JP2011236933A - 電気融着継手および電気融着継手の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な熱伝達の実現により、樹脂の過熱による劣化を防ぎ、特に大口径の継手において接続作業の時間短縮が可能な電気融着継手であって、しかも、簡易な方法で製造することができる電気融着継手を提供する。
【解決手段】接続孔４が形成されたインナー部材３と、インナー部材３の外周面に螺旋状に形成され被接続管体の挿入方向に連続する第１螺旋溝８と、第１螺旋溝８の溝間に形成され当該第１螺旋溝８に沿って連続する第１螺旋溝８よりも浅い第２螺旋溝９と、インナー部材３の一端３ａ側から他端側に向かって第１螺旋溝８に巻き回されるとともに、インナー部材３の他端側から一端３ａ側に向かって第２螺旋溝９に巻き回される電熱線１３と、インナー部材３の外周面を被覆して電熱線１３を第１螺旋溝８および第２螺旋溝９に埋設するアウター部材を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、継手本体に埋設される電熱線を発熱させて、継手本体と管体とを融着する電気融着継手およびその製造方法に関する。

熱可塑性の管体を接続する継手として、例えば特許文献１に示される電気融着継手が知られている。この電気融着継手は、熱可塑性樹脂で形成される継手本体に、接続対象となる被接続管体を挿入する接続孔が形成され、その周囲に電熱線が螺旋状に巻き回されている。そして、接続孔に被接続管体を挿入した状態で電熱線を通電して発熱させると、継手本体と管体との接触面付近が溶融して融着することとなる。

このとき、作業効率の向上の観点からすると、継手本体と管体とが融着するのに要する時間を短縮することが望まれる。
また、特に、大口径の管体を接続する場合には、小口径の管体を接続する場合に比べて管外面と継手内面の半径差による間隔が大きくなり、融着面積も広くなるため、より広範囲にわたって継手本体を溶融させる必要がある。しかしながら、継手本体を溶融させる範囲が広範囲となると、電熱線から溶融対象までの距離が大きくなってしまい、その結果、溶融対象範囲が所定の融着温度に達したときには、電熱線近傍が過熱されて樹脂が劣化するおそれがある。

そこで、接続作業の時間を短縮させたい場合や、大口径の管体を接続する場合等には、特許文献２〜４に示される電気融着継手を採用することが考えられる。
これらの電気融着継手は、いずれも接続孔に挿入された管体に近い位置と遠い位置とに電熱線を埋設させることにより、電熱線から溶融対象である継手本体と管体との接触面近傍までの効率的な熱伝達を実現するものである。

特開２０００−２３４６９０号公報 特開２０００−１０４８８３号公報 特開昭６４−７４３８３号公報、第２図 特開平８−２４４０６５号公報

しかしながら、上記特許文献２〜４に示される電気融着継手には、それぞれ以下のような問題がある。
特許文献２に示される電気融着継手は、コアの外周に第１の電熱線を巻き回した後に、コアに筒状体を被せて、さらに、筒状体の外周に第２の電熱線を巻き回し、この状態で射出成形により筒状体の外周を樹脂で覆う。このように、多数の工程が要求されるため製造工程が煩雑化するとともに、部品点数が増加してコストが上昇するという問題がある。しかも、射出成形する過程等でコアと筒状体との間に生じる位置ズレや、両電熱線の巻き回し工程で生じるズレによって、第１電熱線と第２電熱線との相対位置関係にバラツキが生じるおそれがある。そのため、融着時の熱伝達が不均一となって、効率的な熱伝達が行えないばかりか、融着強度にもバラツキが生じるおそれがある。

特許文献３の第２図に示される電気融着継手は、継手本体に１本の電熱線を２重に巻き回して埋設しているが、その埋設方法が明確ではない。そのため、巻き回し工程で両電熱線にズレが生じたり、電熱線の巻き回し方によっては両電熱線間の距離が近い部分と遠い部分とが生じてしまったりして、融着時の熱伝達が不均一となって、上記特許文献２に示される電気融着継手と同様の問題が生じる。

特許文献４に示される電気融着継手は、インナー部材の外周面に螺旋溝が形成されており、インナー部材の一端側から他端側に向かって、浅い溝と深い溝とが交互に連続形成され、この溝に電熱線が埋設されている。そのため、管体と継手本体（インナー部材）との接触面から電熱線までの距離が徐々に小さくなったり大きくなったりして、熱伝達が不均一になり、また電熱線間の距離が不均一になることから、ショートが発生しやすくなるという問題が生じる。

本発明の目的は、効率的で均一な熱伝達の実現により、接続作業の時間短縮が可能であり、特に大口径の継手において有効な電気融着継手であって、しかも、簡易な方法で製造することができる電気融着継手およびその製造方法を提供することである。

請求項１に記載の発明は、被接続管体を挿入保持する接続孔の周囲に電熱線が埋設された電気融着継手において、前記接続孔が形成されたインナー部材と、前記インナー部材の外周面に螺旋状に形成され、前記被接続管体の挿入方向に連続する第１螺旋溝と、前記第１螺旋溝の溝間に形成され、当該第１螺旋溝と異なる深さで第１螺旋溝に沿って連続する第２螺旋溝と、前記インナー部材の一端側から他端側に向かって前記第１螺旋溝に巻き回されるとともに、前記インナー部材の他端側から一端側に向かって前記第２螺旋溝に巻き回される電熱線と、前記インナー部材の外周面を被覆して前記電熱線を前記第１螺旋溝および第２螺旋溝に埋設するアウター部材と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記インナー部材には、前記第１螺旋溝から第２螺旋溝に連続する電熱線の一部を係止する係止部が設けられたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、インナー部材の外周面に巻き回される電熱線のうち、第１螺旋溝から第２螺旋溝に連続する部分がインナー部材に係止される。これにより、電熱線間の距離を一定に保つことが可能となり、製造工程や融着の際に短絡が生じないようにすることができる。
なお、電熱線のうち第１螺旋溝と第２螺旋溝との間に位置する部分を係止することができれば、係止部の形状は特に限定されない。例えば、電熱線を巻き回すようにして係止する係止片によって構成してもよいし、電熱線を埋設するような溝によって係止部を構成しても構わない。
ただし、インナー部材を射出成型によって形成する場合や、インナー部材への電熱線の巻き回し工程を考慮すると、インナー部材の径方向に突出する係止片を設けるのが望ましい。

請求項３に記載の発明は、被接続管体を挿入保持する接続孔の周囲に電熱線が埋設された電気融着継手の製造方法において、前記被接続管体の挿入方向に螺旋状に連続する第１螺旋溝、および前記第１螺旋溝の溝間に、当該第１螺旋溝と異なる深さで第１螺旋溝に沿って連続する第２螺旋溝が外周面に形成されたインナー部材を得る工程と、前記インナー部材の一端側から他端側に向かって前記第１螺旋溝に電熱線を巻き回した後に、当該電熱線を前記インナー部材の他端側から一端側に向かって前記第２螺旋溝に巻き回す工程と、前記電熱線が巻き回されたインナー部材の外周面にアウター部材を被覆成形する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、被接続管体の径方向に電熱線が二重に巻き回されるとともに、電熱線と被接続管体との距離および電熱線間の距離が均一となっているため、電熱線から被接続管体への熱伝達が、効率的にかつ均一になされる。したがって、電熱線周りを過熱させずに、電気融着継手と被接続管体との接触面を速やかに融着することが可能となり、これにより、大口径の被接続管体を接合する場合にも、過熱による劣化が生じることなく、また、接合箇所の強度にムラが生じにくくなる。
しかも、インナー部材の外周に１本の電熱線を被接続管体の挿入方向に往復して巻き回した後に、インナー部材をアウター部材で被覆するだけで容易に電熱線を埋設することができるので、部品点数も少なく製造工程を簡素化することができる。

本実施形態の電気融着継手の使用例を示す概念図である。 電気融着継手の外観斜視図である。 インナー部材の説明図である。 インナー部材の外観図である。 電気融着継手の部分断面図である。

本実施形態の電気融着継手について図１〜図５を用いて説明する。
図１は、本実施形態の電気融着継手１の外観斜視図、図２は、電気融着継手１の使用例を示す概念図であり、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂からなる被接続管体２０ａ，２０ｂが、電気融着継手１によって接合された状態を示している。
電気融着継手１は、被接続管体２０ａ，２０ｂと同様に熱可塑性樹脂からなる円筒状の本体２を備えている。この本体２は、一端面３ａから他端面３ｂまで軸心方向に接続孔４が貫通形成された円筒状のインナー部材３と、このインナー部材３の外周を被覆するアウター部材５とによって構成されている。

図２に示すように、接続孔４の周囲には、インナー部材３の一端面３ａ近傍と他端面３ｂ近傍との２か所に、融着部６がそれぞれ形成されている。詳しくは後述するが、この融着部６には、インナー部材３（本体２）に二重螺旋状に埋設された１本の電熱線１３がそれぞれ設けられている。この電熱線１３は、その一端がコネクタピン７ａに接続され、電熱線１３の他端がコネクタピン７ｂに接続されている。

そして、インナー部材３の一端面３ａ側から接続孔４に被接続管体２０ａを挿入するとともに、インナー部材３の他端面３ｂ側から接続孔４に被接続管体２０ｂを挿入し、両接続管体２０ａ，２０ｂの先端を本体２の略中央で対向させた状態で、電気融着継手１および両接続管体２０ａ，２０ｂを治具によって固定する。この状態で、専用の装置をコネクタピン７ａ，７ｂに接続して電熱線１３を通電すると、電熱線１３の発熱によって融着部６すなわちインナー部材３と被接続管体２０ａ，２０ｂとの接触面近傍の樹脂が溶融する。その後、電熱線の通電を停止して所定時間が経過すると、溶融樹脂が固化してインナー部材３（本体２）と被接続管体２０ａ，２０ｂとが接合される。
以下に、電気融着継手１の構造および製造方法について詳細に説明する。

図３および図４は、インナー部材３の一端面３ａ側を部分的に示す外観図である。ただし、図３においては、説明の都合上、インナー部材３を軸心方向に引き延ばした状態を示しており、後述する第１螺旋溝８および第２螺旋溝９の溝幅や溝間距離を他の図面とは異にしている。なお、インナー部材３は、一端面３ａ側と他端面３ｂ側とが軸心方向の中央を境にして対称に形成されているので、ここでは、一端面３ａ側について説明する。

インナー部材３の外周面には、一端面３ａから他端面３ｂに向かって（被接続管体２０ａの挿入方向に）螺旋状に連続形成された第１螺旋溝８が設けられている。この第１螺旋溝８は、各溝間の距離（Ｌ）が一定に保たれており、また、その深さは、両端８ａ，８ｂを除く全長にわたって一定に保たれている。
また、インナー部材３の外周面には、第１螺旋溝８の溝間の略中央に形成され、この第１螺旋溝８に沿って螺旋状に連続形成された第２螺旋溝９が設けられている。この第２螺旋溝９も、両端９ａ，９ｂを除く全長にわたって一定の深さに保たれているが、その深さを第１螺旋溝８の約半分としている。

上記の第２螺旋溝９は、第１螺旋溝８の溝間の略中央に形成されていることから、第２螺旋溝９の各溝間の距離も第１螺旋溝８と同様に一定（＝Ｌ）に保たれることとなる。したがって、インナー部材３の外周面には、第１螺旋溝８と第２螺旋溝９とが一定の間隔（Ｌ／２）で交互に位置することとなる。
そして、インナー部材３の一端面３ａ近傍には、当該インナー部材３の径方向に突出する一対の台座１０ａ，１０ｂが、周方向に１８０度位相をずらして設けられている。これらの台座１０ａ，１０ｂの突出方向先端には、上記のコネクタピン７ａ，７ｂを保持、固定する保持穴１１ａ，１１ｂがそれぞれ形成されている。
なお、台座１０ａは、インナー部材３の一端面３ａ側に位置する第１螺旋溝８の端部８ａ先端の延長線上に位置し、台座１０ｂは、インナー部材３の一端面３ａ側に位置する第２螺旋溝９の端部９ａ先端の延長線上に位置している。このことからも明らかなように、インナー部材３の一端面３ａ側においては、第１螺旋溝８の端部８ａと第２螺旋溝９の端部９ａとが、周方向に略１８０度位相をずらして位置することとなる。

これに対して、第１螺旋溝８の端部８ｂおよび第２螺旋溝９の端部９ｂは、インナー部材３の周方向の位相を等しくしている。そして、インナー部材３の外周面であって、第１螺旋溝８の端部８ｂと第２螺旋溝９の端部９ｂとの間には、インナー部材３の周方向に突出する一対の係止片１２が形成されている。これら一対の係止片１２は、第１螺旋溝８と第２螺旋溝９との溝間の距離とほぼ等しい距離だけ、インナー部材３の軸心方向に離間している。

そして、電気融着継手１を製造するにあたっては、まず上記の構成からなるインナー部材３を射出成形によって成形する工程が施され、その後、第１螺旋溝８および第２螺旋溝９にニクロム線等の電熱線１３を巻き回す工程が施される。
具体的には、１本の電熱線１３は、まず、インナー部材３の一端面３ａ側から被接続管体２０ａの挿入方向に向かって、第１螺旋溝８内に嵌め込むようにして巻き回される。そして、端部８ｂから一対の係止片１２の周囲を巻き回した後に、端部９ｂから第２螺旋溝９内に嵌め込むようにして、インナー部材３の一端面３ａ側に向かって巻き回される。このようにしてインナー部材３の外周面に巻き回された電熱線１３は、その一端が台座１０ａに固定されたコネクタピン７ａに溶接等によって接合され、他端が台座１０ｂに固定されたコネクタピン７ｂに溶接等によって接合される。

次に、上記のようにして電熱線１３が巻き回されたインナー部材３の外周面に、再び射出成形によってアウター部材５を被覆成形する工程が施される。このとき、コネクタピン７ａ，７ｂがアウター部材５の外周面から突出するように成形される。これにより、図５に示すように、インナー部材３とアウター部材５との間に電熱線１３が埋設された電気融着継手１が製造される。
以上のように、本実施形態の電気融着継手１は、螺旋状の溝に電熱線１３を巻き回すことにより所望の位置から電熱線１３がズレることがなく、本体２に容易に埋設することができ、全体としても極めて容易に製造が可能である。

そして、接続孔４に被接続管体２０ａを挿入するとともに、両コネクタピン７ａ，７ｂを専用の装置に接続して電熱線１３を通電すると、接続孔４（被接続管体２０ａ，２０ｂ）の径方向距離を異にする２か所で電熱線１３が発熱する。
また、電熱線１３は、本体２の周方向のいずれの断面においても、被接続管体２０ａ，２０ｂからの距離が均一となっており、しかも、電熱線１３間の距離も一定となっているため、電熱線１３から被接続管体２０ａ，２０ｂへの熱伝達が均一になされる。このように、熱伝達を速やかに、かつ、効率的に行うことにより、電熱線１３周りが過熱されることなく、電気融着継手１の本体２と被接続管体２０ａ，２０ｂとの接触面近傍を溶融温度に到達させることができる。これにより、大口径の被接続管体２０ａ，２０ｂを接合する場合にも、本体２が過熱によって劣化することがなく、また、接合箇所の強度にムラが生じにくくなる。

なお、上記実施形態においては、電気融着継手１を射出成形によって製造する場合について説明したが、電気融着継手１の製造方法はこれに限られるものではない。いずれにしても、接続孔４が形成されたインナー部材３に、第１螺旋溝８と、この第１螺旋溝８の溝間に当該第１螺旋溝８とは深さを異にする第２螺旋溝９とを形成し、このインナー部材３の外周面に、１本の電熱線１３を往復して巻き回した後に、インナー部材３の外周面を被覆するようにアウター部材５を成形すればよい。
また、インナー部材３は、電熱線１３の発熱により溶融する熱可塑性の高分子物質によって構成されていれば、その材質は特に限定されない。

また、上記実施形態においては、第１螺旋溝８と第２螺旋溝９とが独立して設けられているが、第１螺旋溝８と第２螺旋溝９とを連続させても構わない。例えば、第１螺旋溝８の端部８ｂと第２螺旋溝９の端部９ｂとを連続するＵ字状の溝を形成し、このＵ字状の溝の深さを、端部８ｂから端部９ｂにかけて徐々に浅くするようにしてもよい。なお、端部８ｂと端部９ｂとの間には、こうしたＵ字状の溝や、上記実施形態のように電熱線１３を巻き回す突起が必ずしも必要ではない。しかしながら、第１螺旋溝８と第２螺旋溝９とが平行に位置する関係上、第１螺旋溝８から第２螺旋溝９に電熱線１３を巻き回す過程において電熱線間の距離が近くなって短絡を生じるおそれがある。したがって、第１螺旋溝８から第２螺旋溝９に電熱線１３が折り返す部分には、折り返される電熱線１３の距離を一定に保つように、電熱線１３をインナー部材３の外周面に係止する係止部を設けることが望ましい。

１ 電気融着継手
３ インナー部材
４ 接続孔
５ アウター部材
８ 第１螺旋溝
９ 第２螺旋溝
２０ａ，２０ｂ 被接続管体

Claims (3)

1. 被接続管体を挿入保持する接続孔の周囲に電熱線が埋設された電気融着継手において、
   前記接続孔が形成されたインナー部材と、
   前記インナー部材の外周面に螺旋状に形成され、前記被接続管体の挿入方向に連続する第１螺旋溝と、
   前記第１螺旋溝の溝間に形成され、当該第１螺旋溝と異なる深さで第１螺旋溝に沿って連続する第２螺旋溝と、
   前記インナー部材の一端側から他端側に向かって前記第１螺旋溝に巻き回されるとともに、前記インナー部材の他端側から一端側に向かって前記第２螺旋溝に巻き回される電熱線と、
   前記インナー部材の外周面を被覆して前記電熱線を前記第１螺旋溝および第２螺旋溝に埋設するアウター部材と、を備えたことを特徴とする電気融着継手。
2. 前記インナー部材には、前記第１螺旋溝から第２螺旋溝に連続する電熱線の一部を係止する係止部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の電気融着継手。
3. 被接続管体を挿入保持する接続孔の周囲に電熱線が埋設された電気融着継手の製造方法において、
   前記被接続管体の挿入方向に螺旋状に連続する第１螺旋溝、および前記第１螺旋溝の溝間に、当該第１螺旋溝と異なる深さで第１螺旋溝に沿って連続する第２螺旋溝が外周面に形成されたインナー部材を得る工程と、
   前記インナー部材の一端側から他端側に向かって前記第１螺旋溝に電熱線を巻き回した後に、当該電熱線を前記インナー部材の他端側から一端側に向かって前記第２螺旋溝に巻き回す工程と、
   前記電熱線が巻き回されたインナー部材の外周面にアウター部材を被覆成形する工程と、を有することを特徴とする電気融着継手の製造方法。
   

Images