(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下構造物用鉄蓋の外周面とそれを受け止める受け枠の内周面が斜面にて接触し、上記斜面間の接触においてテーパー嵌合を生じるテーパー嵌合蓋装置であって、
鉄蓋の外周面と受け枠の内周面に鉄蓋高さ方向にて下段部分、中段部分及び上段部分の３部分を設定し、下段部分は、鉄蓋からの初期荷重が受け枠に掛かったときに、鉄蓋と受け枠との間にてテーパー嵌合を生じる急傾斜食い込み部とし、中段部分は、鉄蓋から上記初期荷重を超える超過荷重が受け枠に掛かったときに、超過荷重を負担して下段部分の初期荷重を超える荷重が上記急傾斜食い込み部に掛かるのを防止するため急傾斜食い込み部よりも緩い傾斜角度に設定した緩傾斜食い込み部とし、上段部分には、鉄蓋の外周面と受け枠の内周面間への異物の侵入を防ぐために、鉄蓋の塗装膜と受け枠の塗装膜が接触する弾力的接触部を設けたことを特徴とするテーパー嵌合蓋装置。
【請求項２】
下段部分及び上段部分は同一の傾斜角度を有し、かつ、その鉛直線からの傾斜角度は８〜１０度であり、中段部分の緩傾斜食い込み部の鉛直線からの傾斜角度は１０度より大であり１８度より小であることを特徴とする請求項１記載のテーパー嵌合蓋装置。
【請求項３】
鉄蓋の外周面と受け枠の内周面の鉄蓋高さ方向において嵌合を生じ得る全範囲を１００％として、下段部分は上記全範囲の約１５％とし、上段部分は上記全範囲の約１５％とし、中段部分は上記全範囲から下段部分と上段部分を差し引いた分に設定し、上記差し引いた分は最大限度を上記全範囲の約７０％とする請求項１記載のテーパー嵌合蓋装置。
【請求項４】
弾力的接触部を構成する上段部分には、未塗装時において約１００〜１５０μｍの間隔の微小隙間が、鉄蓋の外周面と受け枠の内周面との間に設定されている請求項１記載のテーパー嵌合蓋装置。
【請求項５】
下段部分の急傾斜食い込み部と中段部分の緩傾斜食い込み部との境界、中段部分の緩傾斜食い込み部と上段部分の弾力的接触部との境界に、夫々加工隙間が設けられている請求項１記載のテーパー嵌合蓋装置。
【請求項６】
急傾斜食い込み部、緩傾斜食い込み部、弾力的接触部の各テーパー部分は直線テーパーで構成されている請求項１記載のテーパー嵌合蓋装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造物用鉄蓋の外周面とそれを受け止める受け枠の内周面が斜面にて接触し、上記斜面間の接触においてテーパー嵌合を生じるテーパー嵌合蓋装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるマンホールの鉄蓋に代表される地下構造物用の鉄蓋装置において、鉄蓋と受け枠は概ね８〜１０度の傾斜面で接触するテーパー支持構造となっており、これによって鉄蓋外周面を受け枠の内周面に楔として食い込みを生じさせ、ガタつきが生じるのを防止している。しかしながら、重車両が鉄蓋上を走行しその荷重によって鉄蓋が受け枠に食い込み過ぎる状態になると開蓋不能になり、管路本体の点検等、地下構造物内部の保守に不都合を生じるので好ましくない。このため、実開昭５８−１１１２３９号は鉄蓋の嵌合部に上部急傾斜嵌合部、中間の緩傾斜嵌合部、下部急傾斜嵌合部を形成し、受け枠の側には対応する上部急傾斜受部、中間の緩傾斜受部、下部急傾斜受部を形成し、かつ、中間の緩傾斜嵌合部と緩傾斜受部の間には隙間を設ける考案を開示している。この考案の場合、食い込みが進行すると隙間がなくなり、鉄蓋と受け枠が接触し、さらに食い込みが進行すると中間の緩傾斜部が潰れることを許容している。しかし、中間の緩傾斜部が潰れたり変形したりするのであれば、鉄蓋及び受け枠の直径が部分的に変化し、開蓋が困難になり或いは開蓋することができても、再び鉄蓋を閉めた時に食い込みが発生しなくなる恐れがある。
【０００３】
また、特開２００４−１９１７７号等では、テーパー支持構造において、蓋本体の外周勾配面の上部と受け枠の内周勾配面の上部との間に上方に開口する隙間部を形成した構成を開示している。しかし、上記の構成を有するテーパー支持構造に付いて当社内において技術内容確認のための実験を行った結果では、食い込み力が安定せず、異常食い込みが発生する場合のあることが判明したので、これをそのまま実用に供することは困難であると思われる。また、上方に開口する隙間部を形成した場合、道路上に敷設されている鉄蓋は路上の砂や埃等にさらされている環境にあるから、上記の隙間に砂や埃等が雨水などとともに進入することは避けられない。鉄蓋と受け枠の隙間に砂や埃等が雨水などとともに長く存在する環境では、精密加工されているテーパー支持構造面を腐食させる条件が持続するから、腐食が促進されることになることも当然である。さらに、マンホールは点検のために定期的に開閉されるので、隙間部に存在していた砂や埃等が開蓋時に崩れてテーパー面に異物として存在することになると、作業後に鉄蓋を閉じてもテーパー面に食い込みが発生せず、ガタつきの原因となる。このような状況では、走行車両の振動によって最悪の場合鉄蓋が飛び出す可能性もあり、危険である。
【０００４】
また、特開２００３−２３９３１１号は、受け枠の内周面上部に受け枠の内方に向けて凸となる受け枠凸曲面部を設けるとともにその上方に凹状の受け枠凹曲面部を連続して形成し、蓋本体の外周側面には上記受け枠の受け枠凸曲面部に倣った凹状の蓋凹曲面部を形成するとともにその上方に受け枠凹曲面部に倣った凸状の蓋凸曲面部を連続して形成し、また、受け枠凹曲面部の上方には受け枠上傾斜面部を連続して形成し、蓋凸曲面部の上方には蓋上傾斜面部を連続して形成し、閉蓋状態において受け枠上傾斜面部と蓋上傾斜面部が嵌合し、蓋凸曲面部と受け枠凹曲面部及び蓋凹曲面部と受け枠凸曲面部は接触しないという構成を開示している。このような構成の場合、鉄蓋と受け枠の接触面及び非接触面が全て連続した曲面で構成されているので、連続した曲面で形成されていないテーパー支持構造において発生するような異常食い込みは起こりにくいと判断される。しかし、鉄蓋と受け枠の支持面を曲面に加工することは工程数も掛かり、全体にコスト高になるものと思われる。
【０００５】
同様の構成をもつものに、特開２００５−４８４７９号、国際公開ＷＯ２００４−１０１９００号等がある。また、特開２００９−３０４３６号は上記の発明と同様に連続した曲面から成る図面で表された実施形態を用いて説明されており、そうであるにも拘らず、同号の発明では鉄蓋外周の勾配面と受け枠内周の勾配面で嵌合支持するものにおいて、鉄蓋と受け枠の勾配面が、それぞれ上部勾配面と下部勾配面とを有していて、下部勾配面の勾配を上部勾配面の勾配よりも急にし、上記上部勾配面と下部勾配面とによって蓋本体に受け枠への食い込み力を生じさせることだけが要件とされている。そして、勾配の異なる上部勾配面と下部勾配面とによって蓋本体を受枠に嵌合支持し、受枠への蓋本体の食い込み力を制御するものと理解される。しかしながら、閉蓋の際に蓋本体はその蓋凸曲面部が受け枠凸曲面部によってガイドされながら移動するので、蓋本体を押し込むだけで受け枠にスムーズに収めることができるという効果が記載されているので、蓋凸曲面部が受け枠凸曲面部によってガイドされる構成も重要な要件と考えられ、特開２００３−２３９３１１号等と同様の傾向があるものと判断することができる。
【０００６】
【特許文献１】実開昭５８−１１１２３９号
【特許文献２】特開２００４−１９１７７号
【特許文献３】特開２００３−２３９３１１号
【特許文献４】特開２００５−４８４７９号
【特許文献５】国際公開ＷＯ２００４−１０１９００号
【特許文献６】特開２００９−３０４３６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の点に着目してなされたものであり、その課題は、地下構造物用鉄蓋において、様々な車両等が鉄蓋上を走行し、それによって鉄蓋が初期荷重を超える超過荷重を受けても過剰な食い込みを起こさず、維持管理時の開蓋操作力を過度に増大させないようにすることである。また、本発明の他の課題は、施工後に掛かる初期荷重には急傾斜食い込み部におけるテーパー嵌合が作用して鉄蓋のガタつきを防止し、初期荷重を超える超過荷重には緩傾斜食い込み部におけるテーパー嵌合が作用することで、急傾斜食い込み部におけるテーパー嵌合の食い込み力増大を防止可能なテーパー嵌合蓋装置を提供することである。また、本発明の他の課題は、鉄蓋と受け枠の隙間に砂や埃等を侵入させないテーパー嵌合蓋装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するため本発明は、地下構造物用鉄蓋の外周面とそれを受け止める受け枠の内周面が斜面にて接触し、上記斜面間の接触においてテーパー嵌合を生じるテーパー嵌合蓋装置について、鉄蓋の外周面と受け枠の内周面に鉄蓋高さ方向にて下段部分、中段部分及び上段部分の３部分を設定し、下段部分は、鉄蓋からの初期荷重が受け枠に掛かったときに、鉄蓋と受け枠との間にてテーパー嵌合を生じる急傾斜食い込み部とし、中段部分は、鉄蓋から上記初期荷重を超える超過荷重が受け枠に掛かったときに、超過荷重を負担して下段部分の初期荷重を超える荷重が上記急傾斜食い込み部に掛かるのを防止するため急傾斜食い込み部よりも緩い傾斜角度に設定した緩傾斜食い込み部とし、上段部分には、鉄蓋の外周面と受け枠の内周面間への異物の侵入を防ぐために、鉄蓋の塗装膜と受け枠の塗装膜が接触する弾力的接触部を設けるという手段を講じたものである。
【０００９】
本発明のテーパー嵌合蓋装置は地下構造物用鉄蓋に関するものであり、鉄蓋の外周面とそれを受け止める受け枠の内周面が斜面にて接触し、上記斜面間の接触においてテーパー嵌合を生じ、それによって鉄蓋が安定した閉蓋状態を維持する装置である。このため本発明の対象となる地下構造物用鉄蓋では、鉄蓋の外周面と受け枠の内周面の接触する斜面がテーパー嵌合を生じる傾斜角度に設定されていることが必要である。上記斜面に生じるテーパー嵌合の食い込み力は斜面の傾斜角度と鉄蓋に掛かる荷重との関係で決まることが分かっているが、テーパー嵌合を生じていても維持管理時の開蓋操作を困難にする程の大きな食い込み力では実用的でなく、また、供用開始後あり得ない程大きな荷重でないとテーパー嵌合を生じないのでは意味がない。そこで、本発明は鉄蓋を受け枠に嵌め合わせたときに掛かる程度の荷重（以下、初期荷重という。）と、この初期荷重においてテーパー嵌合を生じる傾斜角度にまず着目する。初期荷重においてテーパー嵌合を生じる傾斜角度は斜面の鉛直線から８〜１０度であり、この８〜１０度という傾斜角度は、鉄蓋に初期荷重が掛かったときに生じるテーパー嵌合の内の急傾斜の角度のことである。上記の初期荷重は、鉄蓋を受け枠に嵌め合わせたときに掛かる程度の荷重を上回っても良いが、上記のテーパー嵌合状態を事実上進行させない範囲の荷重を想定するものとする。例えば、人や自転車、或いは乗用車等が鉄蓋上を走行して掛かる程度の荷重は、初期荷重の範囲内と見做される。
【００１０】
鉄蓋と受け枠が接触する斜面間に生じるテーパー嵌合は、斜面の鉛直線からの傾斜角度が８〜１０度という相対的に小さい角度に限られるものではなく、より緩い傾斜角度でも起こり得る。本発明では、より緩い傾斜角度で起こるテーパー嵌合であれば、鉄蓋が過大な荷重を受けても過剰な食い込みを起こさず、維持管理時の開蓋操作力を過度に増大させないとの認識のもとに、鉄蓋に掛かる荷重を負担する主要なテーパー嵌合となり得ることに着目した。このようなテーパー嵌合を生じるより緩い傾斜角度として、本発明では鉄蓋の外周面と受け枠の内周面が接触する斜面の鉛直線からの傾斜角度として、１０度より大であり１８度より小であるという相対的に大きい角度を想定している。この１０度より大であり１８度より小であるという傾斜角度は、鉄蓋に初期荷重を超える超過荷重が掛かったときにテーパー嵌合を生じ得る緩傾斜の角度のことである。本発明における超過荷重とは、受け枠に鉄蓋を配置したときに鉄蓋の外周面と受け枠の内周面との間にてテーパー嵌合を生じる初期荷重を超える荷重である。例えば、大型トラック等、軸荷重の大きい重車両が鉄蓋上を走行して加えられる荷重は、超過荷重に相当する。
【００１１】
ここで、緩い傾斜角度を上記の範囲において変化させたときに、テーパー嵌合を生じている鉄蓋の開蓋操作に必要な鉄蓋開放力の実験データを採取してあるので、これを表１に示す。なお、試験荷重は日本下水道協会規格に規定されている２１０ｋＮを使用し、開蓋工具には、一般的な手かぎを使用した。
表１
0005593114.tif 000002
【００１２】
続いて、開蓋作業を行う者が最大限発揮し得る操作力を把握するために、同様の開蓋工具（手かぎ）を用いて行った、鉄蓋開放力の実験データを以下に示す。最近は女性消防官も火災現場に出動する可能性が増えたため、鉄蓋を開く機会も起こり得るわけであるが、出願人会社近辺に女性消防官を見つけられなかったので、一定水準以上の運動能力を備えた女性を代表する者として仮に運動部に所属する女子高校生を選び、比較のために一般女性と一般男性を加えて開蓋操作時に発生可能な最大操作力のデータを測定した。なお、鉄蓋は従来の一様な９度勾配の製品を使用し、これに日本下水道協会規格に破壊荷重として規定された７００ｋＮを鉄蓋に加え、開蓋操作時において鉄蓋は受け枠とテーパー嵌合を生じていたという条件における実験である。
表２
0005593114.tif 000003
表１によれば、鉄蓋開放力（食い込み力）は中間値で３００Ｎ前後、最大でも４５９Ｎであるから、表２によれば最も非力な３０代女性では開蓋に相当の努力を要するが、女性消防官に代わる女子高校生のように、運動能力の高い女性であれば確実に開けられる操作力であることが分かる。
【００１３】
本発明は上記のような２種類のテーパー嵌合を利用して、テーパー嵌合蓋装置を構成したものであり、鉄蓋の外周面と受け枠の内周面を鉄蓋高さ方向にて下段部分、中段部分及び上段部分の３部分に設定し、下段部分は、鉄蓋からの初期荷重が受け枠に掛かったときに、鉄蓋と受け枠との間にてテーパー嵌合を生じる急傾斜食い込み部とし、中段部分は、鉄蓋から上記初期荷重を超える超過荷重が受け枠に掛かったときに、超過荷重を負担して下段部分の初期荷重を超える荷重が上記急傾斜食い込み部に掛かるのを防止するため急傾斜食い込み部よりも緩い傾斜角度に設定した緩傾斜食い込み部としている。急傾斜食い込み部は、既に説明したように、施工完了直後からテーパー嵌合を発生させて、鉄蓋がガタつく可能性をなくする目的で設けられており、そのためには、急傾斜食い込み部を受け枠の入り口から離れた下段部分に設けることが有効である（これは実験から確かめられている。）。また、受け枠の形態は様々であるが、より一般的な形態と考えられる、円筒状部分を持ちかつその外周にフランジを設けたほぼＬ字型の断面形状を持つ受け枠の場合は、鉄蓋と受け枠の接触範囲の下部の方が円筒状受け枠の入り口部分である上部と比較して剛性が高く、変形しにくいので鉄蓋の沈下も少なくなり、鉄蓋上から荷重がなくなったときに受け枠の縮小する変位量も小さく、剛性の低い円筒状受け枠上部における接触と比較して、食い込み力も小さくなるので好都合である。
【００１４】
これに対して、緩傾斜食い込み部を中段部分に設けたのは、急激な食い込み力増大を防止するには、下段部分の急傾斜食い込み部に隣接していることが望ましいこと、そして、一般的形態であるほぼＬ字型の断面形状を持つ受け枠の場合、円筒状受け枠の入り口部分である上部と比較すれば、鉄蓋と受け枠の接触範囲の中段部分の方が、剛性が高く変形しにくく、鉄蓋の沈下も少ないためである。中段部分の緩傾斜食い込み部は、初期荷重を超える超過荷重に耐えるという構造上の要請から、下段部分、中段部分、上段部分の３部分の内で最も広い範囲に設定することが望ましい。例えば、鉄蓋の外周面と受け枠の内周面の鉄蓋高さ方向において嵌合を生じ得る全範囲を１００％として、下段部分は上記全範囲の約１５％とし、上段部分は上記全範囲の約１５％とし、中段部分は上記全範囲から下段部分と上段部分を差し引いた分に設定し、上記差し引いた分は最大限度を上記全範囲の約７０％に設定する例を挙げることができるが、これは一つの望ましい形態である。また、下段部分及び上段部分の急傾斜食い込み部及び中段部分の緩傾斜食い込み部は、何れも従来のテーパー加工と同じ直線勾配から成るので、特許文献３（特開２００３−２３９３１１号）の様な特殊な曲面加工を必要とせず、製造も容易である。
【００１５】
さらに、鉄蓋の外周面と受け枠の内周面間への異物の侵入を防ぐために、鉄蓋の塗装膜と受け枠の塗装膜が接触可能な弾力的接触部を上段部分に形成する。この上段部分では、鉄蓋と受け枠との間に食い込み力が発生しないように、塗装膜同士による弾力的接触を行わせるものである。このため、弾力的接触部を構成する上段部分には、未塗装時において約１００μｍの間隔の微小隙間を、鉄蓋の外周面と受け枠の内周面との間に設定することが望ましく、この微小隙間は、例えば約１５０μｍの塗装膜厚よりもやや小さく設定される。塗装膜厚約１５０μｍは下段、中段、上段の３部分の全域で同一であり、塗装完了時点では約１００μｍの間隔の微小隙間が上段部分に存在することになるが、下段部分及び中段部分における鉄蓋、受け枠の各塗装膜厚約１５０μｍ、合計約３００μｍが初期荷重を受けて圧縮されると、鉄蓋、受け枠の塗装膜厚が夫々概ね約１００μｍ、合計約２００μｍの膜厚に減少し、この約１００μｍの膜厚減少によって微小隙間がほぼ消失する。鉄蓋１１と受け枠１２を形成している鋳鉄同士の接触に比較して著しく柔らかい、塗装膜同士による弾力的接触部分が、このようにして、路面等に位置する微小隙間を閉じるので、異物の侵入を防止するものである。
【００１６】
上記の構成において、下段部分の急傾斜食い込み部と上段部分の弾力的接触部は同一の傾斜角度を有していることが望ましい。同一の傾斜角度とすることによって、鉄蓋の外周面と受け枠の内周面における、下段部分の急傾斜食い込み部と上段部分の弾力的接触部を同時に加工することができ、工程数を無用に増すことがなく、しかも精密な加工を容易に実行することができるからである。また、下段部分の急傾斜食い込み部と中段部分の緩傾斜食い込み部との境界、中段部分の緩傾斜食い込み部と上段部分の弾力的接触部との境界に、夫々加工隙間を設けることができる。この加工隙間は、発明の構成として必要不可欠というわけではないが、下段部分、中段部分、上段部分の各境界に設けるので構成上重要な急傾斜食い込み部、緩傾斜食い込み部、弾力的接触部の加工をより容易かつ確実に行うことに寄与する。つまり、製造時の機械加工上の誤差によって下段部分、中段部分、上段部分の各斜面の境界にて傾斜角度の変わる位置が変化した場合、傾斜角度の変わる位置の前後どちらかの傾斜角度の部分でより強く接触してしまい、食い込み力が安定しない恐れがあるが、加工隙間を設けることで上記の問題を解消することができる。なお、急傾斜食い込み部、緩傾斜食い込み部、弾力的接触部の各テーパー部分は加工の容易な縦断面が直線から成る直線テーパーが良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は以上のように構成されかつ作用するものであるから、地下構造物用鉄蓋において、様々な車両等が鉄蓋上を走行し、それによって鉄蓋が初期荷重を超える超過荷重を受けても急傾斜食い込み部に過剰な食い込みを起こさず、維持管理時の開蓋操作力を過度に増大させないという効果を奏する。また、本発明によれば、施工後に掛かる初期荷重には急傾斜食い込み部におけるテーパー嵌合が作用して鉄蓋のガタつきを防止し、初期荷重を超える超過荷重には緩傾斜食い込み部におけるテーパー嵌合が作用することによって、急傾斜食い込み部におけるテーパー嵌合の食い込み力増大を防止可能なテーパー嵌合蓋装置を提供することができる。また、本発明によれば、塗装膜同士による弾力的接触部分が、路面等に位置する鉄蓋と受け枠の間の微小隙間を閉じるので、砂や埃等を侵入させる恐れがなくなり、精密加工されているテーパー支持構造面を腐食させたり、異物によってテーパー嵌合を阻害したりする問題を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図１は本発明に係るテーパー嵌合蓋装置１０の一例を示す部分断面図であり、地下構造物用鉄蓋１１の外周面とそれを受け止める受け枠１２の内周面とが斜面にて接触し、それによってテーパー嵌合を生じる構成を有している。鉄蓋１１は円形の平面形状を有するものとし、受け枠１２は円筒状の筒型枠１３を有するとともに、その内周面の斜面下方には内方凸部１４があり、外周には鍔型のフランジ１５などが設けられた、ほぼＬ字型の横断面形状を有する一般的な構造である。従って、図示の受け枠１２は、下部の方が上部と比較して剛性が高く、変形し難い構造を有している例である。しかし、本発明の装置１０がこのような構造以外の受け枠１２にも適用できるのは言うまでもないことである。
【００１９】
鉄蓋１１の外周面と受け枠１２の内周面は、鉄蓋高さ方向において下段部分１６、中段部分１７、上段部分１８の３部分に設定されている。図２に記した符号１６、１７、１８は下段部分、中段部分、上段部分の位置だけを示している。下、中、上の各段部分の鉄蓋１１の外周面の接触部を１１ａ、１１ｂ、１１ｃで示すものとし、受け枠１２の内周面の接触部を１２ａ、１２ｂ、１２ｃで示すものとする（図３参照）。下段部分１６には、鉄蓋１１に初期荷重が掛かったときに、受け枠１２との間にてテーパー嵌合を生じる急傾斜食い込み部１９が形成されており、中段部分１７には、上記初期荷重を超える超過荷重が掛かったときに、超過荷重を負担して下段部分１６の急傾斜食い込み部１９に初期荷重を超える荷重が掛かるのを防止するために、上記急傾斜食い込み部１９よりも緩い傾斜角度を有する緩傾斜食い込み部２０が形成されており、また、上段部分１８には、鉄蓋１１の外周面と受け枠１２の内周面間への異物の侵入を防ぐために、鉄蓋１１の塗装膜２２と受け枠１２の塗装膜２３が接触可能な弾力的接触部２１が形成されている。なお、急傾斜食い込み部１９、緩傾斜食い込み部２０、弾力的接触部２１の各テーパー部分は加工の容易な、縦断面が直線から成る、直線テーパーで構成された円錐曲面である。
【００２０】
図示の実施形態において、急傾斜食い込み部１９の斜面の鉛直線からの傾斜角度は約９度に設定しており、緩傾斜食い込み部２０の斜面の鉛直線からの傾斜角度は約１６度に設定している（図４及び図５参照）。緩傾斜食い込み部２０の斜面の鉛直線からの傾斜角度は、上記約１６度に限らず、例えば、後述する例の如く、約１２度の傾斜角度という数値も適正な範囲である。また、弾力的接触部２１における斜面の鉛直線からの傾斜角度は急傾斜食い込み部１９と同一の約９度の設定である。上段部分１８に弾力的接触部２１を設けたことによって、上段部分１８でも鉄蓋１１が受け枠１２と接触することになり、上段部分１８では受け枠１２からの反力が大きく食い込み力も大きいが、弾力的接触部２１における弾力的接触が過剰な食い込みを抑止する効果を生じることになる。これによって、鉄蓋高さ方向における下段部分１６から上段部分１８に至る上下のほぼ全部分において鉄蓋１１と受け枠１２が接触するようになるので、下段部分１６と中段部分１７のみで接触する場合と比較して、見掛けの接触長さが長くなり、鉄蓋１１が受け枠１２に対して安定的に収納されるようになる。また、下段部分１６の急傾斜食い込み部１９と上段部分１８の弾力的接触部２１の傾斜角度を同一とすることによって同時加工が可能であり、精密な加工を容易に実行することができる。緩傾斜食い込み部２０の斜面の鉛直線からの傾斜角度は上記約１６度に限られることはなく、後述の例に示した、約１２度の傾斜角度という数値も適正な範囲である。
【００２１】
上記下段部分１６の急傾斜食い込み部１９において、鉄蓋１１の外周面１１ａと受け枠１２の内周面１２ａは面接触によって初期荷重を負担しており、中段部分１７の緩傾斜食い込み部２０において、鉄蓋１１の外周面１１ｂと受け枠１２の内周面１２ｂは面接触し超過荷重を負担し得る状態にある。また、本発明の装置１０は仕上げ加工後粉体塗装手段等の工程を経て塗装され、鉄蓋１１と受け枠１２の表面は夫々約１５０μｍの膜厚の塗装膜２２、２３で覆われている。従って、下段部分１６における鉄蓋‐受け枠間には合わせて約３００μｍの塗装膜厚ｇが介在しており、上段部分１８には約１００μｍの微小隙間が加算された約４００μｍの間隔Ｇが介在する。微小隙間、塗装膜厚ｇ及び間隔Ｇについては図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃに夫々詳細に記載してあるので、これらを参照して後述のとおり具体的に説明する。なお、約１００μｍの微小隙間は、上段部分１８における鉄蓋１１の外周面１１ａと受け枠１２の内周面１２ａの内のどちらかを、中段部分１７における外周面１１ｂ、１２ｂ及び下段部分１６における外周面１１ｃ、１２ｃよりも約１００μｍだけ余分に切削して形成されている。
【００２２】
前述の微小隙間は、何れも未塗装のままの鉄蓋１１を受け枠１２に嵌め合わせた接触状態を示す図３Ａに記載されている。ここで、下段部分１６と中段部分１７では鉄蓋１１の外周面１１ａ、１１ｂと受け枠１２の内周面１２ａ、１２ｂでは面接触するが、上段部分１８では、約１００μｍの微小隙間が存在しているので、鉄蓋１１の外周面１１ｃと受け枠１２の内周面１２ｃが接触することはない。図３Ｂは塗装済みの鉄蓋１１を塗装済みの受け枠１２に嵌め合わせた施工直後の過渡的状態を示しており、合わせて約３００μｍの塗装膜厚によって鉄蓋上面は受け枠上面よりも僅かに高い位置にある。この後、初期荷重が掛かることで、図３Ｃに示すように下段部分１６における鉄蓋１１と受け枠１２の全塗装膜厚は夫々が約１５０μｍから約１００μｍに圧縮されるので、その結果、合計約３００μｍあった塗装膜厚ｇは、約２００μｍの塗装膜厚ｇ′となる。鉄蓋上部では、合計約４００μｍの間隔Ｇから約３００μｍの間隔Ｇ′となり、約１００μｍの微少隙間は消失して、鉄蓋上面と受け枠上面は同一平面になり、これで安定する。以上を整理すると表３のとおりである。
表３
0005593114.tif 000004
【００２３】
本発明の装置１０では、下段部分１６の急傾斜食い込み部１９と中段部分１７の緩傾斜食い込み部２０との境界、それに中段部分１７の緩傾斜食い込み部２０と上段部分１８の弾力的接触部２１との境界に、夫々加工隙間２４、２５が設けられている。これらの加工隙間２４、２５は、急傾斜食い込み部１９と緩傾斜食い込み部２０及び弾力的接触部２１をそれぞれ独立して加工することを可能にする、言い換えれば、急傾斜食い込み部１９と緩傾斜食い込み部２０及び弾力的接触部２１を、各端部で正確に一致させる加工を必要とせず、しかも、急傾斜食い込み部１９と緩傾斜食い込み部２０及び弾力的接触部２１の精密加工を容易に実行することができる。
【００２４】
図４は、このような構成を有する本発明の装置１０において鉄蓋１１に適用する数値の例を示している。鉄蓋１１の外径Ｄは６００ｍｍであり、鉄蓋１１の外周面における高さ方向の寸法Ｈ＝４０ｍｍ、その内の下段部分１６における急傾斜食い込み部１９の寸法Ｂ＝６．０ｍｍ、中段部分１７における緩傾斜食い込み部２０の寸法Ｍ＝１３．９ｍｍ、上段部分１８における弾力的接触部２１の寸法Ｔ＝９．５ｍｍに設定されている。他方、図５は本発明における受け枠１２に適用する数値の例を示しており、受け枠１２の内径Ｄ′は６００ｍｍ、受け枠１２の内周面における高さ方向の寸法Ｈ′は４２ｍｍ、その内の下段部分における急傾斜食い込み部１９の寸法Ｂ′＝１１．２ｍｍ、中段部分１７の緩傾斜食い込み部２０の寸法Ｍ′＝１３．９ｍｍ、上段部分１８の弾力的接触部２１の寸法Ｔ′＝６．３ｍｍに設定されている。この場合、嵌合を生じ得る高さ方向の寸法４０ｍｍに対する各部の割合は、夫々急傾斜食い込み部１９はＢ＝６．０ｍｍで約１５％、緩傾斜食い込み部２０はＭ＝１３．９ｍｍで約３５％、そして弾力的接触部２１はＴ′＝６．３ｍｍで約１６％になる。従って、中段部分１７における緩傾斜食い込み部２０の範囲は加工隙間２４、２５が無い場合は約７０％を最大限度とし、加工隙間２４、２５を設定した場合は約３５％が最小限度となる。
【００２５】
図６及び図７を参照して、本発明の装置１０における食い込み作用について説明する。例えば、本発明の装置１０の施工以後、鉄蓋１１からの初期荷重が受け枠１２に掛かったとき、急傾斜食い込み部１９と緩傾斜食い込み部２０において鉄蓋１１と受け枠１２が接触し、また、弾力的接触部２１においても接触を生じているが、この段階ではまず、下段部分１６の急傾斜食い込み部１９にてテーパー嵌合が生じる。急傾斜食い込み部１９におけるテーパー嵌合は、人や軽荷重の車両が走行することによって掛かる程度の荷重が鉄蓋１１に作用している間は持続し、この嵌合状態では開蓋操作力はほぼ一定であるから、維持管理時の開閉操作を妨げることはない。供用を開始して、例えば、大型トラック等、軸荷重の大きい重車両が鉄蓋上を走行することなどによって、初期荷重を超える超過荷重が加えられるようになると、中段部分１７に設けられている緩傾斜食い込み部２０が超過荷重を負担する状態になる。超過荷重を負担する緩傾斜食い込み部２０は、文字通り緩い傾斜角度に設定されているので、食い込み度合いは急傾斜食い込み部１９のそれよりも小さく、確実に超過荷重を受け止め、超過荷重は急傾斜食い込み部１９に作用するに至らず、従って、急傾斜食い込み部１９が過度の食い込み状態になるのを防止することができる。
【００２６】
さらに、法定の積載量を超えた積み荷を積んだ不法な過積載車などの過大な超過荷重が鉄蓋１１に加わると、鉄蓋１１が受け枠１２に無理に押し込まれ、食い込み力が増大するようになる（図７参照）。この状態における鉄蓋１１の押し込み深さをＬｍｍとすると、急傾斜食い込み部１９の斜面の鉛直線からの傾斜角度は約９度に設定され、緩傾斜食い込み部２０の斜面の鉛直線からの傾斜角度は約１６度に設定されているから、急傾斜食い込み部１９のある下段部分１６の拡張代δＢは、
δＢ＝Ｌ×ｔａｎ９°→０．１５８３Ｌｍｍとなり、
緩傾斜食い込み部２０のある中段部分１７の拡張代δＭは、
δＭ＝Ｌ×ｔａｎ１６°→０．２８６７Ｌｍｍとなる（図８参照）。
また、緩傾斜食い込み部２０の斜面の鉛直線からの傾斜角度が、前述した約１２度に設定されている場合、急傾斜食い込み部１９のある下段部分１６の拡張代δＢは、
δＢ＝Ｌ×ｔａｎ９°→０．１５８３Ｌｍｍとなり、
緩傾斜食い込み部２０のある中段部分１７の拡張代δＭは、
δＭ＝Ｌ×ｔａｎ１２°→０．２１２６Ｌｍｍとなる。
【００２７】
つまり、急傾斜食い込み部１９のある下段部分１６よりも、緩傾斜食い込み部２０のある中段部分１７において受け枠１２がより押し広げられる傾向（δＢ＜δＭ）となることが分かる。このことは、緩傾斜食い込み部２０で鉄蓋１１が受け枠１２により強く押し付けられること、しかし傾斜角度はより緩いので食い込み力の増加は少ないこと、を意味する。他方、急傾斜食い込み部１９においては、鉄蓋１１と受け枠１２との接触力はあまり大きくならないから、急勾配ではあるが過剰食い込み時には食い込み力に対する影響度合いは小さいことが分かる。そして、弾力的接触部２１のある上段部分１８は塗装膜２２、２３による弾力的接触であるので、約９度という急勾配の傾斜角度であるにも拘らず、食い込み力を増大させることはないと考えて差し支えない。
【００２８】
このように構成されている本発明の装置１０によれば、初期荷重による食い込み力を下段部分１６の急傾斜食い込み部１９によって確保し、初期荷重を超える超過荷重による食い込み力に対しては中段部分１７の緩傾斜食い込み部２０によって対抗し、全体として、適正なテーパー嵌合状態を得ることができるものである。従って、施工完了直後から供用中の全期間を通じて、鉄蓋１１のガタつきを生じさせることがなく、所期の目的を達成することができる。また、鉄蓋１１と受け枠１２の接触範囲の最上部は、弾力的接触状態にある塗装膜２２、２３によって封止されているので、砂や埃等が雨水などを侵入させないことは既に述べた理由によって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るテーパー嵌合蓋装置の一例を示す部分断面図である。
【図２】同上の本発明の装置の要部を示す拡大断面図である。
【図３Ａ】本発明の装置において、未塗装の鉄蓋を受け枠を嵌め合わせたと仮定した場合の一部拡大説明図である。
【図３Ｂ】本発明の装置において塗装済みの鉄蓋を受け枠に嵌め合わせた施工直後の状態を示す一部拡大説明図である。
【図３Ｃ】本発明の装置において塗装済みの鉄蓋を受け枠に嵌め合わせ、初期荷重によって全塗装膜厚が圧縮された状態を示す一部拡大説明図である。
【図４】鉄蓋に適用する数値の例を示す説明図である。
【図５】受け枠に適用する数値の例を示す説明図である。
【図６】本発明の装置の作用を示す拡大断面図である。
【図７】同じく過剰食い込み時の作用を示す説明図である。
【図８】食い込み力増大に伴う下段部分の拡張代を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  テーパー嵌合蓋装置
１１  鉄蓋
１２  受け枠
１３  筒型部
１４  内方凸部
１５  フランジ
１６  下段部分
１７  中段部分
１８  上段部分
１９  急傾斜食い込み部
２０  緩傾斜食い込み部
２１  弾力的接触部
２２、２３  塗装膜
２４、２５  加工隙間
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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