JP4236395B2 - インサーション管の配管構造および施工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はインサーション管の配管構造および施工方法に関し、特にたとえば既設の老朽管等をその内側から更生（補修）・更新するために用いられる合成樹脂からなる、インサーション管の配管構造および施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既設管を内側から更生・更新するために使用される図８（Ａ）に示すインサーション管１は、図８（Ｂ）に示すように、管１の周方向の一部に形成されている押し込み部分１ａを押し板等により押し込んで縮径加工が施される。このように縮径加工を施すのは、既設管への挿入抵抗を軽減させるためである。そして、縮径加工が施されたインサーション管１を既設管に挿入した状態で、インサーション管１の内側に所定の圧力の加熱蒸気を供給することにより断面形状が略円形の管に復元させる（図８（Ｃ）参照）。これによりインサーション管１により既設管の更生・更新を行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、インサーション管１の押し板等により押し込まれた押し込み部分１ａは、図８（Ｃ）に示すように、復元された後でも偏平な状態となり管壁が全周に亘って真円とならないという問題がある。そのため、この復元されたインサーション管１の端部をたとえば電気融着継手の受口に融着接合する場合、インサーション管１の端部の外周面と電気融着継手の受口の内周面との間に隙間ができて、両者が密着しないことによる接合不良のおそれがある。この接合不良を解消するためには、インサーション管１の端部の管壁が十分に真円に近づくように矯正処理を行う必要があり、そのための手間および時間が掛かるという問題がある。
【０００４】
なお、この矯正処理として、たとえば組み立てた状態で円筒形となる矯正治具をインサーション管１の端部の外周面に装着して締め付けて、この矯正治具を加熱する方法がある。これにより、管１の端部の外周面を矯正治具の内周面の形状となるように矯正することができる。
【０００５】
また、インサーション管１は、縮径加工が施されて既設管に挿入し易くしているが、既設管に曲がり部が存在している場合は、さらに挿入し易くするために、このインサーション管１をボイラ等の加熱装置により加熱して、この加熱した状態で既設管内に挿入することがある。そして、この加熱の際には、Ｕ字形に縮径されたインサーション管が挿入の途中で復元しないように、インサーション管１を加熱する最適な温度条件を見出す必要があり、手間および時間が掛かる。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、管端をたとえば電気融着継手やメカニカル継手の受口に確実に接合できるように、十分に真円に近づくように復元することができるとともに既設管に挿入し易い、インサーション管の配管構造および施工方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリブテンのいずれかからなる円形管を軟化点以上融点未満の温度で再加熱してコルゲート形状を付与し、既設管に挿入してコルゲート形状を付与する前の円形管と同等の円筒形に加熱復元したインサーション管と、別の合成樹脂管とを接続した配管構造であって、加熱復元したインサーション管の端部に、矯正処理を行うことなく電気融着継手の受口を融着接合、或いはメカニカル継手の受口を接合することにより別の合成樹脂管を接続した、配管構造である。
【０００９】
第２の発明は、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリブテンのいずれかからなる円形管を軟化点以上融点未満の温度で再加熱してコルゲート形状を付与したインサーション管を端部を残して既設管内に挿入し、その後加熱して少なくとも端部をコルゲート形状を付与する前の円形管と同等の円筒形に復元し、復元後のインサーション管の端部に、矯正処理を行うことなく電気融着継手の受口を融着接合、或いはメカニカル継手の受口を接合する、インサーション管の施工方法である。
【００１１】
【作用】
第１の発明の配管構造によると、軟化点以上融点未満の温度で再加熱することによってコルゲート形状が付与されたインサーション管を加熱することにより、管の全体の周壁を十分に真円に近い円筒形に復元させることができるし、端部を加熱することにより、矯正処理を行わなくても、端部の周壁をコルゲート形状を付与する前の円形管と同等の十分に真円に近い円筒形に復元させることができる。よって、インサーション管の端部を電気融着継手の受口に接合する場合、このインサーション管の端部の円筒形の外周面と電気融着継手の受口の円筒形の内周面との間の隙間が全周に亘って均一となり密着するので、両者を確実に融着接合することができる。また、インサーション管の端部をメカニカル継手の受口に接合するときは、端部をその受口に嵌合させた状態で、端部の外周面とメカニカル継手に設けられているゴム輪等の内周面とを確実に密着させることができる。
【００１２】
第２の発明のインサーション管の施工方法によると、インサーション管にはコルゲート形状が付与されて曲がり易くなっているので、既設管に曲がり部が存在しているときでも、インサーション管をスムースに既設管内に挿入することができる。そして、インサーション管を既設管内に挿入した状態で加熱して、少なくとも管端の周壁を円筒形に復元させることができるし、管の全体に亘って円筒形に復元させることができる。ここで、この復元した管の端部の周壁は、矯正処理を行わなくても、コルゲート形状を付与する前の円形管と同等の十分に真円に近い円筒形に復元するため、この復元したインサーション管の端部を電気融着継手の受口に接合する場合、インサーション管の端部の外周面と電気融着継手の受口の内周面との間に隙間ができずに密着するので、両者を確実に接合することができる。また、インサーション管の端部をメカニカル継手の受口に接合するときは、端部をその受口に嵌合させた状態で、端部の外周面とメカニカル継手に設けられているゴム輪等の内周面とを確実に密着させることができる。
【００１４】
【発明の効果】
第１の発明のインサーション管の配管構造、および第２の発明のインサーション管の施工方法によると、インサーション管にコルゲート形状が付与されているので、既設管に曲がり部が存在している場合であっても、スムースに挿入することができる。また、従来のようにインサーション管に柔軟性を持たせるために加熱する必要がなく、その分だけ簡単に挿入作業を行うことができる。そして、軟化点以上融点未満の温度で再加熱することによってコルゲート形状を付与するため、たとえ管端に矯正処理を行わなくても、復元後の管端の周壁がコルゲート形状を付与する前の円形管と同等の十分に真円に近い円筒形となるので、この管端を電気融着継手やメカニカル継手を用いて、加熱復元したインサーション管の端部を溶解させる、或いは機械的に嵌め込むことによって別の合成樹脂管に接続する際に、適切な接合を施すことができる。
【００１５】
そして、既設管内に挿入されたインサーション管の全体に亘って加熱して、管全体の周壁を円筒形に復元させることにより、コルゲート形状に基づく流量抵抗損や流体の圧力損失を解消することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
【実施例】
この発明の一実施例のインサーション管１０は、図３に示すように、管壁１０ａの軸方向に平行な断面の形状が波形のコルゲート管であり、材質が合成樹脂（ポリエチレン，ポリブテン，ポリプロピレン，塩化ビニル，ナイロン等）であるが、ここではポリエチレンの実施例を示す。このインサーション管１０は、図５および図６に示すように、たとえば既設の老朽化した鋳鉄製や鋼製のガス管（以下、「既設管」と言う。）１２をその内側から更生または更新するインサーション管１０の施工方法に適用することができるものである。そして、既設管１２としては、たとえば地中に埋設してあるものや、地上に配管されているものがある。また、この発明の一実施例のインサーション管の製造方法は、図３に示すインサーション管１０を製造するためのものであり、具体的には、図１〜図３に示す手順に従って実施される。
【００１８】
次に、図１〜図３を参照して、インサーション管の製造方法を説明する。インサーション管１０の製造手順として、まず、図１に示す円形管１４を製造する。この円形管１４は、従来公知の押出成形機（図示せず）により成形されて、金型を通って押し出されてきたものであり、外径が既設管１２の内径よりも少し小さいサイズであって断面形状が円形（真円）である。管壁１４ａの厚みは全周に亘って均一である。そして、この成形された円形管１４は、常温になるまで完全に冷却される。
【００１９】
次に、この冷却された円形管１４をたとえばヒータ加熱炉を通過させて約１０５°Ｃに再加熱する。この再加熱温度は、円形管１４の融点未満の温度（軟化点温度以上）であり、円形管１４の材質がポリエチレンであれば、約１００〜１１０°Ｃが好ましい。そして、図２に示すように、この加熱された円形管１４を、たとえば押出成形機と同一ライン中に設置された成形金型１６に通してコルゲート形状を連続的に付与する。そして、このコルゲート形状が付与された管を成形金型１６から取り出して、この形状を保持した状態で冷却する。このようにして図３に示すコルゲート形状が付与されたインサーション管１０を製造することができる。このようにコルゲート形状を付与するのは、インサーション管１０を曲がりやすくして、既設管１２の曲り部１８に挿入するときに通過し易いようにするためである。
【００２０】
この成形金型１６は、図２に示すように、上下二つ割になった多数の金型２０，…を備えている。金型２０は、上下それぞれにおいてチェーンによって環状に連結しており、図２の矢印２６の示す方向に回転移動するようになっている。再加熱された円形管１４は、成形金型１６の内側に送り込まれて、矢印２６の方向に移動している間にパイプ２２の多数の小孔２２ａから吐出される圧力空気により膨張し、そして金型２０の内面に押し付けられて内圧をかけた状態で空気冷却することによりコルゲート形状に成形（内圧ブロー成形）される。図２（A）に示す２４は密閉栓である。この成形金型１６の内面は、図２に示すように、移動方向２６に平行する断面形状が波形（コルゲート形状）に形成されている。
【００２１】
なお、この実施例では、図２に示すように、円形管１４を内圧ブロー成形によりコルゲート形状を付与してインサーション管１０を得るようにしたが、これに代えて、円形管１４を成形金型１６の内面に真空吸引して引き付けることによってコルゲート形状を付与し、これでインサーション管１０を得るようにしてもよい。
【００２２】
次に、図３に示すように形成されたインサーション管１０を使用して、たとえば図４に示すような曲り部１８を含む老朽化した既設管（鋼製のガス管）１２をその内側から更生・更新する手順を説明する。この既設管１２は、断面形状が略真円であり、内径がインサーション管１０の外径よりも少し大きいサイズとなっている。そして、曲り角度が約９０°の曲り部１８は、直管部２８とネジ接合されている。なお、インサーション管１０は、所定の長さに切断されて束ねられていたり、巻かれた状態となっている。
【００２３】
まず、図５に示すように、インサーション管１０を常温の状態でこの曲り部１８を含む既設管１２に挿入する。次に、既設管１２内に挿入されたインサーション管１０を、円形管１４にコルゲート形状を付与したときの温度（約１０５°Ｃ（約１００〜１１０°Ｃ））に加熱する。そして、この加熱した状態でインサーション管１０の内側に圧力空気を供給することにより、コルゲート形状に形成されたインサーション管１０を引き伸ばして元の円形管１４と同等の円形管に復元させる（図６参照）。これでインサーション管１０の既設管１２への挿入および復元作業が終了し、既設管１２を更生・更新することができる。
【００２４】
なお、インサーション管１０を復元させるときの加熱は、たとえばボイラが発生する加熱蒸気を使用している。そして、コルゲート形状のインサーション管１０の内側に圧力空気を供給することにより、インサーション管１０を元の円形管１４と同等の円形管に復元させたが、これに代えて、コルゲート形状のインサーション管１０を加熱した状態で管１０の両端を引き離す方向に引っ張って、張力を掛けることにより元の円形管１４と同等の形状に復元させてもよい。
【００２５】
図１〜図３に示すこのインサーション管の製造方法によると、円形管１４を融点未満の所定の約１０５°Ｃの温度で再加熱することにより、この円形管１４に対して簡単にコルゲート形状を付与したインサーション管１０を製造することができる。そして、このコルゲート形状が付与されたインサーション管１０は、管の全体をこの融点未満の所定の約１０５°Ｃの温度で加熱することによって、その加熱した管の全体の周壁が十分に真円に近い円筒形に復元するものであり、このようなコルゲート形状のインサーション管１０を安定した品質で簡単に製造することができる。
【００２６】
なお、このようにコルゲート形状が付与されたインサーション管１０の周壁を十分に真円に近い円筒形に復元させることができるのは、コルゲート形状が付与された状態では、図８（Ｂ）に示す従来のように、管壁の一部が押し込まれてＵ字状またはハート形に変形されておらず、円形となっているからである。そして、円形管１４に対してコルゲート形状を付与した温度が円形管１４の融点未満の温度であるので、コルゲート形状が付与されたインサーション管１０は元の円形管１４の形状を記憶しているからでもある。したがって、コルゲート形状のインサーション管１０を、そのコルゲート形状が付与された所定の融点未満の温度に加熱することにより、その記憶されている元の円形管１４の十分に真円に近い円筒形に復元させることができる。
【００２７】
そして、図４〜図６に示すインサーション管の施工方法によると、インサーション管１０は、コルゲート形状が付与されて曲がり易くなっているので、図５に示すように既設管１２に曲り部１８が存在しているときでも、インサーション管１０をスムースに既設管１２内に挿入することができる。したがって、従来のようにインサーション管１０に柔軟性を持たせるために加熱する必要がなく、その分だけ簡単に挿入作業を行うことができる。
【００２８】
また、インサーション管１０を既設管１２内に挿入した状態で、インサーション管１０の全体を融点未満の所定の温度（約１０５°Ｃ（約１００〜１１０°Ｃ））に加熱することにより、元の円形管１４と同等の円筒形状に復元させることができる。このように円筒形に復元したインサーション管１０は、コルゲート形状に基づく流体の流量抵抗損や流体の圧力損失を解消することができる。
【００２９】
さらに、この復元したインサーション管１０の端部の周壁は、復元前の元の円形管１４のように十分に真円に近い円筒形に復元する。したがって、この復元したインサーション管１０の端部を、図７に示すように、たとえば電気融着継手３０の受口３２に接合する場合、このインサーション管１０の端部３４の円筒形の外周面と電気融着継手３０の受口３２の円筒形の内周面との間の隙間が全周に亘って均一となり密着するので、両者を確実に融着接合することができる。これにより、従来のように管端に対して矯正処理を行う必要がなく、極めて簡単で確実に融着接合の作業を行うことができる。
【００３０】
この電気融着継手３０の他方の受口３２には、新規の合成樹脂管３６が融着接合されている。ただし、電気融着継手３０のこの他方の受口３２に融着接合された新規合成樹脂管３６に代えて、既設合成樹脂管、またはこの実施例と同等の復元したインサーション管の端部を融着接合してもよい。この電気融着継手３０は従来公知のものであり、インサーション管１０と同等の熱可塑性樹脂からなる筒状の継手本体３８を含む。継手本体３８の両端には受口３２，３２が形成され、その内面の近傍にはコイル状の発熱体４０が設けられている。発熱体４０の両端部は、継手本体３８の外周面に突出して形成された継手端子４２，４２に接続されている。この継手端子４２，４２に通電することによって、各受口３２に嵌合された各管１０および３６の各端部３４および４４と継手本体３８との融着接合が行われる。
【００３１】
ただし、上記実施例では、図７に示すように、インサーション管１０の端部３４を電気融着継手３０に融着接合したが、これに代えて、インサーション管１０の端部３４を従来公知のメカニカル継手に接合してもよい。つまり、インサーション管１０の端部３４をメカニカル継手の受口に接合するときは、インサーション管１０の端部３４の外周面とメカニカル継手に設けられているゴム輪等の内周面とを密着させる必要があるが、復元したインサーション管１０の端部３４の外周面は十分に真円に近い円筒形であるので、端部３４をその受口に嵌合させた状態で、端部３４の外周面とゴム輪の内周面とを確実に密着させることができる。これにより、復元したインサーション管１０の端部３４に対して矯正処理を行う必要がなく、極めて簡単で確実に接合作業を行うことができる。
【００３２】
そして、上記実施例では、図５に示すコルゲート形状が付与されたインサーション管１０を加熱することなく既設管１２内に挿入したが、たとえば既設管１２に複数の曲り部１８が存在しており、このコルゲート形状のインサーション管１０を既設管１２内に挿入するときの抵抗が比較的大きい場合は、インサーション管１０を予め約８０〜９０°Ｃ（材質がポリエチレンの場合）の温度に加熱して柔軟な状態にしておき、この状態で既設管１２内に挿入してもよい。つまり、この実施例のコルゲート形状が付与されたインサーション管１０を加熱した方が曲がり易くなり、既設管１２に比較的簡単に挿入することができる。なお、インサーション管１０を加熱するときの温度は、インサーション管１０に付与されたコルゲート形状が無くならず、残すことができる程度の温度とする。
【００３３】
また、図６に示すように、インサーション管１０の全体に亘って加熱して円形管に復元させたが、これに代えて図には示さないが、インサーション管１０の端部のみを加熱することによりその端部の周壁を円筒形に復元させてもよい。このように管１０の端部の周壁を十分に真円に近い円筒形に復元させることにより、図７に示す電気融着継手３０の受口３２にこの復元した管１０の端部を上記実施例と同様に、矯正処理を行うことなく確実に融着接合することができる。ただし、インサーション管１０の端部以外のコルゲート形状が付与されたままとなっている部分では、コルゲート形状に基づく流体の流量抵抗損や圧力損失が発生することが考えられるが、インサーション管１０の長さが短い場合や直径が大きい場合には、圧力損失等が比較的小さいので許容できる場合がある。
【００３４】
さらに、上記実施例では、図２に示すように、押出成形機から押し出されてきた円形管１４を同一ライン中に設置された成形金型１６に通して順次コルゲート形状を付与してインサーション管１０を製造したが、これに代えて、押出成形機から押し出されてきた円形管１４を所定の長さに切断して、その所定の長さに切断されたインサーション管１０に対して成形金型１６によりコルゲート形状を付与してもよい。
【００３５】
そして、上記実施例では、鋳鉄製や鋼製の既設管１２にこの発明を適用したが、これ以外にもたとえば合成樹脂製の既設管にこの発明を適用することができる。
【００３６】
また、上記実施例では、既設管１２内の圧力が大気圧を超えるガス管にこの発明を適用したが、これ以外にもたとえば上水用の既設管や、管内の圧力が大気圧である下水用の既設管にこの発明を適用することができる。
【００３７】
さらに、上記実施例では、円形管にコルゲート形状を付与するときの再加熱温度として、材質がポリエチレンである場合を例として挙げたが（約１００〜１１０°Ｃ）、たとえば材質がポリブテン，ポリプロピレン，塩化ビニル，ナイロン等である場合は、上記実施例と同様に、軟化点温度以上で融点未満であって、コルゲート形状成形性および形状記憶性に適した温度を選定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例に係るインサーション管のコルゲート形状が付与される前の状態を示す正面図、（Ｂ）は図１（Ａ）実施例のインサーション管を示す側面図である。
【図２】（Ａ）は図１実施例のインサーション管にコルゲート形状を付与する状態を示す縦断面図、（Ｂ）は図２（Ａ）実施例のインサーション管および成形金型を示すＩＩＢ−ＩＩＢ断面図である。
【図３】（Ａ）は図１一実施例に係るインサーション管にコルゲート形状を付与した後の状態を示す正面図、（Ｂ）は図３（Ａ）実施例のインサーション管を示す側面図である。
【図４】図３実施例のインサーション管が挿入される既設管を示す縦断面図である。
【図５】図３実施例のインサーション管を既設管に挿入した状態を示す縦断面図である。
【図６】既設管に挿入された図３実施例のインサーション管を円形管に復元させた後の状態を示す縦断面図である。
【図７】図６実施例の復元したインサーション管の端部を電気融着継手に融着接合した状態を示す縦断面図である。
【図８】（Ａ）は従来のインサーション管の縮径加工が施される前の状態を示す側面図、（Ｂ）は図８（Ａ）の従来のインサーション管の縮径加工が施された後の状態を示す側面図、（Ｃ）は図８（Ｂ）の従来のインサーション管の復元後の状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ …インサーション管
１０ａ …管壁
１２ …既設管
１４ …円形管
１４ａ …管壁
１６ …成形金型
１８ …曲り部
２０ …金型
３０ …電気融着継手
３２ …受口
３４ …復元後のインサーション管の端部
４０ …発熱体

Claims (2)

1. ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリブテンのいずれかの合成樹脂からなる円形管を軟化点以上融点未満の温度で再加熱してコルゲート形状を付与し、既設管に挿入してコルゲート形状を付与する前の前記円形管と同等の円筒形に加熱復元したインサーション管と、別の合成樹脂管とを接続した配管構造であって、前記加熱復元したインサーション管の前記端部に、矯正処理を行うことなく電気融着継手の受口を融着接合、或いはメカニカル継手の受口を接合することにより前記別の合成樹脂管を接続した、インサーション管の配管構造。
2. ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリブテンのいずれかの合成樹脂からなる円形管を軟化点以上融点未満の温度で再加熱してコルゲート形状を付与したインサーション管を端部を残して既設管内に挿入し、その後加熱して少なくとも前記端部をコルゲート形状を付与する前の前記円形管と同等の円筒形に復元し、前記復元後のインサーション管の前記端部に、矯正処理を行うことなく電気融着継手の受口を融着接合、或いはメカニカル継手の受口を接合する、インサーション管の施工方法。

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