JP2019148323A - 止水プラグ及びバイパスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮されたＯリングが、半径方向内側へ膨出することなく、半径方向外側へのみ膨出することになり、少ない締め付け量で高い密着力を得ることができる止水プラグを提供する。【解決手段】ベースプレート２及び押圧プレート３からなる一対の挟持部材と、これらによって挟持されるＯリング４と、挟持部材を連結する締結手段（押圧ボルト５、ナット６）とによって構成され、ベースプレート２及び／又は押圧プレート３には、プレート本体から連結方向へ突出する筒状のインナーリブ２４，３４が形成され、Ｏリング４は、弾性材料によって形成され、ベースプレート２の外周部２３と押圧プレート３の外周部３３との間の位置において、インナーリブ２４の外周面に沿って装着され、圧縮の際にＯリング４が半径方向内側へ膨出することを防止できるようにインナーリブ２４の突出寸法を設定した。【選択図】図３

Description

本発明は、下水道管等の管路内を遮断、閉塞するための止水プラグであって、長時間にわたって高い水密性を維持することができる止水プラグ、及び、この止水プラグを使用した下水道のバイパスシステムに関する。

下水道のマンホール内部の更生工事や補修工事等を行う場合において、衛生面、安全性等の観点から、流下中の下水（汚水）に対する処置、例えば、上流側の下水道管から流れてくる下水を、マンホールの作業空間内に流入させることなく、下流側の下水道管にバイパスさせる処置が必要となる。このような場合に用いられる機材として、例えば、特開２００５−１８０５６９号公報に開示されているような止水プラグ（及びバイパスシステム）が知られている。

この止水プラグ（１）は、ベースプレート（２）と押圧プレート（９）とが、ガイドピン（５）、ボルト（６）、及び、ナット（１５）によって連結されるとともに、これらの間に二つのＯリング（８）が挟持される構造となっており、ナット（１５）を締め付けると、ベースプレート（２）と押圧プレート（９）の間隔が狭まり、挟持されているＯリング（８）が圧縮され、外周部が全周的に外側方向へ押し拡げられて、下水道管の内壁に密着し、下水道管を閉塞できるように構成されている。

特開２００５−１８０５６９号公報 特開２０１２−０６７８９６号公報

特許文献１に示されている従来の止水プラグ（１）は、Ｏリング（８）を圧縮した際に、Ｏリング（８）が、半径方向外側だけでなく内側へも膨出してしまうことになるため、ナット（１５）の締め付け量（押圧プレート（９）の移動量）に対するＯリング（８）の外周部の拡径率が小さくなってしまうという問題があり、下水道管の内壁面に対する止水プラグ（１）の高い密着力を得るためには、相当に大きなナット（１５）の締め付け量（押圧プレート（９）の移動量）が必要になり、装着に手間と時間がかかるという問題がある。

本発明は、このような従来技術における問題を解決しようとするものであって、圧縮時においてＯリングが半径方向内側へ膨出することを好適に防止することができ、少ない締め付け量で高い密着力を得ることができる止水プラグ及びバイパスシステムを提供することを目的とする。

本発明の止水プラグは、ベースプレート及び押圧プレートからなる一対の挟持部材と、これらによって挟持されるＯリングと、挟持部材を連結する締結手段とによって構成され、ベースプレート及び／又は押圧プレートには、プレート本体から連結方向へ突出する筒状のインナーリブが形成され、Ｏリングは、弾性材料によって形成され、ベースプレートの外周部と押圧プレートの外周部との間の位置において、インナーリブの外周面に沿って装着され、インナーリブが、締結手段によって挟持部材の間隔が狭められてＯリングが連結方向へ圧縮された際に、半径方向内側へのＯリングの膨出を防止できる突出寸法に設定されていることを特徴としている。

尚、この止水プラグにおいては、Ｏリングが気密性を有するチューブ状に形成されるとともに、中空内部に流体が封入されていることが好ましく、また、二つのＯリングが、挟持部材の連結方向へ並列するように装着されていることが好ましい。

更に、インナーリブが、ベースプレート及び押圧プレートにそれぞれ形成され、連結した際、一方側のインナーリブが、他方側のインナーリブの内側に嵌まり込むように構成され、或いは、インナーリブが、ベースプレート及び押圧プレートのいずれか一方にのみ形成され、インナーリブと対向する側のベースプレート又は押圧プレートが、Ｏリングの圧縮時において、その外周部の半径方向内側のスペースにインナーリブを進入させることができるように構成されていることが好ましい。

また、本発明のバイパスシステムは、上記のような構成に係る二つの止水プラグと、それらの中間に配置されるバイパス管とによって構成されることを特徴としている。

本発明の止水プラグは、Ｏリングが、挟持部材（ベースプレートと押圧プレート）のプレート本体から連結方向へ突出する筒状のインナーリブの外周面に沿って装着されているため、挟持部材によってＯリングが圧縮された際に、半径方向内側への膨出が防止され、半径方向外側へのみ膨出することになり、締結手段の締め付け量に対するＯリングの外周部の拡径率が従来よりも大きくなり、少ない締め付け量で、高い密着力を得ることができ、その結果、装着工程の所要時間を短縮することができる。

図１は、本発明の第一実施形態に係る止水プラグ１を構成する各部材の斜視図である。 図２は、図１に示すベースプレート２、押圧プレート３、及び、Ｏリング４を組み立てて構成した止水プラグ１の斜視図である。 図３は、図２に示す止水プラグその垂直断面図である。 図４は、図２に示す止水プラグ１の動作態様（圧縮前）の説明図であって、主要部分の拡大断面図である。 図５は、図２に示す止水プラグ１の動作態様（圧縮時）の説明図であって、主要部分の拡大断面図である。 図６は、図２に示す止水プラグ１を用いて下水道のマンホール７内に形成した下水道のバイパスシステムの断面図である。 図７は、本発明の第二実施形態に係る止水プラグ１の構成を示す部分断面図である。 図８は、本発明に係る止水プラグ１の実施例における試験の結果を示すグラフである。

以下、添付図面に沿って本発明「止水プラグ」の実施形態について説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る止水プラグを構成する各部材の斜視図である。図示されているようにこの止水プラグは、一対の挟持部材（ベースプレート２、及び、押圧プレート３）、二つのＯリング４、及び、複数組の締結手段（本実施形態においては２４組の押圧ボルト５とナット６）によって構成されている。

これらのうちベースプレート２は、板状（円盤状）のプレート本体２１の中央にバイパス孔２２（下水を流下させるための孔）が開設されており、また、プレート本体２１の両面には、各面からそれぞれ垂直（挟持部材の連結方向及びその反対方向）に突出する筒状（円筒状）のインナーリブ２４及びアウターリブ２５が形成されている。

更にプレート本体２１には、インナーリブ２４の内周側の位置に、押圧ボルト用の多数の挿通孔２６が形成されており、これらの挿通孔２６には、アウターリブ２５側から押圧ボルト５が挿通され、各先端部がインナーリブ２４と同方向へ突出するように保持されている。また、バイパス孔２２の外周側の位置には、プレート本体２１（バイパス孔２２の周縁部）に対してバイパス管（図示せず）を固定する連結ボルト用の挿通孔２７が多数形成されている。

押圧プレート３は、板状（円盤状）のプレート本体３１の中央に開口部３２（ベースプレート２のバイパス孔２２よりも大きな直径を有する）が開設されており、また、プレート本体３１の両面には、各面からそれぞれ垂直（挟持部材の連結方向及びその反対方向）に突出する筒状（円筒状）のインナーリブ３４及びアウターリブ３５ａ，３５ｂが形成されている。更に、プレート本体３１には、インナーリブ３４の内周側の位置に、押圧ボルト用の挿通孔３６が多数形成されている。

ベースプレート２に形成されているインナーリブ２４及びアウターリブ２５と、押圧プレート３に形成されているインナーリブ３４及びアウターリブ３５ａ，３５ｂは、プレート本体２１，３１の剛性を向上させる機能を有しているが、ベースプレート２のインナーリブ２４は、Ｏリング４の圧縮時において、Ｏリング４が半径方向内側へ向かって膨出することを全周的に防止する機能をも有している。また、押圧プレート３のインナーリブ３４は、Ｏリング４の圧縮前において、押圧プレート３側のＯリング４を適正位置に保持させる機能を有している。

Ｏリング４はいずれも、弾性材料を、気密性を有するチューブ状、及び、リング状（無端状）に成形したものであり、中空内部にはそれぞれ流体（本実施形態においては空気）が封入されている。

図２は、図１に示すベースプレート２、押圧プレート３、及び、Ｏリング４を組み立てて構成した止水プラグ１の斜視図であり、図３は、その垂直断面図である。これらの図に示すように、ベースプレート２と押圧プレート３とは、ベースプレート２側のインナーリブ２４と押圧プレート３側のインナーリブ３４とが対向する向きで、かつ、押圧プレート３のインナーリブ３４が、ベースプレート２のインナーリブ２４の内側に部分的に嵌まり込むように（半径方向へ重なり合うように）連結されている。

二つのＯリング４は、ベースプレート２と押圧プレート３のインナーリブ２４，３４の外周側であって、ベースプレート２と押圧プレート３の外周部２３，３３とによって挟持される位置において、押圧ボルト５の軸線方向（挟持部材の連結方向）へ並列するように配置される。尚、Ｏリング４（少なくともいずれか一方）は、ベースプレート２のインナーリブ２４の外周面に沿うように配置される。

押圧ボルト５（挿通孔２６に挿通された状態で基端部がベースプレート２に保持されている）は、押圧プレート３の挿通孔３６（図３参照）を通って、プレート本体３１の反対側（アウターリブ３５ａ，３５ｂ側）へ突出し、それらの突出した押圧ボルト５の各先端部には、図示されているようにナット６がそれぞれ装着される。これらの多数の締結手段（押圧ボルト５及びナット６）により、ベースプレート２と押圧プレート３の連結状態が維持されるようになっており、また、押圧ボルト５に対しナット６を適宜締め付け、或いは、緩めることにより、ベースプレート２と押圧プレート３との間隔を調節できるようになっている。

図４及び図５は、図１〜図３に示す本実施形態の止水プラグ１の動作態様の説明図であって、主要部分の拡大断面図である。図４に示す状態（Ｏリング４の非圧縮状態）からナット６を締め付けていくと、ベースプレート２と押圧プレート３との間隔が狭まっていき、ベースプレート２と押圧プレート３の外周部２３，３３との間に挟持されている二つのＯリング４が、押圧ボルト５の軸線方向（ベースプレート２と押圧プレート３の連結方向）へ次第に圧縮されていき、図５に示すように、Ｏリング４の外周部（外径）が半径方向外側へ拡大される。

より具体的には、Ｏリング４は、上述の通り弾性材料によって形成され、気密性を有するチューブ状の構造となっており、中空内部にはそれぞれ空気（流体）が封入されているため、Ｏリング４を単純に（単体の状態で）両側から圧縮すると、内部の空気によって半径方向外側及び内側へ向かって膨出することになる（外径が大きくなるとともに内径が小さくなる）が、本実施形態のＯリング４は、ベースプレート２のインナーリブ２４の外周面に沿って配置され、このインナーリブ２４は、図５に示すように、Ｏリング４の圧縮時において、半径方向内側へのＯリング４の膨出を防止できる寸法（プレート本体２１からの突出寸法）に設定されているため、Ｏリング４の内径がそれ以上小さくなることはなく（即ち、半径方向内側への膨出が防止され）、半径方向外側へのみ膨出することになる。

図６は、本発明の止水プラグ１を用いて下水道のマンホール７内に形成した下水道のバイパスシステムの断面図である。マンホール７の内部を対象とする更生工事や補修工事等を実施する際、工事を安全に、衛生的に、効率良く実施することができるように、上流側の下水道管８ａから流れてくる下水を、マンホール７の作業空間内に流入させることなく、下流側の下水道管８ｂにバイパスさせるシステムを形成しようとする場合、図示されているように、まず、上流側の下水道管８ａ、及び、下流側の下水道管８ｂの内側に、止水プラグ１をそれぞれ挿入する。

この状態で、押圧ボルトに装着されているナット６をそれぞれ締め込むと、Ｏリング４が半径方向外側へ全周的に膨出し、Ｏリング４の各外周部が、下水道管８ａ，８ｂの内壁に押し付けられることになる。Ｏリング４の外周部が下水道管８ａ，８ｂの内壁に押しつ付けられる力は、ナット６の締め付け量に応じて高くなる。従って、ナット６を強く締め付けることにより、止水プラグ１を下水道管８ａ，８ｂ内においてそれぞれしっかりと固定することができる。

上流側及び下流側の各止水プラグ１を下水道管８ａ，８ｂに対してそれぞれ固定したら、これらの間にバイパス管９を配置し、バイパス管９の端部フランジを、ベースプレート２のバイパス孔２２の周縁部に当接させて、ベースプレート２の挿通孔２７（図１参照）、及び、バイパス管９の端部フランジの挿通孔に連結ボルト１０を通してナットを締め付けて、上流側及び下流側の止水プラグ１とバイパス管９とをそれぞれ連結する。そうすると、上流側から流れてくる下水を、マンホール７の作業空間内に流入させることなく、止水プラグ１及びバイパス管９を介して下流側にバイパスすることができる。

尚、止水プラグ１を構成するベースプレート２、押圧プレート３、及び、Ｏリング４の外形（基本形状）は、適用される下水道管８ａ，８ｂの断面形状と相似形とする必要がある。具体的には、図１〜図６に示す上記実施形態においては、断面が円形（円筒状）の下水道管８ａ，８ｂに対して適用することができるように、いずれも外形が円形となっているが、断面が矩形状（角筒状）の下水道管に対して適用する場合には、ベースプレート２、押圧プレート３、及び、Ｏリング４を、外形が矩形状となるように構成する。

また、上記実施形態の止水プラグ１において、押圧プレート３のインナーリブ３４は、Ｏリング４の圧縮前において、押圧プレート３側のＯリング４を適正位置に保持させる機能を有している一方で、Ｏリング４の最大圧縮時においては、図５に示すように、全体がベースプレート２のインナーリブ２４の内周側に進入し、Ｏリング４に対して何らの作用も及ぼさない（Ｏリング４が半径方向内側へ膨出することを防止する機能を有していない）ため、必ずしも全周的に連続した形状（即ち、筒状）に形成されている必要はなく、例えば、周方向へ間歇的な形状（櫛歯状）としてもよい。

また、上記実施形態の止水プラグ１においては、ベースプレート２と押圧プレート３とを連結した際に、押圧プレート３のインナーリブ３４が、ベースプレート２のインナーリブ２４の内側に嵌まり込むように（半径方向へ重なり合うように）構成されているが、反対に、ベースプレート２のインナーリブ２４が、押圧プレート３のインナーリブ３４の内側に嵌まり込むように構成してもよい。この場合、半径方向外側となる押圧プレート３のインナーリブ３４は、Ｏリング４の圧縮時において、半径方向内側へのＯリング４の膨出を防止できる寸法（プレート本体３１からの突出寸法）に設定する。

更に、図７（本発明の第二実施形態に係る止水プラグ１の構成を示す部分断面図）に示すように、Ｏリング４の圧縮時において、押圧プレート３（ベースプレート２のインナーリブ２４と対向する側の要素）の外周部３３の半径方向内側のスペースに、ベースプレート２のインナーリブ２４を進入させることができるように押圧プレート３を構成するとともに、ベースプレート２のインナーリブ２４を十分な大きさ（圧縮前においても、押圧プレート３側のＯリング４の半径方向内側の位置まで延在するような突出寸法）に設定した場合には、ベースプレート２のインナーリブ２４は、「押圧プレート３側のＯリング４を、圧縮前において適正位置に保持させる」という機能をも兼ね備えることになるため、押圧プレート３のインナーリブ３４（図１〜３等参照）を省略することができる。

また、図７に示す構成とは反対に、Ｏリングの圧縮時において、ベースプレート（押圧プレートのインナーリブと対向する側の要素）の外周部の半径方向内側のスペースに、押圧プレートのインナーリブを進入させることができるようにベースプレートを構成するようにしてもよい。

また、上記の第一、第二実施形態においては、ベースプレート２と押圧プレート３との間隔を狭めることによってＯリング４を圧縮するための手段（締結手段）として、押圧ボルト５とナット６が採用されているが、これらには限定されず、ベースプレート２と押圧プレート３との間隔を狭めてＯリング４を圧縮できるものであれば、他の締結手段（例えば、各種クランプ等）を採用することもできる。

更に、上記の第一、第二実施形態においては、Ｏリング４として、気密性を有するチューブ状で、中空内部に空気が封入されているものが使用されているが、両側から圧縮することにより、外周部が半径方向外側へ全周的に拡径される（膨出する）構造となっている限り、気密性を有していないチューブ状のもの、或いは、チューブ状ではない（例えば、中実構造の）ものを使用することもできる。

以下、本発明に係る止水プラグの効果の確認を目的として、本発明の発明者らが行った試験の結果を、本発明の実施例として説明する。ここでは、図１〜図３等に示す止水プラグ１（本発明）と、この止水プラグ１からインナーリブ２４，３４を取り除いた従来の止水プラグ（比較例）とを用意し、下水道管に装着した場合の密着効果（抵抗力）に関する試験を行った。

具体的には、まず、マンホールの上流側及び下流側の下水道管８ａ，８ｂ（図６参照）に見立てた二つのヒューム管（いずれも内径１０００ｍｍ）を、所定間隔を置いて配置し、各ヒューム管の中に本発明の止水プラグ１を一つずつ取り付け、各ナット６を５０Ｎｍのトルクで締め付けて、各止水プラグ１をヒューム管内に固定し、更に、止水プラグ１同士をバイパス管９で連結して、図６に示すバイパスシステムと同じ状態となるようにセットした。但しバイパス管９については、内部にブロックプレートを装着して、上流側から下流側へ水が流下しない状態とした。

次に、上流側のヒューム管の反対側（止水プラグ１を装着した側とは反対側）の開口部を閉塞し、装着した止水プラグ１との間の空間にポンプで注水を行い、次第に圧力を上げていき、バイパスシステム（二つの止水プラグ１、及び、これらを連結するバイパス管９）の下流側への変位量が１０ｍｍに到達するまでの加圧力を測定した。

また、本発明の止水プラグ１を、比較例として用意した従来の止水プラグ（本発明の止水プラグ１からインナーリブ２４，３４を取り除いたもの）と交換し、再度、上記と同じ要領で加圧力を測定する試験を行った。

その結果、図８に示すように、従来の止水プラグ（比較例）の場合、加圧力が０．０１３５ＭＰａとなった時点で、下流側への変位量が１０ｍｍを超えてしまったのに対し、本発明の止水プラグ１の場合、加圧力が０．０９５ＭＰａとなるまで、下流側への変位量が１０ｍｍに到達せず、従来の止水プラグ（比較例）と比較して、極めて高い密着効果（抵抗力）を発揮できることが確認された。

１：止水プラグ、
２：ベースプレート、
３：押圧プレート、
４：Ｏリング、
５：押圧ボルト、
６：ナット、
７：マンホール、
８ａ，８ｂ：下水道管、
９：バイパス管、
１０：連結ボルト、
２１：プレート本体、
２２：バイパス孔、
２３：外周部、
２４：インナーリブ、
２５：アウターリブ、
２６，２７：挿通孔、
３１：プレート本体、
３２：開口部、
３３：外周部、
３４：インナーリブ、
３５ａ，３５ｂ：アウターリブ、
３６：挿通孔

Claims (6)

1. ベースプレート及び押圧プレートからなる一対の挟持部材と、これらによって挟持されるＯリングと、挟持部材を連結する締結手段とによって構成され、
   ベースプレート及び／又は押圧プレートには、プレート本体から連結方向へ突出する筒状のインナーリブが形成され、
   Ｏリングは、弾性材料によって形成され、ベースプレートの外周部と押圧プレートの外周部との間の位置において、インナーリブの外周面に沿って装着され、
   インナーリブが、締結手段によって挟持部材の間隔が狭められてＯリングが連結方向へ圧縮された際に、半径方向内側へのＯリングの膨出を防止できる突出寸法に設定されていることを特徴とする止水プラグ。
2. Ｏリングが、気密性を有するチューブ状に形成されるとともに、中空内部に流体が封入されていることを特徴とする、請求項１に記載の止水プラグ。
3. 二つのＯリングが、挟持部材の連結方向へ並列するように装着されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の止水プラグ。
4. インナーリブが、ベースプレート及び押圧プレートにそれぞれ形成され、連結した際、一方側のインナーリブが、他方側のインナーリブの内側に嵌まり込むように構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の止水プラグ。
5. インナーリブが、ベースプレート及び押圧プレートのいずれか一方にのみ形成され、
   インナーリブと対向する側のベースプレート又は押圧プレートが、Ｏリングの圧縮時において、その外周部の半径方向内側のスペースにインナーリブを進入させることができるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の止水プラグ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の二つの止水プラグと、それらの中間に配置されるバイパス管とによって構成されることを特徴とするバイパスシステム。

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