JP2019520248A - パイプ素子用接続装置 - Google Patents

Abstract

本発明はプラスチック製パイプ素子（１）用の接続装置に関し、該接続装置は、事前組立を可能にし、最終的な組立を熟練者を恃むことなく実施できるようにするものであり、少なくとも１つの端部を有するパイプ素子（１）と、該端部を介して上記パイプ素子（１）の外面に接続されるプラスチック製接続素子（２）とを有し、上記端部は上記パイプ素子（１）自体の外面に巻回された抵抗線（３）を備える。

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明はプラスチック製パイプ素子の接続あるいは接合システム業界において適用可能である。パイプ素子とはパイプセグメント、チューブセグメント、または、配管セグメントであると理解される。より詳細には、本発明は電気溶接型接続の分野に適用可能であり、温度制御システム、暖房装置、衛生温水・冷水設備及び飲用水、灌漑用水、ガス分配システムや工業用設備に使用可能である。

本発明は、現場にて直接使用及び接続可能な汎用パイプセグメントの設計を可能にし、より安全でより信頼性の高い接続または接合を提供するとともに５０％超の作業労力を削減し、設備の事前組立を可能にする、すなわち、永久的な溶接を行わずに、設備設計に合わせてパイプセグメントを予め作成して最終的な組み立てを熟練者を恃むことなく実施できるようにするものである。
〔背景技術〕
今日、様々な技術を用いてプラスチック製パイプ素子を接合することが知られている。

このような接合の一つが、いわゆる熱溶融ソケット接合であり、熱溶融ソケット接合はチューブと継手とを熱溶融により接合するものである。チューブの外側および継手の内側を鋳型を用いて加熱する。鋳型の温度は、融接器により、使用するプラスチックの融点に調整されている。その後、これら素子を鋳型から取り出し互いに繋ぎ合わせる。問題は、熱溶融ソケット接合は、融接器の温度調整が必要であり、融接器および鋳型のメンテナンス及び修理が必要であり、中程度のコストの溶接設備が必要であり、作業台上での溶接が必要であるということに加えて、２０〜１２５ミリメートルという特定の範囲の直径のものにしか有用でないということにある。さらには、上向きでのセグメントの接合は溶接が複雑となる。

一方で、６３〜２５０ミリメートルという中程度の直径のものによく用いられるのは電気溶接接合である。電気溶接接合も熱溶融によって実施されるが、電気溶接可能な継手に埋め込まれた電気抵抗によって溶融温度に達するものである。継手の溶接コネクタの端子は電気溶接ユニットのケーブルに接続され、該機器によって生成された電流がジュール効果により抵抗を加熱する。用いられる電流は低電圧電流（２４〜４０Ｖ）である。これにより、継手の内面がチューブの外面に溶接される。この処理が終了すると、処理が適切に実行されたことを保証する部分の溶融インジケータが浮かびあがる。しかしながら、この接合方法は非常に時間がかかるものであり、錆取の実施等、接合するセグメントを適切に準備できる非常に正確で熟練した労働者を必要とすることに加えて、とりわけ、チューブの準備に必要な作業のために全ての溶接処理に２０〜３０分間を要する。よって、現場にて実施するのは費用がかかり、そもそも、特殊な、真っ直ぐではない部品、例えばＬ字状やＴ字状の部品を作成する場合、これら部品は頻繁に使われるものではないために、さらに費用がかかってしまうという事実がある。言い換えれば、該継手はコストが高く、該継手の範囲が限られている。さらに、チューブと継手間の寸法公差に差が生じないようするために、上述したようにチューブを完璧に準備する必要がある。

最後に、大きな直径のものには突合わせ溶接による接合がよく用いられる。このシステムによれば接合する各チューブの端部を、加熱素子を用いて所定の時間、所定の圧力にて加熱する。この加熱プレートを取り外して、該端部を対向させ接合して必要なだけ加圧を続ける。この種の接合の問題点は実施時のコスト高である。この種の接合は、油圧装置、特殊なクランプ、および発電装置が必要であるために、実施するのにさらに費用がかかり、また、時間が大幅にかかり、装置全体を、熟練者であるところの作業者が引き続く接合箇所にさらに移動させる必要があるため、各接合に４０〜１２０分間を要するものである。さらに、この接合方法は、内部の溶着ビードのために、チューブの有効部分が減少してしまい、その結果、継手において圧力減衰の係数を０．８及び０．６の変動率(regulation)に従ってかける必要がある。この技術は上向き溶接を行うには非常に複雑であり、厚さが異なるチューブは溶接出来ず、また、この技術を実施するには大気条件による厳しい制約がある。

よって、簡便で、費用効果が高く、設置が容易な接続装置であって、プラスチック製パイプ素子システムにおいて必要とされるいかなる種類の接合にも使用可能な電気溶接接続を可能にする接続装置を提供する必要性が考えられる。
〔発明の説明〕
本発明は、請求項１に規定された、プラスチック製パイプ素子用の電気溶接接続装置に関する。本発明の装置は熱溶融接合において使用可能であるように意図したものではない。

本発明が提示する装置は、
‐少なくとも１つの端部を有する少なくとも１つのパイプ素子と、
‐上記少なくとも１つの端部を介して上記少なくとも１つのパイプ素子の外面に接続される少なくとも１つのプラスチック製接続素子と、
を備える。

本発明は、上記接続素子が、とりわけ、カップリング、Ｌ字継手、Ｔ字側管、または、スタブエンド、側管、あるいは、径違い継手等のその他の接続素子として作成されたプラスチック製継手であることを想定している。

本発明によれば、上記パイプ素子の少なくとも１つの端部は、該パイプ素子自体の上記外面に巻回された電気溶接可能な金属コイルとして形成された抵抗線を備える。

上記抵抗線は、上記パイプ素子の上記端部自体と、該パイプ素子の母線に平行な方向に沿った所定の距離と、の間で巻回されている。さらに、上記装置は、外側から該パイプ素子に固定あるいは固着され、かつ、上記抵抗線の上または該抵抗線の直後に位置する少なくとも１つのクランプを備える。

電流が通るとジュール効果によって熱を発生させる電気導電線は、抵抗線であると考えられ、裸銅線等の単一の成分からなるワイヤ、あるいは、材料合金からなるワイヤであってよい。材料合金は使用する合金に応じて固有の抵抗を発生させるものである。裸銅線の場合は、電流の通過に対して固有の抵抗を与える導電素子であるため、電流が通っている間熱を発生させる。よって、本発明によれば、裸銅線は概念的に抵抗線であると考えられる。

電気溶接処理が終了すると、すなわち、溶接が完了すると、接続が正しくなされると理解される。溶接前に接続素子とパイプ素子とを簡単に繋ぎ合わせておくことは勿論可能であり、これにより二つの素子が事前に組み立てられる。

上記抵抗線はパイプ素子の表面に配置されてもよく、パイプ素子に埋め込まれてもよく、または、抵抗線を外面に析出させることによって配置されてもよい。

本発明はいくつかの利点を有している。

一つに、技術的見地からすると、本発明は、永久的な組立を行う必要もなく、メカーノ(meccano)のように溶接せずに設備を事前に組み立てておくことを可能にする。チューブと継手との間の正確な調整が保証される。チューブに加熱素子を組み込むことにより、溶接により大きな圧力と安全性がもたらされる。これにより、設備の連結部分を減らすことなく、異なる厚みのチューブの溶接が可能になる。さらに、同様の実施は大気物質によって限定されるものではなく、幅広い継手を提供できる。最後に、本発明の場合、従来技術の電気溶接接合において実施されているように継手を加熱するのではなく、パイプ素子自体を加熱する。

経済的な観点からすると、本発明は、効率的かつ継続的な解決策となる以外に、取付回数を減らし、熟練者を必要とせず、経済的な範囲の継手を提供でき、低コストの設備や道具を用いるものである。チューブ廃棄物を出すこともない。これは設備全体が現場での組立に合わせてサイズ調整されて工場から出荷され、現場での切断を必要とせず、切断に伴い後に排出されるような廃棄物もないためである。

従来技術のシステムでは切削、洗浄、機械加工等の前処理をチューブに行う必要がある。一方、本発明は、電気溶接接続処理の前準備を必要としないキットとして、現場に届けることが可能である。

該装置を得るために、チューブの寸法よりもわずかに小さなクランプを作成して、炉の中で加熱する。これにより、クランプは膨張してチューブの中に入り込み、チューブの中で縮むとそのまま保持される。クランプは、二本の突出するワイヤのみがクランプを貫通するようにワイヤの上ではなくワイヤに倣って(after)保持されることが好ましい。

好適な実施形態によれば、該クランプは円筒状の内面を有しており、その内面においてパイプ素子と繋ぎ合わせられる。いずれの場合も、抵抗線の端部を支持する機能を果たし、パイプ素子を止めるあるいは位置付けることが可能であり、また、パイプ素子の保持、固定、支持を促進する素子であればクランプとして機能可能である。

さらに、抵抗素子が巻回される領域を画定する、パイプ素子の端部からの距離はパイプ素子自体の呼径よりも短いことが考えられる。好適には、該距離はチューブの呼径が６３〜１６０ミリメートルの場合少なくとも３〜６センチメートル、チューブの呼径が２００〜５００ミリメートルの場合６〜１５センチメートルである。好適には、該距離は上記直径の２５〜５０％であり、いずれの場合も、安全性の理由から、つまりは、ブロー(blow)が生じた場合に電気的な断線を防ぐ理由および製造のしやすさの理由から、チューブの端部において０．５〜１センチメートルはワイヤを配置しない。

好適な実施形態によれば、該抵抗線は、上記クランプを貫通して、上記クランプから突出する２つの端部を有している。

上記クランプは少なくとも１つの保持素子を有していることが考えられる。クリップとも呼ばれる保持素子は、止め具として用いられ、接続素子を保持及び固定するよう作用する。すなわち、保持素子は該接続素子に当接して、上記装置を用いて接続されるパイプ素子に対して接続素子を正確に位置付け及び調心するよう作用する。
〔図面の簡単な説明〕
本明細書を補足するために、また、本発明の好適で効果的な実施形態に係る本発明の構成をよりよく理解することを助けるために、例示的かつ非限定的特徴と共に以下の記載がなされている本明細書の不可欠な部分として、図面一式を添付する。

〔図１〕パイプ素子用の接続装置の一実施形態を模式的に示す斜視図であり、既に工場にてパイプ素子が溶接された、現場での使用のために工場から出荷される際の接続装置である。クランプの側面に対応する接続素子は、固定フランジ及びパイプ素子端部に配置された実際の抵抗線がよく見えるように図示していない。

〔図２〕図１に示す実施形態に係る、クランプの一実施形態を模式的に示す斜視図である。

〔図３〕接続素子がカップリングである、本発明のパイプ素子用の接続装置の別の実施形態を模式的に示す斜視図である。

〔図４〕図３に示す実施形態に係るクランプの別の実施形態を模式的に示す斜視図である。

〔図５〕図３及び図４に示すクランプとともに使用することを意図した保持素子の一実施形態を模式的に示す斜視図であり、示された該保持素子には溶接コネクタと、対応する端子とを組み込んでいる。

〔図６〕図３に示すような接続素子の一実施形態を模式的に示す斜視図である。

〔図７〕接続素子の別の実施形態を模式的に示す斜視図であり、この場合、該接続素子は、図１に示す実施形態のように工場での溶接を意図したＬ字状接続素子である。

〔図８〕接続素子の別の実施形態を模式的に示す斜視図であり、該接続素子は例えばＬ字状であるが、図７に示す接続素子とは異なり、この場合、現場にて両側あるいは両端が所定の位置に固定されることを意図している。

〔図９〕パイプ素子の一実施形態を示す平面図であり、抵抗線が埋め込まれている、あるいは析出されている構成が見られる。抵抗線の順方向の巻回は実線で示し、一方、同一の抵抗線の逆方向あるいは戻り方向は破線で示している。パイプ素子端部における接続に対応する全領域がこれにより覆われている。

〔図１０〕本発明の接続装置の実施形態の変形例を示す斜視図である。

〔図１１〕図１０に示す実施形態の変形例を示す別の斜視図である。
〔発明の好適な実施形態〕
上記図面を参照すれば、本発明の実行可能な実施形態のうちの一つにおいて、本発明が提案するプラスチック製パイプ素子（１）用の接続装置が、
‐２つの端部を有するパイプ素子（１）と、
‐１つの端部を介して該パイプ素子（１）の外面に接続されるプラスチック製接続素子（２）と、
を備える様子が見られる。

本発明は、接続素子（２）が、とりわけ、図１、３、および６に示す例のようなカップリング、または、図７および８に示す例のようなＬ字継手として作成されたプラスチック製の継手であることを想定している。

図１及び図９に示すように、パイプ素子（１）の端部は、パイプ素子（１）自体の外面に巻回された抵抗線（３）を備える。

抵抗線（３）はパイプ素子の表面に配置されてもよく、パイプ素子に埋め込まれてもよく、または、抵抗線を該外面に析出させることによって配置されてもよい。

この点に関して、図９は抵抗線（３）が埋め込まれている、あるいは析出されている構成を示しており、抵抗線（３）の順方向の巻回は実線で示し、一方、同一の抵抗線（３）の逆方向あるいは戻り方向は破線で示している。パイプ素子（１）端部における接続に対応する全領域がこれにより覆われている。

好適な実施形態によれば、抵抗線（３）は、パイプ素子（１）の端部と、パイプ素子（１）の母線に平行な方向に沿った所定の距離と、の間で巻回されている。

図１、２、３及び４において見られるように、上記装置は、外側からパイプ素子（１）に固定され、かつ、抵抗線（３）の後ろに位置するクランプ（４）を備える。該クランプ（４）は、抵抗線（３）の端部の支持部として機能し、パイプ素子（１）を止めるあるいは位置付けることを可能とし、さらに、該パイプ素子の保持を促進するものである。

抵抗素子（３）が巻回される領域を画定する、パイプ素子（１）の端部からの距離はパイプ素子（１）自体の呼径よりも短い。そうすることで接続における最適な結果が得られる。

図１、２、３及び４に見られるように、抵抗線（３）は、クランプ（４）を貫通して、該クランプ（４）の二つの穴（８）から突出する二つの端部を有している。

クランプ（４）は複数の保持素子（５）を有している。複数の保持素子（５）は止め具として用いられ、接続素子（２）を保持するよう作用する。保持素子（５）は接続素子（２）と当接して、上記装置を用いて接続されるパイプ素子（１）に対して接続素子（２）を正確に位置付け及び調心するよう作用する。

図３〜５に示す本発明の一実施形態によれば、クランプ（４）は少なくとも一つの切欠き（７）または凹部、好ましくは径方向に形成された複数の切欠きまたは凹部を有している。切欠き（７）または凹部には、図５に示す各保持素子（５）が嵌合可能である。抵抗線（３）の二つの端部は保持素子（５）の一つを貫通する。該保持素子（５）の一つは図１〜５に示すような溶接コネクタ（１１）を有している。溶接コネクタ（１１）は二つの溶接端子を有している。

上記実施形態において、保持素子（５）は固定フランジ（９）を備える。本実施形態においては、固定フランジ（９）は、クリッピングによって保持を行うものであり、接続素子（２）の少なくとも１つの端部に設けられた環状の固定溝（１０）に嵌合可能である。環状の固定溝（１０）は、接続素子（２）が、図１及び７に示すような１型の継手であるか、図３、６及び８に示すような２型の継手であるかに応じて設けられる。１型の継手は工場にてパイプ素子（１）に溶接されるものであって、片側にのみ固定溝（１０）を要するものである。２型の継手は現場にて両側が所定の位置に固定されるものであり、固定溝（１０）を両側に有するものである。

図１及び２に示す実施形態においては、保持素子（５）がクランプ（４）自体に実装されて１つの部品を形成しており、固定フランジ（９）は保持素子（５）の端部に配置されている。

現場にて接続される必要がある側に対して、接続素子（２）は少なくとも一つの溶接インジケータ（１２）を備えることが考えられる。該溶接インジケータ（１２）は、接続素子（２）とパイプ素子（１）との間の溶接が完了すると起動するものであり、これにより溶接確認素子として作用する。

該溶接インジケータ（１２）を形成するために、接続素子（２）の寸法および材質に応じて、接続素子（２）の可変割合分の厚みを穿孔する。抵抗線（３）が加熱されると、温度とともに熱可塑性材料は膨張するので、その部分の圧力が上昇する。インジケータ（１２）は、該穿孔形成した穴に配置されたピンまたはペグから構成され、ピンまたはペグの一種の頭頂部は、図１に示すように、下方に位置している。したがって、穿孔形成された穴のサイズは、溶接が完了したと考えられる時点で該ピンまたはペグが上昇し接続素子（２）の外面から突出するようなサイズとなっている。これにより、作業者は接続が正しく実施されたと判断できる、すなわち、インジケータ（１２）は、溶接処理のインジケータとして作用する素子である。

図６、７及び８に見られるように、接続素子（２）は、１つまたは２つのパイプ素子（１）の位置付け及び位置調整用止め具として作用する内部環状突起（６）を備えることが考えられる。

最後に、図１０及び１１は、接続素子（２）がクランプ（４）自体と一体化されて１つの部品となっている、実施形態の変形例を示す。これにより、現場にて溶接あるいはその他の手段によって標準的なパイプのどの端部にも接合可能な非常に短く扱いやすい継手が得られる。該パイプ素子（１）も非常に短いので、クランプ（４）に相当する端部から突出するのみである。パイプ素子（１）の該突出端は、パイプ素子（１）自体の外面に巻回された抵抗線（３）を備える端部である。該パイプ素子（１）は他方の側においては突出しておらず、該他方の側は接続素子（２）の機能を果たす側であり、半カップリングとして作用する。

図面から分かるように、抵抗線（３）は、パイプ素子（１）の端部自体と、パイプ素子（１）の母線に平行な方向に沿った所定の距離との間で、巻回されている。上記装置は、接続素子自体と一体化され、外側からパイプ素子（１）に固定され、かつ、抵抗線（３）の上または抵抗線（３）の直後に位置するクランプ（４）を備える。

上記製造方法によれば、さらに、例えばプラスチック射出法によって、パイプ素子（１）を一体化して、クランプ（４）、接続素子（２）及びパイプ素子（１）が一体となった１つの部品を製造してもよいことは明らかである。これにより、該部品は巻回された抵抗線（３）を伴ってクランプ（４）として機能し、他方側においては、溶接後に行われる連結によって、接続対象である別のパイプ素子（１）の一端に接続する接続素子（２）を含む。

図示した実施形態において、クランプ（４）自体にナット（１３）を組み込むことが考えられる。ナット（１３）は設置場所の要件に応じて、パイプを天井と壁の双方に保持するために用いられるものである。

本明細書及び図面一式を参照することにより、当業者であれば上述した本発明の実施形態は本発明の目的の範囲内で様々な組み合わせが可能であると理解し得るであろう。幾つかの好適な実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の目的を逸脱することなく、多様な変形例が該好適な実施形態に含まれ得ることは当業者であれば明らかであろう。

本明細書を補足するために、また、本発明の好適で効果的な実施形態に係る本発明の構成をよりよく理解することを助けるために、例示的かつ非限定的特徴と共に以下の記載がなされている本明細書の不可欠な部分として、図面一式を添付する。
パイプ素子用の接続装置の一実施形態を模式的に示す斜視図であり、既に工場にてパイプ素子が溶接された、現場での使用のために工場から出荷される際の接続装置である。クランプの側面に対応する接続素子は、固定フランジ及びパイプ素子端部に配置された実際の抵抗線がよく見えるように図示していない。 図１に示す実施形態に係る、クランプの一実施形態を模式的に示す斜視図である。 接続素子がカップリングである、本発明のパイプ素子用の接続装置の別の実施形態を模式的に示す斜視図である。 図３に示す実施形態に係るクランプの別の実施形態を模式的に示す斜視図である。 図３及び図４に示すクランプとともに使用することを意図した保持素子の一実施形態を模式的に示す斜視図であり、示された該保持素子には溶接コネクタと、対応する端子とを組み込んでいる。 図３に示すような接続素子の一実施形態を模式的に示す斜視図である。 接続素子の別の実施形態を模式的に示す斜視図であり、この場合、該接続素子は、図１に示す実施形態のように工場での溶接を意図したＬ字状接続素子である。 接続素子の別の実施形態を模式的に示す斜視図であり、該接続素子は例えばＬ字状であるが、図７に示す接続素子とは異なり、この場合、現場にて両側あるいは両端が所定の位置に固定されることを意図している。 パイプ素子の一実施形態を示す平面図であり、抵抗線が埋め込まれている、あるいは析出されている構成が見られる。抵抗線の順方向の巻回は実線で示し、一方、同一の抵抗線の逆方向あるいは戻り方向は破線で示している。パイプ素子端部における接続に対応する全領域がこれにより覆われている。 本発明の接続装置の実施形態の変形例を示す斜視図である。 図１０に示す実施形態の変形例を示す別の斜視図である。

Claims (12)

1. プラスチック製パイプ素子（１）用の接続装置であって、
   ‐少なくとも１つの端部を有する少なくとも１つのパイプ素子（１）と、
   ‐前記少なくとも１つの端部を介して前記少なくとも１つのパイプ素子（１）の外面に接続される少なくとも１つのプラスチック製接続素子（２）とを備え、
   ‐前記パイプ素子（１）の前記少なくとも１つの端部は、該パイプ素子（１）自体の外面に巻回された抵抗線（３）を備え、
   前記抵抗線（３）は、前記パイプ素子（１）の前記端部自体と、該パイプ素子（１）の母線に平行な方向に沿った所定の距離と、の間で巻回されており、
   前記装置は、外側から前記パイプ素子（１）に固定され、かつ、前記抵抗線（３）の上または該抵抗線（３）の直後に位置する少なくとも１つのクランプ（４）を備えることを特徴とする接続装置。
2. 前記抵抗素子（３）が巻回される領域を画定する、前記パイプ素子（１）の前記端部からの前記距離は該パイプ素子（１）自体の呼径よりも短い、請求項１に記載の接続装置。
3. 前記抵抗線（３）は、前記クランプ（４）を貫通して、前記クランプ（４）から突出する２つの端部を有する、請求項１および２のいずれか１項に記載の接続装置。
4. 前記クランプ（４）は、少なくとも１つの保持素子（５）であって、前記接続素子（２）に当接して、前記パイプ素子（１）に対して該接続素子（２）を正確に位置付け及び調心するよう作用し、前記装置を用いて接続される、保持素子を有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続装置。
5. 前記少なくとも１つのクランプ（４）は各保持素子（５）が嵌合可能な少なくとも１つの切欠き（７）を備え、
   前記抵抗線（３）の前記２つの端部は前記少なくとも１つの保持素子（５）を貫通する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続装置。
6. 前記少なくとも１つの保持素子（５）は前記接続素子（２）の少なくとも１つの端部に位置する固定溝（１０）に嵌合可能な固定フランジ（９）を備える、請求項４および５のいずれか１項に記載の接続装置。
7. 少なくとも１つの接続素子（２）は、前記接続素子（２）と前記パイプ素子（１）との間の溶接が完了すると起動する少なくとも１つの溶接インジケータ（１２）を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の接続装置。
8. 接続素子（２）はカップリングである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の接続装置。
9. 接続素子（２）はＬ字継手である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の接続装置。
10. 前記接続素子（２）は１つまたは２つのパイプ素子（１）の止め具として作用する内部環状突起（６）を備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の接続装置。
11. 前記接続素子（２）は前記クランプ（４）と一体化されて１つの部品となっており、
    前記パイプ素子（１）は該クランプ（４）に相当する端部から突出しているのみであり、
    前記パイプ素子（１）の前記端部は、該パイプ素子（１）自体の外面に巻回された前記抵抗線（３）を備える前記端部である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の接続装置。
12. 前記クランプ（４）と前記接続素子（２）とを一体化する当該部分は、前記パイプ素子（１）を支持するための少なくとも１つのナット（１３）を含む、請求項１１に記載の接続装置。
    

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