JPH11248062A - 耐震管継手の挿し口突起およびその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切り管など現地合せで挿し口突起を形成する
工程が煩瑣で作業者による施工のバラツキがある 【解決手段】 受口の内周面から突出する凸部と係合し
て管離脱を防止する挿し口突起２が、挿し口１に周設し
た環状溝１１に嵌入する一つ割の挿し口リング２１と、
該挿し口リング２１の分割端２２の双方を繋いで装着し
円周上で縮み方向へ付勢する形状記憶合金よりなるスペ
ーサ２３とで形成する。スペーサは挿し口リング内へ嵌
り込み、かつ形状記憶作用によって円周方向へ縮むよう
に付勢されているので、挿し口リング２１は環状溝１１
内で挿し口と確実に係止して管継手を引き抜く方向に外
力を受けてもしっかりと拘束され、凹溝から離脱するこ
とがないので課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水道、ガス、下水道
などに用いる流体輸送用配管において、地震や圧力変動
による離脱や入り込みを防止する耐震管継手の挿し口突
起およびその形成方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】地下に埋設する管路を形成する管の主体
は敷設時の施工性の優れたダクタイル鋳鉄管である。こ
の管は一方の管端を拡径した受口内へ他方の管端の挿し
口を挿入し、両者の間隙へゴム輪を介装して管路の水密
性を維持し、管内の上水や下水、家庭用ガスなどの流体
を供給する管路の主要な役割を務めている。管路は地下
に埋設されているから、管と管との離脱防止が重要な要
素であり管の継手から漏水が起こって貴重な水資源を浪
費することがあってはならない。

【０００３】現在、ダクタイル鋳鉄管に用いられている
継手の多くはＫ形、Ａ形、Ｔ形などが規格化されてお
り、これらの管路は継手が伸縮、可撓性を具えているの
で、ある程度の地震や軟弱地盤での地殻変動に順応する
柔構造管路である。しかし近年の耐震管路への要求が阪
神大震災を契機としてより一層高まるようになり、より
レベルの高い耐震管用継手の開発が急がれた。この背景
の中で開発され実用化されたのがＳII形継手である。

【０００４】図４はダクタイル鋳鉄管用ＳII形継手の構
造を示した縦断正面図である。受口１０１と挿し口１０
２の間で構成される隙間部分に止水用のゴム輪１０３を
介装し、その外端面を押輪１０６を介してＴ頭ボルト１
０７を締め付けて一定以上の止水面圧を維持する。受口
内面の環状溝にセットされたロックリング１０４は挿し
口１０２先端の突起１２１と係合することにより地盤の
変動があっても挿し口が受口から抜け出すことを防止す
る離脱防止作用が働く。ＳII形継手はこの構造によって
大きな伸縮量と高い離脱防止性能を具えており、大きな
地盤変動に対して継手が伸縮、屈曲し、最終的に離脱を
阻止する機能が働く。

【０００５】一方、管路の敷設に当って掘削した竪坑内
へ作業員が入って管同士を接合するのではなく、地上か
らの操作によって坑内の管を接合していくスリップオン
タイプと呼ばれる工法もある。この工法に使用する管継
手についても、同様に離脱の防止と伸縮性に重点をおい
た種々の従来技術が提起されている。たとえば実開平４
−１３３０９０号などがこれに相当するが、受口のロッ
クリングと挿し口リングとが係合してそれ以上の移動を
阻止し、管同士の離脱を防止して管路の機能を維持する
点では共通している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】耐震管継手の場合は押
輪付きのＳII形もスリップオンタイプも挿し口突起の形
成が機能を発揮する必要条件となるが、挿し口突起の形
成自体が課題の一つとなる。すなわち、ダクタイル鋳鉄
管をはじめ量産される金属管は、すべて鋳造などの製管
時に挿し口外周面に突条を形成することは難しいから、
金属管として成形した後に所定の位置へ改めて挿し口突
起を形成する工程が必要となる。この場合、工場で生産
した標準品に挿し口突起を形成するためには、挿し口外
周面に環状溝を加工刻設し、環状溝へ金属製の挿し口リ
ングを嵌合して挿し口外周面と挿し口リング側面を溶接
固着すれば足りる。あくまで工場における量産体制下に
おいて、十分に管理された条件と技能によって信頼性の
高い挿し口突起を形成するから何の問題も起こらない。

【０００７】しかしながら管路の形成は周知の通り直線
だけに限っておらず、道路の屈曲や交差に応じてしばし
ば管路も屈曲し、また分岐したり交差するのが普通であ
るから、あらかじめ標準化された挿し口突起を具えた管
だけで工事を完結することはできない。当然、異形管を
中途に挟む地点もあり、これに合わせて直管も途中で切
断した、いわゆる切り管を適用せざるを得ないし、工事
区間の終端が標準管の管長と一致することも稀であるか
ら、ここでも切り管を適用しなければならない。この場
合には現地合せで標準管を必要分だけ切断するのである
から、あらかじめ工場で挿し口突起を形成しておくこと
はできない。

【０００８】現地合せで切断し所定の環状溝を刻設した
としても、挿し口突起を工場と同じ様に溶接で固定する
ことは大きな不安定要素を抱えることになる。ダクタイ
ル鋳鉄管の全周に亘って均等に挿し口リングを現地溶接
するためには、用具を揃え、信頼できる技能者を揃え、
溶接後の欠陥を十分に検査して完全な品質を確認するな
ど現地の負担が過大に失し、品質保証についても疑問が
残る。

【０００９】図５（Ａ）（Ｂ）は溶接によることなく挿
し口突起を形成する従来技術を示したもので、接合現地
において挿し口２０１の外周面にに環状溝を刻設し、挿
し口リング２０２を嵌合した後、円周上６点程度をシャ
コ万力で締め付け、挿し口環状溝底面と挿し口リング２
０２とを接触させた状態で電気ドリルによって挿し口リ
ングの孔と現物合せで挿し口へ穿孔し、この孔へボルト
２０３を挿通しナット２０４で締結して挿し口リングを
固定する方式である。このとき、挿し口管内へ突出する
ボルト先端やナットを腐食から守るために、突出部分を
合成樹脂２０５で包み込む手順も必要となる。

【００１０】このような現地接合、とくに切り管の挿し
口突起の形成に使用される方法では、図６で例示するよ
うに挿し口２０１と受口２０６の間に介装するゴム輪２
０７の位置によっては、管内と連通する挿し口の穿孔部
から漏水する危険性もあり、管継手の形状に大きな限定
が加わる。また、この部分に応力が集中して管体強度に
マイナスの影響を与える可能性もある。現地における穿
孔、万力による締め付けなど煩瑣な手作業が多く作業性
が非能率であることや、管内にボルトナットが突出して
流路面積を減少し局部抵抗による乱流の発生、腐食の誘
発など解決すべき課題は多々挙げられる。

【００１１】その点を勘案して挿し口リングを溶接以外
の方法で固定し、離脱作用に対抗できる挿し口突起を形
成する従来技術も幾つか見出される。たとえば、図７で
示す特開平４−２４８０９２号では管を切断して挿し口
外周面に環状溝を形成し、両端に互に逆向きのねじ軸が
設けられた取り付け用ボルト３０１を、一つ割の挿し口
リング３０２の開口部へあらかじめ係合しておき、この
状態で現地で環状溝へ外嵌させ、開口部が狭くなる方向
に取り付け用ボルト３０１を回転させて固定する方法で
ある。しかしこの方法でも挿し口リングが全周均等に張
り付かない虞れのある点と、ボルト分の高さが挿し口リ
ングに必要であるから、形状によっては取り付けられな
い可能性もあり得るという課題が残る。その他実開昭５
８−１３８８８５号や実開昭５８−１５１７６６号な
ど、何れも受口との位置関係が限定されたり、伸縮でき
る範囲が狭くなる構成のため、耐震という目的に対して
は必ずしも万能ではないと考えられる。

【００１２】本発明は以上の課題を解決するために挿し
口の外周面、とくに現地合せにおける切り管の挿し口へ
挿し口突起を簡単に形成し、かつ、離脱防止に必要な拘
束力を十分に具えた構造と施工の方法を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る耐震管継手
の挿し口突起は、受口の内周面から突出する凸部と係合
して管離脱を防止する挿し口外周面から突出する挿し口
突起２が、挿し口１に周設した環状溝１１に嵌入する一
つ割の挿し口リング２１と、該挿し口リング２１の分割
端２２の双方を繋いで装着し円周上で縮み方向へ付勢す
る形状記憶合金よりなるスペーサ２３とで形成するによ
って前記の課題を解決した。

【００１４】より具体的には、スペーサ２３の装着が、
挿し口リングの分割端２２を中心に対称的な位置に斜め
の凹溝２４を刻設し、該凹溝２４に挟まれた外周面を所
望の厚さｔ（ｍｍ）に亘って縮径した嵌合面２５で形成
し、両凹溝２４と嵌合面２５に亘って幅ｂ（ｍｍ）のス
ペーサ２３を嵌合して下記数式が成立することが望まし
い形態である。

【数３】 この形態に代えて、スペーサの頂面中央から管軸Ｏ方向
に向って断面Ｕ形のＵ溝２６を刻設し、スペーサ２３Ａ
の両分割端２２Ａを含む全周に亘って半径ｒ（ｍｍ）よ
りなる断面円形のスペーサ２３Ａを嵌合している形態も
同様に望ましい。ただしこの場合は

【数４】 となる。

【００１５】また、本発明に係る耐震管継手の挿し口突
起の形成方法としては、挿し口１の外周面に環状溝１１
を刻設し、該環状溝１１へ一つ割の挿し口リング２１を
嵌合し、挿し口リング２１の分割端２２の双方を繋ぐ形
状記憶合金よりなり、あらかじめ円周方向へ拡張加工を
施したスペーサ２３を装着し、該形状記憶合金固有の形
状記憶作用を誘起するために必要な温度Ｔ℃まで加温し
て全周に亘って元の円周長さに収縮するよう付勢して挿
し口リング２１を固定する手順によって課題が解決す
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態の正面図
（Ａ）、図（Ａ）における要部（ａ）の拡大図（Ｂ）、
および図（Ａ）におけるｂ−ｂ断面図（Ｃ）をそれぞれ
示す。図はとくにダクタイル鋳鉄管を対象とし、挿し口
−受口による接合方式が前提となるが、管継手の具体的
な型式にはとくに限定する必要がなく、押輪付きのＳII
形をはじめとする標準仕様でも、スリップオンタイプの
各種型式の何れであっても、挿し口の外周面に挿し口突
起を形成するすべての離脱防止の耐震形態に適用でき
る。図において、現地で切り管した場合などの挿し口１
外周面の所定の位置（管継手の型式によって異なる）に
環状溝１１を加工して形成し、この環状溝１１へ嵌合し
た挿し口リング２１は、一つ割で分割端２２が開口して
相互に対向した環状体である。材質は従来のダクタイル
鋳鉄管における挿し口リングと同様、ダクタイル鋳鉄や
ステンレス鋼（ＳＵＳ）をそのまま流用できるが、図
（Ｃ）のように分割端２２間の中心を対称軸Ｌとして左
右等しくスペーサ２３を嵌合する斜めの凹溝２４と、両
凹溝に挟まれた外周面を縮径した円弧面からなる嵌合面
２５を形成している。この凹溝と縮径円弧面の範囲を充
填する形で断面が円弧状のスペーサ２３が嵌合し、スペ
ーサ２３の両端は屈折し、凹溝２４へ嵌合係止してい
る。両凹溝２４は斜めに彫り込まれているから凹溝２４
へ嵌り込み、かつ形状記憶作用によって円周方向へ縮む
ように付勢されているので、挿し口リング２１は環状溝
１１内で確実に係止して管継手を引き抜く方向に外力を
受けてもしっかりと拘束され、凹溝から離脱することが
ない。

【００１７】スペーサの材料である形状記憶合金は、常
温から加温することによって元の形状（円周上へ縮む方
向）に戻る性質を特徴としており、その材質にとくに限
定する必要はない。現在、開発されている形状記憶合金
としては、Ｔｉ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ系合金、Ｆｅ系合金
などの中から選択できる。スペーサが係止力を発揮して
離脱方向に外力を受けても固定している条件としては、
嵌合面２５に当接するスペーサの厚さｔ（ｍｍ）と幅ｂ
（ｍｍ）とが数式３で表わされる関係にあることが必要
である。この場合、実験的に確認した結果においては、
呼び径１５０ｍｍ（ＦＣＤ４００製）では挿し口リング
を挿し口外周面に固定するために１４０ｋｇｆ程度の拘
束力が必要であることが判明し、一般的なＴｉ−Ｎｉ系
形状記憶合金の復元力は５０〜６０ｋｇｆ／ｍｍ2であ
ることから、たとえばスペーサの幅と厚さをｂ＝１１ｍ
ｍ、ｔ＝３．０ｍｍと設定すれば、十分に数式３を満足
することが確かめられる。

【００１８】本発明に係る耐震管継手の施工方法を工程
順に図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）、およびそれぞれの図にお
けるｂ−ｂ断面図である図（Ａ'）（Ｂ'）（Ｃ'）で示
す。図（Ａ）は挿し口１の外周面に環状溝１１を加工形
成した工程である。図（Ｂ）は前記環状溝１１へ挿し口
リング２１を嵌入した状態であり、この挿し口リング２
１には一つ割の分割端２２間の中心から管軸方向へ向け
て、対称的にスペーサ２３を嵌合するための凹溝２４と
嵌合面２５を凹設している。図（Ｃ）は該凹溝２４と嵌
合面２５に亘って当接するようにスペーサ２３を嵌め込
んだ後、固定する工程である。挿し口リング２１の嵌合
面２５およびスペーサ２３の外周面は、断面で見ると挿
し口先端へ向けて若干縮径方向に傾斜させ、現地におけ
る管端同士の接合がスムースに進むように図っている。
嵌め込んだスペーサ２３を加温器３によって昇温すれ
ば、スペーサ２３はあらかじめ円弧方向に拡張する引張
り力によって塑性変形加工を施しているので、加熱によ
って矢印の方向（円周）に収縮して元の形状に回復しよ
うとする形状記憶作用が発揮された状態となる。

【００１９】形状記憶合金は一旦、塑性変形させた後に
一定の温度以上に加熱すると変形前の形状に戻る性質を
有し、本発明はこの性質を利用したものである。この形
状記憶作用が作動する温度（以下Ｔ点という）について
は、本発明が管外周面の挿し口突起形成方法に関するこ
とから、施工現場の条件も無視することができない。た
とえば夏期の晴天時では管の表面温度は４０℃以上に昇
温するため、これより高い温度で形状記憶作用が作動す
るような合金成分を選ぶことが必要である。また、管表
面の防食塗料への影響を考えると、バーナーなどでＴ点
まで一気に加熱することも好ましくない。これらの条件
を考慮した上でＴ点、従って形状記憶合金の材質を選択
する必要がある。加熱方法については管表面への影響を
十分考慮して温風や熱湯などによって緩慢に、かつ均等
に昇温することが望ましい。

【００２０】図３（Ａ）（Ｂ）は本発明の別の実施形態
を示し、一つ割の挿し口リング２１Ａの管軸Ｏ方向に対
する頂面に、断面Ｕ形のＵ溝２６を全周に亘って設け、
挿し口の環状溝１１Ａへ挿し口リング２１Ａを嵌入した
後、その分割端２２Ａを含めた全周へ環状のスペーサ２
３ＡをＵ溝２６へ装着して加温し、円周の縮み方向へ形
状記憶作用を発揮させて挿し口リングを締め込み固定す
る形態である。この場合のスペーサ２３Ａは断面が半径
ｒ（ｍｍ）の円形である線材で形成し、前記の形態と同
様に数式４によってｒを算出すれば、十分外力に対向し
た固定力を具えることができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る耐震管継手の挿し口突起は
挿し口外周面への固定手段が形状記憶合金の復元力を利
用した極めて簡単な構造からなるため、施工が容易であ
り、とくに現地合せが不可欠である切り管の挿し口突起
の形成には最適である。挿し口突起の形成に必要な用具
も少なく、作業者の個人差による精度のバラツキもない
から、工場においてあらかじめ溶接法によって形成する
という慣用手段さえも凌駕する利点がある。また、従来
技術のうち、ボルトナットによる固定手段（図５）に比
べると管体に穿孔する必要がなく、管内へ突出する部材
がないから流通断面積や流態への悪影響も起こりようが
ない。挿し口突起を形成することは管同士の離脱を防止
し、管継手に過大な外力を受けたとき管継手内における
管距離の相対的な伸縮性を与える上で不可欠な要件であ
るが、本発明に係る挿し口突起は既存の、または今後さ
らに開発を期待される全ての型式に適用が可能であり、
管継手の形態に関わる一切の限定が加えられない汎用性
が最大である点も看過できない効果の一つである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の正面図（Ａ）、図（Ａ）に
おける要部（ａ）の拡大図（Ｂ）および図（Ａ）におけ
るｂ−ｂ断面図（Ｃ）である。

【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の施工手順毎の正
面図であり、それぞれの図のｂ−ｂ断面図を（Ａ'）
（Ｂ'）（Ｃ'）で示す。

【図３】本発明の別の実施形態の一部正面図（Ａ）と、
同図の対称軸Ｌ−Ｌ断面矢視図（Ｂ）である。

【図４】従来技術の耐震管継手（ＳII形）を示す要部の
縦断正面図である。

【図５】別の従来技術の正面図（Ａ）と、同図のｂ−ｂ
断面図（Ｂ）である。

【図６】図５の従来技術における課題を例示した要部の
縦断正面図である。

【図７】さらに別の従来技術を示す要部の正面図であ
る。

【符号の説明】

１ 挿し口 ２ 挿し口突起 ３ 加温器 11 環状溝 21 挿し口リング 22 分割端 23 スペーサ 24 凹溝 25 嵌合面 26 Ｕ溝 Ｏ 管軸 Ｌ 対称軸

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐震管継手において、受口の内周面から
   突出する凸部と係合して管離脱を防止する挿し口突起２
   が、挿し口１に周設した環状溝１１に嵌入する一つ割の
   挿し口リング２１と、該挿し口リング２１の分割端２２
   の双方を繋いで装着し円周上で縮み方向へ付勢する一体
   環状体の形状記憶合金よりなるスペーサ２３とで形成す
   ることを特徴とする耐震管継手の挿し口突起。
2. 【請求項２】 請求項１において、スペーサ２３の装着
   が挿し口リング２１の分割端２２を中心とする対称的な
   位置にそれぞれ斜めの凹溝２４を刻設し、該凹溝２４間
   に挟まれた外周面を所望の厚さｔ（ｍｍ）に亘って縮径
   した嵌合面２５で形成し、両凹溝２４と嵌合面２５に亘
   って厚さｔ（ｍｍ）、幅ｂ（ｍｍ）のスペーサ２３を嵌
   合して下記数式が成立することを特徴とする耐震管継手
   の挿し口突起。 【数１】
3. 【請求項３】 請求項１において、スペーサ２３Ａの装
   着がスペーサの頂面中央から管軸Ｏ方向に向って断面Ｕ
   形のＵ溝２６を刻設し、スペーサ２３Ａの両分割端２２
   Ａを含む全周に亘って半径ｒ（ｍｍ）よりなる断面円形
   で一体環状体よりなるスペーサ２３Ａを嵌合して下記数
   式が成立することを特徴とする耐震管継手の挿し口突
   起。 【数２】
4. 【請求項４】 耐震管継手の受口内周面から突出する凸
   部と係合して管離脱を防止する挿し口突起の形成方法に
   おいて、挿し口１の外周面に環状溝１１を刻設し、該環
   状溝１１へ一つ割の挿し口リング２１を嵌合し、挿し口
   リング２１の分割端２２の双方を繋ぐ形状記憶合金より
   なりあらかじめ円周方向へ拡張加工を施したスペーサ２
   ３を装着し、該形状記憶合金固有の形状記憶作用を誘起
   するために必要な温度Ｔ℃まで加温して全周に亘って元
   の円周長さに収縮するように付勢して挿し口リング２１
   を環状溝１１内で固定することを特徴とする耐震管継手
   の挿し口突起の形成方法。