JP3446937B2 - プラスチック管用の管継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は上水道、ガス、下水
道など流体の輸送に使用するプラスチック管の管継手に
係る。

【０００２】

【従来の技術】近年は上下水道、ガス、その他の管路と
してプラスチック管の適用が認められ、従来の鋳鉄管や
鋼管に比べると耐食性に優れて内外面に施す防食塗装が
省ける上、軽量で施工性もよく、可撓性も具えて耐震、
耐振管路としても有利であると評価されている。もっと
も強度、耐圧力、伸びなどの物性値では、鉄鋼材や他の
金属材料に比べると、なお、及ばない点も指摘される
が、研究開発によってプラスチック材自体の改良も進
み、比較的軽負荷の埋設小口径管では十分に利点の方が
勝っていると認められる場合も少なくない。

【０００３】管路の形成には当然、管接合が不可欠であ
り、如何に効率的に施工できるかという観点と、地中へ
埋設後、如何に地盤の変動や衝撃などに対応できるかと
いう観点から管継手の構成が比較評価される。

【０００４】図７は従来技術の一つを例示するものであ
り、プラスチック管１０１の管軸を一致させて対向し、
両管端を共通して挿入する継手本体１０２の両端をテー
パ面で立ち上げ、逆テーパ面を具えた押輪１０４との間
でゴム輪１０３とロックリング１０７とを挾圧するよう
にボルトナット１０８で締結する構成である。なお、こ
の場合プラスチック管１０１の内周面にインナーコア１
０９を添着しているが、これはプラスチック管の抗圧力
を補強するために一般に採用される周知の技術である。
ロックリング１０７は一つ割で内周面に歯形を周設して
押輪１０４を締め込むと、前記両テーパ面に挾圧されて
縮径し、プラスチック管の外周面に食込んで固定する。
この結果、プラスチック管の離脱を阻止する作用が発揮
され、プラスチック管は管継手に完全に固定されるか
ら、伸縮はできないが引き抜き力が作用しても管が破断
するまで離脱は阻止される。この方式の管継手を離脱防
止型メカニカル継手と呼ぶ所以である。

【０００５】図８は別の従来技術を示し、プラスチック
管２０１を同一軸線上に対向し、両管端の外周面上に共
通する継手本体２０２に挿入し、該継手本体端面のテー
パ面と押輪２０４の逆テーパ面との間にゴム輪２０３を
介装して両押輪２０４をボルトナット２０８で締結して
ゴム輪２０３を挾圧した構成である。ゴム輪２０３は挾
圧されて止水に必要な面圧を発揮する。この場合、前例
と同様にインナーコア２０９を適用してプラスチック材
を補強しているが、接合後の機能を見れば、接合当初に
設定した継手本体のテーパ面同士の範囲内で引き抜き
力、または押込み力の外力が作用すれば、これに対抗す
る固定力はゴム輪の面圧、すなわちプラスチック管の外
周面とゴム輪の内周面との間における摩擦力だけである
から、プラスチック管は容易に管端間の間隔を伸縮して
対応できるが、離脱を阻止する機能は与えられていない
から、この方式を伸縮型メカニカル継手と呼ぶ所以であ
る。

【０００６】図９はさらに別の従来技術である実公平５
−００９５８２号公報に係り、プラスチック管３０１の
端部に外嵌する外殻３０２は段差とテーパ面を具え、こ
の内周面と管外周面との間に内ねじ筒体３０７と弾性パ
ッキン環３０３と、膨潤ゴム輪３０４とで形成してい
る。内ねじ筒体３０７は内周面にねじが刻設されてプラ
スチック管外周面へ噛合し、外周面は外殻３０２と同一
勾配のテーパ面よりなる一つ割環状体で拡径、縮径自在
に嵌合している。内ねじ筒体３０７はプラスチック管を
挿入するときに押し広げられるが、その弾性によって管
外周面に内ねじが食込む。もし水圧や外部からの引き抜
き力が作用すると、外殻３０２のテーパ面に沿ってさら
に締め付ける力が作用し離脱防止機能が発現する。弾性
パッキン環３０３はプラスチック管の挿入によって外殻
３０２とプラスチック管３０１との間に挟まって圧縮を
受けて、止水に必要な面圧を維持することができる。ま
た、膨潤ゴム輪３０４は管継手よりの漏水や外部からの
侵入水と反応して膨張し、それらの水の流動を阻止する
働きをする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ここに掲げた従来技術
３件に代表されるように、止水の性能についてはすべて
問題はないと考えられる。しかし、引き抜き力や圧縮力
が作用した場合はそれぞれ問題が発生する虞れがないと
は言えず、この点が埋設管路を形成する上で万全とは断
定できない課題となる。すなわち、プラスチック管のみ
ならず全ての管路には水圧以外に引き抜き力や圧縮力等
の外力が作用するが、とくに地震が発生した場合は、衝
撃を伴った非常に大きな力が作用する。また一般にプラ
スチック管は、金属管に比較して線膨張係数が大きいこ
とから、管の温度変化による伸縮が大きい。さらに弾性
率が小さいため、水圧が作用したときにポアソン比の関
係で管軸方向に縮みやすい傾向がある。これらは引き抜
き力または圧縮力として管継手に作用するが、その観点
から各従来技術を顧みれば、それぞれ課題が残っている
ことは否定し難い。

【０００８】図７に示す従来技術１では、離脱阻止力は
十分に具えているが伸縮機能は欠落しているから、衝撃
を伴った引き抜き力が作用すれば、管体にも衝撃が加わ
り破壊する懸念が払拭できない。また、継手部が伸縮し
ないため管体が伸びることによって縮径し、結果的に管
内の流量が減小する可能性もある。もし圧縮力が加わっ
た場合には、プラスチック管が変位を吸収し切れずに屈
曲して、やはり管内の流量が減小する懸念がある。

【０００９】図８に示す従来技術２においては、伸縮機
能は具えているが離脱阻止機能は欠落しているから、引
き抜き力が作用して一定以上の変位を超えると簡単に離
脱してしまう。もし離脱しないように構成しようとすれ
ば、管継手の飲み込み代を十分に深く採る必要があり、
継手本体が非常に長くならざるを得ず、経済的に極めて
不利な態様となる。

【００１０】さらに図９に示す従来技術３については、
引き抜き力が作用すれば内ねじ筒体がさらに管外周面に
食込み離脱阻止力が一層強くなる。また内ねじ筒体が食
込んでいく過程において若干の変位量は吸収できるが、
圧縮方向には縮み代がないので、変位を吸収し切れずに
プラスチック管が屈曲して管内の流量を減小させる懸念
も否定できない。

【００１１】このように何れの従来技術においても万能
の効用、とくに離脱阻止と伸縮可能の二つの重要な機能
のどちらかが欠落することは、地震の多発国である我が
国の埋設管路としては大きな懸念材料であることは誰し
も認めるところであるし、さらに車両の通行に伴う一過
性の偏荷重に対する耐性や、緩慢な地盤沈下などの変動
に対応する点でも適性を欠くものと認めざるを得ない。
本発明は以上の課題を解決するために、伸縮機能と離脱
阻止機能を併せ兼ね具え、地震などの突発的な振動、震
動、衝撃によく耐えて対応し、変位を吸収して通水能力
自体を確実に保証するプラスチック管用の管継手の提供
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプラスチッ
ク管用の管継手は、管軸を揃えて対向する２本のプラス
チック管１の管端１１を共通して継手本体２に挿入し、
該管端１１から所望の距離を隔ててプラスチック管の外
周面へ外嵌した移動フランジ５と継手本体２を締結し、
該締結によって継手本体２と移動フランジ５間に介装し
た押輪４とテーパリング６の楔作用によって、プラスチ
ック管と共に一定距離内で伸縮自在、かつ離脱不能にプ
ラスチック管の外周面へ噛合するようにロックリング７
を付勢することによって前記の課題を解決した。

【００１３】なお、具体的には継手本体２の端面２１と
共にゴム輪３を挾圧する外端面４１を具え管端１１から
逆方向に向って拡径するテーパ面４２を経て移動フラン
ジ５と圧接する内端面４３よりなる押輪４と、前記テー
パ面４２の内周面と同一勾配のテーパ面６１を外周面と
し水平面６２を内周面とする一つ割で拡がり勝手のテー
パリング６と、該水平面６２と圧接してプラスチック管
１の外周面に噛合する歯形７１を刻設した一つ割で縮み
勝手のロックリング７と、前記移動フランジ５と継手本
体２端部のフランジ２２とを締結するボルトナット８か
らなる態様が極めて望ましい。

【００１４】さらに前記の態様において、プラスチック
管の接合工事で移動フランジ５の接合側の側面５１と押
輪４の縮径した段差面４４との距離をＬ1 とし、プラス
チック管外周面に噛合するロックリング７の長さをＬ2
としたとき、ロックリング７の押輪４内における取り付
け位置を前記側面５１からと段差面４４からとがそれぞ
れ（Ｌ1−Ｌ2）／２として、伸び代と縮み代をほぼ均等
に設定した構成がとくに優れた効果に繋がる。

【００１５】この構成によってロックリング７は、プラ
スチック管の外周面に食込んだままテーパリング６の内
周面に対して並行な隙間を自由に移動できるから伸縮代
が見込まれる。そして一定以上伸びた後はロックリング
７が移動フランジ５に突き当り十分な離脱阻止力が働
く。逆に縮んだ場合はロックリング７が押輪４の内端面
に突き当りそれ以上入り込むことを防止する。伸縮代は
押輪およびテーパリングの長さを適宜変えることによっ
て自由に設定できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態を示す一
部縦断正面図であり、敷設工事において地下に管路とし
て接合を完了した状態である。継手本体２は対向するプ
ラスチック管１に共通して外嵌し、その端面２１は傾斜
して外周面側へ立ち上がってゴム輪３の一方と圧接する
と共に、さらに外周面側へ起立するフランジ２２を具え
ている。移動フランジ５は通称ルーズフランジと呼ばれ
る部材であり、ボルト孔が少なくとも３箇所穿孔されて
いる。

【００１７】継手本体２と移動フランジ５との間に収容
される押輪４は、一方の内端面４１が縮径されてゴム輪
４の他方と圧接して前記継手本体の端面２１と共にゴム
輪４を挾圧して管継手部の水封作用を果す。押輪４は接
合方向とは逆方向に拡径するテーパ面４２を経てその外
端面４３が移動フランジ５の接合側の側面５１と圧接し
ている。

【００１８】押輪４のテーパ面４２の内周面側に同一勾
配のテーパ面６１を外周面として全面的に接触し、水平
面６２を内周面とする断面が鋭角三角形のテーパリング
６が介装され、該三角形の底面に相当する接面６３が移
動フランジ５の接合側の側面５１と圧接している。テー
パリング５は図２（Ａ）（Ｂ）のように円周上一箇所割
りが入った一つ割６４の環状体からなり、拡がり勝手に
作られている。

【００１９】ロックリング７はその内面に鋭利な歯形７
１が刻設されており、図３（Ａ）（Ｂ）のように円周上
に一つ割７２の環状体からなり、縮み勝手に作られてい
るから、一つ割環状体を押し拡げる力を加えることによ
って自由に拡径できるが、力を除去するとその弾性によ
って再び縮径するように作られている。インナーコア９
は接合するプラスチック管の内径とほぼ等しい外径を具
え、その一端には管端１１で止まるようにフランジを有
し、他端はテーパ状に縮径させてプラスチック管内に挿
入しやすくしている。またその長さは管端１１よりロッ
クリング７の取り付け部分まで達するように設定するの
が望ましい。

【００２０】各部材の材質としては、ゴム輪以外は強
度、剛性、耐食性を併せ具えたものであればとくに限定
する必要はない。たとえば、金属材料であれば防食塗装
を施した鋳鉄や鋼材、砲金などの銅合金、ステンレス鋼
などが適当であり、プラスチック材としてはポリアミド
やポリアセタールなどのエンジニアリングプラスチック
が挙げられる。またロックリングとしてはとくに弾性、
硬度に留意する必要があり、銅合金やステンレス鋼から
選ぶのが好ましい。ゴム輪は合成ゴムの中から適宜選択
すれば足りる。

【００２１】本発明に係る管継手の接合手順を図４に基
づいて説明する。 （１）図４（Ａ）までの工程 (イ)あらかじめプラスチック管１に移動フランジ５、テ
ーパリング６を預けておく。（図示せず） (ロ) 管内周面にインナーコア９を挿入する。 (ハ) 管外周面にロックリング７および押輪４のセット位
置をマーキングする。 (ニ) ロックリング７を挟み治具によって拡径し、管の所
定の位置（マーキング位置）にセットする。ロックリン
グ７から治具を取り外すと、ロックリング自体の弾性に
よってプラスチック管外周面に張りつく。 （２）図４（Ｂ）までの工程 (ホ) 押輪４を所定の位置（マーキング位置）にセットす
る。 (ヘ) ゴム輪３を押輪の内端面４１に接するようにセット
する。 （３）図４（Ｃ）までの工程 (ト) 継手本体２に接合部品ごとプラスチック管１に挿入
する。ゴム輪３が継手本体の所定の位置に来るまで挿入
する。 (チ) テーパリング６をプラスチック管１と押輪４との間
の隙間へ挿入する。テーパリング６の先端はロックリン
グ７と押輪４の隙間を押し拡げるように入り込む。しか
し、この時点ではテーパリング６は奥まで入り切らな
い。 （４）図４（Ｄ）までの工程 (リ) ボルトナット８を締め付けると、移動フランジ５に
よってテーパリング６が押輪４の内面に圧入され押輪内
面のテーパ面に沿って縮径する。これによって楔作用が
発現しロックリング７がプラスチック管外周面に強く食
込む。 (ヌ) ボルトナット８を締め続けると、テーパリング６と
押輪４の端面が同一面となり、この時点より押輪４がゴ
ム輪３を圧縮し、止水に必要な面圧が発生する。

【００２２】図５は前記のマーキングの指標となる理想
的なロックリングの取り付け位置を示した一部縦断正面
図であり、押輪の内端面４１から段差４４までの長さを
Ｌ1とし、ロックリング７の全長をＬ2としたとき、縮み
代、伸び代を何れも（Ｌ1−Ｌ2）／２と等しく採った位
置関係を図示したものである。またこのように伸縮自在
に設定した管継手部に引き抜き力が働いて最大限一方の
プラスチック管が移動したときの状態を図６に示し、ロ
ックリング７がプラスチック管１と共に移動して移動フ
ランジ５の接合側の側面５１と突き当り、これ以上の移
動を阻止して離脱を防止する機能が発現した状態であ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上に述べた通りプラスチック
管の外周面にロックリングが噛み込んだまま一体的に押
輪内を移動できるから、地震や車両の通行など一過性の
偏荷重や緩慢な地盤の沈下などによって誘発される引き
抜き方向や押し込み方向に外力が負荷しても、プラスチ
ック管間の相対的な間隔を伸縮して吸収する一方、押輪
端と移動フランジ端とで特定する移動範囲の限界をスト
ッパとして離脱阻止機能も発揮するから、耐震管継手と
して求められる二大要件を兼ね具えた理想的な管路を形
成する効果が顕われる。

【００２４】さらに本発明に係る管継手においては、離
脱阻止機構と止水機構とが完全に分離して形成されてい
るから、つぎのような副次的な効果が含まれることも看
過できない特徴の一つである。 （1）ロックリングとゴム輪とが直接接触しない構造で
あるから、ロックリング分割部への噛み込みからゴム輪
を保護する、バックアップリングのような部材の必要性
がなくなった。 （2）管継手に防食塗装を施した金属材料を使用した場
合、ロックリングが通水領域にないから 継手が急速に伸縮 ロックリングが移動フランジ、または押輪内端面に激
突 塗装の剥離 腐食 という過程を経ても赤水が水道水に混入して最終需要先
に配水される虞れがない利点もあり、信頼性の高い管路
を提供して安定したアーバンライフを支える一要因とな
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す一部断面正面図であ
る。

【図２】同形態におけるテーパリングの縦断正面図
（Ａ）と側面図（Ｂ）である。

【図３】同形態におけるロックリングの一部断面正面図
（Ａ）と側面図（Ｂ）である。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）によって本発明の実施形態を現
地で取り付ける手順をそれぞれの一部断面正面図で示
す。

【図５】同形態でとくに好ましい部材間の位置関係を示
す一部断面正面図である。

【図６】図４の形態において引き抜き力が作用して一方
の管が最大限移動したときの位置関係を示す一部断面正
面図である。

【図７】従来技術を示す縦断正面図である。

【図８】別の従来技術を示す縦断正面図である。

【図９】さらに別の従来技術を示す縦断正面図である。

【符号の説明】

１ プラスチック管 ２ 継手本体 ３ ゴム輪 ４ 押輪 ５ 移動フランジ ６ テーパリング ７ ロックリング ８ ボルトナット ９ インナーコア 11 管端 21 端面 22 フランジ 41 内端面 42 テーパ面 43 外端面 44 段差面 51 接合側の側面 61 テーパ面 62 水平面 63 接面 64 一つ割 71 歯形 72 一つ割

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−123917（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−82420（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−40890（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−59290（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16L 21/08 F16L 47/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック管を接合する管継手におい
   て、管軸を揃えて対向する２本のプラスチック管１の管
   端１１を共通して継手本体２に挿入し、該管端１１から
   所望の距離を隔ててプラスチック管の外周面へ外嵌した
   移動フランジ５と継手本体２を締結し、該締結によって
   継手本体２と移動フランジ５間に介装した押輪４とテー
   パリング６の楔作用によって、プラスチック管と共に一
   定距離内で伸縮自在、かつ離脱不能にプラスチック管の
   外周面へ噛合するようにロックリング７を付勢すること
   を特徴とするプラスチック管用の管継手。
2. 【請求項２】 請求項１において、継手本体２の端面２
   １と共にゴム輪３を挾圧する内端面４１を具え管端１１
   から逆方向に向って拡径するテーパ面４２を経て移動フ
   ランジ５と圧接する外端面４３よりなる押輪４と、前記
   テーパ面４２の内周面と同一勾配のテーパ面６１を外周
   面とし水平面６２を内周面とする一つ割で拡がり勝手の
   テーパリング６と、該水平面６２と圧接してプラスチッ
   ク管１の外周面に噛合する歯形７１を刻設した一つ割で
   縮み勝手のロックリング７と、前記移動フランジ５と継
   手本体２端部のフランジ２２とを締結するボルトナット
   ８からなることを特徴とするプラスチック管用の管継
   手。
3. 【請求項３】 請求項２においてプラスチック管の接合
   工事で移動フランジ５の接合側の側面５１と押輪４の縮
   径した段差面４４との距離をＬ1とし、プラスチック管
   の外周面に噛合するロックリング７の長さをＬ2とした
   とき、ロックリング７の押輪４内における取り付け位置
   を前記側面５１からと段差面４４からとをそれぞれ（Ｌ
   1−Ｌ2）／２として、伸び代と縮み代をほぼ均等に設定
   したことを特徴とするプラスチック管用の管継手。