JP2013029169A

JP2013029169A - 樹脂被覆金属三層管の接続構造及びその接続方法

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Publication number: JP2013029169A
Application number: JP2011165963A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Miike; 崇裕三池; Takeshi Maejima; 岳前島
Original assignee: BOSAI KIKAKU KK; TECHNO FUREKKUSU KK
Current assignee: BOSAI KIKAKU KK; TECHNO FUREKKUSU KK
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2013-02-07

Abstract

【課題】接続部分の部品点数を削減してコストダウンが可能となる樹脂被覆金属三層管の接続構造を提供する。
【解決手段】樹脂製の管路接続部材１の開口端部８には、溝の奥行を内周に沿って狭く形成した管差込溝４を備え、管差込溝４の最深部には空気逃がし孔６を形成し、且つ管差込溝の外周側の溝側面に開口端８ａから管差込溝４の最深部に達する空気逃がし溝７を形成する。熱溶融性ポリエチレン系樹脂で肉薄金属管１０の内側と外側を被覆した樹脂被覆金属三層管２の開口端部５の樹脂被覆層１１、１２の表層を溶融するまで高温に加熱して、管路接続部材１の管差込溝４に溶融した樹脂被覆層１１、１２を変形させつつ開口端部５を圧入して、樹脂被覆金属三層管２の開口端部５と管路接続部材１の開口端部８とを強固に密着一体化して成る。
【選択図】図３

Description

本発明は、主としてスプリンクラー用送水管に使用する樹脂被覆金属三層管の接続構造及びその接続構造を実施するための接続方法に関する。

従来、スプリンクラー用として下記特許文献１に記載の「スプリンクラー巻き出し配管」の如き金属製フレキシブル管が使用されている。
該特許文献１に記載の「スプリンクラー巻き出し配管」は、スプリンクラー給水用の枝管とスプリンクラーヘッドとの間を軟質銅管でつなぎ、該軟質銅管の少なくとも一方の端部に蛇腹状の波付部分を形成した金属製フレキシブル管を使用することで、施工時の末端の微調節のしやすさと応力集中を緩和しようとしている。しかしながら、金属製フレキシブル管に蛇腹状の波付部分を成形することが製造時のコストアップの大きな原因となっていた。また、このような蛇腹状の金属製フレキシブル管は通水時の圧力損失が大きいため、その分送水用のポンプを大型化する必要があった。
また、近年では上記の如き金属製フレキシブル管に代わって、腐食性や挫屈防止性能に優れている樹脂で肉薄の金属管を被覆した下記特許文献２の樹脂被覆金属三層管がスプリンクラー用として提案されている。

特開平０８−２５７１５９号公報特開２０１０−２６４号公報

上記特許文献２の樹脂で被覆した肉薄の金属管は、表面を樹脂で被覆してあるので金属管の挫屈に到るまでの湾曲許容径が通常の金属管よりも小さく、広い許容範囲において自由に湾曲させて使用することができる利点があり、また金属管を蛇腹状に形成してはいないので、その点で製造時のコストアップにはならないメリットがある。
しかし、分岐部や、許容範囲を越える直角に近い屈曲部や、異なる径の管と接続する場合や、短い管を長く継ぎ足す場合には別途接続部材を介在させることが必要となるという難点がある。
そして、その接続部分では、ネジ接続とする場合では、図８に示す如く、締め付けナット（図８中のｂ）やＯリング（図８中のｅ）など部品点数が多くなり、またそれらの部品（図８中の部品ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）の装着工程が多くなることで手間とコストが増加する問題があった。
さらに、図８に示す如く、接続部材の内径（図８中のＹ）と樹脂を被覆した金属管の内径（図８中のＺ）が異なるため、この流路の狭まった接続部分で通水時の圧力損失が発生し、その圧力損失を減らそうとすると送水用のポンプの加圧能力を高めるか、金属管の管径をさらに大きくしなければならず、このことがコストダウンの障害となっていた。

そこで本発明は、上記の如き従来の蛇腹状の金属製フレキシブル管や、従来の樹脂を被覆した金属管の接続部分における圧力損失の問題と、多くの接続部品を使用することによるコストアップの問題をともに解消し、接続部分において通水時の圧力損失を低減し、しかも接続部分の部品点数を削減して大幅なコストダウンが可能となる破損し難い樹脂被覆金属三層管の接続構造とその接続構造を実施するための方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決するための本発明における樹脂被覆金属三層管の接続構造は、請求項１に記載の発明においては、肉薄金属管の内側と外側に熱溶融性ポリエチレン系の樹脂被覆層を有する樹脂被覆金属三層管の開口端部と、該樹脂被覆金属三層管と略同径又はそれ以上の径の樹脂製の管路接続部材の開口端部との接続構造であって、ａ）前記管路接続部材の開口端部には、前記樹脂被覆金属三層管の肉厚と同じか又は僅か大きい溝幅で開口し、前記樹脂被覆金属三層管と内径を同じくするとともに溝の奥行を内周に沿って狭く形成した開口端と同心円形の管差込溝を備え、前記管差込溝の最深部には空気逃がし孔を形成し、且つ前記管差込溝の外周側の溝側面に開口端から前記管差込溝の最深部に達する空気逃がし溝を形成し、ｂ）前記樹脂被覆金属三層管には、前記管路接続部材の管差込溝の深さと略等しい幅の開口端部を、前記管路接続部材の管差込溝の径と略同径に形成し、ｃ）前記樹脂被覆金属三層管の開口端部の樹脂被覆層の表層が溶融するまで高温に加熱して、前記管路接続部材の管差込溝に前記樹脂被覆層を変形させつつ該開口端部を圧入し、前記管差込溝に前記開口端部を密着一体化して前記管路接続部材と前記樹脂被覆金属三層管とを接続したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、肉薄金属管の内側と外側に熱溶融性ポリエチレン系の樹脂被覆層を有する樹脂被覆金属三層管の開口端部と、該樹脂被覆金属三層管と略同径又はそれ以上の径の樹脂製の管路接続部材の開口端部との接続構造であって、ａ）前記管路接続部材の開口端部には、前記樹脂被覆金属三層管の肉厚と同じか又は僅か大きい溝幅で開口し、前記樹脂被覆金属三層管と内径を同じくするとともに溝の奥行を内周に沿って狭く形成した開口端と同心円形の管差込溝を備え、前記管差込溝の最深部には空気逃がし孔を形成し、且つ前記管差込溝の外周側の溝側面に開口端から前記管差込溝の最深部に達する空気逃がし溝を形成し、ｂ）前記樹脂被覆金属三層管には、前記管路接続部材の管差込溝の深さと略等しい幅の開口端部を、前記管路接続部材の管差込溝の径と略同径に形成し、ｃ）前記樹脂被覆金属三層管の内径と同径ないし前記管路接続部材の内径と同径で、前記管路接続部材の管差込溝の深さと略同じ長さか又はそれよりも長い金属製の管内支持短管を、管差込溝部分の管内表層を高温に加熱して溶融させた管路接続部材の管差込溝部分の管内に、開口端から一部突出状態に圧入し、ｄ）前記樹脂被覆金属三層管の開口端部の樹脂被覆層の表層が溶融するまで高温に加熱して、前記管路接続部材の管差込溝に前記樹脂被覆層を変形させつつ該開口端部を圧入し、前記管差込溝に前記開口端部を密着一体化して前記管路接続部材と前記樹脂被覆金属三層管とを接続したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記各発明において、前記樹脂被覆金属三層管の金属管を、内側及び外側の各樹脂被覆層よりも肉薄としたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上記各発明において、前記樹脂被覆金属三層管の内側及び／又は外側の樹脂被覆層を、高耐熱ポリエチレン製の樹脂被覆層としたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、上記各発明において、前記管路接続部材を、高耐熱ポリエチレン製としたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、上記請求項１、３から５のうちいずれかに記載の樹脂被覆金属三層管の接続構造を実施するための管路接続部材を用いた樹脂被覆金属三層管の接続方法であって、ａ）樹脂被覆金属三層管の開口端部の樹脂被覆層の表層が溶融するまで高温に加熱する端部溶融工程と、ｂ）管路接続部材の管差込溝に、前記樹脂被覆金属三層管の樹脂被覆層の表層が溶融した開口端部を変形させつつ圧入し、前記管差込溝に前記開口端部を密着一体化して前記樹脂被覆金属三層管と前記管路接続部材とを接続する密着接続工程と、から成ることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、上記請求項２から５のうちいずれかに記載の樹脂被覆金属三層管の接続構造を実施するための管路接続部材を用いた樹脂被覆金属三層管の接続方法であって、ａ）管路接続部材の管差込溝部分の管内表層を溶融するまで高温に加熱し、溶融部分を変形させつつ内部支持短管を前記管路接続部材の開口端から一部突出状態に圧入する管内支持短管取付け工程と、ｂ）前記樹脂被覆金属三層管の開口端部の樹脂被覆層の表層が溶融するまで高温に加熱する端部溶融工程と、ｃ）管路接続部材の管差込溝に、前記樹脂被覆金属三層管の樹脂被覆層の表層が溶融した開口端部を変形させつつ圧入し、前記管差込溝に前記開口端部を密着一体化して前記樹脂被覆金属三層管と前記管路接続部材とを接続する密着接続工程と、から成ることを特徴とする。

本発明の樹脂被覆金属三層管の接続構造における請求項１に記載の発明においては、樹脂被覆金属三層管の開口端部の熱溶融性ポリエチレン系の樹脂被覆層を加熱溶融して、これを樹脂製の管路接続部材の管差込溝に圧入することで、樹脂被覆金属三層管と管路接続部材との接続部分を強固に密着一体化させ、その接続部分に弛みや漏れが発生しない強固な接続構造を実現することが可能となる。
また、図８に示す従来の管路接続部材と樹脂被覆金属三層管との接続構造では、部品を分解すると、同図８の（Ｂ）に示すように、ナット（ｂ）や漏れ防止のＯリング（ｅ）などの多くの付属部品を必要としているが、本発明ではそのような部品は一切使用しないので、大幅なコストダウンが可能となる。

また、前記管路接続部材の管差込溝内に前記樹脂被覆金属三層管の溶融した開口端部が収まるので、管内部には溶融による食み出しや変形が発生せず、前記三層管の内径と管路接続部材の内径が近いものを使用することで、通水時に水流の圧力損失が起こるのを防止することが可能となる。

さらに、前記管路接続部材と前記樹脂被覆金属三層管の接続部分では両者が一体化されて肉厚となり、接続部分の強度をより高めることが可能となる。

特に、樹脂被覆金属三層管の中層の金属管の切断端部が、前記管路接続部材の管差込溝内の最深部に到って、樹脂被覆層からの露出部分が前記管路接続部材の樹脂材で被覆されて深く隠蔽され、管の内部や外部への露出が全く起こらない。この結果、金属部分の腐食が防止されて使用寿命を大幅に伸ばすことが可能となる。

請求項２に記載の発明においては、上記請求項１の発明によりもたらされる効果に加えて、前記管路接続部材に管差込溝の深さと略同じ長さか又はそれよりも長い金属製の管内支持短管を管路接続部材の開口端から一部突出状態に取り付けることで、図５の（ハ）に示すように、接続する際に高温に加熱して溶融させた管路接続部材の管差込溝の内側に生じる変形を全て管内支持短管の外側に納めることが可能となり、管内側へ樹脂の変形や食み出しが発生するのを防止することが可能となる。
また、前記管路接続部材と前記樹脂被覆金属三層管の接続部分に管内支持短管が一体化されて接続部分の強度をより高めることが可能となる。

請求項３に記載の発明においては、樹脂被覆金属三層管中層の内側及び外側の樹脂被覆層よりも肉薄の金属管が、該樹脂被覆層によって腐食されないように保護されると同時に、強度的な面でも両側から押さえつけるように補強されるので、湾曲乃至屈曲する際に小径に湾曲させても一般的な肉厚の金属管と較べて容易に挫屈することがなくなる。
即ち、肉薄の金属管が樹脂被覆層で挫屈に到るまでの湾曲許容径を通常の肉厚の金属管よりも小さく空間に曲がりくねって設置されるスプリンクラー用の配管として使用するのに最適となる。

請求項４に記載の発明においては、樹脂被覆金属三層管の内側及び／又は外側の樹脂被覆層の耐熱性を高め、これをスプリンクラーの配水管に使用した場合には、火災時の給水管の燃焼を防ぎ、火災時の送水配管部分の損傷や故障の防止に役立ち、火の元への送水を確保することが可能となる。

請求項５に記載の発明においては、前記管路接続部材を高耐熱ポリエチレン製とすることで、前記管路接続部材においても難燃性を高めることができ、これをスプリンクラーの配水管に使用した場合には、火災時の配管接続部分の燃焼を防いで、火の元への送水を確保することが可能となる。

請求項６に記載の樹脂被覆金属三層管の接続方法の発明においては、前記樹脂被覆金属三層管と前記管路接続部材との接続工程を、端部溶融工程及び密着接続工程の各工程の沿って効率良く確実に実施することができ、樹脂被覆金属三層管の接続部分を溶着により両者の樹脂面を引く抜き不能に密着一体化した接続構造を得ることが可能となる。
そして、スプリンクラーの配水管に用いた場合、配水管接続部分を強固に密着一体化させて、長期間補液漏れが発生しない安全な配水管の接続構造を得ることが可能となる。

請求項７に記載の樹脂被覆金属三層管の接続方法の発明においては、樹脂被覆金属三層管と前記管路接続部材との接続工程を、管内支持短管取付け工程、端部溶融工程及び密着接続工程の各工程の沿って効率良く確実に実施することができ、樹脂被覆金属三層管の接続部分を管内支持短管と一体で溶着により両者の樹脂面を引く抜き不能に密着一体化した高強度の接続構造を得ることが可能となる。
そして、この形態でも、スプリンクラーの配水管に用いた場合、配水管接続部分を強固に密着一体化させて、長期間補液漏れが発生しない安全な配水管の接続構造を得ることが可能となる。

本発明の樹脂被覆金属三層管と管路接続部材との接続構造を示す縦断側面である。（イ）が接続前の使用部材を示し、（ロ）が接続完了した状態を示す各縦断側面図である。樹脂被覆金属三層管の端部の加熱溶融部を示す要部の縦断側面図である。樹脂被覆金属三層管と屈曲した管路接続部材との接続構造を示す縦断側面図である。（イ）が接続前の使用部材を示し、（ロ）が管内支持短管を管路接続部材の開口端部に嵌着した状態を、また（ハ）が接続完了した状態を示す各縦断側面図である。管路接続部材の開口端部から見た側面図である。好ましくない接続構造の例を示す縦断側面図である。従来の樹脂を被覆した金属管と接続部材との接続構造を示す（Ａ）が接続した状態を示し、（Ｂ）が分離した状態を示す各縦断側面図である。本発明の接続方法の工程を示すフロー図である。別の接続方法の工程を示すフロー図である。

本発明は樹脂被覆金属三層管の接続構造とその接続方法であるが、その実施形態を樹脂被覆金属三層管の接続構造から先に説明する。
本発明の樹脂被覆金属三層管の接続構造は、図１及び図４に示すように、肉薄金属管１０の内側と外側に熱溶融性ポリエチレン系の樹脂被覆層１１、１２を有する樹脂被覆金属三層管２（以下「三層管」とも呼ぶ）の開口端部５と、別の樹脂被覆金属三層管２の開口端部５とを管路接続部材１を介して接続する接続構造である。
前記管路接続部材１はポリエチレン等の樹脂製であり、図１に示す直列継手、図４に示すエルボウ継手及び複数に分かれる分岐管等の各種形状の接続部材が使用可能である。
該管路接続部材１の内径は、接続部での流れが阻害されないように、前記三層管２の内径と同程度の径とする。

用いる前記三層管は、図２に示すように、中層の肉薄な金属管１０の内側と外側に樹脂被覆層１１、１２を被覆した樹脂被覆金属三層管２である。前記金属管１０の材質は、アルミニウム、銅、ステンレス、鋼及びそれらの合金など各種金属管材の使用が可能である。

前記金属管１０を被覆する内側と外側の樹脂は、高温で溶融するエチレン系の樹脂材を用いる。
例えば、エチレン系のＰＥＲＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅＲａｉｓｅｄＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が使用に適している。

本発明の樹脂被覆金属三層管の接続構造には、図１に示すように、樹脂被覆金属三層管２と前記管路接続部材１とを接続した構造と、図４に示すように、前記管路接続部材１の開口端部８に管内支持短管３を嵌着して樹脂被覆金属三層管２を接続した構造との２つの形態がある。
次に、前者の前記樹脂被覆金属三層管２を前記管路接続部材１で接続する構造から先に詳述する。

使用する前記管路接続部材１の開口端部８には、図２及び図６に示すように、外周側に膨らませて、前記三層管２の肉厚と同じか又は僅か大きい溝幅で開口した開口端８ａと同心円形の管差込溝４を備える。

また、使用する前記三層管２は、図２の（イ）及び（ロ）に示すように、開口端８ａから前記管路接続部材１の管差込溝４の最深部までの深さと略等しい長さの開口端部５を、前記管路接続部材１の管差込溝４に嵌入させるものなので、前記三層管２の開口端部５の径は円形の管差込溝４の径と合致した同一径にする。
前記三層管２の径が管差込溝４の径より小さいものを使用するときには、管差込溝４の径に合うように開口端部５の径を拡張して用いる。

前記管路接続部材１の円形の管差込溝４は深い奥行を持ち、表面が溶融した前記三層管２の開口端９が最深部まで差し込まれて溝内に挟まれて加圧されるように、図２の（イ）に示すように、管路接続部材1の内周面に沿って開口端８ａから奥に向って徐々に狭くなるように形成する。

該管差込溝４を端部側から見ると、図６に示すように、管差込溝４の開口部が管路接続部材１の開口端８ａの厚さの中心部分に同心円形に現れ、その中心が円形に凹んだ形状を成す。
そして、図２に示すように、管差込溝４を挟んだ溝外側部分１ａより溝内側部分１ｂが僅かに突出するように形成する。その厚さは各図では溝外側部分１ａと溝内側部分１ｂとが同じに表されているが、溝内側部分１ｂの方を可及的に肉薄とすることが好ましい。なぜなら前記管路接続部材１の内径と、三層管２の内径との差を少なくでき、この差を小さくするほど、接続部分における通水時の圧力損失を少なくすることができるからである。

そして、管差込溝４の最深部は、前記三層管２の金属管１０部分の肉厚よりも広く且つ該三層管２の肉厚よりも狭く形成する。
また、図６に示すように、該管差込溝４の最深部には空気逃がし孔６を管路接続部材１の外周面に開口させて形成し、且つ前記管差込溝４の外周側の溝内側面に開口端８ａから前記管差込溝４の最深部に達する空気逃がし溝７を形成する。

そして、前記三層管２と前記管路接続部材１との接続は、図３に示すように、前記三層管２の開口端部５の樹脂被覆層１１、１２の表層が溶融するまで高温に加熱する。
該図３中の符号１１ｂは内側の樹脂被覆層１１表層の溶融部分であり、符号１２ｂは外側の樹脂被覆層１２表層の溶融部分である。
このため、前記管路接続部材１の管差込溝４に、前記樹脂被覆金属三層管２の開口端部５を圧入したとき、前記樹脂被覆層１１、１２のうち内側と外側の柔らかい溶融部分である樹脂被覆層１１ｂ、１２ｂが変形を起こし、奥の狭い前記管差込溝４に開口端９を突き当たるまで深く圧入すると、図２の（ロ）に示すように、先端を痩せさせて前記管差込溝４に前記三層管２の開口端部５が密着して両者が一体化する。
そして、溶融部分は常温になると硬くなり、前記管路接続部材１の一方側に前記三層管２の開口端部５が強固に接続される。

次に、図１に示すように、前記管路接続部材１の他方側にも、上記接続と同様に前記三層管２を接続して、本発明の樹脂被覆金属三層管の接続構造が完成する。

前記樹脂被覆金属三層管２のサイズは各種規格があるが、例えば、スプリンクラー用送水管には、管の内径２０ｍｍで、内側の樹脂部分の肉厚さが２±１ｍｍ、薄肉の金属管１０の肉厚が２．２５±０．５ｍｍの管材が、スプリンクラー用送水管としての強度を満足し、且つ湾曲性にも優れているので使用に最適である。

前記三層管２は、配管施工の際、湾曲させたときに前記ポリエチレン系樹脂被覆層１１が肉薄の金属管１０をその内側から構造的に支え、また伸び率が７７３%と大きい前記ポリエチレン系の樹脂被覆層１２が外を保護し、中の肉薄金属管１０が座屈することを効果的に防止する働きをする.
さらに、前記三層管２の中層の金属管１０の切断端部は、管差込溝４内の最深部に樹脂材で覆われて隠されるため、管内部や管外部に一切露出されることがなく、金属部分の腐食が防止できて使用寿命を大幅に伸ばすことが可能となる。

上記実施例では、前記肉薄の金属管１０の内側と外側に高温で溶融するポリエチレン系の樹脂被覆層１１、１２を形成したものを使用した態様を例示したが、この他、前記樹脂被覆層１１、１２のいずれか一方又は両方に高温で溶融する高耐熱ポリエチレン製とした樹脂被覆金属三層管２を使用することが可能である。
高耐熱ポリエチレン製とした樹脂被覆層１１、１２が樹脂被覆金属三層管２も耐熱性を高め、これをスプリンクラーの配水管に使用した場合には、火災時の給水管部分の損傷や故障の防止に役立ち、火の元への送水を確保することが可能となる。

なお、前記金属管１０外側の前記ポリエチレン系の樹脂被覆層１２は、耐火性を増大することができるガラス繊維、ガラスビーズ、タルクその他の無機フィラーや有機フィラーを用いたものが使用可能である。
前記樹脂被覆層１２に使用する素材は上記の材質に限定するものではなく、難燃性、耐火性を向上させるため不燃物質を混入したものであっても良く、屈曲性や強度を考慮すると高耐熱性ポリエチレンが最適に使用できる。

また、図示しないが、外側の前記ポリエチレン系樹脂被覆層１２の表面に耐火塗料を塗布しても良く、例えば、主成分としてポリ燐酸アンモニウムを含む塗料を塗布することも可能であり、該ポリ燐酸アンモニウムを含む塗料を塗布した場合では、火災発生の際、雰囲気温度が２００〜３００°Ｃになると発泡を開始し、最終的には２５〜５０倍程度に発泡し、良好な耐熱効果を発揮することが可能となる。

次に、前記管路接続部材１の開口端部８に管内支持短管３を巌着して前記樹脂被覆金属三層管２を接続した構造の形態を詳述する。
この形態では、図５の(イ)に示すように、外径が前記樹脂被覆金属三層管２の開口端部５の内径より若干小さい径で、且つ前記管路接続部材１の管差込溝４の深さよりも長い肉薄金属製の管内支持短管３を用意する。
そして、内周面の表層を加熱して溶融した前記管路接続部材1に、図５の(ロ)に示すように、前記管内支持短管３を開口端８ａから差し込み、前記管路接続部材１の開口端８ａから約３ｍｍ程外側に突出した状態となるまで圧入する。
また、図４に示すように、前記管路接続部材１の他方端部についても同様に、前記管内支持短管３を開口端８ａから圧入する。

この他の構造については、上記管内支持短管３を用いない接続構造の形態と同様であり、前記三層管２の開口端部５の樹脂被覆層１１、１２の表層が溶融するまで高温に加熱して前記三層管２の開口端部５を前記管路接続部材１の両側に設けた管差込溝４に樹脂被覆層１１、１２を変形させつつ開口端９が最深部に達するまで差し込んで密着一体化した状態に接続する。
以上のようにして本発明の樹脂被覆金属三層管の接続構造が完成する。

従来では、樹脂被覆金属三層管の端部の接続では、図８に示すように、通常メカニカル継手に接続され、その接続部分にはＯリング、固定リング等の各種付属部材と同時に接続されるので使用部品点数が多くなるという難点があったが、これに対して本発明の接続構造では、上記の如く内外の樹脂被覆層１１、１２が金属管１０に被覆してあるので、その端部を各種継手などの樹脂製の前記管路接続部材１に接続する際、前記三層管２の開口端部５が樹脂被覆層１１、１２の溶融部分で密着一体化された状態で接続可能となる。このため、従来の金属管の場合の接続に必要であったシール部材を全く必要とせず、部品点数の削減、接続作業の工数の削減が実現できた。

次に、上記樹脂被覆金属三層管の接続構造を実施するための樹脂被覆金属三層管の接続方法について説明する。

本発明の接続方法は、図９に示すように、前記三層管２と前記管路接続部材１とを用いた端部溶融工程及び密着接続工程を経て接続が完了する形態と、図１０に示すように、前記三層管２と前記管路接続部材１と前記管内支持短管３とを用いた管内支持短管取付け工程、端部溶融工程及び密着接続工程を経て接続が完了する形態とがある。
前者の形態は、図１に示す管内支持短管を取付けない接続構造に対応し、また、後者の形態は、図４に示す管内支持短管を取付けた接続構造に対応した工程である。

まず、前者の管内支持短管取付け工程を有していない、前記三層管２と前記管路接続部材２とを用いた形態の接続方法の実施形態から先に各工程順に説明する。

始めに、図２の(イ)に示すように、前記樹脂被覆金属三層管２と、接続用の管路接続部材１とを準備する。
前記三層管２は、開口端部５を前記管路接続部材１の管差込溝４に嵌合可能となるように、該管差込溝４の深さと略等しい長さで、前記管路接続部材１の管差込溝４の開口内径と同径のものを用いる。

そして、前記端部溶融工程で、図３に示すように、前記三層管２の開口端部５の樹脂被覆層１１、１２の表層を溶融するまで高温に加熱する。
ポリエチレン系の樹脂被覆層１１、１２の表層を溶融するためにはパイプ端部加熱機を用いて、約１２０°Ｃの温度で短時間に表層部分のみを溶融させる。

次に、前記密着接続工程では、前記管路接続部材１の管差込溝４に、前記三層管２の樹脂被覆層１１、１２の表層が溶融し開口端部５を変形させつつ圧入して行き、前記管差込溝４に開口端部５を密着一体化して前記三層管２と前記管路援続部材１とを接続する。

このとき、前記管差込溝４の最深部に圧縮された空気が前記空気逃がし孔６と空気逃がし溝７から外部に排出されるとともに空気逃がし孔６と空気逃がし溝７の一部に溶融した樹脂が流れ込む。
前記空気逃がし孔６と空気逃がし溝７がないと、閉じ込められた圧縮空気の抵抗で管差込溝４の溝奥の突き当たりまで前記三層管２の先端部を圧入することができない。

また、前記三層管２の樹脂被覆層１１、１２が奥の狭い前記管差込溝４の中で、図２の(ハ)に示すように、開口端部５の部分の樹脂被覆層１１、１２が痩せるように変形し、温度が常温に戻ると、前記三層管２の樹脂被覆層１１、１２が前記管差込溝４の中で広い面積の変形密着部１１ａ、１２ａにより前記管路接続部材１と密着して、抜くことができなくなるように強固に一体化する。
以上の各工程によって本発明の樹脂被覆金属三層管の接続構造が完成する。

次に、後者の前記樹脂被覆金属三層管２、前記管路接続廓材１及び管内支持短管３とを用いた形態を、図１０に示す工程順に説明する。

まず、図５の(イ)に示すように、前記三層管２と接続する前記管路接続部材１と前記管路接続部材１に装着する管内支持短管３とを準備する。
そして、図５の(ロ)に示すように、前記三層管２の開口端部５を、前記管路接続部材１の管差込溝４に嵌合可能となるように、三層管は該管差込溝４の深さと略等しい長さで、前記管路接続部材１の管差込溝４の開口内径と同径となるものを用いる。

また、管内支持短管取付け工程では、前記管内支持短管３は、図５に示すように、内径を前記管路接続部材１の内径と同径の肉薄の管を前記管路接続部材１に設けた管差込溝４の深さ程度の長さのものを用いる。
その際、図５の（イ）に示すように、一方端部をラッパ状に広げたものを使用することもできる。
そして、前記管路接続部材１の管差込溝４部分の管内表層を溶融するまで高温に加熱して、前記管内支持短管３をラッパ状に広げていない方から前記溶融部分を変形させつつ前記管路接続部材１の開口端８ａから外に一部突出した状態まで前記管路接続部材１の中に圧入する。
そして常温で硬化を待つと、管路接続部材１内に前記樹脂被覆金属三層管２の前記管内支持短管３が密着一体化する。

前記管内支持短管３は、前記管路接続部材１の管差込溝４に前記三層管２の開口端部５を強く圧入する際に、管内支持短管３が管差込溝４の内側から支持して管差込溝４の内側が流路内部に膨らむのを防止し、前記管路接続部材１の管内に狭窄が発生するのを防止することが可能となる。

この形態では、前記管路接続部材１の溶融部分が前記管内支持短管３に押されて変形した肉部分の一部が、他に逃げ場がないので前記管路接続部材１の開口端８ａ方向に押し出される。
このときその押し出された樹脂は管内支持短管３の突出部分の外側と前記三層管２の開口端部５との間のラッパ状の外側に入り込む。
このため、図７に示すような、管内支持短管３の装着による樹脂の溶融部の流れ出しによる管径の狭窄が発生せず、またこの部分で流れが乱されることなくスムーズな流れとなり、水に含まれたカルシウム類などの付着成長を防止し流路が狭小化されるのを防止することができる。

これに対して、例えば、好ましくない例としてあげた図７に示すように、管内支持短管を管路接続部材の開口端部から外に突出させずに装着した場合には、樹脂被覆金属三層管を圧入させたとき、該管内支持短管の端部から溶融した管路接続部材の樹脂材の一部が、管内に押し出されて食み出し、この食み出した樹脂材が流路を狭める結果となる。

次の前記端部溶融工程では、図３に示すように、前記樹脂被覆金属三層管２の開口端部５の樹脂被覆層１１、１２の表層を溶融するまで高温に加熱する。

その次の、前記密着接続工程では、前記管路接続部材１の管差込溝４の狭い奥に、前記三層管２の樹脂被覆層１１、１２の表層が溶融した開口端部５の先端を痩せさせるように変形させつつ圧入して行く。すると、前記管差込溝４に開口端部５を密着一体化して前記三層管２と前記管路接続部材１とが接続する。
上記各工程によって本発明の樹脂被覆金属三層管の接続構造が完成する。

以上の如く、本発明の樹脂被覆金属三層管の接続構造は、樹脂被覆金属三層管２が管路接続部材1の端部に強固に密着一体化されて接続し、その接合部分は樹脂であるため、腐食は起こらず、液漏れの事故はなくなる。
また、前記三層管２の内径と管路接続部材1の内径を近づけることで、接続部分での通水時の圧力損失を軽減し、規定の水圧を得るために送水用のポンプの加圧能力を高める必要がなく、ポンプの大型化を避けることが可能となる。
そして、従来のようなＯリングやネジなどの付属部品が全くないため、コストの大幅な削減が可能となる。

本発明はスプリンクラー用送水管に最適に使用できるが、その他に水道管やガス管等の液体や気体を送るための各種管としても使用することが可能である。

１管路接続部材
１ａ溝外側部分
１ｂ溝内側部分
２樹脂被覆金属三層管
３管内支持短管
３ａ拡張開口端部
４管差込溝
５開口端部
６空気逃がし孔
７空気逃がし溝
８開口端部
８ａ開口端
９開口端
１０金属管
１１樹脂被覆層
１１ａ変形密着部
１１ｂ加熱溶融部
１２樹脂被覆層
１２ａ変形密着部
１２ｂ加熱溶融部

Claims

肉薄金属管の内側と外側に熱溶融性ポリエチレン系の樹脂被覆層を有する樹脂被覆金属三層管の開口端部と、該樹脂被覆金属三層管と略同径又はそれ以上の径の樹脂製の管路接続部材の開口端部との接続構造であって、ａ）前記管路接続部材の開口端部には、前記樹脂被覆金属三層管の肉厚と同じか又は僅か大きい溝幅で開口し、前記樹脂被覆金属三層管と内径を同じくするとともに溝の奥行を内周に沿って狭く形成した開口端と同心円形の管差込溝を備え、前記管差込溝の最深部には空気逃がし孔を形成し、且つ前記管差込溝の外周側の溝側面に開口端から前記管差込溝の最深部に達する空気逃がし溝を形成し、ｂ）前記樹脂被覆金属三層管には、前記管路接続部材の管差込溝の深さと略等しい幅の開口端部を、前記管路接続部材の管差込溝の径と略同径に形成し、ｃ）前記樹脂被覆金属三層管の開口端部の樹脂被覆層の表層が溶融するまで高温に加熱して、前記管路接続部材の管差込溝に前記樹脂被覆層を変形させつつ該開口端部を圧入し、前記管差込溝に前記開口端部を密着一体化して前記管路接続部材と前記樹脂被覆金属三層管とを接続したことを特徴とする樹脂被覆金属三層管の接続構造。
肉薄金属管の内側と外側に熱溶融性ポリエチレン系の樹脂被覆層を有する樹脂被覆金属三層管の開口端部と、該樹脂被覆金属三層管と略同径又はそれ以上の径の樹脂製の管路接続部材の開口端部との接続構造であって、ａ）前記管路接続部材の開口端部には、前記樹脂被覆金属三層管の肉厚と同じか又は僅か大きい溝幅で開口し、前記樹脂被覆金属三層管と内径を同じくするとともに溝の奥行を内周に沿って狭く形成した開口端と同心円形の管差込溝を備え、前記管差込溝の最深部には空気逃がし孔を形成し、且つ前記管差込溝の外周側の溝側面に開口端から前記管差込溝の最深部に達する空気逃がし溝を形成し、ｂ）前記樹脂被覆金属三層管には、前記管路接続部材の管差込溝の深さと略等しい幅の開口端部を、前記管路接続部材の管差込溝の径と略同径に形成し、ｃ）前記樹脂被覆金属三層管の内径と同径ないし前記管路接続部材の内径と同径で、前記管路接続部材の管差込溝の深さと略同じ長さか又はそれよりも長い金属製の管内支持短管を、管差込溝部分の管内表層を高温に加熱して溶融させた管路接続部材の管差込溝部分の管内に、開口端から一部突出状態に圧入し、ｄ）前記樹脂被覆金属三層管の開口端部の樹脂被覆層の表層が溶融するまで高温に加熱して、前記管路接続部材の管差込溝に前記樹脂被覆層を変形させつつ該開口端部を圧入し、前記管差込溝に前記開口端部を密着一体化して前記管路接続部材と前記樹脂被覆金属三層管とを接続したことを特徴とする樹脂被覆金属三層管の接続構造。
樹脂被覆金属三層管の金属管を、内側及び外側の各樹脂被覆層よりも肉薄としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂被覆金属三層管の接続構造。
樹脂被覆金属三層管の内側及び／又は外側の樹脂被覆層を、高耐熱ポリエチレン製の樹脂被覆層としたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれかに記載の樹脂被覆金属三層管の接続構造。
管路接続部材を、高耐熱ポリエチレン製としたことを特徴とする請求項１から４のうちいずれかに記載の樹脂被覆金属三層管の接続構造。
上記請求項１、３から５のうちいずれかに記載の樹脂被覆金属三層管の接続構造を実施するための管路接続部材を用いた樹脂被覆金属三層管の接続方法であって、ａ）樹脂被覆金属三層管の開口端部の樹脂被覆層の表層が溶融するまで高温に加熱する端部溶融工程と、ｂ）管路接続部材の管差込溝に、前記樹脂被覆金属三層管の樹脂被覆層の表層が溶融した開口端部を変形させつつ圧入し、前記管差込溝に前記開口端部を密着一体化して前記樹脂被覆金属三層管と前記管路接続部材とを接続する密着接続工程と、から成ることを特徴とする樹脂被覆金属三層管の接続方法。
上記請求項２から５のうちいずれかに記載の樹脂被覆金属三層管の接続構造を実施するための管路接続部材を用いた樹脂被覆金属三層管の接続方法であって、ａ）管路接続部材の管差込溝部分の管内表層を溶融するまで高温に加熱し、溶融部分を変形させつつ内部支持短管を前記管路接続部材の開口端から一部突出状態に圧入する管内支持短管取付け工程と、ｂ）前記樹脂被覆金属三層管の開口端部の樹脂被覆層の表層が溶融するまで高温に加熱する端部溶融工程と、ｃ）管路接続部材の管差込溝に、前記樹脂被覆金属三層管の樹脂被覆層の表層が溶融した開口端部を変形させつつ圧入し、前記管差込溝に前記開口端部を密着一体化して前記樹脂被覆金属三層管と前記管路接続部材とを接続する密着接続工程と、から成ることを特徴とする樹脂被覆金属三層管の接続方法。