JP2007132457A - シース管及びシース管製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管の内部状態を外側からみることが可能なシース管を低コストで、且つ、簡単に製造できるようにする。
【解決手段】透過性を有する熱可塑性合成樹脂により作られ、単一幅の帯板状部材を螺旋状に巻回し、互いに隣り合う帯板状部材の端部同士を融着して筒状の管体を形成し、形成した筒状の管体の外周に鋼線を巻着させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、シース管及びシース管製造装置に関するものである。詳しくは、所定の強度を保ち、内部の状態を確認できるシース管とこのシース管を低コストで、且つ、簡単に製造できるシース管製造装置に関するものである。

従来技術において、コンクリート打設部へＰＣ鋼材を挿入するときなどに用いられるシース管を合成樹脂などを使用して製造する場合、押出し成型や射出成型等の方法を用いた装置によって製造し、また、シース管の先端部を切削したり拡張するなど様々な加工を施し、これらを接合してシース管を所望の長さにすることが行われている。

また、上述した押出し成型や射出成型以外の方法で簡単にシース管を製造する手法として、合成樹脂などで形成された帯板状部材の端部を重合させて螺旋状に巻回し、重合させた端部を溶着させて製造するシース管及びこのシース管を製造するシース管製造装置が出願されている（特許文献１参照）。

また、このようなシース管を透明や半透明の材質を用いて製造することにより、管の内部を外側からみることが可能となり、シース管に注入されるグラウト材の充填状態などの確認を簡単に行うことができるようになる。
国際公開第０１／０８１６８８号パンフレット（第７−８頁、図１）

しかしながら、透明になる材質の合成樹脂でシース管を製造する場合、材料コストが高くなってしまうという問題があり、また、半透明になる材質の合成樹脂でシース管を製造する場合、管の内部状態を確認できるようにするためには、管の厚さをある程度薄くしなければならず、シース管の強度が低下してしまうという問題が生じてしまう。

従って、内部の状態を確認することが可能で、所定の強度を持ったシース管を低コストで、且つ、簡単に製造できるようにすることに解決しなければならない課題を有する。

前記課題を解決するため、本発明では、透過性（例えば、透明又は半透明）を有する熱可塑性合成樹脂により作られ、単一幅の帯板状部材を螺旋状に巻回し、互いに隣り合う帯板状部材の端部を融着して筒状の管体を形成し、形成した筒状の管体の外周に鋼線を巻着させることで管に所定の強度を与え、且つ、管の内部状態を外側からみることができるシース管が製造可能となる。

本発明では、透過性を有する単一幅の帯板状部材を螺旋状に巻回して筒状の管体を形成し、その外周に鋼線を巻着させることにより、管の厚さを薄くしても所定の強度を維持したシース管を製造することが可能となるので、例えば、半透明又は透明な材質を用い、管の内部状態を外側から確認できるシース管を簡単、且つ、低コストで製造できるという優れた効果を奏する。

次に、本発明のシース管及びシース管製造装置による実施の形態について図面を参照して説明する。但し、図面は専ら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

まず、本発明に係るシース管の製造に使用される帯板状に形成された帯板状部材について説明する。

図１は、本発明のシース管の製造に使用される帯板状部材の一例であり、透過性（例えば、透明又は半透明）を有する材料を用いた熱可塑性合成樹脂を略単一の幅で帯板状にして形成した帯板状部材１０である。ここで、透過性とは、帯板状部材１０に対して一方の側から他方の側を視認できる程度のものをいう。帯板状部材１０の左右両端に接合部１１ａ、１１ｂが形成されており、螺旋状に巻回したときに接合部１１ａと接合部１１ｂが当接するように所定の傾斜がつけられており、また、長手方向Ｌと略並行に二本の襞１２が形成してある。襞１２により、帯板状部材１０の一方の面には凸部が形成され、他方の面には凹部が形成される。なお、図１は、帯板状部材１０を、この長手方向と略直交する方向に切断したときの外観斜視図である。

この帯板状部材１０の襞１２は、シース管に可撓性を持たせるためのものであり、帯板状部材１０を管体に形成したときに、襞１２の凸部が外面に突出するようになっている。なお、襞１２は、図１の帯板状部材１０のように二本に限定されるものではない。すなわち、襞１２によって帯板状部材１０に可撓性を持たせることができる数であればよい。

次に、本発明に係るシース管について説明する。図２は、図１に示す帯板状部材１０によってシース管を製造するときの状態を模式化して示したものである。

図２に示すように、所定の口径を有する芯金２１１に対し、図１に示す帯板状部材１０の接合部１１ａと接合部１１ｂを当接させるように所定の角度で螺旋状に巻回してゆき、当接させた部分（以下、当接部１３）を融着して筒状の管体に形成し、形成した筒状管体の外周の襞１２と襞１２の間（芯金２１１の長手方向において互いに隣り合う２つの襞１２の間）に鋼線２０を巻着させてゆくことによって、図３に示すようなシース管３０を製造する。

ここで、巻回される鋼線２０は、管体の長手方向両端部に固定される。この固定方法は、いかなる方法であってもよく、例えば、鋼線２０の端部を、管体の一方の端部に融着によって固定することができる。

本実施例では、互いに隣り合う２つの襞１２の間に１本の鋼線２０が位置するように構成しているが、これに限るものではなく、２つの襞１２の間に複数本の鋼線２０が位置するように構成してもよい。この場合には、帯板状部材１０の厚みを薄くしつつ、シース管の強度を向上させることができる。

また、本実施例では、帯板状部材１０のうち上記管体の外周面となる面に、襞１２の凸部を形成しているが、帯板状部材１０のうち上記管体の外周面となる面に、凹部を形成してもよい。この場合には、凹部に沿って鋼線２０を巻回させることができる。

さらに、本実施例では、帯板状部材１０に襞１２を形成したが、襞１２を形成しない構成であってもよい。この場合には、帯板状部材で形成された管体の外周面には、襞１２に相当する凹凸が生じないことになる。そして、この管体に対して、鋼線を巻回させてもよい。

製造されたシース管３０は、外側に突出する襞１２により可撓性を有し、且つ、外周に巻着した鋼線２０により所定の強度が与えられるため、帯板状部材１０の厚さを薄くすることが可能となり、半透明の材質を使用した場合であっても管の内部の状態を外側からみることが可能なシース管を製造することができ、透明の材質を使用した場合は材料コストを低減することができる。

例えば、図３に示すシース管３０にＰＣ鋼材４０を挿入してグラウト５０を注入したときには、透明又は半透明の熱可塑性合成樹脂を使用しているので、図４に示すように、シース管３０の外側からＰＣ鋼材４０やグラウト５０の充填状態などを確認することができる。

このように、透明又は半透明の熱可塑性合成樹気で形成した帯板状部材の両端部を当接させるようにして螺旋状に巻回し、当接させた部分を融着して筒状の管体を形成し、形成した筒状管体の外周に鋼線を巻着させてゆくだけで所望の長さのシース管を簡単に製造することができる。

上述した説明では、鋼線２０を巻回させた構成について述べたが、これに限るものではなく、例えば、一部が切り欠かれたリング（いわゆる、Ｃリングであって、帯板状部材１０で形成された管体の径よりも小さい径を有するもの）を複数用意し、これらのリングを、帯板状部材１０で形成された管体に取り付けるようにしてもよい。上述したリングを用いることで、帯板状部材１０の管体にリングを圧接させることができ、シース管の強度を確保することができる。

また、上述した実施例では、図３等に示すように、管体の外周に位置する襞１２が曲率を有する形状に形成されているが、これに限るものではない。例えば、図６に示すように、管体の外周に位置する襞１２’に、管体の長手方向（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に延びる側壁１２ａ’を形成することもできる。このような側壁１２ａ’を設けることにより、２つの側壁１２ａ’間に位置する鋼線が、一方の側壁１２ａ’に当接した場合でも、この当接状態を維持することができる。ここで、各側壁１２ａ’のＹ方向における長さは、鋼線２０の径以上であることが好ましい。また、互いに向かい合う襞１２ａ’の長さは、鋼線２０の径よりも大きければよく、適宜設定することができる。

一方、管体に巻回される鋼線２０のピッチは、管体の径及び肉厚に基づいて適宜設定することができる。

続いて、上述した帯板状部材を使用してシース管を製造するためのシース管製造装置について説明する。

図５は、本発明に係るシース管製造装置の一例を簡略化して示した説明図であり、シース管製造装置２００は、部材巻回部２１０、回転駆動部２２０、部材供給部２３０、融着部２４０、部材整形部２５０、鋼線巻着部２６０などから構成される。

部材巻回部２１０は、回転駆動部２２０と連結し、帯板状部材１０を巻きつけるため、所定の口径を有する筒状の芯金を備えている。

回転駆動部２２０は、部材巻回部２１０とフランジ継手などで連結され、モーター（図示せず）などによって部材巻回部２１０を回転させることにより、帯板状部材１０を部材巻回部２１０の芯金に巻きつけさせる。

部材供給部２３０は、部材巻回部２１０に対して所定の角度で帯板状部材１０を供給できる位置に配置され、予熱ヒータ２３１、ガイド２３２、供給ローラー２３３などを備えた構成となっている。

部材供給部２３０の予熱ヒータ２３１は、帯板状部材１０を加熱して軟化させ、軟化した帯板状部材１０をガイド２３２に沿って供給ローラー２３３に送る。

部材供給部２３０の供給ローラー２３３は、帯板状部材１０を部材巻回部２１０に巻きつける為のローラ、例えば、図１の帯板状部材１０の襞１２と襞１２の間に位置するようなローラーであり、このローラーによって軟化した帯板状部材１０を上下から挟んで供給位置を定めてから部材巻回部２１０に送り出すことにより、帯板状部材１０の左右両端にある接合部１１ａと接合部１１ｂを正確に当接させる。ここで、襞１２は、供給ローラー２３３のガイドとしての機能も有している。

融着部２４０は、部材巻回部２１０の芯金に巻きつけられた帯板状部材１０の接合部１１ａと接合部１１ｂが当接する当接部１３（図２参照）に位置するように配置され、帯板状部材１０の当接部１３を溶融する溶融ヒータなどを備えている。

部材整形部２５０は、部材供給部２３０から送られてくる帯板状部材１０を部材巻回部２１０の芯金との間に挟み込み、部材巻回部２１０と連動して回転することにより、帯板状部材１０を引き込み、芯金に対して接合部１１ａと接合部１１ｂを当接させながら螺旋状に巻きつけ、且つ、融着部２４０によって溶融された帯板状部材１０の当接部１３を圧着する整形ローラーを備えており、帯板状部材１０を筒状の管体に整形して鋼線巻着部２６０に送り出す。

鋼線巻着部２６０は、部材整形部２５０によって筒状の管体に整形された帯板状部材１０に鋼線を巻着させるためのローラを備えており、鋼線供給部（図示せず）から供給された鋼線を筒状管体の外周に当接させながら巻き付ける。そして、鋼線が巻回されたシース管３０を部材巻回部２１０の芯金の先方に送り出す。

次に、図５で示したシース管製造装置によるシース管の製造過程を説明する。

まず、図１に示すような帯板状部材１０を、図５のシース管製造装置２００の部材供給部２３０に挿入する。このとき、部材巻回部２１０へ帯板状部材１０を供給する角度を調整して、巻回される帯板状部材１０のピッチに応じた角度に設定する。

部材供給部２３０に挿入された帯板状部材１０は、予熱ヒータ２３１を通過することによって部材巻回部２１０の芯金に巻付き易くなるように加熱されて軟化した状態となる。

軟化した帯板状部材１０は、ガイド２３２に沿って供給ローラー２３３に送られ、帯板状部材１０が供給ローラー２３３のローラーに噛合されることによって部材巻回部２１０への供給する位置が定められる。

そして、供給ローラー２３３を回転させると、軟化した帯板状部材１０がその先に設置されている部材巻回部２１０の芯金と部材整形部２５０の整形ローラーとの間へ所定の角度で送り出される。

部材供給部２３０から送り出された帯板状部材１０が部材巻回部２１０の芯金と部材整形部２５０の整形ローラーとの間に挟入されると、回転駆動部２２０を駆動させる。

回転駆動部２２０が駆動すると、フランジ継手で連結された部材巻回部２１０の芯金が回転し、部材巻回部２１０の芯金と部材整形部２５０の整形ローラーの間へ挟入された帯板状部材１０が引き込まれ、帯板状部材１０の接合部１１ａと接合部１１ｂを当接させながら螺旋状に芯金に巻きつけられていく。

そして、融着部２４０によって、帯板状部材１０の接合部１１ａと接合部１１ｂの当接部１３を融着部２４０の融着ヒータで加熱して溶融する。

更に、回転駆動部２２０の駆動により部材巻回部２１０が回転すると、融着部２４０によって溶融した帯板状部材１０の当接部１３が部材整形部２５０の整形ローラーで圧着されて完全に融着される。このとき、エアーなどを吹きつけて冷却することにより硬化を促進させるようにしても良い。

続いて、回転駆動部２２０の駆動によって部材巻回部２１０が回転すると、部材整形部２５０の整形ローラーが回転し、硬化した帯板状部材１０の当接部１３が押し出され、整形された筒状の管体が鋼線巻着部２６０に送り出されていく。

更に、回転駆動部２２０の駆動によって部材巻回部２１０が回転すると、鋼線巻着部２６０は、部材整形部２５０で整形された筒状管体の外周となる襞１２と襞１２の間に、鋼線供給部（図示せず）から供給された鋼線を巻着させ、鋼線が巻着した筒状管体であるシース管３０が部材巻回部２１０の芯金の先方に送り出される。

このように、回転駆動部２２０を回転させていくと、部材巻回部２１０の芯金に対して帯板状部材１０の接合部１１ａと接合部１１ｂが当接しながら螺旋状に巻きつけられ、融着部２４０によって当接した帯板状部材１０の当接部同士が融着され、部材整形部２５０で筒状の管体に整形され、鋼線巻着部２６０が筒状管体の外周に鋼線を巻着させて順次送り出されていくことで所望の長さのシース管３０が製造される。

なお、部材巻回部２１０の芯金を異なる大きさ（口径）の芯金に取り替えることにより、所望の口径をもつシース管を製造することが可能となる。

また、上述したシース管製造装置では、融着部２４０によって当接部１３を融着した後に、鋼線巻着部２６０によって鋼線２０を巻回させているが、これに限るものではない。例えば、当接部１３を融着させながら、鋼線２０を巻回させることもできる。そして、融着される当接部１３の位置に、鋼線２０を巻回させることで、帯板状部材１０の接続部分となる当接部１３での強度を向上させることができる。すなわち、鋼線２０に、当接部１３での当接を補強する機能を持たせることができる。

上述した実施例では、帯板状部材を螺旋状に巻回させた後、帯板状部材で形成された管体の外周に鋼線を巻回させていたが、これに限るものではない。例えば、押し出し成型や射出成型によって、透過性を有する管体を形成し、この管体の外周に鋼線を巻回させるようにしてもよい。また、上述した実施例では、管体の外周に巻回させる部材として、鋼線を用いていたが、例えば、鋼線と同程度の強度を有する材料（例えば、樹脂材料）で形成された線状部材を用いることもできる。樹脂材料等で構成すれば、鋼線を用いた場合に比べて、錆等の発生を防止することができる。

（数値実施例）
次に、管体の外周に鋼線を巻回させたシース管（数値実施例）と、鋼線を巻回させないシース管（管体だけで構成されたシース管、数値比較例）とを用いて、これらのシース管への加圧実験を行った。具体的には、シース管内に水を充填させていき、シース管の内壁に及ぼす圧力（水圧）を変化させていった。

数値実施例及び数値比較例としては、図６に示すように、外径（φＤ）が１２０ｍｍ、内径（φｄ）が１０６ｍｍであるポリエチレン製の管体を用いた。ここで、管体の長手方向における襞１２’の長さが８ｍｍであり、管体の長手方向で隣り合う２つの襞１２’の間隔が１２ｍｍであった。

また、数値実施例のシース管は、数値比較例の管体（シース管）に６０ｍｍのピッチ間隔で鋼線を巻回させたものである。すなわち、上述した実施例では、隣り合う２つの襞１２の間すべてに鋼線を配置させた構成（図３参照）について説明したが、本数値実施例のシース管では、隣り合う２つの襞１２’間において、鋼線を配置させた部分と、鋼線を配置させない部分とを有している。

数値比較例の実験結果を表１に示す。ここで、表１中の「長さ」は、管体の全長ではなく、図７に示すように管体の中央部分を含む所定領域の長さである。また、位置Ａ及び位置Ｂにおける「リブ間隔」は、上記所定領域内に含まれる２つの位置（任意に選択した位置）における、隣り合う２つの襞１２’の間隔を示す。さらに、表１に示す「外径」は、上述した管体の外径（φＤ）ではなく、図７（Ｂ）に示す部分の長さを示す。

表１に示すように、数値比較例のシース管では、水圧が１．４５ＭＰａに到達した時点で破裂してしまった。一方、数値実施例のシース管では、水圧が１．４５ＭＰａに到達しても破裂することはなく、水圧が１．５ＭＰａとなっても破裂しなかった。

このように本発明によれば、管体の外周に鋼線等を巻回させることで、管体（シース管）の強度を向上させることが分かった。これにより、管体の肉厚を薄型化しても、鋼線等を巻回させることで、シース管の強度を向上させつつ、管体内の状態（グラウトの充填状態等）を確認することができる。

本発明のシース管の製造に使用される帯板状に形成された帯板状部材の実施例を示した説明図である。 図１で示した帯板状部材によってシース管が製造される様子を模式化して示した説明図である。 図２で示したシース管製造装置により製造されたシース管の一例を示した説明図である。 図３で示したシース管にＰＣ鋼材を挿通してグラウト材を注入したときの状態を模式化して示した説明図である。 本発明のシース管を製造するためのシース管製造装置の一例を簡略化して示した説明図である。 本発明の他の実施例を示すシース管の断面図及び外観図である。 数値実施例及び数値比較例における測定部分を示す図である。

符号の説明

１０：帯板状部材
１１ａ、１１ｂ：接合部
１２：襞
１３：当接部
２０：鋼線
３０：シース管
４０：ＰＣ鋼材
５０：グラウト材
２００：シース管製造装置
２１０：部材巻回部
２１１：芯金
２２０：回転駆動部
２２１：芯金
２３０：部材供給部
２３１：予熱ヒータ
２３２：ガイド
２３３：供給ローラー
２４０：融着部
２５０：部材整形部
２６０：鋼線巻着部

Claims (4)

1. 透過性を有する単一幅の帯板状部材を螺旋状に巻回し、隣り合う帯板状部材の端部を融着して筒状の管体を形成し、該形成した筒状の管体の外周に鋼線を巻着したことを特徴とするシース管。
2. 前記帯板状部材は、透明又は半透明の材質であることを特徴とする請求項１に記載のシース管。
3. 前記帯板状部材は、熱可塑性合成樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシース管。
4. シース管を製造するシース管製造装置であって、
   両端に当接部を有する帯板状部材を巻きつけるための芯金を備えた部材巻回手段と、
   前記部材巻回手段を回転させる回転駆動手段と、
   前記帯板状部材に熱を加えて軟化させる部材予熱手段と、
   前記部材予熱手段で軟化させた前記帯板状部材を挟み込み、該帯板状部材の当接部が当接する角度に位置決めをして前記部材巻回手段に送り出す部材供給手段と、
   前記帯板状部材の前記当接部を溶融する部材溶融手段と、
   前記部材供給手段から供給される前記帯板状部材を前記部材巻回手段の芯金との間で挟み込み、前記回転駆動手段と連動して回転することによって該帯板状部材を引き込み、前記芯金に前記帯板状部材の当接部が当接するように螺旋状に巻回させ、前記部材溶融手段で溶融された前記当接部を圧着して前記帯板状部材を筒状の管体に整形する部材整形手段と、
   前記部材整形手段で整形した筒状の管体の外周に鋼線を巻着する鋼線巻着手段とを備えたシース管製造装置。
   

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