特開 2024-60856 止水プラグ

(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】P2024060856

(43)【公開日】2024-05-07

(54)【発明の名称】止水プラグ

(51)【国際特許分類】

   F16L 55/128 20060101AFI20240425BHJP

   F16J 15/06 20060101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

F16L55/128

F16J15/06 D

F16J15/06 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022168408

(22)【出願日】2022-10-20

(71)【出願人】

【識別番号】391058369

【氏名又は名称】株式会社ホーシン

(74)【代理人】

【識別番号】100114030

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿島 義雄

(72)【発明者】

【氏名】亀井 進

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 明

(72)【発明者】

【氏名】井餘田 浩二

【テーマコード（参考）】

3H025

3J040

【Ｆターム（参考）】

3H025DA02

3H025DB18

3H025DC01

3H025DD05

3J040BA03

3J040EA21

3J040EA25

3J040FA05

3J040FA20

(57)【要約】

【課題】小口径の配管に容易に挿入することができ、耐圧性能が中空チューブ側の高い耐圧性能によって定まるような耐圧性能に優れた止水プラグを提供する。
【解決手段】中空チューブ１と、芯棒２と、芯棒の周囲に摺動自在に緩嵌され、先端部３ａで中空チューブ１の他端が封止されるようにして止着されるスライド管３と、スライド管３の外側に同軸状に配置され、スライド管３が嵌入保持されるとともに、その後端部がボス部材４に気密に固定される筒管５とを備え、スライド管３の後端近傍に筒管５の内周面に密着するシール部材１２が取り付けられ、筒管５の内部に圧力流体を流入する圧力空間室６が形成され、注入口７と圧力空間室６とを流路接続する第１流路８と圧力空間室６と中空チューブ１の内部とを連通する第２流路１１が設けられている構造の止水プラグとする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加圧流体を注入することにより膨張する収縮可能な材料で形成された円筒状の中空チューブと、
前記中空チューブを軸方向に貫通し、その先端部で前記中空チューブの一端が封止されるようにして止着され、その後端部は前記中空チューブの他端から突出してボス部材に気密に固定された芯棒と、
前記芯棒の周囲に摺動自在に緩嵌され、その先端部で前記中空チューブの他端が封止されるようにして止着されるスライド管と、
前記スライド管の外側に同軸状に配置され、前記スライド管が摺動自在に嵌入保持されるとともに、その後端部が前記ボス部材に気密に固定される筒管とを備え、
前記スライド管の後端近傍には前記筒管の内周面に密着するシール部材が取り付けられ、前記筒管の内部で前記スライド管の後端面と前記ボス部材との間に圧力流体を流入する圧力空間室が形成され、
前記ボス部材に設けた圧力流体の注入口と前記圧力空間室とを流路接続する第１流路が形成されるとともに、前記スライド管と前記芯棒との隙間に前記圧力空間室と前記中空チューブの内部とを連通する第２流路が設けられている止水プラグ。

【請求項2】

前記第１流路の途中に逆止弁と、これを開路操作する操作部とが設けられている請求項１に記載の止水プラグ。

【請求項3】

前記芯棒の先端部で外部に露出して固定された鍔部が形成され、前記スライド管の先端部で外部に露出した固定された鍔部が形成され、これら鍔部の外径が収縮時の前記直管状の筒状中空チューブの外径より大きく形成されている請求項１に記載の止水プラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配管内に挿入して液体の流れを一時的に止める止水プラグに関し、特に小口径の配管を閉塞するのに好適な止水プラグに関する。

【背景技術】

【0002】

上下水道管などの配管の一部を取り替えたり、プラント設備で配管を修理したりするときに、配管内の液体を一時的に止水する必要がある（以下、「水」以外の液体を扱う場合についても「止水」と称する）。このような止水プラグとしては、袋状のゴム製中空チューブを用いたものが多く知られており、例えば特許文献１などで開示されている。この止水プラグは、配管の止水すべき箇所に挿入し、エアや水などの加圧流体で中空チューブを膨張させて配管の内面に密着させることで配管を閉塞する。

【0003】

しかしながら、特許文献１に記載されているようなゴム等の弾性材料だけで形成された袋状中空チューブは、加圧流体を抜いた状態は不定形にかたちが崩れやすく、特に小口径の配管内への挿入が困難であり、取付けや取り外しの際に配管内壁との接触によって傷つきやすく、取り扱いも面倒である。

【0004】

そこで非膨張時に配管内に挿入しやすく、また耐圧性に優れた構造にすることを目的とした止水装置が特許文献２に開示されている。特許文献２に記載の止水装置では、弾性伸縮可能な筒状のバルーン内（中空チューブ）に芯棒を挿入し、バルーンの一端部分を第１固定具で芯棒に固定し、芯棒の外周面にスライドスリーブを摺動変位可能に嵌合し、このスライドスリーブにバルーンの他端部分を第２固定具で固定してある。この止水装置によれば、バルーン内に加圧気体を供給する過程において、スライドスリーブに固定される他端部分が第一固定具により芯棒に対して固定されている一端部分へ向けて摺動変位することによってバルーンの中間部分が径方向外向きに膨らむことができるようにしてある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１－８２８６４号公報

【特許文献2】特開２０１９－１８３８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献２に記載の止水装置では、バルーン内に加圧気体を供給すると、スライドスリーブが摺動しながらバルーンの中間部分を拡径できるので、バルーンの一端部分および他端部分に応力が集中しにくくなり、かつ、中間部分の伸張量が軽減されることになり、バルーンの耐久性が向上する。その結果、バルーン自体の拡径幅を増大することができるようになり、加圧気体の充填圧力についてもバルーン全体に応力が分散して加わるようになるのである程度増大させることができることになる。

【0007】

ところで、このバルーンは一端部分が第一固定具によって芯棒に圧接され、他端部分が第二固定具によってスライドスリーブに圧接され、スライドスリーブと芯棒との嵌め合い部分はシールリングによって気密に保持されるようにしてある。そして他端部分のスライドスリーブは芯棒に対し摺動可能にする必要があるため、例えばすきま嵌めとなるようにしてある（特許文献２の００３７欄）。
バルーンへの充填圧力を増大させていくと、他端部分については、バルーンはスライドスリーブと第二固定具との間を強く圧接することでこれらの封止状態を維持できるとしても、スライドスリーブと芯棒との間のすきま嵌め部分のシールリングによるシールの安定性が問題となる。即ち、バルーン内への充填圧力はすきま嵌め部分を押し開く方向に働くので充填圧力が増大するにつれてシールリングによるシール性能が弱くなってしまう。第二固定具でバルーンを強く圧接するだけでなく、スライドスリーブと芯棒との間も同時に締め付けるようにすればシール性能を補強できるが、その場合はスライドスリーブを摺動することが困難になってしまう。したがって、耐圧性能が十分に高い材料をバルーンに採用しても、スライドスリーブ部分のシールリングによるシール性能によって充填圧力が制限されることになる。
このようにバルーンの一端側を固定し他端側を摺動することによって、加圧気体注入時のバルーンの中間部分の伸張量を軽減できる利点がある反面、摺動部分のシールが新たな問題となり、たとえバルーンの耐圧性能を高めたとしてもシールリングが耐圧性向上の障害となっていた。

【0008】

そこで本発明は、小口径の配管に容易に挿入することができ、しかも耐圧性能がバルーン（中空チューブ）側の高い耐圧性能によって定まるような耐圧性能に優れた止水プラグを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明では次のような技術的手段を講じた。即ち、本発明の止水プラグは加圧流体を注入することにより膨張する収縮可能な材料で形成された円筒状の中空チューブと、前記中空チューブを軸方向に貫通し、その先端部で前記中空チューブの一端が封止されるようにして止着され、その後端部は前記中空チューブの他端から突出してボス部材に気密に固定された芯棒と、前記芯棒の周囲に摺動自在に緩嵌され、その先端部で前記中空チューブの他端が封止されるようにして止着されるスライド管と、前記スライド管の外側に同軸状に配置され、前記スライド管が摺動自在に嵌入保持されるとともに、その後端部が前記ボス部材に気密に固定される筒管とを備え、前記スライド管の後端近傍には前記筒管の内周面に密着するシール部材が取り付けられ、前記筒管の内部で前記スライド管の後端面と前記ボス部材との間に加圧流体を流入する圧力空間室が形成され、前記圧力空間室と前記ボス部材に設けた加圧流体の注入口とを流路接続する第１流路が形成されるとともに、前記スライド管と前記芯棒との隙間に前記圧力空間室と前記中空チューブの内部とを連通する第２流路が設けられている構成とした。

【発明の効果】

【0010】

本発明の止水プラグは上記のごとく構成したので、加圧流体を抜いて中空チューブを収縮させたときに円筒状に戻すことができる。これにより、小口径の配管でも挿入することが容易であり、搬送や保管の際の傷付きも軽減することができる。

【0011】

また、中空チューブが加圧流体の流入により膨張する際、その一端を支えるスライド管が移動して中空チューブの軸方向の長さが縮まるので、中空チューブの両端を定位置に固定して膨張させる場合に比べて、小さな弾性変形で膨張させることができる。これにより、中空チューブ材の伸張量が軽減されることで弾性疲労を低減することができて使用寿命を長くすることができる。加えて、膨張させる体積も小さくなるので、加圧流体の注入量も少なくてすみ、注入や排出に要する時間も短縮させることができるといった効果がある。また、中空チューブの耐圧性能の許容範囲内で加圧流体の充填圧力を増やせばこれまで以上に拡径幅を大きくすることもでき、止水可能な配管径の範囲をより大きくすることができる。

【0012】

さらに、芯棒にスライド管を緩嵌させ、これらの隙間を加圧流体が流入・流出する流路とすることで中空チューブと圧力空間室とを連通構造としているので連通管となる隙間に加圧流体が流れるとその流体圧力はシール部材を筒管の内周面に圧接する方向に働くことになりシール部材のシール性能を補強するので、加圧流体の充填圧力を増大することで、この部分のシール性能の信頼性を高めることができる。

【0013】

上記発明において、前記第１流路の途中に逆止弁と、これを開路操作する操作部とが設けられているようにしてもよい。
これにより、意図しない中空チューブからの逆流を防止することができる。

【0014】

上記発明において、前記芯棒の先端部で外部に露出して固定された鍔部が形成され、前記スライド管の先端部で外部に露出した固定された鍔部が形成され、これら鍔部の外径が収縮時の前記直管状の筒状中空チューブの外径より大きく形成されるようにしてもよい。
これにより、小口径の配管への挿入、引き出しの際に、中空チューブを収縮させて円筒状（直管状）にすることで鍔部より細径になり、中空チューブの周面が配管に接触することがなくなり、接触による傷の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施例である止水プラグの側面図。

【図2】上記止水プラグの使用時の状態を示す側面図。

【図3】上記止水プラグの拡大断面図。

【図4】上記止水プラグの使用時の状態を示す拡大断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下において、本発明の実施例の詳細について図面を参照しつつ説明する。
本発明の一実施例である止水プラグＡは、圧縮空気や高圧窒素等の高圧ガスを加圧流体として注入することにより膨張する収縮可能な弾性材料で形成された円筒状の中空チューブ１と、この中空チューブ１を軸方向に貫通し、その先端部に取り付けた鍔部２ａの当接面に前記中空チューブ１の一端（先端）が封止されるようにして止着される芯棒２とを備えている。鍔部２ａは一部が芯棒２の先端部で中空チューブ２の外側に露出するようにして固定され、収縮状態のときの円筒形状の中空チューブ１の外径より大径にしてある。

【0017】

中空チューブ１は、耐圧性に優れた弾性を有する膨張および収縮可能な天然ゴムまたは合成ゴムで形成するのが好ましいが、ゴムをコーティングした収縮可能な布材やこれらの材料を組み合わせた複合材料により作成することもできる。芯棒２の後端部は中空チューブ１の他端（後端）から外側に突出させてあり、後述するスライド管３が摺動可能となる長さにしてある。

【0018】

芯棒２の中間部分の周囲には、円筒状で金属製のスライド管３が緩嵌してあり、スライド管３の先端部分に形成された鍔部３ａの当接面に中空チューブ１の他端（後端）が封止されるようにして止着されている。鍔部３ａの一部は中空チューブ１の外側に露出し、収縮状態のときの円筒形状の中空チューブ１の外径より大径にしてある。

【0019】

本実施例では、中空チューブ１は、インサート成形によって鍔部２ａ、３ａに形成された当接面に封止するようにしてある。なお、鍔部２ａ、３ａの当接面に圧接リングを用いて外側から中空チューブ１を圧接するようにして封止してもよい。

【0020】

スライド管３の後側は、このスライド管３と同軸状に配置され、円柱状で金属製のボス部材４から延設されるとともにボス部材４に気密に固定された金属製の筒管５に摺動自在に挿入保持されている。スライド管３の後端近傍には環状溝が形成され、この環状溝内に筒管５に密着させるシールリング１２が取り付けてある。芯棒２の後端は筒管５を同軸状に貫通してボス部材４に気密に固定されている。

【0021】

筒管５の内部には、スライド管３の後端面３ｂとボス部材４との間に加圧流体が流入する圧力空間室６が形成されている。ボス部材４の後端面には加圧流体を注入する注入口７が設けられており、この注入口７と圧力空間室６とを流路接続する第１流路８が形成されている。第１流路８の途中には、逆止弁９と、これを開路操作するボタン式の操作部１０とが設けられている。

【0022】

また、スライド管３は芯棒２の周囲に緩嵌されており、これを利用してスライド管３と芯棒２との隙間によって、圧力空間室６と中空チューブ１の内部とを連通する第２流路１１が形成されている。

【0023】

上記止水プラグＡの大きさは、止水すべき配管サイズによって異なるが、例えば、内径１０ｃｍ程度の小口の配管に対しては、収縮時の中空チューブ１の外径が３ｃｍ程度、軸方向に沿った長さが５０ｃｍ程度とするのがよい。この場合、止水プラグＡの全長が９０ｃｍ前後とするのがよい。このような寸法設定に加えて、スライド管３並びに筒管５を芯棒２の周りに形成した構成により、止水プラグ全体として細長い円柱棒杆状の外形状として形成することができる。

【0024】

使用に際し、止水すべき配管Ｂの止水位置に、止水プラグＡの中空チューブ部分を配管の開口から差し込む。そして、止水プラグＡの注入口７に外部ポンプＰからのホースを接続して加圧流体として圧縮空気を注入する。

【0025】

注入された加圧流体は、図４に示すように、第１流路８並びにその途中の逆止弁９を通って圧力空間室６に流入し、さらに第２流路１１を通って中空チューブ１内に流入して中空チューブを膨張させ、配管Ｂの内面に密着させて止水する。

【0026】

この膨張の過程において、スライド部材３の後端面３ｂは、圧力空間室６に加圧流体が流入したときに加圧流体の圧力を受ける受圧面として機能する。即ち、中空チューブ１に加圧流体が流入していない円筒状のときに注入口７から加圧流体を流入させると、流入初期は圧力空間室６まで加圧流体が流入するが、第二流路１１の配管抵抗によって中空チューブ２には少量ずつ加圧流体が流入するようになるので、一時的に圧力空間室６が中空チューブ１より高圧になって差圧が発生し、圧力空間室６内の加圧流体によってスライド管３の後端面３ｂを軸方向に迅速に押し込むようになる。これによるスライド管３の摺動によって（加圧流体の流入に伴う膨張とともに）中空チューブ１の中央を膨らせる変形を生じさせて中空チューブ１の軸方向の長さが小さくなる。その後、中空チューブ１内に加圧流体が十分に充填されていくと、中空チューブ１自身の膨張変形によるスライド管３の摺動により中空チューブ１の軸方向の長さが小さくなる。そして圧力空間室６と中空チューブ１とがほぼ同圧になるとスライド管３の移動が停止する。

【0027】

このときの状態は、中空チューブ１をその両端で固定した状態で膨張させている場合に比べて中空チューブ１の伸張量を低減することができ、小さな弾性変形で膨張させることができているので、中空チューブの使用寿命を長くすることができる。加えて、膨張させる体積も小さくなるので、加圧流体の注入量も少なくてすみ、注入や排出に要する時間も短縮させることができる。

【0028】

そして第２流路１１内に流入した加圧流体は常にシールリング１２を筒管５に圧接する方向の圧力を与えているので、このシール部分のシール性能は信頼でき、中空チューブ１側（中空チューブ１と鍔部２ａ、３ａとの封止部分を含む）によって定まる高い耐圧性能の許容範囲内で加圧流体の充填圧力を増やすことが可能になる。

【0029】

止水プラグＡを配管Ｂから取り出すときは、操作部１０で逆止弁９を開放して中空チューブ１を元の円筒状の収縮姿勢に復帰させて取り出す。即ち、逆止弁９を開放すると、中空チューブ１内の加圧流体が注入口７から排出されて中空チューブ１が収縮するとともに、中空チューブ１の一端を保持するスライド管３も筒管５内に押し込まれて、中空チューブ１は元の円筒状の収縮姿勢に復帰する。

【0030】

中空チューブ１が元の円筒状の収縮姿勢に復帰した状態では、中空チューブ１の両端外側にある鍔部２ａ、３ａの外径が中空チューブ１の外径より大きく形成されているので、止水プラグＡを配管Ｂから引き出す時に中空チューブの周面と配管内面との接触が抑制されて中空チューブの傷付きを低減することができる。同様に止水プラグＡを平坦な地面や床面上に載置して保管する場合も中空チューブの周面が載置面に接触しないので、接触による傷の発生を防止することができる。

【0031】

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものではなく、本発明の目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明は、小口径の配管を一時的に止水する止水プラグとして利用することができる。

【符号の説明】

【0033】

Ａ 止水プラグ
Ｂ 配管
１ 中空チューブ
２ 芯棒
２ａ 鍔部
３ スライド管
３ａ 鍔部
３ｂ 後端面
４ ボス
５ 筒管
６ 圧力空間室
７ 注入口
８ 第１流路
９ 逆止弁
１０ 開路操作部
１１ 第２流路
１２ シール部材（シールリング）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】