JP4780663B2 - 合成樹脂管用活管分岐継手 - Google Patents

Description

本発明は、例えばガスが流通する合成樹脂製元管から、それの軸線よりもオフセットした位置で元管に対して直交するように前進させることで元管の側部を切り取って穿孔することによって分岐管を取り出すために使用される合成樹脂管用活管分岐継手に関する。

ガス配管等において、地中に埋設され、ガスが流通した状態の合成樹脂製元管から分岐管を簡単に取り出せるようにするために、例えば電気融着式サドル型継手（以下、ＥＦサドル型継手という）を元管に装着し、元管の中央部に上下方向に穿孔した穴から水平方向に分岐取り出しすることが行われている。従来のＥＦサドル型継手は、その取出し口径が元管よりも小さいため、合成樹脂製元管の軸線からオフセットして穿孔する必要がない。

しかして、近年、ガス需要量の増加に伴い、ＥＦサドル型継手により、樹脂製元管に対してそれと同等の大きさの分岐管を接続し、大流量の分岐取り出しを行うことが要求されている。例えば特許文献１には、樹脂製本管の表面に融着するサドル部とそこから本管の軸に対して直角方向に水平分岐する分岐管部と両者の間に直立する穿孔管部とを有する継手に、穿孔管部の内面に先端の刃部が断面ロの字形ないしは弓形のカッターを内装し、先端の刃部を本管の外周面側部に直立方向から押圧して本管の側部を切り欠くように穿孔する分岐取り出し継手とそのカッターが記載されている。特許文献２には、穿孔用カッターの構成以外は、特許文献１と同様の分岐管継手が記載されている。この構成によれば、カッターにおいて、カッター支持板と、このカッター支持板に対してその両端が固定されて断面曲線状に屈曲されたカッター板と、カッター板の一端に形成された刃部とを有し、刃部の両端部から中央部側へ行くに従って刃部の外周刃面は次第に大きくなされており、内周刃面は逆に小さくなされている穿孔用カッターおよび分岐取り出し継手が記載されている。

特開平１１−１５９６８３号公報（第３頁、図１） 特開２００１−８８０８２号公報（第３〜４頁、図１、図７）

しかし特許文献１及び２に記載された分岐取り出し継手は、次のような問題がある。分岐を必要とされる元管は、合成樹脂管（例えば、ポリエチレン管）であって、施工条件は、冬季の氷点下から夏季の摂氏４０度程度までにわたる。特に摂氏４０度付近にまで気温が上昇すると合成樹脂管が軟化する。図６に特許文献２の構成の分岐継手を使用して穿孔させたときの図を示す。１０は元管で、１は分岐継手である。分岐継手１の上方（図の上方）に取りつけた穿孔機（不図示）の操作により、カッター刃６１が下降(図の下方)し、元管１０の側面を切断し、切断片１１を切り取る。切り取った切断片１１は、切断片収容部６３へ収容され、再び穿孔機(不図示)の操作により分岐継手１の外部へ回収される。（穿孔過程の詳細は、後述する。）高温状況下において、合成樹脂管は軟化し、伸びが増加する性質を有するので、このような状況で穿孔すると、合成樹脂管が伸びや変形を生じる。特に図６に示すように、切断片１１を最終的に切り取る箇所において大きな伸びを生じ、元管１０から切断片１１を完全に切り離すことが出来ず、確実な穿孔が出来ないという問題が発生する。切れ残った場合、切断片１１は一旦、切断片収納部６３へ収納されるが、穿孔機（不図示）の操作により、切断片収納部６３が上昇すると切断片１１は、切断片収納部６３から脱落し、切断片が回収できないという問題が発生する。脱落した切断片１１を回収する為には、別途バイパス配管を行い、ガスを遮断した後に切断片を回収しなければならない。また、切断片１１を切り離そうと、更にカッター刃６１を奥へと進入させると、継手本体にカッター刃６１が接触し、継手本体を傷つけ、最悪の場合にはガス漏れ事故へとなりかねない。

従って本発明の目的は、従来の分岐取り出し継手の問題点を解決し、確実で安全な穿孔が可能な合成樹脂管用活管分岐継手を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の合成樹脂管用活管分岐継手は、合成樹脂元管に跨設されるサドル部と、前記サドル部から前記元管の管軸と交叉する方向に伸長し、分岐管を受取る分岐管受容部と、前記サドル部の内周面と前記元管とをシールする構造体と、前記元管の前記分岐管受容部と交叉する部位に空孔を穿孔するカッターが、前記元管の軸線よりもオフセットした位置で前記元管に対して直交するように前進させることで前記元管の前記分岐管受容部と交叉する部位に空孔を穿孔するように構成可能である穿孔管部とを有する分岐継手において、前記穿孔管部の内部に該穿孔管部と一体に形成された元管受け部を有し、該元管受け部には、前記合成樹脂元管の外径と同等の曲面が形成され、前記カッターが前記元管の一部である切断片を切り取るとき、前記曲面は当該切断片と当接してカッターによる押力を受け取るように構成されているものである。
このような構成であるので、カッターが元管に空孔を穿孔する際に、元管に受ける力を元管受け部が受容し、元管から切り取られる切断片の移動を阻止するので、元管から確実に切断片を切り取ることができる。

本発明においては、前記カッターは、穿孔工具に収容されるカッターであって、前記穿孔管部は前記穿孔工具と接続される穿孔管部であることが好ましい。この構成によれば、カッターを分岐継手の内部に設ける必要がないため、非常にコンパクトな分岐継手となる。
また、前記カッターが穿孔管部の奥に到達したときに前記カッター先端部が収容されるカッター収容溝部を有することが望ましく、更に、前記カッター収容溝部は、前記カッターが穿孔管部の奥に到達し、前記元管から切断片を切り離したとき、前記カッター先端が、カッター収容溝部最奥端に接触しないことが好ましい。この構成によれば、カッターの先端部で分岐継手を傷つけることなく穿孔できるので、よってガス漏れ事故に至る心配もない安全性を更に向上した分岐継手を得ることができる。

本発明においては、前記元管受け部は、前記元管と前記合成樹脂管用活管分岐継手をシール状態にしたとき、前記元管と前記元管受け部とが接触するか、或いは近接する元管受け部であることが望ましい。この構成によれば、元管に受ける力を元管受け部が受容することを更に確実なものとすることができる。
更に前記合成樹脂管用活管分岐継手における分岐管受容部は、前記元管と同等の外径を有する分岐管を受取る分岐管受容部であり、また前記サドル部の内周面と前記元管とをシールする構造体は、前記サドル部の内周面に前記空孔を取り囲んで配設された電熱線であることが望ましい。これによって合成樹脂管用同径活管分岐電気融着継手とすることができる。

本発明によれば、穿孔管部の内部に元管受け部が設けられているので、カッターが元管に空孔を穿孔する際に、元管に受ける力を元管受け部が受容し、穿孔するときに元管の切断片を元管受け部が支えるので、切断片が切れ残ることのない確実な穿孔が可能となる。特に、本発明は、大口径（呼び径：１００Ａ以上）の元管からの分岐取り出し配管に有効に適用される。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる分岐継手の斜視図、図２は図１の縦断面図、図３は図１に示す分岐取り出し用継手の組立て状態を示す側面図である。図４は、本発明の実施の形態に係わる分岐継手に元管を融着接合させ、穿孔させたときの縦断面図であり、図５は図４の状態からカッターを上昇させ、穿孔作業が終了したときの図である。

図１又は図２において、１は地中に埋設された元管（不図示）の側部に装着される同径活管分岐継手（以下分岐継手という）である。分岐継手１は、元管と同一又は同系統の熱可塑性樹脂（例えばポリエチレンに代表されるポレオレフィン系樹脂）で形成され、内周面が元管の外周面に密着するような曲率半径を有する、円弧状の断面形状を有するサドル部２と、元管（不図示）と交叉（例えば直交）するようにサドル部２から突出し、分岐管（不図示）が接続される分岐管受容部３と、元管（不図示）と交叉（例えば直交）するようにサドル部２から突出し、元管の穿孔手段が接続挿入される穿孔管部４を有する。穿孔管部４の内部には、サドル部２の円弧状断面を延長した受け面２３を持つ元管受け部２２が分岐継手１と一体に設けられており（図２参照）、元管受け部２２とサドル部２との間には、穿孔する際にカッターの先端が分岐継手本体に到達しない深さにしたカッター収容溝部２４が設けられている。元管の軸心方向に沿ってサドル部２の内周面２１には、継手と元管との融着部を形成するために、電熱線を有するインナー（不図示）が装着されている。インナーは、成形用金型内にインサートされ、熱可塑性樹脂を用いてサドル部２を含む分岐継手１を射出成形することにより、サドル部２の内周面２１に固定することが可能である。このような構成であるので、元管と同径の分岐管を取り出す分岐継手１と元管とは電気融着結合によってシール状態に強固に結合される。更に、穿孔管部４は、穿孔手段（不図示）が挿入されるフランジ本体４１とその上端面にボルト・ナットを含む締結手段４３で固定される閉止フランジ４２を有する。
図１又は図2は、最良の形態として、電気融着式の分岐継手１の例を示したが、分岐継手１を金属製で形成し、ゴム製のシールパッキン等を利用した合成樹脂管用分岐継手であってもよい。また、元管受け部２２は、分岐継手１と一体に設けたが、別体に設け分岐継手１に装着してもよい。

上記の分岐継手１は、以下の手順で元管に装着され、例えば図３に示すような状態が得られる。先ず分岐継手１にクランプ治具５を装着しておく。クランプ治具５は、穿孔管部４の両側でサドル部２の外周に装着される、一対の円弧状の補強部５１とその一端部（図面の下側）にボルト・ナットを含む締結部材５３で結合された三角形状断面を有する支持部５２と、支持部５２にヒンジ部５４を介して回動自在に連結された円弧状のアーム部５５と、その端部に固定された締結部５６とを有する。なお、アーム部５５は、図示しないが、図面の右側から見ると、櫛歯状に形成された部材であり、その自由端には断面Ｌ字型の締結部５６が固定されている。次いで上記の元管１０の外周面に、上記のクランプ治具５を有する分岐継手１をセットしサドル部２の内周面を元管１０に密着させた後、アーム部５５を回動させて、締結部材５６を補強部５１の他端に当接してからボルト・ナットを含む締結部材５７で両者を結合することにより、元管１０に分岐継手１が装着される。このとき、元管１０は、分岐継手１の穿孔管部４の内部に設けた元管受け部２２に近接した状態となる。

しかる後、コネクターピンに電圧源を接続して電熱線（これらの部材はいずれも図示を省略）に通電することにより分岐継手１を元管１０に融着固定することができる。例えばサドル部２に設けたインジケータ（不図示）の上昇（融着が完了したことを示す）を目視で確認した後、継手１からクランプ治具５が取り外される。ただし、継手１の口径が、例えば２００Aといった大口径の場合は、継手１は、クランプ治具５を取り付けた状態で埋設される。

融着が完了した後、図４に示すように、分岐継手１の穿孔管部４に、シャッター装置７が固定され、その上に穿孔装置８が装着される。シャッター装置７は、シャッター収容部７１の内部に、開閉可能なシャター７２が設置された構造を有する。穿孔装置８は、シャッター装置７上に固定される円筒状の本体８１と、その内部に挿入されるカッター本体６を上下操作する送りシャフト８２と、送りシャフト８２をガイドするシャフトカバー８４を有する。カッター本体６は、元管を穿孔するカッター刃６１と、元管から切り取った切断片を収容する切断片収容部６３と、穿孔管部の内周面に沿ってカッター刃６１を案内し、穿孔時にカッター刃６１が受ける反力を支えるカッターガイド６２と、カッター刃６１の上方に位置し、カッター刃６１の捩り方向の力を受け持つコの字形のレールガイド６４で構成される。レールガイド６４は、穿孔機８のレール８３に跨設し、カッターを上下方向には摺動させるが、回転方向には保持する。また、送りシャフト８２の外周には雄ねじが形成されており、カッター本体の雌ねじ(不図示)と螺合している。
図示しない回転工具（ラチェットレンチ又はスパナ等）を用いて送りシャフト８２の上端にある六角状頭部８５を回転させると、送りシャフト８２が回転する。送りシャフト８２とカッター本体はねじを介して螺合しているが、レールガイド６２がレール８３に跨設しているために、カッター本体は、回転することなく下降し、元管１０の側面をカッター刃６１にて穿孔される。

このとき、切断片１１は、下降するカッター刃６１により下方へ押される力を受ける。元管受け部２２がない構成においては、下方に押された切断片１１を受け取る構成を有さないので、切断片１１は下方へ変形し切断面が大きく伸びることによって切断片１１が、元管１０から完全に切り離せなくなる。一方、本発明の構成によれば元管受け部２２に元管１０の外径と同等の曲面を有する受け面２３を有するので、下方に押された切断片１１は、元管受け部２２の受け面２３に当接する。更にカッター刃６１を下降させると切断片は移動不可能となり、切断面の伸びが規制され元管１０から切断片１１が完全に切り離される。このときカッター刃６１の先端は、カッター収容溝部２４に到達するので、穿孔が完了してもカッター刃６１の先端は、分岐継手１に接触することがない。また、同時にその切断片１１は切断片収容部６３内に収容される。このような構成であるので、高温状況下においても元管の変形を抑え、確実な穿孔が可能で、且つカッターの先端で分岐継手本体を傷つける恐れがない。最後に、カッター刃６１を図５に示す位置まで引き上げた後、シャター７２を閉じてから、穿孔装置８がシャッター装置７から取り外される。カッター刃６１は、断面が例えばコの字形または半円弧状に形成することにより、切り欠かれた部分を元管の内径部分をそのまま開口し、断面積の大きな開口孔を元管の強度を低下させずに開けることができる。

円弧半径１１０ｍｍの元管受け面２３を持つ元管受け部２２と、カッター刃厚さ２．５mmに対してサドル部と元管受け部との間に幅１５ｍｍで深さを分岐継手の穿孔管部の底面と同じとしたカッター収容溝２４を設けた、口径が２００Ａの中密度ポリエチレン製分岐継手を作製した。この継手を摂氏４０度に温度管理された恒温室で２４時間の養生した後、同恒温室内で図３に示すように外径２１６mm（半径１０８mm）の元管にセットし、ついで電熱線に通電した。即ち、穿孔作業前において、元管１０と受け面２３との間に２mmの隙間を設けた状態とした。続いて、同恒温室内で図４に示すように穿孔工具を取付け、穿孔作業を行なった。
本発明の分岐継手１は、元管１０より水平方向に分岐管受容部を取り出すものであるが、実施工では、誤って分岐継手１を傾斜した状態に取りつけてしまう場合が考えられる。このとき、カッター刃６１の自重によってカッター刃６１が更に傾斜してしまうことが想定される。そこで、他の条件は同じとして、分岐継手１を水平方向から＋１５°、−１５°と傾けた状態をつくり、同じく穿孔工具を取りつけ、穿孔作業を行った。
いずれの場合においても、元管受け部を設け、幅１５mmのカッター収容溝を設けることによって、切断片が切れ残ることなく、また、分岐継手本体及び元管受け部に傷をつけることなく、切断片はカッター内に収納することが出来た。更に、カッター刃６１には、曲げ方向の力が加わらなくなることにより、カッター刃６１の繰り返し使用寿命が延びる効果も確認することができた。

本発明の実施の形態に係わる分岐継手の斜視図である。 図１に示す分岐継手の縦断面図である。 図１に示す分岐継手の組立て状態を示す側面図である。 図１に示す分岐継手の穿孔中の状態を示す断面図である。 図１に示す分岐継手の穿孔後の状態を示す断面図である。 特許文献１における分岐継手の穿孔中の状態を示す断面図である。

符号の説明

１：分岐継手
２：サドル部、２１：内周面、２２：元管受け部、２３：受け面、２４：カッター収容溝
３：分岐管受容部、
４：穿孔管部、４１：フランジ本体、４２：閉止フランジ、４３：締結部材
５：クランプ治具、５１：固定部、５２：アーム部、５３、５７：締結部材、５４：ヒンジ部、５５：補強部、５６：締結部
６：カッター本体、６１：カッター刃、６２：カッターガイド、６３：切断片収容部、６４：レールガイド
７：シャター装置、７１：シャッター収容部、７２：シャッター
８：穿孔機、８１：本体、８２：送りシャフト、８３：レール、８４：シャフトカバー、８５：六角状頭部
１０：元管、１１：切断片

Claims (7)

1. 合成樹脂元管に跨設されるサドル部と、前記サドル部から前記元管の管軸と交叉する方向に伸長し、分岐管を受取る分岐管受容部と、前記サドル部の内周面と前記元管とをシールする構造体と、前記元管の前記分岐管受容部と交叉する部位に空孔を穿孔するカッターが、前記元管の軸線よりもオフセットした位置で前記元管に対して直交するように前進させることで前記元管の前記分岐管受容部と交叉する部位に空孔を穿孔するように構成可能である穿孔管部とを有する分岐継手において、
   前記穿孔管部の内部に該穿孔管部と一体に形成された元管受け部を有し、該元管受け部には、前記合成樹脂元管の外径と同等の曲面が形成され、
   前記カッターが前記元管の一部である切断片を切り取るとき、前記曲面は当該切断片と当接してカッターによる押力を受け取るように構成されていることを特徴とする合成樹脂管用活管分岐継手。
2. 前記カッターは、穿孔工具に収容されるカッターであって、前記穿孔管部は前記穿孔工具と接続される穿孔管部であることを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂管用活管分岐継手。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載の合成樹脂管用活管分岐継手であって、前記カッターが穿孔管部の奥に到達したときに前記カッター先端部が収容されるカッター収容溝部を有することを特徴とする合成樹脂管用活管分岐継手。
4. 前記カッター収容溝部は、前記カッターが穿孔管部の奥に到達し、前記元管から切断片を切り離したとき、前記カッター先端が、カッター収容溝部最奥端に接触しないことを特徴とする請求項３に記載の合成樹脂管用活管分岐継手。
5. 前記元管受け部は、前記元管と前記合成樹脂管用活管分岐継手をシール状態にしたとき、前記元管と前記元管受け部とが接触するか、或いは近接する元管受け部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の合成樹脂管用活管分岐継手。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の合成樹脂管用活管分岐継手であって、前記分岐管受容部は、前記元管と同等の外径を有する分岐管を受取る分岐管受容部であることを特徴とする合成樹脂管用活管分岐継手。
7. 前記サドル部の内周面と前記元管とをシールする構造体は、前記サドル部の内周面に前記空孔を取り囲んで配設された電熱線であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の合成樹脂管用活管分岐継手。

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