JP2016166657A - 電気融着式管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製本管に対して比較的大口径の分岐を取り出すことが可能でありながら、さらに長期クリープ性能を満足するサドル形の電気融着式管継手を提供する。【解決手段】電気融着式管継手１は、樹脂製本管Ｐに跨って内面が密着するように装着された鞍形のサドル部２と、サドル部から突出する分岐部３と、分岐部３の端部からサドル部２の内面に向かって貫通する中空部４とを備え、サドル部２には、電熱線によって溶融しない位置に掘り込まれた溝部２２が形成され、溝部２２に溝部を埋める挿入片２３が挿入されている。【選択図】図３

Description

この発明は、ガス供給用の埋設配管などの樹脂配管に使用される分岐取出し用のサドル形の電気融着式管継手に関する。

従来から、ガスなどの流体が流動する地中に埋設された樹脂製本管から分岐配管を取り出すために、図６に示すような樹脂製本管に跨って融着される鞍形のサドル部を有する電気融着式管継手が使用されている。この種のサドル形の電気融着式管継手は、サドル部と樹脂製本管との間に十分な接合強度が必要であるので必要な強度に応じた大きさの融着面積が必要となる。図６に示される電気融着式管継手において、分岐部（１３）の外径が樹脂製本管（４）に対して比較的小径である場合にはサドル部（１２）に広い融着面積を設けることができるが、分岐部（１３）の外径が樹脂製本管（４）とほぼ同径であるような場合には、サドル部（１２）に十分な融着面積を確保できない場合がある。そのため、特許文献１には、樹脂製本管（４）との十分な融着面積を確保するために、サドル部（１３）を樹脂製本管の周方向に沿って延長する延長部（１４）を設け、サドル部座面を拡張することが提案されている。ここで各部に付している符号は、特許文献１に記載された符号を使用している。

特許文献１に記載の電気融着式管継手によれば、サドル部座面が拡張される以前の電気融着式管継手に対して融着面積を広く確保することができるので、融着強度を増加させることができる。

特開２００２−２２８０７９号公報

しかし、特許文献１に記載の電気融着式管継手では分岐部に対して直角方向（図６における樹脂製本管の側面方向）に対する接合強度は増加するものの、分岐部に沿った方向に対する接合強度には改善の余地が残る。電気融着式管継手では、長期クリープ性能の評価試験として、８０℃の熱水中で圧力を印加する熱間内圧クリープ試験（ＪＩＳ Ｋ ６７７５−３）の試験を行い、割れその他の欠陥を生じないことが必要になるが、大口径の分岐部を有する電気融着式管継手における熱間内圧クリープ試験において分岐部の付け根（図６における樹脂製本管の上方）の融着箇所で十分な接合強度が得られないおそれがある。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂製本管に対して比較的大口径の分岐を取り出すことが可能でありながら、さらに長期クリープ性能を満足する分岐取出し用のサドル形の電気融着式管継手を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の電気融着式管継手は、
樹脂製本管に跨って内面が密着するように装着され、前記内面付近に電熱線が埋設された鞍形のサドル部と、 前記サドル部から前記樹脂製本管と逆方向に突出する分岐部と、 前記分岐部の端部から前記サドル部の内面に向かって貫通する中空部と、 を備える電気融着式管継手であって、
前記サドル部には、前記分岐部の軸線方向に前記電熱線と所定の間隔を隔てられ、前記電熱線によって溶融しない位置に掘り込まれた溝部が形成され、
前記溝部に前記溝部を埋める挿入片が挿入されていることを特徴とするものである。
この電気融着式管継手によれば、サドル部に、樹脂製本管の軸線と平行かつ分岐部と直交する方向に掘り込まれた溝部を備えるので分岐部の軸線方向への引っ張り応力に対するサドル部の強度が低下する。よって、継手の内部に圧力がかかり分岐部に引っ張り応力が作用した際には、サドル部が溝部の溝底部を起点として変形しやすくなる。そのため、樹脂製本管とサドル内面の融着箇所へ伝わる引張応力が緩和され、融着箇所における割れや亀裂の発生を防ぐことができる。
また、この電気融着式管継手では溝部挿入された挿入片で融着時の圧縮応力を受けることができるので、溝部の箇所でのサドル部の変形を防止して融着に必要な界面圧力を得ることができる。よって、本発明の電気融着式管継手によれば、樹脂製本管とサドル内面との間で十分な融着強度が得られる。

また、本発明の電気融着式管継手において、前記溝部は、その溝底部が、前記サドル部に複数条埋設された電熱線の内側の２巻よりも外側の位置にくるように形成されていることが好ましい。
このようにすることで、継手の内部に圧力が加わった際の、融着接合部端部に加わる引張応力を緩和する効果をより高めることができる。

また、本発明の電気融着式管継手において、前記挿入片は、表面が鋸刃状に形成され、前記溝部に圧入して挿入されていることが好ましい。
このようにすることで、溝部から挿入片が容易に脱落することがないようにすることができ、挿入片脱落による融着性能悪化を予防することができる。さらに、前記挿入片は、前記溝部の入口に融着され固定されることで、挿入片の脱落をより確実に防止することができる。

本発明の電気融着式管継手によれば、樹脂製本管の軸線と平行かつ分岐部の軸線と直交する方向にサドル部に掘り込まれた溝部と、その溝部に挿入された挿入片を備えるので、融着時には電気融着式管継手と樹脂製本管の間の融着界面に融着接合に十分な界面圧力を生じさせることができると共に、長期クリープ性能評価においては融着箇所へ加わる引張応力を緩和することができる。その結果、特に大口径の分岐取り出し用のサドル形の電気融着式管継手において、十分な融着性能と長期クリープ性能を満足することが可能となる。

電気融着式管継手を樹脂製本管に接続した状態を示す組図である。 電気融着式管継手の斜視図である。 電気融着式管継手の斜視図である。 溝部断面の模式図である。 融着部断面の模式図である。 従来技術の電気融着式管継手を示す断面図である。

本発明の電気融着式管継手の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の電気融着式管継手１は、樹脂製本管Ｐに接合されてガスなどの流動する流体を樹脂製本管Ｐから分岐することに使用される。電気融着式管継手１は、樹脂製本管Ｐに跨って内面が密着するように装着されるサドル部２と、サドル部２から樹脂製本管と逆方向に向かって突出する分岐部３とを備えている。分岐部３には端部からサドル部内面に向かって貫通する中空部４を備える中空形状に形成されている。また、サドル部２の樹脂製本管Ｐの軸線と直角方向（図１における左右方向）に中空の管状部５が形成されている。管状部５の左方の端部には本管穿孔用の装置（不図示）が装着されるフランジ部６を備え、右方の端部は底部７（図３を参照）が形成された閉じられた状態となっている。また、電気融着式管継手１には、樹脂製本管Ｐと電気融着式管継手１とを電気融着により接合する際に、電気融着式管継手１を樹脂製本管Ｐに固定するためのクランプ８を備えている。電気融着する際には、図１に示すようにサドル部２とクランプ８とは、その間に樹脂製本管Ｐを挟み込んでボルト９を締め付けることで樹脂製本管Ｐに固定される。

次いで、本発明の主要部であるサドル部２について詳細を説明する。図２には電気融着式管継手１を裏返した状態を示している。図２に示すように、サドル部２は樹脂製本管Ｐに跨って密着して装着するために樹脂製本管Ｐとほぼ同じ曲率半径に形成された内面２１を有する鞍形状に形成されている。内面２１には樹脂製本管Ｐとの融着接合のために電熱線が巻回された樹脂シート２４が斜線で示される範囲に埋め込まれている。斜線で示されている範囲から中空部までの間には、電熱線が埋め込まれていない樹脂のみで形成されるコールドゾーン２５と呼ばれる範囲が設けられている。コールドゾーン２５は、電気融着式管継手１を樹脂製本管Ｐへの融着する際に、電熱線に通電されても樹脂が溶けないように設けられるので、通電により溶融した樹脂が中空部４に流れ出ることを防止して、内面２１と樹脂製本管Ｐの間の界面圧力の低下を防止する役割を担う。

図３は、図１の電気融着式管継手を樹脂製本管の軸線に直交する方向で切断した断面を示す斜視図である。サドル部２には、樹脂製本管Ｐの軸線と平行かつ分岐部と直交する方向に溝部２２が掘り込まれている。溝部２２には、溝部と同形状の挿入片２３が挿入されている。挿入片２３は、図３に示すように溝部２２とほぼ同じか若干大きな厚みを有する円盤の一部を切り欠いた三日月形状に形成されている。また、図４に示すように挿入片２３は表面が鋸刃状に形成されているので、鋸刃状の表面が溝部２２の内面に引っ掛かることで溝部２２に挿入された後に溝部２２から容易に脱落しないようになっている。また、挿入片２３の端部にはつば部２３１が形成されており、挿入片２３は溝部２２に挿入された後につば部２３１を溝部２２の入口に融着することによりサドル部２に固定されている。これにより、溝部２２からの挿入片２３の脱落がより確実に防止される。

次いで、図５を参照して電気融着式管継手１の使用状態について説明する。図５は、融着部の断面の模式図である。電熱線は中空部４側より複数条にわたって巻回されており、この電熱線に通電することにより発熱し、電熱線周辺の樹脂および樹脂製本管Ｐが溶融する。電気融着式管継手１は、サドル部２において分岐部３の軸線方向に電熱線と所定の間隔Ｘを隔て電熱線の発熱によって溶融しない位置に、中空部４から掘り込まれた溝部２２が形成されており、溝部２２に挿入片２３が挿入されている。もし、溝部２２に挿入片が挿入されていなかった場合には、電熱線の発熱によって溶融された溶融樹脂で、溝部２２よりも樹脂製本管側の樹脂が溝部に向かって押し込まれて変形し、融着界面における融着に必要な界面圧力が得られないおそれがある。それに対して、電気融着式管継手１では挿入片２３で溝部２２が満たされているので溶融樹脂による溝部の変形が防止される。よって、融着界面において十分な界面圧力が得られ強固な融着接合が可能となる。

次いで、融着接合後の長期クリープ性能について説明する。図６に示す従来技術の電気融着式管継手では、融着部の外側は全て樹脂で満たされたサドル部であるので、配管内が加圧されると最も弱い融着接合部の端部に引張応力が集中すると考えられる。そのため、熱間内圧クリープ試験において、融着接合部の端部に割れや亀裂が発生する場合がある。それに対して、本発明の電気融着式管継手は、図５に示すようにサドル部２に中空部４から掘り込まれた溝部２２が形成されているので、配管内が加圧された際には溝部２２を起点とした変形が生じることにより融着接合部の端部Ａに作用する引張応力が緩和され、融着接合部の端部の割れや亀裂を防止できる。図５に示される電気融着式管継手１では、もし、電熱線による発熱による溶融が溝部２２および挿入片２３にまで到達すると、サドル部２と挿入片２３が溶融接合されて一体になり、溝部２２を設けることによって得られる端部Ａにおける応力緩和の効果が小さくなるおそれがある。そのため、電気融着式管継手１では、電熱線と溝部２２との間隔Ｘは、サドル部２と挿入片２３とが溶融接合しないように、溝部２２が電熱線の発熱によって溶融しないように実験などにより導かれた間隔で設けられる。間隔Ｘの寸法について、ＪＩＳ Ｋ ６７７４で規定される呼び径２００Ａのガス用ポリエチレン管（１号Ｕ管）に接続される電気融着式管継手を例に説明する。この樹脂製本管に電気融着式管継手１と融着接合する際、樹脂製本管は電熱線の発熱によって表面から約６ｍｍの厚さの範囲で溶融する。約６ｍｍは管の基本厚さ１６ｍｍの約３７．５％に相当する。また、同時に電気融着式管継手１側も管の溶融範囲と同等の範囲で溶融することになるので、溝部２２を電熱線で溶融しない位置に設けるためには、若干の余裕代を設けることを考慮して電熱線と溝部２２との間隔Ｘは樹脂製本管の基本厚さの４０％以上の寸法で設定されることが望ましい。さらに、溝部２２の溝底部２２１の位置を融着接合部の端部Ａよりも外側に設けることで、融着接合部の端部Ａにおける、より高い応力緩和効果を得ることができる。また、融着条件によって最も中空部側の電熱線（Ｂ）の周辺は融着されない場合も起こり得るので、確実に融着接合部の端部が形成される電熱線の２巻目（Ｃ）よりも外側に、溝部２２の溝底部２２１を設けることがより望ましい。

本実施の形態の電気融着式管継手は、例えば都市ガスや上水の供給用に広く用いられているポリエチレン配管に使用される電気融着式管継手であり、電気融着式管継手１はポリエチレンで形成されている。また、挿入片２３も同様にポリエチレンで形成されている。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは言うまでもない。例えば、電気融着式管継手の材質は、融着される配管に応じて選択されるのでポリエチレンに限定されない。また、挿入片の材質もポリエチレンに限定されず、例えば金属製の部材であってもよい。

１：電気融着式管継手
２：サドル部
２１：内面、２２：溝部、２２１：溝底部、２３：挿入片、２３１：つば部、
２４：樹脂シート、２５：コールドゾーン
３：分岐部
４：中空部
５：管状部
６：フランジ部
７：底部
８：クランプ
９：ボルト
Ｐ：樹脂製本管

Claims (4)

1. 樹脂製本管に跨って内面が密着するように装着され、前記内面付近に電熱線が埋設された鞍形のサドル部と、
   前記サドル部から前記樹脂製本管と逆方向に突出する分岐部と、
   前記分岐部の端部から前記サドル部の内面に向かって貫通する中空部と、
   を備える電気融着式管継手であって、
   前記サドル部には、前記分岐部の軸線方向に前記電熱線と所定の間隔を隔てられ、前記電熱線によって溶融しない位置に掘り込まれた溝部が形成され、
   前記溝部に前記溝部を埋める挿入片が挿入されていることを特徴とする電気融着式管継手。
2. 前記溝部は、その溝底部が、前記サドル部に複数条埋設された電熱線の内側の２巻よりも外側の位置にくるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気融着式管継手。
3. 前記挿入片は、表面が鋸刃状に形成され、前記溝部に圧入して挿入されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気融着式管継手。
4. 前記挿入片は、前記溝部の入口に融着され固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電気融着式管継手。