JP4714079B2 - 連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、筒状部材同士を連結するための連結構造、特に、流体を輸送する可撓管同士の端部を突き合わせた状態で連結する際に好適に用いられる連結構造に関する。

例えば、トンネル工事等において、切羽への送気または切羽からの排気を目的として、ビニール管等からなる可撓管を風管として坑外から切羽まで配管する場合がある。このような風管は、トンネルの掘進の進捗に応じて随時延長する必要がある。

従来、風管を延長する方法として、可撓管の先端に予めスライドファスナーを一体に形成し、このスライドファスナーを介して可撓管同士を連結する場合があった。ところが、このスライドファスナーによる連結部分から漏風が発生することによる問題が生じていた。そして、この連結部分からの漏風は、スライドファスナーの終端と始端との間に不可避的に形成される欠損部において特に大きく生じている。

このような可撓管同士の連結部における漏風を防止する対策として、特許文献１には、図４に示すように、可撓管１１０の下流側端部の内面に、スカート１１１を一体に形成し、このスカート１１１を介して継手部１０２からの漏風を防止する可撓風管の接続装置１０１が開示されている。
この可撓風管の接続装置１０１のスカート１１１は、下流側に連結された可撓管１２０の内部に挿入されるように、可撓管１１０の下流側先端から突出する長さを有している。可撓管１１０，１２０の接続は、上流側の可撓管１１０のスカート１１１を、下流側の可撓管１２０に挿入した状態で行う。この状態で送風することにより、スカート１１１が下流側の可撓管１２０の内面に押付けられて、可撓管１１０，１２０同士の連結部（スライドファスナー）１０２を内側から覆うため、この連結部１０２からの漏風が防止される。なお、図４における符号１１２は、スカート１１１の密着性を向上させることを目的として配置された、錘材である。

また、この他の風管からの漏風の防止策として、特許文献２には、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、風管の連結部を極力少なくすることを目的として、通常の長さ１０ｍの可撓管の代わりに、長さ１００ｍの長尺可撓管２１０を使用する風管延伸装置２０１が開示されている。この長尺可撓管２１０は、カプセル２２０に収縮した状態で収められたものを、トンネルの掘進に応じて順次カプセル２２０から引き出すことで伸長される。

特開２００４−２１８３４４号公報（［０００６］−［０００９］、図１） 特開２０００−３４５８００号公報（［００１１］−［００１５］、図１）

ところが、特許文献１に記載の可撓風管の接続装置１０１は、風管内の風力が弱い場合に、スカート１１１の下流側の可撓管１２０への密着度が不完全となる場合があった。また、長年の使用により、スカート１１１にしわが生じて、漏風が大きくなる場合があることや、このしわの部分での風圧の圧力損失が大きくなる場合があり、トンネル延長が長い場合には、送風設備を大規模化して、風力を強める必要があるという問題点を有していた。

また、特許文献２に記載の風管延伸装置２０１は、長尺可撓管２１０が収容されたカプセル２２０が大規模となるため、トンネルの坑口において、このカプセル２２０を配置するスペースを確保できない場合があり、当該風管延伸装置２０１を使用できる施工現場が限られてしまうという問題点を有していた。特に、大都市部におけるシールドトンネルでは、坑口部の作業スペースが限られており、カプセル２２０を配置するためのスペースを確保できないことが多い。また、長尺可撓管２１０を収容するために特別に製造されたカプセル２２０が高価であるという問題点も有していた。

このような可撓管の連結部における漏洩の問題は、トンネル施工時の換気に使用される風管に限らず、あらゆる筒状部材同士の連結時において生じている。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、簡易な構造により筒状部材同士の連結部における漏洩を低減することを可能とし、長期的な使用が可能で、かつ、安価な連結構造を提案することを課題とする。

前記の課題を解決するために、本発明は、二つの独立した筒状部材の端部に跨って形成された環状のスライドファスナーと、前記環状のスライドファスナーの終端と始端との間に形成された欠損部を遮蔽する遮蔽部材と、を備える連結構造であって、前記遮蔽部材が、前記筒状部材の内側に配置される内蓋と、前記筒状部材の外側であって、前記内蓋と対向する位置に配置される外蓋と、前記内蓋と前記外蓋とを一体に固定する固定部材とから構成されており、前記内蓋が、前記欠損部の周囲を覆った状態で前記筒状部材の内面に密着することを特徴としている。

かかる連結構造によれば、スライドファスナーを利用した筒状部材同士の連結部において、漏洩の原因の一つであるスライドファスナーの終端と始端との間に形成された欠損部が遮蔽部材の内蓋によって覆われるため、この連結部における漏洩が大幅に低減される。また、この連結構造は、筒状部材同士をスライドファスナーにより連結するとともに、内蓋が、このスライドファスナーの欠損部を覆った状態で、筒状部材の内面に密着されるように、外蓋と一体に固定されるのみの簡易な構造なため、安価である。また、内蓋を、所定の強度を有し、変形することのない部材により構成すれば、長期間にわたって使用しても、遮蔽効果が低減することがなく、好適である。

また、前記連結構造において、前記内蓋が板状部材により構成されており、該板状部材の前記筒状部材側面に、所定の厚みを有し少なくとも前記欠損部の縁部と密着し、欠損部を補完するようなシール材が固着されていてもよい。さらに、このシール材は、前記欠損部を内部に包含するような環状であってもよい。

かかる連結構造によれば、内蓋に固定されたシール材が、筒状部材の内面の凹凸に追従するため、内蓋の密着度が増加するため、好適である。なお、シール材を構成する材料は限定されるものではなく、ゴム、シリコン等、適宜公知の材料から選定して、使用すればよい。

また、前記連結構造において、前記外蓋が、平面形状が前記内蓋と略同一の板状部材により構成されており、該板状部材の前記内蓋のシール材に対向する位置に、所定の厚みを有したシール材が固着されていてもよい。

かかる連結構造によれば、外蓋にシール材が固定されていることにより、外蓋が、筒状部材の外面に密着するので、筒状部材を挟んで外蓋と対向する位置に配置された内蓋の密着度をより高めることが可能となる。

また、前記連結構造において、前記内蓋の前記筒状部材側の面が、前記筒状部材の内面形状に沿う形状に成形されていてもよい。

かかる連結構造によれば、筒状部材が円筒管である場合等において、内蓋の筒状部材の内面への密着度がより効果的となるため、好適である。

また、前記連結構造において、前記固定部材が、頭部が前記内蓋に係止されて、前記内蓋と前記外蓋と前記欠損部とを挿通した状態で配置されたボルトと、前記外蓋の前記筒状部材と反対側の面側において前記ボルトに螺合する締具と、から構成されていてもよい。

かかる連結構造によれば、スライドファスナーにより筒状部材同士を連結した後、スライドファスナーの欠損部において、ボルトと締具を介して外蓋と内蓋とを締着するのみで連結部からの漏洩が低減された連結構造が構成されるため、作業が簡便である。また、遮蔽部材およびスライドファスナーの着脱が容易なため、トンネルの風管等の仮設備に採用すれば、その設置、取り外しに要する手間を大幅に削減することが可能となり、工期を短縮することが可能となる。

また、前記スライドファスナーが気密性ファスナーであれば、スライドファスナーからの漏洩が防止されて、より機密性に優れた連結構造が形成されるため、好適である。

本発明の連結構造によれば、簡易な構造により筒状部材同士の連結部における漏洩を低減することが可能となり、さらに、長期的な使用が可能で、かつ、安価である。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１は、本実施形態に係る連結構造を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。また、図２は、遮蔽部材の詳細を示す断面図であって、（ａ）は図１（ｂ）におけるＡ−Ａ断面、（ｂ）は図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面である。さらに、図３は遮蔽部材の分解斜視図である。

本実施形態では、トンネル工事において使用される換気用の風管について、本発明の連結構造を使用する場合について説明する。

本実施形態に係る連結構造１は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、円筒状の可撓管（筒状部材）２，２同士の端部を突き合わせた状態で、連結する構造であって、両可撓管２，２の端部に跨って形成された環状のスライドファスナー２０と、この環状のスライドファスナー２０の終端と始端との間に形成された欠損部２１（図２（ａ）参照）を遮蔽する遮蔽部材１０とを備えて構成されている。

遮蔽部材１０は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように可撓管２の内側に配置される内蓋１１と、可撓管２の外側であって、内蓋１１と対向する位置に配置される外蓋１２と、内蓋１１と外蓋１２とを一体に固定する固定部材１３とから構成されている。

そして、内蓋１１は、環状のスライドファスナー２０の終端２３と始端２２との間に形成された欠損部２１の周囲を覆った状態で可撓管２，２の内面に密着されている。

図２および図３に示すように、内蓋１１は、平面視が円形に形成された塩ビ板により構成されており、この内蓋１１の可撓管２側の表面の周縁１１ａには、所定の厚みを有した環状のシール材１４が固定されている。

また、内蓋１１には、段差加工が施されており、円形の凹部１１ｂが形成されていて、常に可撓管２との間に空間が形成されるように構成されている。さらに、内蓋１１の中心にはボルト１３ａを挿通するためのボルト孔１１ｃが貫通されている。
なお、内蓋１１の形状や構成は前記のものに限定されるものではなく、例えば、平面視が矩形状に形成されていたり、凹部１１ｂを有していなくてもよい。また、ボルト孔１１ｃは、固定部材１３の形式に応じて形成されるものであって、必ずしも形成されるものではない。また、内蓋１１を構成する材料は、所定の強度を有した板状の部材であれば、塩ビ板に限定されるものではない。

外蓋１２は、図２および図３に示すように、平面形状が内蓋１１と略同一に形成された円形の塩ビ板により構成されており、この外蓋１２の周縁１２ａであって、内蓋１１に固定されたシール材１４に対向する位置には、所定の厚みを有したシール材１４が一体に固定されている。

また、外蓋１２には、段差加工が施されており、円形の凹部１２ｂが形成されていて、常に可撓管２との間に空間が形成されるように構成されている。さらに、外蓋１２の中心にはボルト１３ａを挿通するためのボルト孔１２ｃが貫通されている。
なお、外蓋１２の形状や構成は前記のものに限定されるものではなく、例えば、平面視が矩形状に形成されていたり、凹部１２ｂを有していなくてもよい。また、ボルト孔１２ｃは、固定部材１３の形式に応じて形成されるものであって、必ずしも形成されるものではない。また、外蓋１２を構成する材料は、所定の強度を有した板状の部材であれば、塩ビ板に限定されるものではない。

さらに、外蓋１２には、図３に示すように、スライドファスナー２０の終端２３に対応する箇所に、切り欠き１２ｄが形成されており、スライダー２４の収容が可能に構成されている。ここで、外蓋１２の形状が大きく、外蓋１２の凹部１２ｂと可撓管２との間の空間が、スライダー２４を収容することが可能な程度に大きく構成されている場合には、切り欠き１２ｄが形成されていなくてもよい。なお、切り欠き１２ｄの形状は、外蓋１２の可撓管２の外面との当接面に対して微小であるため、内蓋１１の可撓管２への密着に影響をきたすものではない。

内蓋１１に固定されたシール材１４は、所定の弾力を有したゴム製のパッキンであって、図３に示すように、内蓋１１（外蓋１２）の周縁１１ａ（１２ａ）の形状に応じて円環状に形成されている。一方、外蓋１２に固定されたシール材１４は、切り欠き１２ｄを有した外蓋１２の周縁１２ａの形状に応じて、平面視が略Ｃ字状に形成されている。
シール材１４は、図２（ａ）に示すように、スライドファスナー２０の終端２３（スライダー２４）と始端２２を含めた欠損部２１の周囲を遮蔽することが可能な形状に形成されている。

なお、シール材１４は、所定の厚みを有しており、可撓管２の曲率や凹凸またはスライドファスナー２０の凹凸に追従して、隅間無く密着されるように構成されている。ここで、シール材１４の形状は、欠損部２１の周囲に対して隙間を形成することなく密着することが可能であれば、円環状に限定されないことはいうまでもない。また、シール材１４を構成する材料も限定されないことはいうまでもなく、空気や水等の流体が浸透することのない材質であれば、適宜公知のパッキン材のなかから選定して使用すればよい。また、シール材１４は、必ずしも内蓋１１または外蓋１２に固定されている必要はなく、遮蔽部材１０の設置の際に、内蓋１１または外蓋１２と可撓管２との間に介在させることにより配置してもよい。

固定部材１３は、図２および図３に示すように、内蓋１１の外面（図２において下面）に頭部１３ｂが係止された状態で、内蓋１１のボルト孔１１ｃと外蓋１２のボルト孔１２ｃとスライドファスナー２０の欠損部２１とを挿通した状態で配置されたボルト１３ａと、外蓋１２の外面（図２において上面）においてボルト１３ａに螺合された締具１３ｃと、から構成されている。なお、ボルト１３ａの頭部１３ｂと内蓋１１との係止部は、ゴム板やシールテープ等のシール剤により、ボルト１３ａとボルト孔１１ｃとの隙間からの漏風が防止されている。また、ボルト１３aと内蓋１１に座金上のゴム板あるいは流体の密封効果を高める座金などを挟み込むことにより漏風を防止しても良い。あるいは単に、内蓋に雌ねじを取り付けておき、ボルト１３aと螺合することにより密封効果を高めても良い。

遮蔽部材１０は、固定部材１３を介して内蓋１１と外蓋１２とを締め付けることにより、内蓋１１の凹部１１ｂと外蓋１２の凹部１２ｂがそれぞれ可撓管２の方向にたわむため、その反力により、周縁１１ａと周縁１２ａが可撓管２方向に押付けられて、シール材１４，１４が可撓管２の内外面に密着する。シール材１４は所定の厚みを有し、かつ、弾力性を有したゴム材により構成されているため、可撓管２の曲率や可撓管２およびスライドファスナー２０の凹凸に追従して、欠損部２１と可撓管２の内空とを遮蔽する。これにより、可撓管２の内空を通過する空気が欠損部２１から漏洩することが防止される。
なお、締具１３ｃの形式は限定されるものではなく、例えばナットを使用するなど、適宜公知のものから選定し使用すればよい。また、固定部材１３の形式は、ボルト１３ａと締具１３ｃに限定されるものではないことはいうまでもなく、例えば、下蓋１１と欠損部２１と外蓋１２とを挿通するように配置されたネジ棒を、下蓋１１と上蓋１２の外面においてそれぞれナット等の締具より締め付ける構成であってもよい。

本実施形態では、スライドファスナー２０として、気密性ファスナーを使用するものとし、スライドファスナー２０からの漏風を防止（低減）している。なお、スライドファスナー２０は、気密性ファスナーに限定されるものではなく、適宜公知のスライドファスナーが使用可能である。

本実施形態に係る連結構造による可撓管２，２の連結は、以下の手順により行う。
連結する２本の可撓管２，２の端部を互いに突き合わせた状態で、両端部に跨って形成されたスライドファスナー２０を、スライダー２４を摺動させることにより嵌合させる。この時、ボルト１３ａの先端（下端）に固定されたナット１３ｂを下蓋１１の外面（図２における下面）に係止した状態で、下蓋１１が欠損部２１を覆うように下蓋１１を配置されている。そして、スライドファスナー２０のスライダー２４が、終端２３に到達したら、外蓋１２をボルト１３ａに挿通させて可撓管２を挟んで下蓋１１と対向する位置に配置した後、外蓋１２の外面（上面）から締具１３ｃを締め付ける。なお、上蓋１２は、スライドファスナー２０を嵌合させる段階で、ボルト１３ａに挿通させておいてもよい。

本実施形態に係る連結構造１によれば、スライドファスナー２０と、スライドファスナー２０の欠損部に２１に遮蔽部材１０を配置するのみの簡易な構造なため、可撓管２同士の連結および取り外しを容易に行うことができ、作業性に優れている。また、製造費用も安価なため、経済的である。

また、遮蔽部材１０は、比較的小さな部材であるため、持ち運びが容易であるとともに、保管にも場所をとらず、スペースの限られた大都市におけるトンネル施工においても、好適に本実施形態に係る連結構造１を採用することが可能である。

下蓋１１のシール材１４は、欠損部２１の周囲を覆うように可撓管２の内面に密着されているため、可撓管２の内空の挿通する空気（流体物）が欠損部から流出することを確実の防止している。
また、内蓋１１は、板状の部材であって、スライドファスナー２０の欠損部２１の周囲のみであって、可撓管２の内面に密着するように配置されているため、空気（流体物）に流れへの影響が小さく、連結部における流体の圧力損失が小さいため、好適である。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、トンネル施工時の換気用の風管に本発明の連結構造を採用する場合について説明したが、本発明の連結構造は、風管の連結に限定されるものではなく、あらゆる流体物を輸送する管体の連結に適用可能であることはいうまでもない。また、例えば、密閉が必要な医療用のバッグやクーラーバッグ等の蓋の開閉に本発明の連結構造を採用してもよい。

また、前記実施形態では、外蓋として、内蓋と略同形状の板材を使用するものとしたが、内蓋を可撓管の内面に密着した状態で固定することが可能であれば外蓋の形状は限定されるものではなく、例えば、十字状に形成されていてもよい。

また、内蓋および外蓋は、可撓管の曲率に応じて曲率を有した板材により構成してもよい。これにより、シール材の厚みを薄くしても、可撓管の内面に内蓋が密着し、安価である。なお、この場合には、遮蔽部材の設置の際に、位置合わせが必要となる。

また、内蓋の可撓管の内面への密着が可能であれば、シール材は必ずしも配置されていなくてもよい。

また、前記実施形態では、ボルト式の固定部材を使用するものとしたが、固定部材の形式は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して採用すればよい。例えば、内蓋と外蓋とを磁石を介して可撓管を挟んだ状態で固定してもよいし、あるいは紐状のゴムにより内蓋１１と外蓋１２を締め付けて固定してもよい。

以下、本発明に係る連結構造による、連結部の遮蔽性の向上について、実証実験を行った結果について記載する。

本実証実験では、前記実施形態において説明した連結構造１により連結された風管の連結部の漏風量と、通常のスライドファスナーのみにより連結された風管の連結部の漏風量と、を測定し比較を行った。

ここで、本実証実験では、可撓管（風管）として内径が３００ｍｍのものを使用し、風管の内圧が２０ｋＰａとなるように送風を行った。
表１に両連結構造による漏風率を示す。

表１に示すように、本実施形態に係る連結構造によれば、漏風率を従来に比べて約１／５０に低減することが可能となり、連結部からの漏風を大幅に低減することが可能であることが実証された。
このため、本発明の連結構造を風管の連結に使用すれば、漏風が大幅に改善されているため、長距離の配管が可能となるとともに、従来に比べて換気設備の省力化が可能となる。

本実施形態に係る連結構造を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 遮蔽部材の詳細を示す断面図であって、（ａ）は図１（ｂ）におけるＡ−Ａ断面、（ｂ）は図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面である。 遮蔽部材の分解斜視図である。 従来の可撓管の連結構造を示す断面図である。 従来の可撓管の伸長構造を示す図であって、（ａ）は収縮時、（ｂ）は伸長時を示している。

符号の説明

１ 連結構造
２ 可撓管（筒状部材）
１０ 遮蔽部材
１１ 内蓋
１２ 外蓋
１３ 固定部材
１３ａ ボルト
１３ｃ 締具
１４ シール材
２０ スライドファスナー
２１ 欠損部
２２ 始端
２３ 終端

Claims (7)

1. 二つの独立した筒状部材の端部に跨って形成された環状のスライドファスナーと、
   前記環状のスライドファスナーの終端と始端との間に形成された欠損部を遮蔽する遮蔽部材と、を備える連結構造であって、
   前記遮蔽部材が、前記筒状部材の内側に配置される内蓋と、前記筒状部材の外側であって、前記内蓋と対向する位置に配置される外蓋と、前記内蓋と前記外蓋とを一体に固定する固定部材とから構成されており、
   前記内蓋が、前記欠損部の周囲を覆った状態で前記筒状部材の内面に密着することを特徴とする、連結構造。
2. 前記内蓋が板状部材により構成されており、該板状部材の前記筒状部材側面に、所定の厚みを有し少なくとも前記欠損部の縁部と密着し、欠損部を補完するようなシール材が固着されていることを特徴とする請求項１に記載の連結構造。
3. 前記シール材が前記欠損部を内部に包含するような環状であることを特徴とする、請求項２に記載の連結構造。
4. 前記外蓋が、平面形状が前記内蓋と略同一の板状部材により構成されており、該板状部材の前記内蓋のシール材に対向する位置に、所定の厚みを有したシール材が固着されていることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の連結構造。
5. 前記内蓋の前記筒状部材側の面が、前記筒状部材の内面形状に沿う形状に成形されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の連結構造。
6. 前記固定部材が、頭部が前記内蓋に係止されて、前記内蓋と前記外蓋と前記欠損部とを挿通した状態で配置されたボルトと、前記外蓋の前記筒状部材と反対側の面側において前記ボルトに螺合する締具と、から構成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の連結構造。
7. 前記スライドファスナーが気密性ファスナーであることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の連結構造。

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