JP6910587B2 - 管継手 - Google Patents

Description

この発明は、例えば高速道路や橋梁における添加配管などの管体の接続に用いられるような管継手に関する。

管継手は、接続する管体の端部に嵌める接続部を有しており、この接続部では水密性が要求される。このため、管継手は、下記特許文献１に開示されているように、管体が差し込まれた接続部の外周面に締め付けバンドを巻き付けて接続部と管体との間を密着させたり、管体を差し込む接続部の内周面に水膨張シートを固着しておき、差し込み後に吸収される水分で水膨張シートを膨張させて接続部と管体との間を密着させたりすることが行われている。

水膨張シートを用いると、別途に締め付けバンドを用いて締め付ける必要もないので、作業性がよいうえに良好な水密性を得られる。

しかし、管継手が使用される場所によっては、継手部分が変位や振動を頻繁に受けることがある。このような例としては、管継手がたとえば高速道路や橋梁の添加配管に使用される場合がある。高速道路や橋梁の橋桁は、気温の変化に伴って伸縮するだけではなく、通行車両や風等による振動にさらされ続けている。このため、橋桁など添って固定された添加配管は、変位や振動の影響を受けやすい。

水膨張シートが膨張して水密性を得ていても、伸縮による変位や振動の影響を受けて、接続している管体同士が相対変位して、管継手の接続部と管体の端部との間に相対変位が生じた場合には、十分な水密性が保てないおそれがある。

特開２００８−１０１６７１号公報

そこで、この発明は、十分な水密性が得られるとともに、外力を受けてもその水密性を維持できるようにすることを主な目的とする。

そのための手段は、接続される管体の端部に外嵌する接続部を端部に備えた管継手であって、前記接続部の内周面における軸方向の一部に、水分を吸収すると膨張する水膨張材を備えるとともに、前記接続部の外周面における前記水膨張材を軸方向で挟む離間位置に、締め付けバンドが嵌まり前記管体に対して押し付けられる嵌合溝からなる被締め付け部が形成された管継手である。

この構成では、接続部の被締め付け部が締め付けられると、接続部の内周面における被締め付け部に対応する部位は接続部に差し込まれた管体の外周面に密着して、両者間の相対変位を抑制して高い一体性を得る。被締め付け部によるこのような密着による拘束部位において水膨張材が管体の接続後に膨張することにより、接続部の内周面と管体の外周面の間が封止されて極めて高い密着状態となり、被締め付け部に対応する部位における内部に圧力がかかる。このようにして、高い密着性と一体性が得られる結果、十分な水密性が得られるとともに、外力を受けても接続部の内周面と管体の外周面の間に隙間が生じることを抑制する。

また、膨張する水膨張材を挟む両側部位で締め付けることによって押し付けて密着させるので、締め付け圧力を効果的にかけやすい。

この発明の態様として、軸方向に並ぶ前記水膨張材を備えた位置と前記被締め付け部との間に間隔が設けられるとよい。

この発明の態様として、前記水膨張材が備えられる部位に凹溝部が形成され、前記凹溝部に前記水膨張材が埋設された管継手としてもよい。前記「埋設」とは、水膨張材の全部を埋めることのほか、一部を受けることを含む意味である。前記凹溝部に埋設された水膨張材の内周面は、前記接続部の内周面と面一、又は水膨張材の内周面の方を若干低く設定するのが好ましい。

この構成では、凹溝部が水膨張材の保持強度を高めて、管体の差し込み動作に伴う水膨張材の脱落や損傷を抑制して、水膨張材の膨張を確保する。水膨張材の内周面を接続部の内周面と面一、又はそれよりも低くした場合には、差し込み動作が円滑になる。

この発明の態様として、前記水膨張材の膨張により変形可能なゴム製である管継手であるとよい。

この構成によれば、変形に伴う反力によって高い密着性と高い内部圧力を得られる。

この発明の態様として、前記接続部の内周面における当該管継手の軸方向中間部側の端に、接続する前記管体の端面が突き当たるリブが形成された管継手であってもよい。

この構成では、管体の接続時においては、リブが被締め付け部による締め付けと協働して、接続部と管体の一体性を高めて、相対変位を良好に抑制する。

この発明の態様として、前記被締め付け部が別体の締め付けバンドを嵌める前記嵌合溝で構成された管継手であるとよい。

この構成では、嵌合溝が締め付けバンドの位置ずれを防止して、水膨張材の膨張や受ける外力に関わりなく、被締め付け部の高い締め付け圧力を良好に維持させる。

この発明の態様として、前記接続部における当該管継手の軸方向中間部側の隣接位置に、断面形状において連続した山部と谷部を有し、伸長、圧縮及び偏芯の変形が可能な緩衝部が形成された管継手であるとよい。

この構成によれば、接続された管体同士の間に相対変位が生じても、緩衝部が変位して、相対変位によって生じる歪を吸収して、接続部と管体の一体性の高さを維持する。

この発明によれば、水膨張材によって得られる密着性を被締め付け部による締め付けで維持するので、十分な水密性が得られる。しかも、その水密性は、水膨張材を有する部位を外周側から押さえつけて位置決めしたうえで圧力をかけて得られるものであるので、外力による影響を受けにくい堅牢な水密性となる。

管継手の接続状態の正面図。 管継手の断面図。 水膨張材を除いた要部の断面図。 作用状態を示す断面図。 他の例に係る管継手の片側断面図。 他の例に係る管継手の断面図。 他の例に係る要部の断面図。 他の例に係る要部の断面図。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。

図１に円筒状の管体１０を接続した管継手１１の正面図を、図２に管継手１１の断面図を示す。これらの図に示すように管継手１１は、円筒状であり、軸方向（入口側の端と出口側の端の開口の中心を結ぶ中心線がのびる方向）の両端部に、管体１０の端部に外嵌する接続部１２を備えている。図１に例示した管継手１１はエルボ継手であり、両端の接続部１２同士の間には略９０°の角度に曲がる湾曲筒部１３を有している。また、これら接続部１２と湾曲筒部１３の間には変形可能な緩衝部１４が形成されている。

このような概略形状の管継手１１は、適宜の材料で構成し得るが、より好ましくは例えばゴムのような変形可能な材料で全体が構成される。このような材料としては、耐候性・耐寒性・耐オゾン性・反弾発性等に優れた、例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）などがある。この場合のゴムの硬度は、剛性を有しつつも水膨張材の膨張による圧力を受けて変形可能な、例えばＨｓ５０〜７０程度、より好ましくは６０±５程度であるとよい。

接続部１２は円筒状の内周面における軸方向の一部に、水分を吸収すると膨張する水膨張材２１を備えている。水膨張材２１は接続部１２の端面から奥に半ば入った位置に、内周面の周方向全体にわたって円環状に備えられる。水膨張材２１の幅寸法は他の部位の大きさなどとの関係で適宜設定されるが、特に幅広にする必要はなく、止水のために密着する面積が得られる大きさであればよい。具体的には、水膨張材２１の幅寸法はたとえば数十ｍｍから数ｍｍ程度とすることができる。

この水膨張材２１はシート状であり、水を含んで膨らむ膨張素材を保持したポリエチレンテレフタレート等からなる不織布を使用できる。膨張素材には粉粒状のものやシート状のもの、液状のものなどが適宜使用できるが繊維状のものを用いると、不織布を構成する繊維との一体性が高まるのでよい。

水膨張材２１が備えられる部位には、水膨張材２１を除いた要部の断面図である図３に示したように、凹溝部２２が形成される。つまり、接続部１２の内周面における他の部位よりも低い溝状の部分が形成され、この凹溝部２２に水膨張材２１が埋設される。凹溝部２２に対する水膨張材２１の固定は、両面粘着テープや粘着剤で行うほか、管継手１１を成形するときに一体成形して行ってもよい。

埋設された水膨張材２１の内周面の位置は、管体１０の接続、つまり差し込みが可能であれば接続部１２における凹溝部２２を有しない部位の内周面よりも高くてもよいが、好ましくは、接続部１２の他の内周面と面一か、それよりも若干低く設定するとよい。管体１０の差し込みによる水膨張材２１の不測の脱落や損傷を防止して確実な膨張が得られるとともに、差し込みが円滑に行えるからである。

接続部１２の内周面には、凹溝部２２のほか、接続する管体１０の端面が突き当たるリブ２３も形成されている。リブ２３は、内周面の最も奥に、円環状に形成されている。

接続部１２の外周面には、内周面に備えた水膨張材２１に対応する部位を管体１０に対して押しつけるべく締め付けられる被締め付け部２４が形成されている。被締め付け部２４は、水膨張材２１を管体１０に押しつけるように締め付けられればよいので、被締め付け部２４が形成される位置は、水膨張材２１に対応する部位の直上のほか、水膨張材２１と重ならない周辺部位であってもよい。

図示例では、後者の例を示しており、水膨張材２１を軸方向で挟む位置に離間配置された２個の被締め付け部２４を有している。軸方向における水膨張材２１と被締め付け部２４との間隔は、管継手１１を構成する材料の弾性や水膨張材２１の膨張能力などの条件に応じて、水膨張材２１の膨張時に被締め付け部２４に対する負荷を緩和する程度に開けておくとよい。

被締め付け部２４は、別体の締め付けバンド２５で締め付けられる部分であって、その締め付けバンド２５を嵌める嵌合溝で構成されている。つまり、被締め付け部２４は、締め付けバンド２５が嵌る幅に形成されており、外周面から凹ませて構成するか、両側に凸状のリブ等の段部を形成して構成される。

すなわち、接続部１２は図３に示したように、開口端に外周に突出するフランジ２６を有しており、開口端の内周面にはテーパ面２７が形成されている。外周面におけるフランジ２６より緩衝部１４側には、所定幅の２個の被締め付け部２４が適宜間隔を隔てて軸方向に配設されている。緩衝部１４側の被締め付け部２４における緩衝部１４側の端には、断面半円形の凸リブ２８が全周にわたって形成されている。外周面の被締め付け部２４間の部分は、凸リブ２８と同じ高さに***する平坦な帯状段部２９が全周にわたって形成される。この帯状段部２９の幅方向の中間位置に対応する内周面には、水膨張材２１を固定する前述の凹溝部２２が形成されている。

このような接続部１２に隣接する緩衝部１４は、伸長、圧縮及び偏芯の変形を可能にする部位であり、断面半円弧を内外に連続した断面形状に形成されている。つまり断面半円弧形の山部４１と、同じく断面半円弧形の谷部４２を交互に有している。図示例の緩衝部１４は、接続部１２の端から山部４１、谷部４２、山部４１と、２個の山部４１とこれらの間の１個の谷部４２を備えているが、山部４１と谷部４２の個数は適宜設定できる。図示は省略するが、山部４１の内周部位にはウレタンフォームからなる防溜発泡体が備えられる。

緩衝部１４の厚さｔ１は、所望の変形を可能にする厚さであり、隣接する接続部１２の厚さｔ２と同一かそれよりも若干薄く形成される。接続部１２のうち凹溝部２２を有する部位の厚さｔ３は、水膨張材２１の膨張で変形するように緩衝部１４の厚さｔ１と同一かそれより若干薄く形成される。一方、湾曲筒部１３の厚さｔ４は、緩衝部１４の厚さｔ１や接続部１２の厚さｔ２よりも厚く形成される。具体的には例えば、緩衝部１４の厚さｔ１と接続部１２の厚さｔ２を６ｍｍとした場合に、接続部１２のうち凹溝部２２を有する部位の厚さｔ３を５．５ｍｍ、湾曲筒部１３の厚さｔ３は８ｍｍとするとよい。

肉厚が厚く形成される湾曲筒部１３であるが、直径は接続部１２のそれよりも小さく設定され、湾曲筒部１３の内周面位置が接続部１２の内周面に形成されたリブ２３の内周面位置に対応するように設定されている。

以上のように構成された管継手１１は、配管の設置や改修に際して、次のようにして新設の管体１０や既設の管体１０の接続に使用される。

管継手１１の接続部１２を接続する管体１０の端部に嵌める。改修のために既設の管体１０に対して接続する場合にはその管体１０に対する接続箇所に切断を行って形成された端部に嵌める。管継手１１には変形する緩衝部１４が形成されているので嵌めやすい。そして、管体１０の端面をリブ２３に突き当てたのち、接続部１２の被締め付け部２４に対して締め付けバンド２５を取り付けて所定の締め付けトルクで締め付けを行う。この締め付けによって被締め付け部２４が圧縮されて管体１０に対して押しつけられる。つまり少なくとも被締め付け部２４に対応する部位において、接続部１２と管体１０の間は密着する。これに伴って、水膨張材２１に対応する部位が管体１０に対して押しつけられる。被締め付け部２４は接続部１２の軸方向の２箇所、具体的には水膨張材２１を軸方向に挟む２箇所に形成されているので、被締め付け部２４間の弾性変形する部位を介して間接的に、より広い範囲で押し付けられる。

このようにして締め付けバンド２５による締め付けを行えば接続作業は完了である。このあと水膨張材２１が周囲の水分を吸収すると、図４に仮想線で示したように、水膨張材２１は膨張し、接続された管体１０に密着するとともに、被締め付け部２４同士の間の部位を外周方向に変形させる。この変形に伴う反力によって、水膨張材２１部分に高い密着性と高い内部圧力が生じる。

このとき、水膨張材２１を有する部位を閉じるように挟む被締め付け部２４は、図４に白抜き矢印で示したように、水膨張材２１に対応する部位を管体１０に対して押しつけた状態を維持して、接続部１２に差し込まれてリブ２３に突き当てられた管体１０との一体性を保つ。力が作用する方向性が異なるリブ２３と被締め付け部２４の協働により、接続部１２と管体１０の一体性は高く、接続部１２と管体１０との相対変位を良好に抑制できる。

膨張した水膨張材２１を中心とした部位は圧力がかかった状態になっており、高い密着性と一体性が得られるので、十分な水密性が得られるとともに、接続した管体１０同士が外力を受けて相対変位しても、接続部１２の内周面と管体１０の外周面の間に隙間が生じることを抑制できる。

しかも、被締め付け部２４は水膨張材２１を軸方向で挟む位置に形成されているので、水膨張材２１に対応する部位を押しつける締め付け圧力を効果的にかけやすく、締め付ける範囲も広くとれる。そのうえ、水膨張材２１の直上の部位は材料であるゴムが弾性変形したことによる反力で押さえ込むことになるので、過剰な圧力がかかることを抑制しながら水密性を得られる。

被締め付け部２４を締め付ける締め付けバンド２５は嵌合溝に嵌っているので、締め付けバンド２５の位置ずれは防げ、水膨張材２１が膨張しても、外力が作用しても、被締め付け部２４の締め付け状態を維持できる。

そして、接続状態において管体１０同士が相対変位して、管継手１１に伸長や圧縮、偏芯と、これらの力が複合してかかった場合には、前述のように接続部１２での高い一体性が得られて接続部１２と管体１０との間の相対変位が防止される上に、緩衝部１４が変位するので、その高い一体性を維持できる。このため、外力を受けても漏水の発生を抑制できる。

以上のように、管継手１１は十分な水密性を得られるうえに、その水密性は外力による影響を受けにくい堅牢なものである。

以下、他の例について説明する。この説明において、前述の構成と同一の部位については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

図５は管継手１１が直管継手である場合の例を示す片側断面図である。この図に示すように、管継手１１は軸方向の両端に接続部１２が形成され、これらの間に緩衝部１４が形成されている。

図６は管継手１１が入口側に２個の開口を有し出口側に１個の開口を有した形状である例を示す断面図である。この図に示すように、管継手１１は軸方向の入口側に２個、出口側に１個の接続部１２が形成され、これらの接続部１２に隣接して緩衝部１４が形成され、緩衝部１４同士の間には直線状筒部１５と、これの一部から枝分かれした湾曲状筒部１６を有する管部１７が形成されている。

これらのような形状の管継手１１においても、前述と同様の作用効果を有する。

図７と図８は管継手１１の要部を示す断面図であり、水膨張材２１を複数個所に備えた例を示している。

図７に示した管継手１１の複数の水膨張材２１は、水膨張材２１を有する部位の間に被締め付け部２４を形成できる間隔を隔てて備えている。そして被締め付け部２４は、水膨張材２１に対応する部位を軸方向で挟む３箇所に形成されている。

図８に示した管継手１１の複数の水膨張材２１は、近接して備えられている。被締め付け部２４は、これらの水膨張材２１をひとかたまりとして軸方向で挟む２箇所に形成されている。

これらのような形状の管継手１１においても、前述と同様の作用効果を有するが、水膨張材２１を複数備えているので、より確実に水密性を得られる。

以上の構成はこの発明を実施するための一形態であり、その他の構成を採用することもできる。

たとえば、管継手１１の接続部１２やその他の部位の形状は、円筒形以外の角筒形などであってもよい。

被締め付け部２４は、別体の締め付けバンド２５で締め付けられるものであるほか、一体的に締め付け具を備えたものであってもよい。

締め付けバンド２５は、被締め付け部２４ごとに締め付けを行う構成とするほか、複数の被締め付け部２４を備えた場合でも、各被締め付け部２４に対応する複数の押圧部を有したひとつの部材で構成することもできる。

水膨張材２１は円環状に備えるほか、周方向に間欠配置してもよい。

管継手１１は、水膨張材２１と被締め付け部２４を備えた接続部１２が軸方向の一方のみに形成されたものであってもよい。

１０…管体
１１…管継手
１２…接続部
１４…緩衝部
２１…水膨張材
２２…凹溝部
２３…リブ
２４…被締め付け部
２５…締め付けバンド

Claims (7)

1. 接続される管体の端部に外嵌する接続部を端部に備えた管継手であって、
   前記接続部の内周面における軸方向の一部に、水分を吸収すると膨張する水膨張材を備えるとともに、
   前記接続部の外周面における前記水膨張材を軸方向で挟む離間位置に、締め付けバンドが嵌まり前記管体に対して押し付けられる嵌合溝からなる被締め付け部が形成された
   管継手。
2. 軸方向に並ぶ前記水膨張材を備えた位置と前記被締め付け部との間に間隔が設けられた
   請求項１に記載の管継手。
3. 前記水膨張材が備えられる部位に凹溝部が形成され、
   前記凹溝部に前記水膨張材が埋設された
   請求項１または請求項２に記載の管継手。
4. 前記水膨張材の膨張により変形可能なゴム製である
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の管継手。
5. 前記接続部の内周面における当該管継手の軸方向中間部側の端に、接続する前記管体の端面が突き当たるリブが形成された
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の管継手。
6. 前記被締め付け部が別体の締め付けバンドを嵌める前記嵌合溝で構成された
   請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の管継手。
7. 前記接続部における当該管継手の軸方向中間部側の隣接位置に、断面形状において連続した山部と谷部を有し、伸長、圧縮及び偏芯の変形が可能な緩衝部が形成された
   請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の管継手。

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