JP7426700B2 - 配管分岐構造、配管揺動補助具、分水栓、分水栓セット - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 電子メールによる、坂本武司から大沼博幹への公開日 令和１年１２月５日～７日 国立大学法人京都大学における、大沼博幹から清野純史への公開日 令和１年１２月１２日 学校法人東洋大学における、大沼博幹から鈴木崇伸への公開日 令和１年１２月１３日 「建築設備用ポリエチレンパイプシステム研究会」の製品認証委員会における公開日 令和１年１２月２４日

本発明は、埋設土に囲まれた水道本管から、該水道本管に交わる方向へ分岐管が分岐する部分に設けられる、配管分岐構造、配管揺動補助具、分水栓、分水栓セットに関するものである。

水道本管と、水道本管から分岐した分岐管（給水管）とが土中に埋設されている。地震の際、横揺れにより水道本管が長手方向にずれてしまうことがある。分岐管は埋設土に囲まれているので、水道本管がずれたことに伴い、分岐管が埋設土から押圧力（水道本管の長手方向への移動に起因する反力）を受ける。この場合、特許文献１に記載された分水栓では、水道本管に固定されたサドルに対して胴部（弁体を内蔵した部分）が回転することで、元々水道本管に対して直交して延びていた分岐管が、下流側の位置はほぼ同じで、水道本管の長手方向の変位に応じ、水道本管における分岐部分から下流側に至る区間が湾曲するように変化する。こうなることで、分水栓と分岐管との接続部にかかる応力を緩和できる。

しかし、分岐管が水道本管に対する直交状態から湾曲した状態に変化する際に、胴部の前記回転が十分ではないと、分岐管の途中部分にひずみが局所的に生じてしまうことがある。そうなると、分岐管が破断してしまうおそれがあることから、地震後に分岐管を継続使用できず、分岐部分（例えば分水栓及び分岐管）を改めて形成する工事が必要となっていた。

特開平１０－２０５６７８号公報

そこで本発明は、地震後も分岐部分を継続使用する可能性を向上した、配管分岐構造、配管揺動補助具、分水栓、分水栓セットを提供することを課題とする。

本発明は、埋設土に囲まれた水道本管から、該水道本管に交わる方向へ、軟質材料で形成された分岐管が分岐する部分に設けられ、前記水道本管と前記分岐管とを接続し、前記分岐管が前記埋設土から押圧力を受けた場合に揺動する、硬質材料で形成された揺動接続部と、前記揺動接続部から前記分岐管に亘って覆うカバー部と、を備えた配管分岐構造である。

また本発明は、埋設土に囲まれた水道本管から、該水道本管に交わる方向へ、軟質材料で形成された分岐管が分岐する部分に設けられる分水栓と、該分水栓に取り付けられる配管揺動補助具とが組み合わされた分水栓セットであって、前記分水栓は、前記分岐管が接続される部分であって、前記分岐管が前記埋設土から押圧力を受けた場合に揺動する、硬質材料で形成された揺動接続部を備え、前記配管揺動補助具は、前記揺動接続部から前記分岐管に亘って覆うように設けられる分水栓セットである。

また本発明は、埋設土に囲まれた水道本管から、該水道本管に交わる方向へ、軟質材料で形成された分岐管が分岐する部分に設けられる分水栓と、該分水栓と前記分岐管との間に設けられる可撓継手と、該可撓継手に取り付けられる配管揺動補助具とが組み合わされた分水栓セットであって、前記可撓継手は、硬質材料で形成されており、前記分岐管が前記埋設土から押圧力を受けた場合に揺動するものであり、前記配管揺動補助具は、前記可撓継手から前記分岐管に亘って覆うように設けられる分水栓セットである。

前記各構成によると、カバー部により硬軟の境界に埋設土の押圧力が直接かからないため、埋設土の押圧力によって、硬質の上流側部分に対して軟質の下流側部分が屈曲したり破断したりすることを抑制できる。

また、前記揺動の方向に対して交わる面であって前記埋設土から前記押圧力を受ける受圧面を有し、該受圧面が受けた前記押圧力を前記揺動接続部に伝達する受圧部と、を備え、
前記受圧面は、前記揺動接続部における揺動中心よりも前記分岐管での下流側に設けられているものとできる。

前記構成によると、受圧面で受けた埋設土の押圧力を、揺動接続部を揺動させる力に利用できるため、受圧面を設けない場合に比べて、揺動接続部を大きく揺動させることができる。

また本発明は、埋設土に囲まれた水道本管から、該水道本管に交わる方向へ、軟質材料で形成された分岐管が分岐する部分に設けられ、前記水道本管と前記分岐管とを接続し、前記分岐管が前記埋設土から押圧力を受けた場合に揺動する、硬質材料で形成された揺動接続部を備えた配管分岐構造に適用され、前記揺動接続部から前記分岐管に亘って覆うように設けられる配管揺動補助具である。

前記構成によると、配管揺動補助具により硬軟の境界に埋設土の押圧力が直接かからないため、埋設土の押圧力によって、硬質の上流側部分に対して軟質の下流側部分が屈曲したり破断したりすることを抑制できる。

また、前記揺動接続部または前記分岐管を三方で覆うとともに一方が開口しているものとできる。

前記構成によると、配管揺動補助具の後付けが簡単にできる。

本発明は、カバー部（配管揺動補助具）により、埋設土の押圧力によって、硬質の上流側部分に対して軟質の下流側部分が屈曲したり破断したりすることを抑制できる。このため、地震後も分岐部分を継続使用する可能性を向上できる。

本発明の一実施形態に係る配管分岐構造の例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 前記配管分岐構造における水道本管、分水栓、分岐管、カバー部を示す、一部断面視の側面図である。 前記配管分岐構造において地震後に分岐管が湾曲した状態を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る配管分岐構造を示す、一部断面視の側面図である。 本発明の他の実施形態に係る配管分岐構造を示す、一部断面視の側面図である。 本発明の他の実施形態に係る配管分岐構造を示す、一部断面視の側面図である。 本発明の他の実施形態に係る配管分岐構造を示す側面図である。 本発明の他の実施形態に係る配管分岐構造を示す、一部断面視の側面図である。 本発明の他の実施形態に係る配管分岐構造を示す、一部断面視の側面図である。

まず、本発明につき、一実施形態を取り上げて説明を行う。なお、下記における方向の表現は、図１（ａ）（ｂ）に示した場合における方向による。

本実施形態の配管分岐構造は、例えば図１（ａ）（ｂ）～図３に示すものであり、埋設土（図示は省略）に囲まれた水道本管Ｐ１から、この水道本管Ｐ１に交わる方向へ分岐管Ｐ２が分岐する部分に設けられる。本実施形態では、水道本管Ｐ１に対して直交方向へ分岐管Ｐ２が分岐する。分岐管Ｐ２は家屋等、水道水の供給対象に引き込まれる。分岐管Ｐ２は、供給対象との位置関係により、図１（ａ）に示すように、下流側（二次側）で立ち上がるように屈曲したクランク形状とされていることがある。分岐管Ｐ２は樹脂管等の軟質材料で形成されている。分岐管Ｐ２もまた埋設土に囲まれている。分岐管Ｐ２の硬さは、埋設土から押圧力Ｆを受けた場合に、例えば図３に示すように、弓なりに湾曲する程度とされている。水道本管Ｐ１から分岐管Ｐ２を分岐させるための分岐装置として、本実施形態ではサドル付分水栓１（以下、特記すべき場合を除き「分水栓１」と記載）が用いられている。この分水栓１は主に、サドル部１１と胴部１２とを備える。サドル部１１は水道本管Ｐ１に固定される部分であって、水道本管Ｐ１に形成されている穿孔部を覆う上サドル部１１１（この部分を単に「サドル」と称することもある）と、上サドル部１１１に対して水道本管Ｐ１を挟んで反対側に位置する下サドル部１１２（この部分を「バンド」と称することもある）とからなっている。上サドル部１１１と下サドル部１１２とに水道本管Ｐ１が挟まれて固定される。胴部１２は上サドル部１１１に設けられている。分岐管Ｐ２は胴部１２に接続されている。胴部１２は、外周部分が例えば銅合金等の金属製である。胴部１２の内部構成は周知であるため詳しく説明しないが、胴部１２は弁体（図示しない）を内蔵しており、この弁体を開放することで水道本管Ｐ１の穿孔部から流出した水を、胴部１２を介して図２における左方に突出した突出部１２１に接続されている分岐管Ｐ２に流すことができる。なお、図２における右方に突出した棒状体は、弁体を回転操作するための操作棒１２２である。

本実施形態の配管分岐構造は、揺動接続部２と、配管揺動補助具としてのカバー部３とを備える。揺動接続部２は、水道本管Ｐ１と分岐管Ｐ２とを接続する部分である。本実施形態の揺動接続部２は、分水栓１における上サドル部１１１と胴部１２とに属している。具体的に、分水栓１が耐震型であって、上サドル部１１１に対して胴部１２が回転可能とされている。このため揺動接続部２は、分岐管Ｐ２が埋設土から押圧力Ｆを受けた場合に、前記回転の方向に揺動し、押圧力Ｆを受けなくなった後は、配管分岐構造が埋設土によって拘束されることで揺動後の状態を保つ。

カバー部３は、揺動接続部２の一部、または分岐管Ｐ２を覆う。カバー部３が奏する作用によって、覆うべき範囲が異なる。詳しくは後述する。本実施形態では、カバー部３は、図２に示すように、分水栓１の胴部１２において径外方向に突出していて、分岐管Ｐ２を接続する継手１２１１を有する突出部１２１と分岐管Ｐ２の上流端部（一次側端部）とに亘るように覆っている。つまりカバー部３は、揺動接続部２から分岐管Ｐ２に亘って覆っている。本実施形態におけるカバー部３の形状は、軸方向（長手方向）に直交する断面形状が略Ｕ字形（より詳しくは、パイプ形状から周方向の一部（図２における下部）が切り取られた形状）である。よってカバー部３は、配管分岐構造への設置状態で揺動接続部２または分岐管Ｐ２を上方と両側方の三方で覆うとともに一方（下方）が開口している。下方が開口していることから、揺動接続部２または分岐管Ｐ２に対し、カバー部３を上方から嵌めるだけで取り付けを行うことができる。したがって、カバー部３の後付けが簡単にできる。カバー部３は例えば硬質樹脂製であるが、材質は特に限定されない。カバー部３は、図示しない連結手段により揺動接続部２または分岐管Ｐ２に連結されている。連結手段としては例えばワイヤーが例示できるが、Ｕボルト、紐、鎖、接着剤、カバー部３の内部空間に注入された樹脂等、種々のものを用いることができる。なお、連結手段による前記連結は、揺動接続部２または分岐管Ｐ２に対し、カバー部３が大きくずれない程度にされていれば足りる。連結手段は、カバー部３が埋設土から受けた押圧力Ｆを揺動接続部２に伝達することを阻害しないように設けられることが好ましい。また、連結手段を設けないこともできる。

ここで、配管分岐構造において揺動接続部２（分水栓１の胴部１２）は金属製であることから、分岐管Ｐ２に対して相対的に硬質材料で形成されている。一方、分岐管Ｐ２は樹脂管等の、揺動接続部２に対して相対的に軟質材料で形成されている。つまり、硬質部である揺動接続部２と軟質部である分岐管Ｐ２との境目が硬軟の境界Ｂになっている。カバー部３は、この硬軟の境界Ｂを覆うことができる。この硬軟の境界Ｂが、少なくとも埋設土の押圧力Ｆが及ぶ方向でカバー部３に覆われたことで、硬軟の境界Ｂに押圧力Ｆが直接かからないため（縁を切ることができるため）、埋設土の押圧力Ｆによって、硬質の上流側部分（一次側部分）に対して軟質の下流側部分（二次側部分）が許容される限界を超えて屈曲したり破断したりすることを抑制できる。また、カバー部３の内部には埋設土が入りにくく、カバー部３の内面と揺動接続部２との間に空間が確保される。このため、空間が存在する分だけ埋設土の拘束が無いので、揺動接続部２の初期の揺動がしやすくなる。よって、揺動接続部２の揺動がスムーズになる。なお、配管分岐構造における硬軟の境界Ｂを埋設土の押圧力Ｆから保護することの観点に立てば、カバー部３は、前記硬軟の境界Ｂを覆うことのできる形状でありさえすればよい。ただし、押圧力Ｆにより変形しない程度の強度（例えば樹脂管と同等の強度）を少なくとも備えている必要がある。

また、カバー部３は受圧部４を備える。なお、本実施形態ではカバー部３そのものが受圧部４として機能する。この受圧部４は、揺動接続部２の揺動の方向に対して交わる面であって埋設土から押圧力Ｆを受ける受圧面４１を有する。本実施形態のカバー部３では、外周面のうち水平方向に面した領域が受圧面４１となっており、揺動の方向に対して斜めに交わる面とされている。受圧面４１の面積は側面側の投影面積に対応している。ただし、外周面は湾曲面であることから、押圧力Ｆの一部（分力）が揺動接続部２の移動力となる。受圧面４１は、揺動接続部２における揺動中心２Ｃ（本実施形態では胴部１２の平面視における中心）から分岐管Ｐ２での下流側（二次側）に位置する。受圧部４は、受圧面４１が受けた押圧力Ｆを揺動接続部２（より詳しくは、揺動接続部２における揺動中心２Ｃから分岐管Ｐ２での下流側の部分）に伝達する。

このように配管分岐構造が構成されたことにより、受圧部４が有する受圧面４１で受けた埋設土の押圧力Ｆを、揺動接続部２を揺動（本実施形態では図３に示す方向Ｒへの回転）させる力に利用できるため、受圧面４１を設けない場合に比べて、揺動接続部２を大きく揺動させることができる。これにより、揺動接続部２の回転が十分になされるため、図３に示すように、地震で埋設土から押圧力Ｆを受け、地震後に分岐管Ｐ２が水道本管Ｐ１の分岐位置から、水道本管Ｐ１の軸方向における距離Ｄだけずれた場合であっても、分岐管Ｐ２を円滑に湾曲した状態に変化させられる。このため、分岐管Ｐ２の途中部分にひずみが局所的に生じ、破断の可能性が高まることを避けられ、地震後も水道本管Ｐ１と分岐管Ｐ２との分岐部分を継続使用する可能性を向上できる。ちなみに、分岐管Ｐ２が図１（ａ）に示すようなクランク形状である場合、分岐管Ｐ２の湾曲が制限されてしまう（曲がりにくい）ことから、本実施形態の配管分岐構造の適用が有効である。

以上、本発明の実施形態について一例を挙げて説明したが、本発明は前記の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることができる。

例えば、前記実施形態では、受圧部４がカバー部３に備えられていた。しかし受圧部４がカバー部３以外に備えられていてもよい。例えば、図４に示すように、前記実施形態と同様の揺動接続部２が設けられた分水栓１に、軸方向（長手方向）に伸縮する伸縮継手５を接続し、この伸縮継手５に分岐管Ｐ２を接続することもできる。この場合、側面側の投影面積（一定長さ当たり）が分岐管Ｐ２よりも大きい伸縮継手５の側面が受圧面４１として機能する。したがってこの場合、受圧部４は伸縮継手５に備えられる。

また例えば、図５に示すように、前記実施形態と同様の揺動接続部２が設けられた分水栓１における胴部１２に、板状のリブ１２３を一体的に設けることもできる。この場合、リブ１２３が埋設土の押圧力Ｆに対する「衝立」となり、側面側の投影面積がリブ１２３を設けない場合に比べて拡大された、リブ１２３の側方側の面が受圧面４１として機能する。したがってこの場合、受圧部４は胴部１２に備えられる。

また例えば、図６に示すように、前記実施形態と同様の揺動接続部２が設けられた分水栓１における胴部１２に、胴部１２とは別体の板状体６を取り付けることもできる。この板状体６は水平方向に一対（２枚）設けることもできるし、１枚だけを設けることもできる。一対とする場合、軸方向（長手方向）に直交する断面形状が横倒しのコ字形とできる。この場合、側面側の投影面積が板状体６を設けない場合に比べて拡大された、板状体６の側方側の面が受圧面４１として機能する。したがってこの場合、受圧部４は板状体６に備えられる。

また例えば、図７に示すように、前記実施形態と同様の揺動接続部２が設けられた分水栓１における胴部１２における継手１２１１のナット１２１２を大型化することもできる。この場合、継手１２１１の投影面積が通常のナット１２１２を用いた場合に比べて拡大された、ナット１２１２の側方側の面が受圧面４１として機能する。したがってこの場合、受圧部４は胴部１２に備えられる。

また例えば、図８に示すように、前記実施形態と同様の揺動接続部２が設けられた分水栓１における胴部１２の突出部１２１を軸方向（長手方向）に延長することもできる。この場合、突出部１２１の投影面積が前記実施形態に比べて拡大された、前記実施形態の側方側の面が受圧面４１として機能する。したがってこの場合、受圧部４は胴部１２に備えられる。

図５、図７、図８の各例では、受圧部４が胴部１２に備えられる。また、図６の例では、板状体６を介して受圧部４が胴部１２に備えられる。よって、分水栓１自体が受圧面４１を有する。このように、受圧部４は、水道本管Ｐ１から分岐管Ｐ２を分岐させるための分岐装置（この例では分水栓１）に対し、前記分岐装置における分岐機能に係る部分の、埋設土の押圧力Ｆに対する受圧面積を増大させる部分（リブ１２３等）であってもよい。受圧面積は、例えば押圧力Ｆの方向における投影面積である。前記実施形態のように、受圧部４がカバー部３に備えられている場合、また、図５～図８の各例の場合のいずれでも、受圧部４は、揺動接続部２に働く押圧力Ｆの方向で揺動接続部２の一部、または分岐管Ｐ２を覆うように位置する。

前記分岐機能とは、前記分岐装置が水道本管Ｐ１から分岐管Ｐ２へ分水を行うための基本的な機能であって、例えば、水道本管Ｐ１からの水道水の取り出し、分岐管Ｐ２の接続、流量の調整に係る機能である。本発明は、埋設土の押圧力Ｆに対する受圧面積を、前記分岐機能に関連する面積よりも増大させ、増大した受圧面積が受ける押圧力Ｆの分、揺動接続部２を揺動させる力（前記実施形態ではサドル部１１に対する胴部１２の回転力）を増加させたことが特徴である。

受圧面積の増大は、揺動接続部２における揺動中心２Ｃを基準に、分岐管Ｐ２の側に施される。よって、分岐管Ｐ２の側と分岐管Ｐ２の反対側とで押圧力Ｆに対する受圧面積にアンバランスが生じることになる。この受圧面積のアンバランスが、揺動接続部２を揺動させる力の増加となる。

また、前記実施形態では、揺動接続部２が分水栓１に設けられていた。すなわち、前記実施形態では、回転機能を有する分水栓１が用いられていた。しかし、これに限定されず、上サドル部１１１に対して胴部１２が回転不能に固定された（回転機能を有しない）タイプの分水栓１Ａを用いることもできる。このような分水栓１Ａを用いる場合、例えば図９に示すように、分水栓１Ａに首を振ることのできる可撓継手７を接続し、この可撓継手７に分岐管Ｐ２を接続することができる。この場合、揺動接続部２は可撓継手７に属する。このため、図９に示す例でカバー部３は、可撓継手７と分岐管Ｐ２の上流端部とに亘るように覆っている。またこの例でも、カバー部３は硬軟の境界Ｂを覆っている。

また、水道本管Ｐ１から分岐管Ｐ２を分岐させるための分岐装置として、前記実施形態ではサドル付分水栓１が用いられていた。しかし、分岐装置はこれに限定されず、種々の構造の装置を用いることができる。また、分岐装置が分水栓に属する場合であっても、サドル付分水栓１以外の分水栓であってよい。

また、前記実施形態のカバー部３は、揺動接続部２を大きく揺動させる作用と、揺動接続部２と分岐管Ｐ２との硬軟の境界Ｂを覆うことでこの境界Ｂに埋設土の押圧力Ｆが直接かからないようにする作用の両方を奏するものであった。しかしこれに限定されず、いずれか一方だけの作用を奏するよう構成されていてもよい。この場合、例えばカバー部３が後者の作用のみを奏するものとし、分水栓１の胴部１２が受圧部４を備えることができる。

カバー部３が前記後者の作用のみを奏するものとされる場合には、従来から用いられていて、分水栓１を囲むように設置される防食フィルムにカバー部３が一体化されていてもよい。

また、前記実施形態におけるカバー部３の形状は、軸方向（長手方向）に直交する断面形状が略Ｕ字形であった。しかし、カバー部３の形状はこれに限定されず、例えば、パイプ状、断面形状Ｖ字形、断面形状コ字形、樋状等、種々の形状とできる。また、カバー部３を蛇腹構造等とし、埋設土から押圧力Ｆを受けた場合に分岐管Ｐ２と共に湾曲するよう構成してもよい。また、図５に示した例におけるリブ１２３を複数列設けることもできる。

また、本発明の配管分岐構造を構成するために、分水栓１と、この分水栓１に取り付けられる配管揺動補助具とが組み合わされた分水栓セットの形で市場に流通させることができる。配管揺動補助具は、受圧面４１を有する部品であり、前記実施形態ではカバー部３が該当する。分水栓セットは、カバー部３を揺動接続部２または分岐管Ｐ２に連結するための連結手段を含むことができる。

また、図９に示す例の配管分岐構造を構成するための分水栓セットとしては、分水栓１と、この分水栓１と分岐管Ｐ２との間に設けられる可撓継手７と、この可撓継手７に取り付けられる配管揺動補助具（カバー部３）とが組み合わされたものとできる。

１ 分水栓、サドル付分水栓
２ 揺動接続部
２Ｃ 揺動中心
３ 配管揺動補助具、カバー部
４ 受圧部
７ 可撓継手
Ｂ 硬質材料と軟質材料の境界
Ｆ 埋設土の押圧力
Ｐ１ 水道本管
Ｐ２ 分岐管

Claims (6)

1. 埋設土に囲まれた水道本管から、該水道本管に交わる方向へ、継手により接続されていて軟質材料で形成された分岐管が分岐する部分に設けられ、
   前記水道本管と前記分岐管とを接続し、前記分岐管が前記埋設土から押圧力を受けた場合に揺動する、硬質材料で形成された揺動接続部と、
   前記揺動接続部から前記継手を経て前記分岐管に亘って覆う、前記継手とは別体とされたカバー部と、を備えた配管分岐構造。
2. 前記揺動の方向に対して交わる面であって前記埋設土から前記押圧力を受ける受圧面を有し、該受圧面が受けた前記押圧力を前記揺動接続部に伝達する受圧部と、を備え、
   前記受圧面は、前記揺動接続部における揺動中心よりも前記分岐管での下流側に設けられている、請求項１に記載の配管分岐構造。
3. 埋設土に囲まれた水道本管から、該水道本管に交わる方向へ、継手により接続されていて軟質材料で形成された分岐管が分岐する部分に設けられ、前記水道本管と前記分岐管とを接続し、前記分岐管が前記埋設土から押圧力を受けた場合に揺動する、硬質材料で形成された揺動接続部を備えた配管分岐構造に適用され、
   前記継手とは別体とされ、かつ、前記揺動接続部から前記継手を経て前記分岐管に亘って覆うように設けられる配管揺動補助具。
4. 前記揺動接続部または前記分岐管を三方で覆うとともに一方が開口している、請求項３に記載の配管揺動補助具。
5. 埋設土に囲まれた水道本管から、該水道本管に交わる方向へ、軟質材料で形成された分岐管が分岐する部分に設けられる、前記分岐管を接続する継手を備えた分水栓と、該分水栓に取り付けられる配管揺動補助具とが組み合わされた分水栓セットであって、
   前記分水栓は、前記分岐管が接続される部分であって、前記分岐管が前記埋設土から押圧力を受けた場合に揺動する、硬質材料で形成された揺動接続部を備え、
   前記配管揺動補助具は、前記継手とは別体とされ、かつ、前記揺動接続部から前記継手を経て前記分岐管に亘って覆うように設けられる分水栓セット。
6. 埋設土に囲まれた水道本管から、該水道本管に交わる方向へ、軟質材料で形成された分岐管が分岐する部分に設けられる分水栓と、該分水栓と前記分岐管との間に設けられる可撓継手と、該可撓継手に取り付けられる配管揺動補助具とが組み合わされた分水栓セットであって、
   前記可撓継手は、硬質材料で形成されており、前記分岐管が前記埋設土から押圧力を受けた場合に揺動するものであり、
   前記配管揺動補助具は、前記可撓継手とは別体とされ、かつ、前記可撓継手から前記分岐管に亘って覆うように設けられる分水栓セット。