JP3397232B2 - ポリエチレン管用ルーズフランジ型管継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は上水道、ガス、下水
道など流体の輸送に使用するプラスチック管の管継手に
係る。

【０００２】

【従来の技術】近年は上下水道、ガス、その他の管路と
してプラスチック管の適用が認められ、従来の鋳鉄管や
鋼管に比べると耐食性に優れて内外面に施す防食塗装が
省ける上、軽量で施工性もよく、可撓性も具えたものが
出ている。。もっとも強度、耐圧力、伸びなどの物性値
では、鉄鋼材や他の金属材料に比べると、なお、及ばな
い点も指摘されるが、研究開発によってプラスチック材
自体の改良も進み、比較的軽負荷の埋設小口径管では十
分に利点の方が勝ると認められるケースも少なくない。

【０００３】管路の形成には当然、管接合が不可欠であ
り、如何に効率的に施工できるかという観点と、地中へ
埋設後、如何に地盤の変動や衝撃などに対応できるかと
いう観点から管継手の構造が比較評価される。

【０００４】我が国ではプラスチック管として当初、硬
質塩化ビニール管が主流を占め、長い間、管路の形成に
使用されてきたが、静的、動的な強度や耐食性、耐候性
など経時的な品質変化の進行速度を比較すればポリエチ
レンの優位性が改めて認識され、とくに上水道用管路の
ように人体の健康と密接な影響を及ぼす飲料水を供給す
る管材料としては、無害で変らぬ耐食性が高く評価され
ているのが現状である。また、たとえば阪神淡路大震災
の直撃を受けた地域の調査によってもポリエチレン管で
形成した管路の被害は僅少に留まり、社会的な強い関心
を呼び起こし、今後、新しい管路の形成にますます重要
な地位を占めに至った。

【０００５】同じプラスチック材であるとはいえ、硬質
塩化ビニールとポリエチレンとではその化学成分、分子
構造が全く別異のものであるから、管の接合についても
大きな差のあるのは当然である。管路の形成には管同士
の接合が不可欠である以上、材質の差による接合方法の
差も看過できない要件の一つである。従来、硬質塩化ビ
ニールの接合方法は２種類に大別され、その一つはＴＳ
（Ｔａｐｅｒ Ｓｉｚｅｄ Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｗｅｌｄ
ｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）工法と呼ばれる接着方法であっ
て、接着剤を接合面に塗付して常温で化学的に管材表面
のテーパー面を膨潤（溶解）させて押し込み面同士を圧
着させる方法である。他にはラバリング工法と呼ばれる
方法もあるが、現在のところ、ＴＳ工法が硬質塩化ビニ
ール接合の主流として一般に普及している。

【０００６】一方、ポリエチレンの場合は硬質塩化ビニ
ールのように薬品で表面に化学反応を起こして部分的に
溶融（軟化）する接着方法は不適当であるから、一般に
融着、すなわち材料の接合面を加熱して部分的に熱溶融
し、一体的に面接合する方法が採られる。この融着方法
のうち、最も一般化しているのはエレクトロフュージョ
ン方式であり、接合すべき２面の何れか一方の表面近く
に相当する金型にあらかじめニクロム線を配置しておい
てから溶融ポリエチレンの射出成形を行ない、接合時に
は接合両面を重ね合わせて埋設されたニクロム線に通電
し、ニクロム線の発熱作用によって両面を溶融して一体
的に接合させる方式である。

【０００７】しかし、最適の接合方式とされるエレクト
ロフュージョンなどの融着方法は、水道管路の敷設のよ
うに管同士を接合して長い管路を露天の現地で形成して
いく作業には馴染まないという大きな弱点がある。すな
わち、敷設現地で接合部分に通電して部分的に管材表面
を溶融することは、降雨時には水滴が付着して確実な融
着を妨げ、接合部の水封作用に信頼性が揺らぐ原因とな
っている。また、使用中のポリエチレン管路に何かの原
因のため通水が噴出、漏水事故が発生し緊急の修理を迫
られたとき、不断水工法（活管補修）を適用したときで
も、補修した継手部分の水封作用が完全に保証できない
という品質上の難点も挙げられるし、仮設配管などのよ
うに接合と解体撤去を伴う設備の組み立てや改修に必要
な配管工事でも、融着による接合は資材の再利用を拒
み、経済的な不利は免れない。

【０００８】したがってポリエチレン管の接合に対して
も、従来技術の主体である融着工法に代って機械的な接
合方式、すなわちメカニカルジョイント方式がきわめて
望ましいと指向することは当然の成行きである。メカニ
カルジョイント方式にも種々のタイプに細分されるのは
他の管材と同様であるが、最も簡便で現地施工として時
間と材料と労力の負担が小さい方式にルーズフランジ継
手が挙げられる。この方式は図５に示すように、あらか
じめ工場などでポリエチレン管１０１の両端へそれぞれ
ポリエチレン製のフランジアダプタ１０２をバット融
着、またはエレクトロフュージョンソケットを使用して
融着し、管路の敷設現地へ搬入する。フランジアダプタ
はポリエチレン管と内外径が同一のコア部１０３と先端
の環状突起１０４よりなる鍔付き円筒体である。接合
は、この環状突起１０４の外側面にそれぞれ接してルー
ズフランジ１０５をボルトナット１０６によって締結
し、管内からの漏水を防ぐために両環状突起の対向する
内側面間へ平板状のガスケット１０７を挾圧して水封作
用を果すように構成している。この方式は現地敷設工事
が単純であり、小数の部材を組合わせて手軽に施工でき
るから、メカニカルジョイント方式の中でも広い範囲に
利用されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】融着方式が主体である
ポリエチレン材の接合についても、現地施工が必須の条
件となる管継手に関しては、メカニカルジョイントがよ
り好適であると評価される。しかし、この場合でも、管
材がポリエチレンであることに起因する新たな課題が残
されている。図６は前記の図５によるルーズフランジ方
式のメカニカルジョイントによる継手部における課題の
一つを例示したものであり、施工時に通常金属製である
両ルーズフランジ１０５をボルトナット１０６で過度に
締め付けた時や、適度に締結して接合を終えたとして
も、地中へ埋設して使用する時間の経過と共にポリエチ
レン自体のクリープによって、フランジアダプタ１０２
先端部の環状突起１０４が座屈して内側へ倒れ込む変形
を起こし、その結果、両環状突起間で挾圧されていたガ
スケット１０７の水封機能が失われて漏水事故に繋がる
懸念も否定できない。

【００１０】また、図７は地中に埋設した管路に地盤沈
下や車両の通過が反復して偏心荷重が負荷したり、地震
による急激な揺動が直撃してボルトナット１０６による
締結力を上回ったときには、継手に飲み込み代がないか
ら外力によって接合部のルーズフランジ１０５がずれ込
んでフランジアダプタ１０２同士の軸線がずれ、環状突
起１０４端面の面接触が離れて挾着していたガスケット
１０７の水封力が失われ、漏水の原因を形成する危険な
状態を想定したものであり、このような事故の発生する
事態も十分予想される。

【００１１】従来、融着方式によって管を接合していた
工程を、溶融の伴わない機械的な構成によって代替する
従来技術は、他の材質が対象の場合においても散見され
る主題である。たとえば特開平７−１４５８８５号で
は、図８に見るように給水、給湯用の金属配管、とくに
銅管の更新、延長、分岐を行なうために、従来は蝋付け
接合のように火熱による溶融作用を利用していたが、狭
隘な空間で施工できるように機械的な継手に改めた技術
を提示した。この構成は２本の配管２０１、２０２の接
合部に第１、第２のフランジ２０３、２０４を締結し、
さらにテーパリング２０５を挟んで第２フランジ２０４
と第３フランジ２０６とを締結して全体を固定する形態
よりなる。しかし、このような方式が無溶融の接合を可
能とし、水封作用を向上した利点は評価できるとして
も、部材の個数や種類が多く、現地における相互の締結
作業も煩瑣に失し、到底、図５のルーズフランジ方式に
代替できる内容とはいえない。

【００１２】この他にも特殊な管種の接合方式、たとえ
ば、薄肉金属パイプ上に発泡プラスチックを押出した保
温管の継手（特公昭５８−４００７４号）や、金属管に
防食用の圧縮性ライニングを内張りしたパイプ用の継手
（特開平７−６９０３０号）など枚挙に暇はないが、何
れもポリエチレン管の現地接合において、軽便なルーズ
フランジ方式の特徴を維持しつつも前記の課題を解決す
る技術手段としては程遠い隔たりがあると言わざるを得
ない。

【００１３】本発明は以上の課題を解決するため、最も
軽便なルーズフランジ方式によるポリエチレン管の現地
接合に最も適応し、かつ、供使期間中は材質に基づくト
ラブルを確実に阻止する新しい管継手の提供を目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るポリエチレ
ン管用ルーズフランジ型管継手は、２本のポリエチレン
管１の端面へそれぞれ融着したポリエチレン製のフラン
ジアダプタ２は内外径がポリエチレン管１の内外径と同
一のコア部２１とこの融着部１１と反対側の側面に鍔状
に突出する環状突起２２よりなり、環状突起２２同士の
対向する側面２３間にガスケット３を挟んで逆側の側面
２４に添ってルーズフランジ４を添着し、両ルーズフラ
ンジ４をボルトナット５で締結する管継手であって、特
に両フランジアダプタ２間に挾在する止水コア管６はフ
ランジアダプタ２の内周面に添着する環状のコア部６１
と、環状突起２２同士が対向する側面２３間に介在する
止水フランジ６２よりなり、材質的には予想される最大
外力に十分対抗し得る剛性を具えた金属製筒体で形成
し、該止水フランジ６２の両側面にそれぞれ刻設した環
状溝６３へ嵌合するガスケット３は、断面Ｄ形、または
Ｏ形のゴム輪で形成して該環状溝６３へその一部を嵌合
し、残部を両止水フランジ６２間で挾圧変形し、水圧が
増加すれば自動的に初期面圧も上昇して水封作用を一段
と強化するセルフシール作用を具えたことによって前記
の課題を解決した。

【００１５】また、別の形態としては接合する一方がポ
リエチレン管１、他方がダクタイル鋳鉄管などより高剛
性の別材質よりなる場合は、止水コア管６Ａのコア部６
１Ａはポリエチレン管へ内嵌する側にだけ形成した構成
が望ましい。

【００１６】この構成によって予想される外力の負荷に
十分耐えられる剛性を具えた止水コア管によって接合部
分が強化されるから、外力を受けてフランジアダプタ２
の環状突起２２がクリープ変形を生じる懸念がなくな
り、ガスケット部分からの漏水事故は一切阻止される。
また、地震などによる過大な偏心荷重が直撃しても、剛
性の高い止水コア管のコア部が環状突起面をずらそうと
する剪断力に対抗して管同士の相対的な位置関係を堅持
し、水封作用を維持することによって前記の課題を解決
する。

【００１７】一方がポリエチレン管であり、他方がダク
タイル鋳鉄管など別異の材質よりなる場合は、既設の管
路に新しい管路を延長するときや、工事の都合で設備内
に仮配管するときなどによく起こり得る態様である。こ
のときは本来剛性の高いダクタイル鋳鉄管などについて
は補強する必要がないから、一方のポリエチレン管につ
いてのみ止水コア管のコア部を内嵌して補強し、ダクタ
イル鋳鉄管の受口フランジか押輪フランジと、ポリエチ
レン管に融着したフランジアダプタ外側面に添着したル
ーズフランジとを締結すれば足りる。これによって止水
コア管の軽量化、施工の合理化が図られる利点が得られ
る。

【００１８】ガスケットについては従来技術で汎用化し
ていた平板状のゴム輪の場合、接合時にフランジアダプ
タの両環状突起と中心点を揃えなければ通水部分にはみ
出す結果も予想され、両管体の管軸を一致させるだけで
も煩わしいのに、ゴム輪の中心まで揃えて確認するため
に著しく作業負担を重くしていたが、本発明の場合では
あらかじめ接合前に止水フランジ６２の環状溝６３へガ
スケット３を嵌合しておけば、この煩瑣な芯合せ作業か
ら開放される。さらにガスケット自身が断面Ｄ形、また
はＯ形の環状輪として左右から挾圧されて介在すると
き、たとえば、外力によってポリエチレンの環状突起が
加圧変形しようとするときは、取り付け時の初期面圧を
比例的に増強する、いわゆるセルフシール作用が働くの
で、水封機能を急速に強化する作用が働き課題の解決を
一層昂進する。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の対象は少なくとも一方の
管材がポリエチレン材である管継手に係り、図１は２本
のポリエチレン管１を接合する形態を示す。継手の型式
は公知のルーズフランジ方式に属し、双方のポリエチレ
ン管１の管端にそれぞれポリエチレン製のフランジアダ
プタ２のコア部２１の端面をバット融着、またはエレク
トロフュージョンソケットを介装して融着部１１におい
て固定する。コア部２１の逆端面は鍔状に突出する環状
突起２２があって、相互に対向する側面２３間へ止水コ
ア管６の止水フランジ６２を挟み込み、環状突起２２の
逆側の側面２４に添ってルーズフランジ４を添着してボ
ルトナット５で締結する構成を基本とする。

【００２０】図２はフランジアダプタ２のコア部に共通
して内嵌する止水コア管６だけの断面正面図（Ａ）とそ
の一部側面図（Ｂ）である。止水コア管はコア部６１と
止水フランジ６２とからなり、コア部６１の外径はフラ
ンジアダプタのコア部２１の内径許容差最小寸法で製作
され、中央に外周側へ突出する止水フランジ６２とは一
体的に製作されているが、両者を分割して２本の円筒体
と１枚のドーナツ状環板を別個に製作して組合わせても
よい。重要な要件としては供使中に予想される最大外
力、地震時に水平、垂直方向の激しい揺動を受けても、
両サイドのコア部の管軸がずれたり、環状突起自体が座
屈変形して環状突起２１の面接触が外れて水封状態が破
れることがないように裏面から補強する剛性を維持する
ことであり、この機械的強度を具えた金属材料であっ
て、かつ、通水と絶えず接触しても発錆したり水質を汚
染する可能性のない材料であることが求められるから、
１８−８ステンレス鋼、または同等以上の耐食性合金
鋼、銅合金などの非鉄金属類から選ぶことが望ましい。

【００２１】止水コア管６の止水フランジ６２には環状
溝６３を両面に刻設し、その溝内へ断面がＤ形のゴム輪
からなるガスケット３の一部（曲面部）を嵌合するが、
断面がＯ形であってもよい。これらのガスケットは従来
技術で多用される平板状のガスケット（たとえば図６に
おけるガスケット１０７）のように対向するフランジ面
間に単に平面的に挟み込まれるだけでなく、あらかじめ
止水コア管の環状溝に一部を嵌め込んでから接合作業に
供されるから芯合せの必要がなく、作業性が向上すると
ともに、芯のずれ込みによる水封作用低下の懸念も一切
解消する。加えてこの形態のガスケットはいわゆるセル
フシール効果が顕われる特徴を具えており、ボルトナッ
トの締結によって初期面圧が与えられるが、その後、新
たに水圧が増加すれば自動的に面圧も上昇して水封作用
を一段と強化する働きが発揮されるから、従来技術の平
板状のガスケットには認められない高い水封機能を保証
することができる。

【００２２】図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明に係る管
継手の接合手順を示すそれぞれの縦断正面図である。 図（Ａ） ポリエチレン管１に融着したフランジアダプタ２の環状
突起２２の側面２４にそれぞれルーズフランジ４を添着
し、Ｄ形のガスケット３の曲面部をそれぞれ嵌合した止
水コア管６の一方のコア部６１を一方のフランジアダプ
タのコア部２１へ嵌め込み、一方のガスケット３が対向
する環状突起２２の側面２３と当接するまで挿入する。 図（Ｂ） 止水フランジ６２に嵌合した他方のガスケット３が他方
の環状突起２２の側面２３と当接するまで他方のポリエ
チレン管１を挿入する。 図（Ｃ） ボルトナット５を差込み規定トルクまで締め付けて接合
作業を終了する。

【００２３】図４は本発明の別の形態を示す止水コア管
６Ａの縦断正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）であり、一方の
接合管はポリエチレン管であるが他方はダクタイル鋳鉄
管など他の管種であるケースを示したものである。この
ように本発明の対象は、少なくとも一方がポリエチレン
管であれば他方がダクタイル鋳鉄管や鋼管、またはコン
クリート管など一般のプラスチック材よりも高い剛性を
具えた異材質の管接合も含み、本形態に準じて他の形態
も同様に適用される。この場合、ポリエチレンの補強は
高強度のダクタイル鋳鉄管には不必要であるから、専用
の止水コア管６Ａとしては片側のコア部６１Ａと端面に
突設した止水フランジ６２Ａとで足りる。止水フランジ
６２Ａはたとえばダクタイル鋳鉄管の受口フランジと直
接ボルト締結されるか、または押輪フランジと締結され
るか、公知の接合構造を準用すればよく、この場合でも
止水フランジ６２Ａの両面に水封作用を強化した断面Ｄ
形またはＯ形のガスケット３Ａを環状溝６３Ａに一部嵌
め込むことに変りはない。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上に述べたように災害への適
応性が高く、軽量で施工性に優れ、耐食性も他を凌駕す
るなど、近来、管材としての価値に注目を集めているポ
リエチレン管の接合について残された課題と取り組み、
融着に依存する接合方法に代わるメカニカルジョイント
の改善に成功した。具体的には本発明の実用化によって
次の効果が顕われる。 金属に比べて、なお、及ばない剛性を重点的に補強す
るから、クリープによる変形がなくなり高い水封性が維
持される。 同様に地震など急激な偏心荷重が直撃したときでも、
管軸がずれることなく両管の相対的な位置関係を固持
し、水封性を損う虞がない。 従来技術のメカニカルジョイントに比べると、ガスケ
ットの断面形状を特定することによってセルフシール効
果が顕著に発揮され、ポリエチレン自身のクリープに基
づく面圧の低下、漏水発生の危惧を取り除く。 接合の施工時にあらかじめ止水コア管にガスケットの
一部を嵌め込んだ後、フランジアダプタ管端へ挿入して
管同士をボルトナットで締結するから、双方の管軸がず
れることなく、またガスケットが管軸からずれることも
なく、施工が容易で正確となり、従来この原因による漏
水の懸念を解消する。 ポリエチレンの接合の主流となっている融着法、たと
えばエレクトロフュージョン工法によって管継手を形成
すれば，接合後の解体は管の切断以外に不可能であった
が、本発明の管継手によれば容易に接合部を取り外して
離脱でき、仮設の配管や局部的な修理、更新、分岐など
多様な管の接合と解体が簡単に可能となり、管の再使用
を繰り返すことができるので、材料費を低減する効果は
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す一部縦断正面図（Ａ）
と要部（長方形に区切った範囲）の拡大図（Ｂ）であ
る。

【図２】同じ実施形態のうち止水コア管だけを示す縦断
正面図（Ａ）と一部側面図（Ｂ）である。

【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）によって本発明による接合
手順を示すそれぞれの縦断正面図である。

【図４】本発明の別の実施形態に適用される止水コア管
を示す縦断正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。

【図５】従来技術の一例を示す一部縦断正面図である。

【図６】従来技術の課題の一つを示す一部縦断正面図で
ある。

【図７】同じ従来技術の別の態様を示す縦断正面図であ
る。

【図８】別の従来技術を示す一部縦断正面図である。

【符号の説明】

１ ポリエチレン管 ２ フランジアダプタ ３ ガスケット ４ ルーズフランジ ５ ボルトナット ６ 止水コア管 11 融着部 21 コア部 22 環状突起 23 側面（環状突起同士の対向側） 23 側面（逆側） 61 コア部 62 止水フランジ 63 環状溝

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−14545（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−40458（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−47018（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−132855（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−190191（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16L 21/06 F16L 23/036

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２本のポリエチレン管１の端面へそれぞ
   れ融着したポリエチレン製のフランジアダプタ２は内外
   径がポリエチレン管１の内外径と同一のコア部２１と融
   着部１１と反対側の側面に鍔状に突出する環状突起２２
   よりなり、環状突起２２同士が対向する側面２３間にガ
   スケット３を挟み、逆側の側面２４に添ってルーズフラ
   ンジ４を添着し、両ルーズフランジ４をボルトナット５
   で締結するポリエチレン管用ルーズフランジ型管継手に
   おいて、両フランジアダプタ２間に挾在する止水コア管
   ６はフランジアダプタ２の内周面に添着する環状のコア
   部６１と、環状突起２２同士が対向する側面２３間に介
   在する止水フランジ６２よりなり、材質的には予想され
   る最大外力に十分対抗し得る剛性を具えた金属製筒体で
   形成し、該止水フランジ６２の両側面にそれぞれ刻設し
   た環状溝６３へ嵌合するガスケット３は、断面Ｄ形、ま
   たはＯ形のゴム輪で形成して該環状溝６３へその一部を
   嵌合し、残部を両止水フランジ６２間で挾圧変形し、水
   圧が増加すれば自動的に初期面圧も上昇して水封作用を
   一段と強化するセルフシール作用を具えたことを特徴と
   するポリエチレン管用ルーズフランジ型管継手。
2. 【請求項２】 請求項１において、接合する一方がポリ
   エチレン管１、他方がダクタイル鋳鉄管などより高剛性
   の別材質よりなり、止水コア管６Ａのコア部６１Ａはポ
   リエチレン管へ内嵌する側にだけ形成したことを特徴と
   するポリエチレン管用ルーズフランジ型管継手。