JP2679709B2 - 管継手および管の接続方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、流体を輸送する合成樹脂製である管継手お
よび管の接続方法に関する。 背景技術 典型的な先行技術は、第９図に示されている。ポリオ
レフイン系などの合成樹脂製の管1,2の端面1a,2aは、予
め準備された平行な加熱面を有する工具を用いて加熱、
軟化され、これらの端面1a,2aが軟化し、さらには溶融
した状態で管1,2が軸線方向に相互の近接方向に加圧さ
れて、突合わせ接続が行われる。 このような第９図に示された突合わせ接続では、管1,
2の端面1a,2aを加熱するための加熱工具が必要であり、
現場における作業が繁雑になる。またこの管1,2の端面1
a,2aを加熱し、その後、管1,2を軸線方向に相互の近接
方向に加圧する作業においては、加熱温度、時間、圧力
などを正確に設定しなければならず、作業に熟練者を必
要とするという問題がある。 他の先行技術は、第10図に示されている差込み接続の
管継手である。合成樹脂製の管3,4の端部3a,4aは、合成
樹脂製のソケツト５の端部5a,5b内に嵌合されて差込ま
れ、接続が行われる。管３の端部3aの外周面と、ソケツ
ト５の端部5aの内周面とを加熱するために、第11図に示
される加熱工具６が用いられる。この加熱工具６の加熱
面7,8によつて、管３の端部3aの外周面とソケツト５の
端部5aの内周面とが、それぞれ加熱されて軟化、溶融さ
れる。もう１つの管４の端部4aとソケツト５の端部5bと
も、同様な接続作業が行われる。 このような第10図に示された差込み接続管継手におい
て、第11図に示される工具６が必要であり、現場での作
業が繁雑になる。また、接続作業時における加熱温度、
時間および圧力などを正確に設定する必要があり、熟練
者を必要とするという問題がある。 さらに他の先行技術は、第12図に示されている。合成
樹脂製管9,10の端部は、合成樹脂製のソケツト11内に嵌
合される。ソケツト11内には、ニクロム線などのような
加熱線12がコイル状に埋設されている。管9,10をソケツ
ト11内に部分的に嵌合した状態で、加熱線12を電源に接
続して、ジユール熱を発生させることによつて管9,10お
よびソケツト11が軟化、溶融し、接続が行われる。 このような第12図に示された先行技術では、接続完了
時において加熱線12が残存する。この加熱線12は、管9,
10およびソケツト11の材料である合成樹脂を酸化させて
変質させ、そのためシール性能を劣化させるとともに、
強度を低下する恐れがある。また、加熱線12はコイル状
であり、管軸方向にコイル素線が間隔を有しているの
で、溶融すべき部分を均一な温度分布で加熱することが
できず、さらに金属製コイルには、機械的強度を向上さ
せる性能は期待できず、確実にシール性能や機械的強度
を確保することが困難となる。 発明が解決すべき問題点 本発明の目的は、作業性が向上され熟練を必要とせ
ず、生産性が向上され、シール性能や機械的強度などの
信頼性が向上された管継手および管の接続方法を提供す
ることである。 問題点を解決するための手段 本発明は、ポリオレフイン系合成樹脂から成る接続さ
れるべき一対の管と、 ポリオレフイン系合成樹脂から成る継手本体とを含
み、 前記各管の端部は、継手本体の端部内に嵌合してお
り、 継手本体の端部の各内周面と、その内周面にそれぞれ
嵌合している各管の端部の外周面との間には、軸線方向
全長にわたつてかつ周方向全面にわたつて、前記合成樹
脂が炭素繊維に入り込んで溶融固化して一体化した炭素
繊維層が形成されることを特徴とする管継手である。 また本発明は、ポリオレフイン系合成樹脂から成る接
続されるべき一対の管と、 ポリオレフイン系合成樹脂から成る継手本体とを準備
し、 この継手本体の内周面には、軸線方向全長にわたつて
かつ周方向全面にわたつて炭素繊維層が取付けられてお
り、 前記各管の端部を、継手本体の端部内に嵌合し、 継手本体の軸線方向両端部で露出している炭素繊維層
に、ほぼ周方向全周に、一対の端子部材をそれぞれ接触
し、 端子部材間に電源を接続して、端子部材を介して炭素
繊維層に均一な電流密度で電力を供給し、これによつて
管の端部の外周面および継手本体の端部の内周面の前記
合成樹脂が炭素繊維に入り込んで溶融し、 この合成樹脂の溶融後に固化して一体化することを特
徴とする管の接続方法である。 また本発明は、継手本体は、加熱によつて半径方向に
収縮する残留歪みが予め付与されていることを特徴とす
る。 作 用 本発明に従えば、炭素繊維を電力付勢して加熱するこ
とによつて対を成すポリオレフイン系合成樹脂製の管と
継手本体と相互の嵌合状態にある内外周面付近が溶融
し、これによつて一体化した接続が行われる。そのた
め、前述の先行技術に関連して述べたような工具を必要
とせず、したがつて作業性が向上されるとともに、作業
に熟練を必要とせず、しかも作業者の個人差などによる
シール性能のばらつきが抑えられ、シール性能の向上を
図ることができる。また、この相互の嵌合状態にある管
の外周面と継手本体の内周面との全体にわたつて均一な
加熱を行うことができ、接続条件を均一にしてその信頼
性を向上することができる。 実施例 第１図は、本発明の一実施例の断面図である。第１図
（１）は、接続完了前の状態を示す。管15,16は合成樹
脂製であり、その端部15a,16aは、継手本体17の端部17
a,17b内に部分的に嵌合する。管15,16および継手本体17
は、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテ
ンなどのようなポリオレフイン系熱可塑性合成樹脂材料
から成る。管15,16の端部15a,16aの外周面と、継手本体
17の端部17a,17bの内周面との間には、炭素繊維また
は、綿状、布状、網状、チヨツプ状、フイラ状などの炭
素繊維加工品の炭素繊維層18が層状に介在される。この
炭素繊維層18は、第２図に示されるように、継手本体17
の軸線方向全長にわたつて、周方向全面にわたつて介在
される。この炭素繊維層18は、継手本体17の内周面に取
付けられている。継手本体17は、加熱されることによつ
て半径方向内方に収縮して、端部17a,17bが管15,16の端
部15a,16aを、半径方向内方に押圧するように収縮する
残留歪が予め付与されている。 炭素繊維層18の端部には、接続作業時に、端子部材1
9,20が接触されて、電気的に接続される。端子部材19,2
0には、直流または交流の電源21が接続される。こうし
て継手本体17の端部17a,17bの各内周面と、その内周面
にそれぞれ嵌合している各管15,16の端部15a,16aとの間
には、軸線方向全長にわたつて、かつ周方向全面にわた
つて、ポリオレフイン系合成樹脂が炭素繊維に入り込ん
で溶融固化して管継手が構成される。 炭素繊維層18が電力付勢されてジユール熱が発生する
ことによつて、継手本体17の端部17a,17bの内周面と、
管15,16の端部15a,16aの少なくとも外周面とが加熱され
て軟化し、溶融し、炭素繊維層18内にこれらの合成樹脂
が入り込んでいく。これによつて第１図（２）で示され
るように、管15,16を、継手本体17を介して、気密的に
強固に接続することができる。 継手本体17は、それが加熱されることによつて、管1
5,16の端部15a,16aを半径方向内方に押圧するように収
縮するので、管15,16と継手本体17との接続が一層確実
になるとともに、寸法精度をむやみに向上する必要がな
くなる。第１図（２）で示される合成樹脂製管継手の完
成後においては、炭素繊維層18は、管15,16および継手
本体17を大きな強度で接続する補強材として働く。 第３図（１）は、端子部材19の正面図である。この端
子部材19は、金属製あるいは、銅または銀のペーストを
塗布した物体等、炭素繊維層18との間の接触抵抗の低い
ものであり、その形状は判割り状に構成され、各部分2
5,26を管15の端部15a付近で管15を外囲し、炭素繊維層1
8の端面に周方向全周に接触して電気的に導通すること
ができる。 第３図（２）は、端子部材19に代わる本発明の他の実
施例の端子部材27の正面図である。この端子部材27は、
大略的にＣ字状に形成されており、この両端部28,29を
離間して、管15の端部15a付近に嵌まり込んで炭素繊維
層18に接触することができる。 端子部材19,27は、このように周方向に延びているの
で、炭素繊維層18に均一な電流密度で電力を供給するこ
とができ、これによつて炭素繊維層18を全面にわたつ
て、均一に加熱することが可能となる。もう１つの端子
部材20に関しても同様な構成となつている。 第４図は、本発明の他の実施例の継手本体23の断面図
である。この継手本体23は、前述のようにポリオレフイ
ン系熱可塑性合成樹脂から成り、半径方向内方の部分
は、炭素繊維層24となつている。この炭素繊維層24の軸
線方向両端部に、前述のように電力を供給することによ
つて、加熱することができる。継手本体23は、加熱によ
つて半径方向内方に収縮する残留歪が予め付与されてい
る。炭素繊維層24は、炭素繊維が合成樹脂に分散されて
構成される。 第５図は、本発明の他の実施例の継手本体30の断面図
である。この実施例では、継手本体30はポリオレフイン
系合成樹脂製であり、その半径方向内方に炭素繊維層31
を有する。この炭素繊維層31の内周面31aは、凹凸を有
している。したがつて、管15,16の端部15a,16aの外周面
との接触面積を増大することができ、これによつて気密
性能を向上することができる。炭素繊維層31は、それ自
体のみであつてもよく、または熱可塑性合成樹脂に混合
分散される構成であつてもよい。 第６図は、本発明のさらに他の実施例の継手本体32の
断面図である。この実施例では、ポリオレフイン系合成
樹脂内に分散された炭素繊維を有する炭素繊維層34,35
が半径方向最内方の位置と、それから半径方向外方に間
隔をあけた位置とにそれぞれ形成される。このような構
成によれば、継手本体32の全体を可及的に均一な温度で
加熱することができるので、その継手本体32に予め付与
されている残留歪が熱によつて大きく発揮され、管15,1
6を大きな強度で押圧して強度を向上することができ
る。しかもまた、このような炭素繊維層34,35は、継手
本体32の強度を向上する。炭素繊維層34,35は、炭素繊
維それ自体のみであつてもよい。 第７図は、本発明のさらに他の実施例の継手本体36の
断面図である。ポリオレフイン系合成樹脂から成る継手
本体36の半径方向最内方には、炭素繊維層37が形成され
る。この炭素繊維層37の端部37a,37bは軸線方向両外方
に突出している。 第８図は、本発明の他の実施例の継手本体38の断面図
である。この実施例では、炭素繊維層39において、その
端部39aは、軸線方向外方に突出しているとともに、半
径方向外方に突出した部分39bが形成される。炭素繊維
層37,39は、合成樹脂内に炭素繊維が分散された構成で
あつてもよい。 このような第７図および第８図の構成によれば、炭素
繊維層37,39は電源と接続する際における接触抵抗を、
できるだけ小さくすることが可能である。 ソケツト17に代えてエルボであつてもよく、チーであ
つてもよく、レジユーサ、サドルなどであつてもよく、
その他のポリオレフイン系合成樹脂製の管および継手本
体に関して本発明は、広範囲に実施することができる。 炭素繊維は、合成樹脂の経年変化を促進することはな
いので好都合である。 効 果 以上のように本発明によれば、作業性が向上され、現
場で作業性を低下させるような工具を必要とせず、また
熟練者を必要とせず、シール性能を向上して接続を行う
ことができる。また安価に実現することができる。 さらにまた、経年変化を抑制することができ、長期間
にわたつてシール性能を維持するとともに、特に炭素繊
維による大きな強度を保つことが可能となることが重要
である。 特に本発明によれば、接続されるべき一対の管とそれ
らの端部が内部に挿入される継手本体とは、いずれもポ
リオレフイン系合成樹脂から成り、継手本体の端部の各
内周面と、その内周面にそれぞれ嵌合している各管の端
部の外周面との間に存在する炭素繊維に前記合成樹脂が
入り込んで溶融固化して一体化した炭素繊維層が形成さ
れ、したがつてこのような構成を有する管継手は、炭素
繊維層に電力を供給して接続作業が行われるので、前述
のように接続作業が容易であり、その作業に熟練者を必
要としない。 また炭素繊維は、前述の第12図に関連して述べた金属
製コイルである加熱線12のように酸化せず、したがつて
ポリオレフイン系合成樹脂を酸化させて変質させること
はなく、したがつてシール性能を劣化させず、また強度
を低下させることはなく、むしろこの炭素繊維によつて
強度が高くなるという優れた効果が達成される。 さらに本発明では、この炭素繊維層に電力が供給され
ることによつて、溶融すべき部分を均一な温度分布で加
熱することができるという優れた効果が達成され、この
ことは前述の第12図に関連して述べた金属製コイルであ
る加熱線12を用いる先行技術によつては到底達成するこ
とができない優れた効果であり、本発明ではシール性能
および機械的強度をこの先行技術に比べて充分に向上す
ることができるようになり、信頼性の向上が図られる。 また本発明によれば、この炭素繊維に合成樹脂が入り
込んで溶融固化して一体化するので、前述の第12図に関
連して述べた先行技術における金属製コイルである加熱
線が合成樹脂と分離してシール性能および機械的強度が
低下してしまうというおそれは、本発明では全く存在し
ない。 さらに本発明では、継手本体の端部の内周面と各管の
端部の外周面との間には、接着剤が介在されることはな
く、継手本体と管とが溶融固化して一体化する構成を有
するので、上述のようにシール性能と機械的強度の向上
を図ることができるとともに、そのような接着剤を必要
としないので、管および継手本体とは異なる種類の合成
樹脂である接着剤の層を介して接続されることはなく、
管と継手本体とはいずれもポリオレフイン系合成樹脂か
ら成り、したがつてシール性能と機械的強度とが上述の
ように向上されることになるのである。またこのような
接着剤を、本発明では用いないので、作業性が良好であ
るという効果もある。 本発明では、継手本体の軸線方向両端部で露出してい
る炭素繊維層に、一対の端子部材をそれぞれ接触し、こ
の端子部材は、炭素繊維層の端部にほぼ周方向全周に接
触するので、炭素繊維層に均一な電流密度で電力を供給
することができ、したがつて管の端部の外周面および継
手本体の端部の内周面が均一な温度分布で加熱溶融され
ることができ、これによつて気密性が確実に達成される
とともに、その強度が周方向全周にわたつて均一とな
り、信頼性が向上されることになる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図に
示される継手本体17の断面図、第３図は端子部材19,27
の正面図、第４図は本発明の他の実施例の継手本体23の
断面図、第５図は本発明の他の実施例の継手本体30の断
面図、第６図は本発明の他の実施例の継手本体32の断面
図、第７図は本発明の他の実施例の継手本体36の断面
図、第８図は本発明のさらに他の実施例の継手本体38の
断面図、第９図は先行技術の突合わせ接続管継手を示す
断面図、第10図は他の先行技術の差込み接続管継手を示
す断面図、第11図は第10図に示された先行技術における
加熱工具６を示す断面図、第12図は他の先行技術の管継
手を示す断面図である。 15,16……管、17,23,30,32,36,38……継手本体、18,24,
31,34,35,37,39……炭素繊維層、21……電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−109996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−36169（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．ポリオレフイン系合成樹脂から成る接続されるべき
   一対の管と、 ポリオレフイン系合成樹脂から成る継手本体とを含み、 前記各管の端部は、継手本体の端部内に嵌合しており、 継手本体の端部の各内周面と、その内周面にそれぞれ嵌
   合している各管の端部の外周面との間には、軸線方向全
   長にわたつてかつ周方向全面にわたつて、前記合成樹脂
   が炭素繊維に入り込んで溶融固化して一体化した炭素繊
   維層が形成されることを特徴とする管継手。 ２．ポリオレフイン系合成樹脂から成る接続されるべき
   一対の管と、 ポリオレフイン系合成樹脂から成る継手本体とを準備
   し、 この継手本体の内周面には、軸線方向全長にわたつてか
   つ周方向全面にわたつて炭素繊維層が取付けられてお
   り、 前記各管の端部を、継手本体の端部内に嵌合し、 継手本体の軸線方向両端部で露出している炭素繊維層
   に、ほぼ周方向全周に、一対の端子部材をそれぞれ接触
   し、 端子部材間に電源を接続して、端子部材を介して炭素繊
   維層に均一な電流密度で電力を供給し、これによつて管
   の端部の外周面および継手本体の端部の内周面の前記合
   成樹脂が炭素繊維に入り込んで溶融し、 この合成樹脂の溶融後に固化して一体化することを特徴
   とする管の接続方法。 ３．継手本体は、加熱によつて半径方向に収縮する残留
   歪みが予め付与されていることを特徴とする請求項２記
   載の管の接続方法。