JP2023046656A - 電気融着継手 - Google Patents

Abstract

【課題】電熱線のキンクが発生し難い電気融着継手を提供する。【解決手段】円筒状の受口部３を有する継手本体と２、受口部３の内周面に埋め込まれたコイル状の電熱線４とを有し、電熱線４の、巻き内径をＲ（単位：ｍｍ）、ヤング率をＥ（単位：ｋｇｆ／ｍｍ２）、線径をｄ（単位：ｍｍ）とすると、Ａ＝Ｅ・Ｉ／Ｒ３（Ｉ＝π・ｄ４／６４）で表されるリング剛性Ａが２．３×１０－３ｋｇｆ／ｍｍ以上である、電気融着継手１。【選択図】図１

Description

本発明は電気融着継手に関する。

従来、ガス配管や上下水道配管等の樹脂管を接続する継手として、電気融着継手が知られている。例えば、樹脂管を挿入する円筒状の受口を有する電気融着継手は、受口の内周面近傍にコイル状の電熱線が埋め込まれている。電熱線に通電して、電熱線に近接する部分を所定時間加熱すると、受口の内周面と樹脂管の外周面とが融着する。

電気融着工程において、電熱線の熱膨張に起因してキンク（よじれ、ねじれ等）が発生する場合がある。通電中にキンクが発生すると、電熱線どうしが接触して短絡しやすくなるため、融着不良が生じやすい。
特許文献１では、電熱線どうしが接触しても短絡が生じないように、ポリイミド等を用いた絶縁皮膜で電熱線を被覆する方法が提案されている。

特開平４－３４７０９４号公報

しかし、特許文献１の方法は製造コストが増加するという問題がある。
本発明は、電熱線のキンクが発生し難い電気融着継手を提供する。

本発明は以下の態様を有する。
［１］ 円筒状の受口部を有する継手本体と、前記受口部の内周面に埋め込まれたコイル状の電熱線とを有し、前記電熱線の、巻き内径をＲ（単位：ｍｍ）、ヤング率をＥ（単位：ｋｇｆ／ｍｍ^２）、線径をｄ（単位：ｍｍ）とすると、下記式１で表されるリング剛性Ａが２．３×１０^－３ｋｇｆ／ｍｍ以上である、電気融着継手。
Ａ＝Ｅ・Ｉ／Ｒ^３ … 式１
Ｉ＝π・ｄ^４／６４ … 式２

本発明によれば、電熱線のキンクが発生し難い電気融着継手が得られる。

本発明に係る電気融着継手の例を示す正面図である。 電熱線にキンクが発生した電気融着継手のＸ線画像の例を示す模式図である。 実施例及び比較例の結果を示すグラフである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本実施形態の電気融着継手１を一部断面視した正面図である。本実施形態の電気融着継手１は継手本体２と、電熱線４とを有する。
継手本体２は、円筒状で両端に開口を有する。管軸Ｑ方向の中央に、内周面２ａから内方に突出する位置決め突起２ｂが存在し、その両側が、それぞれ円筒状の受口部３である。電気融着時には受口部３に樹脂管（図示せず）を挿入する。

受口部３には、継手本体２の内周面２ａに埋め込まれた電熱線４が存在する。管軸Ｑ方向において、電熱線４が存在する領域が加熱領域である。加熱領域と継手本体２の開口との間、及び加熱領域と位置決め突起２ｂとの間は、電熱線４が存在しないコールド領域である。
電熱線４は内周面２ａに沿うコイル状をなしており、内周面２ａの近傍に存在する。電熱線４の巻き内径Ｒと受口部３の内径ｒとの差を表す（Ｒ－ｒ）の値は、例えば０．１～５ｍｍであり、０．２～４ｍｍが好ましく、０．２～３ｍｍがより好ましい。
受口部３の内径ｒは、電気融着継手１の用途に応じて設計できる。受口部３の内径ｒが大きいと、電気融着時に電熱線４のキンクが生じやすく、本発明を適用することによる効果が大きい。

コイル状である電熱線４の、管軸Ｑ方向における線間の距離（電熱線の太さを含まない）は、例えば０．５～３ｍｍが好ましく、０．５～２ｍｍがより好ましい。線間の距離が均一でない場合は平均値で表す。
電熱線４の全巻き数は、管軸Ｑ方向における加熱領域の長さに応じて設定できる。

継手本体２の、管軸Ｑ方向の両端部の外周面には、継手本体２の径方向外側に突出する一対のターミナルピン１１が存在する。ターミナルピン１１は電熱線４に電気的に接続している。通電装置（図示略）のケーブルコネクタを、ターミナルピン１１に取り付けて、電熱線４に通電すると、電熱線４が発熱する。
加熱領域の外周面には、インジケータ１２が存在する。インジケータ１２は、継手本体２の径方向に凹む凹部１２ａの底面と一体的に形成されている。継手本体２の受口部３に樹脂管を挿入した状態で電熱線４が発熱すると、電熱線４の周りの樹脂が溶融して熱膨張する。受口部３と樹脂管との融着部分に充分な加圧力が発生するとインジケータ１２が径方向外側に隆起する。インジケータ１２が凹部１２ａから表出することで、融着が適性に行われたと判定できる。

継手本体２は熱可塑性樹脂組成物からなる。熱可塑性樹脂組成物として、例えばポリオレフィンを主成分とする樹脂組成物が挙げられる。本明細書において「ポリオレフィンを主成分とする樹脂組成物」とは、ポリオレフィンを５０質量％以上含む樹脂組成物を意味する。例えば、ポリオレフィンの１種以上からなる樹脂組成物、又はポリオレフィンの１種以上と、必要に応じた添加剤とを含む樹脂組成物が挙げられる。
継手本体２を構成する樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂は１種でもよく、２種以上でもよい。具体的には、ポリブテン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等を例示できる。
継手本体２を構成する樹脂組成物の融点は１２０～１３５℃が好ましく、１２５～１３０℃がより好ましい。

電熱線４は、通電すると発熱する材料からなる。電気抵抗が大きい材料が好適に用いられる。例えば、ニクロム線、鉄クロム合金線、銅線、銅ニッケル合金線、鉄ニッケル合金線、マンガン線、銅ニッケルマンガン合金線、ニッケルクロム合金線、クロメル線等が挙げられる。

電熱線４の、巻き内径をＲ（単位：ｍｍ）、ヤング率をＥ（単位：ｋｇｆ／ｍｍ^２）、線径をｄ（単位：ｍｍ）とするとき、下記式１で表されるリング剛性Ａが２．３×１０^－３ｋｇｆ／ｍｍ以上である。
Ａ＝Ｅ・Ｉ／Ｒ^３ … 式１
Ｉ＝π・ｄ^４／６４ … 式２
式１中のＩは、式２で表される断面二次モーメント（単位：ｍｍ^４）である。
例えば、電熱線４の巻き内径Ｒ（単位：ｍｍ）に応じて、電熱線４の材質（ヤング率Ｅ）及び線径ｄを、リング剛性Ａが所望の値となるように設計する。

電熱線４のリング剛性Ａが、２．３×１０^－３ｋｇｆ／ｍｍ以上であると、電熱線４のキンクを防止できる。リング剛性Ａは５．０×１０^－３ｋｇｆ／ｍｍ以上が好ましく、１．０×１０^－２ｋｇｆ／ｍｍ以上がより好ましい。リング剛性Ａの上限は特に限定されない。

電気融着継手１は、公知の方法で製造できる。例えば、継手本体２の内面形状に対応するコア金型を用意し、コア金型の外面上に電熱線４をコイル状に巻く。継手本体２の外面形状に対応する外側金型と、電熱線４を巻いたコア金型との間の空間に、樹脂組成物を射出成形する方法で電気融着継手１を製造できる。
又は、継手本体２を、電熱線４が存在する面を境界面とする内層部材と外層部材とに分割して成形する方法でも製造できる。例えば、まず、射出成形法で内層部材を成形し、その外面上に電熱線４をコイル状に巻く。電熱線４を巻いた内層部材を金型内に配置し、射出成形法で外層部材を成形するとともに、内層部材と外層部材とを一体化する方法で電気融着継手１を製造できる。

なお、本実施形態の電気融着継手１の形状はソケットであるが、これに限らず、円筒状の受口を有する形状であれば同様に適用できる。例えば、チーズ、エルボ等を例示できる。

以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
（実施例）
図１に示すソケット型の電気融着継手１を製造した。継手本体２は、高密度ポリエチレン樹脂を主成分とする樹脂組成物（融点１３０℃）からなる。
得られた電気融着継手１と樹脂管とを電気融着して接合した。樹脂管は、高密度ポリエチレン樹脂を主成分とする樹脂組成物（融点１３０℃）からなる。樹脂管の外径は電気融着継手１の呼び径に対応するものを選択した。
電気融着後にＸ線検査を行い、電熱線を観察してキンク発生の有無を調べた。図２は、電熱線のキンクが発生した電気融着継手のＸ線画像を模式的に示した図である。符号２０はキンクが発生した部分を示す。
寸法等が異なる各種電気融着継手１について、キンク発生の有無を調べた結果を図３に示す。図３において、横軸は継手の受口部の内径ｒ、縦軸はリング剛性Ａである。○はキンクが発生しなかった例であり、×はキンクが発生した例である。
図３の結果に示されるように、電熱線のリング剛性Ａが２．３×１０^－３ｋｇｆ／ｍｍ以上であるとき、キンクは発生しなかった。

１ 電気融着継手
２ 継手本体
２ａ 内周面
２ｂ 位置決め突起
３ 受口部
４ 電熱線

Claims (1)

1. 円筒状の受口部を有する継手本体と、前記受口部の内周面に埋め込まれたコイル状の電熱線とを有し、
   前記電熱線の、巻き内径をＲ（単位：ｍｍ）、ヤング率をＥ（単位：ｋｇｆ／ｍｍ^２）、線径をｄ（単位：ｍｍ）とすると、下記式１で表されるリング剛性Ａが２．３×１０^－３ｋｇｆ／ｍｍ以上である、電気融着継手。
   Ａ＝Ｅ・Ｉ／Ｒ^３ … 式１
   Ｉ＝π・ｄ^４／６４ … 式２

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