JP4664349B2 - 配管穿孔機及び配管穿孔工法 - Google Patents

配管穿孔機及び配管穿孔工法 Download PDF

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Description

本発明は、水道管などの既設の流体用配管に穿孔を施すための配管穿孔機と配管穿孔工法に関する。
近年、水道管などの既設の流体用配管の途中に分岐管を設ける分岐管接続工事では、管路を上流側で止水することなく不断水の状態を維持したまま、既設管に穿孔を施し、分岐管を接続する工法が採用されている。このような工法によれば、例えば下記特許文献1に記載されているように、分岐管を接続するに際して断水の必要がないことから、水道水利用者などに対する利便性が高くなる。
図8,9は、従来工法によって、水道管などの既設管Kに分岐管55を接続する様子を示す正面部分断面図である。この工法では、まず、図8に示すように、2つ割T字管形状の分岐ケース51を既設管Kに外嵌して水密な状態で装着し、その分岐ケース51のフランジ部51aと仕切弁装置52(以下、仕切弁52と略称する場合がある。)のフランジ部52aとをボルト・ナットにより接続する。
次に、仕切弁52の他端側に配管穿孔機53(以下、穿孔機53と略称する場合がある。)を接続する。具体的には、仕切弁52のフランジ部52bと穿孔機53のフランジ部53aとをボルト・ナットにより接続する。穿孔機53には、先端に穿孔工具を取り付けた軸57が内蔵され、送り装置のハンドル54を回転することで、この軸57の進退移動が可能になっている。穿孔工具は、中心位置からドリル58が突出した円筒形のホールソー59により構成され、別に設けた駆動手段により回転駆動される。
仕切弁52に穿孔機53を接続した後、仕切弁52の弁体(不図示)を上方に退避させて仕切弁52の内部を連通状態に開放する。続いて、ホールソー59を回転させながらハンドル54の操作により軸57を既設管K側に進行させ、ホールソー59を穿孔位置に配置して既設管Kの周壁を穿孔する。穿孔が完了したら、ホールソー59の回転を停止し、ハンドル54を逆回転させて軸57を退行させる。切り取られた既設管Kの周壁の一部は、ドリル58により引っ掛けられて回収される。
軸57を十分に退行させてホールソー59を退避位置に配置した後、仕切弁52の弁体を降ろして仕切弁52の内部を閉鎖状態にする。そして、図9に示すように、穿孔機53を取り外し、代わりに分岐管55を接続する。この例では、仕切弁52のフランジ部52bと接続管56のフランジ部56aとをボルト・ナットにより接続し、この接続管56が備える受口に分岐管55の先端を挿入することで、仕切弁52と分岐管55とを接続している。
ところで、従来から出来るだけ小型の穿孔機を使用したいという強い要請がある。これは、穿孔機が小型であるほど、分岐管近傍のピット掘削範囲が小さくて済むうえ、消費エネルギーや設備コストを低減できて工事費用が安くなるためである。特に分岐部に受口を備えた分岐ケースを使用する場合には、上記のような分岐部にフランジ部を備えた場合に比べて全体長さが長くなるため、ピット掘削範囲を小さくすることが望ましい。しかしながら、穿孔機の繰り出し量(軸が突き出る長さ)は穿孔機型式により一定であり、小型の穿孔機では穿孔工具が既設管まで到達しない場合があるため、相応サイズの穿孔機を使用せざるを得なかった。
そこで、本発明者は、従来の穿孔機よりも大きい繰り出し量を得るべく、軸に接続して軸長さを延長する延長手段と、その軸の延長分を取り囲みうる筒状のアダプターとを配管穿孔機に備えることを考えたが、かかる場合には次のような問題があることが判明した。すなわち、軸長さを従来よりも長くすることにより、穿孔を完了した後、軸を目一杯に退行させて穿孔工具を退避位置に配置しても、仕切弁の弁体が穿孔工具に干渉してしまうという問題がある。この場合、仕切弁の内部を閉鎖状態にすることができず、仕切弁の操作に支障をきたすことになる。
特開2002−154004号公報
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸の長さを延長しても仕切弁装置の操作に支障をきたすことがない配管穿孔機と配管穿孔工法を提供することにある。
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る配管穿孔機は、先端に穿孔工具を取り付けた軸を進退させる送り装置と前記穿孔工具を駆動する駆動手段とを有する穿孔機本体を備え、仕切弁装置に装着可能な配管穿孔機において、前記仕切弁装置と接続可能で、前記穿孔機本体を前記仕切弁装置から離間させた位置に支持する筒状のアダプターと、前記アダプターの内部を前記穿孔機本体側の第1室と前記仕切弁装置側の第2室とに区画すると共に、前記軸が挿通される挿通孔が形成された仕切体とを有し、前記軸が、前記穿孔工具が穿孔位置にあるときに前記挿通孔との間に隙間を形成する小径部と、前記穿孔工具が退避位置にあるときに前記挿通孔を閉塞する大径部とを有するものである。
本発明の配管穿孔機は、穿孔機本体を仕切弁装置から離間させた位置に支持する筒状のアダプターを有する。アダプターの内部は、仕切体によって第1室と第2室とに区画されており、この仕切体に形成された挿通孔に軸が挿通された状態となる。既設管を穿孔する際には、軸を進行させて穿孔工具を穿孔位置に配置する。このとき、挿通孔には軸の小径部が挿通された状態となり、穿孔工具を駆動した際に仕切体と軸とが接触しないため、仕切体を損傷させることがない。
既設管を穿孔すると、仕切弁装置の内部、並びに、アダプターの第1室及び第2室の内部に流体が充満するが、軸を退行させて穿孔工具を退避位置に配置することで、軸の大径部で挿通孔を閉塞することができる。このため、アダプターの第2室及び仕切弁装置の内部の流体を漏れ出すことなく、穿孔機本体をアダプターから離間させることが可能となり、それによって、退避位置に配置されていた穿孔工具を仕切弁装置から更に遠ざけて、仕切弁装置の内部を閉鎖状態にすることができる。このように、本発明によれば、軸の長さを延長して繰り出し量を大きくした場合でも、仕切弁装置の操作に支障をきたすことがない。
上記において、前記アダプターの周壁に、前記第1室と外部とを連通させる第1連通口が設けられているものが好ましい。本発明では、軸の大径部が挿通孔を閉塞して第1室を密閉するため、この大径部による閉塞を開始してから更に軸を退行する場合などには、第1室の内圧が過度に上昇することが懸念される。このような状況は、仕切体の損傷を引き起こすとともに、穿孔機本体をアダプターから離間させる作業の危険性を増すために好ましくない。そこで、上記構成によれば、アダプターの周壁に設けた第1連通口を通じて第1室内の流体を外部に排出できるため、上記の問題を解消することができる。
上記において、前記アダプターの周壁に、前記第2室と外部とを連通させる第2連通口が設けられていて、前記第1連通口と前記第2連通口とを連結管で連結することにより、前記第1室と前記第2室とを連通可能に構成されているものが好ましい。この構成によれば、連結管を介して第1室と第2室とを連通できることから、軸の大径部が挿通孔を閉塞した後においても、第1室の内圧を第2室と同程度にして、第1室の内圧が過度に上昇することを防止できる。また、第1連通口を通じて第1室内の流体を外部に排出する場合においても、第1室の内圧を第2室と同程度にしてからの方が作業を安全に行うことができ、仕切体への負荷も小さくなる。
また、本発明に係る配管穿孔工法は、先端に穿孔工具を取り付けた軸を進退させる送り装置と前記穿孔工具を駆動する駆動手段とを有する穿孔機本体を備えた配管穿孔機を、既設管に接続した仕切弁装置に装着し、前記既設管の周壁を穿孔する配管穿孔工法において、前記仕切弁装置に筒状のアダプターを介在させて前記穿孔機本体を接続し、前記穿孔機本体を前記仕切弁装置から離間させた位置に支持する第1の工程と、前記送り装置の操作により前記軸を進行させて前記穿孔工具を穿孔位置に配置し、前記既設管の周壁を穿孔する第2の工程と、穿孔完了後、前記送り装置の操作により前記軸を退行させて前記穿孔工具を退避位置に配置する第3の工程と、前記穿孔機本体を前記アダプターから離間させることで、前記穿孔工具を前記仕切弁装置から更に遠ざけ、前記仕切弁装置の内部を閉鎖状態にする第4の工程とを備え、前記アダプターの内部が、前記軸が挿通される挿通孔が形成された仕切体によって、前記穿孔機本体側の第1室と前記仕切弁装置側の第2室とに区画されており、前記第2の工程で前記穿孔工具を穿孔位置に配置するときには、前記挿通孔に前記軸の小径部を挿通して前記挿通孔を開放し、前記第3の工程で前記穿孔工具を退避位置に配置するときには、前記挿通孔に前記軸の大径部を挿通して前記挿通孔を閉塞するものである。
本発明に係る配管穿孔工法では、まず、仕切弁装置に筒状のアダプターを介在させて穿孔機本体を接続し、その穿孔機本体を仕切弁装置から離間させた位置に支持する。この段階では、仕切弁装置の内部を閉鎖状態にする必要がないので、仕切弁装置の弁体と穿孔工具との干渉の問題は生じない。次に、軸を進行させて穿孔工具を穿孔位置に配置し、既設管の周壁を穿孔する。このとき、軸の小径部が仕切体の挿通孔に挿通された状態となり、穿孔工具を駆動した際に仕切体と軸とが接触しないため、仕切体を損傷させることがない。
既設管を穿孔すると、仕切弁装置の内部、並びに、アダプターの第1室及び第2室の内部に、既設管内の流体が流入して充満する。穿孔完了後、軸を退行させて穿孔工具を退避位置に配置すると、軸の大径部が仕切体の挿通孔を閉塞する状態となる。そして、穿孔機本体をアダプターから離間させることで、穿孔工具を仕切弁装置から更に遠ざけ、仕切弁装置の内部を閉鎖状態にする。この段階では、仕切体の挿通孔が軸の大径部により閉塞されているため、アダプターの第2室及び仕切弁装置の内部の流体が漏れ出ることはない。このように、本発明によれば、軸の長さを延長して繰り出し量を大きくした場合でも、仕切弁装置の操作に支障をきたすことがない。
上記において、前記アダプターの周壁に、前記第1室と外部とを連通させる第1連通口が設けられていて、前記第3の工程後であって前記第4の工程前に、前記第1連通口を開放して前記第1室内の流体を外部に排出するものが好ましい。これにより、第1室の内圧が過度に上昇することを防いで、仕切体の損傷を回避するとともに、穿孔機本体をアダプターから離間させる作業の安全性を高めることができる。
上記において、前記アダプターの周壁に、前記第2室と外部とを連通させる第2連通口が設けられていて、前記第4の工程前に、前記第1連通口と前記第2連通口とに連結した連結管を通じて、前記第1室と前記第2室とを連通させるものが好ましい。これにより、軸の大径部が挿通孔を閉塞した後においても、第1室の内圧を第2室と同程度にして、第1室の内圧が過度に上昇することを防止できる。第1連通口を通じて第1室内の流体を外部に排出する場合においても、第1室の内圧を第2室と同程度にしてからの方が作業の安全性が高まり、仕切体への負荷も小さくなる。
本発明に係る配管穿孔機と配管穿孔工法の一実施形態につき、既設の水道管に分岐管を接続する場合を例に挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、比較的小径(75〜600mm径程度)の既設管Kに真上から穿孔を施して、分岐管Sを接続する例を示す。
図1は、本発明の配管穿孔機を用いて既設管Kを穿孔する配管穿孔工法を示す正面要部断面図であり、穿孔前の状態を示している。既設管Kには、割T字管状をした分岐ケース9が外嵌され、水密に装着されている。そして、分岐ケース9の上方には、仕切弁装置2(以下、仕切弁2と略称する場合がある。)が装着され、その仕切弁2の上方に配管穿孔機10が水密に装着されている。
配管穿孔機10は、穿孔機本体1と、仕切弁2に接続可能な筒状のアダプター3と、アダプター3の内部に設けられた仕切体4とを有する。穿孔機本体1は、アダプター3を介在させて仕切弁2に接続され、そのアダプター3により仕切弁2から離間させた位置に支持されている。穿孔機本体1には、先端に穿孔工具を取り付けた軸11と、軸11に動力を伝達する駆動部Mが内蔵されていると共に、その軸11を進退させるハンドル15付き手動の送り装置14と、駆動部Mに接続されて穿孔工具を回転駆動させる不図示のモータ(前記駆動手段に相当)とが備えられている。
本実施形態では、図1,2に示すように、中心位置からドリル12が突出した円筒形のホールソー13が軸11の先端に取り付けられており、このドリル12が付属したホールソー13が前記穿孔工具に相当する。送り装置14のハンドル15を回転操作して軸11を図1下方に進行させると、図3に示すようにホールソー13を穿孔位置に配置して、既設管Kに到達させることができる。一方、ハンドル15を逆回転させて軸11を図1上方に退行させると、図1に示すようにホールソー13を退避位置に配置することができる。
また、本実施形態では、延長手段の一例としての延長ロッド17を軸11に接続して軸長さを延長している。これにより、小型の穿孔機本体1を使用しながらも、大型の穿孔機本体と同等の繰り出し量を実現できる。そのため、消費エネルギーや設備コストを低減できるうえ、軽量であることにより搬送装置が小型で済み、配管穿孔工法を実施する際の作業性が向上する。
アダプター3は、大径の下部と小径の上部からなる上下二段の円筒状をなしており、下端のフランジ部と仕切弁2のフランジ部、並びに、上端のフランジ部と穿孔機本体1のフランジ部が、それぞれボルト・ナットにより水密に接続される。図1に示すように、退避位置に配置されたホールソー13は、軸11の長さを延長していることでアダプター3の下端から突き出た状態となり、仕切弁2の弁体2aに干渉しうる高さに位置している。
仕切体4は、アダプター3の内部を、穿孔機本体1側の第1室3aと仕切弁2側の第2室3bとに区画しており、その中央には軸11が挿通される挿通孔5が形成されている。本実施形態では、仕切体4の中央に円筒部4aが設けられ、この円筒部4aにより挿通孔5が軸11に沿って形成されている。円筒部4aの内周面には、Oリングにより構成されたシール材6が内嵌されている。もとより、シール材6はこの形態に限定されるものではない。
軸11は、ホールソー13が穿孔位置にあるときに挿通孔5との間に隙間を形成する小径部11a(図3参照)と、ホールソー13が退避位置にあるときに挿通孔5を閉塞する大径部11b(図1参照)とを有する。本実施形態では、延長ロッド17により構成された大径部11bが、円筒部4aにシール材6を介して水密に内嵌される。また、円筒部4aの内周面下部が下広がりのテーパ状に形成されており、これがガイド機能を奏して大径部11bを円滑に挿通させることができる。
アダプター3の周壁には、第1室3aと外部とを連通させる第1連通口7a、並びに、第2室3bと外部とを連通させる第2連通口7bが設けられている。第1連通口7aと第2連通口7bとは連結管7で連結されており、第1室3aと第2室3bとを連通可能に構成されている。符号7cは、止水弁である。
以下、この配管穿孔機10を用いて既設管Kに穿孔を施し、分岐管Sを接続する工法について説明する。まず、図1に示すように、既設管Kに分岐ケース9を装着すると共に、その上方に仕切弁2を接続する。そして、仕切弁2にアダプター3を介在させて穿孔機本体1を接続し、穿孔機本体1を仕切弁2から離間させた位置に支持する(前記第1の工程に相当)。このとき、予め仕切弁2のハンドル2bを回して弁体2aを退避させておき、弁体2aとホールソー13との干渉を回避する。本実施形態では、予め分岐管Sを分岐ケース9の側方に接続する例を示すが、この段階では、分岐ケース9の側方を栓部材で閉塞しておいても構わない。
続いて、穿孔機本体1の後端側のハンドル15を回転し、図3に示すように軸11を進行させてホールソー13を穿孔位置に配置する。このとき、モータを作動させてホールソー13を回転駆動し、既設管Kの所定箇所の周壁を穿孔する(前記第2の工程に相当)。ホールソー13が穿孔位置にあるときには、挿通孔5に軸11の小径部11aが挿通され、挿通孔5が開放された状態となる。そのため、仕切体4と軸11とは接触せず、軸11の回転や移動により仕切体4及びシール材6を損傷させることがない。
既設管Kを穿孔すると、仕切弁2、第1室3a及び第2室3bの内部に水が充満する。穿孔を完了した後、モータを停止してハンドル15を逆回転し、図4〜6に示すように軸11を退行させてホールソー13を退避位置に配置する(前記第3の工程に相当)。このとき、切り取られた既設管Kの周壁の一部8はドリル12に支持されて引き上げられる。本実施形態では、軸11を退行させる過程で、図5に示すように大径部11bの挿通孔5への挿通が開始され、そこから更に軸11を退行させると、図6に示すようにホールソー13が退避位置に配置される。この段階では、挿通孔5が水密に閉塞されている。
続いて、穿孔機本体1とアダプター3とを接続しているボルト・ナットの締結を解除し、不図示のクレーンを用いて穿孔機本体1を持ち上げ、図7に示すように穿孔機本体1をアダプター3から離間させる。このとき、止水弁7cを閉状態にしておけば、第2室3b及び仕切弁2の内部の水が外部に漏れ出ることはない。なお、第1室3a内の水圧により穿孔機本体1が不意に外れないよう、レバーブロックなどで固定しておくことが好ましい。このようにして、ホールソー13を仕切弁2から更に遠ざけた後、弁体2aを進行させて仕切弁2の内部を閉鎖状態にする(前記第4の工程に相当)。そして、第2連通口7bを通じて第2室3b内の水を外部に排出し、配管穿孔機10を撤去する。
図6に示すように、ホールソー13を退避位置に配置しただけでは、軸11の長さを延長していることにより、ホールソー13が弁体2aに干渉しうる高さに位置する。しかし、大径部11bで挿通孔5を閉塞することによって、図7に示すように、第2室3b及び仕切弁2の内部の水を漏れ出すことなく、穿孔機本体1をアダプター3から離間させることが可能となる。その結果、退避位置にあるホールソー13を仕切弁2から更に遠ざけて、仕切弁2を閉鎖状態にすることができる。
既述のように、図5では大径部11bの挿通が開始されており、この状態から図6の状態にまで軸11を退行させることにより、第1室3a内の水圧が過度に上昇することが懸念される。しかし、本実施形態では、止水弁7cを開状態にして第1室3aと第2室3bとを連通させることで、第1室3a内の圧縮された水を第2室3bに送り込むことができる。これにより、第1室3aの水圧を第2室3bと同程度にし、第1室3aでの極端な水圧上昇を防ぐことができる。
本発明では、穿孔機本体1をアダプター3から離間させる前に、第1連通口7aを開放して第1室3a内の水を外部に排出するようにしてもよく、そのためのコックを第1連通口7aに取り付けても構わない。但し、第1室3a内の水圧が過度に上昇している場合には、シール材6への負荷が大きくなって損傷するおそれがあるため、上述のように第1室3aと第2室3bとを連通させて第1室3aの水圧を下げた後に、第1連通口7aを開放することが好ましい。
〔別実施の形態〕
(1)前述の実施形態では、既設管として水道管を例に挙げたが、もとより本発明はこれに限定されるものではなく、各種の液体、気体などの流体配管を対象にすることができる。また、既設管の管径は特に制限されるものではない。
(2)前述の実施形態では、既設管の上部の周壁を穿孔するトップカット工法の例を示したが、本発明は、穿孔工具を真上から降ろして、既設管の側部の周壁を穿孔するハーフカット工法や、上部及び下部の周壁を穿孔するダブルカット工法にも適用可能である。また、前述の実施形態では、穿孔工具を真上から降ろして穿孔を行う垂直穿孔の例を示したが、本発明は、図8,9に示したような水平穿孔にも適用可能である。
(3)前述の実施形態では、仕切弁装置とアダプターとの接続、及び、アダプターと穿孔機本体との接続にフランジ接続を採用した例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、例えば相対するフランジ部の代わりに受口部と挿口部とを設けて、その受口部にシール材を介在させて挿口部を挿入することで接続するものでもよい。
本発明の一実施形態に係る配管穿孔機を用いて既設管を穿孔する配管穿孔工法を示す正面要部断面図 図1に示す配管穿孔機の要部の分解図 図1の配管穿孔工法を説明する正面要部断面図 図1の配管穿孔工法を説明する正面要部断面図 図1の配管穿孔工法を説明する正面要部断面図 図1の配管穿孔工法を説明する正面要部断面図 図1の配管穿孔工法を説明する正面要部断面図 従来の配管穿孔工法を説明する正面部分断面図 従来の配管穿孔工法を説明する正面部分断面図
符号の説明
1 穿孔機本体
2 仕切弁装置
2a 弁体
3 アダプター
3a 第1室
3b 第2室
4 仕切体
5 挿通孔
6 シール材
7 連結管
7a 第1連通口
7b 第2連通口
9 分岐ケース
10 配管穿孔機
11 軸
11a 小径部
11b 大径部
13 ホールソー(穿孔工具)
14 送り装置
17 延長ロッド
K 既設管
S 分岐管

Claims (6)

  1. 先端に穿孔工具を取り付けた軸を進退させる送り装置と前記穿孔工具を駆動する駆動手段とを有する穿孔機本体を備え、仕切弁装置に装着可能な配管穿孔機において、
    前記仕切弁装置と接続可能で、前記穿孔機本体を前記仕切弁装置から離間させた位置に支持する筒状のアダプターと、
    前記アダプターの内部を前記穿孔機本体側の第1室と前記仕切弁装置側の第2室とに区画すると共に、前記軸が挿通される挿通孔が形成された仕切体とを有し、
    前記軸が、前記穿孔工具が穿孔位置にあるときに前記挿通孔との間に隙間を形成する小径部と、前記穿孔工具が退避位置にあるときに前記挿通孔を閉塞する大径部とを有することを特徴とする配管穿孔機。
  2. 前記アダプターの周壁に、前記第1室と外部とを連通させる第1連通口が設けられている請求項1記載の配管穿孔機。
  3. 前記アダプターの周壁に、前記第2室と外部とを連通させる第2連通口が設けられていて、前記第1連通口と前記第2連通口とを連結管で連結することにより、前記第1室と前記第2室とを連通可能に構成されている請求項2記載の配管穿孔機。
  4. 先端に穿孔工具を取り付けた軸を進退させる送り装置と前記穿孔工具を駆動する駆動手段とを有する穿孔機本体を備えた配管穿孔機を、既設管に接続した仕切弁装置に装着し、前記既設管の周壁を穿孔する配管穿孔工法において、
    前記仕切弁装置に筒状のアダプターを介在させて前記穿孔機本体を接続し、前記穿孔機本体を前記仕切弁装置から離間させた位置に支持する第1の工程と、
    前記送り装置の操作により前記軸を進行させて前記穿孔工具を穿孔位置に配置し、前記既設管の周壁を穿孔する第2の工程と、
    穿孔完了後、前記送り装置の操作により前記軸を退行させて前記穿孔工具を退避位置に配置する第3の工程と、
    前記穿孔機本体を前記アダプターから離間させることで、前記穿孔工具を前記仕切弁装置から更に遠ざけ、前記仕切弁装置の内部を閉鎖状態にする第4の工程とを備え、
    前記アダプターの内部が、前記軸が挿通される挿通孔が形成された仕切体によって、前記穿孔機本体側の第1室と前記仕切弁装置側の第2室とに区画されており、前記第2の工程で前記穿孔工具を穿孔位置に配置するときには、前記挿通孔に前記軸の小径部を挿通して前記挿通孔を開放し、前記第3の工程で前記穿孔工具を退避位置に配置するときには、前記挿通孔に前記軸の大径部を挿通して前記挿通孔を閉塞することを特徴とする配管穿孔工法。
  5. 前記アダプターの周壁に、前記第1室と外部とを連通させる第1連通口が設けられていて、前記第3の工程後であって前記第4の工程前に、前記第1連通口を開放して前記第1室内の流体を外部に排出する請求項4記載の配管穿孔工法。
  6. 前記アダプターの周壁に、前記第2室と外部とを連通させる第2連通口が設けられていて、前記第4の工程前に、前記第1連通口と前記第2連通口とに連結した連結管を通じて前記第1室と前記第2室とを連通させる請求項5記載の配管穿孔工法。
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