JP4495996B2 - 合成樹脂製二層コルゲート管およびこのコルゲート管を老朽化した既設配管内へ挿通する配管の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、合成樹脂製二層コルゲート管およびこのコルゲート管を老朽化した既設配管内へ挿通する配管の補修方法に関する。

ガスや水道の既設配管が老朽化した場合、地面等を掘削して配管を新しく交換する代わりに、既設配管内に可撓性のあるコルゲート管を挿入し、このコルゲート管を新しい配管として使用する方法が行われている。

この既設配管へのコルゲート管の挿入工法としては、既設配管の一方の開口端から他方の開口端まで挿通された牽引用の線状材に、樹脂製のコルゲート管の先端を既設配管の一方の開口端側で固定したのち、既設配管の他方の開口端側から前記線状材を牽引する牽引動作と、既設配管の一方の開口端側からコルゲート管を既設配管内に押し込む押し込み動作とを行い、既設配管内にコルゲート管を挿入する工法（たとえば、特許文献１参照）が既に提案されている。
すなわち、押し込み動作と牽引動作を繰り返すことによって、曲がり部のある既設配管でもコルゲート管を挿入するようになっている。

しかしながら、従来から知られている単層のコルゲート管は、構造上、屈曲性に優れ、曲がりのある配管などに使用されているが、以下のような２つの問題がある。
すなわち、１つ目は、内面の凹凸が大きくなるため、内部を流れる流体の圧力損失が大きいこと、２つ目は、使用時に外面に傷が発生する恐れがあるために、内圧がかかる使用状況下では品質を保証が難しい。したがって、従来のコルゲート管は、保護管（さや管）としての利用がほとんどである。

一方、断面波形をした蛇腹状の外層管状部と、この外層管状部に内嵌された状態の内層管状部とを有し、外層管状部と、内層管状部とが、外層管状部の断面波形の谷部にあたる部分のみで一体化されている合成樹脂製二層コルゲート管も既に提案されている（たとえば、特許文献２、３参照）。

しかし、先に提案されている合成樹脂製二層コルゲート管の場合、内層管状部が平滑な管状をしているため、内部をながれる流体の圧力損失を大幅に低減できるものの、以下のような問題がある。すなわち、平滑な内層管状部を備えた結果、外層管状部の伸縮を著しく妨げるため、内層管状部を構成する樹脂材料の引張弾性領域内でしか曲げることができず、屈曲性がほとんどない。無理に曲げようとすると、内層管状部が降伏し、内圧強度が保証できない。したがって、上記特許文献２、３で提案された合成樹脂製二層コルゲート管は、このような問題から、電線管や農下水管などの無圧管や保護管としての使用しかされていない。

特開2002-188755号公報 特開2000-175327号公報 特許271470号公報

本発明は、上記事情に鑑みて、老朽化した曲がりのある既設配管内でもスムースに挿入できて、既設配管の補修ができるとともに、挿入の際に外面に傷がついても内部を流れる流体の漏洩等が無い強度的を有し、圧力損失も最小限に止めることができるコルゲート管およびこのコルゲート管を用いた配管の補修方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の合成樹脂製二層コルゲート管（以下、「請求項１のコルゲート管」と記す）は、管軸方向の切断面が略波形をした外層管状部と、この外層管状部に内部に配置され、管軸方向の切断面が外層管状部と同じピッチの略波形をした内層管状部とを有し、外層管状部と、内層管状部とが、断面波形の谷部にあたる部分のみで一体化されているとともに、内層管状部の山部が外層管状部の山部内に入り込んでいる合成樹脂製二層コルゲート管であって、内層管状部は、その外層管状部との一体化部と一体化部との間の非一体化部分のコルゲート管の周方向の壁面長さが、使用状況下で最も大きく曲げられた場合の、隣接する２つの前記一体化部間の最大距離と同じ長さに形成されていることを特徴としている。

本発明の請求項２に記載の合成樹脂製二層コルゲート管（以下、「請求項２のコルゲート管」と記す）は、請求項１のコルゲート管において、外層管状部の外壁面の谷部の底から山部の頂部までの長さ（ｈ）と、外層管状部の外径（Ｄ）とが、０．０８≦ｈ／Ｄ≦０．０９を満足することを特徴としている。

本発明の請求項３に記載の合成樹脂製二層コルゲート管（以下、「請求項３のコルゲート管」と記す）は、請求項１または請求項２のコルゲート管において、 内層管状部の最小内径（ｄ１）と、内層管状部の最大内径（ｄ２）とが０．８５≦ｄ１／ｄ２≦０．９５を満足することを特徴としている。

本発明の請求項４に記載の合成樹脂製二層コルゲート管（以下、「請求項４のコルゲート管」と記す）は、請求項１〜請求項３のいずれかのコルゲート管において、外層管状部が、土中に埋設されたときの土圧に単独で耐える強度を備えていることを特徴としている。

本発明の請求項５に記載の合成樹脂製二層コルゲート管（以下、「請求項５のコルゲート管」と記す）は、請求項１〜請求項４のいずれかのコルゲート管において、内層管状部が、単独で内部を流れる圧力流体の圧力に耐える強度を備えていることを特徴としている。

本発明の請求項６に記載の合成樹脂製二層コルゲート管（以下、「請求項６のコルゲート管」と記す）は、請求項１〜請求項５のいずれかのコルゲート管において、外層管状部および内層管状部が密度０.９３０〜０.９５５のポリエチレンで形成されていることを特徴としている。

また、本発明にかかる配管の補修方法は、請求項１〜６記載のいずれかに記載のコルゲート管を老朽化した既設配管内へ挿通し、挿通したコルゲート管を新しい配管とすることを特徴としている。

本発明にかかる合成樹脂製二層コルゲート管は、以上のように、管軸方向の切断面が略波形をした外層管状部と、この外層管状部に内部に配置され、管軸方向の切断面が外層管状部と同じピッチの略波形をした内層管状部とを有し、外層管状部と、内層管状部とが、断面波形の谷部にあたる部分のみで一体化されている、すなわち、独立した凹凸をもつ２層に形成されているので、単層のみのコルゲート管と同等の屈曲性を有する。また、内層管状部の山部が外層管状部の山部内に入り込んでいるので、圧力損失の低下を最小限となる。
したがって、曲げる場合にも、エルボやベンドなどの継手を必要とせず、安価に、複雑なまがりのある管路を構成することができ、内圧・外圧が加わる環境下（つまり圧力管）としても使用できる。

さらに、外層管状部と内層管状部とが、谷部で一体化されているので、既設配管への挿入時に、外層管状部および内層管状部を同時に挿入していくことができる。また、挿入時に、既設配管との摩擦は外層管状部にのみ限定されるので、傷が発生しても、内層管状部は全くダメージを受けることがない。したがって、肉厚を必要以上に大きくするなどの大幅な安全を見込まなくても品質を保証できる。これは、不必要に肉厚を増加する必要のないとういことから、材料の無駄がなく、屈曲性も良好であり、曲がりの通過にも有利となる。

しかも、内層管状部が外層管状部と同じピッチで形成されている（山部と谷部とが一致）ので、曲がりの圧縮側の内面において、内層管状部が、管の内側に飛び出ることなく曲がるので内部を流れる流体の妨げとならない。

また、内層管状部は、その外層管状部との一体化部と一体化部との間の非一体化部分のコルゲート管の周方向の壁面長さが、使用状況下で最も大きく曲げられた場合の、隣接する２つの前記一体化部間の最大距離と同じ長さに形成されているので、既設配管へ挿入時に既設配管の曲がり部に沿ってスムースに曲がるとともに、使用状況下で最も大きく曲げられた場合にも、内層管状部の山部が略真っ直ぐになるだけで、樹脂自体を塑性変形させるような力が働かない。したがって、曲げによって内層管状部の壁面が破損したりすることがない。

請求項２のコルゲート管は、外層管状部の谷部の底から山部の頂部までの長さ（ｈ）と、外層管状部の外径（Ｄ）とが、０．０８≦ｈ／Ｄ≦０．０９を満足するので、
外圧による偏平や曲げに対しても十分な強度を確保しながら、できるだけ大きな内径とすることができる。すなわち、ｈ／Ｄが０．０８未満であれば、同一の外径であっても山の高さが小さくなり、コルゲート管の偏平強度が低下し、曲げたときに偏平が大きくなり、極端な場合には座屈してしまう恐れがある。また、０．０９を超えると、十分な強度があるものの、内径が小さくなって、流路が極端に狭くなる。圧力損失は内径の５乗に比例することから、内径を小さくすることによる影響は非常に大きいものである。

請求項３のコルゲート管は、内層管状部の最小内径（ｄ1）と、内層管状部の最大内径（ｄ2）とが０．８５≦ｄ1／ｄ2≦０．９５を満足するので、老朽化したガス管（９０°エルボを含む配管）に挿入される場合においても、使用状況下で最も大きく曲げられた場合にも、内層管状部の山部が略真っ直ぐになるだけで、樹脂自体を塑性変形させるような力が働かない。したがって、曲げによって内層管状部の壁面が破損したりすることがない。

すなわち、内層管状部の波形状に関しては、最小曲げ半径、コルゲート管の内径、波のピッチ、内層と外層が分かれている部分の内層長さなど様々な形状因子により影響を受けるので、これらを決定したのちに、上記の考え方から求められれば好ましい波形状とすることができるが、老朽化したガス管（９０°エルボを含む配管）に挿通して使用する場合では、ｄ1／ｄ2が０．８５未満では波が大きすぎて、つまり、凹凸が大きすぎて、圧力損失が増加したり、成形が不安定になったり、挿通時に外層と同時に内層まで傷が付く恐れが出てくる。一方、０．９５を超えると、内層管状部の波が小さすぎて、つまり、凹凸が不足（平滑に近くなる）し、大きく曲げられると、内層管状部が降伏する恐れがある。

請求項４のコルゲート管は、外層管状部が、土中に埋設されたときの土圧に単独で耐える強度を備えているので、また、圧力管として設計することができるので、そのまま埋設管として使用したり、老朽管に挿入する場合でも、補修ではなく、更新管として利用できる（外の既設配管がなくなっても問題ない）。

請求項５のコルゲート管は、内層管状部が、単独で内部を流れる圧力流体の圧力に耐える強度を備えているので、万が一、既設配管へ挿入するときに外層管状部が破損しても、内層管状部に破損がなければ、圧力流体を流す配管として使用できる。

請求項６のコルゲート管は、外層管状部および内層管状部が密度０.９３０〜０.９５５のポリエチレンで形成されているので、柔軟性を確保しながら高強度とすることができる。なお、特に限定されるものではないが、外層管状部は、十分な凹凸高さが確保できることから、できるだけ強度の高い高密度ポリエチレン、内層管状部は、高密度ポリエチレンもしくは変形・伸びに優れる中密度ポリエチレンを使用するのが好ましい。

本発明にかかる配管の補修方法は、本発明のコルゲート管を老朽化した既設配管内へ挿通し、挿通したコルゲート管を新しい配管とするようにしたので、従来の開削工法に比べて取替費用を大幅に削減できるし、施工時間も短い。

以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１および図２は、本発明にかかる合成樹脂製二層コルゲート管の１つの実施の形態をあらわしている。

図１および図２に示すように、この合成樹脂製二層コルゲート管１は、外層管状部２と内層管状部３とを備えている。
外層管状部２は、管軸方向の切断面が略波形をしていて、密度０.９３０〜０.９５５のポリエチレンで形成されている。

また、外層管状部２は、その外径をＤ、外層管状部２の波の谷部２１の底から山部２２の頂部までの高さをｈとしたとき、０．０８≦ｈ／Ｄ≦０．０９を満足するとともに、土中に埋設されたときの土圧に外層管状部２単独で耐える強度を備えている。

内層管状部３は、管軸方向の切断面が外層管状部２と同じピッチの略波形をし、密度０.９３０〜０.９５５のポリエチレンで形成されており、谷部３１が、外層管状部２の谷部２１と一体化され、山部３２が外層管状部２の山部２２内に入り込んでいる。

また、内層管状部３は、単独で内部を流れる圧力流体の圧力に耐える強度を備えている。

そして、このコルゲート管１は、以下のようにして、たとえば、図３に示す既設配管Ｐに挿入することができる。
すなわち、図示していないが、まず、先導糸の先端に落下傘状の風圧受け具を取り付け、風圧受け具を既設配管の一端に挿入したのち、コンプレッサ等で圧縮空気を既設配管の一端から他端に向けて送り、風圧受け具を圧縮空気によって既設配管の他端に送ることによって、先導糸を既設配管内に通す。

そして、先導糸の一端に牽引用ワイヤロープＲを取り付け、先導糸の他端を引っ張り、既設配管に牽引用ワイヤロープを通す。
つぎに、図３に示すように、コルゲート管１の先端に接続ネット等の牽引治具４を取り付けたのち、この牽引治具４に牽引用ワイヤロープＲの一端を固定したのち、既設配管Ｐの一端から作業者Ａがコルゲート管１を既設配管Ｐ内に送り込む動作をするとともに、既設配管Ｐの他端から作業者Ｂが牽引用ワイヤロープＲを牽引する動作を行うという作業を繰り返し、コルゲート管１を既設配管Ｐに挿入する。

そして、既設配管Ｐの他端からコルゲート管１の先端部がある程度突出すれば、牽引治具４を取り外すようになっている。
なお、コルゲート管１を既設配管Ｐに挿入する際には、コルゲート管１内にコルゲート管１より可撓性がある密着コイルスプリング等に芯材を挿入しておき、コルゲート管とともに芯材を既設配管Ｐ内に挿入し、コルゲート管の挿入完了後、コルゲート管から芯材を引き抜くようにしてもよい。

（実施例１）
図２に示す各部の寸法が以下の表１に示すとおりである呼び径２５Ａ、５０Ａのコルゲート管を高密度ポリエチレンにて試作し、図４に示すような、90°エルボの曲がりがある鋼製配管７内に挿通したところ、２５Ａで５個、５０Ａで３個の曲がりがあっても挿通することができ、また、挿通後に外観検査をおこなったところ、表面に既設管とのこすれによる傷が発生していたが、気密試験を行ったところ全く問題がなかった。

（比較例１）
各部の寸法が、上記実施例１のコルゲート管の内層管状部と同じである内層管状部形状をした単層のコルゲート管を試作し、実施例１と同様にして、鋼製配管７に挿入しようとしたが、屈曲時に偏平してしまい曲がりを通過することができなかった。

（比較例２）
各部の寸法が、上記実施例１のコルゲート管の外層管状部と同じである外層管状部形状をした単層のコルゲート管を試作し、実施例１と同様にして、鋼製配管７に挿入したところ、屈曲は非常に優れ、実施例１と同等の曲がりを挿通することができた。しかしながら、挿通後の外観検査において、傷が発生していることが確認できた。また、一部には貫通した破れも発生していた。

（比較例３）
内層管状部を平滑なものにした以外は、外層管状部の各部の寸法が実施例１と同様の２層コルゲート管を試作し、実施例１と同様にして、鋼製配管７に挿入したところ、圧力損失は良好であるものの、２５Ａで３曲がりしか通過することができなかった。また、管自体の屈曲性が悪いため、大きな牽引力が必要となり、外観検査を行ったところ、内層が破断したり、降伏して白化する箇所がみられた。

（比較例４）
図５に示すように、実施例１の外層管状部と同様の寸法の外層管状部と、この外層管状部の谷部に山部が一体化され、谷部が管内面側に突出した内層管状部とを備える２層コルゲート管９を試作し、実施例１と同様にして、鋼製配管７に挿入したところ、曲がりやすさは優れるものの、内層管状部が図６のように管路内面に折り曲がり、管を大きく曲げて使用する場合には内部を流れる流体の圧力損失が大きくなっていた。

本発明にかかる合成樹脂製二層コルゲート管の１つの実施の形態をあらわす断面図である。 図１の合成樹脂製二層コルゲート管の拡大断面図である。 本発明にかかる配管の補修方法の１つの実施の形態を説明する模式図である。 実施例および比較例で使用した配管の曲がり部の構造をあらわす断面図である。 比較例４で試作した２層コルゲート管の断面図である。 比較例４の２層コルゲート管の曲がり部の状態を説明する断面図である。

１ 合成樹脂製二層コルゲート管
２ 外層管状部
２１ 谷部
２２ 山部
３ 内層管状部
３１ 谷部
３２ 山部

Claims (7)

1. 管軸方向の切断面が略波形をした外層管状部と、この外層管状部に内部に配置され、管軸方向の切断面が外層管状部と同じピッチの略波形をした内層管状部とを有し、外層管状部と、内層管状部とが、断面波形の谷部にあたる部分のみで一体化されているとともに、内層管状部の山部が外層管状部の山部内に入り込んでいる合成樹脂製二層コルゲート管であって、内層管状部は、その外層管状部との一体化部と一体化部との間の非一体化部分のコルゲート管の周方向の壁面長さが、使用状況下で最も大きく曲げられた場合の、隣接する２つの前記一体化部間の最大距離と同じ長さに形成されていることを特徴とする合成樹脂製二層コルゲート管。
2. 外層管状部の谷部の底から山部の頂部までの長さ（ｈ）と、外層管状部の外径（Ｄ）とが、０．０８≦ｈ／Ｄ≦０．０９を満足する請求項１に記載の合成樹脂製二層コルゲート管。
3. 内層管状部の最小内径（ｄ1）と、内層管状部の最大内径（ｄ2）とが０．８５≦ｄ1／ｄ2≦０．９５を満足する請求項１または請求項２に記載の合成樹脂製二層コルゲート管。
4. 外層管状部が、土中に埋設されたときの土圧に単独で耐える強度を備えている請求項１〜請求項３のいずれかに記載の合成樹脂製二層コルゲート管。
5. 内層管状部が、単独で内部を流れる圧力流体の圧力に耐える強度を備えている請求項１〜請求項４のいずれかに記載の合成樹脂製二層コルゲート管。
6. 外層管状部および内層管状部が密度０.９３０〜０.９５５のポリエチレンで形成されている請求項１〜請求項５のいずれかに記載の合成樹脂製二層コルゲート管。
7. 請求項１〜６記載のいずれかに記載のコルゲート管を老朽化した既設配管内へ挿通し、挿通したコルゲート管を新しい配管とすることを特徴とする配管の補修方法。

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