JP2021134901A - 管閉塞方法及び管閉塞装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管１からの流体の漏れを防止しつつ管閉塞のためにバルーンを挿入する際に、バリによってバルーンが損傷することを防止する。【解決手段】管１内に存在する流体の外部流出を防止しながら、管１の側壁に穿孔した穴１Ａからバルーン１０を挿入し膨らませることで管１を閉塞する管閉塞方法である。先端が穴１Ａを通過可能で且つ軸方向の途中位置が穴１Ａを通過不能な外形を有する筒状のバリ保護用ガイド体１２と、バリ保護用ガイド体１２を遊挿可能な有底の外筒６と、を備え、外筒６の開口側が穴１Ａに連通させ、その後、外筒６内に遊挿したバリ保護用ガイド体１２を穴１Ａ側に移動して、バリ保護用ガイド体１２の先端１２Ａａ側が穴１Ａに差し込まれた状態にすると共に、バルーン１０を、バリ保護用ガイド体１２を介して管１内に挿入する。【選択図】 図４

Description

本発明は、既設管の補修工事のために、ガス等の流体を管から外部に漏らすことなく、当該管内をバルーン（ガスバッグとも記載する）で遮断する管閉塞技術に関する。

ガス配管等の既設管は、老朽化により適宜、補修が必要となる。このとき、遮断弁がない場所もしくは遮断弁の補修が必要となった際には、管を流れるガス等の発生自体を遮断するか、ガスバッグ等を用いて管の途中を一時的に閉塞して遮断する方法が用いられる（特許文献１）。
ガスバッグを用いて管を遮断する場合、管の側壁を穿孔（削孔）して穴を開口し、その穴からガスバッグを管内に挿入した後、そのガスバッグを膨らますことで、管の閉塞を実行する。
ここで、穿孔して穴を形成すると、穴周縁の管内面側にはバリが発生する。このため、穿孔した穴にガスバッグを挿入した際に、バリによってガスバッグが損傷、破裂する可能性がある。ガスバッグが破損、破裂した場合には、ガス等の遮断ができないため、管の補修ができなくなってしまうという課題がある
また、穿孔した穴のバリを除去する装置としては、例えば特許文献２に記載のバリ取り治具がある。

実開平５−８７３９６号公報 実開平４−１０６１１６号公報

既設管によっては、管内を流れる流体の漏れを抑えつつ、当該管をガスバッグで閉塞して、管の補修を実行する必要がある。しかし、このような補修作業に対し、特許文献２に記載のようなバリ取り治具を適用することは困難若しくは手間が掛かる。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、管からの流体の漏れを防止しつつ管閉塞のためにバルーン（ガスバッグ）を挿入する際に、穴の穿孔によって生じたバリによってバルーンが損傷することを防止することを目的とする。

課題解決のために、本発明の一態様は、管内に存在する流体の外部流出を防止しながら、管の側壁に穿孔した穴からバルーンを管内に挿入し、挿入したバルーンを膨らませることで管を閉塞する管閉塞方法であって、先端が上記穴を通過可能で且つ軸方向の途中位置が上記穴を通過不能な外形を有する筒状のバリ保護用ガイド体と、上記バリ保護用ガイド体を遊挿可能で且つ一端が開口した有底の筒体からなる外筒と、を備え、上記外筒の開口側が上記穴に連通する状態で、上記外筒を上記管に連結し、上記外筒を上記管に連結後、その外筒内に遊挿した上記バリ保護用ガイド体を上記穴側に移動して、上記バリ保護用ガイド体の上記先端側が上記穴に差し込まれた状態にすると共に、上記バルーンを、上記バリ保護用ガイド体を介して管内に挿入する、ことを要旨とする。

また、本発明の他の態様は、管内に存在する流体の外部流出を防止しながら、管の側壁に穿孔した穴からバルーンを管内に挿入し、該バルーンを膨らませることで管を閉塞するために用いられる管閉塞装置であって、先端が上記穴を通過可能で且つ軸方向の途中位置が上記穴を通過不能な外形を有する筒状のバリ保護用ガイド体と、上記バリ保護用ガイド体を遊挿可能で、一端が開口した有底の筒体からなる外筒と、を備え、上記外筒内には、上記バリ保護用ガイド体と上記バルーンとが収容されている、ことを要旨とする。

本発明の態様によれば、バリ保護用ガイド体によって、穿孔した穴から管内にバルーン（ガスバッグ）を挿入する際に、バリ保護用ガイド体によって、バルーンがバリに触れることを防止可能となる。この結果、本発明の態様によれば、バルーンが管内に挿入する時に破損、破裂することが防止されて、遮断できないガス等が流れる管補修の信頼性を向上させることができる。

本発明に基づく実施形態に係る流体遮断装置を説明する図であって、（ａ）は管軸方向から見た図、（ｂ）は管径方向から見た図である。 本発明に基づく実施形態に係る穿孔機を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る穿孔機が開口した穴を説明する図であって、（ａ）は管軸方向から見た図、（ｂ）は管径方向から見た図である。 本発明に基づく実施形態に係る、管に対する、外筒、バリ保護用ガイド体、バルーンの関係を示す側面図である。 バリ保護用ガイド体を説明する側面図であって、穴にバリ保護用ガイド体が取り付けられた状態を示す図である。ず バリ保護用ガイド体の先端部に貼り付けた帯状体の例を示す、先端側から見た図である。 バルーンで管を閉塞して流体を遮断した状態を示す図である。 バルーン先端部にゴム養生体を設けた例を示す側面図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、管内にガス等が流れる既設管に対し、その管内に存在する流体の外部への漏れを防止しつつ補修する技術に関するものである。具体的には、本実施形態は、既設管の中に存在するガスなどの流体が当該既設管から外部に流出することを遮断しつつ、既設管の側壁に対し穴を穿孔で開口し、その穴から管内にバルーンを挿入して当該バルーンで管の流れを遮断する作業を実行するための技術である。

（構成）
本実施形態の管閉塞装置は、図１〜図７に示すように、流体遮断装置４、穿孔機５、外筒６、バリ保護用ガイド体１２、バルーン１０、及び加圧装置１３を有する。
＜流体遮断装置４＞
流体遮断装置４は、図１に示すように、短管２とゲートバルブ３を有する。
短管２は、既設管１における、穴１Ａを開口する箇所の側壁外面に取り付けられる。短管２は、その一端部側に、既設管１の側壁の周方向の面形状に倣った断面円弧状の曲面形状を有する外向きフランジ２ａが形成されていると共に、軸方向他端部側に管継手用のフランジ２ｂが形成されている。短管２の内径は、既設管１に穿孔する穴１Ａの径よりも大きい。
なお、本実施形態では、穿孔する穴１Ａは、円形形状の穴１Ａとする（図３（ｂ）参照）。
ゲートバルブ３は、管部３Ａとバルブ本体３Ｂとからなる。バルブ本体３Ｂは、管部３Ａ内を開閉する弁体及び弁体を操作する機構を有する。
ゲートバルブ３を構成する管部３Ａの一端部３ａは、短管２に対し管継手によって同軸に連結している。

＜穿孔機５＞
穿孔機５は、図２に示すように、ゲートバルブ３を構成する管部３Ａの他端部３ｂに対し同軸に取付け可能に構成され、カッター５Ａを軸方向に進退可能となっている。
＜外筒６及びバルーン１０＞
外筒６は、図４に示すように、軸方向一端部（図４中、左側）が開口して一端開口部を形成すると共に、軸方向他端部が底板６ａで閉止された有底の筒体から構成される。その底板６ａの中央部を細管８が摺動可能に貫通している。なお、底板６ａにおける細管８が摺動する摺動部は、シール部材でシールされている。また、外筒６の側壁には、ガスを出し入れするための弁７が設けられている。なお、底板６ａを、外筒６の本体から着脱可能に構成しても良いが、使用時には、必ず底板６ａは必要である。

細管８における外筒内に位置する部分には、板状のピストン部９が設けられている。
また、外筒６を貫通した細管８の先端部は、バルーン１０内に配置されることで該バルーン１０内に連通している。バルーン１０は、初期状態では、図４に示すように、折り畳められていることで、細長い状態で外筒６内に収容されている。符号１１は、ゴム養生体である。ゴム養生体１１は、バルーン１０の後端部外面と細管８の外径面との接続部に設けられた、ゴム等かからなる弾性部材である。ゴム養生体１１は、細管８の外径方向全周を覆うような環形状となっている。なお、バルーン１０（ガスバッグ）は、バルーン内にガスを保持できるようにコーティング加工をした布製である。

＜バリ保護用ガイド体１２＞
バリ保護用ガイド体１２は、図５及び図６に示すように、先端１２Ａａが穿孔した穴１Ａを通過可能で且つ軸方向の途中位置が上記穴１Ａを通過不能な外形を有する筒状の治具である。本実施形態のバリ保護用ガイド体１２は、先端１２Ａａ側が当該先端１２Ａａに向けて径が小さくなるテーパ部１２Ａと、テーパ部１２Ａに連続する筒本体部１２Ｂとを有した形状からなる。筒本体部１２Ｂの外径は、穴１Ａの径よりも大きい。

なお、本実施形態では、バリ保護用ガイド体１２の横断面形状は円形形状であるが、穴１Ａの形状とバリ保護用ガイド体１２の横断面形状とは相似形である必要はない。
また、図５のように、バリ保護用ガイド体１２における穴１Ａ内に差し込まれる軸方向距離は、管１の厚さよりも厚く且つ管１の厚さの１０倍未満が好ましい。また、バリ保護用ガイド体１２の形状は上記形状に限定されない。
バリ保護用ガイド体１２は、図４に示すように、外筒６の一端開口部側に収容されている。

また、この例では、図６に示すように、バリ保護用ガイド体１２の先端１２Ａａの開口を横断するように帯状体１４が貼り付けられている。貼り付けた帯状体１４の長手方向途中位置には、他よりも破断しやすい易破断部が形成されていることが好ましい。易破断部は、例えば、切り込みや幅方向に沿って形成した部分的な開口などから構成される。
帯状体１４は、例えば粘着テープで構成される。もっとも、この帯状体１４は、バリ保護用ガイド体１２を外筒６内で移動させる際に力を受ける構造を有し、バリ保護用ガイド体１２を穴１Ａに設置した後、バルーン１０を既設管１内に設置する際には障害とならないように除去ないしは位置を変更できる構造を有していればよく、テープには限られない。

＜加圧装置１３＞
加圧装置１３は、細管８を通じてバルーン１０内にガスを圧入（注入）したり、バルーン１０内のガスを排出したりする装置である。なお圧入する装置と排出する装置は、別の装置であっても良い。
（管閉塞方法について）
次に、上記の管閉塞装置を用いた管閉塞方法の一例を説明する。本実施形態では、横方向から穴１Ａを穿孔する場合とする。
まず、図１に示すように、既設管１の側壁に対し、短管２の曲面形状の外向きフランジ２ａを溶接によって接合する。
短管２にはゲートバルブ３が予め連結している。短管２を既設管１に溶接してから、短管２に対しゲートバルブ３を連結しても良い。

次に、図２に示すように、ゲートバルブ３を構成する管部３Ａの開口端部に対し、穿孔機５を接続する。このとき、ゲートバルブ３は全開状態である。
次に、穿孔の前に、管部３Ａ又は穿孔機５に設けた不図示の弁部を介して、管部３Ａ内の気体を不活性ガス（Ｎ_２など）と置換する作業を実行する。
次に、穿孔機５を作動し、穿孔機５のカッター５Ａを既設管１に向けて前進させ、カッター５Ａによって既設管１に穴１Ａを穿孔する。穴１Ａの開口が完了したら、カッター５Ａを後退させておく。図３（ａ）は、穴１Ａの穿孔後の状態を示した図である。３（ｂ）は穿孔した穴１Ａの形状を示す平面図である。

次に、ゲートバルブ３を全閉位置に閉じてから、穿孔機５は取り外す。
次に、ゲートバルブ３を構成する管部３Ａの開口端部に対し、図４示すように、外筒６の一端開口部を連結する。これによって、外筒６は、流体遮断装置４を介して既設管１の側壁に連結された状態となる。また、外筒６は穴１Ａと連通可能な状態となる。
なお、この状態では、ピストン部９が底板６ａに当接した状態になっているとする。またこのとき、外筒６の一端開口部側に、バリ保護用ガイド体１２を収容しておく。
次に、弁７を介して、外筒６内の気体を不活性ガス（Ｎ_２など）と置換する作業を実行する。
次に、ゲートバルブ３を全開状態に開く。

次に、細管８を、管１側に押し込む。押込み量は、例えば、細管８の上端部に付したマーキングの位置で確認する。そして、押込み量は、図７のように、細管８の先端部が管１の中心部若しくはその近傍に位置する値に設定する。
この細管８の押込みの際に、ピストン部９によって、細管８が、更にはバルーン１０が、外筒６の中心軸に沿って移動可能となっている。

また、細管８の押込みにつれて、バルーン１０の先端部がバリ保護用ガイド体１２に貼り付けた帯状体１４に当接する。続く細管８の押込みにつれて、バルーン１０の移動と共に、バリ保護用ガイド体１２は、穿孔した穴１Ａにテーパ部１２Ａの途中位置が当接するまで穴１Ａ側に移動する。穴１Ａにテーパ部１２Ａの途中位置が当接すると、バリ保護用ガイド体１２は移動不可能な状態となるため、更なる細管８の押込みによって、バルーン１０先端部から帯状体１４に掛かる負荷が急に高くなって、帯状体１４が破断する。帯状体１４が破断すると、更なる細管８の押込みによって、穿孔した穴１Ａに取り付けられたバリ保護用ガイド体１２を介して、バルーン１０は既設管１内に挿入される。このとき、移動するバルーン１０が穴１Ａ周りに形成されたバリに接触することが、バリ保護用ガイド体１２によって防止される。すなわち、バルーン１０が穴１Ａを通過する際に、バリによってバルーン１０が損傷することが防止される。

バルーン１０が既設管１内に挿入されたことを確認したら、加圧装置１３を駆動して、バルーン１０内に不活性ガス（Ｎ_２など）を注入する。この結果、バルーン１０は膨張し、図７に示すように、バルーン１０によって既設管１を閉塞して、管１内の流体の移動を遮断する。
ここで、穴１Ａをバルーン１０が通過する際には、バリ保護用ガイド体１２の先端１２Ａａ部が既設管１内に入り込んだ状態となっているが、バルーン１０を膨張させると、バルーン１０の膨張によって、バリ保護用ガイド体１２は短管２側に押し戻されてフリーな状態となる。すなわち、バリ保護用ガイド体１２は、外筒６側への移動が容易な状態となる。

また、バルーン１０を膨張させることで、穴１Ａ周囲のバリがバルーン１０に当接することになるが、バルーン１０は、ゴム養生体１１を介してバリが形成されている既設管１内面に当接するため、膨張の際に、バルーン１０がバリで損傷することが抑えられる。
上記のようにバルーン１０で既設管１の途中を閉塞して遮断したら、その下流側において、既設管１の補修作業を実行する。
既設管１の補修作業が終了したら、バルーン１０の撤去作業を実行する。

（バルーン１０の撤去作業）
次に、バルーン１０の撤去作業について説明する。
まず、加圧装置１３を駆動して、バルーン１０内のガスを排気して、バルーン１０を縮ませる。
縮んだバルーン１０は、初期の折り畳んだ状態とは異なり、しわくちゃな状態となっている。
次に、細管８を後退させることで、バルーン１０を外筒６内に後退させる。このとき、後退するバルーン１０の後端部によって、バリ保護用ガイド体１２の小径となっている先端１２Ａａ側が押され、バルーン１０の後退と共にバリ保護用ガイド体１２も外筒６内に後退して外筒６に収容される。このとき、バリ保護用ガイド体１２は、バルーン１０よりも底板６ａ側に位置している。
バルーン１０及びバリ保護用ガイド体１２が外筒６に収容されたことが確認できたら、ゲートバルブ３を閉じてから、弁７を介して、外筒６内を空気でパージし、外筒６をゲートバルブ３から取り外す。
その後、ゲートバルブ３の筒部の開口端部を閉塞して、作業が完了する。

（その他）
（１）ここで、上記説明では、既設管１に穿孔する穴１Ａの位置を横方向として、外筒６等の軸が横方向に向いていることを前提で説明したが、穴１Ａの穿孔位置は、下面や上面などであっても良い。
穴１Ａを上面とした場合には、外筒６等の軸が上下を向く。この場合、バリ保護用ガイド体１２は自重で穴１Ａ側に移動するため、帯状体１４を設ける必要はない。
また、帯状体１４を設ける代わりに、図８に示すように、バルーン１０の先端１２Ａａ部にもゴム養生体１１のような弾性体からなる張出部２０を設け、その張出部２０でバリ保護用ガイド体１２を穴１Ａ側に移動させるように構成しても良い。
（２）筒状のバリ保護用ガイド体１２は、先端１２Ａａが上記穴１Ａを通過可能で且つ軸方向の途中位置が上記穴１Ａを通過不能な外形形状であれば、特に限定されない。
（３）上記説明では、バリ保護用ガイド体１２を収納する外筒６が、バルーン１０挿入用の外筒６を兼ねているが、バリ保護用ガイド体１２を収納する外筒６と、バルーン１０挿入用の外筒６が別体であってもよい。

（効果）
本実施形態は、次のような効果を奏する。
（１）本実施形態は、管１内に存在する流体の外部流出を防止しながら、管１の側壁に穿孔した穴１Ａからバルーン１０を管１内に挿入し、挿入したバルーン１０を膨らませることで管１を閉塞する管閉塞方法であって、先端１２Ａａが上記穴１Ａを通過可能で且つ軸方向の途中位置が上記穴１Ａを通過不能な外形を有する筒状のバリ保護用ガイド体１２と、上記バリ保護用ガイド体１２を遊挿可能で且つ一端が開口した有底の筒体からなる外筒６と、を備え、上記外筒６の開口側が上記穴１Ａに連通する状態で、上記外筒６を上記管１に連結し、上記外筒６を上記管１に連結後、その外筒６内に遊挿した上記バリ保護用ガイド体１２を上記穴１Ａ側に移動して、上記バリ保護用ガイド体１２の上記先端１２Ａａ側が上記穴１Ａに差し込まれた状態にすると共に、上記バルーン１０を、上記バリ保護用ガイド体１２を介して管１内に挿入する。
この構成によれば、バリ保護用ガイド体１２によって、穿孔した穴１Ａから管１内にバルーン１０（ガスバッグ）を挿入する際に、バリ保護用ガイド体１２によって、バルーン１０がバリに触れることを防止可能となる。この結果、本実施形態によれば、バルーン１０を管１内へ挿入する際にバルーン１が破損、破裂することが防止されることから、遮断出来ないガス等が流れる管補修の信頼性を向上させることができる。

（２）バリ保護用ガイド体１２は、例えば、上記先端１２Ａａ側が当該先端１２Ａａに向けて径が小さくなるテーパ部１２Ａと上記テーパ部１２Ａの大径側に連続した筒本体部と、を有し、上記筒本体部の外径が上記穴１Ａの径よりも大きい構成である。
この構成によれば、穴１Ａの寸法精度に関係なく、バリ保護用ガイド体１２の先端１２Ａａ側を穴１Ａ内に安定して挿入した状態とすることが可能である。

（３）また、本実施形態は、上記外筒６内に、上記バリ保護用ガイド体１２と上記バルーン１０とを収容しておき、上記バリ保護用ガイド体１２を上記バルーン１０の先端１２Ａａ部側で押し込むことで、上記バリ保護用ガイド体１２を穴１Ａ側に移動させて、上記バリ保護用ガイド体１２の上記先端１２Ａａ側が上記開口に差し込まれた状態とする。
この構成によれば、管１内へのバルーン１０の挿入操作と、挿入されるバルーン１０へのバリに対する保護と、を併せて実行することが可能となる。

（４）本実施形態では、上記バリ保護用ガイド体１２の上記先端１２Ａａの開口を横断するように当該先端１２Ａａ部側に帯状体１４が貼り付けられている。
この構成によれば、確実に、バルーン１０の先端部で、バリ保護用ガイド体１２を穴１Ａ側に移動可能となる。

（５）本実施形態では、上記外筒６を上記管１に連結し、上記外筒６内部を、外気から遮断された封止状態としてから、上記バリ保護用ガイド体１２の上記先端１２Ａａ側が上記開口に差し込まれる。
この構成によれば、管１からの流体の流出を防止しつつ、穴１Ａにバリ保護用ガイド体１２し、バルーン１０を挿入可能となる。

（６）また、本実施形態は、管１内に存在する流体の外部流出を防止しながら、管１の側壁に穿孔した穴１Ａからバルーン１０を管１内に挿入し、該バルーン１０を膨らませることで管１を閉塞するために用いられる管閉塞装置であって、先端１２Ａａが上記穴１Ａを通過可能で且つ軸方向の途中位置が上記穴１Ａを通過不能な外形を有する筒状のバリ保護用ガイド体１２と、上記バリ保護用ガイド体１２を遊挿可能で、一端が開口した有底の筒体からなる外筒６と、を備え、上記外筒６内には、上記バリ保護用ガイド体１２と上記バルーン１０とが収容されていることを要旨とする管閉塞装置である。
この構成によれば、簡易な構成で、管１内に存在する流体の外部流出を防止しながら、管１の側壁に穿孔した穴１Ａからバルーン１０を管１内に挿入し、該バルーン１０を膨らませることで管１を閉塞することが可能となる。

１ 既設管
１Ａ 穴
２ 短管
３ ゲートバルブ
４ 流体遮断装置
５ 穿孔機
６ 外筒
６ａ 底板
８ 細管
１０ バルーン
１１ ゴム養生体
１２ バリ保護用ガイド体
１２Ａ テーパ部
１２Ａａ 先端
１２Ｂ 筒本体部
１３ 加圧装置
１４ 帯状体
２０ 張出部

Claims (6)

1. 管内に存在する流体の外部流出を防止しながら、管の側壁に穿孔した穴からバルーンを管内に挿入し、挿入したバルーンを膨らませることで管を閉塞する管閉塞方法であって、
   先端が上記穴を通過可能で且つ軸方向の途中位置が上記穴を通過不能な外形を有する筒状のバリ保護用ガイド体と、
   上記バリ保護用ガイド体を遊挿可能で且つ一端が開口した有底の筒体からなる外筒と、
   を備え、
   上記外筒の開口側が上記穴に連通する状態で、上記外筒を上記管に連結し、
   上記外筒を上記管に連結後、その外筒内に遊挿した上記バリ保護用ガイド体を上記穴側に移動して、上記バリ保護用ガイド体の上記先端側が上記穴に差し込まれた状態にすると共に、上記バルーンを、上記バリ保護用ガイド体を介して管内に挿入する、
   ことを特徴とする管閉塞方法。
2. 上記バリ保護用ガイド体は、上記先端側が当該先端に向けて径が小さくなるテーパ部と上記テーパ部の大径側に連続した筒本体部と、を有し、上記筒本体部の外径が上記穴の径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載した管閉塞方法。
3. 上記外筒内に、上記バリ保護用ガイド体と上記バルーンとを収容しておき、
   上記バリ保護用ガイド体を上記バルーンの先端部側で押し込むことで、上記バリ保護用ガイド体を穴側に移動させて、上記バリ保護用ガイド体の上記先端側が上記開口に差し込まれた状態とする、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した管閉塞方法。
4. 上記バリ保護用ガイド体の上記先端の開口を横断するように当該先端部側に帯状体が貼り付けられていることを特徴とする請求項３に記載した管閉塞方法。
5. 上記外筒を上記管に連結し、上記外筒内を、外気から遮断された封止状態としてから、上記バリ保護用ガイド体の上記先端側が上記開口に差し込まれることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した管閉塞方法。
6. 管内に存在する流体の外部流出を防止しながら、管の側壁に穿孔した穴からバルーンを管内に挿入し、該バルーンを膨らませることで管を閉塞するために用いられる管閉塞装置であって、
   先端が上記穴を通過可能で且つ軸方向の途中位置が上記穴を通過不能な外形を有する筒状のバリ保護用ガイド体と、
   上記バリ保護用ガイド体を遊挿可能で、一端が開口した有底の筒体からなる外筒と、
   を備え、
   上記外筒内には、上記バリ保護用ガイド体と上記バルーンとが収容されている、
   ことを特徴とする管閉塞装置。

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