JP4807564B2 - 電気融着式角度自在継手 - Google Patents
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Description
本発明は、合成樹脂配管に用いられる電気融着式継手であって、特に管体同士を所望の角度で接続することの出来る電気融着式角度自在継手に関するものである。
近年、ガス管や水道管等の埋設配管には、ポリエチレン等の樹脂管が使用される割合が多く、その接続は接合部の信頼性の高い電気融着式継手が良く用いられている。一般にその施工時には、配管設計時に想定していない施工のずれ調整や想定外の埋設物回避の必要性が生ずる。このような場合、角度の異なるエルボ型管継手を組み合わせて調整を行ったり、あるいは可撓性のある合成樹脂管を曲げ調整したりしていた。
一方、上記のような不都合を解決しようと角度が自在に調整できる継手として、例えば特許文献１（特開平５−２３１５８５）や特許文献２（特開平６-３４６９９７）などが提案されてきた。しかしながら、製造管理、施工管理、製造コストなど種々の課題があり、実質的には実用化に至っていない。
第一の例として、特許文献１の実施例を図１３に示す。この場合、曲り許容部（53）の径が受口先端部（51）のそれよりも大であるがために、この形状を樹脂成形で得るためには、金型コアに折りたたみ構造などを採用する必要がある。しかるに、製造方法が複雑化、コスト高を招いてしまう。さらに、受口先端部(51)の内周面を内側に突出した円弧面に形成するとあるが、こうした場合、融着接続時に管継手と被接続管との界面における溶融樹脂圧力が不安定となり、接続不良を発生しやすいといった問題があった。
第二の例として、特許文献２の実施例を図１４に示す。この場合においても先ず第一にコイル（67）を用いて受曲面（62）と外周曲面（63）を融着一体化する場合には、外周曲面（63）が清浄である必要がある。従い一般的な施工においては、管材側の表面に汚染箇所が無いように皮むき加工が施される。しかしながら、本例においては外周曲面（63）が球面であるがゆえに表面を削り取る作業に困難を要するといった問題があった。
さらに、外周曲面（63）を樹脂成形で得ることが困難である。提案されている熱可塑性樹脂のうち都市ガス配管材料、あるいは水道配管材料としてはポリエチレンが広く使用されている。しかるに、ポリエチレンは、結晶性樹脂の特性を持つが故に溶融状態から固化する際の収縮率が比較的大きく、外周曲面（63）のように成形肉厚差の大きい箇所においてはヒケ、歪といった形状不良を発生させやすいという問題がある。
さらに、外周曲面（63）を樹脂成形で得ることが困難である。提案されている熱可塑性樹脂のうち都市ガス配管材料、あるいは水道配管材料としてはポリエチレンが広く使用されている。しかるに、ポリエチレンは、結晶性樹脂の特性を持つが故に溶融状態から固化する際の収縮率が比較的大きく、外周曲面（63）のように成形肉厚差の大きい箇所においてはヒケ、歪といった形状不良を発生させやすいという問題がある。
本発明は、合成樹脂配管において以下のような従来技術の持つ課題を解決するものである。即ち、（１）角度調節が自在な関節部を得るために独自の構造を取る必要があり、この構造を製造するのに困難を伴う。（２）球面同士による関節構造は、皮むき加工が不完全であるためにその融着部も不安定である。（３）融着接続時に管継手と被接続管との界面における溶融樹脂圧力が不安定となり、接続不良を発生しやすい。
従って、本発明は、製造上の困難点を克服した上で、従来の一般的な電融着式継手の施工管理の範囲内で実施し得て、安定した融着接合を可能とし、尚かつ管体同士を所望の角度で接続することの出来る電気融着式角度自在継手を提供することを目的としている。
従って、本発明は、製造上の困難点を克服した上で、従来の一般的な電融着式継手の施工管理の範囲内で実施し得て、安定した融着接合を可能とし、尚かつ管体同士を所望の角度で接続することの出来る電気融着式角度自在継手を提供することを目的としている。
上記課題を解決するため本発明は、熱可塑性樹脂からなり一端部に円柱状の胴部を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部の端部から前記円柱状胴部まで貫通する流路を有する本体部材と、熱可塑性樹脂からなり一端部に前記円柱状の胴部に跨る受口を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部端部から前記受口まで貫通する流路を有し、更に前記受口内周部に発熱体を内蔵したサドル部材と、融着前の前記本体部材とサドル部材とを適宜の角度に保持する締結部材とでなり、前記本体部材の円柱状胴部に有する流路の少なくとも前記サドル部材に接する側は、胴部周方向を長径とした長穴状流路とし、かつ前記発熱体を前記長穴状流路の長径と短径との比に略等しく長円形状とした電気融着式角度自在継手である。
このように上記本体部材とサドル部材は、通常に成形し得る構造を呈しているので皮むき作業等の施工管理は従来の範囲内で実施できる。また、両者を電気融着接続する際には、周方向に自在とした締結部材により、サドル部材を適宜の角度に保持できると共に径方向にも締め付け固定できる。
このように上記本体部材とサドル部材は、通常に成形し得る構造を呈しているので皮むき作業等の施工管理は従来の範囲内で実施できる。また、両者を電気融着接続する際には、周方向に自在とした締結部材により、サドル部材を適宜の角度に保持できると共に径方向にも締め付け固定できる。
また本発明は、熱可塑性樹脂からなり一端部に貫通孔を有する円筒状の胴部と他端部に被接続管との接続部と、前記接続部の端部から前記円筒状胴部まで貫通する流路とからなり、更に前記円筒状胴部の両端を閉止部材で熱融着し、もって前記貫通孔を閉塞させた本体部材と、熱可塑性樹脂からなり一端部に前記円柱状の胴部に跨る受口を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部端部から前記受口まで貫通する流路を有し、更に前記受口内周部に発熱体を内蔵したサドル部材と、融着前の前記本体部材とサドル部材とを適宜の角度に保持する締結部材とでなり、前記本体部材の円筒状胴部に有する流路の少なくとも前記サドル部材に接する側は、胴部周方向を長径とした長穴状流路とし、かつ前記発熱体を前記長穴状流路の長径と短径との比に略等しく長円形状とした電気融着式角度自在継手である。
また、前記閉止部材は、半球状あるいは円錐形状であることで、本体部材は耐圧性を向上させつつ、かつ一般に使用されるチーズ部材を流用可能となる。
また、前記閉止部材は、半球状あるいは円錐形状であることで、本体部材は耐圧性を向上させつつ、かつ一般に使用されるチーズ部材を流用可能となる。
本発明において、前記受口流路内径を（ｄ1）、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部における前記受口と接する半径を（R）、自在角度を（±θ）とするとき、前記長穴流路は、短径を受口流路内径（ｄ1）と同じくし、長径を２Ｒ・sin（θ0＋θ）とすることが望ましい。これにより、圧力損失を低減し流量が低下することを防ぐことが出来る。
また請求項４に係る発明は、熱可塑性樹脂からなり一端部に円柱状の胴部を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部の端部から前記円柱状胴部まで貫通する流路を有する本体部材と、熱可塑性樹脂からなり一端部に前記円柱状の胴部に跨る受口を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部端部から前記受口まで貫通する流路を有し、更に前記受口内周部に発熱体を内蔵したサドル部材と、融着前の前記本体部材とサドル部材とを適宜の角度に保持する締結部材とでなり、前記受口流路は、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部の周方向を長径とした長穴状流路とし、かつ前記発熱体を前記長穴状流路の長径と短径との比に略等しく長円形状とした電気融着式角度自在継手である。
また請求項５に係る発明は、熱可塑性樹脂からなり一端部に貫通孔を有する円筒状の胴部と他端部に被接続管との接続部と、前記接続部の端部から前記円筒状胴部まで貫通する流路とからなり、更に前記円筒状胴部の両端を閉止部材で熱融着し、もって前記貫通孔を閉塞させた本体部材と、熱可塑性樹脂からなり一端部に前記円柱状の胴部に跨る受口を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部端部から前記受口まで貫通する流路を有し、更に前記受口内周部に発熱体を内蔵したサドル部材と、融着前の前記本体部材とサドル部材とを適宜の角度に保持する締結部材とでなり、前記受口流路は、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部の周方向を長径とした長穴状流路とし、かつ前記発熱体を前記長穴状流路の長径と短径との比に略等しく長円形状とした電気融着式角度自在継手である。
また請求項５に係る発明は、熱可塑性樹脂からなり一端部に貫通孔を有する円筒状の胴部と他端部に被接続管との接続部と、前記接続部の端部から前記円筒状胴部まで貫通する流路とからなり、更に前記円筒状胴部の両端を閉止部材で熱融着し、もって前記貫通孔を閉塞させた本体部材と、熱可塑性樹脂からなり一端部に前記円柱状の胴部に跨る受口を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部端部から前記受口まで貫通する流路を有し、更に前記受口内周部に発熱体を内蔵したサドル部材と、融着前の前記本体部材とサドル部材とを適宜の角度に保持する締結部材とでなり、前記受口流路は、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部の周方向を長径とした長穴状流路とし、かつ前記発熱体を前記長穴状流路の長径と短径との比に略等しく長円形状とした電気融着式角度自在継手である。
請求項４または請求項５に係る発明において、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部に有する流路内径を（ｄ
2
）、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部における前記受口と接する半径を（R）、自在角度を（±θ）とするとき、前記長穴流路は、短径を円柱状胴部あるいは円筒状胴部に有する流路内径（ｄ
2
）と同じくし、長径を２Ｒ・sin（θ
0
＋θ）とすることが望ましい。これにより、圧力損失を低減し流量が低下することを防ぐことが出来る。
また上記発明において、前記受口内周部は、受口流路内径部と内側コールドゾーン部と発熱体部と外側コールドゾーン部とからなり、受口流路基準内径を（ｄ
０
）、内側コールドゾーン長さを（L
1
）、発熱体長さを（L
2
）、外側コールドゾーン長さを（L
3
）とし、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部における前記受口と接する半径を（R）とするとき、自在角度（±θ）は次式（１）、（２）で求められる範囲であることが好ましい。
θ 0 ＝sin -1 （ｄ 0 ／２Ｒ）・・・・（１）
２Ｒθ≦πＲ／２―｛Ｒθ 0 ＋（Ｌ 1 ＋Ｌ 2 ＋Ｌ 3 ）｝・・・・（２）
このような構成によれば、適宜な角度での融着接合においてもコールドゾーン領域を確保できるので正常な融着界面圧力を得て確実に融着接続ができる。
θ 0 ＝sin -1 （ｄ 0 ／２Ｒ）・・・・（１）
２Ｒθ≦πＲ／２―｛Ｒθ 0 ＋（Ｌ 1 ＋Ｌ 2 ＋Ｌ 3 ）｝・・・・（２）
このような構成によれば、適宜な角度での融着接合においてもコールドゾーン領域を確保できるので正常な融着界面圧力を得て確実に融着接続ができる。
ここで、サドル部材の受口内周部のコールドゾーンとは、発熱体の内径側および外径側に設けられた非発熱部を言い、電気融着時に溶融した熱可塑性樹脂が当該コールドゾーンで冷却固化することで溶融界面に適度な樹脂圧力を確保し、融着性能を安定化させる役割をするものである。
本発明によれば、合成樹脂配管において製造上の困難点を克服した上で、従来の一般的な電融着式継手の施工管理の範囲内で実施し得て、安定した融着接合を可能とし、尚かつ管体同士を所望の角度で接続することの出来る電気融着式角度自在継手を提供することができる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、角度自在継手の実施例１の平面図を、図２には実施例１の正面図を、図３には図２におけるＢ−Ｂ線断面図を、また図４には図１におけるＡ−Ａ断面図を示す。
ここで本体部材１は、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂からなり一端部に円柱状胴部１１を有し、前記円柱軸と直角方向に被接続管である配管材の口径寸法と同一の接続部１２を持つ。前記円柱状胴部１１の内部には前記接続部１２の内径から続く流路１３が形成されている。
上記、配管材寸法と同一の接続部とは、例えば日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ ６７７４号に示す寸法、形状をいう。
ここで本体部材１は、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂からなり一端部に円柱状胴部１１を有し、前記円柱軸と直角方向に被接続管である配管材の口径寸法と同一の接続部１２を持つ。前記円柱状胴部１１の内部には前記接続部１２の内径から続く流路１３が形成されている。
上記、配管材寸法と同一の接続部とは、例えば日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ ６７７４号に示す寸法、形状をいう。
一方、サドル型部材2は、同じくポリエチレンなどの熱可塑性樹脂からなり一端部に前記円柱状胴部１1に跨る受け口２１を有し、他端部に被接続管である配管材の口径寸法と同一の接続部２２を持ち、同接続部２２の内径側流路２３は受け口２１の内表面２４まで続いている。受口２１の内表面２４には、図５に示すように、流路２３の周囲を囲むように略螺旋状に電熱線２５が内蔵されており、電熱線２５の両端は、受口２１の外表面２６に配置した電極ピン２７，２７に接続されている。さらに受口外表面２６にはインジケータ部２８，２８を設けてある。
本体部材１とサドル部材２とは、両者を電熱線２５を用いた電気融着接続する前の状態において、円柱状胴部の外表面１４と受け口の内表面２４とを合わせるように位置させ、円柱状胴部の外表面１４の略半周に沿って摺動自在に設けた帯状の締結部材３をサドル部材２の突出部分の両端とをボルト４，４にて接続している。これにより、サドル部材２は、円柱状胴部の外表面１４の周方向には自在となり、両者を径方向には保持固定することができる。よって関節構造を有した接続部１２，２２を所望の角度に調整することが可能となると共にクランプ機能を備えた電気融着式角度自在継手となる。
合成樹脂配管施工においては、まず本体部材１に対しサドル部材２の角度を任意に調節した上でボルト４，４を締付ける。これによって、締結部材３をもって本体部材１は、サドル部材２に任意の角度で仮固定される。
続いて、電極ピン２７，２７を介して電熱線２５に所定の電流を流すことにより電熱線２５が発熱し、本体部材１とサドル部材２とは融着接合することとなる。このことにより、角度が固定され、内部流体が漏れる事のない配管部材となる。通電がなされるとインジケータ部２８，２８は溶融樹脂の膨張圧力を受け、サドル部材受口外表面２６より隆起、凸となり融着がなされたことを確認できる。
溶融接合時には特に溶融樹脂の膨張圧力は、本体部材１とサドル部材２の間に働くこととなる。締結部材３を円柱状胴部の外表面１４の略半周に沿って帯状とし、ボルト４，４にてサドル部材２と接続させた構造とすることで、膨張圧力を受けても本体部材１とサドル部材２とを強固に固定することができる。
続いて、電極ピン２７，２７を介して電熱線２５に所定の電流を流すことにより電熱線２５が発熱し、本体部材１とサドル部材２とは融着接合することとなる。このことにより、角度が固定され、内部流体が漏れる事のない配管部材となる。通電がなされるとインジケータ部２８，２８は溶融樹脂の膨張圧力を受け、サドル部材受口外表面２６より隆起、凸となり融着がなされたことを確認できる。
溶融接合時には特に溶融樹脂の膨張圧力は、本体部材１とサドル部材２の間に働くこととなる。締結部材３を円柱状胴部の外表面１４の略半周に沿って帯状とし、ボルト４，４にてサドル部材２と接続させた構造とすることで、膨張圧力を受けても本体部材１とサドル部材２とを強固に固定することができる。
ところで、合成樹脂配管の施工にあたっては、融着部の強度あるいは漏れ性能を確保するために、融着施工前の受け口内表面と円柱状胴部外表面が清浄である事が必要である。不幸にも汚染を発生させてしまった場合、本発明においては締結部材３を外して分解することによって、清掃することが可能であるし、円柱状胴部であるが故、一般配管施工で使用する切削工具で汚染部分を削り落とすことも容易である。
更に図６を用いて自在角度について詳細説明する。前記受口内周部２４は、受口流路内径部２４１と内側コールドゾーン部２４２と発熱体部２４３と外側コールドゾーン部２４４とからなり、受口流路基準内径を（ｄ０）、内側コールドゾーン長さを（L1）、発熱体長さを（L2）、外側コールドゾーン長さを（L3）とし、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部における前記受口と接する半径を（R）として示している。このとき、本体部材とサドル部材の電気融着強度を確保したうえで、最小限にコンパクトであり、且つ関節部の組立性の良い形状を求めるとき、自在角度（±θ）は制限を受けざるを得ない。
図７に配管呼び径２００Ａにおける設計実施例を示す。図７は、横軸に前記円柱部材の半径Ｒを２倍した値、即ち直径を、縦軸に前記サドル部材受口の必要な孤長の１／２を示している。例えば図７においては、受口流路基準内径（ｄ０）はφ１７２ｍｍ、内側コールドゾーン長さ（L1）は１７.３ｍｍ、発熱体長さ（L2）は７０ｍｍ、外側コールドゾーン長さ（L3）は、１７.３ｍｍとし、自在角度の半分（±θ）を仮に±１２°としている。
ここで実線は、サドル部材受口の最低必要弧長を求めたもので、サドル部材受口の弧長は実線より上の領域の長さを必要とする。受口流路基準内径（ｄ０）は、流体材料や性質、圧力や必要流量にて当事者間で決定する値である。このとき、内側コールドゾーン長さを（L1）、発熱体長さを（L2）、外側コールドゾーン長さを（L3）は、十分な融着接続強度を確保する値として、理論的にあるいは実験的に求められる。しかし、（L1）、（L２）、（L３）は規定値ではなく所望する自在角度（±θ）と円柱部半径（Ｒ）の制限などのバランスにより変更することもあり得るし、そのような検討も必要である。
一方、破線は、πＲ／２即ちサドル部材受口が接続部２２に対して90°の円弧となる場合の弧長を求めたものである。前記受口90°の円弧を越える場合、前記受口先端の幅は円柱部材の直径よりも小さくなる為に、本体部材１とサドル部材２を組みたてる際に困難を生じやすい。従って、破線よりも下の領域で弧長を決めるのが良い。
したがって、図７における斜線の領域、即ち次式（１）、（２）で求められる範囲におくことで、本体部材とサドル部材の電気融着強度を確保したうえで、最小限にコンパクトであり、且つ関節部の組立性の良い形状を可能とした。
θ0＝sin-1（ｄ0／２Ｒ）・・・・（１）
２Ｒθ≦πＲ／２―｛Ｒθ0＋（Ｌ1＋Ｌ2＋Ｌ3）｝・・・・（２）
更には、Ｒを大きくすることで設計上の自由度が大きくなるが、一方で継手自他が大型化してしまう問題が生じる。従って、図７における斜線の領域においても可能な限り左側となるように設定するのが良い。
以上のように自在角度±θは、主に円柱状部の半径（Ｒ）によって制限を受けるが、これは大型化の許容範囲や上記（L1）、（L２）、（L３）の見直しにより自由度を持たせることは可能である。また、実際の配管施工時には限界自在角度を確認しながら施工することが困難である。このような場合±θなる個所へ限界線表示をしたり、ストッパーとなるものを設置しても良い。
ここで実線は、サドル部材受口の最低必要弧長を求めたもので、サドル部材受口の弧長は実線より上の領域の長さを必要とする。受口流路基準内径（ｄ０）は、流体材料や性質、圧力や必要流量にて当事者間で決定する値である。このとき、内側コールドゾーン長さを（L1）、発熱体長さを（L2）、外側コールドゾーン長さを（L3）は、十分な融着接続強度を確保する値として、理論的にあるいは実験的に求められる。しかし、（L1）、（L２）、（L３）は規定値ではなく所望する自在角度（±θ）と円柱部半径（Ｒ）の制限などのバランスにより変更することもあり得るし、そのような検討も必要である。
一方、破線は、πＲ／２即ちサドル部材受口が接続部２２に対して90°の円弧となる場合の弧長を求めたものである。前記受口90°の円弧を越える場合、前記受口先端の幅は円柱部材の直径よりも小さくなる為に、本体部材１とサドル部材２を組みたてる際に困難を生じやすい。従って、破線よりも下の領域で弧長を決めるのが良い。
したがって、図７における斜線の領域、即ち次式（１）、（２）で求められる範囲におくことで、本体部材とサドル部材の電気融着強度を確保したうえで、最小限にコンパクトであり、且つ関節部の組立性の良い形状を可能とした。
θ0＝sin-1（ｄ0／２Ｒ）・・・・（１）
２Ｒθ≦πＲ／２―｛Ｒθ0＋（Ｌ1＋Ｌ2＋Ｌ3）｝・・・・（２）
更には、Ｒを大きくすることで設計上の自由度が大きくなるが、一方で継手自他が大型化してしまう問題が生じる。従って、図７における斜線の領域においても可能な限り左側となるように設定するのが良い。
以上のように自在角度±θは、主に円柱状部の半径（Ｒ）によって制限を受けるが、これは大型化の許容範囲や上記（L1）、（L２）、（L３）の見直しにより自由度を持たせることは可能である。また、実際の配管施工時には限界自在角度を確認しながら施工することが困難である。このような場合±θなる個所へ限界線表示をしたり、ストッパーとなるものを設置しても良い。
図８は、本体部材の詳細例を示したものである。本体部材内径の流路は、接続部材側が円形状であるのに対して、サドル部材側には、本体部材円柱胴部の周方向に長径とした長穴としている。本体部材１とサドル部材２との接する流路がお互いに同径であった場合、調整角度を大きく設定すると調整角度分流路を狭めてしまうこととなる。本発明を使用する流体が比較的低圧力の気体である場合は、さほど問題とはならないが、液体流体を使用する場合や気体であっても比較的圧力の高い場合、流路が狭められた個所で圧力損失を生じ、流量低下を起こす恐れがある。従い、このような場合においても流路断面積を狭めることなきように角度調整側に長径となるよう設置するのが好ましい。
この場合、前記受口流路内径を（ｄ1）、前記円柱状胴部における前記受口と接する半径を（R）、自在角度を（±θ）とするとき、前記円柱状胴部長穴流路は、短径を受口流路内径（ｄ1）と同じくし、長径を２Ｒ・sin（θ0＋θ）とすることで角度調整を最大とした場合に合っても流路断面積を狭めることはない。
同様の考え方は、円柱状胴部流路内径と受口流路内径を逆にした場合においても成り立ち、この場合においては前記円柱状胴部に有する流路内径を（ｄ2）、前記円柱状胴部における前記受口と接する半径を（R）、自在角度を（±θ）とするとき、受口長穴流路は、短径を円柱状胴部流路内径（ｄ2）と同じくし、長径を２Ｒ・sin（θ0＋θ）とすること（図示せず）で角度調整を最大とした場合に合っても流路断面積を狭めることはない。
同様の考え方は、円柱状胴部流路内径と受口流路内径を逆にした場合においても成り立ち、この場合においては前記円柱状胴部に有する流路内径を（ｄ2）、前記円柱状胴部における前記受口と接する半径を（R）、自在角度を（±θ）とするとき、受口長穴流路は、短径を円柱状胴部流路内径（ｄ2）と同じくし、長径を２Ｒ・sin（θ0＋θ）とすること（図示せず）で角度調整を最大とした場合に合っても流路断面積を狭めることはない。
一方、発熱体は図５に示されたように、前記円柱状胴部の長穴流路を短径（ｄ1）、長径２Ｒ・sin（θ0＋θ）としたわけであるから、発熱体は、前記円柱状胴部の長穴流路に内側コールドゾーン長さ（Ｌ１）を加え、短径（ｄ１＋Ｌ１）、長径２Ｒ・sin（θ0＋θ）＋Ｌ１としている。
図９は、角度自在継手の実施例２の平面図を示す。前記本体部材１は、一端部に円筒状の胴部１１と他端部に被接続管である配管の口径寸法と同一の接続部１２と、前記接続部の端部から前記円筒状胴部まで貫通する流路１３（図示せず）とからなり、更に円筒状胴部は前記流路と直交する貫通孔を有しているので、この円筒状胴部の両端部１５を閉止部材１６，１６にて熱融着接続をもって閉塞させている。簡略に述べれば、本例の本体部材は一般的配管部材のチーズの形状を踏襲している。したがって、製造においては従来より製造している製品形状にごく近く、製造技術、製造設備あるいは樹脂成形用金型を流用することが可能であると共に、本体部材の肉厚をほぼ均一化させることが出来、従来の製造技能の範囲内での製造が可能となる。これにより、製造コストは最小限とすることが出来る。
また、埋設配管部材は、部材内側より流体の圧力を、部材の外側より土砂の重量及び車両の輪荷重を受ける。前記閉止部材端部１７は、これらの荷重により耐えうる形状として半球状としている。半球形状は、円錐形状としても良く、また円筒状胴部に向かって半球状あるいは円錐形状が内装されるものでも同様の効果を得られる。
なお、前記熱融着接続は、加熱ヒータを用いたバット融着方式が一般的に用いられるが、摩擦熱を利用した回転摩擦融着方式や超音波振動エネルギを利用した方式あるいはレーザ融着方式などを利用しても良い。
また、埋設配管部材は、部材内側より流体の圧力を、部材の外側より土砂の重量及び車両の輪荷重を受ける。前記閉止部材端部１７は、これらの荷重により耐えうる形状として半球状としている。半球形状は、円錐形状としても良く、また円筒状胴部に向かって半球状あるいは円錐形状が内装されるものでも同様の効果を得られる。
なお、前記熱融着接続は、加熱ヒータを用いたバット融着方式が一般的に用いられるが、摩擦熱を利用した回転摩擦融着方式や超音波振動エネルギを利用した方式あるいはレーザ融着方式などを利用しても良い。
合成樹脂配管施工においては、実施例１と同様に、接続部１２，２２を所望の角度に調整した後、締結部材３によりその位置を保持しながら、電極ピン２７，２７を介して電熱線２５に所定の電流を流すことにより電熱線２５が発熱し、本体部材１とサドル部材２とは融着接合することとなる。このことにより、角度が固定され、内部流体が漏れる事のない配管部材となる。
また、融着施工前の受け口内表面と円柱状胴部外表面を不幸にも汚染を発生させてしまった場合、本発明においては締結部材３を外して分解することによって、清掃することが可能であるし、円筒状胴部であるが故、一般配管施工で使用する切削工具で汚染部分を削り落とすことも容易である。
また、融着施工前の受け口内表面と円柱状胴部外表面を不幸にも汚染を発生させてしまった場合、本発明においては締結部材３を外して分解することによって、清掃することが可能であるし、円筒状胴部であるが故、一般配管施工で使用する切削工具で汚染部分を削り落とすことも容易である。
さて、本発明は円柱形状を採用するがゆえに角度自在方向が紙面の上下方向に限るという制限を受ける。一方、従来例として示した特許文献２では球面を採用するがゆえにいかような方向にも角度自在が可能である。
図１０は、実施例３において縦方向に角度調整した事例で、図１１は、実施例３において横方向に角度調整した事例である。本発明の角度自在継手の接続部１２、２２には、ソケット継手３１などが使用され、この部分で配管軸に回転する方向の自由度がある。施工においては、まずいずれか片側の接続部と一方の管３２にソケット継手３１を挿入する。次に他方の管３２に別のソケット継手３１を挿通しておいてから角度自在継手を管３２の軸方向に回転させつつ他方の管３２の軸に合わせ、続いてソケット継手を接合する箇所までスライド移動させる。最後に本発明および二箇所のソケット継手３１を電気融着させ一体化する。したがって、本発明の角度自在継手とソケット継手を組み合わせることによって、あらゆる方向への角度自在調整が可能となる。
図１０は、実施例３において縦方向に角度調整した事例で、図１１は、実施例３において横方向に角度調整した事例である。本発明の角度自在継手の接続部１２、２２には、ソケット継手３１などが使用され、この部分で配管軸に回転する方向の自由度がある。施工においては、まずいずれか片側の接続部と一方の管３２にソケット継手３１を挿入する。次に他方の管３２に別のソケット継手３１を挿通しておいてから角度自在継手を管３２の軸方向に回転させつつ他方の管３２の軸に合わせ、続いてソケット継手を接合する箇所までスライド移動させる。最後に本発明および二箇所のソケット継手３１を電気融着させ一体化する。したがって、本発明の角度自在継手とソケット継手を組み合わせることによって、あらゆる方向への角度自在調整が可能となる。
図１２に実施例４を示す。前述のように電気融着式継手においては、施工時にその融着面が清浄であることが必要である。本発明は、不幸にも万が一汚染を発生させてしまった場合、連結部材を外して分解することによって、清掃することが可能であるし、円柱状胴部であるが故、一般配管施工で使用する切削工具で汚染部分を削り落とすことも可能であることが効果のひとつである。図１２は、融着面を汚染から保護するためにサドル型部材の内周面にダストシール部材４０を設けたものである。ダストシール部材４０は、外側コールドゾーン部と内側コールドゾーン部に各々設置され、これら１対のダストシール部材で電熱線が包囲される。従い、本体部材とサドル部材の隙間から砂、埃などの異物が融着面に侵入するのを防ぐことができる。ダストシール部材は２重にするなどして、異物侵入を防ぐ効果を増すことができる。これらダストシール部材は、ゴム製やエラストマー製等のパッキンでも良い。あるいは本発明の全体を覆うフィルム状でも同様の効果が得られる。
１ 本体部材
２ サドル部材
３ 締結部材
４ ボルト
１１ 円柱状胴部
１２ 接続部
１３ 流路
１４ 円柱状胴部外表面
１５ 円筒状胴部端部
１６ 閉止部材
１７ 閉止部材端部
２１ 受口
２２ 接続部
２３ 内径側流路
２４ 受口内表面
２５ 電熱線
２６ 受口外表面
２７ 電極ピン
２８ インジケータ部
３０ 角度自在継手
３１ ソケット継手
３２ 管
４０ ダストシール部材
２４１ 受口流路内径部
２４２ 内側コールドゾーン
２４３ 発熱体部
２４４ 外側コールドゾーン
ｄ０ 受口流路基準内径
ｄ１ 受口流路内径
ｄ２ 円柱状あるいは円筒状流路内径
Ｌ１ 内側コールドゾーン長さ
Ｌ２ 発熱体長さ
Ｌ３ 外側コールドゾーン長さ
Ｒ 円柱状あるいは円筒状胴部外面半径
２θ 自在角度
２ サドル部材
３ 締結部材
４ ボルト
１１ 円柱状胴部
１２ 接続部
１３ 流路
１４ 円柱状胴部外表面
１５ 円筒状胴部端部
１６ 閉止部材
１７ 閉止部材端部
２１ 受口
２２ 接続部
２３ 内径側流路
２４ 受口内表面
２５ 電熱線
２６ 受口外表面
２７ 電極ピン
２８ インジケータ部
３０ 角度自在継手
３１ ソケット継手
３２ 管
４０ ダストシール部材
２４１ 受口流路内径部
２４２ 内側コールドゾーン
２４３ 発熱体部
２４４ 外側コールドゾーン
ｄ０ 受口流路基準内径
ｄ１ 受口流路内径
ｄ２ 円柱状あるいは円筒状流路内径
Ｌ１ 内側コールドゾーン長さ
Ｌ２ 発熱体長さ
Ｌ３ 外側コールドゾーン長さ
Ｒ 円柱状あるいは円筒状胴部外面半径
２θ 自在角度
Claims (7)
- 熱可塑性樹脂からなり一端部に円柱状の胴部を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部の端部から前記円柱状胴部まで貫通する流路を有する本体部材と、
熱可塑性樹脂からなり一端部に前記円柱状の胴部に跨る受口を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部端部から前記受口まで貫通する流路を有し、更に前記受口内周部に発熱体を内蔵したサドル部材と、
融着前の前記本体部材とサドル部材とを適宜の角度に保持する締結部材とでなり、
前記本体部材の円柱状胴部に有する流路の少なくとも前記サドル部材に接する側は、胴部周方向を長径とした長穴状流路とし、かつ前記発熱体を前記長穴状流路の長径と短径との比に略等しく長円形状としたことを特徴とする電気融着式角度自在継手。 - 熱可塑性樹脂からなり一端部に貫通孔を有する円筒状の胴部と他端部に被接続管との接続部と、前記接続部の端部から前記円筒状胴部まで貫通する流路とからなり、更に前記円筒状胴部の両端を閉止部材で熱融着し、もって前記貫通孔を閉塞させた本体部材と、
熱可塑性樹脂からなり一端部に前記円柱状の胴部に跨る受口を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部端部から前記受口まで貫通する流路を有し、更に前記受口内周部に発熱体を内蔵したサドル部材と、
融着前の前記本体部材とサドル部材とを適宜の角度に保持する締結部材とでなり、
前記本体部材の円筒状胴部に有する流路の少なくとも前記サドル部材に接する側は、胴部周方向を長径とした長穴状流路とし、かつ前記発熱体を前記長穴状流路の長径と短径との比に略等しく長円形状としたことを特徴とする電気融着式角度自在継手。 - 前記受口流路内径を（ｄ1）、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部における前記受口と接する半径を（R）、自在角度を（±θ）とするとき、前記長穴流路は、短径を受口流路内径（ｄ1）と同じくし、長径を２Ｒ・sin（θ0＋θ）とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気融着式角度自在継手。
- 熱可塑性樹脂からなり一端部に円柱状の胴部を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部の端部から前記円柱状胴部まで貫通する流路を有する本体部材と、
熱可塑性樹脂からなり一端部に前記円柱状の胴部に跨る受口を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部端部から前記受口まで貫通する流路を有し、更に前記受口内周部に発熱体を内蔵したサドル部材と、
融着前の前記本体部材とサドル部材とを適宜の角度に保持する締結部材とでなり、
前記受口流路は、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部の周方向を長径とした長穴状流路とし、かつ前記発熱体を前記長穴状流路の長径と短径との比に略等しく長円形状としたことを特徴とする電気融着式角度自在継手。 - 熱可塑性樹脂からなり一端部に貫通孔を有する円筒状の胴部と他端部に被接続管との接続部と、前記接続部の端部から前記円筒状胴部まで貫通する流路とからなり、更に前記円筒状胴部の両端を閉止部材で熱融着し、もって前記貫通孔を閉塞させた本体部材と、
熱可塑性樹脂からなり一端部に前記円柱状の胴部に跨る受口を有し他端部に被接続管との接続部を有し、かつ当該接続部端部から前記受口まで貫通する流路を有し、更に前記受口内周部に発熱体を内蔵したサドル部材と、
融着前の前記本体部材とサドル部材とを適宜の角度に保持する締結部材とでなり、
前記受口流路は、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部の周方向を長径とした長穴状流路とし、かつ前記発熱体を前記長穴状流路の長径と短径との比に略等しく長円形状としたことを特徴とする電気融着式角度自在継手。 - 前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部に有する流路内径を（ｄ2）、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部における前記受口と接する半径を（R）、自在角度を（±θ）とするとき、前記長穴流路は、短径を円柱状胴部あるいは円筒状胴部に有する流路内径（ｄ2）と同じくし、長径を２Ｒ・sin（θ0＋θ）とすることを特徴とする請求項４又は５に記載の電気融着式角度自在継手。
- 前記受口内周部は、受口流路内径部と内側コールドゾーン部と発熱体部と外側コールドゾーン部とからなり、受口流路基準内径を（ｄ０）、内側コールドゾーン長さを（L1）、発熱体長さを（L2）、外側コールドゾーン長さを（L3）とし、前記円柱状胴部あるいは円筒状胴部における前記受口と接する半径を（R）とするとき、自在角度（±θ）は次式（１）、（２）で求められる範囲であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電気融着式角度自在継手。
θ0＝sin-1（ｄ0／２Ｒ）・・・・（１）
２Ｒθ≦πＲ／２―｛Ｒθ0＋（Ｌ1＋Ｌ2＋Ｌ3）｝・・・・（２）
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