JP2008286272A - 更生管および管路更生方法 - Google Patents

Abstract

【構成】 更生管１０は、管部材１２および規制具１４を含む。管部材１２は、外側面に軸方向に延びる凹部を有する縮径形状に形成される。規制具１４は、管部材１２の凹部に沿う形状の突起部を有し、管部材１２の端面１６近傍に取り付けられて、管部材１２の端面１６の縮径形状を保持する。更生管１０を用いて既設管を更生する際には、規制具１４を装着した状態で、先行する管部材１２の端面１６と後続する管部材１２の端面１６とを接続する。
【効果】 管部材の端面の形状を保持する規制具を管部材に装着したので、管部材の端面同士を容易に接続することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は更生管および管路更生方法に関し、特にたとえば、既設管の更生に用いる、更生管および管路更生方法に関する。

従来技術の一例が特許文献１に示されている。特許文献１の技術は、断面外形面積が減少するように変形されたパイプライナの接続方法である。特許文献１の技術では、円筒形の外形規制具を用いて、パイプライナの端部のみを一旦円筒体に加熱復元した後、円形の端面同士を融着している。或いは、接続するパイプライナの管端近傍に規制具を嵌め、その管端近傍を溶融温度まで加熱した後、規制具をパイプライナから除去し、変形された形状のままの端面同士を融着している。
特開平１１−２３０４７２号

パイプライナ（この発明の管部材に相当）同士を接続する際には、接続する端面の形状がほぼ同じ形状でないと、復元後の更生管路に段差や薄肉部が生じてしまい、更生管路の強度の低下を招く。しかし、特許文献１の技術のように、パイプライナの端部だけを一旦円筒体に加熱復元して接続する場合、その端部だけを部分加熱することは難しい上、円筒形の外形規制具を用いてパイプライナの端部を円筒体に復元させても、完全な円筒体に復元することは難しく、端面の形状は不揃いとなる。また、パイプライナの端部を一旦円筒体に復元して接続する場合には、円筒体に復元して接続し、その接続部を形状記憶温度で再度縮径するというように、作業工程が多く、作業に手間および時間がかかる。

また、変形された形状のままの端面同士を融着する場合、特許文献１の技術では、パイプライナの端面近傍を溶融温度まで加熱した後、端面近傍に取り付けた規制具を除去し、その後、パイプライナの端面同士を融着するようにしている。しかし、パイプライナの端面の温度が溶融温度に保持されるような短時間で、パイプライナの溶融温度まで加熱された規制具をパイプライナから除去することは事実上不可能である。また、規制具をパイプライナから除去した時点で、端面の形状が変形してしまう恐れがある。したがって、特許文献１の技術では、パイプライナの端面同士を適切に接続することは困難である。

それゆえに、この発明の主たる目的は、管部材の端面同士の接続が容易な、更生管および管路更生方法を提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。

請求項１の発明は、縮径された管部材、および管部材に装着されて管部材の少なくとも端面の縮径形状を保持する規制具を備える、更生管である。

請求項１の発明では、更生管（１０）は、管部材（１２）および規制具（１４）を備える。管部材は、形状記憶温度で円筒形等の非縮径形状に復元する機能を有し、その外径が非縮径形状のときより小さくなるように変形された縮径形状を有する。規制具は、たとえば管部材の端面（１６）近傍に装着され、その端面の縮径形状を保持する。更生管を用いて既設管（５０）を更生する際には、規制具を装着した状態で、先行する管部材の端面に後続する管部材の端面を融着接続する。

請求項１の発明によれば、管部材の端面の形状を保持する規制具を管部材に装着したので、管部材の端面同士を容易に接続することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明に従属し、管部材は外側面に形成されるかつ軸方向に延びる凹部を有し、規制具は凹部に沿う突起部を有する。

請求項２の発明では、管部材（１２）は、外側面に形成されるかつ軸方向に延びる凹部（１８）を有する縮径形状に形成される。規制具（１４）は、凹部に沿う突起部（６０）を有し、たとえば、その内面が管部材の外側面全周に亘って沿う形状に形成される。したがって、より適切に管部材の端面の縮径形状を保持でき、管部材の端面同士を容易に接続することができる。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明に従属し、管部材は、その端面同士を融着接続するときに生じるビード高さの２倍を越える管壁間隔を有する縮径形状に設定される。

請求項３の発明では、管部材（１２）の縮径形状は、その管壁（２０，２２）同士の間隔（ｄ１，ｄ２）が、管部材の端面（１６）同士を融着するときに生じるビード高さ（ｈ）の２倍を越える間隔を有するように設定される。したがって、管部材の端面同士を融着接続しても、管壁の側面同士は融着せず、管部材は、形状記憶温度で非縮径形状に形状回復する機能を維持できる。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の更生管を順次接続しながら既設管に挿入していくことによって既設管を更生する管路更生方法であって、（ａ）規制具を装着した状態で管部材の端面同士を融着接続し、（ｂ）ステップ（ａ）で融着接続した管部材から規制具を取り外して、管部材を既設管に所定距離挿入し、（ｃ）ステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返して、管部材を既設管の更生部分の全長に亘って挿入し、そして（ｄ）ステップ（ｃ）で既設管の更生部分の全長に亘って挿入した管部材を非縮径形状に復元させて、既設管内に更生管路を形成する、管路更生方法である。

請求項４の発明では、更生管（１０）を順次接続しながら既設管（８０）内に挿入していくことによって既設管を更生する。先ず、ステップ（ａ）では、規制具（１４）を装着した状態で、管部材（１２）の端面（１６）同士を融着接続する。ステップ（ｂ）では、融着接合した管部材から規制具を除去し、その管部材を、たとえば管部材の長さに応じた所定距離だけ牽引して、既設管に挿入する。ステップ（ｃ）では、ステップ（ａ）および（ｂ）のステップを繰り返して、管部材を既設管の更生部分の全長に亘って挿入する。ただし、１度の管部材同士の接続によって、管部材を既設管の更生部分の全長に亘って挿入できる場合には、ステップ（ａ）および（ｂ）のステップを繰り返す必要は無い。そして、ステップ（ｄ）では、既設管に挿入した管部材を、蒸気などの加熱流体を用いて加熱および加圧することによって非縮径形状に復元させて、既設管内に更生管路を形成する。

請求項４の発明によれば、管部材の端面の形状を保持する規制具を管部材に装着した状態で、管部材の端面同士を接続するので、管部材の端面同士を容易に接続することができる。

この発明によれば、管部材の端面の形状を保持する規制具を管部材に装着したので、管部材の端面同士を容易に接続することができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１−図３を参照して、この発明の一実施例である更生管１０は、管部材１２および規制具１４を含み、図８に示すように、その端面１６と後続する更生管１０の端面１６とが順次接続されながら、既設管８０内に挿入されていくことによって既設管８０を更生する。

図４に示す管部材１２は、ポリエチレンやポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂によって形成される。管部材１２は、詳細は後述するように、円筒管３２をその外径が小さくなるような縮径形状に変形することによって形成され、形状記憶温度に加熱することによって、非縮径形状（この実施例では円筒形）に形状回復する機能を有する。具体的には、管部材１２は、その外側面に形成されるかつ軸方向に延びる凹部１８を有する断面Ｕ字形（或いはハート形ないしＣ字形）の直管状に形成され、断面形状が円弧状の管壁２０と、管壁２０の円周方向両側縁を結んで凹部１８を形成する管壁２２とを含む。

管部材１２の軸方向の長さは、たとえば５０００ｍｍであり、その外径は、たとえば１８０−３５０ｍｍである。また、管部材１２を円筒形に形状回復したときの外径は、既設管８０の内径に相当する大きさに設定されており、たとえば３００−５００ｍｍである。言い換えると、管部材１２の外径は、円筒形に形状回復したときの外径の６０−７０％程度の大きさになるように縮径されている。

また、管部材１２の管壁２０，２２同士の間隔ｄ１，ｄ２は、管部材１２の端面１６同士を融着接続するときに生じるビード高さｈ（図５参照）の２倍を越える間隔を有するように設定される。ここで、間隔ｄ１は、凹部１８を形成する管壁２２の対向する側面同士の間隔であり、間隔ｄ２は、管壁２２の側面とそれに対向する管壁２０の側面との間隔である。これによって、管部材１２の端面１６同士を融着接続しても、管壁２０，２２の側面同士は融着せず、形状記憶温度で円筒形に形状回復する機能を維持できる。

管部材１２の成形方法としては、たとえば、以下に示す方法を用いることができる。図６を参照して、先ず、押出機３０を用いて円筒管３２を押出成形し（たとえば１９０℃の押出温度）、その円筒管３２を冷却水槽３４中を通過させて形状記憶温度（たとえば１２５℃）まで冷却する。続いて、円筒管３２を引取装置４０によって引っ張りながら、縮径装置３６を用いて、軸方向に沿って円筒管３２を外面から押しつぶすようにして凹部を形成し、その外径が小さくなるように円筒管３２を変形（縮径）していく。その後、冷却水槽３８等を通過させて縮径した円筒管３２を適宜冷却し、切断機４２を用いて一定長さ毎に円筒管３２を切断することによって、管部材１２を成形する。

規制具１４は、図７に示すように、スチールなどの金属によって形成され、第１片部５０および第２片部５２を含む。第１片部５０は、略半割り短円筒状の第１壁部５４を含み、第１壁部５４の両側端には、第１ボルト孔５６を有する第１フランジ５８が形成される。また、第１壁部５４の内面には、管部材１２の凹部１８に沿う形状を有する突起部６０が形成される。一方、第２片部５２は、略半割り短円筒状の第２壁部６２を含み、第２壁部６２の両側端には、第２ボルト孔６４を有する第２フランジ６６が形成される。

第１片部５０および第２片部５２を合わせた状態で、第１および第２フランジ５８，６６の第１および第２ボルト孔５６，６４にボルト６８を通し、ナット７０で締結することにより、略短円筒形状の規制具１４が形成される。規制具１４の内径は、管部材１２の外径に相当する大きさを有し、規制具１４を管部材１２に装着したときには、規制具１４の内面は、その全周に亘って、管部材１２の外側面に沿う（図３参照）。

このような規制具１４は、管部材１２の製造工場において、好ましくは管部材１２を形成した直後に、管部材１２の両端面１６近傍に着脱自在に装着され（図１および図２参照）、管部材１２の端面１６の縮径形状を保持する。具体的には、規制具１４は、管部材１２の端面１６からたとえば５０ｃｍ離れた位置のそれぞれに装着される。なお、規制具１４を装着する位置は、後述するバット融着機８６の管固定部９４との位置関係等によって適宜設定されるが、この規制具１４は、管部材１２の端面１６の縮径形状を保持するためのものであるので、管部材１２の端面１６になるべく近い位置に規制具１４を装着することが望ましい。

なお、図示は省略するが、管部材１２の中央部にも、管部材１２の端面１６近傍に装着した規制具１４と同様のもの、或いはバンドや紐などの他の規制具を所定間隔毎に装着するようにしてもよい。これによって、管部材１２全体の縮径形状が維持され、更生管１０の保管および搬送等を容易に行うことができる。

図８−図１０を参照して、上述のような更生管１０を用いて既設管８０を更生する管路更生方法を以下に示す。先ず、既設管８０の更生部分の両端部に応じた位置に、第１立坑８２および第２立坑８４を設け、それらの位置の既設管８０を切断して外部に撤去する。

既設管８０は、土中に埋設される鉄筋コンクリート管や鉄管などであって、その内径は、たとえば３００ｍｍ〜５００ｍｍである。第１立坑８２は、管部材１２の長さ（この実施例では５ｍ）よりも長い長さ（たとえば、７〜８ｍ）を有し、更生する既設管８０の一方端に応じた位置に設けられる。このように管部材１２の長さより長い長さの第１立坑８２を設けるのは、詳細は後述するように、第１立坑８２の内部において、管部材１２同士の接続作業などを行うためである。また、第２立坑８４は、更生する既設管８０の他端に応じた位置に設けられる。この第２立坑８４は、第１立坑８２のように大きなものにする必要は無く、作業者がその内部に入って適宜作業できる程度の広さがあればよい。

第１立坑８２および第２立坑８４を設けると、次に、既設管８０内の異物除去および洗浄を行い、第１立坑８２の内部にバット融着機８６を搬入する。また、第２立坑８４側の地上にウィンチ８８を用意し、そのウィンチ８８に連結したワイヤやロープ等の牽引具９０を、第２立坑８４側から既設管８０内を介して第１立坑８２側まで通しておく。

続いて、更生管１０を第１立坑８２の内部に搬入し、第１立坑８２内において、規制具１４を装着した状態で先行する管部材１２に後続する管部材１２を順次接続しながら、接続した管部材１２を既設管８０内に順次挿入していく。

具体的には、先ず、図８を参照して、第１の更生管１０の一方端側の規制具１４を取り外し、他端側にのみ規制具１４が装着されている第１の管部材１２の一方端側に、牽引具９０を取り付けるための固定具９２を取り付ける。次に、既設管８０内を通しておいた牽引具９０をその固定具９２に取り付け、第１の管部材１２をウィンチ８８および牽引具９０を用いて牽引し、既設管８０内に挿入する。この際には、他端側に装着された規制具１４が既設管８０内に入り込まないように、第１の管部材１２の他端側を既設管８０から第１立坑８２の内部に突出させておく。

次に、図９に示すように、バット融着機８６の管固定部９４に、第１の管部材１２の他端側および第２の管部材１２の一方端側のそれぞれを挿入して固定し、規制具１４を装着したままの状態で、第１および第２の管部材１２の端面１６同士をバット融着（融着接続）する。この際には、バット融着機８６の管固定部９４は、規制具１４が装着される位置よりも端面１６に近い位置で、管部材１２を固定する。

続いて、管部材１２の端面１６近傍が適宜冷却するのを待ち、融着した端面１６の縮径形状を保持するための規制具１４取り外す。そして、ウィンチ８８および牽引具９０を用いて、所定距離、ここでは管部材１２の長さの分だけ牽引し、融着接続した管部材１２を既設管８０内に挿入する。この際には、第２の管部材１２の他端側は、規制具１４を装着した状態で既設管８０から第１立穴８２の内部に突出させておく。

これらの作業、つまり規制具１４を装着した状態での管部材１２同士の接続、規制具１４の除去、および既設管８０への管部材１２の挿入という作業を適宜繰り返し、管部材１２を既設管８０の更生部分の全長に亘って挿入する。なお、１度の管部材１２同士の接続によって、管部材１２を既設管８０の更生部分の全長に亘って挿入できる場合には、これらの作業を繰り返す必要は無い。

既設管８０への管部材１２の挿入作業が全て終了すると、次に、管部材１２の復元作業を行う。具体的には、図１０に示すように、先ず、既設管８０内に挿入した管部材１２の両端、つまり第１の管部材１２の一方端と最後尾の管部材１２の他端を、封止部材９４によって封止する。そして、加熱流体供給機９６から管部材１２の内部に蒸気などの加熱流体を供給し、加熱流体による加熱および加圧によって管部材１２を円筒状に復元し、既設管８０内に更生管路を形成する。

この実施例によれば、管部材１２の端面１６の縮径形状を保持する規制具１４を管部材１２に装着したので、その端面１６の形状を均一に揃えることができ、管部材１２の端面１６同士を容易に接続することができる。

また、規制具１４に管部材１２の凹部１８に沿う突起部６０を設け、規制具１４の内面が管部材１２の外側面全周に亘って沿うようにしたので、より適切に管部材１２の端面１６の縮径形状を保持することができる。特に、バット融着機８６の管固定部９４によって管部材１２を固定するときに、管固定部９４から管部材１２に対して外圧がかかっても、規制具１４の突起部６０が、凹部１８を形成する管壁２２同士の間隔ｄ１を保持する役目を果たし、適切に管部材１２の端面１６の縮径形状を保持することができる。

さらに、敷設現場においてその端部を一旦円筒体に復元することなく、縮径形状のまま管部材１２の端面１６同士を接続することができるので、作業性が向上し、更生作業にかかる時間を大幅に短縮することができる。

また、通常の管と同様に扱える短管状に管部材１２を形成したので、長尺の管をドラム巻きにした状態では搬入の際に制約が生じる狭隘地にも更生管１０を適用できる。

なお、上述の実施例では、規制具１４は、別体の第１片部５０および第２片部５２をボルト６８等で締結することによって形成するようにしたが、図１１に示すように、規制具１４を予め一体的に形成することもできる。この場合には、短円筒形状の壁部１００の内面に、管部材１２の凹部１８に沿う形状を有する突起部１０２を形成するとよい。

また、図１２に示すように、規制具１４の壁部１０４の管厚を厚めに形成し、壁部１０４の外側面が形成する円１０６よりも内側に位置するようにフランジ１０８を形成するようにしてもよい。図１１および図１２に示す規制具１４を用いることによって、図１３に示すように、規制具１４の外側面で、バット融着機８６の管固定部９４に管部材１２を固定できるようになる。したがって、管部材１２の端面１６により近い位置に規制具１４を装着できるようになり、より適切に管部材１２の端面１６の縮径形状を保持することができる。

さらに、図１４に示すように、規制具１４は、管部材１２の凹部１８に沿う形状を有する略楕円柱形の第１部材１１０と、管部材１２の自然拡形を防止するゴムバンドのような第２部材１１２とによって構成されてもよい。このような規制具１４は安価に製造できるので、更生管１０の製造コストを低減できる。

また、上述の実施例では、管部材１２の端面１６から少し離れた位置に規制具１４を装着するようにした。つまり、管部材１２の端面１６の縮径形状を直接的に規制していないので、厳密には、管部材１２の端面１６の縮径形状が僅かに変形する恐れがある。そこで、図１５に示すように、管部材１２の端面１６同士をバット融着する直前まで、端面１６の縮径形状を直接的に規制する他の規制具１１２を管部材１２に装着しておき、バット融着するときに、他の規制具１１２を取り外すようにすることもできる。他の規制具１１２としては、規制具１４と同様のものを用いるとよい。ただし、図１６に示すように、他の規制具１１２として、管部材１２の端面１６を内側から規制する内形規制具１１４を用いることもできる。

また、他の規制具１１２，１１４を別に装着するのではなく、図１７に示すように、規制具１４によって端面１６を直接的に規制しておき、管部材１２の端面１６同士をバット融着するときに、管部材１２の端面１６から少し離れた位置に規制具１４をずらすようにしてもよい。

図１５−図１７に示す更生管１０のように、管部材１２の端面１６同士をバット融着する直前まで、管部材１２の端面１６の縮径形状を直接的に規制しておき、バット融着時には、管部材１２の端面１６から少し離れた位置で端面１６の縮径形状を規制するようにすれば、より確実に管部材１２の端面１６の縮径形状を保持することができる。

さらに、上述の実施例では、管部材１２の端面１６近傍のそれぞれに規制具１４を装着（つまり２つの規制具１４を装着）するようにしたが、これに限定されない。たとえば、既設管８０を更生する際に先頭や最後尾に用いる更生管１０の場合には、端面１６近傍の片方の位置にのみ規制具１４を装着しておくこともできる。また、たとえば、軸方向の長さが短い管部材１２を用いるような場合には、１つの規制具１４を管部材１２の中央部に装着して、管部材１２の両端面１６の縮径形状を保持するようにしてもよい。

また、上述の実施例では、加熱流体によって管部材１２を円筒形に復元させるようにしたが、これに限定されず、管部材１２の形状回復後の非縮径形状としては、既設管８０の形状に応じて、楕円筒形や角筒形などを採用することもできる。この場合には、管部材１２を成形する際、押出機３０から押し出すときの断面形状を楕円形や角形にすればよい。

この発明の一実施例の更生管を示す斜視図である。 図１の更生管を示す側面図である。 図２のIII-III線における更生管の断面を示す断面図である。 図１の更生管が備える管部材を示す断面図である。 バッド融着によって生じるビードの形状を模式的に示す図解図である。 図４の管部材の成形方法の一例を示す図解図である。 図１の更生管が備える規制具を示す断面図である。 図１の更生管を用いて既設管を更生する工程を示す図解図である。 バッド融着機に更生管を取り付けた様子を示す図解図である。 図１の更生管を用いて既設管を更生する他の工程を示す図解図である。 この発明の他の実施例の更生管を示す断面図である。 この発明のさらに他の実施例の更生管を示す断面図である。 バッド融着機に更生管を取り付けた他の様子を示す図解図である。 この発明のさらに他の実施例の更生管を示す断面図である。 この発明のさらに他の実施例の更生管を示す側面図である。 この発明のさらに他の実施例の更生管を示す断面図である。 この発明のさらに他の実施例の更生管を示す側面図である。

符号の説明

１０ …更生管
１２ …管部材
１４ …規制具
１６ …端面
１８ …凹部
２０，２２ …管壁
６０ …突起部
８０ …既設管

Claims (4)

1. 縮径された管部材、および
   前記管部材に装着されて前記管部材の少なくとも端面の縮径形状を保持する規制具を備える、更生管。
2. 前記管部材は、外側面に形成されるかつ軸方向に延びる凹部を有し、
   前記規制具は、前記凹部に沿う突起部を有する、請求項１記載の更生管。
3. 前記管部材は、その端面同士を融着接続するときに生じるビード高さの２倍を越える管壁間隔を有する縮径形状に設定される、請求項１または２記載の更生管。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の更生管を順次接続しながら既設管に挿入していくことによって前記既設管を更生する管路更生方法であって、
   （ａ）規制具を装着した状態で管部材の端面同士を融着接続し、
   （ｂ）前記ステップ（ａ）で融着接続した管部材から前記規制具を取り外して、当該管部材を前記既設管に所定距離挿入し、
   （ｃ）前記ステップ（ａ）および（ｂ）のステップを繰り返して、前記管部材を前記既設管の更生部分の全長に亘って挿入し、そして
   （ｄ）前記ステップ（ｃ）で前記既設管の更生部分の全長に亘って挿入した管部材を非縮径形状に復元させて、前記既設管内に更生管路を形成する、管路更生方法。

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