特開 2021-110420 管連結方法並びにこの方法に使用されるクランプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-110420(P2021-110420A)

(43)【公開日】2021年8月2日

(54)【発明の名称】管連結方法並びにこの方法に使用されるクランプ

(51)【国際特許分類】

   F16L 23/036 20060101AFI20210705BHJP

【ＦＩ】

   F16L23/036

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-3883(P2020-3883)

(22)【出願日】2020年1月14日

(71)【出願人】

【識別番号】592057385

【氏名又は名称】株式会社湘南合成樹脂製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100108833

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100075292

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 卓

(74)【代理人】

【識別番号】100162156

【弁理士】

【氏名又は名称】村雨 圭介

(72)【発明者】

【氏名】高嶋 達人

【テーマコード（参考）】

3H016

【Ｆターム（参考）】

3H016AA05

3H016AC04

3H016AD04

3H016AD14

(57)【要約】

【課題】フランジを簡単に結合でき、管を強度に連結する。
【解決手段】管１０、２０のフランジ１１、２１を留めるクランプ３０は、リング管を周方向に３等分した円弧形状を有する。クランプには、両管のフランジを隙間をもたせて挿入できる幅Ｗを有する凹溝３０ａが形成される。管１０を管２０内にＯリング１３を介して嵌着させ、フランジを凹溝に挿入して両管のフランジを留め、まだ留められていないフランジを残る２つのクランプで留める。管内に発生する内圧により両管は離間し、両管のフランジが凹溝の対応する側面に密着する。これにより、両管は強度を持って連結される。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体が第２の管から第１の管に流入する２つの管をそれぞれに取り付けられた外周が円形のフランジを突き合わせて連結する管連結方法であって、
リング管を周方向に等分割した円弧形状を有し、第１と第２の管のフランジを隙間をもたせて挿入できる幅を有する凹溝が管長方向中央に円弧全周に渡って形成されたクランプを用意する工程と、
第１の管を、第２の管内にシール材を介して嵌着させるとともに、両管のフランジを前記クランプの凹溝に挿入して両管のフランジを留める工程と、
まだ留められていない両管のフランジを、前記クランプで順次留めて各クランプを連結することにより両管のフランジ全周を留める工程と、を備え、
前記第１の管は、管内に発生する内圧により両管が離間して、それぞれのフランジが凹溝の対応する側面に密着するように、第２の管内に嵌着されることを特徴とする管連結方法。

【請求項2】

第１の管のフランジの第２の管側にリング管が取り付けられ、該リング管が第２の管内にシール材を介して嵌着されることを特徴とする請求項１に記載の管連結方法。

【請求項3】

前記シール材が前記リング管に形成されたリング溝に嵌入されるＯリングであることを特徴とする請求項２に記載の管連結方法。

【請求項4】

前記クランプは、リング管を周方向に３等分した円弧形状であり、３個のクランプを用いて第１と第２の管のフランジ全周が留められることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の管連結方法。

【請求項5】

流体が第２の管から第１の管に流入する２つの管をそれぞれに取り付けられたフランジを突き合わせて連結する請求項１に記載の管連結方法に用いられるクランプであって、該クランプは、リング管を周方向に等分割した円弧形状を有し、該クランプには、第１と第２の管のフランジを隙間をもたせて挿入できる幅を有する凹溝が管長方向中央に円弧全周に渡って形成されるとともに、クランプの周方向両端部に、互いのクランプを連結するための連結板が取り付けられることを特徴とするクランプ。

【請求項6】

前記連結板に、互いのクランプを連結するための穴が形成されることを特徴とする請求項５に記載のクランプ。

【請求項7】

前記クランプは、リング管を周方向に３等分した円弧形状のクランプであることを特徴とする請求項５又は６に記載のクランプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体が第２の管から第１の管に流入する２つの管をそれぞれに取り付けられたフランジを突き合わせて連結する管連結方法並びにこの方法に用いられるクランプに関する。

【背景技術】

【0002】

下水管、水道管など、流体が流れる管部材を結合する場合、円盤、あるいは円盤と円筒を組み合わせた形状のフランジを管部材に設け、２つの管部材のフランジを突き合わせてボルトとナットで結合し、管部材を連結することが行われている（下記特許文献１、２）。

【0003】

また、反転容器内のライニング材を反転ノズルに導いて反転圧をライニング材に作用させ、ライニング材を老朽化した下水道に反転、挿入して下水道を更生することが行われている。このような反転容器には、取付管を介して反転ノズルが取り付けられる。この場合にも、取付管と反転ノズルにそれぞれフランジが設けられ、ボルトとナットを用いてフランジを結合することにより反転ノズルが反転容器に取り付けられる（下記特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１６０３４４号公報

【特許文献2】特開２０１３−２０４６３６号公報

【特許文献3】特開２００６−２０５７２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

管部材をフランジを介して連結する場合、流体の圧力と管の断面積に応じた適切な厚みのフランジと、適切な数と寸法のボルトとナットを選ばなければならず、流体の圧力に対してフランジが薄いと変形し流体漏れが生じてしまう場合がある。また、フランジに形成されたボルト挿通穴をフランジ同士で整合させるのに手間がかかる、という問題があった。

【0006】

また、特許文献３に記載されたような反転装置では、ライニング材を反転容器内に収納するときは、反転ノズルを反転容器から取り外し、収納後は反転容器に取り付ける必要があり、反転ノズルが重いことから、反転ノズルの着脱作業が困難である、という問題があった。

【0007】

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、フランジを簡単に結合でき、管を強度に連結することが可能な管連結方法並びにこの連結方法に使用されるクランプを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明（請求項１）は、
流体が第２の管から第１の管に流入する２つの管をそれぞれに取り付けられた外周が円形のフランジを突き合わせて連結する管連結方法であって、
リング管を周方向に等分割した円弧形状を有し、第１と第２の管のフランジを隙間をもたせて挿入できる幅を有する凹溝が管長方向中央に円弧全周に渡って形成されたクランプを用意する工程と、
第１の管を、第２の管内にシール材を介して嵌着させるとともに、両管のフランジを前記クランプの凹溝に挿入して両管のフランジを留める工程と、
まだ留められていない両管のフランジを、前記クランプで順次留めて各クランプを連結することにより両管のフランジ全周を留める工程と、を備え、
前記第１の管は、管内に発生する内圧により両管が離間して、それぞれのフランジが凹溝の対応する側面に密着するように、第２の管内に嵌着されることを特徴とする。

【0009】

また、本発明（請求項５）は、
上記連結方法に用いられるクランプであって、該クランプは、リング管を周方向に等分割した円弧形状を有し、該クランプには、第１と第２の管のフランジを隙間をもたせて挿入できる幅を有する凹溝が管長方向中央に円弧全周に渡って形成されるとともに、クランプの周方向両端部に、互いのクランプを連結するための連結板が取り付けられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明では、２つの管のフランジは、管長方向中央に凹溝が形成された円弧状のクランプにより留められる。クランプの凹溝には、両管のフランジを該凹溝に隙間をもって挿入できる幅があるので、両管のフランジは、隙間をもたせて凹溝に挿入でき、フランジを留める操作が容易になる。また、管内に発生する内圧により両管のフランジが凹溝の対応する側面に密着するので、クランプ力を増大させることができる、という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】フランジが付いた連結される２つの管を示す斜視図である。

【図2】連結前の２つの管の縦断面図である。

【図3】２つの管のフランジを留めるクランプを示す斜視図である。

【図4】クランプの正面図である。

【図5】クランプの側面図である。

【図6】３個のクランプを連結したときの斜視図である。

【図7】２つの管のフランジをクランプで留める状態を示した斜視図である。

【図8】３個のクランプで管を連結したときの斜視図である。

【図9】３個のクランプで管を連結して一方の管を断面にして見たときの正面図である。

【図10】図９のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図11】管の下方部の連結状態を示した断面斜視図である。

【図12】内圧によりフランジが管長方向に移動する状態を示した説明図である。

【図13】ライニング材を反転させる反転ノズルを示す斜視図である。

【図14】反転ノズルを反転容器に取り付けたときの断面図である。

【図15】反転ノズルを反転容器に取り付けて反転ノズルを断面にして見たときの正面図である。

【図16】観察用のカバー管を反転容器に取り付けた状態を示す斜視図である。

【図17】図１６のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図を参照して本発明の実施例を説明する。

【実施例1】

【0013】

図１には、金属製のフランジを介して連結される金属製の管１０（第１の管）と管２０（第２の管）が図示されている。管１０、２０は、例えば、給水管、排水管、ガス管など液体又は気体などの流体が流れて内圧が発生する中空の円筒部を有する管で、その端部には、外周が円形のフランジ１１、２１が一体に形成されるか、又は溶接などにより取り付けられる。

【0014】

管１０、２０は、図２に示したように、その内径がｄ１、ｄ２で、それぞれ端部に段差部１０ａ、２０ａが形成され、印籠構造となっている。本実施例では、管１０の内径ｄ１と管２０の内径ｄ２は等しくなっているが、矢印を管内を流れる流体の方向を示すものとして下流にある管１０の内径ｄ１は、管２０の内径ｄ２より小さい値であってもよい。フランジ１１、２１は、それぞれ厚さがｔ１、ｔ２、管１０、２０の外表面からの高さがｈ１、ｈ２であり、本実施例では、ｔ１＝ｔ２、ｈ１＝ｈ２となっているが、それぞれ許容範囲内で異なるようにすることもできる。

【0015】

管１０の段差部１０ａには、幅ｗ１、厚さｈ３、内径ｄ３の金属製のリング管１２が嵌め込まれ、溶接により段差部１０ａに固定される。リング管１２の外周にはリング溝１２ａが形成され、このリング溝１２ａ内には、シール材、例えばＯリング１３が嵌め込まれる。管２０の段差部２０ａの内径ｄ４は、リング管１２の外径（ｄ３＋２＊ｈ３）とほぼ等しく、管１０、２０をフランジ１１、２１を突き合わせて結合するとき、リング管１２は管２０の段差部２０ａ内に緊密に嵌着し、管１０を管２０内に嵌着させるときの嵌着部を構成する。また、リング管１２に嵌め込まれたＯリング１３が管２０段差部２０ａの内面に密着し、これによりシール機能が得られる（図１２上段）。

【0016】

なお、リング管１２のフランジ１１からの突出量ｗ２は、フランジ１１、２１が当接するまでリング管１２が管２０の段差部２０ａに嵌め込まれたとき、リング管１２の端面と段差部２０ａの端面間に隙間ｗ３ができるような値に設定される（図１２上段）。また、本実施例では、リング管１２の内径ｄ３は、管１０、２０の内径ｄ１、ｄ２と同じ値に設定されるので、リング管１２と管１０、２０の内周面には、段差が形成されることはない。

【0017】

図３から図６には、管１０、２０のフランジ１１、２１を留める金属製のクランプ３０の構成が図示されている。管１０、２０の連結は、各フランジ１１、２１を、複数のクランプ３０で留めることにより行われる。クランプ３０は、図３、図４に示したように、幅の短いリング管を周方向にα＝１２０度に等分割した円弧形状を有し、クランプの管長方向中央に管１０、２０のフランジ１１、２１が突き合わされて挿入される凹溝３０ａが円弧全周に渡って形成される。クランプ３０の外側円弧３０ｂと内側円弧３０ｃ間の幅ｈ４は、フランジ１１、２１の高さｈ１、ｈ２より小さな値になっている（図１２上段）。また、凹溝３０ａは、図５、図１２に示したように、フランジ１１、２１を周方向に等分割（３等分）した円弧形状の側面３０ｄ、３０ｅ並びに側面３０ｄ、３０ｅに垂直な円弧形状の底面３０ｆを有し、両管のフランジ１１、２１を隙間をもたせて挿入できる管長方向幅Ｗを有する。

【0018】

クランプ３０の両端には、各クランプを連結するための金属製の連結板３１が溶接されている。本実施例では、管１０は、後述するように、内圧を受けて両管１０、２０が微少量Δ（例えば、約１ｍｍ）離れるように、管２０内に嵌着されるので、図５、図１２に示した凹溝３０ａの管長方向幅Ｗは、この微少量Δを考慮して、Ｗ＝ｔ１＋ｔ２＋Δに設定される。

【0019】

このようなクランプ３０を３個用いてそれぞれの連結板３１を合わせ、連結板３１に形成された穴３１ａにワイヤー３２を通して連結板３１に巻き付けることにより、図６に示したように、リング管状になったクランプを構成することができる。連結板３１の結合は、ワイヤー３２に代えて、例えばシャコ万のようなクランプあるいはクリップなどを用いることもできる。また、連結板３１の穴３１ａをボルト挿通穴として用い、ボルトとナットで連結板３１を結合するようにしてもよい。

【0020】

このように構成されたクランプ３０を用いて管１０、２０を連結する場合、まず管１０のリング管１２を管２０内に嵌着させる。このとき、図１２の上段に示したように、管１０は、リング管１２と管２０の段差部２０ａ部間にｗ３の隙間ができるように、管２０内に嵌着されるので、管１０、２０はこの隙間部分で内圧を受けて離間することができる。続いて、図７に示したように、管１０、２０のフランジ１１、２１を合わせてクランプ３０の凹溝３０ａに挿入し、両フランジ１１、２１の周縁部を留める。両管のフランジ１１、２１は、隙間（Δに相当）をもたせて凹溝３０ａに挿入できるので、フランジ１１、２１を留める操作が容易になる。

【0021】

続いて、図８、図９に図示したように、まだ留められていない両管１０、２０のフランジ１１、２１を、２個のクランプ３０を用いて両フランジ１１、２１の全周を留め、管１０、２０を連結する。各クランプ３０は、隣接する連結板３１をワイヤーにより相互に連結することにより固定することができる。このワイヤーによる、又はボルトとナットによるクランプの連結は、図８、図９などでは、仮想線で簡略的に図示されている。なお、管１０、２０の連結の解除は、連結の順序と逆の順序で行うことができる。

【0022】

クランプ３０は、リング管を周方向に１２０度に等分割した形状となっているが、１８０度に分割した形状、又は４個あるいはそれ以上の数で等分割した形状にすることができる。その場合、クランプに形成される凹溝３０ａの両側面３０ｄ、３０ｅも、フランジを他の数で等分割したときの形状になる。本実施例のように、１２０度に等分割した形状の場合には、２つのクランプでフランジを留めると、２４０度形状のクランプとなるので、各クランプ３０はフランジから外れず、一人の作業者で管１０、２０の連結を行うことができる。

【0023】

図１０から図１２には、連結された管１０、２０の断面が図示されている。管１０、２０は、例えば、管径が約２００ｍｍの泥水などを排水する排水管などで、１本の管長が５ｍとすると、１０本の管をクランプ３０を用いて連結すると、全長が５０ｍとなる。管２０の入り口側（図１０で右側）には、送水ポンプ（不図示）が取り付けられており、図１０で矢印の方向に、泥水を圧送（最大１．０Ｍｐａ)すると、仮定する。

【0024】

出口側（図１０で左側）には、開閉バルブ（不図示）が取り付けられており、開閉バルブが全開の時は、内圧は０．００２Ｍｐａ程度なので、管長方向には、約６ｋｇｆ程度の僅かの力しか掛からず、図１２の上段に示したように、管１０、２０のフランジ１１、２１は、移動せず、Ｏリング１３のシール機能により、泥水がフランジ継手部分から漏水することはない。

【0025】

一方、開閉バルブが全閉すると、内圧が上昇し、管２０の段差部２０ａに管長方向に、約３０００ｋｇｆの力がかかり、両管１０、２０並びに両フランジ１１、２１がΔ離間し、フランジ１１、２１が凹溝３０ａの対応する側面３０ｄ、３０ｅに強力に密着する。これにより、クランプ３０のフランジ１１、２１への締付力（クランプ力）が増大し、管１０、２０の連結が強固になる。また、フランジ１１、２１間にΔの隙間が発生しても、Ｏリング１３によるシール機能があるので、Δの隙間から漏水はなく、内圧が低下することはない。また、管内に発生する内圧により両管のフランジ１１、２１が離れる方向へ働く力は、凹溝３０aを押し広げようとする。この時クランプ３０の周方向の両端部に取り付けられた連結板３１が、リブ（補強部材）として働き、凹溝３０aが押し広がるのを防止する。更に、フランジ１１、２１が離れる方向へ働く力は、１２０度で分割された３個のクランプ３０の凹溝３０ａの底面３０ｆの管長方向への引張り力へ変換される。これによりクランプ３０を薄い板にすることができ、軽量にできる、という利点が得られる。更に、クランプ３０の凹溝３０ａの幅Ｗとフランジ１１、２１の幅の合計にはΔの差があるので、フランジ１１、２１を凹溝３０ａに嵌めやすい、という利点も得られる。

【実施例2】

【0026】

上述した実施例は、同径の管を連結する例であったが、異なる径の管を連結する場合も、クランプ３０を利用することができる。この実施例が図１３から図１７に図示されている。

【0027】

地中に埋設された下水道管などの既設管が老朽化した場合に、硬化性樹脂を含浸したライニング材を反転容器から反転して既設管に挿入し、既設管を更生することが行われている。

【0028】

図１３、図１４に図示したように、ライニング材６１を反転させる反転ノズル４０は、取付管５０を介して反転容器６０に取り付けられ、ライニング材６１は、反転容器６０から反転ノズル４０の一端に折り返されて取り付けられ、反転容器６０内に供給される圧縮エアーにより反転される。

【0029】

反転ノズル４０は円筒形状で、実施例１の一方の管１０に対応し、取付管５０は、実施例１の他方の管２０に対応する。反転ノズル４０には、フランジ４１とレジューサー４２が取り付けられ、フランジ４１の反転ノズル４０と反転側の面には、Ｏリング４４を収納するリング溝が形成されたリング管４３が取り付けられる。この実施例では、反転ノズル４０、フランジ４１、レジューサー４２、リング管４３は、一体に形成されている。

【0030】

一方、取付管５０の反転ノズル４０側端面には、フランジ５１が一体成形され、段差部５０ａが形成されている。反転ノズル４０の内径が、取付管５０の内径より小さいことから、フランジ４１の面が大きくなっていることと、リング管４３がフランジ４１の面に取り付けられることを除き、各要素のサイズ、寸法は、図２に関連して説明した実施例１と同様である。

【0031】

反転ノズル４０の取付管５０への取り付けは、３個のクランプ３０を用いて実施例１と同様に行われる。まず、反転ノズル４０のリング管４３を取付管５０の段差部５０ａに嵌着し、フランジ４１、５１を合わせてクランプ３０の凹溝３０ａに挿入し、両フランジ４１、５１の周縁部を留める。続いて、残りの２個のクランプ３０を用いて両フランジ４１、５１の全周を留めると、図１５に図したように、反転ノズル４０が３個のクランプ３０を介して取付管５０に連結される。

【0032】

反転容器６０内に圧縮エアーが供給されると、反転容器６０の内圧が上昇し、ライニング材６１が反転されるとともに、図１４で矢印で示したように、反転ノズル４０のフランジ４１に力がかかり、反転ノズル４０と取付管５０並びにフランジ４１、５１がΔだけ離間し、フランジ４１、５１がそれぞれクランプ３０の凹溝３０ａの側面３０ｄ、３０ｅに強力に密着する。これにより、クランプ３０のフランジ４１、５１への締付力が増大し、反転ノズル４０と取付管５０の連結が強固になる。また、フランジ４１、５１間にΔの隙間が発生しても、Ｏリング４４によるシール機能があるので、Δの隙間からのエアー漏れはなく、ライニング材６１を反転させる内圧が低下することはない。その他、２つのクランプ３０でフランジ４１、５１を留めると、２４０度形状のクランプとなるので、各クランプ３０はフランジ４１、５１から外れず、一人の作業者で重量のある反転ノズル４０を取付管５０に連結することができる。

【0033】

本実施例では、反転容器６０において、クランプ３０は、取付管５０と反転ノズル４０の連結だけでなく、他の管部材の連結にも利用される。図１６、図１７に示したように、カバー管７０が取付管６２を介して反転容器６０の上部に取り付けられる。カバー管７０には、内部監察用に透明な強化ガラス７４が嵌め込まれており、カバー管７０は、実施例１の一方の管１０に対応し、取付管６２は、実施例１の他方の管２０に対応する。

【0034】

カバー管７０には、フランジ７１が取り付けられ、フランジ７１の反対側面には、Ｏリング７３を収納する凹溝が形成されたリング管７２が一体的に取り付けられる。一方、取付管６２のカバー管７０側端面には、フランジ６３が一体的に取り付けられ、段差部６２ａが形成されている。カバー管７０の内径が、取付管６２の内径より小さいことから、フランジ７１の面が大きくなっていることと、リング管７２がフランジ７１の面に一体的に取り付けられることを除き、各要素のサイズ、寸法は、図２に関連して説明した実施例１と同様である。

【0035】

カバー管７０の取付管６２への取り付けは、３個のクランプ３０を用いて実施例１、２と同様に行われる。まず、カバー管７０のリング管７２を取付管６２の段差部６２ａに嵌着し、フランジ７１、６３を合わせてクランプ３０の凹溝３０ａに挿入し、両フランジ７１、６３の周縁部を留める。続いて、残りの２個のクランプ３０を用いて両フランジ７１、６３の全周を留めると、図１６に図示したように、カバー管７０が３個のクランプ３０を介して取付管６２に連結される。

【0036】

反転容器６０内に圧縮エアーが供給されると、反転容器６０の内圧が上昇し、ライニング材６１が反転されるとともに、図１７で矢印で示したように、カバー管７０のフランジ７１に力がかかり、カバー管７０と取付管６２並びにフランジ７１、６３がΔだけ離間し、フランジ７１、６３がそれぞれクランプ３０の凹溝３０ａの側面３０ｄ、３０ｅに強力に密着する。これにより、クランプ３０のフランジ７１、６３への締付力が増大し、カバー管７０と取付管６２の連結が強固になる。また、フランジ７１、６３間にΔの隙間が発生しても、Ｏリング７３によるシール機能があるので、Δの隙間からのエアー漏れはなく、ライニング材６１を反転させる内圧が低下することはない。その他、上述した実施例と同様な効果が得られる。

【符号の説明】

【0037】

１０ 管
１１ フランジ
１２ リング管
１３ Ｏリング
２０ 管
２１ フランジ
３０ クランプ
３０ａ 凹溝
３０ｄ、３０ｅ 側面
３１ 連結板
３２ ワイヤー
４０ 反転ノズル
４１ フランジ
４２ レジューサー
４３ リング管
４４ Ｏリング
５０ 取付管
５１ フランジ
６０ 反転容器
６１ ライニング材
６２ 取付管
６３ フランジ
７０ カバー管
７１ フランジ
７２ リング管
７３ Ｏリング
７４ 強化ガラス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】