JP2022175112A - 電気融着継手 - Google Patents

Abstract

【課題】管との間におけるクレビスの発生を抑制することが可能な電気融着継手を提供することを目的とする。【解決手段】電気融着継手１は、筒状部２１と、ストッパ部２２と、ストッパ発熱部５と、受口発熱部３、４と、を備える。筒状部２１は、熱可塑性樹脂を含む樹脂管１１、１２が内側に挿入可能な継手受口部２３、２４を有する。ストッパ部２２は、筒状部２１の内面２１ａに内側に突出するように設けられ、継手受口部２３、２４の内側に樹脂管１１、１２が挿入された際に管の管端１１ａ、１２ａの挿入位置を規制する。ストッパ発熱部５は、ストッパ部２２に配置された電熱線７を有する。受口発熱部２、４は、継手受口部２３、２４の軸線方向Ａに対して斜めになるように継手受口部２３、２４にスパイラル状に配置された電熱線７を有する。【選択図】図３Ａ

Description

本開示は、電気融着継手に関する。

樹脂管や、樹脂層および金属補強層を有する金属補強複合管などの樹脂が用いられた管体どうしを接続する際に、電気融着継手が多用されている（例えば、特許文献１）。

例えば、特許文献１に示す電気融着継手は、両端部それぞれに接続対象の管体が挿し込まれる継手受口部が形成された熱可塑性樹脂製の継手本体と、継手本体の内周面側に埋設されている電熱線と、を有している。また、継手本体の内周面には、内側に向かって突出し管体の位置を規制するストッパ部が設けられている。

電気融着継手の２つの挿し口部に接続対象の管体をそれぞれ挿し込んだ状態で発熱体を発熱させることより、発熱体周囲における挿し口部の内周部の樹脂と管体の外周部の樹脂とが融着し、電気融着継手を介して管体どうしが接続される。

特開２０１６－１９４３４０号公報

しかしながら、発明者等の検討によれば、特許文献１に示すような構成の電気融着継手を用いた配管構造をプラント内の配管に用いた場合、水や薬液の流れが、継手のストッパ部と樹脂配管の端面との隙間（クレビス）
にぶつかることで発生する乱流によって、一部の水や薬液が配管内に滞留するという問題を見出した。

このように滞留した水や薬液には、微生物が繁殖し水質悪化を引き起こしたり、薬液の劣化によって純度低下を引き起したりするため、半導体製造用配管等では、製品歩留まり悪化を引き起こすことがある。

本開示は、管との間におけるクレビスの発生を抑制することが可能な電気融着継手を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の開示にかかる電気融着継手は、筒状部と、ストッパ部と、ストッパ発熱部と、受口発熱部と、を備える。筒状部は、熱可塑性樹脂を含む管が内側に挿入可能な継手受口部を有する。ストッパ部は、筒状部の内面に内側に突出するように設けられ、継手受口部の内側に管が挿入された際に管の管端の挿入位置を規制する。ストッパ発熱部は、ストッパ部に配置された電熱線を有する。受口発熱部は、継手受口部の軸に対して斜めになるように継手受口部にスパイラル状に配置された電熱線を有する。

本件の発明者らは、ストッパ部と管の管端との間における隙間の発生を抑制するため、継手受口部だけでなくストッパ部にも発熱部を設けることを考えたが、単に発熱部を設けただけではビードの大きさおよび形状が安定しない場合があるという課題を見出した。ビードの大きさおよび形状が安定しない場合、水量が安定せず、ビードの形状によっては死水が発生する。また、ビードの高さが周方向で均一でない場合、均一でない部分（膨出部）に圧が強くかかり、その膨出部が取れて、流出するおそれがある。また膨出部を起点に接合部に亀裂が入り、死水が生じることも考えられる。

そして、本件発明者らは、このようなビードの大きさおよび形状が不安定になるのは、次の理由であることを解明した。電気融着継手に管を挿入すると、ストッパ部の発熱部と継手受口部の発熱部の間（コールドゾーン）において、継手の内面と管の外面のクリアランス内に空気が存在する。融着を開始すると、発熱部が設けられているストッパ部と管の管端の間の融着と、継手受口部の発熱部が設けられている部分の内面と管の外面の融着が同時に進行するため、クリアランス内の空気が双方の融着部分で間に閉じ込められた状態で熱により膨張し、ビードを形成する途中の溶融樹脂を押し上げる。これによりビードの大きさ・形状が変化する。この現象は管や継手の成型時の寸法精度、また施工時のスクレープ量（融着前に管の外面を切削する工程で切削される厚みのこと）、さらに管の差し込み具合などのばらつきにより発生する場合がある。

対して、本開示の電気融着継手では、受口発熱部における電熱線を継手受口部の軸に対して斜めになるようにスパイラル状に配置することで、スパイラル状に沿って膨張した空気が逃げることができる。これにより、継手の内面と管の外面のクリアランス内に空気が閉じ込められにくくなり、形状および大きさの安定したビードを形成することができ、電気融着継手と管の間において隙間の発生を抑制することが可能となる。

第２の開示にかかる電気融着継手は、第１の開示にかかる電気融着継手であって、継手受口部における電熱線は、軸に沿った方向において、１ピッチに２本分以上配置されている、

これによって、管を溶かす熱量を発揮することができる。

第３の開示にかかる電気融着継手は、第２の開示にかかる電気融着継手であって、継手受口部に配置された電熱線は、導線部と、導線部を被覆する被覆樹脂部と、を有する。軸に沿った方向において、ピッチ間において隣り合う電熱線の部分の中心間の距離は、導線部の直径の４倍以上である。

これによって、ピッチ間において隣り合う電熱線の部分が融着によって接触することを防ぐことが出来る。

本開示によれば、管との間におけるクレビスの発生を抑制することが可能な電気融着継手を提供することができる。

本開示にかかる実施の形態における電気融着継手および電気融着継手に接続する樹脂管を示す外観図。 （ａ）本開示にかかる実施の形態における電気融着継手の平面図、（ｂ）樹脂管が挿入される方向に沿って視た電気融着継手の正面図。 図２（ａ）のＡＡ´矢視断面図。 図２（ａ）のＢＢ´矢視断面図。 電熱線の巻き回しを説明するための図。 図１の電気融着継手に樹脂管および樹脂管を挿入した状態を示す断面構成図。 図３Ａの電気融着継手の受口発熱部の拡大図。 本開示にかかる実施の形態の接続方法に用いられる治具を示す斜視図。 図７の治具に樹脂管、電気融着継手、および樹脂管を取り付けた状態を示す図。 本開示にかかる実施の形態の接続方法を示すフロー図。 融着後の電気融着継手と樹脂管を示す断面構成図。 比較例の電気融着継手を示す断面図。 比較例の電気融着継手を図１１とは反対側から視た断面図。 （ａ）（ｂ）ビードの噴出を説明するための図。 （ａ）比較例におけるビードを示す図、（ｂ）本開示の実施の形態におけるビードを示す図。

以下に、本開示にかかる実施の形態の電気融着継手について図面を参照しながら説明する。

＜構成＞
（配管構造１００の概要）
図１は、本実施の形態の電気融着継手１を用いた配管構造１００の分解図である。

電気融着継手１は、樹脂管１１（管の一例）および樹脂管１２（管の一例）と融着され、樹脂管１１と樹脂管１２を接続する。図１に示す電気融着継手１と樹脂管１１と樹脂管１２によって配管構造１００が構成される。

樹脂管１１、及び樹脂管１２は、それぞれ熱可塑性樹脂で形成されている。具体的には、樹脂管１１、及び樹脂管１２は、ポリエチレンなどのポリオレフィンからなる。また、樹脂管１１、１２は、単層管であっても、多層管であってもよい。

樹脂管１１及び樹脂管１２には、内部に断面円形状の流路１１ｆ、１２ｆが延びている。電気融着継手１には、内部に断面円形状の流路１ｆが延びている。樹脂管１１と樹脂管１２が電気融着継手１によって接続された状態では、樹脂管１１と樹脂管１２と電気融着継手１の各々の流路の軸線は、同一直線上に配置される。

なお、電気融着継手１、樹脂管１１、および樹脂管１２の流路に対して、それぞれの軸線が延びる方向を軸線方向Ａ（軸方向の一例）とする。また、電気融着継手１、樹脂管１１、および樹脂管１２において、それぞれの軸線に直交して近接・離間する方向を径方向Ｂとし、それぞれの軸線回りに回る方向を周方向Ｃとする。

樹脂管１１は軸線方向Ａのうち電気融着継手１に対して矢印Ａ１方向に相対移動して電気融着継手１に接続される。また、樹脂管１２は軸線方向Ａのうち電気融着継手１に対して矢印Ａ２方向に相対移動して電気融着継手１に接続される。電気融着継手１に樹脂管１１および樹脂管１２が融着して接続された状態が、配管構造１００を構成する。

（電気融着継手１）
図２（ａ）は、電気融着継手１の平面図である。図２（ｂ）は、樹脂管１１が挿入される方向に沿って視た電気融着継手１の正面図である。図３Ａは、図２（ａ）のＡＡ´矢視断面図である。図３Ｂは、ＢＢ´矢視断面図である

電気融着継手１は、図２、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本体部２と、受口発熱部３、４と、ストッパ発熱部５と、コネクタ取付部６と、を有する。

（本体部２）
本体部２は、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂で形成されており、図２に示すように、筒状部２１と、ストッパ部２２と、を有する。筒状部２１は、筒状であって、継手受口部２３と、継手受口部２４と、連設部２５と、を有する。継手受口部２３の内側には、樹脂管１１が挿入される。継手受口部２４の内側には、樹脂管１２が挿入される。

本体部２で用いられる熱可塑性樹脂としては特に限定されないが、２３０℃未満の融点のものが好ましい。具体的にはポリエチレンが挙げられる。

図５は、電気融着継手１の継手受口部２３の内側に樹脂管１１を挿し込み、継手受口部２４の内側に樹脂管１２を挿し込んだ状態を示す断面構成図である。

継手受口部２３の内径は、樹脂管１１の外径以上に形成されている。また、継手受口部２４の内径は、樹脂管１２の外径以上に形成されている。なお、樹脂管１１の外径が継手受口部２３の内径よりも大きい場合には、スクレーパ等で樹脂管１１の外周を削ることによって樹脂管１１を継手受口部２３に挿入することができる。また、樹脂管１２の外径が継手受口部２４の内径よりも大きい場合には、スクレーパ等で樹脂管１２の外周を削ることによって樹脂管１２を継手受口部２３に挿入することができる。

連設部２５は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように継手受口部２３と継手受口部２４に連なっており、継手受口部２３と継手受口部２４を接続する。連設部２５は、継手受口部２３と継手受口部２４の間を繋ぐ部分であり、後述するストッパ部２２が径方向Ｂの内側に設けられている。筒状部２１の継手受口部２３側の端を２１ｂとし、継手受口部２４側の端を２１ｃとする。

（ストッパ部２２）
ストッパ部２２は、円環状部分である。ストッパ部２２は、筒状部２１の内面２１ａに周方向Ｃに沿って突条に全周にわたって形成されている。ストッパ部２２も熱可塑性樹脂が含まれ、好ましくは筒状部２１で用いられる熱可塑性樹脂と同一の樹脂で形成される。

ストッパ部２２は、筒状部２１の内面２１ａから径方向の内側に向かって突出するように形成されている。また、ストッパ部２２は、筒状部２１の連設部２５の径方向Ｂの内側に配置されている。なお、ストッパ部２２は、筒状部２１と一つの部材として形成されてもよいし、筒状部２１と別部材として形成されてもよい。

ストッパ部２２は、第１側面２２ａと、第２側面２２ｂと、周面２２ｃとを有する。周面２２ｃは、ストッパ部２２の径方向内側の端面である。

第１側面２２ａは、筒状部２１の内面２１ａから径方向Ｂの内側に向かって軸線方向Ａに対して略垂直に形成されている。第１側面２２ａは、ストッパ部２２の継手受口部２３側の側面である。

第２側面２２ｂは、筒状部２１の内面２１ａから径方向Ｂの内側に向かって軸線方向Ａに対して略垂直に形成されている。第２側面２２ｂは、ストッパ部２２の継手受口部２４側の側面である。

周面２２ｃは、第１側面２２ａの径方向内側の端と、第２側面２２ｂの径方向内側の端を繋ぐ。周面２２ｃは、筒状部２１の内面２１ａと概ね平行に形成されている。

継手受口部２３の内側に樹脂管１１が挿入されると、図５に示すように、ストッパ部２２の第１側面２２ａに樹脂管１１の管端１１ａが接触し、管端１１ａの挿入位置が規制される。なお、第１側面２２ａに管端１１ａが接触するとは、第１側面２２ａに管端１１ａが直接接触する場合と、管端１１ａがストッパ発熱部５の電熱線７（後述する）を介して第１側面２２ａに間接的に接触する場合を含む。

継手受口部２４の内側に樹脂管１２が挿入されると、図５に示すように、ストッパ部２２の第２側面２２ｂに樹脂管１２の管端１２ａが接触し、管端１２ａの挿入位置が規制される。なお、第２側面２２ｂに管端１２ａが接触するとは、第２側面２２ｂに管端１２ａが直接接触する場合と、管端１２ａがストッパ発熱部５の電熱線７（後述する）を介して第２側面２２ｂに間接的に接触する場合を含む。

（受口発熱部３、４）
受口発熱部３は、継手受口部２３に設けられている。受口発熱部４は、継手受口部２４に設けられている。

受口発熱部３、４および後述するストッパ発熱部５は、１本の電熱線７（電熱線の一例）が巻き回されて形成されている。ここで、説明のために、電熱線７のうち受口発熱部３を形成する部分を電熱線部分７ａとし、電熱線７のうちストッパ発熱部５を形成する部分を７ｂとし、電熱線７のうち受口発熱部４を形成する部分を電熱線部分７ｃとする。図３および図４では、受口発熱部３、４に埋設されている電熱線７が点線で示されている。

図６は、受口発熱部３の拡大図である。電熱線７は、例えば導線７１（導線部の一例）と、絶縁皮膜７２（被覆樹脂部の一例）を有している。導線７１は、例えばニクロム線、鉄クロム２種線，鉄クロム１種線，ニッケルクロム線などを用いることができる。導線７１の線径は、例えば、φ０．３ｍｍ～０．８ｍｍに設定することができる。φ０．３ｍｍ未満の場合、巻き線時の張力で伸長し抵抗値が不安定になるおそれがある。また、導線７１の単位長さの抵抗値は、線径に応じて２．０～２０．５Ω／ｍ程度である。

絶縁皮膜７２は、導線の周囲を覆って被覆するように設けられている。絶縁皮膜７２は、融点が２３０度以上である。これは、本実施の形態において熱可塑性樹脂が溶融する温度（例えばポリエチレンの場合、電熱線は２２０度まで加熱する）でも溶融しない温度に設定されている方が好ましい。絶縁皮膜７２は、樹脂で形成することができる。絶縁皮膜７２は、例えばフッ素系樹脂またはイミド系樹脂で形成することができるが、ポリイミド系樹脂で形成する方がより好ましい。例えば、絶縁皮膜７２の厚みは０．０１μｍ以上０．０２μｍ以下に設定してもよい。

受口発熱部３は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように筒状部２１の一方の端である継手受口部２３において内面２１ａに埋め込まれた電熱線部分７ａを有している。電熱線部分７ａは、内面２１ａの近傍に配置されている。なお、電熱線部分７ａは、一部が流路１ｆ側に露出するように筒状部２１に埋められていてもよいし、完全に埋設されていてもよい。

受口発熱部３では、電熱線７は、軸線方向Ａに対して斜めになるように、スパイラル状に巻き回されて配置されている。電熱線７が、軸線方向Ａに対して垂直な面から傾斜した面上に巻き回されているともいえる。

また、図３Ａ、図３Ｂおよび図４に示すように、スパイラル状の１ピッチ７Ｐにおいて、軸線方向Ａにおいて電熱線２本分が並んで配置されている。すなわち、受口発熱部３において、電熱線７は、軸線方向Aに対して斜めに概ね２周分電熱線が隣り合うように巻き回された後、ピッチ７ｐ間に所定の間隔を空けて、概ね２周分電熱線が隣り合うように巻き回すことが繰り返されている。本実施の形態では、受口発熱部３において概ね２周分の電熱線の巻き回しが、４回（４ピッチ）繰り返されている。図４は、電熱線７の巻き回しを示す模式図であり、４ピッチ分電熱線を筒状部２１に巻き回した状態を示している。
なお、概ね２周分とは、完全に２周分巻き回した後に、隣のピッチ７ｐに移動するために同じピッチ７ｐの電熱線部分７ａから離れるためである。隣のピッチ７ｐに移動する部分は、移動部分７ｍとして、図３Ａ、図３Ｂおよび図４に示されている。このため、１つのピッチ７ｐにおいて、軸線方向Ａに沿って電熱線２本分以上が配置されることになる。

図３Ａおよび図３Ｂでは、ピッチ７ｐ内において巻き回された電熱線部分７ａ、７ｃが互いに沿うように配置されており、図４では、所定のピッチ７ｐ（７ｐ１で示す）から、その隣のピッチ７ｐ（７ｐ２で示す）に移動部分７ｍで移動している。なお、図３Ａにおいて、図３Ｂに示すピッチ７ｐ１、７ｐ２に対応するピッチに７ｐ１、７ｐ２が付されている。また、図４に示すように、移動部分７ｍは、紙面手前と奥側の交互に設けられている。

図６に示すように、隣り合うピッチ７ｐの間において隣り合って配置されている導線７１の中心間の間隔Ｗは、導線７１の直径ｄの４倍以上に形成されている。詳しく述べると、隣り合うピッチ７ｐの一方を７ｐ３とし、他方を７ｐ４とすると、ピッチ７ｐ３のうちピッチ７ｐ４側に配置されている電熱線部分の導線７１の中心と、ピッチ７ｐ４のうちピッチ７ｐ３側に配置されている電熱線部分の導線７１の中心との間隔がＷに設定されている。また、絶縁皮膜７２の厚みは、導線７１の直径と同じｄに形成されている。

このように、間隔Ｗを直径ｄの４倍以上に設定することによって、融着時にピッチ７ｐ間において電熱線部分同士が接触することを防ぐことができる。

受口発熱部４は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように筒状部２１の他方の端である継手受口部２４において内面２１ａに埋め込まれた電熱線部分７ｃを有している。電熱線部分７ｃは、内面２１ａの近傍に配置されている。なお、電熱線部分７ｃは、一部が流路１ｆ側に露出するように筒状部２１に埋められていてもよいし、完全に埋設されていてもよい。

受口発熱部４においても、受口発熱部３と同様に、軸線方向Ａに対して斜めになるように、スパイラル状に巻き回されて配置されている。また、受口発熱部４においても、スパイラル状の１ピッチにおいて、軸線方向Ａにおいて電熱線２本分が並んで配置されている。すなわち、受口発熱部４において、電熱線７は、軸線方向Aに対して斜めに概ね２周分電熱線が隣り合うように巻き回された後、ピッチ間に所定の間隔を空けて、概ね２周分電熱線が隣り合うように巻き回すことが繰り返されている。本実施の形態では、受口発熱部４において概ね２周分の電熱線の巻き回しが、４回（４ピッチ）繰り返されている。

なお、図３Ａおよび図３Ｂに示す受口発熱部３、４では、１ピッチ７ｐ内において巻き回されている電熱線部分７ａ、７ｃは隣接しているが、隙間が設けられていてもよい。

（ストッパ発熱部５）
ストッパ発熱部５は、ストッパ部２２に設けられている。ストッパ発熱部５は、電熱線７が巻き回されて形成されている。電熱線７は、本実施の形態では、ストッパ部２２に例えば４周巻き回されている。ストッパ発熱部５における電熱線部分７ｂは、軸線方向Ａに対して略垂直に巻き回されている。ストッパ部２２において、４周巻き回された電熱線７は、軸線方向Ａにおいて隣接しているが全部または一部に隙間が設けられていてもよい。また、ストッパ部２２においても、受口発熱部３、４と同様に、軸線方向Ａに対して斜めにスパイラル状に巻き回されていてもよい。

電熱線部分７ｂは、ストッパ部２２に埋め込まれているが、一部が第１側面２２ａ、第２側面２２ｂまたは周面２２ｃから流路１ｆ側に露出するようにストッパ部２２に埋められていてもよい。

（コネクタ取付部６）
コネクタ取付部６は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、軸線方向Ａにおいて筒状部２１の端部近傍に配置されている。

コネクタ取付部６は、第１端子６１と、第２端子６２と、を有している。第１端子６１および第２端子６２の各々には、図示しない融着機のコネクタが取り付けられる。第１端子６１および第２端子６２は、電熱線７の両端に接続される。第１端子６１と第２端子６２は、筒状部２１に軸線方向Ａに沿って並んで配置されている。第１端子６１および第２端子６２は、筒状部２１の外面２１ｄから外側に向かって突出するように設けられている。第１端子６１は、筒状部２１の端２１ｂ近傍に配置されており、第２端子６２は、筒状部２１の端２１ｃ近傍に配置されている。

第１端子６１には、図３Ｂに示すように、電熱線７の端２１ｂ側の端部７ｅ１が接続されている。第２端子６２には、図３Ａに示すように、電熱線７の端２１ｃ側の端部７ｅ２が接続されている。これにより、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１端子６１、端部７ｅ１、電熱線部分７ａ、電熱線部分７ｂ、電熱線部分７ｃ、端部７ｅ２および第２端子６２の順に電気的に接続されている。

＜治具２００＞
次に、本開示にかかる実施の形態の接続方法に用いる治具２００について説明する。治具２００に樹脂管１１、電気融着継手１および樹脂管１２が配置される。図７は、治具２００を示す図である。図８は、樹脂管１１、電気融着継手１、および樹脂管１２を治具２００に取り付けた状態を示す図である。

治具２００は、第１クランプ部２１０と、第２クランプ部２２０と、軸部２３０と、押圧部２４０と、規制部２５０と、台座２６０と、を備える。

（台座２６０）
台座２６０は、板状の部材である。台座２６０は、その上面側に配置された第１クランプ部２１０、第２クランプ部２２０、軸部２３０、押圧部２４０、および規制部２５０を支持する。

（第１クランプ部２１０）
第１クランプ部２１０は、樹脂管１１を挟み込んで固定する。第１クランプ部２１０は、下側クランプ部２１１と、上側クランプ部２１２と、ヒンジ部２１３と、締結部２１４と、軸受け部２１５と、を有する。下側クランプ部２１１は、上面に半円形状の凹部２１１ａが形成された部材である。本実施の形態では、下側クランプ部２１１は、上面に半円形状の凹部が形成された概略直方体形状の部材である。

軸受け部２１５は、下側クランプ部２１１に設けられている。軸受け部２１５は、下側クランプ部２１１に形成された貫通孔に挿入されている。軸受け部２１５は、凹部２１１ａよりも下側に配置されている。軸受け部２１５の内側に、後述する軸部２３０が挿通される。軸受け部２１５の軸方向は、凹部２１１ａの中心軸と平行に配置されている。これにより、第１クランプ部２１０は、軸部２３０に沿って移動することができる。樹脂管１１、樹脂管１２および電気融着継手１を治具に配置した状態では、軸受け部２１５の軸方向は、軸線方向Ａと平行である。

上側クランプ部２１２は、半円形状の凹部２１２ａが形成された部材である。本実施の形態では、上側クランプ部２１２は、所定の一面に半円形状の凹部２１２ａが形成された概略直方体形状の部材である。
上側クランプ部２１２と下側クランプ部２１１は、それらに形成された凹部２１２ａおよび凹部２１１ａで樹脂管１１の外周を挟み込むことができる。樹脂管１１を挟み込んだ状態において凹部２１２ａと凹部２１１ａの中心軸は概ね一致する。また、樹脂管１１を挟み込んだ状態において、この中心軸は上述した軸線方向Ａと一致する。

ヒンジ部２１３は、下側クランプ部２１１と上側クランプ部２１２の端同士を回動可能に連結する。ヒンジ部２１３を中心にして下側クランプ部２１１に対して上側クランプ部２１２が回動可能に構成されている。上側クランプ部２１２は、ヒンジ部２１３を中心にして回転した際に、その凹部２１２ａが下側クランプ部２１１の凹部２１１ａと対向するようにヒンジ部２１３を介して下側クランプ部２１１に取り付けられている。

ヒンジ部２１３を中心に、下側クランプ部２１１と上側クランプ部２１２の間が開いた状態で、樹脂管１１が下側クランプ部２１１の凹部２１１ａに沿って配置される。その後、上側クランプ部２１２がヒンジ部２１３を中心に回動し、樹脂管１１が凹部２１２ａに嵌るように配置される。

締結部２１４は、いわゆるスナップ錠である。締結部２１４は、錠本体２１４ａと、突起２１４ｂと、を有する。締結部２１４は、下側クランプ部２１１および上側クランプ部２１２の凹部２１１ａ、２１２ａを挟んでヒンジ部２１３とは反対側に設けられている。錠本体２１４ａは、下側クランプ部２１１の側面に配置されている、突起２１４ｂは、上側クランプ部２１２の側面に配置されている。錠本体２１４ａは、レバー２１４ｃと、環状部２１４ｄと、を有する。上側クランプ部２１２を下側クランプ部２１１の上側に回動した状態で、環状部２１４ｄを突起２１４ｂに引っ掛けてレバー２１４ｃを下側に倒すことによって、下側クランプ部２１１に対して上側クランプ部２１２を閉じた状態で締結することができる。

（第２クランプ部２２０）
第２クランプ部２２０は、樹脂管１２を挟み込んで固定する。第２クランプ部２２０は、樹脂管１２の中心軸が樹脂管１１の中心軸と一致するように樹脂管１２を固定する。

第２クランプ部２２０は、下側クランプ部２２１と、上側クランプ部２２２と、ヒンジ部２２３と、締結部２２４と、を有する。下側クランプ部２２１は、上面に半円形状の凹部２２１ａが形成された部材である。本実施の形態では、下側クランプ部２２１は、上面に半円形状の凹部が形成された概略直方体形状の部材である。下側クランプ部２１１は、ブラケット２７０を介して台座２６０に固定されている。

上側クランプ部２２２は、半円形状の凹部２２２ａが形成された部材である。本実施の形態では、上側クランプ部２２２は、所定の一面に半円形状の凹部２２２ａが形成された概略直方体形状の部材である。
上側クランプ部２２２と下側クランプ部２２１は、それらに形成された凹部２２２ａおよび凹部２２１ａで樹脂管１２の外周を挟み込むことができる。樹脂管１２を挟み込んだ状態において凹部２２２ａと凹部２２１ａの中心軸は概ね一致する。また、樹脂管１２を挟み込んだ状態において、この中心軸は上述した軸線方向Ａと一致する。

ヒンジ部２２３は、下側クランプ部２２１と上側クランプ部２２２の端同士を回動可能に連結する。ヒンジ部２２３を中心にして下側クランプ部２２１に対して上側クランプ部２２２が回動可能に構成されている。上側クランプ部２２２は、ヒンジ部２２３を中心にして回転した際に、その凹部２２２ａが下側クランプ部２２１の凹部２２１ａと対向するようにヒンジ部２２３を介して下側クランプ部２２１に取り付けられている。

ヒンジ部２２３を中心に、下側クランプ部２２１と上側クランプ部２２２の間が開いた状態で、樹脂管１２が下側クランプ部２２１の凹部２２１ａに沿って配置される。その後、上側クランプ部２２２がヒンジ部２２３を中心に回動し、樹脂管１２が凹部２２２ａに嵌るように配置される。

締結部２２４は、いわゆるスナップ錠である。締結部２２４は、錠本体２２４ａと、突起２２４ｂと、を有する。締結部２２４は、下側クランプ部２２１および上側クランプ部２２２の凹部２２１ａ、２２２ａを挟んでヒンジ部２２３とは反対側に設けられている。錠本体２２４ａは、下側クランプ部２２１の側面に配置されている、突起２２４ｂは、上側クランプ部２２２の側面に配置されている。錠本体２２４ａは、レバー２２４ｃと、環状部２２４ｄと、を有する。上側クランプ部２２２を下側クランプ部２２１の上側に回動した状態で、環状部２２４ｄを突起２２４ｂに引っ掛けてレバー２２４ｃを下側に倒すことによって、下側クランプ部２２１に対して上側クランプ部２２２を閉じた状態で締結することができる。

樹脂管１１と樹脂管１２を電気融着継手１に挿入した状態で、第１クランプ部２１０で樹脂管１１を挟み、第２クランプ部２２０で樹脂管１２を挟むことによって、治具２００に樹脂管１１と樹脂管１２と電気融着継手１を配置することができる。

（軸部２３０）
軸部２３０は、台座２６０に支持されている。軸部２３０は、第１クランプ部２１０の凹部２１１ａおよび凹部２１２ａの中心軸と平行に配置されている。軸部２３０は、第２クランプ部２２０の凹部２２１ａおよび凹部２２２ａの中心軸と平行に配置されている。また、軸部２３０は、第１クランプ部２１０に固定された樹脂管１１および第２クランプ部２２０に固定された樹脂管１２の中心軸と平行に配置されている。軸部２３０は、上述した軸線方向Ａに沿って配置されている。

軸部２３０は、第２クランプ部２２０から第１クランプ部２１０側に向かって伸びている。軸部２３０には、第１クランプ部２１０が、軸部２３０に沿って移動可能に取り付けられている。軸部２３０は、下側クランプ部２２１から下側クランプ部２１１に亘って配置されている。第１クランプ部２１０の下側クランプ部２１１の凹部２１１ａよりも下方の部分に軸受け部２１５が配置されており、軸受け部２１５に軸部２３０が挿通されている。

（押圧部２４０）
押圧部２４０は、第１クランプ部２１０を第２クランプ部２２０側に向けて軸部２３０に沿って押圧する。押圧部２４０は、バネ２４１と、ナット２４２と、を有する。

第１クランプ部２１０の第２クランプ部２２０とは反対側の軸部２３０の周囲にバネ２４１が配置されている。

ナット２４２は、バネ２４１の第１クランプ部２１０とは反対側の軸部２３０に配置されている。軸部２３０の第２クランプ部２２０とは反対側の端の周囲には、雄ネジ形状が形成されており、ナット２４２の内側に形成された雌ネジ形状と螺合している。ナット２４２は、回転させることによって軸部２３０に沿って移動可能である。

バネ２４１は、ナット２４２と第１クランプ部２１０の間に配置されている。ナット２４２が軸部２３０と螺合して、軸部２３０における位置が固定されているため、バネ２４１は、第１クランプ部２１０に対して第２クランプ部２２０に向かう荷重を付加する。荷重は、例えば１～５０ｋｇｆの範囲で設定でき、３～２０ｋｇｆの範囲がより好ましい。また、樹脂管１１、１２および電気融着継手１を治具２００に配置した状態で、ナット２４２を回転させて第１クランプ部２１０に近づけるとバネ２４１が圧縮されるため、第１クランプ部２１０にかかる荷重を増やすことができる。一方、ナット２４２を回転させて第１クランプ部２１０から遠ざけるとバネ２４１は伸長するため、第１クランプ部２１０にかかる荷重を少なくすることができる。

なお、図８に示すように、治具２００に樹脂管１１と樹脂管１２と電気融着継手１を配置した状態で第１クランプ部２１０に押圧部２４０によって荷重をかけることによって、樹脂管１１の管端１１ａと樹脂管１２の管端１２ａに、ストッパ部２２に押し付けられるように荷重が付与される。

（規制部２５０）
規制部２５０は、第１クランプ部２１０が押圧部２４０によって第２クランプ部２２０側に移動しすぎることを規制する。

規制部２５０は、第１クランプ部２１０と第２クランプ部２２０の間に配置されている。

規制部２５０は、固定部２５１と、当接部２５２とを有している。固定部２５１は、台座２６０に固定されている。当接部２５２は、固定部２５１から上方に延びた部分であり、軸部２３０に周囲に配置されている。第１クランプ部２１０の軸受け部２１５が当接部２５２に当接することによって、それ以上第１クランプ部２１０が第２クランプ部２２０側に移動することを規制することができる。

＜接続方法＞
次に、上述した治具２００を用いた接続方法について説明する。図９は、本実施の形態の接続方法を示すフロー図である。

はじめに、ステップＳ１において、樹脂管１１および樹脂管１２が電気融着継手１に挿入される。図５に示すように、ストッパ部２２によって樹脂管１１の管端１１ａの相対的な移動が規制されるまで、電気融着継手１の継手受口部２３の内側に樹脂管１１が挿入される。次に、ストッパ部２２によって樹脂管１２の管端１２ａの相対的な移動が規制されるまで、電気融着継手１の継手受口部２４の内側に樹脂管１２が挿入される。電気融着継手１に樹脂管１１および樹脂管１２が差し込まれた状態が図５に示されている。なお、ステップＳ１の前に、樹脂管１１、１２の小口面（ストッパ部２２との対向面）をスクレープして電気融着継手１に挿入すると、融着の強度が向上するのでより好ましい。

この状態で、ステップＳ２（配置ステップの一例）において、図８に示すように、第１クランプ部２１０によって樹脂管１１を挟み込んで固定し、第２クランプ部２２０によって樹脂管１２を挟み込んで固定し、治具２００に樹脂管１１、電気融着継手１および樹脂管１２が配置される。

樹脂管１１、電気融着継手１および樹脂管１２を治具２００に固定することによって、ステップＳ３（加圧ステップの一例）において、押圧部２４０の付勢力によって第１クランプ部２１０に第２クランプ部２２０に向かって荷重が付与される。第１クランプ部２１０の第２クランプ部２２０に向かう荷重の付与により、樹脂管１１の管端１１ａがストッパ部２２の第１側面２２ａに押し付けられ、樹脂管１２の管端１２ａがストッパ部２２の第２側面２２ｂに押し付けられる。

次に、ステップＳ４（加熱ステップの一例）において、加圧された状態において、コネクタ取付部６の第１端子６１および第２端子６２に融着機のコネクタが取り付けられる。

そして、オペレータが融着機を操作することによって、電熱線７に通電が行われる。

この通電による電熱線７の発熱によってストッパ発熱部５が発熱してストッパ部２２と樹脂管１１の管端１１ａおよび樹脂管１２の管端１２ａが溶融し、管端１１ａおよび管端１２ａがストッパ部２２に接合する。

また、電熱線７の発熱によって、受口発熱部３、４が発熱して、継手受口部２３、２４の内面と、樹脂管１１、１２の外面が溶融し、継手受口部２３、２４の内面と樹脂管１１、１２の外面が接合する。

なお、通電によってストッパ部２２が溶けて軸線方向Ａの幅が小さくなり付与される荷重が小さくなるため、ナット２４２を第２クランプ部２２０側に向かって移動させることによって、バネ２４１による第１クランプ部２１０に掛ける荷重を確保することができる。なお、荷重は、管端１１ａ、１２ａが溶けても変化しないことが望ましいが、変化してもよい。

通電時の電熱線温度は本体部２を溶融させる温度であればよく、ポリオレフィンの場合は２２０度以下が好ましい。

次に、ステップＳ５（冷却ステップの一例）において、溶融された樹脂管１１、電気融着継手１および樹脂管１２の冷却が所定時間行われる。なお、ステップＳ５が終了するまで押圧部２４０による荷重の付与を継続する方が好ましい。

図１０は、樹脂管１１、電気融着継手１および樹脂管１２が溶融して接続された状態を示す図である。図１０に示すように、ストッパ部２２が溶融し、樹脂管１１、１２よって押されて狭まり、樹脂管１１と樹脂管１２の間を埋めて、ビードＲが形成される。

＜配管構造１００の超純水用途＞
本開示にかかる実施の形態の配管構造１００は、例えば超純水の輸送に用いることができる。具体的には、本開示にかかる実施の形態の超純水用の配管構造１００は、超純水製造装置内の配管、超純水製造装置からユースポイントに超純水を輸送する配管、及びユースポイントからの超純水返送用配管等として用いることができる。

超純水とは、極度に純度の高い水であり、例えば半導体素子などの電子機器の洗浄に好適に用いられるものである。超純水のグレードを表すための指標は多々あるが、この実施形態では、超純水の電気抵抗率は１８．２ＭΩ・ｃｍ以上であり、ＴＯＣは５０ｐｐｂ以下である。

本開示にかかる実施の形態の配管構造１００は、超純水に対する要求水質が特に厳格な、原子力発電用水配管、若しくは、医薬品の製造工程、半導体素子又は液晶、より好ましくは半導体素子の製造工程における洗浄などの湿式処理工程で用いられる超純水の輸送配管であることが好ましい。当該半導体素子としても、より高い集積度を有するものが好ましく、具体的には、最小線幅６５ｎｍ以下の半導体素子の製造工程で用いられることがより好ましい。半導体製造に使用される超純水の品質等に関する規格としては、例えばＳＥＭＩ Ｆ７５が挙げられる。

また、本発開示にかかる実施の形態の配管構造１００はポリエチレン系樹脂層を有しているため、施工性に優れる。たとえば、比較的低温で、ＥＦ（電気融着）接合といった融着施工を容易に行うことができる。

＜特徴等＞
電気融着継手１は、筒状部２１と、ストッパ部２２と、ストッパ発熱部５と、受口発熱部３、４と、を備える。筒状部２１は、熱可塑性樹脂を含む樹脂管１１、１２が内側に挿入可能な継手受口部２３、２４を有する。ストッパ部２２は、筒状部２１の内面２１ａに内側に突出するように設けられ、継手受口部２３、２４の内側に樹脂管１１、１２が挿入された際に樹脂管１１、１２の管端１１ａ、１２ａの挿入位置を規制する。ストッパ発熱部５は、ストッパ部２２に配置された電熱線７を有する。受口発熱部３、４は、継手受口部２３、２４の軸線方向Ａに対して斜めになるように継手受口部２３、２４にスパイラル状に配置された電熱線７を有する。

本件の発明者らは、ストッパ部２２と管の管端との間における隙間の発生を抑制するため、継手受口部だけでなくストッパ部にも発熱部を設けることを考えたが、単に発熱部を設けただけではビードの大きさおよび形状が安定しない場合があるという課題を見出した。

この課題について以下に説明する。図１１は、電熱線７を軸線方向Aに対して垂直に巻き回した電気融着継手１００１の断面図である。図１２は、電気融着継手１００１の図１１とは反対側の断面図である。図１１と図１２の断面図の関係は、図３Ａと図３Ｂの断面図の関係と同じである。図１１および図１２に示すように、受口発熱部１００３、１００４において、電熱線７が軸線方向Ａに対して垂直な面上において周方向に巻き回されている。

図１３（ａ）は、電気融着継手１００１に樹脂管１１を挿入した状態を示す図である。ストッパ部２２のストッパ発熱部５と継手受口部２３の受口発熱部１００３の間の部分（コールドゾーン）において、電気融着継手１００１の内面と樹脂管１１の外面のクリアランス（図中にてＥで示す）内に空気が存在する。融着を開始すると、ストッパ発熱部５が設けられているストッパ部２２と樹脂管１１の管端１１ａの間の融着（図中にて融着部分をＰ２で示す）と、継手受口部２３の受口発熱部３が設けられている部分の内面と樹脂管１１の外面の融着（図中にて融着部分をＰ１で示す）が同時に進行するため、クリアランスＥ内の空気が双方の融着部分Ｐ１、Ｐ２で間に閉じ込められた状態で熱により膨張し、溶融樹脂を押し上げ、図１３（ｂ）に示すように、ビードＲが噴出する場合がある。また、押し上げられたビードＲに気泡が混入し、加熱により膨張した気泡が破裂することによって凹部が形成されることがある。このように、ビードＲの大きさ・形状が変化する。この現象は管や継手の成型時の寸法精度、また施工時のスクレープ量（融着前に管の外面を切削する工程で切削される厚みのこと）、さらに管の差し込み具合などのばらつきにより発生する場合がある。図１４（ａ）は、電気融着継手１００１において、ビードＲの大きさ・形状が変化した状態を示す図である。図１４（ａ）には、凹部Ｑが図示されている。

対して、本開示の電気融着継手１では、受口発熱部３、４における電熱線７を継手受口部２３、２４の軸線方向Ａに対して斜めになるようにスパイラル状に配置することで、電気融着継手１の内面２１ａと樹脂管１１、１２の外面のクリアランス内の空気が膨張すると、空気はスパイラル形状に沿って逃げることができる。そのため、閉じ込められにくくなり、形状および大きさの安定したビードＲを形成することができ、電気融着継手１と樹脂管１１、１２の間において隙間の発生を抑制することが可能となる。これにより、図１４（ｂ）に示すように、内側への突出高さが均一なビードＲを形成することができる。

本実施の形態の電気融着継手１では、継手受口部２３、２４における電熱線７は、軸線方向Ａに沿った方向において、１ピッチに２本分以上配置されている、

これによって、樹脂管１１、１２を溶かす熱量を発揮することができる。

本実施の形態の電気融着継手１では、継手受口部２３、２４に配置された電熱線７は、導線７１と、導線７１を被覆する絶縁皮膜７２と、を有する。軸線方向Ａに沿った方向において、ピッチ７ｐ間において隣り合う電熱線７の部分の中心間の間隔Ｗは、導線７１の直径ｄの４倍以上である。

これによって、ピッチ７ｐ間において隣り合う電熱線７の部分が融着によって接触することを防ぐことが出来る。

また、図１１および図１２に示した電気融着継手１００１のように、ピッチ毎に間隔Ｗを空けて軸線方向Ａに対して垂直に電熱線７を巻き回した場合、隣のピッチに移動する際（例えば、図に示すピッチ７ｐ１から、隣のピッチ７ｐ２に移動する際）に、図１２の移動部分７ｍに示すように電熱線７を急に曲げて配置する必要があり、線を曲げた状態で固定するためには熱溶着や超音波溶着を行う必要があるため、作業が複雑になる。

それに対して、本実施の形態の電気融着継手１では、電熱線７をスパイラル状に巻き回しているため、図４の移動部分７ｍに示すように、ピッチ７ｐ間の電熱線の移動も軸線方向Aに対する傾きを急にするだけよく、電気融着継手１を製造する際の巻き線作業を簡易にすることができる。

＜他の実施の形態＞
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（Ａ）
上記実施の形態の電気融着継手１では、ピッチ７ｐ間において電熱線７を移動する際に、図４に示す移動部分７ｍのように電熱線７を半周に亘って徐々に移動させているが、これに限らなくてもよい。例えば、上述の図１２に示した移動部分７ｍのように、隣の電熱線に沿って約４分の１周分巻き回された後に急に隣にピッチに移動するように構成されていてもよい。
ただし、ピッチ７ｐ間における電熱線７の移動部分７ｍの巻き回しが急になるため、電気融着継手１と比較して製造が難しくなる。

（Ｂ）
上記実施の形態では、受口発熱部３、４とストッパ発熱部５は、１本の電熱線７が巻き回されて形成されているが、受口発熱部３、４を形成する電熱線と、ストッパ発熱部５を形成する電熱線が別々に設けられていてもよい。この場合、上述した一対の端子６１、６２と異なり、受口発熱部３、４を形成する電熱線の両端に接続される一対の端子と、ストッパ発熱部５を形成する電熱線の両端に接続される一対の端子の２組が設けられる。

（Ｃ）
上記実施の形態では、受口発熱部３、４の各々において１本の電熱線７が隣と接触するように概ね２周ずつ巻き回されているが、これに限られるものではなく、１周若しくは３周以上であってもよい。また、上記実施の形態では、受口発熱部３、４の各々において１本の電熱線７が４ピッチ巻き回されているが、これに限られるものではなく、３ピッチ以下若しくは５ピッチ以上であってもよい。
また、１本に限らず、２本以上の電熱線７を巻き回して受口発熱部３、４を形成してもよい。受口発熱部３、４の各々において電熱線部分７ａ、７ｃは、全部または一部が隣と接触しないように巻き回されていてもよい。
また、受口発熱部３と受口発熱部４で電熱線７のピッチ内の巻き数とピッチ数が異なっていてもよい。

（Ｄ）
上記実施の形態では、ストッパ発熱部５において電熱線７が概ね４周巻き回されているが、４周に限られるものではなく、３周以下または５周以上であってもよい。
また、上記実施の形態では、ストッパ発熱部５において隣り合った電熱線７の部分が接触しているが、全部または一部が接触していなくてもよい。

（Ｅ）
上記実施の形態では、第１クランプ部２１０に対して荷重を付加する押圧部として、バネ２４１およびナット２４２が用いられているが、これに限らなくてもよく、モータやシリンダ等であってもよい。また、管端１１ａ、１２ａをストッパ部２２に押し付けることは、第１クランプ部２１０への荷重の付加または移動量のいずれによるものであってもよい。

（Ｆ）
上記実施の形態では、樹脂管１１と樹脂管１２は同じ径であるため電気融着継手１は同径継手であるが、樹脂管１１、１２の径が異なっており、電気融着継手１が異径継手であってもよい。上記実施の形態では、電気融着継手１の流路はいずれも直線状に形成されているが、流路が曲がっているエルボ継手であってもよい。
このように、本開示における筒状部は、曲がっていてもよいし、径が変化してもよく、要するに内側に中空部分を有する形状であればよい。

（Ｇ）
上記実施の形態では、軸線方向Ａに沿って視た場合、図２（ｂ）に示すように、ストッパ部２２の外径は円形状であるが、円に限らなくても良く、多角形状であってもよい。

（Ｈ）
上記実施の形態では、受口発熱部３、４およびストッパ発熱部５に通電する前から押圧部２４０によって電気融着継手１に樹脂管１１と樹脂管１２を加圧しているが、通電した後、通電中の途中から加圧を行ってもよい。

１ ：電気融着継手
３ ：受口発熱部
４ ：受口発熱部
７ ：電熱線
１１ ：樹脂管
１１ａ ：管端
１２ ：樹脂管
１２ａ ：管端
２１ ：筒状部
２１ａ ：内面
２２ ：ストッパ部
２３ ：継手受口部
２４ ：継手受口部

Claims (3)

1. 熱可塑性樹脂を含む管が内側に挿入可能な継手受口部を有する筒状部と、
   前記筒状部の内面に内側に突出するように設けられ、前記継手受口部の内側に前記管が挿入された際に前記管の管端の挿入位置を規制するストッパ部と、
   前記ストッパ部に配置された電熱線を有するストッパ発熱部と、
   前記継手受口部の軸方向に対して斜めになるように前記継手受口部にスパイラル状に配置された電熱線を有する受口発熱部と、
   を備えた、電気融着継手。
2. 前記継手受口部における前記電熱線は、前記軸に沿った方向において、１ピッチに２本分以上配置されている、
   請求項１に記載の電気融着継手。
3. 前記継手受口部に配置された前記電熱線は、導線部と、前記導線部を被覆する被覆樹脂部と、を有し、
   前記軸に沿った方向において、ピッチ間において隣り合う前記電熱線の部分の中心間の距離は、前記導線部の直径の４倍以上である、
   請求項２に記載の電気融着継手。

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