JP7071862B2 - 螺旋管用帯状部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、帯状部材及びその製造方法に関し、特に螺旋状に巻回されて螺旋管となる帯状部材及びその製造方法に関する。

老朽化した下水道管等の埋設管の内周面に沿って帯状部材を巻回して螺旋管状の更生管を製管することによって、前記埋設管を更生する方法は公知である。
例えば特許文献１の帯状部材は、幅方向の一端側の基板部と他端側の基板部とに分割されている。２つの基板部がベローズ状の伸縮部材によって連結されている。帯状部材の成形～製管時の伸縮部材は収縮されている。該帯状部材からなる更生管において、地盤沈下や地震等による大きな荷重が作用したときは、２つの基板部が離間されるとともに伸縮部材が幅方向に伸び変形することにより、破損が防止され、流下機能が保たれる。

特許第５７０３０９３号公報

前掲特許文献１の帯状部材においては伸縮部材の伸び変形を止める機構を有しない。このため、想定したレベルの地盤沈下や地震等による荷重（以下「想定荷重」と称す）よりも小さな外力によっても伸縮部材が伸び変形し得る。製管前に伸縮部材が伸び変形すると、帯幅寸法が一定しなくなり製管し難くなる。また、製管されて更生管として供用後に前記小さな外力で伸縮部材が伸び変形すると、更生管の断面が変形して段差などが生じ、内面の平滑性が損なわれる。
本発明は、かかる事情に鑑み、更生管等の螺旋管となる帯状部材において、想定荷重に満たない外力では伸び変形しないよう規制することで、製管性や内面平滑性などを確保し、想定荷重以上の外力を受けたときは伸び変形を許容することで、破損を防止して流下機能などを確保することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、螺旋状に巻回され、帯幅方向の一端部と他端部との互いに一周ずれた部分どうしが嵌合されて螺旋管となる帯状部材であって、
前記帯幅方向の中間部を挟んで一端側と他端側とに分かれて互いに並行するように延びる第１片帯部及び第２片帯部（前掲特許文献１の２つの基板部に相当）と、
前記中間部を跨いで前記第１片帯部と前記第２片帯部を連ねるとともにこれら片帯部と並行するように延び、かつ前記帯幅方向へ伸縮可能な連結帯部（前掲特許文献１の伸縮部材に相当）と、
前記第１片帯部の前記中間部側の端部に設けられた第１係止部と、
前記第２片帯部の前記中間部側の端部に設けられた第２係止部と、を備え、
前記連結帯部が縮んだ状態で前記第１、第２係止部どうしが係止可能であり、
前記係止の解除によって前記連結帯部の伸び変形が許容されることを特徴とする。

当該帯状部材は、好ましくは前記連結帯部が縮んだ状態かつ前記第１、第２係止部どうしが係止された状態で螺旋管に製管される。より好ましくは、あるレベルの地盤沈下や地震等を想定し、そのレベルの外力すなわち想定荷重に満たない外力（帯幅方向への引張力）では、前記係止が解除されないようにする。該係止による抵抗強度によって、連結帯部の伸び変形が阻止される。よって、帯状部材の帯幅寸法を一定に保持でき、製管性を確保できる。また、製管後（供用後）においては連結帯部の伸び変形に起因する螺旋管の断面変形を阻止できる。
前記想定荷重以上の外力が加わったときは、前記第１、第２係止部どうしの係止が解除される。これによって、連結帯部が第１、第２係止部の係止抵抗を受けることなく帯幅方向へ伸びることで、螺旋管の破損を防止できる。螺旋管が下水管などの流体を流す更生管である場合には、漏れを防止することで流下機能を確保できる。

前記連結帯部が、延び方向に沿って形成された易変形部を中心に屈曲・展開可能であり、前記連結帯部が屈曲された状態では前記第１、第２係止部どうしが離れ、前記連結帯部が展開された状態で、前記第１、第２係止部どうしが係止可能であることが好ましい。
連結帯部の展開・屈曲に伴って、第１片帯部及び第２片帯部も易変形部を中心に展開・屈曲するように相対変形される。連結帯部及び第１、第２片帯部が屈曲された状態のときは、第１、第２係止部どうしが離れている。連結帯部ひいては第１、第２片帯部を展開させていくことで、第１、第２係止部どうしが接近して互いに係止される。

前記展開された状態かつ前記係止が解除された状態で、前記易変形部が前記帯幅方向へ伸縮可能であることが好ましい。
これによって、易変形部の伸縮変形によって連結帯部が伸縮されるようにできる。

前記連結帯部が、未巻回状態では屈曲されており、巻回によって展開されるように断面変形されることが好ましい。
未巻回状態とは、帯状部材の成形後、未だ巻回されていない状態を言う。一旦、帯状部材を巻回して曲率を付与すると、前記展開方向への断面変形によって第１、第２係止部どうしが係止される。

本発明方法は、前記帯状部材を前記屈曲された状態で押出成形した後、巻取ドラムに巻き付けることによって前記断面変形を起こさせて前記第１、第２係止部どうしを係止させることを特徴とする。
そうすることで、第１、第２係止部どうしを離した状態で帯状部材を押出成形でき、成形を容易化できる。その後の巻取ドラムへの巻き付けによって、連結帯部が自然と展開されるように断面変形され、前記第１、第２係止部どうしが係止されることが好ましい。

本発明によれば、外力があるレベルに満たないときは帯状部材の拡幅変形を規制することで、製管性を確保したり螺旋管の断面形状を維持したりできる。あるレベル以上の外力が加わったときは、帯状部材の拡幅変形が許容されることで、螺旋管の破損を防止できる。螺旋管を下水管などの更生管として適用する場合、流下機能を確保できる。

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る帯状部材を押出成形後かつ巻取り前の状態で示す、図２のＩａ－Ｉａ線に沿う断面図である。 図１（ｂ）は、前記帯状部材を巻取り後の状態で示す、図２のＩｂ－Ｉｂ線に沿う断面図である。 図１（ｃ）は、前記帯状部材を想定荷重以上の外力（帯幅方向に沿う引張力）が作用した状態で示す断面図である。 図２は、前記帯状部材の製造装置を解説的に示す側面図である。 図３（ａ）は、前記帯状部材の押出成形後かつ巻取り前の第１、第２係止部を二点鎖線で示し、第１、第２係止部どうしが係止される途中段階を実線で示す、ハッチングを省略した断面図である。図３（ｂ）は、前記第１、第２係止部を係止状態で示す、ハッチングを省略した断面図である。図３（ｃ）は、前記第１、第２係止部を想定荷重以上の外力による係止解除状態で示す、ハッチングを省略した断面図である。 図４（ａ）は、前記帯状部材からなる更生管によって更生された既設埋設管の側面断面図である。図４（ａ）は、前記更生管の斜視図である。 図５（ａ）は、製管時の前記帯状部材の第１、第２嵌合部が嵌合される様子を示す断面図である。図５（ｂ）は、前記更生管における第１、第２嵌合部の嵌合状態を示し、図４の円部Ｖｂを拡大した断面図である。 図６（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る帯状部材の押出成形後かつ巻取り前の第１、第２係止部を実線で示し、第１、第２係止部どうしが係止される途中段階を二点鎖線で示す、ハッチングを省略した断面図である。図６（ｂ）は、前記第２実施形態の第１、第２係止部を係止状態で示す、ハッチングを省略した断面図である。図６（ｃ）は、前記第２実施形態の第１、第２係止部を想定荷重以上の外力による係止解除状態で示す、ハッチングを省略した断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
＜第１実施形態＞
図１～図５は、本発明の第１実施形態を示したものである。図４（ａ）に示すように、老朽化した下水道管等の既設の埋設管１の内面に更生管２（螺旋管）がライニングされることで、埋設管１が更生されている。埋設管１としては、下水道管の他、上水道管、農業用水管、水力発電導水管、ガス管などが挙げられる。

図４（ｂ）に示すように、更生管２は、帯状部材３（プロファイル）によって形成されている。帯状部材３が、埋設管１の内周に沿って螺旋状に巻回されて更生管２となっている。
帯状部材３の材質は、ポリ塩化ビニルなどの樹脂である。
以下の説明では、特に断らない限り、帯状部材３は、後述する縮み状態かつ展開状態かつ係止状態であるものとする（図１（ｂ））。

図１（ｂ）に示すように、帯状部材３は、第１片帯部１０と、第２片帯部２０と、連結帯部３０を備えている。第１片帯部１０と第２片帯部２０は、帯状部材３の帯幅方向（図１（ｂ）において左右）の中間部を挟んで一端側と他端側とに分かれて、互いに並行するように帯長方向（図１（ｂ）の紙面と直交する方向）へ延びている。帯状部材３の帯幅方向の中間部には、第１片帯部１０と第２片帯部２０との分かれ目３ｄが形成されている。
なお、中間部の分かれ目３ｄは、帯状部材３の帯幅方向のちょうど中央部に配置されている必要はなく、帯幅方向の一端側（図１（ｂ）において左側）に偏って配置されていてもよく、帯幅方向の他端側（図１（ｂ）において右側）に偏って配置されていてもよい。

図１（ｂ）に示すように、帯状部材３における一端側（同図において左側）の第１片帯部１０は、平坦な第１平帯部１１と、リブ１２と、第１嵌合部１３と、第１係止部１４を有している。第１平帯部１１の内周側面（更生管２に製管されたとき内周を向く面、図１（ｂ）において下面）は平滑面となっている。第１平帯部１１の外周側面（更生管２に製管されたとき外周を向く面、図１（ｂ）において上面）にはリブ１２が形成されている。

第１平帯部１１の一端側ひいては帯状部材３の一端部（図１（ｂ）において左端部）に凹凸形状の第１嵌合部１３が形成されている。
第１平帯部１１の他端部（図１（ｂ）において右端部）すなわち分かれ目３ｄ側の端部には第１係止部１４が形成されている。図３（ｃ）に示すように、第１係止部１４は、係止案内部１４ｃと、係止段差１４ｄを含む。第１平帯部１１の先端面が断面半円状に形成されることによって係止案内部１４ｃとなっている。第１平帯部１１の外周側面と係止案内部１４ｃとの間に係止段差１４ｄが形成されている。

図１（ｂ）に示すように、帯状部材３における他端側（同図において右側）の第２片帯部２０は、平坦な第２平帯部２１と、リブ２２と、第２嵌合部２３と、第２係止部２４を有している。第２平帯部２１の内周側面（更生管２に製管されたとき内周を向く面、図１（ｂ）において下面）は平滑面となっている。第２平帯部２１の外周側面（更生管２に製管されたとき外周を向く面、図１（ｂ）において上面）にはリブ２２が形成されている。

図１（ｂ）に示すように、第２片帯部２０の分かれ目３ｄ側（同図において左側）の端部には、第２係止部２４が設けられている。図３（ｃ）に示すように、第２係止部２４は、断面Ｌ字状のアーム部２４ａと、アーム部２４ａの先端部に形成された断面半円状の係止案内部２４ｃと、アーム部２４ａの側面と係止案内部２４ｃとの間に形成された係止段差２４ｄを含む。

図１（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、係止部１４，２４の係止段差１４ｄ，２４ｄどうしが互いに引っ掛かるように係止されている。以下、係止部１４，２４どうしが係止された状態を「係止状態」と称す。これによって、第１片帯部１０と第２片帯部２０とが帯幅方向へ離間するのが阻止されている。
一方、図１（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、設定荷重以上の引張力が帯幅方向に作用したときは、前記係止が解除され、第１片帯部１０と第２片帯部２０が分離され得る。以下、係止部１４，２４どうしの係止が外れた状態を「係止解除状態」と称す。

図１（ｂ）に示すように、第２片帯部２０の他端側（同図において右側）ひいては帯状部材３の他端部には、凹凸形状の第２嵌合部２３が形成されている。
図５（ｂ）に示すように、更生管２においては、第１嵌合部１３と第２嵌合部２３の互いに一周ずれた部分どうしが対向して嵌合されている。これら嵌合部１３，２３どうしの嵌合強度は、係止部１４，２４どうしの係止強度よりも十分に高い。言い換えると、係止部１４，２４は、嵌合部１３，２３よりも十分に小さな力で係止解除され得る。

図１（ｂ）に示すように、帯状部材３の外周側部における第１片帯部１０と第２片帯部２０の間に連結帯部３０が設けられている。連結帯部３０は、分かれ目３ｄを跨いで第１片帯部１０と第２片帯部２０を連ねとともに、片帯部１０，２０と並行するように帯長方向（図１（ｂ）の紙面直交方向）へ延びている。

詳しくは、連結帯部３０は、一対の平帯部分３１，３２と、一対の連結部分３３，３４と、易変形部３５を含む。平坦な平帯部分３１，３２が互いに並行するように配置されている。第１平帯部分３１は、第１平帯部１１と平行に配置され、第２平帯部分３２は、第２平帯部２１と平行に配置されている。これら平帯部分３１，３２の帯幅方向の外側の端部がそれぞれ連結部分３３，３４を介して平帯部１１，１２と連なっている。連結部分３３，３４は、それぞれ断面Ｓ字状になっている。一対の平帯部分３１，３２どうし間には、易変形部３５が挟まれるように配置されている。該易変形部３５を介して平帯部分３１，３２が連ねられている。

図１（ｂ）に示すように、易変形部３５は、断面Ｕ字状ないしは断面半円状に形成され、連結帯部３０の延び方向（図１（ｂ）の紙面直交方向）に沿って延びている。
図１（ａ）～同図（ｂ）に示すように、易変形部３５は、断面が拡縮するように変形可能である。これ伴って、連結帯部３０が、易変形部３５を中心に屈曲・展開可能である。図１（ａ）に示すように、連結帯部３０が屈曲された状態（以下「屈曲状態」と称す）のとき、平帯部１１，２１ひいては片帯部１０，２０どうしが断面Ｖ字状をなす。このとき、係止部１４，２４どうしは離間し、係止解除状態になっている。
図１（ｂ）に示すように、連結帯部３０が展開された状態（以下「展開状態」と称す）のとき、平帯部１１，２１ひいては片帯部１０，２０どうしが互いに断面一直線をなし、係止部１４，２４どうしが係止可能である。

さらに、図１（ｂ）～同図（ｃ）に示すように、易変形部３５は帯幅方向へ伸縮可能な形状になっている。このため、連結帯部３０が帯幅方向へ伸縮可能である。ただし、図１（ｂ）に示すように、前記係止状態のときは、易変形部３５ひいては連結帯部３０が縮んだ状態（以下「縮み状態」と称す）に維持され、伸び変形が阻止される。図１（ｃ）に示すように、係止解除状態のとき、連結帯部３０が伸び変形可能である。
図示は省略するが、断面Ｓ字状の連結部分３３，３４が伸び変形することによっても、連結帯部３０が帯幅方向へ更に伸縮可能である。

帯状部材３は、次のようにして作製されて使用に供される。
図２は、帯状部材３の製造装置５を示したものである。製造装置５は、押出成形機５ａと、巻取ドラム５ｂを含む。押出成形機５によってポリ塩化ビニル等の樹脂材料から帯状部材３が押出成形される。
図１（ａ）に示すように、押出成形時の帯状部材３は、断面Ｖ字状の屈曲状態かつ係止解除状態になっている。図３（ａ）の二点鎖線に示すように、係止部１４，２４どうしを離して押出成形することで成形を容易化できる。

図２に示すように、押出成形機５から出た帯状部材３は、巻取ドラム５ｂに巻き取られる。このとき、帯状部材３に曲率が付与されることで連結帯部３０が自然と展開されるように断面変形される。これに伴って、係止部１４，２４どうしが接近される。やがて、図３（ａ）の実線に示すように、係止案内部１４ｃ，２４ｃどうしが当接して互いに係止方向へ向けて案内される。そして、図１（ｂ）に示すように、連結帯部３０ひいては帯状部材３が展開状態になるとともに、図３（ｂ）に示すように、係止段差１４ｄ，２４ｄどうしが係止して係止状態になる。係止によって、連結帯部３０が縮み状態に保持され、伸び変形が阻止される。

前記の帯状部材３が、図４（ａ）に示す埋設管１の更生施工現場に搬入され、人孔４から埋設管１へ導入される。そして、製管機（図示せず）によって、帯状部材３が埋設管１の内周面に沿って螺旋状に巻回されるとともに、図５（ａ）～同図（ｂ）に示すように、第１嵌合部１３と第２嵌合部２３の互いに一周ずれた対向部分どうしが嵌合される。これによって、図４（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、埋設管１の内周面に沿う螺旋管からなる更生管２が製管される。
前記製管時において、帯状部材３に多少の外力がかかっても、係止部１４，２４どうしの係止抵抗によって、連結帯部３０が帯幅方向へ伸び変形するのが阻止される。したがって、帯状部材３の帯幅寸法を一定に保持でき、容易に製管することができる。
埋設管１の内周面と更生管２との間には裏込め材（図示せず）が充填される。これによって、埋設管１が更生される。

更生管２として供用後、外力が加わったとしても、それが想定荷重に満たない限り、係止部１４，２４どうしの係止によって帯幅方向への変形抵抗強度が発揮され、連結帯部３０の伸び変形が阻止される。したがって、想定レベルに達しない地震等によって螺旋管２がむやみに断面変形を来して段差や凹凸が形成されるのを阻止でき、螺旋管２の内面平滑性を確保できる。

一方、図１（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、大きな地盤沈下や地震等が発生して、更生管２に想定荷重以上の外力が加わった時は、該外力によって係止部１４，２４どうしの係止が解除される。このため、連結帯部３０の伸び変形が許容される。前記係止解除及び伸び変形によって地震のエネルギーが吸収される。これによって、螺旋管２に割裂や破断が生じたり嵌合部１３，２３が外れたりするのを防止できる。しかも、係止部１４，２４の係止解除によって片帯部１０，２０どうしが離間しても、伸びた連結帯部３０が、これら片帯部１０，２０間の分かれ目３ｄを外周側（図１（ｃ）において上側）から塞ぐ。したがって、更生管２から水漏れが起きるのを防止でき、流下機能を確保できる。また、連結帯部３０に平帯部分３１，３２を設けておくことで、更生管２の内面平滑性をできるだけ損なわないようにできる。
係止段差１４ｄ，２４ｄの高さなどの設定によって、想定荷重に合わせて係止解除が確実に起きるようにできる。なお、係止部１４，２４に代えて、平帯部１１，２１どうしをウェルドライン等の連続部を介して一体に連続させ、かつ連続部において破断可能にすることも考えられるが、その場合、想定荷重に合わせて破断が起きるようにするのが容易でない。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態を示したものである。第２実施形態は、係止部の変形例に係る。図６（ｃ）に示すように、第１係止部１４Ｂは、第１平帯部１１から延び出るアーム部１４ａと、該アーム部１４ａの先端部（分かれ目３ｄ側の端部）に設けられた断面半円形の係止凸部１４ｅを含む。係止凸部１４ｅが、係止案内部１４ｃと係止段差１４ｄを有している。

図６（ｃ）に示すように、第２係止部２４Ｂは、概略半円断面の収容凹部２４ｅと、該収容凹部２４ｅから先端（分かれ目３ｄ側）へ延びる案内口部２４ｆを有し、概略Ｃ字状の断面に形成されている。収容凹部２４ｅに係止段差２４ｄが設けられている。
図６（ａ）の実線に示すように、帯状部材３の押出成形時は、係止部１４Ｂ，２４Ｂどうしは離れている。

図６（ａ）の二点鎖線及び図６（ｂ）に示すように、押出成形後の巻取時の断面変形によって、係止凸部１４ｅが、案内口部２４ｆを通って収容凹部２４ｅに収容される。かつ係止段差１４ｄ，２４ｄどうしが対向されることで、係止部１４Ｂ，２４Ｂどうしが係止状態になる。
図６（ｃ）に示すように、製管後の更生管２において、想定荷重以上の外力が加わったときは、係止部１４Ｂ，２４Ｂどうしの係止が解除される。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、易変形部３５の断面形状は、伸縮性能を発現できる形状であればよく、Ｕ字状に限られず、三角形状や四角形状などであってもよい。
易変形部３５の数は、１つに限られず、複数であってもよい。複数の易変形部の大きさが互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
易変形部３５の配置位置は、分かれ目３ｄないしは係止部どうしの係止位置に対して帯幅方向の一側又は他側へずれていてもよい。
嵌合部１３，２３の断面形状は適宜改変できる。なお、互いに嵌合した状態で更生管２の内面に段差ができない形状であることが好ましい。
本発明の帯状部材は、既設管の内周にライニングされる更生管に限られず、柱用の螺旋管などにも適用可能である。

本発明は、例えば老朽化した下水道管等の埋設管の更生技術に適用できる。

３ 帯状部材
１ 埋設管
２ 更生管（螺旋管）
３ 帯状部材（プロファイル）
３ｄ 中間部の分かれ目
５ 製造装置
５ａ 押出成形機
５ｂ 巻取ドラム
１０ 第１片帯部
１３ 第１嵌合部
１４，１４Ｂ 第１係止部
２０ 第２片帯部
２３ 第２嵌合部
２４，２４Ｂ 第２係止部
３０ 連結帯部
３５ 易変形部

Claims (5)

1. 螺旋状に巻回され、帯幅方向の一端部と他端部との互いに一周ずれた部分どうしが嵌合されて螺旋管となる帯状部材であって、
   前記帯幅方向の中間部を挟んで一端側と他端側とに分かれて互いに並行するように延びる第１片帯部及び第２片帯部と、
   前記中間部を跨いで前記第１片帯部と前記第２片帯部を連ねるとともにこれら片帯部と並行するように延び、かつ前記帯幅方向へ伸縮可能な連結帯部と、
   前記第１片帯部の前記中間部側の端部に設けられた第１係止部と、
   前記第２片帯部の前記中間部側の端部に設けられた第２係止部と、を備え、
   前記連結帯部が縮んだ状態で前記第１、第２係止部どうしが前記帯幅方向に押し合うことによって前記帯幅方向に係止可能であり、
   前記係止の解除によって前記連結帯部の伸び変形が許容されることを特徴とする帯状部材。
2. 前記連結帯部が、延び方向に沿って形成された易変形部を中心に屈曲・展開可能であり、前記連結帯部が屈曲された状態では前記第１、第２係止部どうしが離れ、前記連結帯部が展開された状態で、前記第１、第２係止部どうしが係止可能であることを特徴とする請求項１に記載の帯状部材。
3. 前記展開された状態かつ前記係止が解除された状態で、前記易変形部が前記帯幅方向へ伸縮可能であることを特徴とする請求項２に記載の帯状部材。
4. 前記第１片帯部及び前記第２片帯部どうし、並びに前記連結帯部が、未巻回状態では断面Ｖ字状に屈曲されており、巻回によって展開されて前記第１片帯部及び前記第２片帯部どうしの断面が一直線をなし、前記連結帯部の前記易変形部を挟んで両側部分どうしの断面が一直線をなすように断面変形されることを特徴とする請求項２又は３に記載の帯状部材。
5. 請求項４に記載の帯状部材を前記屈曲された状態で押出成形した後、巻取ドラムに巻き付けることによって前記断面変形を起こさせて前記第１、第２係止部どうしの前記係止を起こさせることを特徴とする螺旋管用帯状部材の製造方法。

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