JP2020016246A

JP2020016246A - 樹脂製の加工管およびその製造方法

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Publication number: JP2020016246A
Application number: JP2018137359A
Authority: JP
Inventors: 一郎南雲; Ichiro Nagumo
Original assignee: JAPAN ENG KK; JAPAN ENGINEERING KK
Current assignee: JAPAN ENG KK; JAPAN ENGINEERING KK
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2020-01-30
Anticipated expiration: 2038-07-23
Also published as: JP6734892B2

Abstract

【課題】管端部に強固な外リングを備えた新規な樹脂製の加工管およびその製造方法の提供。【解決手段】ハウジング型管継手２００によって連結される配管用加工管であって、樹脂製の管体１０の開口端から１０乃至３０ｍｍの管外側に、管体１０と同じ樹脂からなる環状の外リング２０を一体的に備える。これによって外リング２０が管体１０と同じ樹脂から形成されて管体と一体となっているため、ハウジング型管継手２００をしっかりと係合することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばビルやマンションなどの建物の給排水管などとして用いられる樹脂製の加工管およびその製造方法に関する。

従来、ビルやマンションなどの建物には、上水道管や下水道用の排水管の他に、消火用の水や雑用水、冷却水用の給水管といった多数の送水管が設置されている。これらの送水管は、その設置場所や用途に合わせて複数種の加工管を選択し、現場においてそれらを適宜繋ぎ合わせて構成されている。各加工管同士は、ねじこみ式、溶接式、フランジ式などの継手工法によって接続される他、ハウジング型の管継手によって接続されている。

このハウジング型管継手は、鋼管またはステンレス管などからなる金属製加工管の端部の外側に鉄またはステンレスからなる抜け防止用の外リングを溶接し、それぞれの管の突き合わせ端部間にシール用のゴムリングを挟んでからそのゴムリングを覆うようにその周囲に上下一対の鉄製ハウジングを取り付け、この鉄製ハウジングによって両加工管端部の抜け防止用の外リング間を架け渡すようにしてその上下一対の鉄製ハウジングをボルトによって環状に連結するような構成となっている。

また、以下の特許文献１乃至３に示すように、金属製加工管の端部の外側に溶接される鉄またはステンレスからなる抜け防止用の外リングの代わりに、その位置に環状の溝をその周方向に沿って形成し、その溝間に鉄製ハウジングの周縁部を嵌め込むことで加工管同士を連結する方式のものも用いられている。

一方、上述したような従来の加工管は、その殆どが鋼管またはステンレス管などの金属製であるため、経年劣化により錆などによる腐食が進行したり、地震などの強う応力が加わることによって破損してしまうことがある。また、金属は熱伝導性が高いため、温冷水を流す場合には、結露や熱放散を防ぐためにその周囲に断熱または保温用のカバーを設けなくてはならずコストが高くなる。さらに金属製のため、重量が重く、搬送や設置作業が重労働になる。

これに対し、ポリエチレンなどのプラスチック製の加工管の場合は、金属製のものに比べて耐食性や耐震性および断熱性に優れている上に軽量であるため、今後は埋設乃至ピット配管などを中心に従来の金属製の加工管から徐々に代替してくるものと思われる。

特開２０００−２３４６８４号公報特開２０１３−２１００４３号公報実用新案登録第３２０８１０６号公報

ところで、上述したようなプラスチック製の加工管同士を従来のハウジング型管継手によって連結する場合、前記各特許文献１乃至３のように管端部の周囲に溝を形成するとその部分の肉厚が薄くなって強度が低下する可能性がある。一方、前記のように管端部の外側周囲に金属や樹脂製の外リングを後付けする方式では、その連結リングを管端部にしっかりと固定しなければならないが、その作業は極めて困難である。

そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、管端部に強固な外リングを備えた新規な樹脂製の加工管およびその製造方法を提供するものである。

前記課題を解決するための第１の発明は、ハウジング型管継手によって連結される配管用加工管であって、樹脂製の管体の開口端から１０〜３０ｍｍの管外側に、前記管体と同じ樹脂からなる環状の外リングを一体的に備えたことを特徴とする樹脂製の配管用加工管である。このような構成によれば、外リングが管体と同じ樹脂から形成されて管体と一体となっているため、ハウジング型管継手をしっかりと係合することができる。ここで、環状の外リングの位置を管体の開口端から１０〜３０ｍｍとしたのは、１０ｍｍ未満では、ハウジング型継手によって接続したときに、管体の開口端に応力が集中して接続強度が低下してしまい、反対に３０ｍｍを超えると大きなハウジング型継手が必要となって既存のハウジング型継手では対応が難しくなってしまうからである。

第２の発明は、第１の発明において、前記環状の外リングの内周側に、前記管体と同じ樹脂からなる環状の内リングを一体的に備えたことを特徴とする樹脂製の配管用加工管である。このように外リングの内側に管体と一体となった内リングを備えることにより、管継手された際に応力の係る外リングの根元部分などを補強することができる。

第３の発明は、第１の発明の製造方法であって、肉厚および呼び径がほぼ同じ一対の樹脂製管体をその開口端同士が対向するように保持する管体保持工程と、筒状をした金型本体の開口端部の内周側に環状の溝を備えた一対の外リング製作用金型を用い、前記管体保持工程で保持された各管体の周囲を覆うようにそれぞれ前記一対の外リング製作用金型を取り付ける金型取付工程と、前記保持された各管体の開口端を加熱して溶融軟化させる開口端軟化工程と、前記開口端軟化工程で軟化した前記管体の開口端同士を突き合わせて連結すると共に、前記一対の外リング製作用金型によってその連結部の外側に環状の外リングを形成する管体連結工程とを含むことを特徴とする樹脂製の配管用加工管の製造方法である。このような製造方法によれば、管端部に強固な外リングを備えた新規な樹脂製の加工管を容易に製造することができる。

第４の発明は、第３の発明において、前記管体連結工程で生じた前記連結部内側のビードを切削・除去するビード除去工程をさらに含むことを特徴とする樹脂製の配管用加工管の製造方法である。このような製造方法によれば、管体と継手が接合された際に応力の係る外リングの根元部分などを補強できると共に、管体内を流れる流体の内部抵抗が少ない樹脂製の加工管を製造することができる。

第５の発明は、第２または第３の発明において、前記樹脂がポリエチレンであることを特徴とする樹脂製の配管用加工管の製造方法である。このように管体及び外リングを構成する樹脂としてポリエチレンを用いることにより、送水管として十分な強度と耐食性を発揮できると共に、熱可塑性及び熱溶着性を有しているため、容易に製造することができる。

本発明によれば、外リングが管体と同じ樹脂から形成されて管体と一体となっているため、ハウジング型管継手をしっかりと係合することができる。また、外リングの内側に管体と一体となった内リングを備えることにより、管継手された際に応力の係る外リングの根元部分などを補強することができる。

本発明に係る樹脂製の配管用加工管１００の実施の一形態を示す斜視図である。本発明に係る樹脂製の配管用加工管１００の実施の一形態を示す縦断面図である。従来のハウジング型管継手２００による管継手構造の例を示す断面図である。本発明に係る製造方法の流れを示すフローチャート図である。本発明に係る製造方法を示す説明図である。本発明に係る製造方法を示す説明図である。本発明に係る製造方法に用いる外リング製作用金型４００の一例を示す斜視図である。本発明に係る製造方法に用いる外リング製作用金型４００の一例を示す縦断面図である。本発明に係る製造方法を示す説明図である。本発明に係る製造方法を示す説明図である。

次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１および図２は本発明に係る樹脂製の配管用加工管１００の実施の一形態を示したものである。この加工管１００は、配管箇所や距離に応じて適宜複数つなぎ合わされてビルやマンションなどの建物の給排水管などとして用いられるものであり、管体１０の開口端に接続用の外リング２０を一体的に備えると共に、その外リング２０の内周側に内リング３０を一体的に備えた構成となっている。

管体１０はポリエチレン（ＰＥ）などの熱可塑性の合成樹脂から構成されており、その長さや径（呼び径）や肉厚などは配管箇所や距離に応じて様々であるが、例えば長さ３００〜５０００ｍｍ、呼び径２０Ａ〜３００Ａ、肉厚３〜３４ｍｍ程度のものが多用される。

外リング２０は、管体１０の開口端から１０〜３０ｍｍの管外側に、その管体１０と同じ樹脂からなる環状の突起であり、図３に示すようなハウジング型管継手２００による管体１０同士の連結に際して用いられる。なお、この外リング２０の幅、高さとしては特に限定するものではないが、例えば幅５〜１５ｍｍ、高さ５〜２０ｍｍ程度である。図３は、従来のハウジング型管継手２００による連結構造を示したものであり、図中２１０は円弧状をしたハウジング部材、２２０はシール部材である。

一方、内リング３０は、この外リング２０が形成された管体１０の内側であってその外リング２０と同じ位置に、その管体１０と同じ樹脂からなる環状の突起から形成されている。ただし、この内リング３０の高さは、外リング２０よりは大幅に低く、例えば１〜３ｍｍ程度である。

このような構成をした本発明に係る加工管１００同士を連結するためには、図３に示すようにその開口端同士を突き合わせると共に、その突き合わせ部の周囲にシール部材２２０を設けた後、そのシール部材２２０を覆うように円弧状をした一対のハウジング部材２１０、２１０を取り付ける。同図に示すようにこのハウジング部材２１０、２１０の内面両側には、その周方向に沿って延びる一対の嵌合溝２１１，２１１が設けられているため、これらの嵌合溝２１１，２１１にそれぞれ加工管１００、１００の外リング２０、２０を嵌め込んだ後、ボルト（図示せず）などによってこれらハウジング部材２１０、２１０の両端を連結することで加工管１００、１００が抜け落ちたりすることなく、しっかりと連結することができる。

次に、図４乃至図１０はこのような構成をした本発明の加工管１００の製造方法の一実施例を示したものである。本発明の加工管１００の製造するためには、まず図４に示すように、同じ材料で同サイズの一対のポリエチレン管を用意する（ステップＳ１００）。従来のポリエチレン管のサイズは、配管場所や使用目的によって大小様々あるが、ここでは少なくとも全く同じサイズ（呼び径、肉厚）のものを用意する。次に、これら一対のポリエチレン管の連結側の開口端面を面取り加工し、それらの開口端同士が突き合うようにクランプ３２０にセットする（ステップＳ１０２，Ｓ１０４）。

具体的には、図５に示すように既存（従来）のバット融着機３００を用いてこれらの作業を行う。なお、このバット融着機３００は、フレーム３１０と、このフレーム３１０に沿ってスライドする一対のクランプ３２０、３２０と、これらのクランプ３２０、３２０を互いに近接・離間自在にスライドさせる伸縮シリンダ３３０と、面取り機３４０と、ヒートプレート３５０とから構成されており、従来から工場や作業現場などでポリエチレン管同士の融着接続に用いられているものをそのまま利用できる。

すなわち、先ず図５（Ａ）に示すように、このバット融着機３００の各クランプ３２０、３２０にそれぞれ一対のポリエチレン管１１０、１１０を取り付け、それらの開口端同士が同軸上に対向するように保持する。次に、図５（Ｂ）に示すように、そのポリエチレン管１１０、１１０の間に面取り機３４０を位置させ、その面取り機３４０に各ポリエチレン管１１０、１１０の開口端面を当接させて各開口端面が平滑になるように面取りする。なお、ここまでの作業は、バット融着機３００によるポリエチレン管１１０の製作の場合とほぼ同じである。

次に、このようにして各ポリエチレン管１１０、１１０の開口端面を面取り加工したならば、図５（Ｃ）に示すように各ポリエチレン管１１０、１１０の各開口端側に、一対の外リング製作用金型４００、４００をそれぞれ取り付ける（ステップＳ１０６）。この外リング製作用金型４００は、図７および図８に示すように、両端が開口した円筒状の金型本体４１３からなっていると共に、その金型本体４１３の一方の開口端４１０であって、その内縁側には環状の溝４１１がその周方向に沿って形成されている。

そして、この外リング製作用金型４００は、その内径がポリエチレン管１１０の外径（呼び径）とほぼ同じかやや大きくなっており、ポリエチレン管１１０の外側にほぼ隙間なくぴったりと嵌合するようになっている。また、この外リング製作用金型４００の長さは、クランプ３２０から対向側に突き出たポリエチレン管１１０の部分よりも短くなっており、図５（Ｃ）および図９（Ａ）に示すように外リング製作用金型４００がクランプ３２０に接した状態でその先端からポリエチレン管１１０の開口端が数ｍｍ乃至数十ｍｍ程度突出するようになっている。

また、このように各ポリエチレン管１１０、１１０にそれぞれ外リング製作用金型４００、４００を取り付けるに際しては、図９（Ａ）に示すように外リング製作用金型４００の環状の溝４１１同士が突き合うように向きを揃えて取り付ける。なお、本実施の形態ではこの環状の溝４１１を外リング製作用金型４００の片側に形成したが、両側に形成しても良く、その場合はその溝４１１の位置合わせを省略できる。

次に、このようにして各ポリエチレン管１１０、１１０に外リング製作用金型４００、４００を取り付けたならば、アセトンなどの有機溶剤で各端面を清浄化した後、図５（Ｄ）に示すように各ポリエチレン管１１０、１１０の突き合わせ端面間に面状のヒートプレート３５０を挟み、このヒートプレート３５０に通電して各端面を同時に加熱する（ステップＳ１０８）。具体的には、対象となるポリエチレン管の種類やサイズなどにもよるが、例えば呼び径９０ｍｍ程度の通常のポリエチレン管であれば、約２００℃を超えるとその接触面が軟化し始め、２６５℃程度で溶融して融着可能となるため、その状態になるまで加熱する。

各ポリエチレン管１１０、１１０の突き合わせ端面が融着可能な状態になったならば、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すようにヒートプレート３５０を外してから直ちにそのポリエチレン管１１０、１１０の突き合わせ端面同士を近づけて強く圧着させる（ステップＳ１１０）。すると、図９（Ｂ）に示すように溶融軟化したポリエチレン管１１０、１１０の突き合わせ端面部分の樹脂が、各溝４１１、４１１で形成された環状の空間４１２内に押し込まれてその空間４１２内に充填される。また、この空間４１２内に充填しきれなかった樹脂は、その内周側に押し出されて環状に盛り上がるようになる。

その後、この状態を暫く、例えば約３分間程度維持する。すると、その溶融軟化部分が冷却、固化してポリエチレン管１１０、１１０同士が融着して連結するため、このポリエチレン管１１０、１１０をクランプ３２０、３２０から取り外すと共に、外リング製作用金型４００、４００をその連結部とは反対方向にそれぞれ引き抜く（ステップＳ１１２、Ｓ１１４）。これによって、図６（Ｃ）および図９（Ｃ）に示すようにその溶着接続部の外側に環状の外突起１２０が形成されると共に、その内側にも同じく環状に盛り上がったビード１２０ａが形成される。

そして、図６（Ｄ）および図１０（Ａ）に示すように環状の外突起１２０が形成された位置から１０〜３０ｍｍ離れた位置を切断機で切断し（ステップＳ１１６）、その後、図１０（Ｂ）に示すように、その環状の外突起１２０が形成された側のポリエチレン管１１０の切断面の面取り加工を行うと共に、外突起１２０の内側に形成された環状のビード１２０ａをその内表面から僅かに、例えば２ｍｍ程度残すように切削除去加工して内リング３０を形成する（ステップＳ１１８）。これによって、このポリエチレン管１１０が前述した管体１０になると共に環状の外突起１２０が外リング２０となり、また、環状のビード１２０ａが内リング３０となって従来のハウジング型管継手２００による管継手が可能となる。

このように形成された本発明の加工管１００は、その外リング２０が管体１０と同じ樹脂から形成されて管体１０と一体となっているため、別体の外リングを後付けした場合などに比べて優れた強度を有し、ハウジング型管継手２００をしっかりと係合することができる。また、連結部となった外リング２０の内側にその外リング２０と一体となった内リング３０を備えることにより、管継手された際に応力が集中しやすい外リング２０の根元部分などを確実に補強することができる。

また、内リング３０となる環状のビード１２０ａをそのまま残すのではなく、僅かに残すように切削除去加工することにより、管体１０内を流れる流体の内部抵抗を低く抑えることができる。なお、管体１０の肉厚が厚く、十分な強度を有している場合には、この内リング３０をほぼ完全に除去してもよく、その場合は、流体の内部抵抗をさらに低く抑えることができる。この環状のビード１２０ａが小さく、それほど流体の内部抵抗にならない場合は、切削除去加工することなく、そのまま内リング３０として利用しても良い。

また、本発明の製造方法によれば、切断された側のポリエチレン管１１０は、クランプ３２０に取り付けられなくなる程度に短くなるまで何度も再利用できるため、無駄になることもない。また、管体１０および外リング２０を構成する樹脂としてポリエチレンを用いることにより、送水管として十分な強度と耐食性を発揮できると共に、優れた熱可塑性及び熱溶着性を有しているため、本発明の加工管１００を容易に製造することができる。

１０…管体
２０…外リング
３０…内リング
１００…配管用加工管
１１０…ポリエチレン管
１２０…外突起
１２０ａ…ビード
２００…ハウジング型管継手
２１０…ハウジング部材
２１１…嵌合溝
２２０…シール部材
３００…バット融着機
３１０…フレーム
３２０…クランプ
３３０…伸縮シリンダ
３４０…面取り機
３５０…ヒートプレート
４００…外リング製作用金型
４１０…開口端
４１１…溝
４１２…空間
４１３…金型本体

Claims

ハウジング型管継手によって連結される配管用加工管であって、
樹脂製の管体の開口端から１０乃至３０ｍｍの管外側に、前記管体と同じ樹脂からなる環状の外リングを一体的に備えたことを特徴とする樹脂製の配管用加工管。
請求項１に記載の樹脂製の配管用加工管において、
前記環状の外リングの内周側に、前記管体と同じ樹脂からなる環状の内リングを一体的に備えたことを特徴とする樹脂製の配管用加工管。
請求項１に記載の樹脂製の配管用加工管の製造方法であって、
肉厚および呼び径がほぼ同じ一対の樹脂製管体をその開口端同士が対向するように保持する管体保持工程と、
筒状をした金型本体の開口端部の内周側に環状の溝を備えた一対の外リング製作用金型を用い、前記管体保持工程で保持された各管体の周囲を覆うようにそれぞれ前記一対の外リング製作用金型を取り付ける金型取付工程と、
前記保持された各管体の開口端を加熱して溶融軟化させる開口端軟化工程と、
前記開口端軟化工程で軟化した前記管体の開口端同士を突き合わせて連結すると共に、前記一対の外リング製作用金型によってその連結部の外側に環状の外リングを形成する管体連結工程とを含むことを特徴とする樹脂製の配管用加工管の製造方法。
請求項２に記載の樹脂製の配管用加工管の製造方法において、
前記管体連結工程で生じた前記連結部内側のビードを切削・除去するビード除去工程をさらに含むことを特徴とする樹脂製の配管用加工管の製造方法。
請求項２または３に記載の樹脂製の配管用加工管の製造方法において、
前記樹脂がポリエチレンであることを特徴とする樹脂製の配管用加工管の製造方法。