JP7280076B2 - 管路切断治具および管路切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、管路切断治具および管路切断方法に関し、特に、管路の管壁を内面側から管軸方向に切断する管路切断治具および管路切断方法に関するものである。

従来から、管路（例えば、ガス管）の管壁を内面側から管軸方向に沿って切断する管路切断治具として、例えば、特許文献１に記載の切断・拡開工具が知られている。

この特許文献１の切断・拡開工具は、主として、非開削の推進工法（パイプスプリッター工法）において用いられ、
（ａ）支承ロッド（本体）と、
（ｂ）支承ロッドの案内面側で支承ロッドの長手軸線に沿って縦に並んで装着された「３個」の案内ローラ（ガイドローラ）と、
（ｃ）支承ロッドの切断面側で複数の案内ローラの間に装着される「４個」のカッターホイールと、
を備えたものである。

このような切断・拡開工具によれば、挿入端側の案内ローラによって形成された案内溝上を、それよりも反挿入端側に設けられた案内ローラがたどるように構成されているため、管路の切断中に管路内で回転移動してしまうことを抑制することが可能である。

特許第３２１７４０３号

ところで、パイプスプリッター工法で用いられる管路切断治具では、特許文献１の切断・拡開工具のように、複数のカッターホイールが、反挿入端側に向かうのにしたがって、大径となるように並設されるのが一般的である。

これは、
（ａ）先に、挿入端側に設けられる「小径」のカッターホイールで肉厚の薄い部分（例えば、配管の管壁）を段階的に切断する、
（ｂ）その後、反挿入端側に設けられる「大径」のカッターホイールで肉厚の厚い部分（例えば、継手類）を段階的に切断する、
ようにしたほうが、牽引装置（例えば、油圧式の押し引き装置）に必要以上の負荷を与えることなく、比較的スムーズに管路を切断することができるからである。

しかしながら、特に、反挿入端側の「大径」のカッターホイールで肉厚の厚い部分（例えば、継手類）を切断する場合、その「案内側」に配置される案内ローラには、径方向内側へ向かう多大な反力が作用するため、その回転挙動が不安定になりがちである。

すなわち、特許文献１の切断・拡開工具のように、反挿入端側の案内ローラが、案内溝上をたどっていたとしても、反挿入端側の「大径」のカッターホイール（反挿入端側の「２個」のカッターホイール）で肉厚の厚い部分を切断する際に脱輪する（案内溝から外れる）可能性があり、かかる場合、切断・拡開工具が管路内で回転してしまうおそれがあった。
なお、このような事象は、管壁の薄い部分（例えば、経年劣化による腐食）をカッターホイールで切断する場合や、牽引装置（例えば、油圧シリンダ）で切断・拡開工具を管路内に引き込む場合（切断・拡開工具の初動時）においても、同様に発生することが想定される。

これらの点を踏まえると、特許文献１の切断・拡開工具は、未だ改善の余地があるものといえる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、管壁の切断中に管路内での回転移動を有効に抑制することが可能な管路切断治具および管路切断方法を提供することにある。

上記課題は、本発明にかかる管路切断治具によれば、管路内に挿入可能な本体と、前記本体に設けられ、前記本体の外面から第１方向に突出して前記本体の軸方向に並設される複数のカッター部材と、前記本体に回転自在に設けられ、前記本体の外面から前記第１方向とは反対側の第２方向に突出する複数のガイドホイールと、を備えた管路切断治具であって、複数の前記ガイドホイールは、複数の前記カッター部材よりも前記本体の挿入端側に設けられる第１ガイドホイールと、前記本体の最も挿入端側に位置する前記カッター部材と最も反挿入端側に位置する前記カッター部材との間に設けられ、前記第１ガイドホイールとは異なる第２ガイドホイールと、を有し、前記第１ガイドホイールおよび前記第２ガイドホイールは、それぞれ、前記管路の内面に接する一対の回転部材を有し、一方の前記回転部材の軸心に対する他方の前記回転部材の軸心の傾斜角度は、前記第２ガイドホイールよりも前記第１ガイドホイールのほうが大きい、ことにより解決される。

また、上記課題は、本発明にかかる管路切断方法によれば、管路内に挿入可能な本体と、前記本体に設けられ、前記本体の外面から第１方向に突出して前記本体の軸方向に並設される複数のカッター部材と、前記本体に回動自在に設けられ、前記本体の外面から前記第１方向とは反対側の第２方向に突出する複数のガイドホイールと、を備えた管路切断治具を用いて前記管路を切断する管路切断方法であって、複数の前記ガイドホイールは、複数の前記カッター部材よりも前記本体の挿入端側に設けられる第１ガイドホイールと、前記本体の最も挿入端側に位置する前記カッター部材と最も反挿入端側に位置する前記カッター部材との間に設けられ、前記第１ガイドホイールとは異なる第２ガイドホイールと、を有し、前記第１ガイドホイールおよび前記第２ガイドホイールは、それぞれ、前記管路の内面に接する一対の回転部材を有し、一方の前記回転部材の軸心に対する他方の前記回転部材の軸心の傾斜角度は、前記第２ガイドホイールよりも前記第１ガイドホイールのほうが大きく、前記管路切断方法は、前記管路内に前記管路切断治具の挿入端側を挿入して前記第１ガイドホイールおよび前記第２ガイドホイールを前記管路の内面に接触させるガイドホイール接触工程と、前記ガイドホイール接触工程をおこなった後、前記管路切断治具を挿入方向にさらに移動させて複数の前記カッター部材で前記管路の管壁を管軸方向に切断する管路切断工程と、を含む、ことによっても解決される。

なお、ここでいう「管路」とは、気体が流通する管路（例えば、ガス管）や液体が流通する管路（例えば、給水管、排水管および油管）に限られず、このような流体が流通しない管路（例えば、電線管）をも広く含む意味である。

また、上記「管路切断治具」とは、既設管路（鋼管）を切り開くのと同時に新設管路（例えば、ポリエチレン管（ＰＥ管））を引き込む、いわゆるパイプスプリッター工法において用いられるものに限られず、単に、管路を切断するために用いられるものも含む意味である。

上記構成を備えた本発明では、一方の回転部材の軸心と他方の回転部材の軸心との傾斜角度が比較的大きい「第１ガイドホイール」（例えば、「本体」の外面から放射状に広がるように突出する一対の「回転部材」を備えた「第１ガイドホイール」）が、複数の「カッター部材」よりも本体の挿入端側に配置されている。

すなわち、上記構成では、本体の挿入端側を「第１ガイドホイール」を介して管路の管壁に良好にグリップさせることが可能なため、管路内での管路切断治具の回転移動を有効に抑制することが可能である。

また、上記構成では、一方の回転部材の軸心と他方の回転部材の軸心との傾斜角度が比較的小さい「第２ガイドホイール」（例えば、同一軸線上に配置された一対の「回転部材」を備えた「第２ガイドホイール」）が、本体の最も挿入端側に位置する「カッター部材」と最も反挿入端側に位置する「カッター部材」との間に配置されている。

すなわち、上記構成では、多大な反力が作用しがちな本体の反挿入端側に、傾斜角度の比較的小さい一対の「回転部材」を設けることができるため、その反力を「２個」の回転体で分散して受け止めることが可能である。
その結果、上記構成では、仮に、挿入端側の「ガイドホイール」に多大な反力が作用した場合であっても、各「回転部材」の回転挙動に及ぼす影響を緩和（低減）することができ、その結果、管路切断治具を管路内で安定的に直進移動させることが可能である。

これらをまとめると、上記構成では、管路内での回転移動を効果的に抑制しつつ、管路切断治具を直進走行させることができる。

なお、上記管路切断治具にかかる発明においては、前記第１ガイドホイールは、一対の前記回転部材が前記本体の外面から放射状に突出するように設けられている、と好適である。

また、上記管路切断治具に係る発明においては、前記第２ガイドホイールは、一方の前記回転部材の軸心と他方の前記回転部材の軸心とが平行に配置されている、と好適である。この場合、前記第２ガイドホイールは、一方の前記回転部材と他方の前記回転部材の軸心とが同一軸線上に配置されている、とより好適である。

さらに、上記管路切断治具にかかる発明においては、前記回転部材は、その径方向外側の先端が鋭角に形成されている、と好適である。

以上のように、本発明にかかる管路切断治具によれば、簡易な構成でありながらも、管路内での回転移動を効果的に抑制しつつ、安定的に直進走行させることができる。

本実施形態にかかる管路切断拡径具を用いた管路切断方法を説明するための説明図である。 図１の管路切断拡径具を説明するための概略図である。 図２の管路切断拡径具を構成する管路切断治具の側面図およびその断面図である。 図１の管路切断方法を説明するためのフロー図である。 管路切断治具の性能を試験する際に用いた試験用管路の概略図である。 本実施形態にかかる管路切断治具および比較例としての管路切断工具を用いて試験をおこなったときの試験結果を示した図である。

以下、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態にかかる管路切断拡径具を用いた管路切断方法を説明するための説明図、図２は図１の管路切断拡径具を説明するための概略図、図３は図２の管路切断拡径具を鋼製する管路切断治具の側面図およびその断面図、図４は図１の管路切断方法を説明するためのフロー図、図５は管路切断治具の性能を試験する際に用いた試験用管路の概略図、図６は本実施形態にかかる管路切断治具および比較例としての管路切断工具を用いて試験をおこなった際の試験結果を示した図である。

図１は、いわゆるパイプスプリッター工法（非開削工法）を用いて、既設管路Ｐ１（例えば、呼び径５０Ａの鉄管）を新設管路Ｐ２（例えば、呼び径５０Ａのポリエチレン管（ＰＥ管））に引き替えている様子を示したものである。なお、上記既設管路Ｐ１が特許請求の範囲に記載の「管路」に該当する。

パイプスプリッター工法それ自体については、今や公知であるため、詳しい説明は省略するが、本実施形態の理解を容易にすべく、この工法について図１を参照しつつ簡単に説明する。

図１に示すように、本実施形態にかかる新設管路Ｐ２への既設管路Ｐ１の引き替えは、従来のパイプスプリッター工法と同様に、
（ａ）工事区間の両端を掘削して、発進立坑Ｖ１および到達立坑Ｖ２を設ける、
（ｂ）発進立坑Ｖ１および到達立坑Ｖ２の各立坑において、既設管路Ｐ１を撤去する、
（ｃ）油圧式等の押し引き装置Ｄを発進立坑Ｖ１内に設置する、
（ｄ）押し引き装置Ｄを駆動して、ロッドＲを継ぎ足しつつ、これらを既設管路Ｐ１内に順次送り込む、
（ｅ）到達立坑Ｖ２まで送り込まれたロッドＲに管路切断拡径具１を接続するとともに、この管路切断拡径具１に新設管路Ｐ２を接続する、
（ｆ）押し引き装置Ｄを駆動して、管路切断拡径具１および新設管路Ｐ２を発進立坑Ｖ１に向けて引き込む、
といった作業手順を踏むことによりおこなわれる。

詳しくは後述するが、本実施形態では、押し引き装置Ｄによって管路切断拡径具１および新設管路Ｐ２が引き込まれること（上記（ｆ）の作業）により、発進立坑Ｖ１に向けて、既設管路Ｐ１が管軸方向に切り開かれていくのと同時に、新設管路Ｐ２が既設管路Ｐ１に沿って敷設されるように構成されている。

（管路切断拡径具１の構成）
次に、管路切断拡径具１について図１および図２を参照しつつ説明する。
図１および図２に示すように、管路切断拡径具１は、管路切断治具１０と、管路拡径治具２０（いわゆるエクスパンダ）と、回転角度検知装置３０とを備えている。なお、上記管路切断治具１０が特許請求の範囲に記載の「管路切断治具」に該当する。

（管路切断治具１０）
まず、管路切断拡径具１を構成する管路切断治具１０について図２および図３を参照しつつ説明する。
図２および図３に示すように、管路切断治具１０は、略円柱状の本体１１と、複数のカッターホイール１２Ａ～１２Ｄと、第１ガイドホイール１３と、複数（本実施形態では「３組」）の第２ガイドホイール１４とを備えている。なお、上記本体１１と、カッターホイール１２Ａ～１２Ｄと、第１ガイドホイール１３と、第２ガイドホイール１４とが、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「本体」と、「カッター部材」と、「第１ガイドホイール」（「ガイドホイール」）と、「第２ガイドホイール」（「ガイドホイール」）とに該当する。

本体１１は、鋼材により形成され、ロッドＲに接続（本実施形態では「ボルト接続」）される挿入端１１Ａと、管路拡径治具２０に接続（本実施形態では「ボルト接続」）される反挿入端１１Ｂとを有している。なお、上記挿入端１１Ａと、反挿入端１１Ｂとが、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「挿入端」と、「反挿入端」とに該当する。

また、本体１１には、
（ａ）カッターホイール１２Ａ～１２Ｄを、それぞれ、収納する収納孔１１ａ１～１１ｄ１と、
（ｂ）後述する第１ガイドホイール１３の回転部材１３Ａ，１３Ｂを、それぞれ、収納する収納溝１１ｅ１，１１ｆ１と、
（ｃ）後述する第２ガイドホイール１４の回転部材１４Ａ，１４Ｂを、それぞれ、収納する収納溝１１ｇ１，１１ｈ１と、
が形成されている。

収納孔１１ａ１～１１ｄ１は、それぞれ、長孔形状を有し、本体１１の軸方向に沿って互いに間隔を空けて貫通するように形成されている。
これら収納孔１１ａ１～１１ｄ１には、それぞれ、軸部材１５Ａ～１５Ｄを挿通可能な軸挿通孔１１ａ２～１１ｄ２が、カッターホイール１２Ａ～１２Ｄの挿入方向と交叉する方向に貫通するように形成されている。

カッターホイール１２Ａ～１２Ｄは、それぞれ、収納孔１１ａ１～１１ｄ１に収納した状態で、軸挿通孔１１ａ２～１１ｄ２に軸部材１５Ａ～１５Ｄを挿通することにより、本体１１に回動自在に支持されるようになっている。
この状態で、カッターホイール１２Ａ～１２Ｄは、本体１１の外面から突設されるとともに、これらの刃先が本体１１の軸方向に沿って直線状に並設されるようになっている。なお、上記カッターホイール１２Ａ～１２Ｄの突出方向が特許請求の範囲に記載の「第１方向」に該当する。

収納溝１１ｅ１，１１ｆ１は、それぞれ、矩形溝形状を有し、本体１１のカッターホイール１２Ａ～１２Ｄが突出する側（以下、「切断側」と称す）の外面とは反対側（以下、「案内側」と称す）の外面に形成されている。
これら収納溝１１ｅ１，１１ｆ１は、収納孔１１ａ１よりも挿入端１１Ａ側で、本体１１の軸方向に沿って互いに間隔を空けて設けられ、軸方向視において本体１１の軸心から径方向外側に向けて放射状に広がるように形成されている（図３の「Ａ－Ａ断面」および「Ｂ－Ｂ断面」参照）。

また、収納溝１１ｅ１，１１ｆ１には、それぞれ、軸部材１５Ｅ，１５Ｆを挿通可能な軸挿通孔１１ｅ２，１１ｆ２が、第１ガイドホイール１３の挿入方向と交叉する方向に貫通するように形成されている。

後述する第１ガイドホイール１３の回転部材１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ、収納溝１１ｅ１，１１ｆ１に収納した状態で、軸挿通孔１１ｅ２，１１ｆ２に軸部材１５Ｅ，１５Ｆを挿通することによって、本体１１に回転自在に支持されるようになっている。
この状態で、回転部材１３Ａ，１３Ｂは、軸方向視において本体１１の外面から放射状に突出するように配置される。

収納溝１１ｇ１，１１ｈ１は、収納溝１１ｅ１，１１ｆ１と同様に、それぞれ、矩形溝形状を有し、本体１１の「案内側」の外面に設けられている。
本実施形態では、後述する第２ガイドホイール１４の回転部材１４Ａ，１４Ｂが、本体１１に「３組」取り付けられるように構成されている。このため、収納溝１１ｇ１，１１ｈ１も、これに対応して、本体１１に「３組」形成されている。

「３組」の収納溝１１ｇ１，１１ｈ１は、それぞれ、カッターホイール１２Ａ，１２Ｂの間、カッターホイール１２Ｂ，１２Ｃの間、および、カッターホイール１２Ｃ，１２Ｄの間に設けられ、何れも、本体１１の径方向に沿って互いに間隔を空けて対向するように形成されている。なお、「３組」の収納溝１１ｇ１，１１ｈ１（「３組」の回転部材１４Ａ，１４Ｂ（第２ガイドホイール１４））は、何れも、同一の構成を有しているため、以下において、必要がある場合を除き、「１組」の収納溝１１ｇ１、１１ｈ１（「１組」の回転部材１４Ａ，１４Ｂ）について説明し、その他の収納溝１１ｇ１，１１ｈ１（その他の回転部材１４Ａ，１４Ｂ）についての説明を省略する。

収納溝１１ｇ１，１１ｈ１には、軸部材１５Ｇを挿通可能な軸挿通孔１１ｇ２が、第２ガイドホイール１４の挿入方向と交叉する方向に貫通するように形成されている。

後述する第２ガイドホイール１４の回転部材１４Ａ，１４Ｂは、それぞれ、収納溝１１ｇ１，１１ｈ１に収納した状態で、軸挿通孔１１ｇ２に軸部材１５Ｇを挿通することによって、本体１１に回転自在に支持されるようになっている。
この状態で、回転部材１４Ａ，１４Ｂは、本体１１の外面から同一方向に突出するように配置される。なお、上記第１ガイドホイール１３および第２ガイドホイールの突出方向が特許請求の範囲に記載の「第２方向」に該当する。

次に、カッターホイール１２Ａ～１２Ｄについて説明する。
カッターホイール１２Ａ～１２Ｄは、その外周先端に既設管路Ｐ１の管壁を切断するための刃先が設けられ、これらの径がその順で大きくなるように形成されている。
これらカッターホイール１２Ａ～１２Ｄは、本体１１に回転自在に支持された状態で、本体１１の軸心から刃先までの距離が次第に長くなるように配置される。

カッターホイール１２Ａ～１２Ｄは、管路切断治具１０を既設管路Ｐ１内で管軸方向に移動させることで、
（ａ）最も「小径」のカッターホイール１２Ａで、既設管路Ｐ１の管壁に切断痕を管軸方向に沿って形成する、
（ｂ）カッターホイール１２Ｂ，１２Ｃで、カッターホイール１２Ａにより形成された切断痕の切断深度を深める、
（ｃ）最も「大径」のカッターホイール１２Ｄで、既設管路Ｐ１の管壁を管軸方向に沿って完全に切断していく、
といった流れで既設管路Ｐ１を切断するように構成されている。なお、本実施形態では、回転式のカッター部材（カッターホイール）を用いたが、これに代えて、その他のカッター部材（例えば、固定刃）を用いることも可能である。

次に、第１ガイドホイール１３について説明する。
第１ガイドホイール１３は、一対の回転部材１３Ａ，１３Ｂを有し、これらの外周先端には、カッターホイール１２Ａ～１２Ｄと同様な刃先が形成されている。なお、上記回転部材１３Ａ，１３Ｂが特許請求の範囲に記載の「一対の回転部材」に該当する。
上述したように、回転部材１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ、収納溝１１ｅ１，１１ｆ１に収納された状態で、軸部材１５Ｅ，１５Ｆが挿通されることによって、本体１１に回転自在に支持されるようになっている。

この状態で、回転部材１３Ａ，１３Ｂは、本体１１の外面から放射状に突出するようにして配置される。
具体的に、回転部材１３Ａ，１３Ｂは、
（ａ）管路切断治具１０を既設管路Ｐ１に挿入した状態で、これらの突出方向が、既設管路Ｐ１の内面の略法線方向上に重なるようにして配置されるとともに、
（ｂ）軸方向視において、これらの突出方向の間に、カッターホイール１２Ａ～１２Ｄの反突出方向および後述する回転部材１４Ａ，１４Ｂの突出方向が配置される、
ようになっている。

また、回転部材１３Ａ，１３Ｂは、本体１１の外面からの突出量が、既設管路Ｐ１の管厚（肉厚）よりも短い寸法となるように設定されている。
このため、本実施形態では、管路切断治具１０を既設管路Ｐ１内で管軸方向に移動させても、回転部材１３Ａ，１３Ｂによって、既設管路Ｐ１の管壁が切断されることがなく、その内面に二条の溝Ｇ１，Ｇ１（図３の「Ａ－Ａ断面」および「Ｂ－Ｂ断面」参照）が形成されるのにとどまるように構成されている。なお、本実施形態では、回転部材１３Ａ，１３Ｂの外周先端を、鋭利な形状（鋭角形状）としたが、管壁に溝Ｇ１を形成することが困難または不可能な形状（例えば、断面円弧形状）とすることも可能である。

次に、第２ガイドホイール１４について説明する。
第２ガイドホイール１４は、第１ガイドホイール１３と同様に、一対の回転部材１４Ａ，１４Ｂを有し、これらの外周先端には、刃先が形成されている。なお、上記回転部材１４Ａ，１４Ｂが特許請求の範囲に記載の「一対の回転部材」に該当する。
上述したように、これら回転部材１４Ａ，１４Ｂは、それぞれ、収納溝１１ｇ１，１１ｈ１に収納された状態で、「１本」の軸部材１５Ｇが挿通されることによって、本体１１に回転自在に支持されるようになっている。

本実施形態では、回転部材１４Ａ，１４Ｂおよびカッターホイール１２Ａ～１２Ｄが本体１１に組み付けられた状態で、本体１１から互いに相反する方向に突設されるように構成されている。

また、回転部材１４Ａ，１４Ｂは、回転部材１３Ａ，１３Ｂと同様に、本体１１の外面からの突出量が、既設管路Ｐ１の管厚（肉厚）よりも短い寸法となるように設定されている。
このため、本実施形態では、管路切断治具１０を既設管路Ｐ１内で移動させても、回転部材１４Ａ，１４Ｂによって、既設管路Ｐ１の管壁が切断されることがなく、その内面に二条の溝Ｇ２，Ｇ２（図３の「Ｄ－Ｄ断面」参照）が形成されるのにとどまるように構成されている。なお、本実施形態では、回転部材１４Ａ，１４Ｂの外周先端を、鋭利な形状（鋭角形状）としたが、既設管路Ｐ１の内面に溝Ｇ２を形成することが困難または不可能な形状（例えば、断面円弧形状）とすることも可能である。

（管路拡径治具２０）
次に、管路拡径治具２０について図２を参照しつつ説明する。
図２に示すように、管路拡径治具２０は、鋼製の部材からなり、截頭円錐状（円錐台状）に形成されている。また、管路拡径治具２０は、管路切断治具１０の反挿入端１１Ｂに接続（本実施形態では、「ボルト接続」）される縮径側の挿入端２０Ａと、後述する回転角度検知装置３０の挿入端３２Ａに接続（本実施形態では、「ネジ接続」）される拡径側の反挿入端２０Ｂとを有している。

パイプスプリッター工法において用いられる管路拡径治具２０は、今や公知であるため、詳しい説明を省略するが、本実施形態においても、押し引き装置Ｄによって管路拡径治具２０が管路切断治具１０とともに既設管路Ｐ１内を管軸方向に引き込まれていくのにしたがって、その管壁が切り開かれるように構成されている。

（回転角度検知装置３０）
次に、回転角度検知装置３０について説明する。
回転角度検知装置３０は、既設管路Ｐ１に対する管路切断治具１０の相対角度を検出するための装置であって、装置本体３１と、装置本体３１を被覆する被覆部材３２とを有している。

装置本体３１は、例えば、角度センサが内蔵された公知の発信器を用いることが可能である。この場合、装置本体３１で検知された回転角度情報を地上で検出するため、例えば、装置本体３１を、電磁界を用いて回転角度情報を送信することが可能な装置で構成する一方、これを捕捉して解析可能な受信器（いわゆるロケータ）を、地上に配置すればよい。

被覆部材３２は、装置本体３１の破損・損傷を防止等するため、これを外面側から覆う部材であって、管路拡径治具２０の反挿入端２０Ｂに接続（本実施形態では「ネジ接続」）される挿入端３２Ａと、新設管路Ｐ２に取り付けられた接続部材（例えば、吊環部材）と接続可能な反挿入端３２Ｂとを有している。なお、このような被覆部材３２としては、例えば、装置本体３１を回転不能に内包することができれば、特に限定されるものでなく、例えば、鋼製のパイプ部材により形成することが可能である。

本実施形態では、管路切断拡径具１に回転角度検知装置３０が設けられているため、例えば、既設管路Ｐ１内で管路切断治具１０が不自然な回転挙動をした際、押し引き装置Ｄの駆動を停止するなどの措置を早期に取ることが可能となっている。
その結果、本実施形態では、管路切断治具１０の破損・損傷などの不具合を、未然に防ぐことができるように構成されている。なお、本実施形態では、管路切断拡径具１に回転角度検知装置３０を設けたが、これを省略することも可能である。

（管路切断方法の構成）
次に、本実施形態にかかる管路切断治具１０を用いた管路切断方法について図１～図６を参照しつつ説明する。なお、以下においては、説明の便宜上、
・発進立坑Ｖ１から挿入されたロッドＲが、押し引き装置Ｄによる押し込み動作によって、既設管路Ｐ１内を通じて到達立坑Ｖ２に送り込まれている、
ことを前提として説明する。

図４に示すように、本実施形態にかかる管路切断方法は、管路切断治具接続工程Ｓ１００と、ガイドホイール接触工程Ｓ２００と、管路切断工程Ｓ３００とを備えている。なお、上記ガイドホイール接触工程Ｓ２００と、管路切断工程Ｓ３００とが、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「ガイドホイール接触工程」と、「管路切断工程」とに該当する。

（管路切断治具接続工程Ｓ１００）
図１、図２および図４に示すように、本実施形態にかかる管路切断方法は、管路切断治具接続工程Ｓ１００をおこなうことから始まる。
具体的に、管路切断治具接続工程Ｓ１００では、
（ａ）ロッドＲに管路切断治具１０の挿入端１１Ａを接続するとともに、
（ｂ）この管路切断治具１０の反挿入端１１Ｂに、管路拡径治具２０、回転角度検知装置３０および新設管路Ｐ２の順で接続する、
作業をおこなう。なお、本実施形態では、管路切断治具１０、管路拡径治具２０および回転角度検知装置３０が互いに接続された状態で、これらが個別に回転移動することがないように強固に連結されるように構成されている。
本実施形態では、このような管路切断治具接続工程Ｓ１００をおこなった後、次工程であるガイドホイール接触工程Ｓ２００がおこなわれるようになっている。

（ガイドホイール接触工程Ｓ２００）
図１～図４に示すように、ガイドホイール接触工程Ｓ２００では、管路切断治具１０の第１ガイドホイール１３および第２ガイドホイール１４を既設管路Ｐ１の内面に接触させる作業をおこなう。
具体的、ガイドホイール接触工程Ｓ２００では、押し引き装置Ｄを駆動することによって、管路切断治具１０（管路切断拡径具１）を既設管路Ｐ１内に引き込む作業をおこなう。

管路切断治具１０が既設管路Ｐ１内に引き込まれると、本実施形態では、まず、既設管路Ｐ１内に、第１ガイドホイール１３の回転部材１３Ａ，１３Ｂ、および、複数のカッターホイール１２Ａが、その順で挿入されていくように構成されている。
このとき、回転部材１３Ａ，１３Ｂは、カッターホイール１２Ａが既設管路Ｐ１内に挿入されていくのにしたがって、これらの外周先端が既設管路Ｐ１の内面に強く押し付けられるようになっている。

その後、管路切断治具１０が既設管路Ｐ１内にさらに引き込まれると、本実施形態では、カッターホイール１２Ａよりも大径のカッターホイール１２Ｂ、および、これよりもさらに大径のカッターホイール１２Ｃが、その順で挿入されていくようになっている。

回転部材１３Ａ，１３Ｂは、カッターホイール１２Ｂ，１２Ｃが挿入されていくのにしたがって、既設管路Ｐ１の内面に対する押圧力を高めつつ、既設管路Ｐ１内を回転移動していくようになっている。
これにより、既設管路Ｐ１の内面には、管路切断治具１０の移動方向に沿って、既設管路Ｐ１の内面に、二条の溝Ｇ１，Ｇ１が形成されていくこととなる。

上述したように、本実施形態では、回転部材１３Ａ，１３Ｂの突出方向が、既設管路Ｐ１の内面の略法線方向上に重なるように配置されるため、管路切断治具１０を既設管路Ｐ１の内面に良好にグリップさせることができるようになっている。
その結果、本実施形態では、既設管路Ｐ１の切断中に、管路切断治具１０が回転移動してしまうことを有効に抑制することができるように構成されている。

その後、管路切断治具１０が既設管路Ｐ１内に引き込まれると、本実施形態では、「３組」の第２ガイドホイール１４の回転部材１４Ａ，１４Ｂが既設管路Ｐ１に順に挿入されていくようになっている。
「３組」の回転部材１４Ａ，１４Ｂが既設管路Ｐ１内に挿入された状態では、既設管路Ｐ１の内面に、
（ａ）カッターホイール１２Ａ～１２Ｄがより強く押圧されるのと同時に、
（ｂ）その反対側で突出する回転部材１４Ａ，１４Ｂも強く押圧される、
ようになる。

上述したように、本実施形態では、「１本」の軸部材１５Ｇによって支持される回転部材１４Ａ，１４Ｂが、比較的大きい反力が作用する本体１１の反挿入端１１Ｂ側に設けられているため、その反力を「２個」の部材で分散して受け止めることが可能である。
その結果、本実施形態では、既設管路Ｐ１の切断中に、本体１１の反挿入端１１Ｂ側に多大な反力が作用した場合であっても、回転部材１４Ａ，１４Ｂの回転挙動に及ぼす影響を低減することが可能なため、管路切断治具１０を既設管路Ｐ１内で安定的に直進走行させることができる。

本実施形態では、このようなガイドホイール接触工程Ｓ２００をおこなった後（既設管路Ｐ１の内面に第１ガイドホイール１３および第２ガイドホイール１４を接触させた後）、次工程である管路切断工程Ｓ３００がおこなわれるようになっている。

（管路切断工程Ｓ３００）
管路切断工程Ｓ３００では、カッターホイール１２Ａ～１２Ｄによって既設管路Ｐ１を管軸方向に沿って切断する作業をおこなう。
具体的に、管路切断工程Ｓ３００では、押し引き装置Ｄを駆動することによって、到達立坑Ｖ２側に位置する管路切断治具１０（管路切断拡径具１）を発進立坑Ｖ１まで移動させる作業をおこなう。

このようにして、既設管路Ｐ１内で管路切断拡径具１を移動させると、
（ａ）既設管路Ｐ１の内面（管壁）には、管軸方向に沿って、
・第１ガイドホイール１３によって、二条の溝Ｇ１，Ｇ１が、また、
・第２ガイドホイール１４によって、二条の溝Ｇ２，Ｇ２が、
それぞれ、形成されるとともに、
（ｂ）その反対側の管壁が、カッターホイール１２Ａ～１２Ｄによって、切断される、
ようになっている。

上述したように、本実施形態では、２種類のガイドホイール（第１ガイドホイール１３および第２ガイドホイール１４）によって、既設管路Ｐ１内での管路切断治具１０の回転移動を効果的に抑制することができる結果、カッターホイール１２Ａ～１２Ｄによって、既設管路Ｐ１の管壁を直線状に切断することが可能となっている。

また、本実施形態では、管路切断治具１０に、管路拡径治具２０および新設管路Ｐ２が接続されているため、カッターホイール１２Ａ～１２Ｄによって既設管路Ｐ１が切断されるのと同時に、
（ａ）管路拡径治具２０によって既設管路Ｐ１が内面側から押し広げられる（拡径される）とともに、
（ｂ）新設管路Ｐ２が既設管路Ｐ１に沿って敷設される、
ようになっている。

上述したように、本実施形態では、既設管路Ｐ１の内面に、溝Ｇ１，Ｇ１および溝Ｇ２，Ｇ２が形成されるため、管路拡径治具２０による既設管路Ｐ１の拡径が、これらの溝を基点として、おこなわれるように構成されている。
すなわち、本実施形態では、既設管路Ｐ１の拡径を比較的小さな引き込み力でおこなうことができるため、押し引き装置Ｄの引き込み能力を低減することができ、その結果、装置の小型化等を図ることが可能となっている。

管路切断方法は、押し引き装置Ｄによって管路切断拡径具１が発進立坑Ｖ１まで移動されることで終了するようになっている。

（管路切断治具についての試験）
ここで、上述した「管路切断工程Ｓ３００」と同様な作業をおこなったときの試験結果について図１、図５および図６を参照しつつ説明する。
なお、図６中、
・「第１前」の下欄の「○」は、第１ガイドホイール１３がカッターホイール１２Ａよりも挿入端１１Ａ側に設けられていることを、
・「第２前」の下欄の「○」は、第２ガイドホイール１４がカッターホイール１２Ａとカッターホイール１２Ｂとの間に設けられていることを、
・「第２中」の下欄の「○」は、第２ガイドホイール１４がカッターホイール１２Ｂとカッターホイール１２Ｃとの間に設けられていることを、
・「第２後」の下欄の「○」は、第２ガイドホイール１４がカッターホイール１２Ｃとカッターホイール１２Ｄとの間に設けられていることを、
・「第１後」の下欄の「○」は、（第１ガイドホイール１３と同一構成の）第１ガイドホイール１３´（回転部材１３Ａ´，１３Ｂ´）がカッターホイール１２Ｄよりも反挿入端１１Ｂに設けられていることを、
それぞれ示している。
また、図６中、「回転抑止」は、管路切断治具を管路内で管軸方向に移動させた際のその回転抑止度合を、また、「挿通性」は、管路切断治具を管路内で管軸方向に移動させた際の挿通状態（挿通することができたか否か）を、それぞれ示している。

図５に示すように、本試験では、試験用管路ＴＰ（本実施形態では、全長「３０ｍ」）を用いて、管路切断治具１０、および、「比較例１」～「比較例６」の管路切断治具の性能試験（本実施形態では、「回転抑止」性や「挿通性」に関する性能試験）をおこなった。
本試験で用いた試験用管路ＴＰは、図５に示すように、所定長さに切断された複数の鋼製の配管材（例えば、呼び径５０Ａ）を、
・いわゆる袋ナットを締めることで配管材同士を連結することが可能な差し込み式の管用継手Ｃ１（袋ナット式の管用継手）、
・一対のハウジング部材をボルト・ナット接合することで配管材同士を連結することが可能な差し込み式の管用継手Ｃ２（ハウジング式の管用継手）、および、
・ポリエチレン管などの軟質部材からなる軟質管Ｃ３、
の何れかで接続することにより、作成されたものである。

また、本試験では、上述した「管路切断工程Ｓ３００」（図４参照）と同様な作業条件、すなわち、押し引き装置Ｄによって、管路拡径治具２０および回転角度検知装置３０が接続された管路切断治具を、試験用管路ＴＰ内に引き込む、といった作業条件のもとでおこなった。
以下、管路切断治具１０および「比較例１」～「比較例６」の管路切断治具の各試験結果について説明する。

（管路切断治具１０の試験結果）
まず、本実施形態にかかる管路切断治具１０を用いた試験結果について説明する。
図５および図６に示すように、本実施形態にかかる管路切断治具１０を試験用管路ＴＰ内で移動させた結果、
（ａ）引き込み途中で停止してしまうことがなく（管用継手Ｃ１，Ｃ２や軟質管Ｃ３等に引っ掛かることなく）、また、
（ｂ）回転移動することなく、
試験用管路ＴＰを管軸方向に沿って切り開くことができたため、本試験では、「回転抑止」性能および「挿通」性能の何れにおいても「良好」といった試験結果を得ることができた。

（「比較例１」の試験結果）
次に、「比較例１」の管路切断治具を用いた試験結果について説明する。
「比較例１」の管路切断治具は、管路切断治具１０に対して、
・第１ガイドホイール１３´（回転部材１３Ａ´，１３Ｂ´）を追加したものである。
このような「比較例１」の管路切断治具を試験用管路ＴＰ内で移動させた。
その結果、
（ａ）回転移動した形跡はみられなかったが、
（ｂ）引き込み途中で、管用継手Ｃ１，Ｃ２等に引っ掛かるなどして停止してしまった、ことから、本試験では、「回転抑止」性能においては「良好」であるが、「挿通」性能においては「不可」という試験結果であった。

（「比較例２」の試験結果）
次に、「比較例２」の管路切断治具を用いた試験結果について説明する。
「比較例２」の管路切断治具は、管路切断治具１０に対して、
・第１ガイドホイール１３を除去したものである。
このような「比較例２」の管路切断治具を試験用管路ＴＰ内で移動させた結果、
（ａ）引き込み途中で停止してしまったうえ、
（ｂ）停止するまでの間に回転移動した形跡がみられた、
ことから、本試験では、「回転抑止」性能および「挿通」性能の何れにおいても「不可」という試験結果であった。

（「比較例３」の試験結果）
次に、「比較例３」の管路切断治具を用いた試験結果について説明する。
「比較例３」の管路切断治具は、管路切断治具１０に対して、
（ａ）第１ガイドホイール１３´（回転部材１３Ａ´，１３Ｂ´）を追加するとともに、
（ｂ）「３組」の第２ガイドホイール１４を全て除去した、
ものである。
このような「比較例３」の管路切断治具を試験用管路ＴＰ内で移動させたところ、本試験では、「比較例２」の管路切断治具と同様な試験結果（「回転抑止」性能および「挿通」性能の何れにおいても「不可」）であった。

（「比較例４」の試験結果）
次に、「比較例４」の管路切断治具を用いた試験結果について説明する。
「比較例４」の管路切断治具は、管路切断治具１０に対して、
・第１ガイドホイール１３を除去して、第１ガイドホイール１３´（回転部材１３Ａ´，１３Ｂ´）を設けるとともに、
・「３組」の第２ガイドホイール１４のうちの「真ん中（「第２中」）」および「反挿入端側（第２後）」を除去した、
ものである
このような「比較例４」の管路切断治具を試験用管路ＴＰ内で移動させたところ、本試験の試験結果では、「比較例２」および「比較例３」の管路切断治具と同様な試験結果（「回転抑止」性能および「挿通」性能の何れにおいても「不可」）であった。

以上の試験結果（管路切断治具１０および「比較例１」～「比較例４」の試験結果）を考察するに、
（ａ）「挿通」性能を「良好」にするためには、
・第１ガイドホイール１３と、「３組」の第２ガイドホイール１４のうちの少なくとも１つを設けなければならないこと（以下、これを「第１条件」と称す）、および、
・第１ガイドホイール１３´を設けてはならないこと（以下、これを「第２条件」と称す）、
といった２つの条件を少なくとも満たす必要がある一方、
（ｂ）「回転抑止」性能を良好にするためには、
・少なくとも、上記「第１条件」を満たす必要があること、
がわかる。

すなわち、「挿通」性能および「回転」性能の何れの性能も「良好」にするためには、上記「第１条件」および「第２条件」を満たす必要があることを予想することができる。
以下、このような予想を検証するためにおこなった試験結果について説明する。

（「比較例５」および「比較例６」の試験結果）
上記予想を検証するための試験では、管路切断治具１０に対して、「３組」の第２ガイドホイール１４のうち、
（ａ）「挿入端側（「第２前」）」および「真ん中（第２中）」を除去した管路切断治具（以下、「比較例５」の管路切断治具と称す）と、
（ｂ）「反挿入端側（第２後）を除去した管路切断治具（以下、「比較例６」の管路切断治具と称す）と、
を用いて作業をおこなった。
その結果、「比較例５」および「比較例６」の何れの管路切断治具においても、管路切断治具１０と同様な試験結果（「回転抑止」性能および「挿通」性能の何れにおいても「良好」）を得ることができた。

以上の試験結果（「比較例５」および「比較例６」の試験結果）から、「挿通」性能および「回転」性能の何れの性能を「良好」にするためには、上記「第１条件」および「第２条件」といった条件が必要であることを実証することができた。

以上のように、本実施形態では、本体１１の外面から放射状に広がるように突出する一対の回転部材１３Ａ，１３Ｂ（第１ガイドホイール１３）が、カッターホイール１２Ａ～１２Ｄよりも挿入端１１Ａ側に配置されている。
このため、本実施形態では、本体１１の挿入端１１Ａ側を、回転部材１３Ａ，１３Ｂを介して、既設管路Ｐ１の内面に良好にグリップさせることができるため、既設管路Ｐ１内での管路切断治具１０の回転移動を有効に抑制することが可能である。

また、本実施形態では、軸部材１５Ｇにより支持される回転部材１４Ａ，１４Ｂ（第２ガイドホイール１４）が、カッターホイール１２Ｃ，１２Ｄの間に配置されている。
すなわち、本実施形態では、比較的大きい反力が作用しがちな反挿入端１１Ｂ側に、「１本」の軸部材１５Ｇにより支持される回転部材１４Ａ，１４Ｂが設けられているため、その反力を「２個」の回転部材で分散して受け止めることが可能である。
その結果、本実施形態では、回転部材１４Ａ，１４Ｂの回転挙動に及ぼす影響を低減することができるため、管路切断治具１０を既設管路Ｐ１内で安定的に直進走行させることが可能である。

これらをまとめると、本実施形態では、第１ガイドホイール１３および第２ガイドホイール１４といった２種類のガイドホイールによって、管路切断治具１０を、既設管路Ｐ１内で回転移動させることなく安定的に直進走行させることが可能である。

なお、本実施形態では、第１ガイドホイール１３の回転部材１３Ａ，１３Ｂを、本体１１の外面から放射状に突出するように配置、すなわち、軸方向視において、「逆ハ字状」に配置したが、これに限らずに、「ハ字状」に配置してもよい。

また、本実施形態では、回転部材１３Ａ，１３Ｂを、軸方向に互いに間隔を空けて配置したが、回転部材１４Ａ，１４Ｂのごとく、軸方向において同一位置に配置することも可能である。

さらに、本実施形態では、回転部材１４Ａ，１４Ｂを、「１本」の軸部材１５Ｇで支持したが、例えば、回転部材１３Ａ，１３Ｂのごとく、別の軸部材で支持することも可能である。

また、本実施形態では、回転部材１４Ａ，１４Ｂを、本体１１の外面から同一方向に突出するように配置したが、回転部材１４Ａの軸心と回転部材１４Ｂの軸心とのなす角度が、回転部材１３Ａの軸心と回転部材１３Ｂの軸心とのなす角度よりも小さいことを条件に、軸方向視において、回転部材１３Ａ，１３Ｂのごとく「逆ハ字状」に配置してもよく、また、これとは逆の「ハ字状」に配置してもよい。

さらに、本実施形態では、管路切断拡径具１を用いてガスが流通する管路（既設管路Ｐ１）を切り開いたが、他の流体が流通する管路（例えば、エア管、給水管、排水管および油管）を切り開いてもよく、また、流体が流通しない管路（例えば、電線管）を切り開いてもよい。

また、本実施形態では、管路切断治具１０を、パイプスプリッター工法（既設管路Ｐ１を切り開いて新設管路Ｐ２に引き替える工法）において用いた例を示したが、これに限られず、単に、管路を切断するためだけに用いることも可能である。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述および図面により、本発明は限定されるものではない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実例および運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれることはもちろんであることを付け加えておく。

１ 管路切断拡径具
１０ 管路切断治具
１１ 本体
１１Ａ 挿入端
１１Ｂ 反挿入端
１１ａ１～１１ｄ１ 収納孔
１１ｅ１～１１ｈ１ 収納溝
１１ａ２～１１ｇ２ 軸挿通孔
１２Ａ～１２Ｄ カッターホイール
１３，１３´ 第１ガイドホイール
１３Ａ，１３Ｂ 回転部材
１４ 第２ガイドホイール
１４Ａ，１４Ｂ 回転部材
１５Ａ～１５Ｇ 軸部材
２０ 管路拡径治具
２０Ａ 挿入端
２０Ｂ 反挿入端
３０ 回転角度検知装置
３１ 装置本体
３２ 被覆部材
３２Ａ 挿入端
３２Ｂ 反挿入端
Ｐ１ 既設管路
Ｐ２ 新設管路
Ｖ１ 発進立坑
Ｖ２ 到達立坑
Ｄ 押し引き装置
Ｒ ロッド
Ｇ１，Ｇ２ 溝
ＴＰ 試験用管路
Ｃ１，Ｃ２ 管用継手
Ｃ３ 軟質管

Claims (4)

1. 管路内に挿入可能な本体と、
   前記本体に設けられ、前記本体の外面から第１方向に突出して前記本体の軸方向に並設される複数のカッター部材と、
   前記本体に回転自在に設けられ、前記本体の外面から前記第１方向とは反対側の第２方向に突出する複数のガイドホイールと、
   を備えた管路切断治具であって、
   複数の前記ガイドホイールは、
   全ての前記カッター部材よりも前記本体の挿入端側に設けられる第１ガイドホイールと、
   前記本体の最も挿入端側に位置する前記カッター部材と最も反挿入端側に位置する前記カッター部材との間に設けられ、前記第１ガイドホイールとは異なる第２ガイドホイールと、を有し、
   前記本体の最も反挿入端側に位置する前記カッター部材よりも反挿入端側にはガイドイホールを設けず、
   前記第１ガイドホイールおよび前記第２ガイドホイールは、
   それぞれ、前記管路の内面に接する一対の回転部材を有し、
   一方の前記回転部材の軸心に対する他方の前記回転部材の軸心の傾斜角度は、
   前記第２ガイドホイールよりも前記第１ガイドホイールのほうが大きく、
   前記第２ガイドホイールは、
   一方の前記回転部材の軸芯と他方の前記回転部材の軸心とが同一軸線上に配置されている、
   ことを特徴とする管路切断治具。
2. 前記第１ガイドホイールは、一対の前記回転部材が前記本体の外面から放射状に突出するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の管路切断治具。
3. 前記回転部材は、その径方向外側の先端が鋭角に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の管路切断治具。
4. 管路内に挿入可能な本体と、
   前記本体に設けられ、前記本体の外面から第１方向に突出して前記本体の軸方向に並設される複数のカッター部材と、
   前記本体に回動自在に設けられ、前記本体の外面から前記第１方向とは反対側の第２方向に突出する複数のガイドホイールと、
   を備えた管路切断治具を用いて前記管路を切断する管路切断方法であって、
   複数の前記ガイドホイールは、
   全ての前記カッター部材よりも前記本体の挿入端側に設けられる第１ガイドホイールと、
   前記本体の最も挿入端側に位置する前記カッター部材と最も反挿入端側に位置する前記カッター部材との間に設けられ、前記第１ガイドホイールとは異なる第２ガイドホイールと、を有し、
   前記本体の最も反挿入端側に位置する前記カッター部材よりも反挿入端側にはガイドイホールを設けず、
   前記第１ガイドホイールおよび前記第２ガイドホイールは、
   それぞれ、前記管路の内面に接する一対の回転部材を有し、
   一方の前記回転部材の軸心に対する他方の前記回転部材の軸心の傾斜角度は、
   前記第２ガイドホイールよりも前記第１ガイドホイールのほうが大きく、
   前記第２ガイドホイールは、
   一方の前記回転部材の軸芯と他方の前記回転部材の軸心とが同一軸線上に配置され、
   前記管路切断方法は、
   前記管路内に前記管路切断治具の挿入端側を挿入して前記第１ガイドホイールおよび前記第２ガイドホイールを前記管路の内面に接触させるガイドホイール接触工程と、
   前記ガイドホイール接触工程をおこなった後、前記管路切断治具を挿入方向にさらに移動させて複数の前記カッター部材で前記管路の管壁を管軸方向に切断する管路切断工程と、を含む、
   ことを特徴とする管路切断方法。

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