JP2000513074A - 電気融接管継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 プラスチックパイプの端部が接続可能なボディを有する中空の管状エンクロージャを具えたプラスチックパイプ（１２）用電気融接管継手（２）であって、ボディは少なくとも１つの内壁（１８）と、この内壁に対して同軸な少なくとも１つの外壁（２０）とを有し、これら内壁および外壁は、プラスチックパイプ（１２）の端部を受容する環状空間を形成し、さらに内壁および外壁の少なくとも環状空間に隣接する領域を熱可塑性材料で構成し、ボディはさらに内壁および外壁の熱可塑性材料を加熱する少なくとも１つの電気加熱要素（２６,２８）を有し、この電気加熱要素は少なくとも１つの内壁および少なくとも１つの外壁のそれぞれの環状空間に隣接する領域に隣接して配置されるか、あるいは埋め込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】 電気融接管継手 本発明は、電気融接管継手、特に広範囲なプラスチックパイプに対する使用に 好適な電気融接管継手に関する。 プラスチックパイプは、流体、特に気体や液体をパイプラインを介して輸送す るためにますます使用されつつある。このようなパイプとして一般的に使用され るプラスチック材料は、例えばポリエチレンやポリ塩化ビニルがある。これらの 材料の特性は、例えば配向および／または架橋などによっていくらか改善するこ とはできるが、パイプの耐圧力を約１５〜２０バールよりも高くすることは技術 的にも実際的見地からも困難である。従って、このような熱可塑性材料は、低圧 ，低大気温度での適用には適しているけれども、高圧および高温度での適用にお いては、プラスチック材料を例えば金属，ガラス繊維層または高い軸方向強度を 持つ他の層で補強するか、あるいは断熱のために発泡プラスチック材料の層を設 けた多層複合パイプを開発する必要があった。 電気融接管継手を使ってプラスチックパイプを結合することは良く知られてい る。代表的な電気融接管継手は、例えばDE 20 15 682 A1，DE 32 26 575 C1，DE 33 07 161 A1，DE 94 01 401 U1，EP 0 076 460 B1およびEP 0 115 623 B1に記 載されている。上述した先行特許のそれぞれの開示内容の全体は、あらゆる意図 のために参照することにより、この明細書に組み入れられる。 多層複合パイプを結合するために従来のインライン電気融接管継手を使用する と、問題が生じる。例えば、従来の電気融接管継手はプラスチックパイプの外表 面のみに溶着するため、パイプの切断端面は保護されていない。単純な均質プラ スチックパイプの場合、これは通常問題とはならないが、多層複合パイプの場合 、補強層および／または断熱層がパイプ端部においてパイプ内の流体にさらされ てしまい、金属層の剥離および／または発泡材料の破壊に至ることがある。さら に、多層複合パイプが単に外表面において融接されている場合、この外側の層の みが荷重を支える機能を受け持つことになる。外側の層は通常比較的薄く、他 の層に対する接着力も限られているので、そのような接合は長期間に渡って大き な歪に耐えられない。 例えば、補強層を使用したり、または高い軸方向強度の熱可塑性層を架橋およ び／または配向することで大きな軸方向強度を有するように設計された多層複合 パイプは、電気溶融接合法によって接合しても同等の軸方向強度を持たせること はできない。これは材料の選択において、普通は引き裂き強度、亀裂進行特性お よび紫外線安定性のみを考慮しているため、これらのパイプの外側層に使用され る材料は、この軸方向強度の点において弱いことが多いからである。また、その ようなパイプの外側層は非常に薄いことが多く、軸方向の強度が低い原因となっ ている。また、パイプの外側層の下の層が発泡層である多層パイプは、特殊な問 題が生じる。これは、例えば、WO-A-9701429に述べられており、その記載の全体 は、あらゆる意図のために参照することにより、この明細書に組み込まれる。こ の構造の引裂き強度特性は非常に悪い。 これらの問題に対処するための努力は、ほとんど成功していない。DE 44 44 9 14には、多層複合パイプ用の電気溶融カプラが記載されている。これには、環状 のエンドプロテクタが隣接するパイプ端部に設けられている。しかし、これはパ イプ端部をシールすることはなく、依然として流体の浸入の危険があり、上記の 問題が発生する。DE 44 47 237には、高密度ポリエチレンパイプ用電気溶融カプ ラが述べられている。そこでは内側および外側表面に電気溶融コイルを設けた環 状空間にパイプ端部が挿入されている。しかしながら、このようなカプラの場合 、環状空間から溶融材料が押し出されることを防ぐことは困難であり、ボイド（ 気泡）ができたり、発生した高温によってある種の多層複合パイプ、例えばフィ ンランド国特許出願第955960号に記載されたタイプの多層複合パイプの発泡断熱 材が容易に潰れることがある。 日本国特願昭63−191709号（特開平２−42295号）には、パイプを挿入するた めの間隙を区画する外側および内側円筒を具えた複合パイプ用接合体が記載され ている。この接合体は、その端部に設けられた溶融リングに圧接する締結ナット を有する。外側および内側円筒の熱発生物質に電圧を加え、外側および内側の円 筒と複合パイプとを一体的に融接し、溶融リングを溶融する。 本発明によると、プラスチックパイプの端部が接続可能なボディを有する中空 の管状エンクロージャを具えたプラスチックパイプ用電気融接管継手が提供され 、前記ボディは少なくとも１つの内周壁と、この内周壁に対して同軸な少なくと も１つの外周壁とを有し、これら内壁および外壁は、前記プラスチックパイプの 端部を受容する環状空間を形成し、さらに前記内壁および前記外壁の少なくとも 前記環状空間に隣接する領域を熱可塑性材料で構成し、前記ボディはさらに前記 内壁および前記外壁の前記熱可塑性材料を加熱するための少なくとも１つの電気 加熱要素を具え、この電気加熱要素は前記少なくとも１つの内壁と前記少なくと も１つの外壁のそれぞれの前記環状空間に隣接する領域に隣接して配置されるか 、あるいは埋め込まれている。 電気融接管継手には、その少なくとも１つの内壁の領域に補強部材を設けるこ とが好ましい。 電気加熱要素は、溶融プラスチックの流動に順応して移動可能な蛇行した電気 加熱導体をそれぞれ有することが好ましく、これによって溶融接合中にボイドが 形成されるのを大幅に防止される。 加熱要素は、相互に軸方向にオフセットされていることが好ましい。 溶融接合中に環状空間に受容されたプラスチックパイプの端部を把持および／ または側圧をその端部に印加する手段を設けることが好ましい。 さらなる形態において、本発明は、プラスチックパイプの端部を接続可能なボ ディを有する中空の管状エンクロージャを具えた電気融接管継手を使用してプラ スチックパイプを接合する方法を提供する。前記ボディは少なくとも１つの内周 壁と、この内周壁に対して同軸な少なくとも１つの外周壁とを有し、これら内壁 および外壁は、前記プラスチックパイプの端部を受容する環状空間を形成し、さ らに前記内壁および前記外壁の前記環状空間に隣接する領域を熱可塑性材料で構 成し、前記ボディはさらに前記内壁および前記外壁の前記熱可塑性材料を加熱す るための少なくとも１つの電気加熱要素を具え、この電気加熱要素は前記少なく とも１つの内壁と前記少なくとも１つの外壁のそれぞれの前記環状空間に隣接す る領域に隣接して配置されるか、あるいは埋め込まれており、この接合方法は前 記加熱要素に電圧を印加して前記熱可塑性材料を溶融し、前記プラスチックパイ プに融接結合部を形成する。 本発明による電気融接管継手または方法を用いて形成したプラスチックパイプ 接合部も本発明に含まれる。 本発明による電気融接管継手において、中空の管状エンクロージャは、円筒状 をなす内周壁と、これに対して同軸の円筒状をなす外周壁とを有するボディを具 えていることが好ましい。本発明による電気融接管継手のボディには、少なくと も一対のこのような壁が設けられている。例えばコネクタとして構成された本発 明による電気融接管継手は、このような壁を二対具えている。それぞれの内壁と それぞれの外壁との間には、軸方向に開口する環状空間があり、接続されるプラ スチックパイプの端部を受容するように作用する。各内壁および各外壁には、少 なくとも１つの電気加熱要素が埋め込まれており、通電すると環状空間に隣接す る領域の壁材料を加熱して溶融させる。従って、環状空間内に挿入された接続す べきプラスチックパイプの端部は、内側および外側の両方において加熱溶融され 、固まるとプラスチックパイプと電気融接管継手の接続ボディとが半径方向外側 および半径方向内側の両方とも溶着される。 本発明において、電気融接管継手のボディは全て熱可塑性材料で構成しても良 い。また環状空間の近傍のボディ領域のみを熱可塑性材料で作ることもできる。 特に、電気加熱要素が埋め込まれるボディの熱可塑性材料は、ボディの残りの領 域よりも低溶融パイントを有する。 内壁および外壁は、実質的に同じ軸方向長さであることが好ましい。従って、 ボデイの壁はほぼ同じ軸方向領域に亙ってプラスチックパイプの内側および外側 の両方に接触する。 ボディの環状空間は、熱可塑性材料のインサート部材によって形成されること が好ましく、このインサート部材は、内壁と外壁との間に介装され、その上また は内部に電気加熱要素が配置される。電気加熱要素自体を囲むようにインサート 部材の材料を射出成形してもよいし、あるいは別の方法で加熱要素をインサート 部材またはその内部に取り付けられても良い。電気加熱要素が埋め込まれるプラ スチック材料でボディ全体を構成する場合も同じことが適用される。ここでもま た、加熱要素を囲むようにボディのプラスチック材料を射出成形することができ る。 中空の管状エンクロージャは、プラスチックまたは金属ボディを具えていても 良いし、プラスチックまたは補強層を有する複合構造で構成することもできる。 補強部材は、例えば金属材料から形成したスリーブまたは格子、あるいは補強繊 維を有することができる。繊維で補強した中空の管状エンクロージャの製作にお いて、補強繊維をプリフォームに巻き付けた後、プラスチック外皮を設けること ができる。あるいは、繊維補強物は、その形状を維持する三次元プリフォームと 、溶融プラスチックが被覆された繊維とを有することができる。このプリフォー ムは、成形キャビティにセットしてその空間またはプリフォームの隙間を例えば 射出成形によりプラスチックマトリクス材料で充填することにより、WO-A-97109 41に述べられているように配向した中空の管状エンクロージャがもたらされる。 管状エンクロージャは、一体のボディを有することができるし、別々に設置さ れて接続可能な２つ以上の中空ボディ部材を有することもできる。これら中空ボ ディ部材は、ねじを切って相互に一体となるようにすることもできるし、環状突 起や凹部を設けて押し込み嵌合またはスナップ結合させることもできる。本発明 の好ましい実施例において、エンクロージャは、ボディの少なくとも１つの内周 壁を有する第１の中空ボディ部材と、ボディの少なくとも１つの外周壁を有する 第２の中空ボディ部材とを具えている。組み立て中に、第１の（内側）中空部材 は、第２の（外側）中空部材の内側に配置され、これら２つの中空部材が適切に 結合されてプラスチックパイプの端部を受容するための環状空間を形成する。あ るいは、これら中空部材をパイプに対して順番に取り付けるが、普通は内側の中 空部材を最初に取り付ける。 もちろん、エンクロージャの寸法は、接続されるパイプの外径や壁厚および必 要とする融接結合部の長さによってほぼ決まるが、環状空間を締まり嵌めとして パイプ端部の寸法にほぼ合致するように構成することが好ましい。また、以下に 詳しく述べるように、いくつかの実施例におけるように環状空間はその幅がパイ プの壁の厚さよりもわずかに小さくすることもできる。 通常はその必要はないが、例えばEP-A-736719に示すように、端部の直径を拡 大したパイプに本発明の電気融接管継手を使用することも可能である。この EP-A-736719の全ての記載内容は、あらゆる意図のためにこれを参照することに より、この明細書に組み入れられる。 この電気融接管継手はコネクタを有し、抵抗または誘導加熱要素である電気加 熱要素の作用によってパイプが別の部品に溶融接合または「溶着」される。この 電気融接管継手は、例えば金属コイル，リング，金属網または適切な形状を持つ 導電部材などの導電要素を有し、この導電部材は、環状空間を形成する内壁およ び外壁の領域の溶融可能な熱可塑性重合体材料の層に隣接して配置されるか、あ るいは埋め込まれる。この導電要素は、例えばそれに電流を通すか、あるいは誘 導加熱により動作させて隣接する熱可塑性材料を溶融し、プラスチックパイプの 内外面と熱可塑性材料との間に融接結合部を形成する。 電気融接管継手の電気加熱要素は、螺旋コイルで構成することもできるが、こ の電気加熱要素は、先に述べたように電気抵抗線の蛇行コイルで形成するか類似 の構造であって、この加熱要素が容易にその直径を変えて環状空間の壁とプラス チックパイプの外面との間の隙間を満たし、ボイドの形成を抑えるようにしたも のが好ましい。電気加熱要素が蛇行コイルからなる場合、加熱導体は互いに平行 な長手方向部分を互いに接続部分によって接続し、長手方向部分が環状空間の軸 方向に平行であるような構成とする。あるいは、加熱要素はまた螺旋加熱導体と して構成することもできる。最後に、この加熱要素は、導電ケージとして構成す ることもでき、この場合、導電ケージは接続ボディの軸方向に延在するいくつか の加熱線を有し、その端面には接続導体が設けられている。 所定の実施例において、電気抵抗加熱要素および誘導加熱要素の両方を使用す ることも可能である。この場合、例えば外壁に隣接して配置されるか、あるいは 埋め込まれる加熱要素を電気抵抗加熱要素とし、内壁に隣接して配置されるか、 あるいは埋め込まれる加熱要素を誘導加熱要素とする。あるいは、その逆とする ことができる。誘導加熱要素が内壁に埋め込まれている場合、これはまた、補強 層を提供することになる。これについては、以下に詳しく説明する。電気抵抗加 熱要素および誘導加熱要素の両方を使用した場合、必ずしもこれらを同時に作動 させる必要はない。「誘導加熱要素」という用語は、EP-A-0480 053に記載され たキュリー点加熱要素を含む。EP-A-0480 053の記載内容のすべては、あらゆる 意 図のためにこれを参照することにより、この明細書に組み入れられる。 電気融接管継手の溶融可能な熱可塑性重合体材料としては、例えばポリエチレ ン,ポリプロピレン,ポリブチレン,より高い分子量のオレフィン重合体などのポ リオレフィン、エチレンとプロピレンとブチレンとの共重合体、エチレン,プロ ピレン,ブチレンと他のオレフィンの不飽和モノマーとの共重合体、ポリ塩化ビ ニルなどのハロゲン化ビニル、ポリスチレン,スチレン共重合体などのオレフィ ン不飽和芳香族重合体、エチレンビニルアセテート共重合体，ポリカーボネート および類似物などのビニルモノマーの重合体、エチレンビニルアセテート共重合 体，ポリカーポネートおよび類似物などのビニルモノマーの共重合体がある。ポ リエチレンは、特にポリエチレンの内面と外面とを持つ多層複合パイプを接合す る場合に好ましい溶融可能な重合体材料である。 溶融可能な熱可塑性重合体材料は、必要に応じて酸無水物で変性されたポリエ チレンなどの変性ポリオレフィン材料を含むことができ、あるいは溶融接合工程 中、またはその後に反応して重合体材料と隣接するパイプ表面を架橋する架橋剤 を含むことができる。変性ポリオレフィンは、異なる組成のポリオレフィン表面 を接合する場合に特に有用である。適切な変性ポリオレフィン材料として、例え ばアルファオレフィンの重合体および共重合体があるが、これらはオレフィン不 飽和カルボン酸やその酸無水物を１０重量％まで含む。オレフィン不飽和カルボ ン酸およびその酸無水物として、例えばアクリル酸,マレイン酸,イタコン酸,コ ハク酸,あるいはこれらの共重合体またはグラフト共重合体である酸無水物があ る。 溶融可能な熱可塑性材料は、必要に応じて１つまたは複数の充填剤を含むこと ができ、また例えばPCT/EP96/02801に記載されているステンレス鋼繊維のように 、赤外線または電磁放射に曝された時に反応して高温度に達することができる充 填剤を含むことができる。上記の溶融手段を補助したり、あるいはその代わりに そのような充填剤を使用することは、本発明の更なる特徴として含まれる。 本発明の１つの好ましい特徴によると、電気融接管継手のボディの内壁および 外壁の加熱要素が軸方向にオフセットされている。これは、材料が適切に加熱要 素周囲の溶融領域に流入して充填するようにさせるためである。本発明の電気融 接管継手の加熱要素を軸方向に相互にオフセットした場合、内側の加熱要素を環 状空間の閉鎖端に隣接して配置し、外側の加熱要素を閉鎖端から離して配置する ことにより、外側の加熱要素が内側の加熱要素に対して軸方向に重ならないよう にすることが好ましい。これによって、内側の加熱要素に隣接するプラスチック パイプが溶融接合時にわずかに「座屈し」、内側の溶融接合を支持する溶融材料 がパイプの端部近傍でパイプの外側から没することができ、同時に外側の溶融接 合を支持する溶融材料がパイプの開口から外側の加熱要素の領域へ引き込まれる ようにできる。 ある実施例において、電気融接部材のボディは、環状空間を区画する壁がわず かに円錐形状をしており、また壁の開口端から離れるに従ってその直径が増大す るように形成されている。この特徴は、特に前記の相互にオフセットした加熱要 素と組合せた場合に有用であり、その形状がプラスチックパイプの端部の「座屈 」を抑制するように働き、パイプの直径の減少を抑制する。 本発明の別の好ましい形態において、少なくとも電気溶融作業中に、把持力お よび／または側圧がプラスチックパイプの端部に加えられる。特定の理論に拘束 されるものではないが、プラスチックパイプの端部を把持することにより、環状 空間内の溶融材料の膨張によって発生する内部圧力が溶融した熱可塑性材料を電 気融接管継手の端部から押し出してボイドを発生させて接合部の品質に悪影響を 及ぼすことを防止すると考えられる。同様に、パイプ端部の表面に加えられた側 圧は、電気融接管継手内に環状空間を形成する内壁および外壁にパイプ表面を密 着させ、ボイドの発生の危険を低減させている。 電気融接管継手に把持手段を設けた場合、これは例えば２つ以上の歯であって 、環状空間周りに放射状に配置され、環状空間にわずかに突出し、使用に際して プラスチックパイプの外面および／または内面に接触し、それらを把持すること ができる。把持手段の歯は、必要に応じてプラスチックパイプの外面層を貫通で きるよう十分に鋭くされ、多層複合パイプを接続する場合、その歯は表面を貫通 して複合パイプの補強層に接してそれに対する接続を改善することができる。 他の形態の把持手段として、例えば、歯に代えて環状空間の壁の表面を粗くし たり、柔軟性のある分割リングまたは類似部品を使用することもできる。歯また は他の把持手段は、溶融可能な熱可塑性重合体材料の溶融温度において溶融しな いことが望ましい。 溶融接合中にプラスチックパイプの端部の表面に側圧を加える本発明の実施例 において、その構成はさまざまな方法で実現可能である。本発明の第１の方法に おいて、環状空間の幅がプラスチックパイプの壁の厚さよりもわずかに小さくさ れ、プラスチックパイプの壁が圧縮されるか、あるいは環状空間が拡張されて環 状空間内にプラスチックパイプの端部が受容されるようにしている。 環状空間の幅は、例えばプラスチックパイプの壁の厚さの１００％から９５％ とすることができる。圧縮力または拡張力が取り除かれると、プラスチックパイ プは環状空間内で締まり嵌めとなり、電気融接管継手のボディの内周壁と外周壁 とがプラスチックパイプに側圧を加える。 さらに別の実施例において、電気融接管継手のボディは、内側部材と外側部材 とを有し、これら部材が組み立てられてプラスチックパイプの端部を受容するた めの環状空間を形成する。内側ボディ部材および外側ボディ部材の相対寸法は、 電気融接管継手のボディをプラスチックパイプの端部を囲んで組み付けた場合、 環状空間の内周壁および外周壁がプラスチックパイプの端部領域に側圧を加える ように設定されている。この実施例の利点は、厚さが異なるが同じ外径を有する パイプ同士、または厚さが異なるが同じ内径を有するパイプ同士が、適宜内側ま たは外側ボディ部材の一方のみを取り替えることによって接続可能なことである 。これにより、在庫を削減してコストを節約できる。 さらに別の実施例において、電気融接管継手のボディに環状拡張部材を設ける ことができる。この部材は、環状空間の閉鎖端から環状空間内に突出しており、 プラスチックパイプが環状空間内に押し込まれた場合、環状拡張部材がプラスチ ックパイプの端壁に貫入し、この端壁を拡張させる作用をする。環状拡張部材は 、これによってプラスチックパイプの内面と外面とを電気融接管継手の環状空間 を囲む内壁と外壁とに強制的に接触させ、その結果、内壁と外壁とがプラスチッ クパイプの端部に側圧を加える。 さらに別の実施例において、環状空間の外周壁を有する中空の管状エンクロー ジャを、例えば拡張した架橋熱可塑性材料などの熱回復可能材料で形成し、加熱 した場合に拡張した外周壁が小さい直径に回復し、それによって環状空間の幅を 減少させ、環状空間に受容されたプラスチックパイプの端部領域に側圧を加える ようにすることができる。 ある実施例において、中空の管状エンクロージャの内周壁を比較的固い材料で 形成するか、あるいはそれに補強層を設けることにより、内周壁がパイプ内に押 し込まれた場合にパイプ内で締まり嵌めとなり、プラスチックパイプ径をわずか ながら拡張するようにすることが好ましい。これによって、熱可塑性材料が内側 の加熱要素の近傍の溶融領域に適切に供給され、この領域を充填することが確実 に行われる。また、補強部材は、電気加熱要素の周囲の内壁材料が加熱される際 に内壁に安定性を与えることができる。 同様に、接続ボディの外周壁をわずかに柔軟な材料で形成することにより、パ イプが環状空間に押し込まれた場合に外周壁がパイプの端部外側に拡張され、プ ラスチックパイプの外面に密着させることができる。 場合によって、接続される２つの複合パイプの特に補強金属層の間で、電気融 接管継手が接続部を跨ぐ電気的連続性をもたらすことが望ましい。このようなパ イプは、上記のWO-A-9701429で述べられている。本発明の電気融接管継手は、電 気的連続性を維持するための特に単純な方法を提供するが、これは本発明の好ま しい更なる特徴である。この電気的連続性は、例えば、溶融接合の前または後に 、加熱要素をパイプの導電層の隣接端に接続することにより与えられる。それぞ れの電気溶融接合コイルに例えば端子を設け、これら端子を直接または機械的把 持手段を介して補強金属層に接続する。従って、電気的連続性は端子を介するか 、あるいは補強金属層上の如何なる酸化層をも貫通あるいは貫入可能な機械的把 持手段を介し、さらに電気溶融接合コイルを介して接続すべき他方の複合パイプ 上の金属層に至る。電気的連続性を与える他の方法として、例えば、機械的把持 手段を直接的に接続するか、あるいは管状エンクロージャが導電材料で形成され ている場合には、管状エンクロージャを介して接続することができる。 添付図面を参照しながら本発明のいくつかの実施例を例示の方法によってのみ 説明するが、それら図面において、 図１は、コネクタとして構成された電気融接管継手の長さ方向の断面図であり 、 図２は、分解状態の２つの内側電気加熱要素の平面図であり、 図３は、本発明の第２の電気溶融接合カプラとパイプ接合部とを側面から見た 部分断面図で、プラスチックパイプの端部が圧縮されて電気融接管継手に挿入さ れており、 図４は、本発明の第３の電気融接管継手を側面から見た部分断面図で、この電 気融接管継手にはプラスチックパイプの端壁に貫入する拡張手段が設けられてお り、 図５は、本発明の別の電気融接管継手を側面から見た部分断面図で、均一な壁 を有するプラスチックパイプの接合に適用した場合を示し、 図６は、電気融接後の図５のカプラを側面から見た断面図であり、 図７は、本発明のさらに別の電気溶融接合カプラの実施例を側面から見た部分 断面図で、そのボディは一体に接続した２つの部分からなっており、 図８は、本発明の電気融接管継手の断面図で、把持手段が設けられており、 図９は、本発明の電気溶融接合カプラを用いて構成した接合部の部分断面図で 接合部全体の電気的連続を維持するための手段が設けられており、 図１０は、本発明のさらに別の電気融接管継手を用いて構成した接合部の部分 断面図で、把持手段と円錐内壁が設けられている。 まず図１には、２つのプラスチックパイプ１２の長手方向部分を接続するため の溶着コネクタまたは溶着スリーブ１０が示されている。このプラスチックパイ プは、壁厚全体がプラスチックからなるパイプか、あるいは金属中間層が２つの プラスチック層の間に挟まれているプラスチック／金属複合パイプである。電気 溶融接合カプラ１０は、プラスチック製の管状接続ボディ４を有する。この接続 ボディ１４には、中実の中央リング部１６が設けられ、相互に平行で同軸の円筒 状内壁１８および円筒状外壁２０がそれぞれ中央リング部の両側から軸方向両側 に延在している。それぞれの内壁１８とそれぞれの外壁２０の間には、接続ボデ ィ１４の端部２４に向けて開口する環状空間２２が形成されている。 環状空間２２に隣接する壁１８および２０の領域において、電気加熱要素２６ ,２８が接続ボディ１４のプラスチック材料中に埋め込まれている。電気加熱要 素２６,２８は、それぞれ蛇行ヒータバンドまたは加熱線３０として構成するこ とが好ましく、その接続端は、接続ボディ１４を通って放射状に外方に引き出さ れる。 内壁１８に埋め込まれた加熱要素２６のヒータバンド３０を分解した状態で図２ に示す。これらのヒータバンド３０は、軸方向に延在する長手方向部分３４を円 周方向に延在する接続部分３６で接続したものである。 図１に示すように、プラスチックパイプ１２の端部が環状空間３２に導かれて いる。電気加熱要素２６,２８のヒータバンド３０の接続端３２に電圧を印加す ることにより、電流がヒータバンド３０を流れ、環状空間近くの領域の接続ボデ ィ１４の熱可塑性材料のヒータに導かれる。さらに、ヒータバンド３０は、環状 空間２２に受容されたプラスチックパイプ１２の端部を内側と外側とから加熱す る。接続ボディ１４およびプラスチックパイプ１１２の材料が柔らかくなるため 、これら２つの要素の間で密接な接続が確立され、冷却後に接続ボディ１４とプ ラスチックパイプ１２とが確実に溶着接続される。接続ボディ１４の内壁１８に は、補強インサート部材３８が一体に組み込まれており、この補強インサート部 材は、金属か、熱可塑性を与えたプラスチック材料か、または加熱要素によって 軟化するプラスチック材料の融点よりも充分に高い融点を持つプラスチック材料 の連続スリーブとして特に構成したものである。従って、接続ボディ１８の通路 ４０を制限する内壁１８が加熱状態において崩れるのが防止される。内壁１８の 通路近傍の領域において、その材料中に補強インサート部材３８が埋め込まれて いる。 次に図３には、電気溶融接合カプラの全体が５１で示されており、環状空間５ ５を区画する外周壁５３と内周壁５４とを有するボディ５２を具えている。内外 壁５３,５４は相隔てており、中央部分５６によって連結されている。 環状空間５５の外側および内側表面には、電気抵抗加熱コイル５７,５８がそ れぞれ隣接して壁５３,５４内に埋め込まれている。接続されるパイプ５９,６０ は、多層複合構造であり、外側および内側のプラスチック外皮表面６１,６２お よび発泡プラスチックコア６３を有する。 使用する際、パイプ５９,６０の両端の壁厚を圧縮手段（図示せず）によって 減少させることにより、端部６４が電気溶融接合カプラ５１の環状空間５５に入 るようにその厚さを減少させる。一旦、パイプ５９,６０が電気溶融接合カプラ ５１の環状空間５５に挿入されると、パイプの壁は元の厚さに弾性的に拡張しよ うとする傾向がある。このようにして環状空間５５の内側および外側の周壁は、 熱 可塑性パイプの内面および外面の拡張を抑え、それによってこれら表面に側圧を 加える。この側圧は、電気融接工程において維持され、電気加熱要素５７,５８ に電圧が印加されて壁５３,５４がプラスチックパイプの表面６１,６２に融合す ると、融接面間の接触不足や溶融材料の充填不足をもたらす環状空間５５内のボ イドが大幅に低減されることが分かっている。 図４には、全体を７０で示した本発明の電気溶融接合カプラの第三実施例が示 されている。このカプラは、図３に示したものとほぼ同じであるが、カプラ７０ は、環状空間７３に突出する環状拡張手段７１,７２が設けられている点におい て異なる。環状拡張手段７１,７２は、多層複合パイプ７６,７７の端壁７５に貫 入する円錐部分および尖端７４を有する。 使用時において、多層複合パイプ７６,７７は、環状拡張手段７１,７２の尖端 が端壁７５に接触するまで電気溶融接合カプラ７０の環状空間７３に押し込まれ る。その後、パイプ７６,７７は、端壁７５が環状空間７３の閉鎖端に当たるま でカプラ７０に押し込まれる。この時点で、環状拡張手段７１,７２は、パイプ の端壁７５に貫入し、その楔作用によってパイプが環状空間７３の外壁と内壁７ ８，７９とに圧接される。そして、加熱コイル８０,８１に電圧を印加してパイ プ７６，７７にカプラを溶着する。さらに、パイプ７６,７７の外面と内面とに 対する圧力を維持することにより、ボイドの発生が大幅に抑制される。 図５には、全体を９０で示した電気溶融接合カプラが示されている。電気溶融 要素９１,９２は、接続されるプラスチックパイプ９３に対して軸方向に相互に オフセットしてある。図に示すように、パイプ９３は均質な構造であり、例えば パイプ壁は押し出し成形された高密度ポリエチレンで構成することができる。カ プラは、外周壁および内周壁９４,９５を有し、これらの周壁は、本質的ではな いが図示の如く長さが異なっている。内壁９５には、金属網の補強層９６が設け られている。 電気加熱要素９１,９２は、添付図面に示すように、螺旋コイルまたは蛇行ル ープの形状の電気抵抗加熱線とすることもできる。 図５のカプラを使って電気溶融接合する場合の作用を図６に示す。パイプ９３ の歪は原理を示すために大きく強調してある。パイプ端の部分９８は、電気加熱 要素９２が発生する熱によって沈み、電気加熱要素９２回りの溶融領域を充填し て広い領域の融接結合部を形成する。パイプ９３の部分９９において、電気加熱 要素９１が発生する熱の影響で、パイプの開口から溶融材料が流れて電気加熱要 素９１の周囲の溶融領域を充填し、もう１つの融接結合部を形成する。 図７および図８には、全体が１００で示される本発明の電気溶融接合カプラの 更なる実施例が示されている。カプラは、外側ボディ部材１０１と内側ボディ部 材１０２とを有し、これらボディ部材は相互に離され、中央接続領域１０３によ って連結されている。この連結状態が概略的に示されているが、ねじ部や押し込 み嵌合またはスナップ接続の何れであっても良い。必要に応じて、内側部材１０ ２には金属補強部材１０９を設けることもできる。 使用時において、外側および内側部材１０１,１０２を前もって組み立て、多 層複合パイプ１０４をそれに挿入するか、あるいは内側部材１０２を最初にパイ プ１０４に挿入した後、外側部材１０１をその上から摺動させ、挿入することが できる。内側部材１０２をパイプ１０４に締まり嵌めで嵌合し、それによってそ の内壁に圧力を加えることが可能であり、また、例えば外側部材１０１の内径を パイプ１０４の外径よりもわずかに小さくし、外側部材１０１からパイプ１０４ の外面に弾性圧を加えることができる。 溶融コイル１０５,１０６,１０７,１０８の接続状態の概略が添付図面に示さ れている。 組み立てられた融接結合部を図９に示す。この構造は、外側および内側部材１ ０１,１０２と複合プラスチックパイプ１０４との間に良好な圧接状態を与える ので、良好な融接結合部が得られる。 図９を参照すると、電気融接管継手１１０は、環状空間１１３を区画する内壁 １１１と外壁１１２とを有する。内壁および外壁それぞれから環状歯１１４,１ １５が環状空間内に延在している。パイプ端部１１６が環状空間１１３内に挿入 されると、歯１１４,１１５がパイプを把持し、それが電気融接管継手から抜け 外れるのを防止する。図示の如く、歯１１４,１１５は金属リングで構成される が、他の材料を使用することもできる。パイプ端部１１６が挿入されたら、加熱 要素１１７,１１８に電圧が印加されて融接結合部が完成する。 図１０において、電気溶融接合カプラ１２０は、環状空間１２３を区画する内 壁１２１と外壁１２２とを有する。内壁には、環状空間１２３の閉鎖端に面する ステップ領域１２４が設けられる。外壁１２２に隣接して電気加熱要素１２５が 配置されており、この要素は、カプラの他方の側の同一の要素１２６に電気的に 接続している。 また、内壁は加熱要素１２７を有し、この要素はステップ領域１２４の周囲に 延在して電気接点１２８に接続される。カプラの他方の側の同一の接点１２９に は、接点１２８が接続している。この電気溶融接合カプラは、ある程度複雑な多 層複合パイプを接合するのに利用することができる。図示のように、パイプ１３ ０は、外側から内側に向けて外側導電層１３１と、厚い発泡層１３２と、アルミ ニウム層１３３と、薄い発泡層１３４と、高い軸方向強度を持つＰＥＸ層１３５ とを有する。パイプの層１３４,１３５の一部を切り取り、ステップ１２４に対 応する長さ１３６のアルミニウム層１３３を露出させる。パイプ端部１３０を環 状空間１３３に挿入すると、導電層１３１が電気加熱要素１２５に接触し、アル ミニウム層の前記長さ部分１３６が電気接点１２８に接触する。こうして、導電 層１３１から要素１２５を介して要素１２６へ、またアルミニウム層１３３から 接点１２８を介して接点１２９への電気的導通が維持される。もちろん、要素１ ２６および接点１２９をパイプ端部１３０と同様に加工したさらに別のパイプ端 部（図示せず）に接続することができる。 パイプ端部１３０を環状空間１２３に挿入した後、要素１２５,１２７に同時 に、または前後して電圧を印加し、カプラ１２０をパイプ端部１３０に溶着する 。 図１１を参照すると、電気融接管継手１４０は、環状空間１４３を区画する外 側円筒壁１４１と内側円錐壁１４２とを有する。内側および外側壁にはそれぞれ 加熱要素１４４，１４５が設けられている。また、外側壁１４１は、その自由端 においてグリッパ１４６を具えており、このグリッパは、外側壁１４１のねじ（ 図示せず）に締め付け可能であり、圧縮Ｏリング１４８に圧接するねじが切られ たナット１４７を有する。 この管継手１４０は、発泡パイプを接続するのに特に有用であり、図示のよう に、発泡パイプ１５０は、円錐内壁１４２に当接するまで環状空間１４３に挿入 可能である。さらにパイプ１５０を挿入すると、パイプが環状空間１４３の端壁 １５２に当たるまで、その下端部１５１が圧縮される。そして、グリッパ１４６ を締め付けると、ねじが切られたナット１４７は、Ｏリング１４８を圧縮し、こ れによってパイプの外面１５３に把持力が加えられる。パイプを完全に挿入した 後、加熱要素１４４，１４５には前後してまたは同時に電圧が印加され、電気融 接管継手１４０をパイプ１５０に溶着する。 本出願に関連して本明細書と同時にまたはそれ以前に出願され、本明細書と比 較検討できるように公開された全ての論文や文献についても留意されたい。その ような論文および文献の内容は、参照することによってこの明細書に組み入れら れる。 本明細書（添付した請求の範囲，要約書および図面を含む）に開示された全て の特徴および／または開示された方法や工程の全てのステップは、そのような特 徴および／またはステップの少なくともいくつかが互いに排他的である場合を除 き、いかなる形態でも組み合わせることができる。 この明細書（添付した請求の範囲，要約書および図面を含む）に記載されたそ れぞれの特徴は、同じか、同等か、または類似の目的を達成する別の特徴に置き 換えることもできる。特に明記されていない限り、記載されたそれぞれの特徴は 一連の類似した特徴の単なる一例に過ぎない。 本発明は、上記実施例の詳細な説明によって制限を受けるものではない。本発 明は、本明細書に開示された特徴（添付した請求の範囲，要約書および図面を含 む）のうちの何れの新奇な特徴も、またはそれら特徴の如何なる新奇な組み合せ も含み、あるいは開示された如何なる方法または工程のステップのうちの何れの 新奇なステップも、またはそれらステップの如何なる新奇な組合せも含む。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ (72)発明者 リーゼルマン，フランツ―ヨーゼフ. ドイツ ディー―49393 ローネ レルヒ ュンシュトラーセ ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． プラスチックパイプの端部が接続可能なボディを有する中空の管状エンク ロージャを具えたプラスチックパイプ用電気融接管継手であって、前記ボディは 少なくとも１つの内壁と、この内壁と同軸の少なくとも１つの外壁とを有し、こ れら内壁および外壁は前記プラスチックパイプの端部を受容する環状空間を形成 し、さらに前記内壁および外壁の少なくとも前記環状空間に隣接する領域を熱可 塑性材料で構成し、前記ボディはさらに前記内壁および外壁の熱可塑性材料を加 熱するための少なくとも１つの電気加熱要素を有し、前記電気加熱要素は前記少 なくとも１つの内壁および前記少なくとも１つの外壁のそれぞれの前記環状空間 に隣接する領域に隣接して配置されるか、あるいは埋め込まれていることを特徴 とする電気融接管継手。 ２． 前記管状エンクロージャは、一体のボディを有する請求項１に記載の電気 融接管継手。 ３． 前記管状エンクロージャは、別々に設置可能であって相互に接続可能な２ つ以上の中空ボディ部材を有する請求項１に記載の電気融接管継手。 ４． 前記管状エンクロージャは、前記ボディの少なくとも１つの内壁を持った 第１の中空ボディ部材と、前記ボディの少なくとも１つの外壁を持った第２の中 空ボディ部材とを有する請求項３に記載の電気融接管継手。 ５． 前記少なくとも１つの内壁およ前記少なくとも１つの外壁は、ほぼ同じ軸 方向長さを有する請求項１から請求項４の何れかに記載の電気融接管継手。 ６． 前記環状空間は、前記内壁と前記外壁との間に介装されるプラスチックイ ンサート部材によって形成され、前記プラスチックインサート部材の上または内 部には前記電気加熱要素が配置される請求項１から請求項５の何れかに記載の電 気融接管継手。 ７． 前記電気加熱要素が埋め込まれる前記ボディのプラスチック材料は、前記 ボディの残りの領域を構成する１つ以上の材料の融点よりも低い融点を有する請 求項１から請求項６の何れかに記載の電気融接管継手。 ８． 前記ボディは、少なくとも１つの内壁の領域に補強材を有する請求項１か ら請求項７の何れかに記載の電気融接管継手。 ９． 前記加熱要素は、電気抵抗加熱要素または誘導加熱要素を有する請求項１ から請求項８の何れかに記載の電気融接管継手。 10． 電気加熱要素は、電気抵抗線の蛇行コイルで形成されている請求項１から 請求項９の何れかに記載の電気融接管継手。 11． 前記熱可塑性材料がポリエチレンを有する請求項１から請求項10の何れか に記載の電気融接管継手。 12． この電気融接管継手の前記ボディの前記内壁および前記外壁の前記加熱要 素は、互いに軸方向にオフセットされている請求項１から請求項11の何れかに記 載の電気融接管継手。 13． 前記内側の加熱要素は前記環状空間の閉鎖端に隣接して配置され、前記外 側の加熱要素は前記閉鎖端から離れて配置されて前記内側の加熱要素と軸方向に 重ならないようになっている請求項12に記載の電気融接管継手。 14．融接中に前記環状空間に受容された前記プラスチックパイプの端部に対し、 把持および／または側圧を印加するための手段が設けられている請求項１から請 求項13の何れかに記載の電気融接管継手。 15． 前記把持手段は、連続する２つ以上の非溶融歯を有し、これらの歯は前記 環状空間の周囲に放射状に配置されて前記環状空間に突出しており、使用に際し て前記プラスチックパイプの外面および／または内面に接して把持可能である請 求項14に記載の電気融接管継手。 16． 前記環状空間の幅が前記プラスチックパイプの壁の厚さよりもわずかに小 さい請求項１から請求項15の何れかに記載の電気融接管継手。 17． この電気融接管継手の前記ボディは、内側ボディ部材と外側ボディ部材と を有し、これら内側および外側ボディ部材は、前記プラスチックパイプの端部を 受容する前記環状空間を形成するように組み立てられ、前記内側および外側ボデ ィ部材の相対寸法は、前記電気融接管継手のボディをプラスチックパイプの端部 に組付ける際に、前記環状空間の内周壁および外壁が前記プラスチックパイプの 端部領域に側圧を加えるように設定されている請求項16記載の電気融接管継手。 18． 前記ボディは、前記環状空間の閉鎖端から前記環状空間内に突出する環状 拡張部材を有し、使用に際して前記プラスチックパイプが前記環状空間内に押し 込まれると、前記環状拡張部材が前記プラスチックパイプの端壁に貫入してこれ に拡張作用を与える請求項１から請求項17の何れかに記載の電気融接管継手。 19． 前記環状空間の前記外周壁を構成する前記中空の管状エンクロージャは、 熱回復可能な材料で形成されている請求項１から請求項18の何れかに記載の電気 融接管継手。 20． 前記中空の管状エンクロージャの前記内周壁には、穴あきか穴なしの金属 スリーブおよび／または熱硬化性プラスチック材料を有する補強層が設けられて いる請求項８に記載の電気融接管継手。 21． 導電層を有する多層複合パイプに用いられ、その接続部に跨がる電気的連 続性をもたらすように用いられる請求項１から請求項20の何れかに記載の電気融 接管継手。 22． 添付図面を参照して実質的に上に記述され、添付図面に実質的に示されて いる請求項１から請求項21の何れかに記載の電気融接管継手。 23． 実質的に上に記述されている電気融接管継手。 24． 中空の管状エンクロージャを具えた電気融接管継手を使用してプラスチッ クパイプを接合する方法であって、中空の管状エンクロージャは前記プラスチッ クパイプの端部を接続可能なボディを有し、このボディは少なくとも１つの内壁 と、この内壁に対して同軸な少なくとも１つの外壁とを有し、これら内壁および 外壁は前記プラスチックパイプの端部を受容する環状空間を形成し、さらに前記 内壁および前記外壁の前記環状空間に隣接する領域を熱可塑性材料で構成し、前 記ボディはさらに前記内壁および前記外壁の熱可塑性材料を加熱するための少な くとも１つの電気加熱要素を有し、この電気加熱要素は前記少なくとも１つの内 壁および前記少なくとも１つの外壁のそれぞれの前記環状空間に隣接する領域に 隣接して配置されるか、あるいは埋め込まれており、 前記プラスチックパイプの端部を前記環状空間に配置し、前記加熱要素に電圧 を印加して前記熱可塑性材料を溶融し、前記プラスチックパイプに融接結合部を 形成する方法。 25． 前記電気融接管継手による融接中に、把持力および／または側圧が前記プ ラスチックパイプの端部に加えられる請求項24に記載の方法。 26． 前記中空の管状エンクロージャは、前記ボディの前記少なくとも１つの内 周壁を有する第１の中空ボディ部材と、前記ボディの前記少なくとも１つの外 周壁を有する第２の中空ボディ部材とを具え、これら中空ボディ部材は前記プラ スチックパイプに順番に取り付けられる請求項24または請求項25に記載の方法。 27． 前記環状空間の幅は、前記プラスチックパイプの壁の厚さよりもわずかに 小さく、前記プラスチックパイプの壁が圧縮されるか、あるいは前記環状空間が 拡張されて前記プラスチックパイプの端部が前記環状空間に受容されるようにし た請求項24から請求項26の何れかに記載の方法。 28． 内側および外側のボディ部材を組み立てて前記プラスチックパイプの端部 を受容するための前記環状空間を形成し、前記電気融接管継手のボディを前記プ ラスチックパイプの端部に組み付ける際に、前記環状空間の内壁および外壁が前 記プラスチックパイプの端部領域に側圧を加えるように、前記内側および外側の ボディ部材の相対寸法を設定した請求項24から請求項27の何れかに記載の方法。 29． 前記プラスチックパイプが前記中空の管状エンクロージャの前記環状空間 に押し込まれ、前記電気融接管継手の前記ボディに管状拡張部材が設けられ、こ の管状拡張部材が前記環状空間の閉鎖端から前記環状空間内に突出することによ り、前記プラスチックパイプが前記環状空間内に押し込まれた場合、前記環状拡 張部材が前記プラスチックパイプの端壁に貫入してこれに拡張作用を与える請求 項24から請求項28の何れかに記載の方法。 30． 前記環状空間の外周壁を構成する前記中空の管状エンクロージャが熱回復 可能材料で形成されると共に前記プラスチックパイプの端部が前記環状空間に配 置され、前記熱回復可能材料を加熱して前記外周壁をより小さい直径に回復させ ることにより、前記環状空間の幅を縮小してその中に受容された前記プラスチッ クパイプの端部領域に側圧を加える請求項24から請求項29の何れかに記載の方法 。 31． 前記中空の管状エンクロージャの内周壁が前記プラスチックパイプに押し 込まれて前記プラスチックパイプの口径を拡張する請求項24から請求項30の何れ かに記載の方法。 32． 請求項１から請求項23の何れかに記載の電気融接管継手が用いられる請求 項24から請求項31の何れかに記載の方法。 33． 実質的に上に記述されている請求項24から請求項32の何れかに記載の方法 。 34．請求項１から請求項23の何れかに記載の電気融接管継手で形成したプラスチ ックパイプ用電気融接結合部。 35． 請求項24から請求項33の何れかに記載の方法を用いて形成した電気融接結 合部。 36． 実質的に上に記述されている電気融接結合部。 37． 熱可塑性材料を有するほぼ円筒状のボディと、このボディの周りに配置さ れて使用時に前記熱可塑性材料を加熱するのに用いられる電気加熱要素とを具え 、た電気融接管継手であって、前記電気加熱要素が電気抵抗線の蛇行コイルを有 することを特徴とする電気融接管継手。 38． 前記加熱要素が誘導ヒータである請求項37に記載の電気融接管継手。 39． 前記コイルは、前記円筒状ボディに対して軸方向に延在する部分と、円周 方向に延在する相互接続部とを有する請求項38または請求項39に記載の電気融接 管継手。