の挿入部とともに管端に挿入される先端部を有するキャップ部材が外装されているので、管端を短くすることができるとともに、融着部材の融着熱がキャップ部材で吸収されるので、溶融樹脂を管端部の内側に閉じ込めることができ、もって接合強度の低下を防止することができる。

本発明の管端の処理方法によれば、管端を治具で締め付けながら融着を行うので、プラグの移動が阻止されかつ溶融樹脂に圧力が加わり、高い接合強度を得ることができる。また管端の一部が隆起してインジケータ部が形成されるので、正常な融着が行われたことを容易に確認することができる。

以下本発明の詳細を添付図面により説明する。

本発明の実施の形態に係る電気融着プラグの構造を図１〜３により説明する。
図１は電気融着プラグの正面図、図２は同断面図、図３は同分解正面図である。

電気融着プラグ１は、熱可塑性樹脂からなり、殆どの部分（又は全体）が管端（不図示）に差し込まれる長さを有する融着部材２とその一端側に装着されるキャップ部材５を有する。融着部材２は、管端の内周面に挿入される直円筒形状の挿入部２１とその一端側が密閉されて挿入部２１よりも小径の段差部２２を有するとともに、段差部２２の途中から挿入部２１の開放端側に向って形成されかつこの開放端側で折り返された螺旋状のコイル溝２３を有し、このコイル溝２３には、例えばニクロム線又は銅合金線などの電熱線３が巻回されている。段差部２２の端面には、電熱線３の巻き始めと巻き終わりが絡げられる結線部４１ａ、４１ｂを有する一対の端子４ａ、４ｂが突設されている。

キャップ部材５は、内径側が段差部２２に嵌り合い、挿入部２１と実質的に同一の外径を有する先端部５１と挿入部２１より大径のリング状のフランジ部５２と後端部５３を有する。キャップ部材５の内部には、段差部２２が入り込む円孔部５０と、結線部４１ａ、４１ｂが収容される凹部５４ａ、５４ｂと、端子４ａ、４ｂが通過する通孔５５ａ、５５ｂと、端子４ａ、４ｂが入り込みかつ端子４ａ、４ｂに電源側のソケット（不図示）を嵌装するための円孔部５６ａ、５６ｂが形成されている。

また、融着部材２は、図２に示すように、一端側が密封された有底円筒体であり、さらに、挿入部２１は、全長にわたって接続される管とほぼ同一の肉厚を有する。融着部材２を射出成形で作製する場合、成形品の肉厚を全長にわたってほぼ均一にすることによって、成形時間を短縮することができる。また、挿入部２１の肉厚は、接続される管の肉厚とほぼ同一なので、管との融着接続時において、電熱線３によって発生したジュール熱が管及び融着部材２に均等に伝熱され、管と融着部材２を強固に接合することができる。

電気融着プラグ１の組立手順を図４により説明する。図４において、図１〜３と同一部分は同一の参照符号で示す。

まず、例えば射出成形の手法により融着部材２及びキャップ部材５を作製し、融着部材２の一端側（段差部２２の端面）に設けられた溝２４ａ内に端子４ａを固定し、電熱線３の一端（巻き始め）を端子４ａの結線部４１ａに絡げる［図４（ａ）参照］。次いでコイル溝２３に電熱線３を巻回し、同様に融着部材２の一端側（段差部２２の端面）に設けられた溝２４ｂ内に端子４ｂを固定し、電熱線３の巻き終わりを端子４ｂの結線部４１ｂに絡げる［図４（ｂ）参照］。この融着部材２の段差部２２をキャップ部材５の円孔５１に嵌め込む［図４（ｃ）参照］ことにより、電気融着プラグ１が組み立てられる。

続いて、両部材に融着部材２よりも高い融点を有しかつ融着部材２に対して非粘着性を有する材料（例えばポリアセタール）からなる円筒状治具を被せた状態で電熱線３に予備的な通電を行う。この通電は、電熱線３がコイル溝２３から脱落するのを防止するために行うもので、例えば融着部材２に巻回された電熱線３の外周面が樹脂で覆われた状態が現出するような通電時間を設定して実施することができる。例えば、後述のプラグと管端との融着時の通電時間の約１／２の時間だけ通電を行うことにより、融着界面の温度は樹脂の融点近傍の温度［例えば中密度ポリエチレン（融点１２５℃）の場合で１２０〜１３０℃］になり、電熱線３の外周面が樹脂で覆われるとともに、段差部２２の外周面にも電熱線３が巻回されているので、段差部２２の外周面と円孔部５０の内周面の少なくとも一部が融着し、融着部材２とキャップ部材５とが一体化される［図４（ｄ）参照］。ここで、融着部材２とキャップ部材５とは持ち運びの際に分離しない程度に結合されていればよいので、上記の通電を行う代わりに、他の手法、例えばヒートフュージョン法（図３において所定温度に加熱されたヒータを両部材の外周面に密着させる）により融着部材２及びキャップ部材５を接合してもよいし、あるいは融着部材２及びキャップ部材５の一部を相互に係止して、両部材を機械的に結合することもできる。

なお、上記の融着部材２は、管端に挿入できればよいので、中空体（円筒形状）に限らず、中実体（円柱体）であってもよく、その場合には、例えば押出成形の手法により熱可塑性樹脂からなる丸棒状の部材を作製し、機械加工などによりコイル溝及び段差部などを形成することにより作製することができる。融着部材２の端子が固定される側の部分はキャップ部材と重なる（隠蔽される）ような形状であればよいので、段差部に限らず、例えばテーパ部であってもよい。

上記の電気融着プラグ１を用いて管端の封止処理を行う手順を図５〜７により説明する。図５は図１に示す電気融着プラグをサービスチーのスピゴット部に装着しかつその外周にクランプを装着した状態を示す、一部を破断した正面図、図６は図１に示す電気融着プラグをサービスチーに融着後、治具を取り外しかつサービスチーにキャップを被せた状態を示す、一部を破断した正面図、図７は同斜視図である。

図５に示すように、ガスが流動する本支管６には、サドル部７１とそこから上方に突出する分岐部７２と分岐部７２から分岐されたスピゴット部７３を有するサービスチー７（分岐継手）が接続され、スピゴット部７３はその途中で切断されている。すなわち切断後のスピゴット部７３は、その端面にキャップ部材５のフランジ部５２が当接したときに、融着部材２の挿入部２１がその全長にわたってスピゴット部７３の内周面に近接するような長さを有する。またサービスチー７の内部には、分岐部７２と本支管６を連通するために、本支管６を穿孔するホルソー８（図中破線で示す）が挿入され、ホルソー８内には本支管６から切り出した切片（不図示）が残存している。このホルソー８を本支管６の穿孔部を覆うように下降させることにより、ガスの噴出は略防止されるが、ホルソー８と本支管６との間に隙間が存在するので、この隙間から漏出したガスは分岐部７２の上部から排出される。

本発明の管端の処理方法によれば、第１の工程で上述した電気融着プラグ１を準備した後、第２の工程でガス本支管と分岐管を接続する熱可塑性樹脂からなるサービスチー７に電気融着プラグ１を装着し、次いで以下に示す第３〜６の工程により管端の封止処理を行うことができる。

第３の工程では、スピゴット部７３の外周面に、内径側に空孔９３を有する樹脂部９２を有する開閉可能なバンド部９１からなるクランプ９を装着し、スピゴット部７３の外周面をクランプ９で締め付ける。次いで第４の工程で端子４ａ、４に電源側のソケット（不図示）を差し込み、端子４ａ、４ｂに所定時間だけ給電後放置することにより、図６及び７に示すように、電熱線３が発熱してスピゴット部７３と電気融着プラグ１との融着とスピゴット部７３の一部を孔部９３に隆起させてインジケータ部７０の形成が行われる。

上記の第３の工程では、電熱線３のジュール熱で周囲の熱可塑性樹脂、すなわちスピゴット部７３の内周部及び融着部材２の外周部が溶融し、溶融樹脂はスピゴット部７３と電気融着プラグ１との隙間に流入し、次いで所定時間以上放冷することにより、溶融樹脂が冷却固化されて（再結晶化が完了する）、スピゴット部７３と電気融着プラグ１とが融着される。この融着過程では、融着部材２は膨張しようとするが、スピゴット部７３がクランプ９で締め付けられているので、溶融樹脂に作用する界面圧力が開放されるのを阻止することができる。また溶融樹脂はスピゴット部７３の内周面と融着部材２の外周面の隙間を軸方向に流動しようとするが、キャップ部材５の先端部５１及びフランジ部５２に熱を奪われ、そこで固化するので、溶融樹脂が外部に流出することが阻止され、融着界面の界面圧力が保持される。したがって管端と電気融着プラグの接合強度を高めることができる。

また溶融樹脂からの熱伝達により、スピゴット部６３の外周部も軟化・膨張するので、その一部が隆起して空孔９３に入り込むことにより、融着が正常に行われたことを示すインジケータ部７０が形成される。このインジケータ部７０は、スピゴット部７３からクランプ７を取り外すことにより、目視で観察することができる。

第６の工程で、分岐部７２の上端部に形成されためねじ部７４にキャップ７５をねじ込み、分岐部７２の上端部に被せることにより、管端の封止処理が完了する。

本発明の電気融着プラグは、分岐継手の管端を封止する場合に限らず、例えばガス供給管の管端を封止する場合にも使用できることはもちろんである。この管端処理においては、上記の第６の工程を省略することができる。

本発明において、融着部材２は、正常な融着部を得るために管端と同一の熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン、ポリブテン等のポリオレフィンで形成することが好ましく、特に耐ガス性及び成形性の点でポリエチレンがより好ましい。例えば、本支管６及びサービスチー７がＭＤＰＥ（中密度ポリエチレン）で形成されている場合は、融着部材２もＭＤＰＥで形成することが好ましい。またキャップ部材５は、融着部材２と同一の熱可塑性樹脂で形成することが好ましいが、融着部材２と異なる熱可塑性樹脂で形成することも可能である。

本発明の電気融着プラグは、ガス管の口径に制限はないが、特に小口径（例えば呼び径：３０Ａ）のガス管に取付けられるサービスチーのスピゴット部の端部を密閉する場合にも有効に使用することができる。

本発明の実施の形態に係わる電気融着プラグを示す正面図である。本発明の実施の形態に係わる電気融着プラグを示す断面図である。本発明の実施の形態に係わる電気融着プラグの分解正面図である。本発明の実施の形態に係わる電気融着プラグの組立手順を示す図であり、（ａ）は一方の端子に電熱線の巻き始めを接続した状態、（ｂ）は他方の端子に電熱線の巻き終わりを接続した状態、（ｃ）は融着部材２とキャップ部材５を組み合わせた状態、（ｄ）は仮通電した状態を示す図である。図１に示す電気融着プラグをサービスチーに装着した状態を示す、一部を破断した正面図である。図１に示す電気融着プラグをサービスチーに融着した状態を示す、一部を破断した正面図である。サービスチーにキャップを被せた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１：電気融着プラグ、
２：融着部材、２１：挿入部、２２：段差部、２３：コイル溝、
３：電熱線、
４ａ、４ｂ：端子、４１ａ、４１ｂ：結線部、
５：キャップ部材、５０：円孔部、５１：先端部、５２：フランジ部、５３：後端部、５４ａ、５４ｂ：逃げ孔、５５ａ、５５ｂ：通孔、５６ａ、５６ｂ：溝、
６：本支管、
７：サービスチー、７０：インジケータ部、７１：サドル部、７２：分岐部、７３：スピゴット部、７４：めねじ部、７５：キャップ、７６：端子
８：ホルソー、
９：クランプ、９１：バンド部、９２：樹脂部、９３：孔部

Claims

熱可塑性樹脂からなる管端に挿入される挿入部を有し、少なくとも一端側が密閉された熱可塑性樹脂からなる円筒状の融着部材と、少なくとも前記挿入部の外周面に巻回され、巻き始めと巻き終わりが前記一端側に引き出された電熱線と、前記融着部材の一端側の端面に固定され前記巻き始めと前記巻き終わりが各々結線された一対の端子と、前記融着部材の一端側に外嵌されかつ前記挿入部とともに前記管端に挿入される先端部を有する熱可塑性樹脂からなるキャップ部材とを有することを特徴とする電気融着プラグ。
前記融着部材は前記一端側に前記先端部に嵌装される段差部が設けられた有底円筒体であるとともに、前記キャップ部材は前記管端の端面に当接するフランジ部を有することを特徴とする請求項１に記載の電気融着プラグ。
前記融着部材は、その外周面に電熱線が巻回され他端側で折り返された単一の螺旋状溝が形成され、この螺旋状溝に前記電熱線が巻回されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気融着プラグ。
外周面に電熱線が巻回されかつ一端側の端面に電熱線の巻き始めと巻き終わりが引き出された融着部材と前記一端側側の外周面に結合された先端部を有するキャップ部材を備えた熱可塑性樹脂からなる電気融着プラグを準備する工程と、ガス本支管に接続されるサドル部と分岐管に接続されるスピゴット部を有する熱可塑性樹脂からなる分岐継手に前記電気融着プラグを装着して、前記融着部材と前記先端部を前記スピゴット部に挿入する工程と、前記スピゴット部の外周面を内径側に凹部を有する着脱自在な治具で締め付ける工程と、前記電熱線に通電して前記スピゴット部と前記電気融着プラグを接続しかつ前記スピゴット部の一部を前記凹部に隆起させる工程を含むことを特徴とする管端の処理方法。
外周面に電熱線が巻回されかつ一端側の端面に電熱線の巻き始めと巻き終わりが引き出された融着部材と前記一端側側の外周面に結合された先端部を有するキャップ部材を備えた熱可塑性樹脂からなる電気融着プラグを準備する工程と、ガス供給管に前記電気融着プラグを装着して、前記融着部材と前記先端部を前記ガス供給管に挿入する工程と、前記ガス供給管の外周面を内径側に凹部を有する着脱自在な治具で締め付ける工程と、前記電熱線に通電して前記ガス供給管と前記電気融着プラグを接続しかつ前記ガス供給管の一部を前記凹部に隆起させる工程を含むことを特徴とする管端の処理方法。