JPH06281078A - 電気融着継手及びその融着方法 - Google Patents

電気融着継手及びその融着方法

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JPH06281078A
JPH06281078A JP5063575A JP6357593A JPH06281078A JP H06281078 A JPH06281078 A JP H06281078A JP 5063575 A JP5063575 A JP 5063575A JP 6357593 A JP6357593 A JP 6357593A JP H06281078 A JPH06281078 A JP H06281078A
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pipe
joint
inclined surface
layer
thermoplastic resin
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Shuji Fukushima
修司 福島
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 二層パイプの内層と外層を同時に融着すると
共に、コールドゾーンを有効に設けて、強固な融着接合
が行える電気融着継手を提供する。 【構成】 熱可塑性樹脂製の内層および外層を有する複
合パイプの少なくとも内層と外層とを同時に接続する電
気融着継手であって、少なくとも１つの受口を有し、該
受口の一部に電熱線を埋設した熱可塑性樹脂製の継手本
体と、該継手本体の前記受口の内面を継手端部に向かっ
て拡がる傾斜面とすると共に、該傾斜面に連続して前記
接続しようとするパイプの外径よりも若干大径の略平行
部を形成したことを特徴とする電気融着継手。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に水用配管に用いら
れ、カーボンブラックを配合しない内層とカーボンブラ
ックを配合した外層とからなる二層パイプ（以下二層パ
イプということがある）やアルミ等の金属層を介在した
金属強化プラスチック管等の熱可塑性樹脂製複合パイプ
を融着接合する電気融着継手及びこれらの融着方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水道などの水用配管に使用される
パイプとしては、屋外でも使えるように耐候性を考慮し
てカーボンブラックを配合したポリエチレンパイプが一
般的である。ところが一般にカーボンブラックが配合さ
れた樹脂は、塩素を含む水に長時間接触すると機械的強
度は低下し剥離などの劣化が生じる。そこで耐塩素水性
も向上させるために、カーボンブラックを配合しないポ
リエチレン樹脂製の内層と、カーボンブラックを配合し
たポリエチレン樹脂製の外層とからなる多層構造のポリ
エチレンパイプ、いわゆる複合パイプを使用することも
多くなってきた。
【０００３】一方、給湯水配管に使用される電気融着継
手（以下継手ということがある）の一例を図３に示す。
熱可塑性樹脂例えばポリエチレン樹脂からなる継手本体
10の両端受口部11の内面はほぼ一様なストレート形状で
一部に電熱線20が埋設されている。電熱線20の両端は外
部に立ち上がったコネクターピン30に接続されており、
外部から電流が供給されるようになっている。通常、ガ
ス用の電気融着継手ほど厳密でなく、口径サイズ毎に通
電時間を区切って一定時間通電することが多い。尚、図
の左側は二層パイプ５を挿入した状態を、また右側は融
着後の状態を示している。そして、この継手と、カーボ
ンブラックが全体に配合してあるパイプあるいは外層部
分のみにカーボンブラックを配合した二層パイプ５を電
気融着した場合、いずれも継手の受口内面部分とカーボ
ンブラックを含有した外層表面部分が融着されることに
なる。しかもこの時受口内面とパイプ外面との間には隙
間ｅを残したままで融着が行われる。従って、実際使用
時には、パイプの端面はもちろんのこと隙間ｅを通じて
融着部ｆにも水が侵入することは避けられない。ところ
がその融着部は特に熱応力が残留しており、上記したカ
ーボンブラック含有部分の塩素による劣化が促進され、
二層パイプであっても融着部からの漏水が発生するとい
う問題がある。以上のことから二層パイプを電気融着す
る場合は、少なくともカーボンブラックが含有されない
内層を融着して外層には水が侵入しないようにし、望ま
しくは内層と外層と共に同時に融着することが必要とな
る。その為、例えば実開平４−34590号公報によって示
唆されるように、継手の受口内面とパイプの端部外面を
テーパ状に削って融着することが一つの手段として考え
られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記実開平４−34590
号には上記の課題については何ら開示されていないが、
外層の厚さが極薄く、わずかな傾斜面で外層を削り取る
ことが出来る場合は、継手端部側の傾斜面の拡がりもわ
ずかで、端部は融着されずこの部分からの溶融樹脂の吹
き出しを防ぐことを考慮する必要はない。ところが通常
の二層パイプの内層の肉厚は全肉厚の60〜70％程度であ
り、外層部分の肉厚のすべてを削り取り残りの部分のみ
で接合することは強度上できない。従って内層と外層を
共に融着するのに適した比較的大きな傾きの傾斜面に形
成することが必要である。
【０００５】また、一般に電気融着継手の場合、埋設さ
れた電熱線の両サイドは溶融する樹脂の流動を食い止め
る為の部分が必要で、これは融着が進行しているとき、
融着界面圧力を十分保持できるように溶融されない冷
域、いわゆるコールドゾーンとして形成しておくことが
必要である。ところが上記したように二層パイプ用とし
て傾斜角度を比較的大きくして、管の接合部の強度確保
の為、できるだけ管外表近くまで融着できるように電熱
線の加熱領域を外方側に広げると、図４に示すように管
外面と継手端部内面の隙間が端部に向かって拡がってい
るため、コールドゾーンｃの働きが薄れ、溶融した樹脂
は傾斜面17とパイプ外面の間から連続的に外方に膨出し
てｂのように吹出し、適切な融着圧力を得ることができ
ない。即ち、強固な融着接合を得ることができないとい
う問題がある。本発明は上記問題点を解決し、二層パイ
プ等を電気融着する継手として、少なくともパイプの内
層の一部と外層を同時に融着すると共に、管外表面近く
までを融着領域と出来る様なコールドゾーンを有効に確
保して強固な融着接合を行うことができる電気融着継手
及びその融着方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱可塑性樹脂
製の内層および外層を有する複合パイプを接続する電気
融着継手であって、少なくとも１つの受口を有し、該受
口の一部に電熱線を埋設した熱可塑性樹脂製の継手本体
と、該継手本体の前記受口の内面を継手端部に向かって
拡がる傾斜面とすると共に、該傾斜面に連続して前記接
続しようとするパイプの外径よりも若干大径の略平行部
を形成した電気融着継手である。そして、前記傾斜面の
角度は３°〜７°であることが望ましい。
【０００７】更に本発明は、熱可塑性樹脂製の内層およ
び外層を有する複合パイプと、少なくとも１つの受口を
有し、該受口の一部に電熱線を埋設した熱可塑性樹脂製
の継手本体とを電気融着する方法において、前記パイプ
の端部外面を、前記継手本体の受口内面に形成された継
手端部に向かって拡がる傾斜面と実質的に一致する傾斜
面に形成する過程と、前記継手本体の傾斜面と前記パイ
プの傾斜面を略密着させ、前記電熱線に通電し、継手本
体の受口内面とパイプの少なくとも内層部分を融着する
過程と、前記融着時に溶融した材料が傾斜外方から膨出
した際、膨出した材料を前記継手本体の傾斜面に連続し
て形成した略平行部の間で固化させる過程とを有する電
気融着方法である。
【０００８】
【作用】本発明の継手は、特に熱可塑性樹脂の内層と外
層を有した複合パイプを電気融着する継手であって、パ
イプの外層と少なくとも内層の一部を融着できるように
受口部を傾斜面に形成した。傾斜面については下記にて
選定を行った。複合パイプの内層部分の肉厚は水道用ポ
リエチレン管の様に全体の管肉厚に対しおよそ60〜70％
程度となる。ここで肉厚の一部分までも融着するには、
従来のような緩やかな傾斜では受口部の長さが極端に長
くなり、製作上及びコスト面で好ましくない。従って、
外層から内層に渡って同時に融着するためには傾斜角は
大きい方が良い。比較的角度をきつくした場合の傾斜角
θは図２で示すように、
【数１】 ここで、Ｔはパイプの肉厚、ｌmin は必要融着部長さ、
５はコールドゾーンの必要長さで、後述する溶融樹脂の
膨出現象から考えても５mmは必要である。さらに、ｌmi
nについては、ガス用ポリエチレン管の電気融着継手の
計算方法をとり、
【数２】 ここでＤｐは接続しようとするパイプの外径である。次
に一般的な二層パイプの仕様をもとに前述の式で傾斜角
θを求めると、最小角度は6.7°また最大角度は12.7°
となる。これを各口径サイズ共に統一した角度にする為
には6.7°以下とすることが好ましい。一方、接続され
るパイプの先端の加工のしやすさからは、この角度は小
さい方が良い。内層については極一部、つまり内層の肉
厚分程度を（１mm）融着しておけば良いので、前式で＋
５のかわりに−１を入れ、Ｔの代わりに外層厚みを使い
傾斜角θを求めると、最小角度は3.0°また最大角度は
5.5°となった。以上のことから傾斜角θは３°〜７°
の間で選定すべきである。更に継手の長さを短くしよう
とする場合は、5.5°〜6.7°が望ましい。
【０００９】次に本発明の継手では、上記の傾斜面に連
続して平行部を形成した。電気融着継手の場合、融着時
の樹脂は加熱され溶融状態になり、また局部的な加熱で
あることから、樹脂の膨張により圧力が発生する。コー
ルドゾーンの隙間が融着部から外側に向かって拡がって
形成されている場合は、この膨張した樹脂が外方端部か
ら膨出しやすい。特に３°以上の場合は明らかに溶融樹
脂が膨出する。以上より上記平行部に実質的にコールド
ゾーンの働きをもたせ、膨出した樹脂はこの平行部６の
間で固化させ、適切な融着接合を得ようとするものであ
る。このことにより、前記傾斜面のパイプ外表面までを
融着部とすることが出来、強度上何ら欠点のない電気融
着継手とすることが出来る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は一実施例を示す継手とパイプの断面図、図
２はその要部拡大断面図である。図１において継手等の
構成は左右対象であるので右側のみに符号を付した。継
手１はポリエチレン等の熱可塑性樹脂からなり、両端に
受口部４が形成されている。受口部４の内周面には従来
と同様の電熱線２が埋設され、その両端はコネクタピン
３に接続されている。５は接続しようとするパイプで、
カーボンブラックを含有しない内層51とカーボンブラッ
クを含有した外層52とからなるポリエチレン製の二層パ
イプである。上記した継手本体及びパイプは熱可塑性樹
脂であればよく、従ってポリブデン製であっても良い。
継手１の受口部４の内面は端部に向かって拡がる傾斜面
７となっているがこれは、実際は円筒状であるのでテー
パ面として形成している。そしてこの傾斜面７に連続し
て接続しようとするパイプの外径よりも若干大径の平行
部６を一体的に形成したものである。平行部６は、内方
側のコールドゾーンＣ１に対し外方側のコールドゾーン
Ｃ２の役目をなし、パイプとの隙間ｇ及び長さＳは口径
サイズによって適宜異なるが、おおよそ隙間ｇは0.6〜
1.8mm、長さＳは３〜５mm（共に口径サイズ13〜50mm）
の間から選択することが望ましい。また電熱線２の埋設
位置は、接続しようとするパイプの内層51の一部を少な
くとも融着できるように内方側のコールドゾーンＣ１を
確保した上でｌminの長さ分設ける。その結果、通常パ
イプの内層51及び外層52の部分にまたがる位置に設けら
れることになり、結果的に両者を同時パイプ外径部分に
近い所まで融着できるようになっている。
【００１１】次に、本発明の継手と二層パイプを融着接
合する方法について説明すると、先ず、二層パイプ５の
端部外面を継手側の傾斜面７とほぼ同じ角度の傾斜面に
形成する。一般的には、皮剥ぎ治具によってテーパ外面
を形成する。その後、このパイプを継手の受口部４に差
し込み、お互いの傾斜面を密着させた状態で両者を保持
し、外部のコントローラを両コネクタピン３に接続し
て、電熱線に通電、加熱することによって内層と外層部
分を同時に融着するものである。この時の通電時間の制
御としては種々考えられるが、口径サイズ毎に区切って
予め定められた時間だけ通電する方法等もある。そし
て、この融着時に溶融した材料が傾斜面の外方端から膨
出した際には、平行部６がコールドゾーンの役目をな
し、この膨出した材料はパイプとの隙間の中で固化さ
れ、適切な融着界面圧力を保持し、強固な融着接合を得
ることができる。尚、上記した継手としては、実施例で
示したソケット以外に、エルボ、チーズ、レジューサ、
クロス、ヘッダ等配管状態に応じて種々変更することが
できる。また水道用二層ポリエチレン管ではなく、管壁
の中間部に、例えばアルミニウム板等を介在させた金属
強化複合管であっても同様の効果を得ることが出来る。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、例えば二層パイプを電
気融着する継手として、カーボンブラックを含有しない
内層部分を少なくとも融着するので、使用時に水がカー
ボンブラックを含有する外層部分まで侵入することがな
く材料の劣化や漏水を招くことがない。また、パイプ外
表面近くまで融着し、かつ外部に膨出しようとした溶融
材料は平行部の働き、即ちコールドゾーンが確保してあ
ることによってすみやかに固化し、結果的に強固な融着
接合を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す電気融着継手とパイ
プの断面図である。
【図２】 図１の要部拡大断面図である。
【図３】 従来の電気融着継手とパイプの断面図で、左
はパイプ挿入時、右は融着後の状況を示す断面図であ
る。
【図４】 従来の他の電気融着継手とパイプの融着時の
状況を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１…電気融着継手 ２…電熱線 ３…コネクタピン ４…受口部 ５…二層パイプ ６…平行部 ７…傾斜面

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂製の内層および外層を有す
    る複合パイプの少なくとも内層と外層とを同時に接続す
    る電気融着継手であって、少なくとも１つの受口を有
    し、該受口の一部に電熱線を埋設した熱可塑性樹脂製の
    継手本体と、該継手本体の受口の内面を継手端面に向か
    って拡がる傾斜面とすると共に、該傾斜面に連続して前
    記接続しようとするパイプの外径よりも若干大径の略平
    行部を形成したことを特徴とする電気融着継手。
  2. 【請求項２】 前記傾斜面の角度は３°〜７°であるこ
    とを特徴とする請求項１記載の電気融着継手。
  3. 【請求項３】 熱可塑性樹脂製の内層および外層を有す
    る複合パイプと、少なくとも１つの受口を有し、該受口
    の一部に電熱線を埋設した熱可塑性樹脂製の継手本体と
    を電気融着する方法において、 前記パイプの端部外面を、前記継手本体の受口内面に形
    成された継手端部に向かって拡がる傾斜面と実質的に一
    致する傾斜面に形成する過程と、前記継手本体とパイプ
    の傾斜面同士を密着させ、前記電熱線に通電し、継手本
    体の受口内面とパイプの少なくとも内層と外層とを同時
    に融着する過程と、 前記融着時に溶融した材料が傾斜面の外方端から膨出し
    た際、膨出した材料を前記継手本体の傾斜面に連続して
    形成した略平行部の間で固化させる過程とを有すること
    を特徴とする電気融着方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6781099B2 (en) 2001-03-12 2004-08-24 Karl-Heinz Krah Gmbh Electrofusion socket forming system
EP2813349A3 (de) * 2013-06-11 2015-02-25 Stang GmbH Rohrverbindung für thermoplastische Kunststoffrohre

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US7144045B2 (en) 2001-03-12 2006-12-05 Karl-Heinz Krah Gmbh Electrofusion socket forming system
US7767938B2 (en) 2001-03-12 2010-08-03 Karl-Heinz Krah Gmbh Electrofusion socket forming system
EP2813349A3 (de) * 2013-06-11 2015-02-25 Stang GmbH Rohrverbindung für thermoplastische Kunststoffrohre

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