JP6945440B2 - フランジ補強構造と消火栓等の補強具 - Google Patents

Description

本発明は、消火栓、空気弁、補修弁或は水道機器のフランジ接合部分を補強するフランジ補強構造と、これら消火栓等のフランジ接合を補強するための補強具に関する。

従来、消火栓、空気弁、補修弁や、水道機器をフランジ接合するためには、鉄製のボルトナットが多く使用され、この場合、経年劣化によりボルトナットが腐食してフランジの接合強度が低下しやすい。この対策として、フランジ接合を補強するための補強金具が提案され、この補強金具によりフランジ同士の離間や位置ずれを防止する場合がある。

この種のフランジ用補強金具として、例えば、特許文献１では、フランジの接合部同士を補強する接合部の補強治具が提案されている。この補強治具は、フランジを連結する連結ボルトの頭部側である一方側のフランジの外側面を押圧する第一挟持部材と、他方側のフランジの外側面を押圧する第二挟持部材と、これら第一挟持部材と第二挟持部材とを固定する締結ボルトとを有している。この補強治具は、いわゆるＣ形クランプ（シャコ万力）と同様の構造を呈し、フランジの締付け部分である第一、第二挟持部材の外径側に位置する締結ボルトの締付けにより、この締結ボルトよりも内径側の押圧部でフランジを挟持して補強するようになっている。

特許文献２においては、締結ボルトがフランジを連結するフランジボルトに対して垂直方向に取り付けられ、締結ボルトの回動により進退する進退部材と、この進退部材の進退方向と異なる方向に変位を生成する方向変換部材が挟持部材に備えられる。締結ボルトの締付け時には、方向変換部材がフランジ挟持方向に変位し、この方向変換部材と挟持部材のフランジ押圧面とによりフランジの離間を防止するようになっている。

特許文献３の結合構造体は、地震等の振動による外力に対してフランジ同士の結合を補強するものであり、締結具のボルトとナットにより２個のフランジを締結結合し、結合補強具によりボルト、ナットを軸方向に圧縮する方向に押圧するようになっている。
また、上記の補強金具以外にも、フランジ接合用の補強金具として、汎用のＣ形クランプが用いられることもある。

一方、フランジ接合を補強金具で補強しない場合、設置から数十年経過しているとボルト・ナットの腐食が激しくなり、水漏れ等の事故が発生する可能性が高くなる。そのため、上記以外の接合強度を復帰させる手段として、腐食したボルトナットをサンダー等の工具で切断し、ステンレス製のボルトナットに交換したり、或は、ボルトナットの交換が困難な場合には、凍結工法により管内を凍結させて新規の消火栓に交換する場合がある。しかし、これらの切断工法・凍結工法は高コストであるため、現在でも設置数の多い上記の旧形消火栓の補強用として採用することは難しい。

特開２０１６−２３６５９号公報 特開２０１６−５６８１７号公報 特開２０１４−６２６１３号公報

前述した特許文献１や特許文献２の補強治具やＣ形クランプは、フランジの挟持部分を十分に確保できる場合を想定したものであり、フランジの挟持部分が不足している場合、使用することが難しくなる場合がある。
例えば、日本水道協会の規格のＪＷＷＡ Ｂ １０３−１９６９（１９６９年改正）で規定された消火栓の場合、その被接合部分の一部が外径側に突出したフランジ形状に設けられ、この突出部分がボルトの締付け部分になっている。ＪＷＷＡ Ｂ １０３−１９９１（１９９１年改正）、ＪＷＷＡ Ｂ １０３−２０００（２０００年改正）の消火栓の接合部分は、それぞれ角フランジ形状に設けられている。これらの場合、特に、ＪＷＷＡ Ｂ １０３−１９６９において、特許文献１や特許文献２のような構造の補強治具、Ｃ形クランプで挟持するつかみ代が少なくなることで取り付け困難になり、これら補強治具を用いてフランジ接合を補強することが難しくなる。

特許文献１の補強治具やＣ形クランプは、力を加えたときの力点である締結ボルトの締付け位置と、作用点であるフランジを挟持する位置とが、フランジの中心から放射方向にずれた位置にある。このため、締結ボルトを締付けたときには、フランジ挟持部分に回転モーメントが加わり、締付け力を効率的に伝達できなくなって締結力が弱くなることに加えて、締結力が過剰であると、挟持部分が締付け方向とは逆方向に広がり保持力が低下したり、治具本体やＣ形クランプがフランジの外径方向に位置ずれして緩みや脱落が発生する懸念がある。

一方、特許文献３の構造結合体は、地震などの振動による外力に対してフランジ結合を補強するためのものであり、ボルト、ナットで２個のフランジを締結結合し、これらボルトとナットとを締結補強具で軸方向に押圧する構造になっている。このように、この構造結合体は、特許文献１や特許文献２及びＣ形クランプとは異なり、ボルトナットの劣化で低下したフランジ接合強度を補強するものではない。

さらに、特許文献１や特許文献２では、フランジ挟持位置よりも外径側に締結ボルトが位置しており、Ｃ形クランプでは、外径側に上下側の挟持片を接続する接続部が配置されているため、外径方向に大型化することになる。これに加えて、従来の補強金具やＣ形クランプは、フランジへの取付け時にクランプ部位の締込み代を考慮する必要もあるために作業領域が余分に必要になり、暗闇かつ狭所である地下に埋設されていることが多い消火栓への取付け作業性が悪い。
また、消火栓は、非常時に口金の着脱が必要になることがあるため、補強金具の取付け後の大型化を防いで、口金の着脱性にも悪影響を及ぼさないようにすることが要求される。

本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、フランジの挟持部分が小さい場合でも簡単に取付けでき、フランジ接合部分に締付け力を効率的に伝達しながら優れた作業性により小型化しながらフランジに取付けて補強でき、変形を防止しつつ取付け後の緩みや脱落を防止して強い保持力を維持できるフランジ補強構造と消火栓等の補強具を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、枠形状の補強具本体に被接合用のフランジ突出領域が横方向より内挿される空間部が設けられ、この空間部内には、フランジ突出領域接合用ボルトの周囲を押える押え部材が昇降動可能に設けられ、この押え部材を略同軸上で押圧する締付ボルトが補強具本体に設けられていると共に、締付ボルトの締付けにより押え部材とこの押え部材と対向する補強具本体の対向面との間でフランジ突出領域が締付け固定されるフランジ補強構造である。

請求項２に係る発明は、締付ボルトの締付位置と、押え部材に対向配置された押圧面の押圧位置とが、略同軸線上に配置されたフランジ補強構造である。

請求項３に係る発明は、フランジ突出領域を接合する際に、押え部材と、押え部材と対向する補強具本体の対向面とに、フランジ突出領域接合用ボルトが位置する凹部がそれぞれ形成されたフランジ補強構造である。

請求項４に係る発明は、押え部材の押圧面又は補強具本体の対向面と、フランジ突出領域との当接面積は、フランジ突出領域接合用ボルトの負荷面積である座面面積以上に設定されたフランジ補強構造である。

請求項５に係る発明は、消火栓、空気弁、補修弁或は水道機器のフランジ接合用ボルトのピッチサークルより突出するフランジ突出領域を補強する補強具であって、枠形状の補強具本体の空間部に昇降動可能に装着された押え部材と、この押え部材の略中央位置を押圧するために補強具本体に螺合された締付ボルトと、押え部材と対向する位置に設けられた補強具本体の対向面とを有し、締付ボルトの締付位置と押え部材の押え面とが略同軸上に配置されている消火栓等の補強具である。

請求項６に係る発明は、押え部材を弾性保持リングにより補強具本体の空間部の上方に保持したフランジ補強構造と消火栓等の補強具である。

請求項７に係る発明は、弾性保持リングはＯリングであり、このＯリングが押え部材と補強具本体に巻き付けられ、かつ締付ボルトに係止され、通常は押え部材が空間部の上方位置に保持されているフランジ補強構造と消火栓等の補強具である。

請求項８に係る発明は、補強具の構成部品には、異種金属接触による腐食を防ぐための塗装が施された消火栓等の補強具である。

請求項１に係る発明によると、空間部内に昇降動自在に設けた押え部材と補強具本体の対向面との間に、フランジ突出領域を締付ボルトで締付け固定することにより、小型や特殊な形状のフランジ接合部分も補強でき、特に、フランジの挟持部分が小さい旧型の消火栓に対して、既設のフランジの側方よりスライドさせるようにしながら補強具本体を仮着し、締付ボルトを締付けることで優れた作業性により小型化しながら簡単に取付けできる。締付ボルトを押え部材と略同軸上に設けていることで、締付ボルトの締付けにより補強具本体に加わる回転モーメントが小さく、フランジ接合部分の同軸上で締付け力を効率的に伝達しながらフランジを補強することで、変形を防止しつつ取付け後の緩みや脱落を防止して強い保持力を維持できる。

請求項２に係る発明によると、締付ボルトの位置と、押え部材の押圧面の位置とが、略同軸線上に配置されていることにより、消火栓などのフランジ突出領域に傾いた締付け力が加わることがなく、被締付け部位が割れたり故障することを防ぎつつ、フランジを強固に締付け補強して漏れを防止できる。補強具本体の変形が防止されるため、フランジの挟持力を長期に渡って維持できる。

請求項３に係る発明によると、既存のフランジ接合用の接合用ボルトを取り外すことなく、この接合用ボルトを補強具本体の凹部に収容しながら、締付ボルトの締付位置と押圧面の押圧位置とでフランジ突出領域を挟持してフランジの接合強度を向上できる。凹部を介して接合用ボルトのピッチサークル方向に沿うように両側から挟持していることで、外径方向に大きくなることがなく、地下の狭い場所に埋設された消火栓等にも使用できる。しかも、補強具本体の取付け姿勢が安定することから、仮に、締付ボルトが緩んだ場合にも、フランジからの脱落を防止可能となる。

請求項４に係る発明によると、押圧面又は対向面と、フランジ突出領域との当接面積を、フランジ突出領域接合用ボルトの負荷面積である座面面積以上に設定していることで、より広い当接面積によって締結ボルトの締付け力を広範囲に伝達しながら挟持できる。フランジ突出領域接合用ボルトに補強具本体からの力が作用することを防ぎ、補強具本体の緩みや脱落を防止して補強状態を維持する。

請求項５に係る発明によると、消火栓、空気弁、補修弁或は水道機器のフランジ接合部分を補強できる。小型や特殊な形状のフランジにも適用可能であり、特に、フランジの挟持部分が小さい旧型の消火栓に対して、既設のフランジの側方よりスライドさせるようにしながら仮着し、締付ボルトを締付けることで優れた作業性により小型化しながら簡単に取付けできる。締付ボルトを押え部材と略同軸上に設けていることで、締付ボルトの締付け時に補強具本体に加わる回転モーメントが小さく、フランジ接合部分の同軸上で締付け力を効率的に伝達しながらフランジを補強し、変形を防止しつつ取付け後の緩みや脱落を防止して強い保持力を維持できる。

請求項６に係る発明によると、消火栓等に補強具を取付ける際は、押え部材を手で保持することなく取付作業が確実にできると共に、弾性保持リングにより保持されているので、搬送時や保管時にガタ付くことなく確実に保持された状態を維持することができる。

請求項７に係る発明によると、Ｏリングは市販品を使用できるので、加工レスでそのまま取り付けることができ、線径の太いＯリングを用いることで、締付ボルトのねじ山上にＯリングが配置されるので、食いつくことがなく締付ボルトを締め付けることができる。しかも、Ｏリングを付けたまま補強具の取付作業ができ、Ｏリングは千切れない限りゴミとはならない。

請求項８に係る発明によると、消火栓等と補強具とを絶縁することにより、異種金属接触による腐食を防ぐことが可能になる。

消火栓等の補強具の第１実施形態を示す斜視図である。 （ａ）は図１の補強具本体の半截正面図である。（ｂ）は（ａ）の中央縦断面図である。（ｃ）は（ａ）の平面図である。 消火栓の側面図である。 消火栓の正面図である。 消火栓の平面図である。 フランジの他例を示す概略平面図である。 フランジの更に他例を示す概略平面図である。 補強具の第２実施形態を示す概略図である。 図８における押え部材を示す概略図である。 図９の押え部材を装着する状態を示す模式図である。 補強具の第３実施形態を示す概略図である。 補強具の第４実施形態を示す概略図である。 （ａ）は図１２の補強具本体の半截断面図である。（ｂ）は（ａ）の中央縦断面図である。

以下に、本発明におけるフランジ補強構造と消火栓等の補強具の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１、図２においては、フランジ補強構造に使用される補強具の第１実施形態を示しており、図３においては、補強具を用いたフランジ接合構造を示している。

本発明のフランジ補強構造により補強される被接合用のフランジを有するものとして、例えば、図３〜図５に示す消火栓１や、図示しない空気弁、補修弁或はその他の水道機器があり、これらに設けられたフランジ２は、同一ピッチサークルＰＣにおいて、フランジ突出領域接合用ボルト（以下、接合用ボルト３という）によって締結されている。

図１に示した補強具（以下、補強具本体１０という）は、接合用ボルト３のピッチサークルＰＣよりも外径側に突出する、消火栓１における被接合用のフランジの一部が突出した領域であるフランジ突出領域Ｒを補強し、例えば、被接合部分付近のみが、ピッチサークルＰＣよりも外径側に突出した旧型の消火栓１のフランジ突出領域Ｒを補強する場合に適している。補強具本体１０は、枠体１１と、押え部材１２と、締付ボルト１３と、対向面１４とを有している。

枠体１１は、天板２０、底板２１、六角穴付きボルト部材２２、このボルト部材２２と螺合するナット部材２３を備えている。

天板２０は、所定の厚みにより、内側に押え部材１２を装着可能な大きさの長円板状に形成され、その中央には雌螺子２０ａが設けられる。底板２１は、天板２０と略同じ大きさの長円形状で天板２０よりも肉厚状に形成され、押え部材１２と対向する対向面１４には、接合用ボルト３が位置するための凹部２４が中央に形成される。

天板２０の両側付近には、雌螺子２５がそれぞれ形成され、一方、底板２１の両側付近には、雌螺子２５と同じ間隔で連通部２６がそれぞれ形成され、これら雌螺子２５、連通部２６に対してボルト部材２２が挿入可能に設けられる。図２において、連通部２６は、段部状に形成され、ボルト部材２２の頭部２２ａがこの連通部２６内に係止状態で装着可能になっている。

天板２０と底板２１とは、雌螺子２５、連通部２６にボルト部材２２が挿通されてナット部材２３により一体に組み付けられ、これら天板２０、底板２１、ボルト部材２２、ナット部材２３によって矩形状の枠体１１が構成され、この枠体１１により補強具本体１０が薄板の枠形状に設けられる。枠体１１の内側には空間部Ｇが設けられ、この空間部Ｇには、被接合用の消火栓１のフランジ突出領域Ｒが、横方向、すなわち締付け方向の交差方向より内挿可能に設けられる。
枠体１１は、ボルト部材２２を天板２０の雌螺子２５に螺合して、そのねじの締付け量を調整して間隔を設定する。そして、ナット部材２３を締めることで固定する。

押え部材１２は、空間部Ｇに装着可能な大きさで、略コ字形状のブロック状に形成され、その両側には、ボルト部材２２を遊嵌可能な断面略半円状の凹状溝部３０が形成される。押え部材１２は、両側の凹状溝部３０に沿ってボルト部材２２がそれぞれ遊嵌されることにより空間部Ｇに対して昇降動可能に装着され、押え部材１２の下降時には、後述の押圧面３１で接合用ボルト３の周囲を押えることが可能になっている。

押え部材１２において、補強具本体１０の凹部２４と対向する位置である中央には、凹部２４と略同形状の凹部３４が形成され、消火栓１のフランジ突出領域Ｒを接合する際には、凹部２４と同様に凹部３４内にも接合用ボルト３が位置するようになっている。押圧面３１は、凹部３４の両側に、補強具本体１０の対向面１４と対向して設けられ、これら押圧面３１と対向面１４との間にフランジ突出領域Ｒが挟持可能に設けられる。

その際、図５にハッチングで示した、押圧面３１又は対向面１４と、フランジ突出領域Ｒとの当接面積Ｓは、接合用ボルト３の負荷面積である、ボルト頭部３ａ底面側の座面面積以上に設定されている。

締付ボルト１３は、天板２０の雌螺子２０ａに螺合され、その螺入時に押え部材１２の略中央位置を押圧可能に設けられている。締付ボルト１３による締付位置と、押え部材１２に対向配置された押圧面３１の押圧位置とは、略同軸線上に配置され、そして、締付ボルト１３を締付けたときには、この締付ボルト１３の略同軸上の押え部材１２と、この押え部材１２と対向する補強具本体１０の対向面１４との間に、フランジ突出領域Ｒが略同軸上で締付け固定される。

本実施形態において、前記の「締付ボルト１３の締付位置と、押圧面３１とが略同軸上に配置される」の「略同軸上」を説明する。図４において、締付ボルト１３を締付けたときの押圧力ＦＡは、締付ボルト１３の中心軸である軸線Ｐを介して押え部材１２に伝達され、この力ＦＡは、押え部材１２の両側の押圧面３１に、分力ＦＢ、ＦＢとしてそれぞれ半分の力で加えられる。すなわち、分力ＦＢ、ＦＢの合力は、力ＦＡの軸線Ｐと同じであり、このことから、本実施形態における「略同軸上」とは、締付ボルト１３の締付位置から加わる力ＦＡが働く向きの軸線と、押圧面の分力ＦＢ、ＦＢの合力が働く向きの軸線とが軸線Ｐにより略同軸上になるという意味であり、これによって、軸線Ｐを中心に締付ボルト１３から押圧面３１に力が伝達される。図３及び図４の補強具本体１０は、図１を簡略した構造により表している。
なお、「略同軸上」とは、力ＦＡの軸線と分力ＦＢ、ＦＢの合力が働く向きの軸線とが同一線上に位置する構造に限定されるものではなく、締付ボルト１３のボルト径の範囲内に位置していればよい。

補強具本体１０で締付け固定される被接合用の消火栓１は、日本水道協会 ＪＷＷＡ Ｂ １０３−１９６９で規定され、図５に示すように、フランジ２の一部がピッチサークルＰＣから外径側に５箇所で突出し、この５箇所の各フランジ突出領域Ｒ付近が、補強具本体１０により補強されることとなる。

図３、図４において、消火栓１は、上部側のパッキン箱（弁箱ふた）４０と、弁棒４１を介して図示しない弁体が内蔵される下部側の弁箱４２とを有し、弁箱４２にパッキン箱４０が重ねられた状態で双方のフランジ２、２同士が補強具本体１０で接合されて一体化される。パッキン箱４０の上部には、図示しない外部ホースが連結される口金４３が設けられ、この口金４３は、通常時にはキャップ４４により被蓋されている。口金４３には、押し輪４５が設けられ、この押し輪４５を操作することで口金４３（消火栓１）に図示しない外部ホースを着脱可能となる。

押え部材１２と対向面１４との間にフランジ突出領域Ｒが締付け固定されるときには、図５の当接面積Ｓでフランジ２が押え部材１２により押圧され、このとき、対向面１４側でも同様に、当接面積Ｓによりフランジ２が押圧される。このように、フランジ２は、押え部材１２、対向面１４とは、当接面積Ｓの領域が接合領域となる。

なお、補強具本体１０の枠体１１は、天板２０や底板２１、２本のボルト部材２２、２２、２個のナット部材２３、２３を用いて一体に組立てられた構成に限られることはなく、例えば、枠状に一体形成されるなどの各種の構造に設けることができる。
また、押え部材１２は、接合用ボルト３の周囲を押圧可能なキャップ状の形状であってもよい。

補強具本体１０を構成する各部品には、異種金属接触による腐食を防ぐための塗装が施されていてもよい。塗装は、例えば、エポキシ樹脂粉体塗装により、少なくとも消火栓１との接触面において塗装面４８により施される。このように、消火栓１と補強具本体１０とを塗装面４８を介して絶縁することにより、仮に、消火栓１が老朽化して鋳肌が露出し、その表面が酸化鉄に覆われている場合であっても、異種金属接触による腐食を防止可能となる。塗装は、補強具本体１０の任意の位置に設けることができ、各部品の全面に塗装面を設けたり、或は、各部品の少なくとも接触面に施す部分塗装により、塗装面を設けることができる。

なお、後述の各実施形態においても、この実施形態と同様にして、補強具の構成部品である押え部材１２に塗装を施す場合、ボルト部材２２との対向部分、具体的には凹状溝部３０には塗装を施さないことにより、当該部位に塗膜の厚さを考慮する必要がないので、異種金属接触による腐食を防止しつつ、押え部材１２すなわち押圧面３１を大きく形成することができる。

次いで、上述した補強具本体１０の被接合用消火栓１のフランジ２への取付方法、並びにフランジ補強構造と消火栓等の補強具の作用を説明する。
図３において、補強具本体１０をフランジ２に装着する場合、先ず、この補強具本体１０を、消火栓１の横方向（当接状態のフランジ２、２の側方）から、フランジ突出領域Ｒを空間部Ｇに内挿するように仮着する。このとき、押え部材１２が上部側のフランジ２のフランジ突出領域Ｒに載置され、一方、補強具本体１０の対向面１４は、図３の左右に示す補強具本体１０に示すように、下部側のフランジ２の底面に対して非当接状態となっている。図５において、５つの補強具本体１０の仮着後には、それぞれの補強具本体１０を消火栓１の所定位置に位置決めでき、締付ボルト１３を接合用ボルト３の略同軸上に配置可能になる。

この状態から、図５の左側（ピッチサークルＰＣの大径側）の３つの補強具本体１０において、補強具本体１０の側面が消火栓１の弁箱１０に接触するように片方の手を添えつつ、締付ボルト１３を反対の手で軽く締めてそれぞれ仮固定する。続いて、右側（ピッチサークルＰＣの小径側）の２つの補強具本体１０において、締付ボルト１３の頭部がパッキン箱４０側の口金取付部４６に接触するように片手を添えつつ、反対の手で締付ボルト１３を軽く締めてそれぞれ仮固定する。これら締付ボルト１３の締付けより、図３の左右に示す補強具本体１０に示すように、補強具本体１０がフランジ２に対して相対的に引き上げられ、対向面１４が底面側のフランジ２の底面に当接した状態となる。

最後に、図示しないＴ形ヘキサゴンレンチ等の工具を用いて、締付ボルト１３を規定のトルクで締め込むようにする。これにより、押え部材１２と補強具本体１０の対向面１４との間で、フランジ突出領域Ｒを接合用ボルト３の周囲において締付け固定し、当接面接Ｓの接合領域においてフランジ２、２同士を挟持して固定する。

この場合、一つの補強具本体１０において、一箇所の締付ボルト１３を締付けて接合用ボルト３の両側の当接面積Ｓの接合領域で接合できるため、ボルトの対角締めをおこなう必要がなく、補修作業が簡便になる。ここで、一つの補強具本体１０において、二箇所以上の締付ボルト１３を締付ける必要がある場合、ボルトの対角締めをおこなう必要がある。これに対し、本発明にかかる補強具本体１０においては、一箇所の締付ボルト１３を用いることで片締めのおそれもなく、補強具本体１０の故障、補強しようとする消火栓１の破損、締付け不良による補強効果不足が誘発されることもない。締付ボルト１３の締付後には、その軸線Ｐが、接合用ボルト３の中心軸Ｕよりも、消火栓１の中心側に位置する構造であってもよい。

本発明の前記実施形態におけるフランジ補強構造は、前述のように補強部本体１０の枠体１１にフランジ突出領域Ｒを内挿する空間部Ｇを設けていることで、被接合部分の一部が外径側に突出し、つかみ代が少なくなる旧型の消火栓１のような特殊形状のフランジ２の場合でも、その一部を空間部Ｇの押圧面３１と対向面１４との間に確実に配置して締付け固定可能になる。

押え部材１２と対向面１４側の中央に凹部２４、３４をそれぞれ設け、これら凹部２４、３４内に接合用ボルト３を配置することから、いわゆる、門形状の補強具本体１０内に接合用ボルト３を収容した状態で、この接合用ボルト３の両側をピッチサークルＰＣに沿うように締付ボルト１３で締付け可能になる。このため、補強具本体１０の取付け姿勢が安定し、仮に、締付ボルト１３が緩んだとしても脱落することがない。

図４において、押え部材１２を締付ボルト１３の略同軸上で押圧し、この締付ボルト１３の締付位置と、押え部材１２に対向配置された押圧面３１の押圧位置とが略同軸線上に配置されることから、締付ボルト１３と略同軸上で当接面積Ｓの接合領域を押圧面３１と対向面１４とで挟持でき、回転モーメントの力点となる締付ボルト１３、支点となる締付ボルト１３と押え部材１２との当接部Ｊ、作用点となる押圧面３１が、いずれも接合用ボルト３の近傍に集約されているので、締付ボルト１３の締付け時に補強具本体１０の締付け方向に対して回転モーメントが働くことを抑えることができる。このことから、締付ボルト１３による締付け力のロスを最小限に抑えてこの力を効率的に伝達し、強固にフランジ２を挟持する。

一方、締付け力が過剰な場合であっても、枠体１１は略ロ形状で連続しており、Ｃ形クランプのように非連続部分が広がってしまうことがなく、挟持部分である押え部材１２や対向面１４を変形させる方向に力が加わることもない。このため、保持力の低下を防ぎ、変形による補強具本体１０の位置ずれを回避して緩みや脱落を防止する。

消火栓１の横方向（フランジ２の側方）から枠体１１内にフランジ２をスライドさせながら装着できることから、補強具本体１の高さ方向の大型化を防いで作業領域を小さく抑えることが可能になり、暗所や狭所であっても作業性に優れている。さらに、接合用ボルト３が腐食して外周方向に膨張した形状になっている場合でも、消火栓１に容易に取付け可能となる。しかも、補強具本体１０は、取付け方向に対して線対称の形状であるため、その空間部Ｇに対してフランジ突出領域Ｒを何れの側からも挿入でき、向きを合わせる必要がない。

図５において、補強具本体１０の取付け後には、締付ボルト１３や補強具本体１０がフランジ２から外方に突出することがなく、補強具本体１０を消火栓１のピッチサークルＰＣに沿わせて取付けできるため、外径方向への大型化を防いで省スペース化を図れる。さらに、補強具本体１０が薄板状であることから、この補強具本体１０をフランジ突出領域Ｒの付け根付近に当接させた状態で位置決め固定でき、フランジ突出領域Ｒの先端側からの補強具本体１０の外径側への突出を確実に防止している。

このため、地下等の狭い場所に設置されている消火栓１に対しても簡単に補強具本体１０を取付可能となり、非常時等において、外部ホースを容易に口金４３に着脱する作業領域も確保できる。この場合、締付後の締付ボルト１３の頭部上面が、口金４３の押し輪４５よりも下方に位置するため、外部ホースの着脱時において、取付け後の補強具本体１０が邪魔になることがない。

取り外しが困難な接合用ボルト３を残置した状態で消火栓１を補強できるため、作業を簡略化し、コストも抑えることもでき、接合用ボルト３の破断する事故も回避できる。

また、接合用ボルト３（、ナット）を交換する必要が生じた場合には、先ず、安定してフランジ２を挟持できる複数箇所（例えば、３箇所）に補強具本体１０を装着する。例えば、１０Ｂと１０Ｃと１０Ｅの補強具本体１０を取付けた後、これらの補強具本体１０の中間に位置する接合用ボルト３Ａを取外して新品の接合用ボルト３に交換する。
続いて、接合用ボルト３Ｄを取外して新品の接合用ボルト３に交換する。
次に、１０Ｅの補強具本体１０を取外して新品の接合用ボルト３に交換する。以降、同様の手順で計５本の接合用ボルト３を交換する。
このような接合用ボルト３の交換方法によれば、少なくとも３つの補強具を用いて５本の接合用ボルト３を安全かつ簡易に交換することができる。

図６においては、被接合部分であるフランジの他例を示している。
このフランジ５１は、角フランジからなり、この角フランジ５１の隅部の４箇所の接合用ボルト３の締付け位置が、前述の実施形態と同様に同一ピッチサークルＰＣ１上にあり、このピッチサークルＰＣ１よりも外径側にフランジ５１の一部が突出している。このような角フランジ５１においても、前述の場合と同様に、前記補強具本体１０を用いてフランジ突出領域Ｒを締付け固定して補強できる。

図７においては、フランジの更に他例を示している。
このフランジ６１は、接合用ボルト３の締付け位置が同一ピッチサークルＰＣ２上にあり、このピッチサークルＰＣ２よりも外径側に締付け部分のフランジ６１の一部が６箇所で突出している。この場合にも、補強具本体１０により、それぞれの突出部位におけるフランジ突出領域Ｒを締付け固定して補強可能となる。
これらのように、締付け部分であるフランジの一部がピッチサークルよりも外径側に突出した態様のフランジ形状であれば、そのフランジ突出領域Ｒを補強具本体１０で締付け固定できるため、既製品のフランジ形状以外の各種形状のフランジを有する消火栓、或は空気弁、補修弁、水道機器にも適用できる。

図８は、補強具本体の第２実施形態を示している。図８（ａ）は、第２実施形態の補強具本体の半截正面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の中央縦断面図、図８（ｃ）は、図８（ａ）の平面図を示している。なお、この実施形態以降において、前述した実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。

この補強具本体７０においては、枠体７１が、例えば、ロストワックス鋳造等の鋳造手段によりステンレスを材料として枠形状に一体形成されている。この場合、部品点数が少なくなり、安価に量産可能であり、部品の紛失や事故の発生も抑えることが可能になる。

枠体７１は、その両側に支柱７２を有し、この支柱７２の長さ方向の上下位置には、後述の押え部材７３の凹状溝部７４が遊嵌可能な断面略半円状の大径支柱部７２ａが設けられている。これら大径支柱部７２ａの間には、この大径支柱部７２ａよりも小径の断面略半円状の小径支柱部７２ｂが形成され、図８（ａ）の正面視において、支柱７２は、小径支柱部７２ｂにより、大径支柱部７２ａの内側が切欠かれた形状になっている。

図９（ａ）は、補強具本体７０における押え部材７３を示した正面図、図９（ｂ）は、押え部材７３の平面図、図９（ｃ）は、押え部材７３の底面図を示している。また、図１０は、枠体に押え部材７３を装着するときの模式図を示している。図１０（ａ）は、押え部材の装着後の状態、図１０（ｂ）は、押え部材の装着過程の状態、図１０（ｃ）は、押え部材を装着方向とは逆方向に回転させた状態をそれぞれ示している。

図９（ｂ）の平面視において、押え部材７３には、断面略半円状の凹状溝部７４が両側に形成され、各凹状溝部７４を挟んでいる突出部７５のうち、押え部材７３の中心軸Ｔを中心とした点対称位置の２つの突出部７５が端面方向に斜めに切り欠かれて切欠部７６が設けられている。この切欠部７６を設けた側においては、凹状溝部７４が他方側よりも開口した形状となる。切欠部７６は、凹状溝部７４に小径支柱部７２ｂが外側から装着可能であり、大径支柱部７２ａが外側から装着できないテーパ角度及び切欠き量により設けられる。

押え部材７３の押圧面７７は、ごく小さい波形からなる断面略波形状に形成され、この押圧面７７を介して、補強具本体７０のフランジ突出領域Ｒとの摩擦力が大きくなるようになっている。これにより、消火栓に補強具本体７０を仮着して締付ボルト１３を締め込む際に、フランジに対する補強具本体７０の回転を防ぎ、成形用の抜き勾配が形成されているフランジの場合にも位置保持した状態で固定できる。このため、モンキーレンチ等の固定用の工具により補強具本体の回転を防ぎつつ、締付ボルト１３を締付ける必要がなく、締付け用の工具のみを用いて補強具本体７０を消火栓に取付けできる。

押圧面７７は、消火栓を損傷しない軽微な断面形状であれば、略波形状以外であってもよく、例えば、格子や網目形状に設けたり、或は鋳肌面をそのまま押圧面７７とすることも可能である。

枠体７１の上面、底面側、及び押え部材７３の幅Ｌは、図４の消火栓１のフランジ突出領域Ｒにおける、弁箱４２側面と接合用ボルト３の中心軸Ｕとの距離Ｍに対して、幅Ｌ≦距離Ｍ×２の関係になるように設定される。これにより、この実施形態では、締付ボルト１３による締付時の中心軸Ｔが、接合用ボルト３の中心軸Ｕよりも消火栓１の中心側に位置することとなる。この場合、補強具本体７０が消火栓１の中心に近づいてこの補強具本体７０とフランジ突出領域Ｒとの当接面積Ｓを増やすことができる。

押え部材７３を枠体７１に取り付ける場合には、図１０（ｂ）において、２つの切欠部７６、７６側を各支柱７２の小径支柱部７２ｂにあてがいながら、一方の凹状溝部７４に小径支柱部７２ｂを嵌め込み、次いで、他方の凹状溝部７４に他方の小径支柱部７２ｂを挿入するように右回転させれば、図１０（ａ）に示すように小径支柱部７２ｂの位置で、押え部材７３を支柱７２に装着して枠体７１と一体形の補強具本体７０を構成できる。

切欠部７６は、突出部７５、７５のうちの片側のみに設けられていることで、図１０（ｃ）に示すように、図１０（ｂ）の状態からさらに押え部材を装着方向に右回転した場合には、切欠部７６を設けていない側の突出部７５が支柱７２に係止することで、押え部材７３の脱落を防止可能となる。

このように、押え部材７３は、支柱７２の略中間付近の小径支柱部７２ｂの位置のみで着脱可能になっている。そのため、支柱７２に対して押え部材７３を持ち上げた場合や、押え部材７３が支柱７２の最下部にある場合には、押え部材７３が枠体７１から脱落することがなく、小径支柱部７２ｂまで移動させた場合にのみ取り外すことができる。押え部材７３の着脱位置が支柱７２の中央付近に限定され、その着脱方向が中心軸Ｔを中心とした回転の向きに限定され、しかも、その回転方向が限定されている。これによって、保管時や、消火栓１への補強具本体７０の着脱時に、押え部材７３が自然に脱落することがない。

枠体７１と押え部材７３とを、予め一体形に組み付けて補強具本体７０を構成した状態にできるため、補強具本体７０の使用時に、部品を個別に準備したり、分解・組立てする必要がなく、容易に取付けできる。

図１１においては、補強具本体の第３実施形態を示している。図１１（ａ）は、第３実施形態の補強具本体の半截断面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の平面図を示している。図中、締付ボルトを省略しているが、この補強具本体にも図８と同様に締付ボルトが取付けられる。

図１１（ａ）において、補強具本体８０には、押え部材７３の支柱７２への取付け後に、小径支柱部７２ｂの外周に樹脂製チューブ８１が取付けられる。チューブ８１は、その長さ方向に沿って切込み８２が設けられ、この切込み８２により小径支柱部７２ｂの外径の大きさに合わせて変形して装着可能に設けられている。

チューブ８１は、空間部Ｇ側に肉厚部分が対向するように、切込み８２が外側に位置し、広げられた状態で小径支柱部７２ｂに取付けられ、その取付け後には、空間部Ｇ側にやや膨出し、押え部材７３の凹状溝部７４が接触可能になっている。チューブ８１は、元の大きさに縮径しようとする力により小径支柱部７２ｂに仮止めされることで自然に脱落することがなく、かつ、取り外し方向に適度な力を加えたときには、簡単に取り外すことも可能となる。

チューブ８１を支柱７２に取付けた場合、図１１（ｂ）に示すように、チューブ８１で小径支柱部７２ｂが覆われ、このチューブ８１に凹状溝部７４が当接可能になっていることで押え部材７３の脱落を防止できる。

補強具本体８０を消火栓に取付ける際には、空間部Ｇ側に膨出したチューブ８１の上部付近が押え部材７３により押し潰され、このチューブ８１が摺動抵抗となることで押え部材７３を仮止めできる。そのため、押え部材７３を持ち上げることなくフランジに補強具本体８０を仮着できる。締付ボルトを締付けたときには、チューブ８１を潰しながら押え部材７３を図１１（ａ）の矢印方向に下降させてフランジを固定できるため、取付け作業が簡単になる。

この実施形態では、両側の支柱７２、７２にチューブ８１が取付けられているが、上記の機能を発揮可能であれば、何れか一方側の支柱７２にのみチューブ８１を設けるようにすることもできる。

チューブ８１は樹脂材料に限らず、例えば、ゴム材料により設けられていてもよく、これら以外の各種材料により形成することもできる。

また、所定の内径のチューブを設け、このチューブを縦に二分割したものを各小径支柱部７２ｂに貼り付けるようにしてもよい。この場合、一つのチューブで両側の押え部材７３を上記と同様に仮止めでき、締付ボルトの締付けによりチューブをむしり取りながら押え部材７３を下降させてフランジを固定できる。

押え部材７３を上昇させた状態で、この押え部材７３の下部に形成された凹状の切欠き部分と、この切欠き部分に対向する枠体の凹状の切欠き部分との間に、ポリアセタール等の樹脂材料で形成した棒材を介在させることもできる。この場合、締付ボルトを軽く締めることで棒材をつっかえ棒として押え部材７３を上部側で固定でき、かつ、補強具本体の使用時には、締付ボルトの締め込みにより棒材を簡単に外すことができる。さらに、棒材の上下端面を軽く貼り付け、棒材の自然の脱落を防止するようにしてもよい。

棒材の代わりに、径の大きいパイプ部材をつっかえ棒として使用したり、或は、チューブの代わりに、押え部材と大径支柱部との間に挟着可能なゴム球を使用することもでき、何れの場合にも、上記と同様の機能を発揮して押え部材を枠体に仮固定できる。さらには、チューブやゴム球と、棒材やパイプ部材とを組み合わせて使用してもよい。

図１２においては、補強具本体の第４実施形態を示している。図１２（ａ）は、第４実施形態の正面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の平面図、図１２（ｃ）はＯリングを示している。さらに、図１３（ａ）は、図１２における補強具本体の半截断面図、図１３（ｂ）は、（ａ）の中央縦断面図である。

この実施形態では、図８の補強具本体７０の空間部Ｇの上方に位置している押え部材７３と補強具本体７０を成す枠体７１とが、弾性保持リング９０で保持されたものである。

この場合、弾性保持リング９０は、例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）などのゴム材料により成形されたＯリングであり、このＯリング９０が、押え部材７３と補強具本体７０（枠体７１）に巻き付けられ、かつ締付ボルト１３のボルト頭部１３ａとおねじ部１３ｂとの間の段部に引っ掛けられる。これにより、通常は弾性保持リング９０の弾性力を介して押え部材７３が空間部Ｇの上方位置に保持されるようになっている。前記「通常」とは、消火栓への取付け前をあらわしている。

この場合、押え部材７３を手で空間部Ｇの上方位置に保持することなく、枠体７１を図３の消火栓１への取付け方向に押えながら取付作業をおこなえる。そのため、消火栓１に対して補強具本体７０を正確に取付けできる。

弾性保持リング９０は、少なくとも、締付ボルト１３を操作して押え部材７３を図３の消火栓１のフランジ２に押さえつけても、破断しない程度の弾性力を有している。このような弾性力を有していれば、弾性保持リング９０がＯリング以外の弾性体、例えば断面四角状のリング体でも良く、締付ボルト１３への係止部を有する成形品であっても良い。

Ｏリング９０の線径は、少なくとも締付ボルト１３のピッチ（ねじ山と山との間隔）よりも大径に設定している。これにより、おねじ部１３ｂのねじ山上にＯリング９０を配置し、Ｏリング９０のねじ山への食いつきを防いでいる。そのため、軽い力で締付ボルト１３を締付けできる。

しかも、市販のＯリングを弾性保持リング９０として使用できるため、補強具本体７０にあらたに加工を施すことなく、そのままＯリング９０を取り付けできる。Ｏリング９０は、弾性力を有していることでサイズの異なる補強具本体７０にも適用できる。
Ｏリング９０を取付けた状態で補強具本体７０の取付けが実施可能である。
Ｏリング９０の取付けにより、搬送時や保管時における枠体７１、押え部材７３、締付ボルト１３の間のガタを抑える。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。

１ 消火栓
２ フランジ
３ フランジ突出領域接合用ボルト
１０ 補強具本体
１２ 押え部材
１３ 締付ボルト
１４ 対向面
２４、３４ 凹部
４８ 塗装面
９０ Ｏリング（弾性保持リング）
Ｓ 当接面積
Ｇ 空間部
ＰＣ ピッチサークル
Ｒ フランジ突出領域

Claims (8)

1. 枠形状の補強具本体に被接合用のフランジ突出領域が横方向より内挿される空間部が設けられ、この空間部内には、フランジ突出領域接合用ボルトの周囲を押える押え部材が昇降動可能に設けられ、この押え部材を略同軸上で押圧する締付ボルトが前記補強具本体に設けられていると共に、前記締付ボルトの締付けにより前記押え部材とこの押え部材と対向する前記補強具本体の対向面との間でフランジ突出領域が締付け固定されることを特徴とするフランジ補強構造。
2. 前記締付ボルトの締付位置と、前記押え部材に対向配置された押圧面の押圧位置とが、略同軸線上に配置された請求項１に記載のフランジ補強構造。
3. 前記フランジ突出領域を接合する際に、前記押え部材と、前記押え部材と対向する前記補強具本体の対向面とに、前記フランジ突出領域接合用ボルトが位置する凹部がそれぞれ形成された請求項１又は２に記載のフランジ補強構造。
4. 前記押え部材の押圧面又は前記補強具本体の対向面と、前記フランジ突出領域との当接面積は、前記フランジ突出領域接合用ボルトの負荷面積である座面面積以上に設定された請求項２又は３に記載のフランジ補強構造。
5. 消火栓、空気弁、補修弁或は水道機器のフランジ接合用ボルトのピッチサークルより突出するフランジ突出領域を補強する補強具であって、枠形状の補強具本体の空間部に昇降動可能に装着された押え部材と、この押え部材の略中央位置を押圧するために前記補強具本体に螺合された締付ボルトと、前記押え部材と対向する位置に設けられた前記補強具本体の対向面とを有し、前記締付ボルトの締付位置と前記押え部材の押圧面とが略同軸上に配置されていることを特徴とする消火栓等の補強具。
6. 前記押え部材を弾性保持リングにより前記補強具本体の空間部の上方に保持した請求項１乃至５の何れか１項に記載のフランジ補強構造と消火栓等の補強具。
7. 前記弾性保持リングはＯリングであり、このＯリングが押え部材と補強具本体に巻き付けられ、かつ前記締付ボルトに係止され、通常は押え部材が空間部の上方位置に保持されている請求項６に記載のフランジ補強構造と消火栓等の補強具。
8. 補強具の構成部品には、異種金属接触による腐食を防ぐための塗装が施された請求項５に記載の消火栓等の補強具。

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