JP6341722B2 - 分岐管の耐震継手 - Google Patents

Description

本発明は、分岐管（Ｔ字管など）の耐震継手に関する。

たとえば埋設された水道管（本管という）には、分岐管を介して管路の末端器材である空気弁や消火栓などが設置されている。たとえば図８に示すように、本管１から分岐された分岐管２にフランジ部３が形成されており、このフランジ部３に、両端フランジ部５,５を有する接続管４が接続され、さらにこの接続管４に、管路を遮断可能な補修弁６を介して空気弁７または消火栓（図示せず）などの部材が接続設置されている。

管路の末端器材は、前後方向に連続して連結固定された本管１と比較して、その設置構造上、地震などの揺れの影響を受けやすい。
また、分岐管２のフランジ部３は、十分な強度と水密性を具備しているが、地震などで本管１が水平方向に加振されると、空気弁６または消火栓の慣性力に起因した曲げモーメントが分岐管２のフランジ部３に繰り返し加わって分岐管２のフランジ部３が揺動し、これにより分岐管２に曲げモーメントが繰り返し発生して、本管１が無事であってもフランジ部３の破損やそれに伴う漏水が発生することがあるという問題があった。

この対策として、継手に固定板を地盤に張り出すように設けた構造（特許文献１）や、継手に本管を囲む支持架台を設けた構造（特許文献２）が提案されている。

特開平１１−０３０３８１号公報 特開平１０−１４８２９４号公報

しかしながら、本管１から分岐される分岐管２や、空気弁７または消火栓は、開閉可能な上面蓋８ａが地表に露出する筐体８内に収容されるため、特許文献１および２に開示された構造では、地震に対する十分な緩衝や支持が得られないという問題があった。

本発明は上記問題点を解決して、地震などにより分岐管に曲げモーメントが繰り返し作用しても、破損や漏れが発生しない分岐管の耐震継手を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
本管から分岐された分岐管と、管路の末端器材が接続された接続管とを繋ぐ分岐管の耐震継手であって、
分岐管に、当該分岐管より小径の接続管の挿口を挿入し、
分岐管の内周と接続管の挿口外周との間に、分岐管と接続管の隙間を止水するとともに、所定範囲で揺動を許容する環状の弾性シール部材を介在させ、
分岐管に形成された固定側フランジ部と、接続管に形成された可動側フランジ部との間に空間を形成するとともに、当該空間で前記可動側フランジ部と前記固定側フランジ部との間に、前記空間を保持するスペーサを介在させ、
前記固定側フランジ部と前記可動側フランジ部とを前記両フランジ部の離間方向の移動を規制する規制部材で連結し、
前記スペーサを、前記規制部材の内周側および／または外周側で接続管に外嵌する筒状に形成し、
前記スペーサの強度を、分岐管の管軸心と接続管の管軸心とを傾斜させるような曲げモーメントが加わった際、前記スペーサが前記規制部材よりも優先的に変形するように設定したものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、
規制部材が連結ボルトであるものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、
スペーサは、弾性体により形成されたものである。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の構成において、
スペーサは、円筒状または、多角筒状であるとともに、管軸心方向のスリットが形成されたものである。
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の構成において、
スペーサは、固定側フランジ部または可動側フランジ部と同一外径で、接続管の外径より大きい筒状に形成されるとともに、連結ボルトのボルト孔が形成されたものである。

請求項１記載の発明によれば、地震などにより、空気弁または消火栓などの管路の末端器材が揺れて、分岐管および接続管に曲げモーメントが繰り返し作用しても、スペーサにより曲げモーメントを支持することができ、さらに大きい曲げモーメントが繰り返し作用した場合、規制部材より強度が低いスペーサが優先的に変形することで、分岐管のフランジ部に発生する曲げモーメントの変動を緩和することができる。これにより、規制部材の破損を防止することができると共に、分岐管に対して接続管が屈曲しても、弾性シール部材により、継手の破損や漏水を未然に防止することができる。さらに、部品点数も少なく配管施工時間も短縮することができて、コストを削減することができる。

また復旧に際して、屈曲姿勢の接続管を直立姿勢に復帰させるか、またはスペーサを新しいものに交換するだけでよく、本管の通水を止めることなくこれらの作業を行うことが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、復元性の高いゴムなどの弾性体によりスペーサを形成することにより、復旧時に屈曲姿勢の接続管を直立姿勢に復帰させることで、スペーサの弾性を利用して耐震継手を直立姿勢に戻すことができ、本管の通水を停止することなく容易に復旧工事を行うことができる。

（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る分岐管の耐震継手の実施例１を示し、（ａ）は要部縦断面図、（ｂ）はスペーサの斜視図、（ｃ）は他実施例のスペーサの斜視図、（ｄ）は（ａ）に示すゴム輪の拡大断面図である。 分岐管への空気弁の設置状態を示す部分縦断面図である。 分岐管に曲げモーメントが作用した状態を説明する部分縦断面図である。 スペーサの実施例２を使用した耐震継手を示す要部縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はスペーサの実施例３を使用した耐震継手を示し、（ａ）は要部縦断面図、（ｂ）はスペーサの斜視図、（ｃ）は他実施例のスペーサの斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）はスペーサの他の実施例を示す平面視の断面図で、（ａ）は実施例４の円筒と放射板の複合断面のスペーサ、（ｂ）は実施例５の星型状断面のスペーサ、（ｃ）は実施例４の変形例で、複合断面でスリットを有するスペーサ、（ｄ）は実施例５の変形例で、星型状断面でスリットを有するスペーサを示す。 （ａ）〜（ｅ）はスペーサの第６および第７実施例を示し、（ａ）は実施例６の環状スペーサを示す平面視の断面図、（ｂ）は同実施例６の環状スペーサの斜視図、（ｃ）は実施例７で、分割式環状スペーサを示す斜視図、（ｄ）は実施例７で、分割式環状スペーサの第１変形例を示す部分斜視図、（ｅ）は実施例７で、分割式環状スペーサの第２変形例を示す部分斜視図である。 従来の分岐管の空気弁設置状態を示す部分縦断面図である。

以下、本発明に係る分岐管の耐震継手の実施例１を図１〜図３に基づいて説明する。
図２に示すように、道路などに埋設された水道管（埋設管）である本管１１には、所定位置に本管１１の軸心Ｏに直交する上向きに分岐された分岐管１２が設けられている。この分岐管１２には、上面に地表に露出可能な管路の末端器材が配設されている。すなわち、分岐管１２に、たとえば接続管１４と補修弁１６を介して管路の末端器材である空気弁１７（または消火栓）が分岐軸心Ｏｔに沿って接続されており、この空気弁１７により本管１１内に対する排気（または給気）が行われる。これら分岐管１２、接続管１４、補修弁１６および空気弁１７は、上面が地表に露出可能に配設されるとともに、開閉可能な上面蓋１８ａが取り付けられた円筒筐体１８内に収容されている。
耐震継手２０は、分岐管１２と接続管１４を接続するものである。すなわち、図１に示すように、本管１１から一体に立ち上げられた分岐管１２の端部開口部１２ａ周囲に固定側フランジ部２１が設けられ、固定側フランジ部２１には周方向に一定ピッチで複数のボルト孔が形成されている。一方、接続管１４は、中間部から下端寄りに、固定側フランジ部２１に対応して複数のボルト孔を有する可動側フランジ部２２が設けられ、可動側フランジ部２２より下部に、先端側が分岐管１２に挿入される挿口２３が形成されている。

分岐管１２の端部開口部１２ａの内径は、挿口２３の外径より大きく、かつ所定範囲で接続管１４の揺動を許容する内径寸法であって、皿形（逆円錐台）の傾斜面が形成されている。

ゴム輪２４は、図１（ｄ）に示すように、ヒール部２４ａとバルブ部２４ｂとからなる弾性を有する一体の環状体であり、ヒール部２４ａとバルブ部２４ｂの間の外周面に環状凹部２４ｃが形成されている。そして分岐管１２の端部開口部１２ａの管軸奥方にヒール部２４ａが嵌合される嵌合溝１２ｂが形成され、この嵌合溝１２ｂから管軸奥方壁面に続く内周環状突部１２ｃに、ゴム輪２４の環状凹部２４ｃが嵌合可能に形成されている。この内周環状突部１２ｃの管軸奥方には、バルブ部２４ｂが収容されるバルブ部収容溝１２ｄが形成されており、ヒール部２４ａの受口奥側に形成されたバルブ部２４ｂが、分岐管１２のバルブ部収容溝１２ｄ内面と挿口２３の外面との間で圧縮されて両者の間を水密可能にシールしている。そして嵌合溝１２ｂにヒール部２４ａが収納されることで、挿口２３がゴム輪２４の内面に挿入される際にゴム輪２４が端部開口部１２ａの奥方へ引き込まれることを防止できる。

ここで、ゴム輪２４はたとえば合成ゴム製である。そして、バルブ部２４ｂの断面形状は、たとえば円形断面であり、挿口２３と分岐管１２の内面との間に介在されて高い水密性で両者の間を止水可能にシールするとともに、接続管１４の揺動を所定角度範囲、たとえば分岐軸心Ｏｔを中心としてαの揺動角の許容範囲で許容することができる。そして、接続管１４の揺動角αの許容範囲は、少なくともα＜Ａ／Ｂ（ここで、Ａ：固定側フランジ部と可動側フランジ部との隙間、Ｂ：分岐管１２の内面と挿口２３の外面との隙間）となる関係を満足するように分岐管１２の耐震継手を構成する。

また、挿口２３の端部外面にテーパ部２３ａを設けておいてもよい。このようにすると挿口２３がゴム輪２４の内面を通過しやすくなるし、接続管１４の揺動時にも都合がよい。

さらに、分岐管１２の奥部の内径を、図３に示すように、大きく開口させておくことで、接続管１４の揺動角の許容範囲αを広く確保できて揺動時に都合がよい。
固定側フランジ部２１と可動側フランジ部２２の間で、可動側フランジ部２２および挿口２３の揺動を許容する空間３１が形成され、この空間３１を保持するために固定側フランジ部２１と可動側フランジ部２２の間に筒状のスペーサ３２が介在されている。そして、可動側フランジ部２２のボルト孔と固定側フランジ部２１のボルト孔とに、両フランジ部２１，２２の離間方向の移動を規制する規制部材である複数本の（引張り用の）連結ボルト３３が挿入されて接続管１４と分岐管１２が連結され、連結ボルト３３により接続管１４と分岐管１２の離間方向の移動のみが規制されている。これは、本管１１から分岐管１２、補修弁１６および空気弁１７に加わる水圧により、接続管１４を離脱させる方向に付勢されている状態で接続管１４と分岐管１２が締結されるからである。

［スペーサ］
スペーサ３２は、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、プラスチック、セラミックス、合成ゴムあるいは金属により、たとえばこの実施例１では、分岐軸心Ｏｔ上で挿口２３の周囲に外嵌され、かつボルト孔より内周側に配置される円筒状（または多角筒状）で、着脱が容易なように、軸心方向のスリット３２ａが形成されたものでもよい。そしてこのスペーサ３２の強度は、複数本の連結ボルト３３の合計強度より低く設定されている。

ここで「強度」とは、フランジ面間が平行である固定側フランジ部２１と可動側フランジ部２２に両フランジ面間を傾斜状態にさせるような曲げモーメントが作用した場合、あるいは分岐管１２の管軸心と接続管１４の管軸心とを傾斜させるような曲げモーメントが作用した場合、連結ボルト３３が伸長変形したり、スペーサ３２が圧縮変形したりすることに対する強度を意味する。

つまり、フランジ面間が平行状態にある固定側フランジ部２１と可動側フランジ部２２に両フランジ面間を傾斜状態にさせるような曲げモーメントが作用した場合、あるいは、分岐管１２の管軸心と接続管１４の管軸心とを傾斜させるような曲げモーメントが作用した場合、連結ボルト３３の伸長変形よりも、スペーサの圧縮変形の方が先に発生し、その変形程度も後者の方が大きくなるように、連結ボルト３３と、スペーサ３２の材質、寸法、形状が設定されている。

したがって、図３に示すように、地震等により空気弁１７が揺動して、耐震継手２０に曲げモーメントが繰り返し作用した時に、まずスペーサ３２で受けることで曲げモーメントに対処することができる。さらに大きい曲げモーメントが繰り返し作用すると、連結ボルト３３の伸長変形より早くスペーサ３２が破損、変形することで、分岐管１２の固定側フランジ部２１に発生する曲げ応力の発生を緩和することができる。この時、ゴム輪２４の中心である屈曲中心Ｏｓ周りに、空気弁１７および補修弁１６と共に接続管１４が、分岐軸心Ｏｔを中心とするαの角度範囲で屈曲することがあっても、分岐管１２の内面と接続管１４の外面の隙間がゴム輪２４により止水されて、耐震継手２０の破損や漏水が未然に防止される。

またこの空気弁１７の復旧に際して、スペーサ３２が合成ゴム製である場合、屈曲姿勢となった接続管１４を直立姿勢に復帰させることで、スペーサ３２が直立姿勢に復帰するので、本管１１が通水状態のままで容易に復旧工事を行うことができる。また、可撓性が小さい材質で直立姿勢に復帰できない材質からなるスペーサ３２を用いた場合は、スペーサ３２を新しいものと交換することで、容易に復旧工事を行うことができる。

さらに耐震継手２０の取付に際しては、特殊な工具を使用することなく、連結ボルト３３を締付けるだけで、容易に取付けることができる。
（スペーサの実施例２）
実施例２のスペーサ３４は、図４に示すように、プラスチック製、セラミックス製、合成ゴム製、あるいは金属製で、固定側フランジ部２１、可動側フランジ部２２の外周部に配置される径の大きい円筒状に形成されたものである。

上記実施例１および２では、全周が繋がった一体のスペーサ３２，３４を用いた場合を述べたが、二つ割など周方向に複数に分割されたスペーサを連結して用いてもよい。この場合には、スペーサを交換する際に、連結ボルト３３を緩めるだけで、本管１１を断水させることなく、通水した状態でこの交換作業を行うことができる。

（スペーサの実施例３）
実施例３のスペーサ３５は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、空間３１で各連結ボルト３３にそれぞれ外嵌される小径の円筒状に形成されたものである。また連結ボルト３３に外嵌容易なように、スペーサ３５に軸心方向のスリット３５ａが形成されたものでもよい。これらスペーサ３５は、プラスチック製、セラミックス製、合成ゴム製、あるいは金属製で、各連結ボルト３３に外嵌されたすべてのスペーサ３５の合計強度が、各連結ボルト３３の合計強度より小さく設定される。実施例３のスペーサ３５によれば、各連結ボルト３３を１本ずつ外し、新しいスペーサ３５と交換することができ、本管１１の通水状態で復旧施工可能となる。

（スペーサの実施例４、５）
実施例４、５として、さらに十分な強度を得るために、図６（ａ）（ｃ）に示す実施例４とその変形例のように、円筒部３６ａと複数の放射板３６ｂを組み合わせた複合断面のスペーサ３６や、図６（ｂ）（ｄ）に示す実施例５とその変形例のように、星形断面のスペーサ３７がある。これらスペーサは、周方向に略均等の強度が得られるものであれば、形状は問われない。もちろん、図６（ｃ）（ｄ）に示すように、スペーサ３６，３７にスリット３６ｃ，３７ａを形成したものであってもよい。

（スペーサの実施例６）
実施例６として、さらにより十分な強度を得るために、図７（ａ）（ｂ）に示すようなスペーサ４１がある。スペーサ４１には、固定側フランジ部２１や可動側フランジ部２２と同様、周方向に一定ピッチで複数のボルト孔４１ａが形成されている。そしてスペーサ４１の外径は、固定側フランジ部２１や可動側フランジ部２２の外径と同じにしておくと、両フランジ２１，２２間に土砂などが侵入することを未然に防止することができて固定側フランジ部２１に対する可動側フランジ部２２の揺動に際しての不具合の発生を回避することができる。スペーサ４１の内径は、接続管２３の外径よりも大きくしておけばいい。

（スペーサの実施例７）
実施例７として、実施例６のスペーサを、図７（ｃ）に示すように、ボルト孔４１ａを含むように周方向に一定ピッチで分割した分割ピース４２ｂにより構成された分割式のスペーサ４２がある。このようにすると、先のスペーサ４１の場合と同様に、各連結ボルト３３を１本ずつ外し、新しい分割ピース４２ｂと交換することができる。実施例７の第１変形例では、図７（ｄ）に示すように、スペーサ４２の分割ピース４２ｃの内周側（接続管側）にまで達するスリット４２ｄをボルト孔４２ａに連通して開口させておいてもよい。このようにすることで、連結ボルト３３からナットを外さなくともスペーサ４２を交換することが可能となり、交換作業がより効率的に行える。また実施例７の第２変形例では、図７（ｅ）のように、スペーサ４２の分割ピース４２ｅに、内周側（接続管側）にボルト孔４２ａの径よりも幅の狭いスリット４２ｆを形成することにより、スペーサ４２の交換時などにおいてスペーサ３９の脱落を回避することが容易となる。

なお、上記各実施例では、固定側フランジ部２１と可動側フランジ部２２との離間を規制する部材（規制部材）として、上記実施例では複数の連結ボルトを用いたが、規制部材はこれにかぎるものではない。

また、上記実施例では、スペーサの材質として、プラスチック製、セラミックス製、合成ゴム製、あるいは金属製としたが、本発明の効果が得られるものであればその他の材質であってもよい。さらに、複数の材質を組み合わせたものであってもよい。

さらに、上記実施例では、本管を水道管としたが、本管内部の流体は水道水以外の流体であってもよく、本管は水道管に限定されるものではない。

Ｏｔ 分岐軸心
Ｏｓ 屈曲中心
１１ 本管（埋設管）
１２ 分岐管
１２ａ 端部開口部
１４ 接続管
１６ 補修弁
１７ 空気弁（管路の末端部材）
１８ 円筒筐体
１８ａ 蓋体
２０ 分岐継手
２１ 固定側フランジ部
２２ 可動側フランジ部
２３ 挿口
２４ ゴム輪（弾性シール部材）
３１ 空間
３２ スペーサ
３３ 連結ボルト（規制部材）
３４〜３７ スペーサ
４１ 環状スペーサ
４１ａ ボルト孔
４２ 環状スペーサ
４２ａ ボルト孔
４２ｂ 分割ピース
４２ｃ 分割ピース
４２ｄ スリット
４２ｅ 分割ピース
４２ｆ スリット

Claims (5)

1. 本管から分岐された分岐管と、管路の末端器材が接続された接続管とを繋ぐ分岐管の耐震継手であって、
   分岐管に、当該分岐管より小径の接続管の挿口を挿入し、
   分岐管の内周と接続管の挿口外周との間に、分岐管と接続管の隙間を止水するとともに、所定範囲で揺動を許容する環状の弾性シール部材を介在させ、
   分岐管に形成された固定側フランジ部と、接続管に形成された可動側フランジ部との間に空間を形成するとともに、当該空間で前記可動側フランジ部と前記固定側フランジ部との間に、前記空間を保持するスペーサを介在させ、
   前記固定側フランジ部と前記可動側フランジ部とを前記両フランジ部の離間方向の移動を規制する規制部材で連結し、
   前記スペーサを、前記規制部材の内周側および／または外周側で接続管に外嵌する筒状に形成し、
   前記スペーサの強度を、分岐管の管軸心と接続管の管軸心とを傾斜させるような曲げモーメントが加わった際、前記スペーサが前記規制部材よりも優先的に変形するように設定した
   ことを特徴とする分岐管の耐震継手。
2. 規制部材が連結ボルトである
   ことを特徴とする請求項１記載の分岐管の耐震継手。
3. スペーサは、弾性体により形成された
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の分岐管の耐震継手。
4. スペーサは、円筒状または、多角筒状であるとともに、管軸心方向のスリットが形成された
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の分岐管の耐震継手。
5. スペーサは、固定側フランジ部または可動側フランジ部と同一外径で、接続管の外径より大きい筒状に形成されるとともに、連結ボルトのボルト孔が形成された
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の分岐管の耐震継手。

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