JP5749967B2 - 流体管の穿孔手段 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂材からなる流体管に対し、流体管の管軸方向の寸法が径方向の寸法よりも短寸に形成され流体管の管路を遮断する制流体を挿入するための挿入孔を、不断流状態で穿設する流体管の穿孔手段に関する。

従来、ポリオレフィン系材料等の樹脂材から構成される既設管（流体管）内の流路を遮断するためのゲート（制流体）を既設管内に挿入配置するために、既設管の所定箇所に密閉ケース（筐体）を既設管に対して回転可能に取り付け、予め密閉ケース内に収容した切削工具（穿設手段）を既設管に当接させた後、密閉ケースを既設管の周方向に回転させ、既設管にゲートを挿入するための開孔（挿入孔）を穿設している不断流挿入用バルブ装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特許第４３９８１６２号公報（第７頁、第５図）

しかしながら、特許文献１に記載の不断流挿入用バルブ装置にあっては、密閉ケース（筐体）を回転させることで切削工具（穿設手段）により開孔（挿入孔）を穿設する際、流体管は、切削工具から密閉ケースが回転する方向に向けて力を受けることで形状が歪んでしまい、開孔を正確な形状に穿設することが難しいという問題がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、流体管内の流路を遮断する制流体を流体管内に挿入配置するための挿入孔を歪みなく穿設することができる流体管の穿孔手段を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の流体管の穿孔手段は、
樹脂材からなる流体管に熱融着された筐体内で、該流体管の管軸方向の寸法が径方向の寸法よりも短寸に形成され前記流体管の管路を遮断する制流体を挿入するための挿入孔を不断流状態で穿設する流体管の穿孔手段であって、
非円形かつ周方向に無端状に形成された刃部と、該刃部の内部に配設され、該刃部をガイドするガイド部と、を備え、
前記ガイド部は前記刃部の内部に軸支され、該刃部に対して相対移動可能となっており、
前記刃部は、前記流体管の外周面に対し前記流体管の径方向に向けて押圧されることで、前記流体管の管路を遮断する制流体に沿う挿入孔を穿設することを特徴としている。
この特徴によれば、流体管と筐体を熱融着により一体化することで、流体管の挿入孔を穿設する箇所の強度を向上できるので、穿孔手段の押圧による変形を防止でき、しかも穿孔手段の刃部はその内部をガイド部によりガイドされるので、挿入孔を歪み無く穿設できる。

本発明の流体管の穿孔手段は、
前記刃部は、前記挿入孔を穿設したことで生じる前記流体管の切片を収容する収容部を有することを特徴としている。
この特徴によれば、挿入孔の穿設で生じる切片を収容部に収容することで、流体管内から離脱して流体によって切片が流れてしまうことを防止することができる。

実施例における管継手を流体管に配設した状態を示す断面図である。 管継手を流体管に配設した状態を示す側断面図である。 （ａ）は、カッタ部材の一部破断側断面図であり、（ｂ）は、カッタ部材の底面図である。 流体管に挿入孔が穿設された状態を示す断面図である。 流体管に挿入孔が穿設された状態を示す側断面図である。 分岐口への制流体を収納した弁蓋の取り付けを示す断面図である。 分岐口に弁蓋が取り付けられた状態を示す断面図である。 分岐口に弁蓋が取り付けられた状態を示す側断面図である。

本発明に係る流体管の穿孔手段を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る流体管の穿孔手段につき、図１から図８を参照して説明する。図１に示すように、本実施例の流体管１は、断面視略円形状に形成された高密度ポリエチレン等の樹脂製管から成り、内部には流体としての上水が流れている。図７及び図８に示すように、この流体管１の所定箇所には、流体管１内の流体の流路を遮断するための制流体１１を挿入するための挿入孔１ｂが穿設されるようになっている。流体管１は、この挿入孔１ｂを介して制流体１１により流路を開閉することで、流体管１内の流体の流量を調整している。

尚、流体管１の材質は高密度ポリエチレンに限らずその他ポリオレフィン樹脂或いは所定の樹脂から成る熱融着可能なものでもよい。更に尚、本実施例では流体管１内の流体は上水であるが、流体管１の内部を流れる流体は必ずしも上水に限らず、例えば工業用水や下水等であってもよいし、また気体や気液混合状態の流体が流れる流体管であっても構わない。

本実施例における流体管１の穿設には、前述した本発明における筐体としての管継手２及び制流体１１と、後述する穿孔装置５０を用いる。このうち、流体管１の外周面１ａに固定に取り付けられる管継手２は、いわゆる割Ｔ字管である。これら管継手２は、図１及び図２に示すように、流体管１に対して上方から配設され、流体管１の外周の上側を被覆する分岐部３と、流体管１に対して下方から配設され、流体管１の外周の下側を被覆するカバー体４と、から構成されている。これら分岐部３及びカバー体４は、高密度ポリエチレン等の熱融着可能な樹脂材により構成されている。

分岐部３は、流体管１の上部における外周面１ａに当接する当接部３ａを備えている。流体管１の上部における外周面１ａに当接する当接部３ａ内部には、電流が流れることで発熱する電熱線３ｂが、後述する流体管１に穿設される挿入孔１ｂの周囲を囲うように、当接部３ａ略全面に亘り連続して延設されている。電熱線３ｂの各端部は、外部電源と電気的に接続可能に分岐部３の外面に設けた接続部６に接続されている。

また、分岐部３には、当接部３ａに連続して流体管１の外径方向に向けてフランジ３ｃ，３ｃが突出形成されている。これらフランジ３ｃの流体管１における管軸方向の幅寸法は、分岐部３の流体管１における管軸方向の幅寸法と略同一寸法に形成されている。これらフランジ３ｃの内部には、フランジ３ｃ，３ｃの流体管１における管軸方向の略全長に亘って電熱線３ｄが延設されている。電熱線３ｄの各端部は、外部電源と電気的に接続可能にフランジ３ｃ，３ｃの外面に設けた接続部７に接続されている。

分岐部３の上部には、流体管１の管軸と略直交するように、流体管１における管軸方向に沿って上方に向けて分岐口３ｇが形成されている。分岐口３ｇ内は、上下方向に向けて貫通形成されており、分岐口３ｇの上端部には、上フランジ３ｉが形成されている。

一方、カバー体４は、図１及び図２に示すように、分岐部３と略同一の流体管１における管軸方向の幅寸法を有し、流体管１の下部における外周面１ａに当接する当接部４ａを備えている。流体管１の下部における外周面１ａに当接する当接部４ａ内部には、電流が流れることで発熱する電熱線４ｂが、当接部４ａ略全面に亘り連続して延設されている。電熱線４ｂの各端部は、外部電源と電気的に接続可能にカバー体４の外面に設けた接続部８に接続されている。

また、カバー体４には、当接部４ａに連続して流体管１の外径方向に向けてフランジ４ｃ，４ｃが突出形成されている。これらフランジ４ｃの流体管１における管軸方向の幅寸法は、カバー体４の流体管１における管軸方向の幅寸法と略同一寸法に形成されている。

これらフランジ４ｃは、カバー体４が流体管１に対して下方から配設されることで、分岐部３に形成されたフランジ３ｃに対して対向配置される。このように構成された管継手２を流体管１に対して取り付けるには、先ず、図１に示すように、分岐部３を流体管１に対して上方から配設するとともに、カバー体４を流体管１に対して下方から配設する。

次に、両フランジ３ｃ，４ｃを図示しないボルト・ナットにより緊締し、フランジ３ｃとフランジ４ｃとを密着させる。尚、本実施例における当接部３ａ，４ａには、図示しない係止爪が設けられている。このため、図示しないボルト・ナットを緊締してフランジ３ｃとフランジ４ｃとを密着させることで、当接部３ａ，４ａの流体管１に向けての弾性変形がなされ、前記係止爪が流体管１の外周面１ａに食い込む。これら前記係止爪が流体管１の外周面１ａに食い込むことで、管継手２が流体管１に対して移動不能に仮固定される。

そして、図示しない外部電源に接続されている電源ケーブルを分岐部３に形成された各接続部６，７及びカバー体４に形成された接続部８に接続し、前記外部電源から所定時間電源を供給する。電源供給された電熱線３ｂ，３ｄ，４ｂが高温に発熱することで、樹脂からなる当接部３ａ、４ａ及び当接部３ａ、４ａに接触している流体管１の外周面１ａと、フランジ３ｃ，４ｃ間と、を加熱し次第に溶融する。

溶融された当接部３ａ、４ａ及び流体管１の外周面１ａと、フランジ３ｃ，４ｃ間とは、互いに混ぜ合わされ、電熱線３ｂ，３ｄ，４ｂによる発熱を停止し常温に下がることで一体化して凝固する。このようにして、管継手２は、熱融着によって流体管１に対して水密に取り付けられる。

これらの管継手２と流体管１とを熱融着によって水密に取り付けることができ、また、流体管１を遮断する制流体１１（後述）として汎用の遮断弁を使用してシール性能を向上させることができるので、不断流状態を維持するための管継手２の構造を簡素にでき、且つその製造も容易にすることができる。

次に、このように流体管１に対して取り付けられた管継手２に対しての制流体１１の取り付けについて説明する。先ず、図４及び図５に示すように、分岐口３ｇの上フランジ３ｉに、内部に作業弁３６及び本発明における穿孔手段としての穿孔装置５０を配設した上部ケース３５を水密に接続する。穿孔装置５０は、図示しない駆動手段に接続され分岐口３ｇ内を流体管１に向け軸方向に伸出する軸部材５１と、軸部材５１の先端に固設され流体管１の上部に分岐口３ｇを介して非円形状の挿入孔１ｂ（図６参照）を穿設する本発明における穿孔手段としてのカッタ部材５２と、から主として構成されている。更に、カッタ部材５２は、鋭利な本発明における刃部としての穿孔刃５２ａを備えている。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、カッタ部材５２は、後述する制流体１１の形状に沿うように流体管１の周方向に向けて長寸に形成されており、穿孔刃５２ａは、カッタ部材５２の先端の全周にかけて無端状に形成されている。

また、カッタ部材５２の内部は、カッタ部材５２の形状に沿って下方に開口した本発明における収容部としての開口部５２ｄが形成されている。この開口部５２ｄ内には、カッタ部材５２内を軸部材５１の軸方向に移動可能な、本発明におけるガイド部としてのガイド板５３が配置されている。このガイド板５３は、底面視で開口部５２ｄと略同一形状に形成されているとともに、カッタ部材５２の側方を向く外周面は、カッタ部材５２の内周面と摺接する垂直面５３ａに形成されている。

更に、ガイド板５３の下端部は、流体管１の外周面１ａに当接する水平面に形成されており、穿孔刃５２ａよりも流体管１に向けて僅かに突出して配置されている。ガイド板５３の上端部には、カッタ部材５２の上方まで貫通するガイド棒５３ｂが立設されており、このガイド棒５３ｂの周囲には、ガイド板５３を流体管１に向けて付勢するコイルバネ５３ｃが配置されている。

このため、ガイド板５３が開口部５２ｄ内を軸部材５１の軸方向に移動することによって、カッタ部材５２は、開口部５２ｄの内周面をガイド板５３の垂直面５３ａにガイドされながらガイド板５３に対して軸部材５１の軸方向に相対移動するようになっている。

次に、これらカッタ部材５２が構成された穿孔装置５０による流体管１の穿孔について説明する。まず、図４及び図５に示すように、カッタ部材５２は、軸部材５１の軸方向に伸出されることで、流体管１の上端部における外周面１ａにガイド板５３の下端部を当接させる。

そして、継続してカッタ部材５２が軸部材５１の軸方向に伸出されることで、カッタ部材５２は、ガイド板５３によって流体管１の外周面に対して継続して押圧させることで、ガイド板５３の下端部と流体管１の外周面１ａとの間で生じている摩擦力により、カッタ部材５２が流体管１に対して挿入孔１ｂを穿設する位置固定を行う。

以降、ガイド板５３は、更にカッタ部材５２が軸部材５１の軸方向に伸出されることで、ガイド棒５３ｂに沿って圧縮されるコイルバネ５３ｃから付勢力を受けながら流体管１の外周面１ａに当接した位置で留まる。この間、カッタ部材５２は、ガイド板５３の垂直面５３ａに沿って流体管１の外周面１ａに向けて進行しつつ、流体管１の上端部における外周面１ａに押圧され、流体管１の管壁に挿入孔１ｂを穿設する。

尚、カッタ部材５２が流体管１に挿入孔１ｂを穿設する過程において、流体管１のカッタ部材５２によって押圧される箇所は、カッタ部材５２の押圧により弾性変形するとともに、カッタ部材５２が挿入孔１ｂを穿設することで流体管１から分断されて切片１ｅとなる。この切片１ｅは、開口部５２ｄ内にて弾性復元力がはたらくことで略全周に亘ってカッタ部材５２の内周面に接触する。切片１ｅは、このカッタ部材５２の内周面との間で生じる摩擦力によって、カッタ部材５２内にガイド板５３に当接した状態で収容保持されるようになっている。

穿孔装置５０による挿入孔１ｂの穿設後は、図６に示すように、穿孔装置５０を上方に引き上げて上部ケース３５内に配置させた後、作業弁３６を操作して分岐口３ｇの止水を行う。そして、穿孔装置５０を上部ケース３５の上端部から取り外すとともに、図６に示すように、上部ケース３５の上端部に外カバー７０を水密に接続する。この外カバー７０は、側方に向けて一対の開口７１，７１を備えており、これら開口７１，７１は、蓋体７２，７２及びボルト・ナット７３によって水密に閉塞されている。

外カバー７０の図示しない上端部からは、図示しないアームが上下動可能に取り付けられている。尚、該アームの下端部には、予め挿入孔１ｂを介して流体管１の管路を遮断若しくは開放するための制流体１１が内部に配設された弁蓋６０が中間部材７５を介して接続されており、前記アームを外カバー７０の前記上端部に取り付ける際に弁蓋６０が外カバー７０内に配置される。尚、前記アームと外カバー７０の前記上端部との間は、図示しないゴム体によって水密に保持されている。更に尚、中間部材７５は筒状に形成されており、内部に後述する回転操作部６３ａが挿通配置されている（図７参照）。尚、本実施例における制流体１１は、流体管１の管軸方向の幅寸法が、流体管１の径方向の幅寸法よりも短寸に形成された略板状に形成されている。

外カバー７０を上部ケース３５の上端部に水密に接続した後は、分岐口３ｇと外カバー７０とを開閉弁を有する図示しないホースやバイパス管等の連通部材によって接続する。そして、外カバー７０の上端部に設けられた図示しない空気弁を開放するとともに、作業弁３６を操作して分岐口３ｇを開放することで、外カバー７０内及び分岐口３ｇ内を流体管１内を流れていた上水で満たす。

外カバー７０内及び分岐口３ｇ内が上水で満たされた後は、前記空気弁を閉塞し、前記開閉弁を開放して分岐口３ｇと外カバー７０とを連通させることで、外カバー７０内の水圧と分岐口３ｇ内の水圧とを常時一定に保つとともに、弁蓋６０を外カバー７０に予め取り付けた押圧手段（図示略）により不断水状態で押圧することで、分岐口３ｇの上フランジ３ｉに弁蓋６０を密封状に組み付ける。

このとき、分岐口３ｇ内と外カバー７０内とは、流体管１内を流れる上水で満たされて同一の水圧となるので、弁蓋６０を上フランジ３ｉに組み付ける際に流体管１内を流れる上水から弁蓋６０が受ける抗力を小さく抑えることができる。弁蓋６０を上フランジ３ｉに組み付けた後は、蓋体７２，７２を取り外し、開口７１，７１を介して弁蓋６０から中間部材７５を分離する。

図６及び図７に示すように、弁蓋６０は、略板状の制流体１１の形状に沿うように開口した分岐口３ｇ内に対して挿入可能な形状に形成されており、弁蓋６０の下部の外周に沿って設けられたＯリング６１により、分岐口３ｇの内周面に沿って水密に嵌挿されている。また弁蓋６０を定置させるように分岐口３ｇの外方から固定ボルト６２を螺挿することで弁蓋６０の位置固定を行う。固定ボルト６２は、弁蓋６０に対して螺挿されることで、弁蓋６０を上下方向に規制している。

図７及び図８に示すように、回転ネジ６３は、弁蓋６０の頂部に穿設された挿通孔６４に回転自在に貫通して、上端部を弁蓋６０の外部に突出して取り付けられている。押え板６５は、弁蓋６０の上端面にボルト６６で固定され、回転ネジ６３の抜出しを阻止する。上記構成により、回転ネジ６３は弁蓋６０に対し正逆両方向に回転自在であるが上下動はしない。６３ｂは、回転ネジ６３の上端部を除いて略全長に亘ってその周面が螺設されたネジ部である。

図６及び図７に示すように、ネジこま６７は、制流体１１の上端部に形成されたガイド溝６９に嵌合するとともに、ネジ部６３ｂに螺合しており、回転ネジ６３の上端部に形成された回転操作部６３ａの回転に応じネジ部６３ｂが回転することで、ネジ部６３ｂに沿って螺挿するネジこま６７に追随して制流体１１が上下動可能となる。

図８に示すように、制流体１１には、回転ネジ６３のネジ部６３ｂを挿入する挿入孔６８が形成されている。また、図６及び図７に示すように、制流体１１における上下流側の外面に、上下方向に沿った張出部１１ａ，１１ａが、弁蓋６０若しくは分岐口３ｇの内面に設けられた溝部６０ａに沿って摺接可能に設けられている。このように構成された張出部１１ａ，１１ａが溝部６０ａに当接することで、回転ネジ６３の回転に伴う制流体１１の回転を規制されるため、制流体１１に曲げや捻れが生じることを防止できるようになっている。

このように制流体１１が取り付けられた弁蓋６０を、作業弁３６が開放された後に前記外カバーに予め取り付けた前記押圧手段により分岐口３ｇに向けて不断水状態で押圧することで、流体管１内を流れる上水から弁蓋６０が受ける抗力を小さく抑えながら弁蓋６０を分岐口３ｇの上フランジ３ｉに密封状に組付け、固定ボルト６２を弁蓋６０に螺挿する。

更に、前記連通部材の開閉弁を閉塞するとともに、上フランジ３ｉ上から上部ケース３５及び外カバー７０を取り外す。最後に、リング状のフランジ５６を弁蓋６０に挿入し、ボルト・ナット５７でフランジ５６と分岐口３ｇとを締結する。

以後、制流体１１は、図７及び図８に示すように、図示しないハンドルによる回転操作部６３ａの回転によって下方に移動することで流体管１の内周面及び挿入孔１ｂの内周面の全周に亘って弾性変形しながら水密に当接して流体管１の管路を遮断するとともに、前記ハンドルによる回転操作部６３ａの回転によって上方に移動することで流体管１の管路を開放可能となる。

以上、本実施例における流体管１の穿孔手段にあっては、流体管１を密着状に被覆する管継手２を流体管１と一体に取り付けた後、管継手２内に配置したカッタ部材５２を、流体管１の外周面１ａに対し流体管１の径方向に向けて押圧することで、挿入孔１ｂを制流体１１に沿う形状に穿設するので、カッタ部材５２が、流体管１と一体化した密封状態の管継手２内で、制流体１１に沿う必要最小限の形状に抑えて挿入孔１ｂを穿設することで、流体管１内からの流体の漏出を防止するとともに、樹脂材からなる流体管１が管継手２に保持された状態で穿設されるので、挿入孔１ｂを歪み無く穿設できる。

また、管継手２と流体管１との当接部３ａ，４ａを熱融着により一体に融着させることで、管継手２と流体管１との当接部３ａ、４ａが融着することで流体管１と管継手２との間の密着性を向上させることができるとともに、流体管１の挿入孔１ｂを穿設する箇所の強度をカッタ部材５２の押圧に抗して変形しないよう、強度を向上させることができる。

また、カッタ部材５２は、流体管１の径方向に進入し挿入孔１ｂを穿設する穿孔刃５２ａと、流体管１の外周面１ａに当接し、挿入孔１ｂを穿設する穿孔刃５２ａをガイドするガイド板５３と、を備えるので、穿孔刃５２ａが、流体管１の穿設位置での位置ぶれを流体管１の外周面１ａに当接しているガイド板５３にガイドされることで、流体管１の外周面１ａにおける正確な位置に挿入孔１ｂを穿設することができる。

また、穿孔刃５２ａは、挿入孔１ｂを穿設したことで生じる流体管１の切片１ｅを収容する開口部５２ｄを有するので、挿入孔１ｂの穿設で生じる切片１ｅを開口部５２ｄに収容することで、流体管１内から離脱して流体によって切片１ｅが流れてしまうことを防止することができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、分岐部３とカバー体４とを熱融着することで、管継手２の流体管１に対しての取り付けを行ったが、例えば、フランジ３ｃ，４ｃを緊締したことで当接部３ａ，４ａと流体管１の外周面１ａに生じる摩擦力によって管継手２の流体管１に対しての取り付けを行うようにしてもよい。

また、前記実施例では、管継手２を分岐部３とカバー体４とで構成したが、挿入孔１ｂの周囲を密封しつつ流体管１に対して固着可能であれば、管継手２を分岐部３のみで構成してもよい。

また、前記実施例では、管継手２を構成する分岐部３及びカバー体４を高密度ポリエチレン等の熱融着可能な樹脂材により構成したが、例えば、これら分岐部若しくはカバー体の一部又は全部を金属で構成することで、管継手の強度を向上させるようにしてもよい。

また、前記実施例では、制流体１１を流体管１の管軸方向の幅寸法が、流体管１の径方向の幅寸法よりも短寸に形成された略板状に形成し、挿入孔１ｂをこの制流体１１の形状に沿うように穿設したが、制流体の形状及び制流体の形状に沿うように穿設される挿入孔１ｂの形状は、流体管１の流路の遮断が可能であれば特に問わない。

１ 流体管
１ａ 外周面
１ｂ 挿入孔
１ｅ 切片
２ 管継手（筐体）
１１ 制流体
５２ カッタ部材（穿孔手段）
５２ａ 穿孔刃（刃部）
５２ｄ 開口部（収容部）
５３ ガイド板（ガイド部）

Claims (2)

1. 樹脂材からなる流体管に熱融着された筐体内で、該流体管の管軸方向の寸法が径方向の寸法よりも短寸に形成され前記流体管の管路を遮断する制流体を挿入するための挿入孔を不断流状態で穿設する流体管の穿孔手段であって、
   非円形かつ周方向に無端状に形成された刃部と、該刃部の内部に配設され、該刃部をガイドするガイド部と、を備え、
   前記ガイド部は前記刃部の内部に軸支され、該刃部に対して相対移動可能となっており、
   前記刃部は、前記流体管の外周面に対し前記流体管の径方向に向けて押圧されることで、前記流体管の管路を遮断する制流体に沿う挿入孔を穿設することを特徴とする流体管の穿孔手段。
2. 前記刃部は、前記挿入孔を穿設したことで生じる前記流体管の切片を収容する収容部を有することを特徴とする請求項１に記載の流体管の穿孔手段。

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