JP2000179764A - 埋設用可とう継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイアス補強されたゴムホース部を有しつつ
も、偏心時の反力を小さくすることで偏心吸収作用が大
きく、しかも簡易な工程で製造でき、コスト面でも有利
な埋設用可とう継手を提供する。 【解決手段】 バイアス状に繊維を配列した繊維補強層
１６および外圧補強用の剛体を有するゴムホース部１８
と、その両端に接続された配管連結部材１７とを備えた
埋設用可とう継手において、前記剛体が前記繊維補強層
１６の内側に配置された単数又は複数の筒状剛体１５で
あることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バイアス状に繊維
を配列した繊維補強層および外圧補強用の剛体を有する
ゴムホース部と、その両端に接続された配管連結部材と
を備えた埋設用可とう継手に関し、例えば、土中等に埋
設される配管の不等沈下による偏心や配管の熱伸縮など
を吸収するために使用される。

【０００２】

【従来の技術】この種の埋設用可とう継手は、両端に設
けられたフランジ等の配管連結部材によって土中埋設配
管等と連結され、配管連結部材の中間に存在するゴムホ
ース部が可とう伸縮性を示すことによって、土中埋設配
管の不等沈下や熱伸縮などを吸収することができる。そ
の際、土圧等による外圧を補強する必要があるため、主
に外圧補強を行う外圧補強用剛体をゴムホース部に設け
る必要があり、また、主に内圧を補強するため繊維補強
層を設ける必要があった。また、当該繊維補強層として
は、可とう伸縮性を維持しつつ内圧による寸法変化を少
なくするため、バイアス状に繊維を配列したものが一般
的であった。

【０００３】そして、従来の埋設用可とう継手における
外圧補強用の剛体としては、断面円形のリング状剛体
（例えば実公昭４９−３６０１２号公報）や、らせん状
剛体（例えば特開平５−３２２０７３号公報）が用いら
れていた。また、剛体に類するものとして、繊維補強さ
れた筒状弾性体などが用いられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、地震等における
不等沈下などにより、埋設用可とう継手の配管連結部材
に偏心（ズレ）が生じると、その間に架設されたゴムホ
ース部には剪断力が生じることになり、曲げ力はほとん
ど生じないことが知られている。そして、このような剪
断力によりゴムホース部に変形が生じる際、同時にゴム
ホース部の軸長が延びるため、ゴムホース部がバイアス
補強されていると、繊維による拘束で剪断の反力が非常
に大きくなる。特に、ゴムホース部が短尺（例えばＬ／
Ｄが４以下）である場合、偏心の変位量が同じでも繊維
の伸長量が大きくなるため、変位反力がより大きくな
る。

【０００５】ところが、図１（イ）に示すように、従来
よりゴムホース部１８の外圧補強用剛体として使用され
ている上記の断面円形のリング状剛体（丸リング）１で
は、それを設けても、ゴムホース部１８で剪断変形が生
じることに変わりなく、前記剪断の反力を低減すること
はできない。従って、剪断の反力が大きくなるため、可
とう継手の変位許容範囲が小さくなり、また相手配管等
が受ける力が大きくなって、偏心時の損傷等が生じ易く
なっていた。一方、繊維補強された筒状弾性体でも、通
常、筒状弾性体が剪断変形可能なため、上記と同様に剪
断反力を低減することはできない。

【０００６】これに対し、らせん状剛体については、フ
ランジ部材に接合されている場合には、らせん状剛体の
両端部に生じるモーメントにより、剪断力を曲げ力に変
える作用が幾らか生じる。しかし、らせん状剛体を用い
る場合、製造工程が複雑になり、コスト面でも有利なも
のとは言い難かった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、バイアス補強さ
れたゴムホース部を有しつつも、偏心時の反力を小さく
することで偏心吸収作用が大きく、しかも簡易な工程で
製造でき、コスト面でも有利な埋設用可とう継手を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の如き
本発明により達成できる。即ち、本発明は、バイアス状
に繊維を配列した繊維補強層および外圧補強用の剛体を
有するゴムホース部と、その両端に接続された配管連結
部材とを備えた埋設用可とう継手において、前記剛体が
前記繊維補強層の内側に配置された単数又は複数の筒状
剛体であることを特徴とする。ここで、筒状とは軸方向
の長さと径方向の厚さの比（長さ／厚さ）が２倍以上の
ものを意味する。

【０００９】前記筒状剛体を設ける個数は、単数でも複
数でもよいが、単数の場合を含めて、前記筒状剛体が少
なくとも前記配管連結部材の間のほぼ中央部に設けられ
ていることが好ましい。

【００１０】また、複数の場合、前記筒状剛体のうち両
端に存在する筒状剛体は、前記配管連結部材との距離が
ほぼ等しい位置に設けられていることが好ましい。

【００１１】（作用効果）本発明によると、従来の外圧
補強用剛体ではなし得なかった、バイアス補強したゴム
ホース部の偏心反力を小さくする作用により、偏心吸収
作用を増大させることができる。即ち、前述のように、
両配管連結部材の偏心（ズレ）が生じるとゴムホース部
に剪断力が生じるが、繊維による拘束で剪断の反力が非
常に大きくなり、従来の剛体ではその剪断反力を低減で
きないところ、図１（ロ）に示すように、本発明の如く
筒状剛体１５を配置すると、それを剪断変形させようと
する力が、筒状剛体１５を傾斜させるモーメントに変化
して筒状剛体１５を傾斜させ、これにより配管連結部材
１７との間に存在するゴムホース部１８には、曲げ力が
生じることになる。バイアス補強されたゴムホース部１
８は、曲げ力に対しては、繊維による拘束力が小さいた
め、上記現象により偏心時の反力が小さくなる。つま
り、本発明では、筒状剛体の使用により、偏心時のゴム
ホース部にかかる力を、剪断力から曲げ力に変えること
で、偏心時の反力を大きく低減することができる。そし
て、上記のように偏心時の反力が小さくなると、可とう
継手の変位許容範囲を大きくできると共に、相手配管等
が受ける力が小さくなって、偏心時の損傷等を生じにく
くすることができる。なお、上記の作用により、剪断力
を曲げ力に変えて偏心反力を小さくすると、相手方の配
管を引っ張る力（継手が縮もうとする力）が大きくなる
が、配管の軸心方向の力は、通常、埋設配管にとってそ
れ程悪い影響を与えないことが知られている。

【００１２】また、前記剛体が前記繊維補強層の内側に
配置されているため、その繊維補強層に土圧等の外圧が
生じた場合でも、剛体と繊維補強層との剥離が生じに
く、また繊維補強層への外圧が剛体に伝達されるため、
一体的な外圧補強を行うことができる。更に、剛体が筒
状であるため、丸リング等に比較して同じ外圧補強をす
る場合の厚みを薄くしたり、数を少なくすることができ
る。このため、ゴムホース部の厚みを小さくしたり、ゴ
ムホース部の外周形状をより平坦にすることができ、埋
設用可とう継手としてより好ましい形状となり、また、
製造工程やコスト面でも有利となる。

【００１３】その結果、バイアス補強されたゴムホース
部を有しつつも、偏心時の反力を小さくすることで偏心
吸収作用が大きく、しかも簡易な工程で製造でき、コス
ト面でも有利な埋設用可とう継手を提供することができ
た。

【００１４】前記筒状剛体が少なくとも前記配管連結部
材の間のほぼ中央部に設けられている場合、土中等に埋
設する際には、両配管連結部材の存在により、上方から
の加重は配管連結部材に近い位置ほど小さくなり、逆に
中央部で最大となるため、前記配管連結部材の間のほぼ
中央部に筒状剛体を配置することで効率的に外圧補強が
行え、丸リングなどを等間隔で配置する場合と比較し
て、より少量の材料で、しかも簡単な構造にて、所望の
補強強度を得ることができる。更に、例えば１つの筒状
剛体を配管連結部材の間に配置する際、その位置が中央
部に近いほど、前記モーメントによる筒状剛体の傾斜が
大きくなり、ゴムホース部の曲げ効果がより大きくなる
ため、ほぼ中央部に設けることで偏心時の反力をより小
さくできる。

【００１５】また、前記複数の筒状剛体のうち両端に存
在する筒状剛体は、前記配管連結部材との距離がほぼ等
しい位置に設けられている場合、上記と同様の作用によ
って、偏心時のゴムホース部にかかる力を、剪断力から
曲げ力に変える際に、両端に存在する筒状剛体が、配管
連結部材との距離がほぼ等しい位置に配置されている
と、それぞれの筒状剛体の傾斜の度合いがほぼ等しくな
り、その間のゴムホース部を偏心時に直管状に保つこと
ができる。これにより余分な曲げによる反力が無くな
り、偏心時の反力をより低減することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。なお、第１実施形態では、筒状
剛体が単数のものを例示し、第２実施形態では、筒状剛
体が複数のものを例示する。

【００１７】〔第１実施形態〕本発明の埋設用可とう継
手は、図２に示すように、ゴムホース部１８と、その両
端に接続された配管連結部材１７とを具備するものであ
る。第１実施形態では筒状剛体１５が配管連結部材１７
の間のほぼ中央部に１つ設けられている例を示す。

【００１８】ゴムホース部１８は、バイアス状に繊維を
配列した繊維補強層１６と、その内側に配置された外圧
補強用の剛体である筒状剛体１５を有し、繊維補強層１
６又は筒状剛体１５の内側には内面ゴム層１２が、外側
には外面ゴム層１３が形成されている。内面ゴム層１２
と外面ゴム層１３は、天然ゴムまたは合成ゴムからなる
公知のゴム管に準じたゴム配合物を予めシート状にした
ものを積層して形成されている。また、繊維補強層１６
は、繊維からなる簾織布に未加硫ゴムをトッピング処理
したものを、内面ゴム層１２の外周面上に、ゴムホース
部１８の長手方向軸線に対し、４５°〜６５°の範囲の
角度で繊維方向が交差するように交互に偶数枚（プラ
イ）を巻付け、積層して形成される。尚、これらに使用
する繊維としては、ナイロン、ポリエステル、アラミ
ド、カーボン等の有機繊維、及び、ガラス、スチール等
の無機或いは金属繊維等が挙げられる。

【００１９】配管連結部材１７は、相手方となる埋設配
管等との連結を行うためのフランジ部１９を備え、その
フランジ部１９にはニップル２１が溶接等で接合されて
いる。これらの材質としては、機械的強度を有する機械
構造用炭素鋼製等が用いられる。

【００２０】本実施形態では、配管連結部材１７とゴム
ホース部１８とを接続する際、フランジ１９の連結側に
配置した端部リング２０を利用して、繊維補強層１６の
抜け止めを行っている。即ち、端部リング２０は、図２
に示すように、フランジ部１９の連結側の開口部近傍に
設けられ、繊維補強層１６の端縁部１６ａを巻き上げ、
折り返してニップル２１の内周面との間に挟み込んで固
定するとともに、内面ゴム層１２の端縁部１２ａも巻き
上げて、フランジ部１９の連結面に固定させてある。な
お、端部リング２０としては、機械的強度を有する環状
鋼製部材が望ましい。

【００２１】筒状剛体１５は、その長さと中心からの距
離（円筒の場合は半径）の比（長さ／半径等）が０．１
〜３の範囲が好ましく、０．３〜１の範囲がより好まし
い。この比率未満であると、ゴムとの離反を防止するた
めの接着力が生じにくく、ゴムホース部１８の剪断力を
曲げ力に変える作用が小さくなり、この比率を超える
と、ゴムホース部１８の残部（可とう部分）の長さが必
要以上に短くなり、偏心時の反力等が大きくなるなど、
可とう継手の各種性能を低下させる傾向がある。なお、
筒状剛体１５は内面ゴム層１２等のゴム部分と接着して
も接着しなくてもよいが、ゴム部分との離反が生じると
筒状剛体１５との力の伝達がロスして、上記作用が小さ
くなるため、接着する方が好ましい。

【００２２】また、筒状剛体１５の長さと厚さの比（長
さ／厚さ）は５〜１５の範囲が好ましく、３〜１２の範
囲がより好ましい。この比率未満であると、ゴムホース
部１８の剪断力を曲げ力に変える効果が小さくなり、こ
の比率を超えると、厚みが相対的に小さくなりすぎ偏心
時の変形や外圧による変形が生じ易くなる傾向がある。
従って、筒状剛体１５の長さは、通常、１０〜１００ｍ
ｍ、好ましくは２０〜６０ｍｍ程度である。

【００２３】なお、筒状剛体１５の材質としては、弾性
限度の高い金属線材料、例えば、バネ鋼等の各種炭素
鋼、ステンレス鋼等が使用される。

【００２４】本実施形態では、筒状剛体１５の外側に配
置された繊維補強層１６ｂの繊維角度が、いわゆる静止
角（軸線に対し約５５度）より大きくしてある。繊維補
強層１６が筒状剛体１５の外側に配置される場合、内圧
が生じると両者の剥離が生じ易いが、繊維補強層１６ｂ
の繊維角度が静止角より大きいため、内圧により繊維補
強層１６ｂに縮径方向の力が働き、両者の剥離を有効に
防止することができる。

【００２５】また、本実施形態では、繊維補強層１６
に、筒状剛体１５の長さよりやや大きい幅の環状凸部を
設け、その内側に筒状剛体１５を内接してある。当該構
成により、筒状剛体１５が繊維補強層１６に拘束される
ため、破損の原因となる筒状剛体１５のズレ等を有効に
防止することができる。

【００２６】〔第２実施形態〕第２実施形態では、２つ
の筒状剛体１５が配管連結部材１７との距離がほぼ等し
い位置に設けられている例を示す。この点のみが、第１
実施形態と相違するため、当該相違点のみについて、以
下に説明する。

【００２７】複数の筒状剛体１５が設けられる場合、前
述のような理由より、その内の両端に設けられる筒状剛
体１５は、配管連結部材１７との距離がほぼ等しくなる
ようにするのが好ましい。本実施形態では、図３に示す
ように、配管連結部材１７の間をほぼ３等分する位置に
２つの筒状剛体１５を設けてあるが、２つの筒状剛体１
５の間隔については、広過ぎることによりその間の補強
効果が不十分とならない限り、特に制限はない。

【００２８】逆に、広過ぎることによりその間の補強効
果が不十分となる場合には、その中央に更に１つ筒状剛
体１５を追加するのが好ましい。また、それでも補強効
果が不十分となる場合には、両端の筒状剛体１５に追加
して、複数の筒状剛体１５をほぼ等間隔で配置するのが
好ましい。

【００２９】なお、複数の筒状剛体１５を設ける場合、
中央部に近いもの程、補強効果が増すような形状にして
もよく、また、中央部に近いもの程、間隔を狭くしても
よい。

【００３０】〔他の実施形態〕 （１）第１及び第２実施形態では、筒状剛体の形状が円
筒状のものを例示したが、ゴムホース部の断面形状に合
わせて、楕円筒状、多角形筒状などの形状としてもよ
い。また、筒状剛体そのものの剛性を高めるため、補強
リブを形成したり、ズレ防止のために表面に凹凸を設け
たり、穴を設けるなどしてもよい。

【００３１】（２）第１及び第２実施形態では、繊維補
強層に筒状剛体の長さよりやや大きい幅の環状凸部を設
け、その内側に筒状剛体を内接する例を示したが、当該
環状凸部を設けずに、内径がほぼ一定の繊維補強層の内
側に筒状剛体を設けてもよい。

【００３２】（３）第１及び第２実施形態では、配管連
結部材がフランジ部１９とニップル２１よりなるものの
例を示したが、フランジ部１９のみからなるものであっ
てもよい。また、フランジ部１９としてボルド締めする
タイプのものを示したが、その他の連結方式のものでも
よい。また、相手方となる埋設配管等との連結が可能で
あれば、フランジ型に限らず何れの構造の配管連結部材
でも使用可能である。

【００３３】（４）第１及び第２実施形態では、ゴムホ
ース部の外径がほぼ一定のものを例示したが、筒状剛体
を配置した部分の外面ゴム層の厚みが小さくならないよ
うに、その部分のゴムホース部の外径を、他の部分より
大きくしてもよい。これにより、外面ゴム層の厚みの差
を小さくして、外面ゴム層の薄い部分での耐久性を高め
ることができる。

【００３４】（５）第１及び第２実施形態では、筒状剛
体を特定の位置に配置する例を示したが、このような位
置以外の場所に配置しても、本発明の目的とする作用効
果を得ることができる。また、繊維補強層を内層と外層
とで構成し、その間に筒状剛体を介在させてもよい。更
に、従来より使用されている剛体を併用してもよく、そ
の他、従来のゴムホース型の可とう継手において、利用
可能な技術をいずれも採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】埋設用可とう継手の偏心時の変形を示す作用説
明図

【図２】第１実施形態の埋設用可とう継手の一例を示す
部分破断側面図

【図３】第２実施形態の埋設用可とう継手の一例を示す
部分破断側面図

【符号の説明】

１ 丸リング １２ 内面ゴム層 １３ 外面ゴム層 １５ 筒状剛体 １６ 繊維補強層 １７ 配管連結部材 １８ ゴムホース部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バイアス状に繊維を配列した繊維補強層
   および外圧補強用の剛体を有するゴムホース部と、その
   両端に接続された配管連結部材とを備えた埋設用可とう
   継手において、 前記剛体が前記繊維補強層の内側に配置された単数又は
   複数の筒状剛体であることを特徴とする埋設用可とう継
   手。
2. 【請求項２】 前記筒状剛体が少なくとも前記配管連結
   部材の間のほぼ中央部に設けられている請求項１記載の
   埋設用可とう継手。
3. 【請求項３】 前記複数の筒状剛体のうち両端に存在す
   る筒状剛体は、前記配管連結部材との距離がほぼ等しい
   位置に設けられている請求項１又は２記載の埋設用可と
   う継手。