JPH1163337A - 可とう伸縮継手及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐震性等の機械的強度特性に優れ、しかも、
多様な流体に適用可能で、広範な適用範囲を有する可と
う伸縮継手を提供する。 【解決手段】 少なくとも外圧補強を施した可とう伸縮
性を有するゴムホース１と、そのゴムホース１の内空部
に内挿された可とう伸縮性且つ耐蝕性の金属ベローズ内
筒２とを備え、前記ゴムホース１の両端部に管長手方向
外側より係止可能であり、且つ、前記管長手方向外側に
面する耐蝕性金属シール面４ａを有する環状部４を前記
金属ベローズ内筒２の両端部に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中埋設管等の配
管を接続するための地震対応型の継手であって、少なく
とも外圧補強を施した可とう伸縮性を有するゴムホース
からなる可とう伸縮継手、及び、その製造方法の改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上下水道、下水道、工業用水
道、農業用水道等の主として上下水道等の埋設管に対す
る、施工時の変位及び地盤の不等沈下による変位の吸収
用継手として、ゴムの可とう伸縮性を利用した種々の可
とう伸縮継手が広く用いられていた。

【０００３】しかし、これらの可とう伸縮継手は、地震
時に発生する圧縮、伸長、屈曲、偏心等の大きな変位速
度での大きな変位を吸収許容できる十分な強度及び構造
を有していなかったため、これらの可とう伸縮継手を使
用した地中埋設管路は、１９９５年の阪神・淡路大地震
により壊滅的な被害を受けたのである。

【０００４】そこで、本発明者等は、先に、上記問題点
を解決すべく地震対応型の外圧補強を施した可とう伸縮
継手に関する提案を行っている（特願平８−８０６７２
号、特願平８−３３０４６５号）。ここで、後願（特願
平８−３３０４６５号）における提案は、先願（特願平
８−８０６７２号）の内容を更に改良するものであっ
て、図３に示すように、内外面ゴム層１２、１３間に鋼
製コイル状補強線材１５及び内外側ゴム被覆繊維補強層
１６、１７が設けられて形成された円筒状胴壁１８が、
前記コイル状補強線材１５間で径方向外側に膨らんだ形
状を有し、且つ、前記内側ゴム被覆繊維補強層１６の両
端部外周面上にフランジ１９を前記コイル状補強線材１
５に近接して配置し、該フランジ締結面側外周面上に端
部リング２０を設け、該フランジ１９及び端部リング２
０に内側ゴム被覆繊維補強層１６と内面ゴム層１２の端
縁部を一体的に接着形成した構成の可とう伸縮継手に関
するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、原油或いは
重油タンクとそれらの配管との接合部においても、地震
対策として大きな変位を許容する必要性があり、上記し
た地震対応型の外圧補強を施した可とう伸縮継手の使用
が望まれている。

【０００６】しかしながら、上記した本発明者等による
地震対応型の外圧補強を施した可とう伸縮継手は、適用
対象の流体として専ら上下水を想定したものであり、そ
の管内面はゴム層で覆われており、そのまま原油或いは
重油タンク等の配管の接合に適用した場合、例えば、原
油に含まれるＢＴＸ等の成分によって、前記ゴム層に硬
化や膨潤等の劣化が生じ、耐久性を著しく低下させる結
果となる。

【０００７】一方、油類や薬品類を対象とした耐蝕性の
可とう継手として、空気調和・衛生工学会規格ＨＡＳＳ
００６の金属製変位吸収管継手がある。図４に示すよう
に、この耐蝕性の可とう継手は、ＳＵＳ製ベローズ３０
を内側に用い、外側よりＳＵＳ製ブレード３１を施して
耐圧性を強化したものであるが、埋設土圧に耐え得る十
分な耐外圧性を備えておらず、また、金属製ブレード３
１を用いているため、例えば、偏心時の偏心変位に伴う
伸長変位量を吸収できずに、接続されている配管に対し
てそれを引き寄せる引っ張り力が働く結果となり、十分
な地震対応性を有するものとは言えなかった。

【０００８】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、上述の問題点を解消し、耐震性等の物
理的特性に優れた外圧補強を施した可とう伸縮継手であ
って、耐蝕性に優れ、多様な流体に適用可能なものを提
供する点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による可とう伸縮継手の第一の特徴構成は、特
許請求の範囲の欄の請求項１に記載した通り、少なくと
も外圧補強を施した可とう伸縮性を有するゴムホース
と、そのゴムホースの内空部に内挿された可とう伸縮性
且つ耐蝕性の金属ベローズ内筒とを備え、前記ゴムホー
スの両端部に管長手方向外側より係止可能であり、且
つ、前記管長手方向外側に面する耐蝕性金属シール面を
有する環状部を前記金属ベローズ内筒の両端部に形成し
てある点にある。尚、「外圧補強を施した」とは、前記
ゴムホース自体が埋設土圧等の外圧に対する補強構造を
有することを意味している。

【００１０】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した通り、前記第一の特徴構成に加え
て、前記ゴムホースの両端部が金属製フランジ部とゴム
製フランジ部とを備え、前記金属製フランジ部の前記管
長手方向外側であって前記環状部に接当する部分に前記
ゴム製フランジ部を設けてある点にある。

【００１１】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した通り、前記第一または第二の特徴
構成に加えて、前記金属ベローズ内筒が前記ゴムホース
に内接している点にある。

【００１２】この目的を達成するための本発明による可
とう伸縮継手の製造方法の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項４に記載した通り、前記環状部が少なくと
も何れか一方の端部に形成されていない未完成の金属ベ
ローズ内筒が前記ゴムホースに内挿された状態におい
て、前記環状部が形成されていない端部を前記ゴムホー
スより前記管長手方向外側に引き出し、その端部に耐蝕
金属製プレートを溶接して前記環状部を形成する工程
と、前記環状部が両端部に形成された後に、その金属ベ
ローズ内筒を収縮させて、前記環状部を前記ゴムホース
の両端部に係止させる工程とを有する点にある。

【００１３】以下に作用並びに効果を説明する。本発明
に係る可とう伸縮継手の第一の特徴構成によれば、前記
ゴムホースが、土圧等の管外壁に加わる外圧、及び、圧
縮、伸長、屈曲、偏心等の変位を許容する耐圧力を負担
しながら、前記金属ベローズ内筒が、流体と接触する内
壁面及びシール面において耐蝕性を有するのである。こ
の結果、その優れた物理的特性から、偏心或いは屈曲時
に可とう伸縮継手の両側に接続された配管に対して大き
な引っ張り力が働くのを抑制できるとともに、前記ゴム
ホースより広範囲な種類の流体に対して適用可能とな
り、信頼性の向上及び耐用年数の長期化が可能となる。
例えば、油類や薬品類等のゴムに対して硬化または膨潤
等の劣化を生じさせる流体に対しても長期間適用できよ
うになる。また、前記金属ベローズ内筒は前記ゴムホー
スの内空部に内挿されており、前記金属ベローズ内筒の
外壁と前記ゴムホースの内壁は相互に固着していないた
め、相互の可とう伸縮性を阻害することなく、前記ゴム
ホースはゴムホース固有の本来の高性能を維持すること
ができ、前記金属ベローズ内筒は前記ゴムホースの圧
縮、伸長、屈曲、偏心等の変位に追随することができる
のである。

【００１４】同第二の特徴構成によれば、可とう伸縮継
手を埋設管等の配管に接続した場合に、前記ゴム製フラ
ンジ部の存在によって、前記環状部に加わる締め付け力
がシール面上で均一化して、前記環状部のシール機能を
確実に発揮させることができるのである。

【００１５】同第三の特徴構成によれば、管内壁に加わ
る内圧が、耐内圧性に優れた前記ゴムホースに直接伝達
されるため、前記金属ベローズ内筒が径方向に膨張して
その内圧を吸収する必要がなく、可とう伸縮継手全体と
して高耐内圧性を実現できるのである。

【００１６】本発明に係る可とう伸縮継手の製造方法の
特徴構成によれば、単体でも製品として使用可能な完成
品のゴムホースを使用して製造できるため、本発明に係
る可とう伸縮継手専用のゴムホース生産ラインを必要と
せず、また、金属ベローズ内筒形成作業が、その作業工
程が簡単なため、工場の他、配管施工現場においても可
能となり、製造工程の高効率化、低コスト化が図れるの
である。更に、耐蝕金属製プレートの溶接時に、金属ベ
ローズ内筒の伸縮性を利用して溶接箇所をゴムホースか
ら隔てることができるため、溶接熱によるゴムホースの
熱劣化が回避できるのである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る可とう伸縮
継手（以下、本発明継手という）の一実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】図１に示すように、本発明継手は、外圧補
強された可とう伸縮性を有するゴムホース１と、そのゴ
ムホース１の管内壁面１０と端縁部のガスケット部１１
を形成する内面ゴム層１２を内側より被覆可能に前記ゴ
ムホース１の内空部に内挿された金属ベローズ内筒２と
を備えた構成となっている。前記金属ベローズ内筒２
は、耐蝕性と可とう伸縮性と弾性復元力を有するＳＵＳ
製のコルゲート管３と、管長手方向外側に面する耐蝕性
金属シール面４ａを有する一対の環状部４とから構成さ
れている。

【００１９】このような前記ゴムホース１と前記金属ベ
ローズ内筒２の二重構造において、土圧等の外圧は前記
ゴムホース１が支持し、同時に内圧に対しても前記ゴム
ホース１が支持するため、前記金属ベローズ内筒２の前
記コルゲート管３の最外周面は前記ゴムホース１の管内
壁面１０にできる限り密着していることが望ましい。
尚、本実施形態の場合、前記ゴムホース１の内径１００
ｍｍに対して、前記コルゲート管３の最外周面の直径は
９８ｍｍである。また、前記コルゲート管３は、前記ゴ
ムホース１の伸縮、偏心、屈曲等の変位に追従できるこ
とが要求され、通常、前記ゴムホース１の全長の５％〜
７％（全長が９００ｍｍである本実施形態の場合、４５
ｍｍ〜６３ｍｍ）の伸長及び圧縮に追随する。

【００２０】尚、前記ゴムホース１は、従来の技術の欄
で説明した本発明者等が既に提案している可とう伸縮継
手と同じものを使用しており、それ単体でも製品として
使用可能なものである。また、このように耐外圧性及び
耐内圧性を前記ゴムホース１に負担させることで、前記
金属ベローズ内筒２に対する強度要求が緩和され、一般
市販品等を使用でき、そのための特別な設備を必要とし
ない点にも注意を要する。

【００２１】以下、前記金属ベローズ内筒２の構造の詳
細、並びに、前記ゴムホース１への内挿方法について説
明する。

【００２２】前記ゴムホース１への内挿前の前記金属ベ
ローズ内筒２は、図２に示すように、両端がフレア加工
された前記コルゲート管３の一端側のフレア部分にＳＵ
Ｓ製の環状プレート５を溶接等で接合して前記環状部４
の一方側だけが形成された片プレートコルゲート管６
と、前記環状部４の他方側を形成するＳＵＳ製の二つ割
りプレート７とを構成部品としている。

【００２３】前記コルゲート管３は、管壁厚が０．５ｍ
ｍ、コルゲートの蛇行ピッチが１０ｍｍ、同蛇行幅が
６．５ｍｍ、管の内径及び外径が８５ｍｍ及び９８ｍｍ
である。また、前記コルゲート管３の管長手方向の全長
は、前記ゴムホース１の管長手方向の全長より５％程度
短いものを使用する。前記環状プレート５は、厚さが１
ｍｍで、環状部の外径及び内径が夫々８６ｍｍと１６０
ｍｍである。また、前記二つ割りプレート７は、同じく
厚さが１ｍｍで、その平面視形状及び寸法は前記環状プ
レート５の同形状を二等分したものに相当する。

【００２４】図２に示すように、前記金属ベローズ内筒
２は、前記片プレートコルゲート管６を前記ゴムホース
１の一端側より内空部に挿入し、前記環状プレート５を
挿入した側の前記ゴムホース１のガスケット部１１に密
着させ、前記環状部４が未形成の端部６ａを前記ゴムホ
ース１の他端側より所定の長さ以上引き出し、その端部
６ａのフレア部分８の管長手方向内側に前記二つ割りプ
レート７を嵌め合わせて、前記二つ割りプレート７とそ
のフレア部分８を溶接等で接合し、前記環状部４の他方
側を形成する。ここで、前記所定の長さは、前記二つ割
りプレート７とそのフレア部分８を溶接で接合する際
に、その溶接の熱によって前記ゴムホース１のゴムが影
響されない程度が必要で、通常、５０ｍｍ乃至１００ｍ
ｍである。尚、通常前記フレア部分８の外径は接続対象
物の内径より小さく、その径方向外側に前記二つ割りプ
レート７により形成された前記環状部４の外側面が前記
耐蝕性金属シール面４ａを形成する。

【００２５】前記環状部４が両端に形成された前記金属
ベローズ内筒２は、前記コルゲート管３の全長が前記ゴ
ムホース１の管長手方向の全長より５％程度短いため、
前記ゴムホース１の内空部に内挿された後は、前記コル
ゲート管３の弾性復元力によって、前記環状部４が前記
ゴムホース１の両端部に管長手方向外側より係止し、前
記内面ゴム層１２を内側より被覆し、前記内面ゴム層１
２の管内部の流体による劣化を防止するのである。ま
た、前記コルゲート管３の両端部のフレア部分８の管長
手方向外側に面した表面が耐蝕性金属シール面４ａを形
成することから、ガスケット部分の耐蝕性も格段に向上
するのである。

【００２６】次に、前記ゴムホース１の構造の詳細につ
いて説明する。前記ゴムホース１は、前記内面ゴム層１
２と外面ゴム層１３間に、中間ゴム層１４に埋め込まれ
たコイル状補強線材１５及び内側ゴム被覆繊維補強層１
６と外側ゴム被覆繊維補強層１７が設けられて形成され
た円筒状胴壁１８が、前記コイル状補強線材１５間で前
記ゴムホース１の径方向外側に膨らんだ形状を有し、且
つ、前記内側ゴム被覆繊維補強層１６の両端部外周面上
に一対の金属製のフランジ１９を前記コイル状補強線材
１５に近接して配置し、前記フランジ１９の締結面側外
周面上に端部リング２０を設け、前記フランジ１９及び
前記端部リング２０に内側ゴム被覆繊維補強層１６と前
記内面ゴム層１２の端縁部を一体的に接着形成した構成
となっている。ところで、かかる構成とすることで、前
記フランジ１９の管長手方向外側にゴム製フランジ部が
形成され、前記ゴムホース１に前記金属ベローズ内筒２
が内挿された状態において、そのゴム製フランジ部が前
記金属ベローズ内筒２の前記環状部４の内側面に接当す
る。尚、前記ゴムホース１の内径及び全長は、上記した
ように、１００ｍｍと９００ｍｍである。

【００２７】前記内面ゴム層１２と前記外面ゴム層１３
は、天然ゴムまたは合成ゴムからなる公知のゴム管に準
じたゴム配合物を予めシート状にしたものを積層して形
成されている。

【００２８】前記内側ゴム被覆繊維補強層１６と前記外
側ゴム被覆繊維補強層１７は、繊維からなる簾織布に未
加硫ゴムをトッピング処理したものを、夫々、前記内面
ゴム層１２の外周面上と、前記コイル状補強線材１５と
前記中間ゴム層１４の外周面上に、前記ゴムホース１の
長手方向軸線に対し、４５°〜６５°の範囲の成形角度
で繊維方向が交差するように交互に偶数枚（プライ）を
巻付け、積層して形成される。尚、これらに使用する繊
維としては、ナイロン、ポリエステル、アラミド、カー
ボン等の有機繊維、及び、ガラス、スチール等の無機或
いは金属繊維等があげられる。

【００２９】前記中間ゴム層１４は、前記内面ゴム層１
２または前記外面ゴム層１３と同じ公知のゴム配合物か
らなり、前記コイル状補強線材１５を固定する。また、
前記コイル状補強線材１５間で前記ゴムホース１の径方
向外側に膨らんだ円弧形状によって、前記円筒状胴壁１
８の伸長、彎曲作用を容易にしている。

【００３０】前記コイル状補強線材１５は、単線材また
はその単線材が２列乃至３列の複数条配列した複数条線
材が所定ピッチで連続的に螺旋状に巻かれたコイルバネ
であって、小さいバネ定数を有し、前記円筒状胴壁１８
の前記径方向外側に膨らんだ円弧状山部の伸縮に追従し
て自在に変位変形するものである。尚、このコイル状補
強線材１５は、地震時の地盤歪みから本発明継手に加わ
る変位量を予測し、埋設管径に応じて、好ましい横弾性
係数、その他の機械的特性を有する線材を適宜選択し、
線径、巻き数等を決定し、所定のバネ定数が得られるよ
うに設計されている。そして、このコイル状補強線材１
５には、弾性限度の高い金属線材料、例えば、バネ鋼
線、ピアノ線等のバネ用炭素鋼線、ステンレス鋼線等の
バネ用合金鋼線、或いは、りん青銅線等のバネ用銅合金
線等を使用することができる。

【００３１】図２に示すように、前記各フランジ１９に
は、ニップル２１が溶接等で予め取り付けられており、
前記ゴムホース１の製造時には、前記フランジ１９と前
記ニップル２１が一体となった単一部品として取り扱わ
れる。また、前記フランジ１９と前記ニップル２１に
は、機械的強度を有する機械構造用炭素鋼製等の部材を
使用することができる。また、そのニップル２１の長手
方向内側に面した各端部を、前記コイル状補強線材１５
の両端部と突き合わせ溶接等で接合し、前記コイル状補
強線材１５の両端に、前記ニップル２１と前記フランジ
１９が固定された一体構造部品として使用することもで
きる。尚、配管施工時には、前記フランジ１９は、埋設
管フランジにボルト締結等により接続される。

【００３２】前記端部リング２０は、図２に示すよう
に、前記フランジ１９の締結面上の開口部近傍に設けら
れ、前記内側ゴム被覆繊維補強層１６の端縁部１６ａを
巻き上げ、折り返して前記フランジ１９の前記ニップル
２１の内周面との間に挟み込んで固定するとともに、前
記内面ゴム層１２の端縁部１２ａも巻き上げて、前記フ
ランジ１９の締結面に固定させることにより、前記ゴム
ホース１の可とう部を強固に前記フランジ１９に結合さ
せる機能を有する。この端部リング２０としては、機械
的強度を有する断面矩形の環状鋼製部材が望ましい。

【００３３】以下に別実施形態を説明する。 〈１〉本実施形態において、前記二つ割りプレート７の
代わりに環状プレートを使用しても構わない。その場
合、その環状プレートを前記片プレートコルゲート管６
の前記フレア部分８の外側から溶接等で接合する。この
ように、前記二つ割りプレート７の代わりに環状プレー
トを使用することで、前記二つ割りプレート７の継ぎ目
部分がなくなるためシール性の向上が期待できる。

【００３４】〈２〉また、本実施形態において、前記金
属ベローズ内筒２を前記ゴムホース１へ内挿するに際
し、予め構成部品として準備された前記片プレートコル
ゲート管６を使用する代わりに、前記内挿作業時に前記
片プレートコルゲート管６を作製するようにしても構わ
ない。その場合、前記環状プレート５は前記二つ割りプ
レート７を使用しても構わない。また、前記内挿作業
は、工場の量産過程で行っても良く、或いは、本発明継
手を配管施工する現場で、個々の継手毎に必要に応じて
行っても構わない。

【００３５】〈３〉前記ゴムホース１及び前記金属ベロ
ーズ内筒２の構造並びに各部の形状寸法及び材質は、必
ずしも上記の実施形態に限定されるものではない。例え
ば、前記コルゲート管３は、必ずしもその全長が前記ゴ
ムホース１の全長より短くなくても構わない。また、弾
性復元力を有さず、可とう伸縮した状態を維持するもの
であっても構わない。これら場合、前記金属ベローズ内
筒２を前記ゴムホース１へ内挿した状態では、前記環状
部４が前記ゴムホース１の両端部に確実に密着しない場
合もあるが、埋設管等に接続して締結すれば、同様の密
着状態が得られるので特に問題とはならない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外圧補強を施した可とう伸縮性を有するゴムホースに必
要な機械的強度を負担させ、機械的強度には劣るもの耐
蝕性に優れ、前記ゴムホースの変位に追従できる金属ベ
ローズ内筒を前記ゴムホースに内挿させた構造とするこ
とで、耐震性等の機械的強度特性に優れ、しかも、多様
な流体に適用可能で、広範な適用範囲を有する可とう伸
縮継手を提供することができるようになった。また、本
発明による可とう伸縮継手の製造方法によれば、前記金
属ベローズ内筒形成時に、前記ゴムホースの品質を劣化
させる虞が無く、また、作業工程が簡単なため、前記金
属ベローズ内筒形成作業が、工場の他、配管施工現場に
おいても可能となり、前記ゴムホースが単体でも製品と
して使用可能である点も加えて、生産の高効率化及び低
コスト化が図れるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可とう伸縮継手の一実施形態を示
す部分破断側面図

【図２】本発明に係る可とう伸縮継手の金属ベローズ内
筒がゴムホースに内挿される前の状態を説明する部分破
断側面図

【図３】従来の地震対応型の外圧補強を施した可とう伸
縮継手を示す部分破断側面図

【図４】従来の耐蝕性の可とう継手の一例を示す部分破
断側面図

【符号の説明】

１ ゴムホース ２ 金属ベローズ内筒 ３ コルゲート管 ４ 環状部 ４ａ 耐蝕性金属シール面 ５ 環状プレート ６ 片プレートコルゲート管 ７ 二つ割りプレート ８ フレア部分 １０ 管内壁面 １１ ガスケット部 １２ 内面ゴム層 １３ 外面ゴム層 １４ 中間ゴム層 １５ コイル状補強線材 １６ 内側ゴム被覆繊維補強層 １７ 外側ゴム被覆繊維補強層 １８ 円筒状胴壁 １９ フランジ ２０ 端部リング ２１ ニップル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも外圧補強を施した可とう伸縮
   性を有するゴムホースと、そのゴムホースの内空部に内
   挿された可とう伸縮性且つ耐蝕性の金属ベローズ内筒と
   を備え、前記ゴムホースの両端部に管長手方向外側より
   係止可能であり、且つ、前記管長手方向外側に面する耐
   蝕性金属シール面を有する環状部を前記金属ベローズ内
   筒の両端部に形成してある可とう伸縮継手。
2. 【請求項２】 前記ゴムホースの両端部が金属製フラン
   ジ部とゴム製フランジ部とを備え、前記金属製フランジ
   部の前記管長手方向外側であって前記環状部に接当する
   部分に前記ゴム製フランジ部を設けてある請求項１記載
   の可とう伸縮継手。
3. 【請求項３】 前記金属ベローズ内筒が前記ゴムホース
   に内接している請求項１または２記載の可とう伸縮継
   手。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の可とう伸縮
   継手の製造方法であって、 前記環状部が少なくとも何れか一方の端部に形成されて
   いない未完成の金属ベローズ内筒が前記ゴムホースに内
   挿された状態において、前記環状部が形成されていない
   端部を前記ゴムホースより前記管長手方向外側に引き出
   し、その端部に耐蝕金属製プレートを溶接して前記環状
   部を形成する工程と、 前記環状部が両端部に形成された後に、その金属ベロー
   ズ内筒を収縮させて、前記環状部を前記ゴムホースの両
   端部に係止させる工程とを有する可とう伸縮継手の製造
   方法。