JP2023174497A - Fusing method, fusing system and fusing equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、融着方法、融着システムおよび融着装置に関する。 The present disclosure relates to a fusing method, a fusing system, and a fusing apparatus.
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1参照)。 BACKGROUND ART Electric fusion joints are often used to connect pipe bodies made of resin, such as resin pipes and metal-reinforced composite pipes having a resin layer and a metal reinforcing layer (for example, see Patent Document 1).
特許文献1に示す電気融着継手は、両端部に管受口と、管受口の奥に環状に形成されたストッパと、を備えており、管受口とストッパに電熱線が設けられている。
The electric fusion joint shown in
電気融着継手の2つの管受口に管体をそれぞれ挿し込んだ状態で発熱体に電圧を印加して発熱させることより、発熱体周囲における管受口およびストッパの樹脂と、管体の樹脂とが融着し、電気融着継手を介して管体どうしが接続される。 By applying voltage to the heating element to generate heat with the tube bodies inserted into the two tube sockets of the electric fusion joint, the resin of the tube socket and stopper around the heating element and the resin of the tube body are are fused together, and the tube bodies are connected to each other via the electric fusion joint.
しかしながら、従来は一定の電圧を発熱体に印加しているため樹脂温度が上昇し続け、一定時間を超えると過加熱の状態となるため、融着時間が短くなり、融着強度が確保できない場合がある。また、過加熱の状態となると、樹脂が分解して低分子となり、強度が低くなるおそれがある。 However, in the past, a constant voltage was applied to the heating element, so the resin temperature continued to rise, and if it exceeded a certain time, it would become overheated, resulting in a shortened fusion time and the possibility that the fusion strength could not be secured. There is. In addition, when the resin is overheated, the resin decomposes into low molecular weight molecules, which may reduce the strength.
本開示は、過加熱を抑制し、融着強度を安定的に発現することが可能な融着方法、融着システムおよび融着装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a fusion method, a fusion system, and a fusion device that can suppress overheating and stably develop fusion strength.
上記目的を達成するために、第1の開示にかかる融着方法は、熱可塑性樹脂を含む管が内側に挿入される継手受口部を有する筒状の本体部と、継手受口部に配置された電熱線を有する受口発熱部と、を備え、熱可塑性樹脂を含む電気融着継手と、管とを融着する融着方法であって、挿入工程と、加熱工程と、保温工程と、を備える。挿入工程は、電気融着継手の継手受口部の内側に管を挿入する。加熱工程は、受口発熱部の電熱線に通電して管に含まれる熱可塑性樹脂を所定温度範囲内に加熱する。保温工程は、管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を所定温度範囲に保つ。 In order to achieve the above object, the fusion method according to the first disclosure includes a cylindrical main body having a joint socket into which a tube containing a thermoplastic resin is inserted; A fusion bonding method for fusion bonding an electric fusion joint containing a thermoplastic resin and a pipe, comprising: a socket heating part having a heated heating wire; , is provided. In the insertion step, a tube is inserted inside the joint socket of the electric fusion joint. In the heating step, the heating wire of the socket heating section is energized to heat the thermoplastic resin contained in the tube to within a predetermined temperature range. The heat retention step maintains the temperature of the thermoplastic resin contained in the tube within a predetermined temperature range.
このように、管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を所定温度範囲に保つことで、樹脂が溶融する温度で保持し、過加熱を抑制することができる。また、管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を所定温度範囲に保つことで融着時間を伸ばすことができ、安定的に融着強度を発現することが可能となる。 In this way, by maintaining the temperature of the thermoplastic resin contained in the tube within a predetermined temperature range, it is possible to maintain the temperature at which the resin melts and suppress overheating. Further, by maintaining the temperature of the thermoplastic resin contained in the tube within a predetermined temperature range, the fusion time can be extended, and it becomes possible to stably develop fusion strength.
第2の開示にかかる融着方法は、第1の開示に係る融着方法であって、電気融着継手は、ストッパ部と、ストッパ発熱部と、を更に有する。ストッパ部は、本体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端面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。加熱工程は、受口発熱部の電熱線とともにストッパ発熱部の電熱線も通電する。挿入工程は、管の端面がストッパ部に突き当たるまで管を電気融着継手に挿入する。融着方法は、ストッパ部に向けて管に力を加える加圧工程を更に備える。 The fusion method according to the second disclosure is the fusion method according to the first disclosure, in which the electric fusion joint further includes a stopper part and a stopper heat generating part. The stopper part is provided on the inner surface of the main body part so as to protrude inwardly, and regulates the insertion position of the end surface of the pipe when the pipe is inserted inside the joint socket part. The stopper heat generating part has a heating wire arranged in the stopper part. In the heating step, the heating wire of the stopper heating section is energized together with the heating wire of the socket heating section. In the insertion step, the tube is inserted into the electric fusion joint until the end surface of the tube hits the stopper part. The fusion method further includes a pressurizing step of applying force to the tube toward the stopper portion.
このように、管の位置を規制するストッパ部が設けられた電気融着継手と管の融着接続においても、樹脂が溶融する温度で保持し、過加熱を抑制することができる。また、管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を所定温度範囲に保つことで融着時間を伸ばすことができ、安定的に融着強度を発現することが可能となる。 In this manner, even in the fusion connection of a pipe and an electric fusion joint provided with a stopper portion for regulating the position of the pipe, it is possible to maintain the temperature at which the resin melts and suppress overheating. Further, by maintaining the temperature of the thermoplastic resin contained in the tube within a predetermined temperature range, the fusion time can be extended, and it becomes possible to stably develop fusion strength.
また、ストッパ部と管の端面を融着接合することによって隙間が生じないように接続することができ、このような電気融着継手と管の配管構造は、超純水用に用いることができる。このように配管構造を超純水用に使用する場合、熱可塑性樹脂を過加熱の状態にすると高分子が分解された低分子の組成物が水に混じるおそれがあるが、本開示によれば熱可塑性樹脂が過加熱となることを抑制できるため、水への不純物の混入を防止することができる。 In addition, by fusion-bonding the stopper part and the end face of the pipe, the connection can be made without creating any gaps, and such a piping structure of electric fusion joints and pipes can be used for ultrapure water. . When such a piping structure is used for ultrapure water, if the thermoplastic resin is overheated, there is a risk that a low-molecular composition in which the polymer is decomposed may be mixed into the water, but according to the present disclosure, Since overheating of the thermoplastic resin can be suppressed, it is possible to prevent impurities from being mixed into water.
第3の開示にかかる融着方法は、第1または第2の開示に係る融着方法であって、保温工程において電熱線に印加する電圧は、加熱工程において電熱線に印加する電圧の0.6倍以上、0.9倍以下の電圧を電熱線に印加する。 The fusion method according to the third disclosure is the fusion method according to the first or second disclosure, in which the voltage applied to the heating wire in the heat retention step is 0.0% of the voltage applied to the heating wire in the heating step. A voltage of 6 times or more and 0.9 times or less is applied to the heating wire.
これにより、熱可塑性樹脂の溶融温度に保持することができ、過加熱となることを抑制し、かつ融着時間を伸ばすことができるため、安定的に融着強度を発現することができる。 Thereby, it is possible to maintain the melting temperature of the thermoplastic resin, suppress overheating, and extend the fusion time, so that fusion strength can be stably developed.
第4の開示にかかる融着方法は、第1または第2の開示に係る融着方法であって、所定温度範囲は、管に含まれる熱可塑性樹脂の融点以上、管に含まれる熱可塑性樹脂の熱分解開始温度未満である。 The fusion method according to the fourth disclosure is the fusion method according to the first or second disclosure, in which the predetermined temperature range is equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin contained in the tube, below the thermal decomposition onset temperature.
これにより、熱可塑性樹脂の温度が過加熱となって熱分解することを抑制し、かつ融着時間を伸ばすことができるため、安定的に融着強度を発現することができる。 Thereby, it is possible to suppress thermal decomposition due to overheating of the thermoplastic resin and to extend the fusion time, so that fusion strength can be stably developed.
第5の開示にかかる融着方法は、第1または第2の開示に係る融着方法であって、熱可塑性樹脂の温度は、管と電気融着継手との界面における温度である。所定温度範囲は、160度以上、250度以下である。 The fusion method according to the fifth disclosure is the fusion method according to the first or second disclosure, in which the temperature of the thermoplastic resin is the temperature at the interface between the pipe and the electric fusion joint. The predetermined temperature range is 160 degrees or more and 250 degrees or less.
このように管と電気融着継手との界面における温度を160度以上250度以下に設定することによって、過加熱となることを抑制し、かつ融着時間を伸ばすことができるため、安定的に融着強度を発現することができる。 In this way, by setting the temperature at the interface between the pipe and the electric fusion joint to 160 degrees or more and 250 degrees or less, overheating can be suppressed and the fusion time can be extended, resulting in stable It is possible to develop fusion strength.
第6の開示にかかる融着システムは、管と、電気融着継手と、融着装置と、を備える。管は、熱可塑性樹脂を含む。電気融着継手は、熱可塑性樹脂を含む、電気融着継手は、筒状の本体部と、受口発熱部と、コネクタ取付部と、を有する。本体部は、管が内側に挿入される継手受口部を有する。受口発熱部は、継手受口部に配置された電熱線を有する。コネクタ取付部は、本体部の外面に配置され、電熱線に接続されている。融着装置は、コネクタと、制御部と、を有する。コネクタは、コネクタ取付部に取り付けられる。制御部は、コネクタ取付部を介して受口発熱部の電熱線に通電して管に含まれる熱可塑性樹脂を所定温度範囲内に加熱し、管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を所定温度範囲に保つように制御を行う。 A fusion system according to a sixth disclosure includes a pipe, an electric fusion joint, and a fusion device. The tube includes thermoplastic resin. The electric fusion joint includes a thermoplastic resin, and has a cylindrical main body, a socket heat generating part, and a connector attachment part. The main body has a joint socket into which the tube is inserted. The socket heat generating part has a heating wire arranged in the joint socket part. The connector attachment part is arranged on the outer surface of the main body part and connected to the heating wire. The fusion device includes a connector and a control section. The connector is attached to the connector attachment part. The control section heats the thermoplastic resin contained in the tube to within a predetermined temperature range by energizing the heating wire of the socket heating section via the connector mounting section, and brings the temperature of the thermoplastic resin contained in the tube within the predetermined temperature range. control to maintain the
このように、管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を所定温度範囲に保つことで、樹脂が溶融する温度で保持し、過加熱を抑制することができる。また、管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を所定温度範囲に保つことで融着時間を伸ばすことができ、安定的に融着強度を発現することが可能となる。 In this way, by maintaining the temperature of the thermoplastic resin contained in the tube within a predetermined temperature range, it is possible to maintain the temperature at which the resin melts and suppress overheating. Further, by maintaining the temperature of the thermoplastic resin contained in the tube within a predetermined temperature range, the fusion time can be extended, and it becomes possible to stably develop fusion strength.
第7の開示にかかる融着装置は、熱可塑性樹脂を含む管が内側に挿入される継手受口部を有する筒状の本体部と、継手受口部に配置された電熱線を有する受口発熱部と、本体部の表面に配置され、電熱線に接続されたコネクタ取付部と、を有する、熱可塑性樹脂を含む電気融着継手と、管とを融着する融着装置であって、コネクタと、制御部と、を備える。コネクタは、コネクタ取付部に取り付けられる。制御部は、コネクタ取付部を介して受口発熱部の電熱線に通電して管に含まれる熱可塑性樹脂を所定温度範囲内に加熱し、管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を所定温度範囲に保つように制御を行う。 A fusion device according to a seventh disclosure includes a cylindrical main body portion having a joint socket into which a tube containing a thermoplastic resin is inserted, and a socket having a heating wire disposed in the joint socket. A fusion device for welding an electric fusion joint containing a thermoplastic resin and a pipe, the fusion device having a heat generating part and a connector attachment part disposed on the surface of a main body part and connected to a heating wire, It includes a connector and a control section. The connector is attached to the connector attachment part. The control section heats the thermoplastic resin contained in the tube to within a predetermined temperature range by energizing the heating wire of the socket heating section via the connector mounting section, and brings the temperature of the thermoplastic resin contained in the tube within the predetermined temperature range. control to maintain the
このように、管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を所定温度範囲に保つことで、樹脂が溶融する温度で保持し、過加熱を抑制することができる。また、管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を所定温度範囲に保つことで融着時間を伸ばすことができ、安定的に融着強度を発現することが可能となる。 In this way, by maintaining the temperature of the thermoplastic resin contained in the tube within a predetermined temperature range, it is possible to maintain the temperature at which the resin melts and suppress overheating. Further, by maintaining the temperature of the thermoplastic resin contained in the tube within a predetermined temperature range, the fusion time can be extended, and it becomes possible to stably develop fusion strength.
本開示によれば、過加熱を抑制し、融着強度を安定的に発現することが可能な融着方法、融着システムおよび融着装置を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a fusion method, a fusion system, and a fusion device that can suppress overheating and stably develop fusion strength.
以下に、本開示にかかる実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments according to the present disclosure will be described below with reference to the drawings.
(実施形態1)
<構成>
図1は、本開示の実施形態における融着システム100の構成を示す図である。図1に示すように、融着システム100は、電気融着継手1と、樹脂管2(管の一例)と、樹脂管3(管の一例)と、融着装置4と、を備える。融着装置4によって電気融着継手1と樹脂管2と樹脂管3を熱融着する。
(Embodiment 1)
<Configuration>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a
図2は、本開示の実施の形態における電気融着継手1と、電気融着継手によって接続される樹脂管2と、樹脂管3とを示す図である。図1は、配管構造110の分解図ともいえる。配管構造110は、例えば、電気融着継手1、樹脂管2と、樹脂管3と、を有する。
FIG. 2 is a diagram showing an
図2に示すように、電気融着継手1は、樹脂管2と樹脂管3と融着され、樹脂管2と樹脂管3を接続する。樹脂管2と樹脂管3は、それぞれ熱可塑性樹脂で形成されている。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン等のポリオレフィンを挙げることができる。
As shown in FIG. 2, the
樹脂管2及び樹脂管3には、内部に断面円形状の流路2f、3f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2と樹脂管3が電気融着継手1によって接続された状態では、樹脂管2と樹脂管3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。
The
なお、電気融着継手1、樹脂管2および樹脂管3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とする。また、電気融着継手1、樹脂管2および樹脂管3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。
Note that the direction in which the axes of the
樹脂管2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3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2および樹脂管3が融着して接続された状態が、配管構造110を構成する。
The
(電気融着継手1)
図3は、電気融着継手1の断面構成を示す図である。電気融着継手1は、熱可塑性樹脂を含む。電気融着継手1は、図3に示すように、本体部11と、ストッパ部12と、受口発熱部13、14と、ストッパ発熱部15と、コネクタ取付部16と、を有する。
(Electric fusion joint 1)
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the
(本体部11)
本体部11は、熱可塑性樹脂で形成されている。本体部11は、筒状であって、継手受口部21と、継手受口部22と、連設部23と、を有する。本体部11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、ポリエチレン等のポリオレフィンを挙げることができる。熱可塑性樹脂として、溶出量の少ないPE(ポリエチレン)を用いてもよい。熱可塑性樹脂として、融点が130℃程度の、溶出量の少ないHDPE(高密度ポリエチレン樹脂)を用いてもよい。
(Main body part 11)
The
継手受口部21は、本体部11の一方の端11b側に配置されている。継手受口部21の内側には、樹脂管2が挿入される。継手受口部22は、筒状である。継手受口部22は、本体部11の他方の端11c側に配置されている。継手受口部22は、筒状である。継手受口部22の内側には、樹脂管3が挿入される。
The
連設部23は、図2に示すように継手受口部21と継手受口部22に連なっており、継手受口部21と継手受口部22を接続する。連設部23は、継手受口部21と継手受口部22の間を繋ぐ部分であり、ストッパ部12が径方向Bの内側に設けられている。
The connecting
継手受口部21は、内面11aから径方向Bの内側に向かって突出した突出部24を有している。突出部24は、円環状である。突出部24は、周方向Cに沿って全周に亘って形成されている。突出部24は、ストッパ部12と軸線方向Aにおいて並んで配置されている。突出部24は、ストッパ部12よりも径方向内側への突出量が少ない。突出部24によって、継手受口部21の内周面に段差形状が形成されている。突出部24は、側面24aと、周面24bと、を有する。側面24aは、本体部11の内面11aから径方向Bの内側に向かって軸線方向Aに対して垂直に形成されている。周面24bは、突出部24の径方向内側の端面である。周面24bは、側面24aの径方向内側の端からストッパ部12の方向(端11c方向)に形成され、ストッパ部12に繋がっている。周面25bは、軸線方向Aと平行に形成されている。なお、本明細書において、垂直とは、設計誤差を含んでいてもよく、社会通念上垂直と認められる範囲を含む。また、本明細書において、並行とは、設計誤差を含んでいてもよく、社会通念上平行と認められる範囲を含む。
The
継手受口部22は、内面11aから径方向Bの内側に向かって突出した突出部25を有している。突出部25は、円環状である。突出部25は、周方向Cに沿って全周に亘って形成されている。突出部25は、ストッパ部12と軸線方向Aにおいて並んで配置されている。突出部25は、ストッパ部12よりも径方向内側への突出量が少ない。突出部25によって、継手受口部21の内周面に段差形状が形成されている。突出部25は、側面25aと、周面25bと、を有する。側面25aは、本体部11の内面11aから径方向Bの内側に向かって軸線方向Aに対して垂直に形成されている。周面25bは、突出部25の径方向内側の端面である。周面25bは、側面25aの径方向内側の端からストッパ部12の方向(端11b方向)に向かって形成され、ストッパ部12に繋がっている。周面25bは、軸線方向Aと平行に形成されている。
The
図4は、電気融着継手1の継手受口部21の内側に樹脂管2を挿し込み、継手受口部22の内側に樹脂管3を挿し込んだ状態を示す断面構成図である。図4に示すように、樹脂管2は、継手受口部21の突出部24の内側に挿入される。樹脂管3は、継手受口部22の突出部25の内側に挿入される。
FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram showing a state in which the
(ストッパ部12)
ストッパ部12は、円環状に形成されている。ストッパ部12は、本体部11の内面11a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12は熱可塑性樹脂を含む。ストッパ部12には、好ましくは本体部11で用いられる熱可塑性樹脂と同一の樹脂が用いられる。そのため、ストッパ部12を形成する熱可塑性樹脂としては、本体部11と同様に、230℃未満の融点の、ポリエチレン等のポリオレフィンを挙げることができる。熱可塑性樹脂として、溶出量の少ないPE(ポリエチレン)を用いてもよい。熱可塑性樹脂として、融点が130℃程度の、溶出量の少ないHDPE(高密度ポリエチレン樹脂)を用いてもよい。
(Stopper part 12)
The
ストッパ部12は、図3に示すように、本体部11の内面11a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12は、本体部11の連設部23の径方向Bの内側に配置されている。なお、ストッパ部12は、本体部11と一つの部材として形成されてもよいし、本体部11と別部材として形成されてもよい。
As shown in FIG. 3, the
ストッパ部12は、図3に示すように、突出部24と突出部25の間に配置されている。ストッパ部12は、第1側面12aと、第2側面12bと、周面12cとを有する。周面12cは、ストッパ部12の径方向内側の端面である。
The
第1側面12aは、突出部24の周面24bの側面24aとは反対側の端から径方向Bの内側に向かって形成されている。第1側面12aは、軸線方向Aに対して垂直に形成されている。
The
第2側面12bは、突出部25の周面25bの側面25aとは反対側の端から径方向Bの内側に向かって形成されている。第2側面12bは、軸線方向Aに対して垂直に形成されている。
The
周面12cは、第1側面12aの径方向内側の端と、第2側面12bの径方向内側の端を繋ぐ。周面12cは、本体部11の内面11aと平行に形成されている。
The
継手受口部21の内側に樹脂管2が挿入されると、図4に示すように、ストッパ部12の第1側面12aに樹脂管2の端面2aが接触し、端面2aの挿入位置が規制される。なお、第1側面12aに樹脂管2の端面2aが接触するとは、第1側面12aに端面2aが直接接触する場合と、端面2aがストッパ発熱部15の電熱線33(後述する)を介して第1側面12aに間接的に接触する場合を含む。
When the
継手受口部22の内側に樹脂管3が挿入されると、図4に示すように、ストッパ部12の第2側面12bに樹脂管3の端面3aが接触し、端面3aの挿入位置が規制される。なお、第2側面12bに端面3aが接触するとは、第2側面12bに端面3aが直接接触する場合と、端面3aがストッパ発熱部15の電熱線33(後述する)を介して第2側面12bに間接的に接触する場合を含む。
When the
(受口発熱部13、14)
受口発熱部13、14は、図3に示すように、継手受口部21、22に設けられている。受口発熱部13は、図3に示すように継手受口部21の突出部24に埋め込まれた電熱線31を有している。電熱線31は、周面24bに沿って周方向に2周巻き回されるように配置されている。電熱線31は、周面24bの近傍に配置されている。なお、電熱線31は、一部が周面24bまたは側面24aから流路1f側に露出するように突出部24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。突出部24は、軸線方向Aにおいて2周分の電熱線31が巻き回される長さ形成されている。
(
The socket
受口発熱部14は、図3に示すように継手受口部22の突出部25に埋め込まれた電熱線32を有している。電熱線32は、周面25bに沿って周方向に2周巻き回されるように配置されている。電熱線32は、周面25bの近傍に配置されている。なお、電熱線32は、一部が周面25bまたは側面25aから流路1f側に露出するように突出部25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。突出部25は、軸線方向Aにおいて2周分の電熱線32が巻き回される長さ形成されている。
The socket
電熱線31は、例えば導線31aと、絶縁皮膜31bと、被覆樹脂31cと、を有している。電熱線32は、例えば導線32aと、絶縁皮膜31bと、被覆樹脂32cを有している。導線31a、32a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。
The
絶縁皮膜31b、32bは、導線31a、32aの周囲を覆うように設けられている。絶縁皮膜31b、32b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31b、32b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。なお、電熱線31、32は、絶縁皮膜31b、32bを有していなくてもよい。被覆樹脂31c、32cは、絶縁皮膜31b、32bの周囲を覆うように設けられている。被覆樹脂31c、32cは、熱可塑性樹脂で形成されている。被覆樹脂31c、32cは、本体部11で用いられる熱可塑性樹脂と同一の樹脂が用いられてもよい。熱可塑性樹脂としては、230℃未満の融点の、ポリエチレン等のポリオレフィンを挙げることができる。熱可塑性樹脂として、溶出量の少ないPE(ポリエチレン)を用いてもよい。熱可塑性樹脂として、融点が130℃程度の、溶出量の少ないHDPE(高密度ポリエチレン樹脂)を用いてもよい。
The insulating
受口発熱部13は、受口発熱部14とストッパ部12を基準に左右対称に設けられている。なお、本実施形態では、電熱線31、32は軸線方向Aにおいて接触するように巻き回されているが、接触せずに隙間が設けられていてもよい。
The socket
図3に示すように、軸線方向Aにおいて、受口発熱部13はストッパ部12に隣り合うように配置されている。また、軸線方向Aにおいて、受口発熱部14はストッパ部12に隣り合うように配置されている。例えば、図3に示すように、第1側面12aを径方向B外側に延ばした仮想面M1に接するように電熱線31は配置されている。また、例えば、図3に示すように、第2側面12bを径方向B外側に延ばした仮想面M2に接するように電熱線32は配置されている。
As shown in FIG. 3, in the axial direction A, the socket
このように、受口発熱部13、14は、軸線方向Aにおいてストッパ部12の隣に仮想面M1、M2に接するように配置されているが、受口発熱部13、14とストッパ部12の間に所定の間隔が設けられていてもよい。
In this way, the socket
また、受口発熱部13、14の各々において、電熱線31、32が2周接触して巻き回されているが、2周に限らなくてもよい。また、全部または一部が接しくしなくてもよい。また、所定数が隣接する部分が複数設けられていてもよい。
Moreover, in each of the socket
また、受口発熱部13と受口発熱部14は、ストッパ部12を挟んで左右対称に設けられているが、これに限らなくてもよい。例えば、ストッパ部12を挟んで一方の継手受口部21では電熱線31が2周巻き回されており、他方の継手受口部22では電熱線32が3周巻き回されていてもよい。
Moreover, although the socket
(ストッパ発熱部15)
ストッパ発熱部15は、ストッパ部12に設けられている。ストッパ発熱部15は、電熱線33を有している。電熱線33は、軸線方向Aに沿って周方向Cに巻き回されるようにストッパ部12に設けられている。電熱線33は、本実施形態では、ストッパ部12に例えば4周巻き回されている。本実施の形態のストッパ発熱部15では、隣り合う電熱線33は全て接触しているが、隙間が設けられていてもよい。
(Stopper heat generating part 15)
The stopper
電熱線33は、ストッパ部12の周面12cに接するようにストッパ部12に埋め込まれているが、一部が第1側面12a、第2側面12bまたは周面12cから流路1f側に露出するようにストッパ部12に埋められていてもよいし、ストッパ部12の周面12cから所定間隔をおいて埋設されていてもよい。ストッパ部12は、軸線方向Aにおいて4周分の電熱線33が巻き回される長さ形成されている。
The
電熱線33は、例えば図3に示すように、導線33aと、絶縁皮膜33bと、被覆樹脂33cと、を有している。導線33a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。
For example, as shown in FIG. 3, the
絶縁皮膜33bは、導線33aの周囲を覆うように設けられている。絶縁皮膜33b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33b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。なお、電熱線33は、絶縁皮膜33bを有していなくてもよい。被覆樹脂33cは、絶縁皮膜33bの周囲を覆うように設けられている。被覆樹脂33cは、熱可塑性樹脂で形成されている。被覆樹脂33cは、本体部11で用いられる熱可塑性樹脂と同一の樹脂が用いられてもよい。熱可塑性樹脂としては、230℃未満の融点の、ポリエチレン等のポリオレフィンを挙げることができる。熱可塑性樹脂として、溶出量の少ないPE(ポリエチレン)を用いてもよい。熱可塑性樹脂として、融点が130℃程度の、溶出量の少ないHDPE(高密度ポリエチレン樹脂)を用いてもよい。
The insulating
本実施形態では、ストッパ発熱部15において1本の電熱線33が隣と接触するように4周巻き回されているが、これ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、1本に限らず、2本以上の電熱線33を巻き回してストッパ発熱部15を形成してもよい。電熱線33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。
In the present embodiment, one
(コネクタ取付部16)
コネクタ取付部16は、図3に示すように、2本のピン41b、41cを有する。2本のピン41b、41cは、本体部11の外面11dから径方向の外側に向かって突出するように設けられている。2本のピン41b、41cのうち一方のピン41bは、図3に示すように、本体部11の端11bの近傍に配置され、他方のピン41cは端11cの近傍に配置されている。2本のピン41b、41cは、図示していないが、受口発熱部13、14の電熱線31、32およびストッパ発熱部15の電熱線33と接続されている。ピン41b、電熱線31、電熱線32、電熱線33およびピン41cの順に繋がっている。本実施形態では、電熱線31と電熱線32と電熱線33は、一本の電熱線である。この一本の電熱線は、ピン41bから受口発熱部13まで伸び、受口発熱部13,ストッパ発熱部15および受口発熱部14を順に形成し、ピン41cまで伸びている。ピン41b、41cに、融着装置4のコネクタが取り付けられ、通電が行われると、電熱線31、32、33が発熱する。
(Connector mounting part 16)
As shown in FIG. 3, the
(治具5)
電気融着継手1を用いて樹脂管2と樹脂管3を融着接合する際に、電気融着継手1、樹脂管2および樹脂管3を支持する治具5が用いられる。
(Jig 5)
When the
以下に、治具5について説明する。治具5に樹脂管2、電気融着継手1および樹脂管3が配置される。図5は、治具5を示す図である。図6は、治具5を示す平面模式図である。図7は、樹脂管2、電気融着継手1、および樹脂管3を治具5に取り付けた状態を示す図である。
The
治具5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、台座250と、を備える。
The
(台座250)
台座250は、板状の部材である。台座250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を支持する。また、台座250は、押圧部240を支持する。
(pedestal 250)
(第1クランプ部210)
第1クランプ部210は、樹脂管2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。
(First clamp part 210)
The
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2、樹脂管3および電気融着継手1を治具5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。
The bearing
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。
The
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2の外周を挟み込むことができる。樹脂管2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2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。
The
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。
The
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2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2が凹部212aに嵌るように配置される。
The
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。
The
(第2クランプ部220)
第2クランプ部220は、樹脂管3を挟み込んで固定する。第2クランプ部220は、樹脂管3の中心軸が樹脂管2の中心軸と一致するように樹脂管3を固定する。
(Second clamp part 220)
The
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250に固定されている。
The
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。
The
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3の外周を挟み込むことができる。樹脂管3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3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。
The
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。
The
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3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3が凹部222aに嵌るように配置される。
The
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。
The
樹脂管2と樹脂管3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2を挟み、第2クランプ部220で樹脂管3を挟むことによって、治具5に樹脂管2と樹脂管3と電気融着継手1を配置することができる。
With the
(軸部230)
軸部230は、台座250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2および第2クランプ部220に固定された樹脂管3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。
(Shaft portion 230)
The
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。
The
(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、例えば、図6に示すように、電動シリンダ241と、連結部242と、を有する。
(Press section 240)
The
図6に示すように、電動シリンダ241は、台座250の側方に配置されている。電動シリンダ241は、モータ(不図示)と、ロッド243と、シリンダ244と、を有する。ロッド243は、軸線方向Aと平行に配置されている。ロッド243は、モータの駆動によって、シリンダ244に対して軸線方向Aと平行な方向に沿って移動可能である。
As shown in FIG. 6, the
連結部242は、ロッド243と下側クランプ部211と繋ぐ。連結部242は、略板状の部材である。連結部242は、平面視において軸線方向Aに対して垂直な方向(幅方向)に配置されている。連結部242の幅方向における一方の端部242aは、ロッド243に固定されている。連結部242の幅方向における他方の端部242bは、軸部230に貫通されている。端部242bは、下側クランプ部211に固定されている。
The connecting
ロッド243がシリンダ244に向かって移動すると、下側クランプ部211を含む第1クランプ部210が、軸部230に沿って第2クランプ部220側に向かって移動する(A1方向)。
When the
なお、図7に示すように、治具5に樹脂管2と樹脂管3と電気融着継手1とを配置した状態で押圧部240によって第1クランプ部210に荷重をかけることによって、樹脂管2の端面2aと樹脂管3の端面3aがストッパ部12に押し付けられるように荷重が付与される。
As shown in FIG. 7, by applying a load to the
(融着装置4)
次に、電気融着継手1に通電を行う融着装置4について説明する。
(Fusing device 4)
Next, the
融着装置4は、図1に示すように、一対のコネクタ51b、51cと、本体部52と、を有している。一対のコネクタ51b、51cは、電気融着継手1のコネクタ取付部16のピン41b、41cに取り付けられる。本体部52は、操作部53と、入力部54と、制御部55と、を有する。操作部53は、作業者が操作する。操作部53は、例えば、通電を開始するスタートボタン等を含む。入力部54は、電気融着継手1に関する情報を入力する。入力部54は、例えば、電気融着継手1に付属するバーコードを読むバーコードリーダとして示されているが、これに限らなくてもよく、作業者が手で入力を行うタッチパネルであってもよい。電気融着継手1には、外径、内径、肉厚または材質が異なる複数種類が用意されている。融着装置4は、入力部54を介して電気融着継手1に関する情報を読み取ることによって、電気融着継手1の種類を特定し、その種類に合わせた通電の制御を行う。
As shown in FIG. 1, the
制御部55は、電気融着継手1に供給する電力の制御を行う。制御部55は、プロセッサと、記憶装置を含む。プロセッサは、例えばCPU(Central Processing Unit)である。或いは、プロセッサは、CPUと異なるプロセッサであってもよい。プロセッサは、プログラムに従って通電を制御するための処理を実行する。記憶装置は、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリおよびRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリを含む。記憶装置は、ハードディスク、あるいはSSD(Solid State Drive)などの補助記憶装置を含んでいてもよい。記憶装置は、非一時的な(non-transitory)コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置は、通電を制御するためのプログラムおよびデータを記憶している。記憶装置は、電気融着継手1の種類毎に通電のプログラムを記憶している。
The
図8(a)は、印加電圧と時間の関係を示すグラフである。図8(b)は、図8(a)に示すように電圧を印加した場合の温度を示す図である。温度は、図4の位置P1における温度である。位置P1は、電気融着継手1と樹脂管2との間の界面である。詳細には、位置P1は、樹脂管2の端面2a上に設けられており、樹脂管2を電気融着継手1に挿し込んだ状態において、電熱線33の近傍であり、電気融着継手1のストッパ部12の第1側面12aと接する位置である。位置P1は、樹脂管2を電気融着継手1に挿し込んだ状態の径方向Bにおいてストッパ発熱部15と受口発熱部13の間の位置である。
FIG. 8(a) is a graph showing the relationship between applied voltage and time. FIG. 8(b) is a diagram showing the temperature when voltage is applied as shown in FIG. 8(a). The temperature is the temperature at position P1 in FIG. Position P1 is the interface between
図8(a)に示すように、制御部55は、通電を開始した時刻t0から時刻t1まで第1の所定電圧V1を電気融着継手1に印加する。次に、制御部55は、時刻t1で印加する電圧をV1からV2に切り替え、時刻t1から時刻t2まで第2の所定電圧V2を電気融着継手1に印加する。第2の所定電圧V2は、第1の所定電圧V1よりも低い温度に設定されている。
As shown in FIG. 8A, the
第1の所定電圧V1を印加することによって、樹脂管2の端面2aの位置P1における熱可塑性樹脂の温度が上昇する。第1の所定電圧V1を所定時間D1(時刻t0から時刻t1まで)の間を印加することで、位置P1における熱可塑性樹脂の温度が融着に適した温度範囲となる。融着に適した温度は、図8(b)において、T1以上、T2以下として示されている。いいかえると、電気融着継手1の種類毎に、位置P1における熱可塑性樹脂の温度が融着に適した温度範囲T1~T2になるような第1の所定電圧V1および第1の所定電圧V1を印加する所定時間D1(時刻t0~t1)が、予め実験により求められて記憶装置に記憶されている。温度T1℃は、例えば、熱可塑性樹脂の溶融温度に設定することができる。温度T2℃は、例えば、T2℃を超えると熱可塑性樹脂に対して過加熱となる温度に設定することができる。また、温度T1℃は、熱可塑性樹脂の融点、温度T2℃は、T2℃より高くなると熱可塑性樹脂の熱分解が開始する温度もしくは、熱可塑性樹脂の炭化が開始する温度に設定することができる。例えば、T1℃を160℃、T2℃を250℃に設定することができる。熱可塑性樹脂の融着に適した温度範囲を、160℃以上250℃以下の範囲に設定することができる。第1の所定電圧V1は、熱可塑性樹脂が発煙しない程度の電力が供給される値に設定される。例えば、第1の所定電圧V1は、20V以上、80V以下に設定することができる。以上のように、第1の所定電圧V1を所定時間D1印加すると、位置P1における熱可塑性樹脂の温度がT1以上、T2以下の範囲内の所定温度T3に達する。
By applying the first predetermined voltage V1, the temperature of the thermoplastic resin at the position P1 of the
時刻t1において第1の所定電圧V1から第2の所定電圧V2に切り替えて、第2の所定電圧V2を電気融着継手1に印加することによって、位置P1における熱可塑性樹脂の温度を融着に適した温度範囲T1~T2に保温することができる。いいかえると、電気融着継手1の種類毎に、融着に必要な熱量が供給できるような第2の所定電圧V2および第2の所定電圧V2を印加する所定時間D2が、予め実験により求められて記憶装置に記憶されている。このように、第1の所定電圧V1、所定時間D1、第2の所定電圧V2および所定時間D2が記憶装置に記憶されているため、例えば温度センサ等を備えなくても適切に溶着を行うことができる。
By switching from the first predetermined voltage V1 to the second predetermined voltage V2 at time t1 and applying the second predetermined voltage V2 to the
なお、樹脂温度がT1以上になると融着が始まるため、温度T1となる時刻をt3は時刻t1よりも早く、時刻t3から時刻t2までが融着時間D3となる。第2の所定電圧V2の大きさは、例えば、第1の所定電圧V1の0.6倍以上、0.9倍以下の値に設定することができ、より好ましくは、0.70倍以上、0.86倍以下である。 Note that since fusion starts when the resin temperature reaches T1 or more, the time t3 at which the resin temperature reaches T1 is earlier than time t1, and the fusion time D3 is from time t3 to time t2. The magnitude of the second predetermined voltage V2 can be set, for example, to a value of 0.6 times or more and 0.9 times or less of the first predetermined voltage V1, more preferably 0.70 times or more, It is 0.86 times or less.
<融着方法>
次に、本開示にかかる実施の形態の融着方法を説明する。なお、図9は、本実施の形態の融着方法を説明するためのフロー図である。
<Fusing method>
Next, a fusion method according to an embodiment of the present disclosure will be described. Note that FIG. 9 is a flow diagram for explaining the fusion method of this embodiment.
はじめに、ステップS1において、ストッパ部12によって樹脂管2の端面2a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21の内側に樹脂管2が挿入される。また、ストッパ部12によって樹脂管3の端面3a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22の内側に樹脂管3が挿入される。電気融着継手1に樹脂管2および樹脂管3が差し込まれた状態が図4に示されている。なお、電気融着継手1に挿入する際に、樹脂管2の端面2aおよび端面2aの近傍の外面と、樹脂管3の端面3aおよび端面3aの近傍の外面をスクレープ処理してもよい。ステップS1は、挿入工程の一例に対応する。
First, in step S1, the
次に、ステップS2において、図7に示すように、第1クランプ部210によって樹脂管2を挟み込んで固定し、第2クランプ部220によって樹脂管3を挟み込んで固定し、治具5に樹脂管2、電気融着継手1および樹脂管3が配置される。
Next, in step S2, as shown in FIG. 2.
次に、ステップS3において、コネクタ取付部16の2本のピン41b、41cに融着装置4のコネクタ51b、51cが取り付けられる。
Next, in step S3, the
次に、ステップS4において、作業者が入力部54を用いることによって、制御部55は電気融着継手1に関する情報を取得する。
Next, in step S4, the operator uses the
次に、ステップS5において、作業者が操作部53を操作することによって、制御部55は電気融着継手1の種類に応じて予め設定された第1の所定電圧V1を所定時間D1の間、電気融着継手1に印加する。第1の所定電圧V1を所定時間D1の間印加することによって、樹脂管2の端面2aの位置P1の熱可塑性樹脂の温度が、融着に適した温度範囲に達する。ステップS5は、加熱工程の一例に対応する。
Next, in step S5, when the operator operates the
次に、ステップS6において、制御部55は、第1の所定電圧V1から第2の所定電圧V2に印加電圧を切り替えて、所定時間D2の間、第2の所定電圧V2を印加する。これにより、融着に必要な熱量が熱可塑性樹脂に与えられる。ステップS6は、保温工程の一例に対応する。また、ステップS5およびステップS6の双方において、電動シリンダ241を駆動させてロッド243をA1側に向かって移動することによって、第1クランプ部210に第2クランプ部220に向かう荷重が付与される。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2の端面2aがストッパ部12の第1側面12aに押し付けられ、樹脂管3の端面3aがストッパ部12の第2側面12bに押し付けられる。融着に必要な熱量を電気融着継手1に付与するとともに、樹脂管2、3を電気融着継手1に押圧することによって電気融着継手1と樹脂管2,3の間の融着が行われる。ステップS5およびステップS6は、加圧工程の一例に対応する。
Next, in step S6, the
次に、ステップS7において、溶融された樹脂管2、電気融着継手1および樹脂管3の冷却が所定時間行われる。なお、押圧は、ステップS7における冷却が終了するまで行っていてもよいし、ステップS6における加熱の停止とともに停止してもよい。
Next, in step S7, the melted
図10は、樹脂管2、電気融着継手1および樹脂管3が融着された状態を示す断面図である。ストッパ部12、樹脂管2の端面2aおよび樹脂管3の端面3aが溶融し、樹脂管2、3によって押されて狭まり、樹脂管2、3の間を埋めて、ビードRが形成されている。ビードRは、電熱線33の被覆樹脂33c、ストッパ部12、樹脂管2の端面2a、および樹脂管3の端面3aの熱可塑性樹脂が溶融して形成される。樹脂が溶融した状態での押圧部240の押圧によって、樹脂管2、3はストッパ部12を潰しながら電気融着継手1の内側へと移動し、移動した量に応じてビードRが形成される。また、樹脂管2の外面2dと受口発熱部13の電熱線31の周囲の樹脂が融着し、樹脂管3の外面3dと受口発熱部14の電熱線32の周囲の樹脂が融着する。
FIG. 10 is a sectional view showing a state in which the
(配管構造110の超純水用途)
本実施形態1の配管構造110は、後述する実施形態2と異なり、樹脂管2と樹脂管3の間に隙間が形成されないため、液体の滞留が抑制される。このため、実施形態1の配管構造110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110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。
(Ultrapure water application of piping structure 110)
Unlike
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。 Ultrapure water is water with extremely high purity, and is suitably used for cleaning electronic equipment such as semiconductor devices, for example. There are many indicators for expressing the grade of ultrapure water, but in this embodiment, the electrical resistivity of ultrapure water is 18.2 MΩ·cm or more, and the TOC is 50 ppb or less.
本開示にかかる実施の形態の配管構造110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。
The
また、本発開示にかかる実施の形態の配管構造110は例えばポリエチレン系樹脂層を有していてもよく、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。
なお、電気融着継手1を超純水用途として使用した場合、ビードRが、電気融着継手1のうち唯一超純水と接液する部分となる。そのため、ビードRを形成する電熱線33の被覆樹脂33cおよびストッパ部12を形成する熱可塑性樹脂は、溶出量の少ないHDPE(高密度ポリエチレン樹脂)を用いる方が好ましい。
Moreover, the
Note that when the
(実施形態2)
次に、本開示にかかる実施形態2の電気融着継手300について説明する。図11は、本実施形態2の電気融着継手300を示す断面図である。
(Embodiment 2)
Next, an electric fusion joint 300 according to a second embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 11 is a sectional view showing an
本実施形態2の電気融着継手300は、実施形態1の電気融着継手1と異なりストッパ部12が設けられていない。また、受口発熱部における電熱線31、32が巻き回されている数が、実施形態1と異なっている。
The
電気融着継手300は、本体部311と、受口発熱部313、314と、コネクタ取付部16と、を有する。本体部311は、筒状であって、継手受口部321と、継手受口部322と、連設部323と、を有する。本体部311は熱可塑性樹脂を含む。本体部311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℃未満の融点に好ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン等のポリオレフィンを挙げることができる。
The electric fusion joint 300 includes a
継手受口部321は、本体部311の一方の端311b側に配置されている。継手受口部321の内側には、樹脂管2が挿入される。継手受口部322は、筒状である。継手受口部322は、本体部311の他方の端311c側に配置されている。継手受口部322は、筒状である。継手受口部322の内側には、樹脂管3が挿入される。連設部323は、図11に示すように継手受口部321と継手受口部322に連なっており、継手受口部321と継手受口部322を接続する。連設部323は、継手受口部321と継手受口部322の間を繋ぐ部分である。
The
継手受口部321は、本体部311の内面311aから径方向Bの内側に向かって突出した突出部324を有している。突出部324は、円環状である。突出部324は、周方向Cの全周に亘って形成されている。突出部324によって、継手受口部21の内周面に段差形状が形成されている。突出部324は、第1側面324aと、第2側面324bと、周面324cと、を有する。第1側面324aは、本体部311の内面311aから径方向Bの内側に向かって軸線方向Aに対して垂直に形成されている。第2側面324bは、本体部311の内面311aから径方向Bの内側に向かって軸線方向Aに対して垂直に形成されている。第1側面324aは、第2側面324bよりも端311b側に配置されている。周面324cは、第1側面324aの径方向B内側の端と、第2側面324bの径方向内側の端を繋ぐ。周面324cは、軸線方向Aと平行に形成されている。
The
継手受口部322は、本体部311の内面311aから径方向Bの内側に向かって突出した突出部325を有している。突出部325は、円環状である。突出部325は、周方向Cの全周に亘って形成されている。突出部325によって、継手受口部22の内周面に段差形状が形成されている。突出部325は、第1側面325aと、第2側面325bと、周面325cと、を有する。第1側面325aは、本体部311の内面311aから径方向Bの内側に向かって軸線方向Aに対して垂直に形成されている。第2側面325bは、本体部311の内面311aから径方向Bの内側に向かって軸線方向Aに対して垂直に形成されている。第1側面325aは、第2側面325bよりも端311c側に配置されている。周面325cは、第1側面325aの径方向B内側の端と、第2側面325bの径方向内側の端を繋ぐ。周面325cは、軸線方向Aと平行に形成されている。
The
受口発熱部313は、図11に示すように継手受口部321の突出部324に配置されている。受口発熱部313は、図11に示すように突出部324に埋め込まれた電熱線31を有している。電熱線31は、突出部324の周面324cに沿って周方向Cに8周巻き回されるように配置されている。電熱線31は、周面324cの近傍に配置されている。なお、電熱線31は、一部が周面324cから流路300f側に露出するように継手受口部321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。突出部324は、軸線方向Aにおいて8周分の電熱線31が巻き回される長さ形成されている。
The socket
受口発熱部314は、継手受口部322の突出部325に配置されている。受口発熱部314は、図11に示すように突出部325に埋め込まれた電熱線32を有している。電熱線32は、突出部325の周面325cに沿って周方向Cに8周巻き回されるように配置されている。電熱線32は、周面325cの近傍に配置されている。なお、電熱線32は、一部が周面325cから流路300f側に露出するように継手受口部321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。突出部325は、軸線方向Aにおいて8周分の電熱線32が巻き回される長さ形成されている。電熱線31、32は、実施形態1と同様の構成である。
The socket
本体部311の軸線方向Aにおける中央を基準にして、受口発熱部313と受口発熱部314は線対称に形成されている。受口発熱部313の電熱線31と受口発熱部314の電熱線32は繋がっている。ピン41b、電熱線31、電熱線32およびピン41cの順に繋がっている。本実施形態では、電熱線31と電熱線32は、一本の電熱線である。この一本の電熱線は、ピン41bから受口発熱部313まで伸び、受口発熱部313および受口発熱部314を順に形成し、ピン41cまで伸びている。ピン41b、41cに、電気融着装置のコネクタが取り付けられ、通電が行われると、電熱線31、32が発熱する。
The socket
図12は、本実施形態2の電気融着継手300に樹脂管2と樹脂管3を挿入した状態を示す図である。樹脂管2は、継手受口部321に受口発熱部313を超えて奥側まで挿入される。樹脂管3は、継手受口部322に受口発熱部314を超えて奥側まで挿入される。この状態で固定され、融着装置4のコネクタ51b、51cが、コネクタ取付部16のピン41b、41cに取り付けられて、通電が行われる。本実施形態2における電力の制御方法は、実施形態1と同様である。
FIG. 12 is a diagram showing a state in which the
なお、本実施形態2では実施形態1の治具5を用いて電気融着継手300に対する樹脂管2、3の位置を固定してもよいが、ストッパ部に樹脂管2、3を押圧する必要がないため、治具5に押圧部240が設けられていなくてもよい。すなわち、本実施形態2では、ステップS5およびステップS6において、電気融着継手300に対して樹脂管2、3を押圧しなくてもよい。本実施形態2では、通電を行うことにより、樹脂管2の外面2dと受口発熱部313の電熱線31の周囲の樹脂が融着し、樹脂管3の外面3dと受口発熱部314の電熱線32の周囲の樹脂が融着する。本実施形態では、位置P2における樹脂温度が温度T1℃以上T2℃以下の範囲内で保温されるように第1の所定電圧V1、所定時間D1、第2の所定電圧V2および所定時間D2が設定されている。位置P2は、電気融着継手200と樹脂管2との界面である。位置P2は、図12に示されており、樹脂管2の外面2d上に設けられており、電気融着継手300に樹脂管2を挿入した状態において電熱線31の近傍且つ突出部324の周面324cと接触する位置である。
In the second embodiment, the positions of the
<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。
<Other embodiments>
Although one embodiment of the present disclosure has been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the invention.
(A)
上記実施形態1、2では、図8(b)に示すように、時刻t1から時刻t2までの間、熱過性樹脂の温度は一定となっているが、融着に必要な熱量を供給することができれば、温度T1以上T2以下の範囲内において増加または減少してもよい。
(A)
In the first and second embodiments described above, as shown in FIG. 8(b), the temperature of the heat-transferable resin is constant from time t1 to time t2, but the amount of heat necessary for fusion is supplied. If possible, it may be increased or decreased within the range of temperature T1 or higher and T2 or lower.
(B)
上記実施形態1、2では、第1の所定電圧V1から第2の所定電圧V2に電圧値を1回切り替えているが、複数回切り替えてもよい。第1の所定電圧V1から段階的に第2の所定電圧V2にしてもよい。例えば、第1の所定電圧V1を印加して温度がT1となる時刻t3になると、第1の所定電圧V1と第2の所定電圧V2の間の値である第3の所定電圧にしてから第2の所定電圧V2に切り替えてもよい。
(B)
In the first and second embodiments described above, the voltage value is switched once from the first predetermined voltage V1 to the second predetermined voltage V2, but it may be switched multiple times. The first predetermined voltage V1 may be gradually increased to the second predetermined voltage V2. For example, when the first predetermined voltage V1 is applied and the temperature reaches T1 at time t3, the third predetermined voltage, which is a value between the first predetermined voltage V1 and the second predetermined voltage V2, is applied, and then the third predetermined voltage is applied. It is also possible to switch to the second predetermined voltage V2.
(C)
上記実施形態1、2では、電圧を変化させているが、これに限らなくてもよく、要するに電気融着継手1、300に供給する電力を変化させることができればよい。
(C)
In the first and second embodiments described above, the voltage is changed, but the voltage is not limited to this, and in short, it is sufficient that the electric power supplied to the
(D)
上記実施の形態では、軸線方向Aに沿って視た場合、ストッパ部12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。
(D)
In the above embodiment, when viewed along the axial direction A, the outer diameter of the
(E)
上記実施の形態では、受口発熱部13と受口発熱部14、ストッパ部12を挟んで左右対称に設けられているが、これに限らなくてもよい。
(E)
In the embodiment described above, the socket
(F)
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。
(F)
In the embodiment described above, the flow paths of the electric fusion joint 1 are all formed in a straight line, but an elbow joint in which the flow paths are curved may also be used.
(G)
上記実施形態1では、受口発熱部13、14およびストッパ発熱部15の電熱線31、32、33に同じものを使用しているため、すべての電熱線31、32、33に絶縁皮膜が設けられているが、これに限らなくてもよい。しかしながら、少なくとも電熱線33に絶縁皮膜が設けられているほうが好ましい。これは、樹脂管2および樹脂管3によって加圧され、電熱線33同士が接触しやすいためである。実施形態2における電熱線31、32も絶縁皮膜が設けられていなくてもよい。
(G)
In the first embodiment described above, since the
(実施例)
次に、実施例を用いて、本実施形態の融着方法について詳細に示す。
(Example)
Next, the fusion method of this embodiment will be described in detail using examples.
(実施例1~9、比較例1~4)
実施例1~9および比較例1~4では、実施形態1で説明した電気融着継手1および樹脂管2、3の融着を行った。樹脂管2,3および電気融着継手1の材質は、HDPE(High-density polyethylene:高密度ポリエチレン)を用いた。実施例1~9および比較例1~4では、以下の(表1)に示すように、樹脂管2,3の外径および内径を変更し、樹脂管2、3の外径および内径に応じた種類の電気融着継手1を用いた。また、(表1)に示すように、実施例1~9では、第1の所定電圧V1、第2の所定電圧V2、および融着時間を変更して融着を行い、比較例1~4では、第1の所定電圧V1を印加しただけで、第2の所定電圧V2を印加しなかった。なお、実施例1~9において第1の所定電圧V1および第2の所定電圧V2を電気融着継手1に印加しているときと、比較例1~4において第1の所定電圧V1を電気融着継手1に印加しているときは、電気融着継手1に対して樹脂管2、3を押圧させた。
(Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 4)
In Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4, the
実施例1~0および比較例1~4の各条件で融着した電気融着継手1、樹脂管2および樹脂管3の引張強度を測定し、以下の(表1)に示した。引張強度の目標値は20MPaとし、引張強度が20MPa以上の例を良好として〇で示し、20MPaよりも低い例を不良として×で示した。
The tensile strengths of the
電気融着継手1に第1電圧を印加し、位置P1の温度が200℃に達した際に、第2電圧に切り替えた。
A first voltage was applied to the
なお、融着時間は、位置P1の温度が200℃に達してからの時間である。融着時熱量は、次に式(1)を用いて算出した。 Note that the fusion time is the time after the temperature at the position P1 reaches 200°C. The amount of heat during fusion was then calculated using equation (1).
融着時熱量(kJ)=第2電圧×第2電圧/抵抗値×融着時間・・・式(1)
なお、図13は、比較例における時間と位置P1における樹脂温度の関係を示す図である。図13に示すように、第1の所定電圧V1を印加すると、時間の経過とともに樹脂温度が上昇する。比較例1~4では、過加熱となることを防止するため、250℃(T2)に達した時点で第1電圧の印加を停止した。
(表1)
比較例1~4では、図13に示すように、時間の経過とともに樹脂温度が上昇するため、樹脂温度がT1以上T2以下の範囲内である融着時間D3が短くなる。一方、実施例1~9では、位置P1における樹脂温度を融着に適切な温度範囲に保持するため、融着時間を長くすることができ、十分な熱量を与えることができる。そのため、引張強度を確保した安定的な融着を行うことができた。
Amount of heat during fusion (kJ) = 2nd voltage x 2nd voltage/resistance value x fusion time...Equation (1)
Note that FIG. 13 is a diagram showing the relationship between time and resin temperature at position P1 in a comparative example. As shown in FIG. 13, when the first predetermined voltage V1 is applied, the resin temperature increases over time. In Comparative Examples 1 to 4, the application of the first voltage was stopped when the temperature reached 250° C. (T2) in order to prevent overheating.
(Table 1)
In Comparative Examples 1 to 4, as shown in FIG. 13, the resin temperature increases with the passage of time, so the fusion time D3 during which the resin temperature is within the range of T1 or higher and T2 or lower becomes shorter. On the other hand, in Examples 1 to 9, since the resin temperature at position P1 is maintained within a temperature range suitable for fusion, the fusion time can be increased and a sufficient amount of heat can be applied. Therefore, stable fusion bonding with sufficient tensile strength could be achieved.
(実施例10~12、比較例5~7)
実施例10~12および比較例5~7では、実施形態2で説明した電気融着継手300、樹脂管2、3を用いた。樹脂管2,3および電気融着継手300の材質は、HDPE(High-density polyethylene:高密度ポリエチレン)を用いた。通電時に押圧を行わない以外は、上記と同様に電気融着継手300に第1の所定電圧を印加し、位置P2の温度が200℃に達した際に第2の所定電圧に切り替えて融着を行い、引張強度を確認した。
(Examples 10-12, Comparative Examples 5-7)
In Examples 10 to 12 and Comparative Examples 5 to 7, the electric fusion joint 300 and
以下の(表2)に結果を示す。
(表2)
比較例5~7に示すように、電気融着継手300と樹脂管2、3の融着では、第1の所定電圧V1の印加だけでも引張強度は目標に達したが、第2の所定電圧V2を印加して融着時間を長くすることによって、融着時熱量を大きくすることができるため、引張強度をより大きくすることが可能となる。
上記実施例1~12より、第2の所定電圧V2の大きさは、例えば、第1の所定電圧V1の0.70倍以上、0.86倍以下である方がより好ましいことがわかる。
The results are shown in Table 2 below.
(Table 2)
As shown in Comparative Examples 5 to 7, in the fusion of the electric fusion joint 300 and the
From the above-mentioned Examples 1 to 12, it can be seen that the magnitude of the second predetermined voltage V2 is more preferably, for example, 0.70 times or more and 0.86 times or less of the first predetermined voltage V1.
1 :電気融着継手
2 :樹脂管
3 :樹脂管
13 :受口発熱部
14 :受口発熱部
21 :継手受口部
22 :継手受口部
1 : Electric fusion joint 2 : Resin pipe 3 : Resin pipe 13 : Socket heat generating part 14 : Socket heat generating part 21 : Joint socket part 22 : Joint socket part
Claims (7)
前記継手受口部に配置された電熱線を有する受口発熱部と、を備え、熱可塑性樹脂を含む電気融着継手と、
前記管とを融着する融着方法であって、
前記電気融着継手の前記継手受口部の内側に前記管を挿入する挿入工程と、
前記受口発熱部の電熱線に通電して前記管に含まれる熱可塑性樹脂を所定温度範囲内に加熱する加熱工程と、
前記管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を前記所定温度範囲に保つ保温工程と、を備えた、融着方法。 a cylindrical main body having a joint socket into which a tube containing a thermoplastic resin is inserted;
an electric fusion joint containing a thermoplastic resin, comprising: a socket heating section having a heating wire disposed in the joint socket;
A fusion method for fusion-bonding the pipe with the tube,
an insertion step of inserting the tube inside the joint socket of the electric fusion joint;
a heating step of heating the thermoplastic resin contained in the tube to within a predetermined temperature range by energizing a heating wire of the socket heating part;
A fusion method, comprising: a heat retention step of maintaining the temperature of a thermoplastic resin contained in the tube within the predetermined temperature range.
前記加熱工程は、前記受口発熱部の電熱線とともに前記ストッパ発熱部の電熱線も通電し、
前記挿入工程は、前記管の端面が前記ストッパ部に突き当たるまで前記管を前記電気融着継手に挿入し、
前記ストッパ部に向けて前記管に力を加える加圧工程を更に備える、
請求項1に記載の融着方法。 The electric fusion joint is provided on the inner surface of the main body so as to protrude inward, and includes a stopper that restricts the insertion position of the pipe end of the pipe when the pipe is inserted inside the joint socket. and a stopper heating section having a heating wire disposed in the stopper section,
In the heating step, the heating wire of the stopper heating section is energized together with the heating wire of the socket heating section,
In the insertion step, the tube is inserted into the electric fusion joint until the end surface of the tube hits the stopper part,
further comprising a pressurizing step of applying force to the tube toward the stopper portion,
The fusion method according to claim 1.
請求項1または2に記載の融着方法。 The voltage applied to the heating wire in the heat retention step is 0.6 times or more and 0.9 times or less of the voltage applied to the heating wire in the heating step.
The fusion method according to claim 1 or 2.
請求項1または2に記載の融着方法。 The predetermined temperature range is equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin contained in the tube and lower than the thermal decomposition start temperature of the thermoplastic resin contained in the tube.
The fusion method according to claim 1 or 2.
前記所定温度範囲は、160度以上、250度以下である、
請求項1または2に記載の融着方法。 The temperature of the thermoplastic resin is the temperature at the interface between the pipe and the electrofusion joint,
The predetermined temperature range is 160 degrees or more and 250 degrees or less,
The fusion method according to claim 1 or 2.
前記管が内側に挿入される継手受口部を有する筒状の本体部と、前記継手受口部に配置された電熱線を有する受口発熱部と、前記本体部の外面に配置され、前記電熱線に接続されたコネクタ取付部と、を有する、熱可塑性樹脂を含む電気融着継手と、
前記コネクタ取付部に取り付けられるコネクタと、前記コネクタ取付部を介して前記受口発熱部の電熱線に通電して前記管に含まれる熱可塑性樹脂を所定温度範囲内に加熱し、前記管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を前記所定温度範囲に保つように制御を行う制御部と、を有する融着装置と、
を備えた融着システム。 a tube containing a thermoplastic resin;
a cylindrical main body having a joint socket into which the pipe is inserted; a socket heating part having a heating wire disposed in the joint socket; an electric fusion joint comprising a thermoplastic resin and having a connector mounting portion connected to a heating wire;
The connector attached to the connector attachment part and the heating wire of the socket heat generating part are heated through the connector attachment part to heat the thermoplastic resin contained in the tube to within a predetermined temperature range. a control unit that controls the temperature of the thermoplastic resin to be maintained within the predetermined temperature range;
Fusion system with.
前記コネクタ取付部に取り付けられるコネクタと、
前記コネクタ取付部を介して前記受口発熱部の電熱線に通電して前記管に含まれる熱可塑性樹脂を所定温度範囲内に加熱し、前記管に含まれる熱可塑性樹脂の温度を前記所定温度範囲に保つように制御を行う制御部と、を備えた、融着装置。 a cylindrical main body having a joint socket into which a tube containing a thermoplastic resin is inserted; a socket heating part having a heating wire disposed in the joint socket; A fusion device for fusion bonding an electric fusion joint containing a thermoplastic resin, the connector attachment portion being arranged and connected to the heating wire, and the pipe,
a connector attached to the connector attachment part;
Electricity is applied to the heating wire of the socket heat generating part through the connector attachment part to heat the thermoplastic resin contained in the tube to within a predetermined temperature range, and the temperature of the thermoplastic resin contained in the tube is set to the predetermined temperature. A fusion device, which is equipped with a control unit that performs control to maintain within the range.
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2023
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