(57)【要約】【課題】より強い圧縮荷重が作用して可とう管が屈曲変形しても、その内部流路が確保可能となる改善された免震用配管継手を得る。【解決手段】伸縮性及び屈曲性を有する可撓材から成る可とう管５が、対向配置される一対の配管１，３それぞれの開口部２，４に連通接続されて成る免震用配管継手において、可とう管５の管内面５ｍが周方向で凹凸Ｍを有する状態に形成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮性及び屈曲性を有する可撓材から成る可とう管が、対向配置される一対の配管それぞれの開口部に連通接続されて成る免震用配管継手であって、
前記可とう管の管内面が周方向で凹凸を有する状態に形成されている免震用配管継手。
【請求項２】
前記凹凸は、管軸方向に延びる溝の複数を前記管内面に形成することによって構成されている請求項１に記載の免震用配管継手。
【請求項３】
前記可とう管に管軸方向の圧縮荷重が作用したときには前記可とう管が予め定められた方向に曲がり変形するように、前記凹凸の周方向での単位長さ当りの配置密度又は断面の大きさが周方向で異なるように構成されている請求項１又は２に記載の免震用配管継手。
【請求項４】
前記可とう管がその管軸方向の圧縮荷重を受けたときの下方への変形を防止する手段が装備されている請求項１〜３の何れか一項に記載の免震用配管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可とう管を有する免震用配管継手に係り、詳しくは、免震構造が採用されているビル等の建築物に対する給排管設備等に用いられる免震用配管継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可とう管を用いた免震用配管継手としては、例えば、特許文献１において開示されたものが知られている。これはビル等の免震構造の建築物に配される固定側配管と、道路下の地面等に配される変位側配管とに亘って、ゴム管等の伸縮性及び屈曲性を有する可撓材から成る可とう管を直線状に架設連結して成る構造のものが知られている。
【０００３】
排水配管等の免震用配管継手に使用されるゴム管等による可とう管は、設置スペースが小さいこともあり、対向配置される配管の端面どうしの間で大きな変位を吸収するものが望ましい。この大きな変位を吸収させる場合、前述の特許文献１にて示されるように、圧縮方向では継手自体（可とう管）を屈曲させて吸収させる手段が一般的になってきている。
【０００４】
すなわち、地震等によって引張り方向の力を受けると可とう管が伸長変位して吸収し、圧縮荷重を受けると可とう管が曲がり変形して吸収するようになる（図３参照）。この場合、免震用配管継手には、曲がり変形する可とう管の中間部の突出方向を下方以外に向かせるようにするための支持フレームが付設されている。
【０００５】
しかしながら、上述の免震用配管継手であっても、圧縮荷重が非常に強い場合には、図１０（ａ）に示す伸縮性に富む円筒形の可とう管５でも耐え切れずに座屈して完全に折れ曲がってしまい（図４参照）、その折れ曲がり部分では管が潰れ、図１０（ｂ）に示すように可とう管５が閉塞状態になる。閉塞すると、内部流路が断たれてしまうとともに、急激に内圧が上昇して可とう管に大きな負荷が掛るため、場合によっては破損するおそれもある。従って、従来の免震用配管継手では比較的低圧用途に限られるものであり、改善の余地が残されているものであった。
【特許文献１】特開２００１−２８０５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、より強い圧縮荷重が作用して屈曲変形しても可とう管の内部流路が確保可能となるように改善された免震用配管継手を得る点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、伸縮性及び屈曲性を有する可撓材から成る可とう管５が、対向配置される一対の配管１，３それぞれの開口部２，４に連通接続されて成る免震用配管継手において、前記可とう管５の管内面５ｍが周方向で凹凸Ｍを有する状態に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の免震用配管継手において、前記凹凸Ｍは、管軸方向に延びる溝の複数を前記管内面５ｍに形成することによって構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の免震用配管継手において、前記可とう管５に管軸方向の圧縮荷重が作用したときには前記可とう管５が予め定められた方向に曲がり変形するように、前記凹凸Mの周方向での単位長さ当りの配置密度又は断面の大きさが周方向で異なるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の免震用配管継手において、前記可とう管５がその管軸方向の圧縮荷重を受けたときの下方への変形を防止する手段１２が装備されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、可とう管の管内面には周方向で凹凸が付いているから、例え完全に可とう管が潰れるように変形しても、少なくとも僅かな間隙が管軸方向に延びることによる流路が形成されるようになり、従来のように流路が閉塞されることが回避される。その結果、より強い圧縮荷重が作用して可とう管が屈曲変形しても内部流路の確保が可能となり、内部圧力の高低如何に拘らずに座屈変形時の可とう管の破損が回避されるという改善された免震用配管継手を提供することができる。
【００１２】
即ち、請求項１の免震用配管継手によれば、可とう管を一対の配管に連通接続するだけの簡単な構成で、免震用配管継手全体の低コスト化、省スペース化及び面倒なメンテナンスの不要化が図れると共に、地震発生に伴って変位側排水配管に大きな変位力が作用したときは、可とう管自体が有する優れた伸縮性、屈曲性によって水平方向の変位を適正に吸収させて排水配管の揺れを防ぐことが可能である。そして、地震発生に伴って変位側排水配管に大きな変位力が作用したときは、可とう管自体が有する優れた伸縮性、屈曲性によって水平方向の変位を適正に吸収させて排水配管の揺れを防ぐことが可能である。また、可とう管が下方に曲がり変形しないことにより、地震発生時に可とう管が下方向に屈曲変形しその屈曲部に固形物が溜まって復元性能が損なわれるという事態を避け、地震が修まった後は可とう管が持っている復元力で元の直線状配置姿勢に復元させることができ、免震用配管継手としての耐久性を一層高め、変位吸収性能を長期に亘って安定よく維持することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、管軸方向に延びる溝の複数で凹凸を形成してあるので、可とう管の座屈時に確保される流路の断面積を比較的大きなものにし易い利点を有する免震用配管継手を提供することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、流路確保のために可とう管の管内面に形成される溝等の凹凸を利用して、圧縮荷重作用時の可とう管の曲がり方向を定められるようにする手段であり、凹凸の形成という単一種の構成でありながら、座屈等の可とう管潰れ変形時の流路確保と、可とう管に所定方向への曲がり癖付与と、の二種類の効果が得られる合理的な免震用配管継手が実現できている。
【００１５】
請求項４の発明によれば、請求項１〜３の発明による前記いずれかの効果を有するとともに、可とう管の下方への変形を防止する手段によって圧縮加重作用時には可とう管が下方以外の方向に曲がり変形する好ましい作用が、可とう管の管内面の凹凸の有無に拘らずに発揮されるという効果も有する免震用配管継手を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明による免震用配管継手の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は免震用配管継手の全体側面図、図２は図１のＡ−Ａ線での断面図、図３，４は圧縮変形時の可とう管の変形具合を示す側面図、図５，７，８はそれぞれ可とう管の通常時と座屈時の断面図、図６は可とう管の概略の製造方法を示す図、図９は実施例４による可とう管の断面図である。
【００１７】
〔実施例１〕
実施例１による免震用配管継手を図１，図２に示す。免震用配管継手Ｔは、可とう管５を、対向配置される一対の配管１，３それぞれの開口部である接続用フランジ２，４に連通接続するとともに、可とう管５がその管長手方向の圧縮荷重を受けたときの下方への変形を防止する手段１２を有して構成されている。
【００１８】
図１，図２において、配管１は、免震構造が採用されているビル等の建築物の免震構造側に固定された固定側の排水配管で、その端部に固定の接続用フランジ２を含む管端部分１ａは水平面に沿うように配設されている。配管３は、ビル等の建築物の非免震構造側に水平姿勢で固定支持された変位側の排水配管で、その端部に固定の接続用フランジ４を含む管端部分３ａが固定側排水配管１の管端部分１ａとほぼ同一の水平面に沿い、かつ、固定側排水配管１と軸心が一直線状に位置するような同心対向姿勢に配設されている。
【００１９】
可とう管５は、伸縮性及び屈曲性を有する変位吸収用の可撓性ホース５Ｈを主体として有するものであって、その管本体である可撓性ホース５Ｈの軸線方向の両端部には接続用フランジ６，６が固定されている。この可とう管５はほぼ水平面に沿って直線状に配置されており、その両端フランジ６，６を固定側及び変位側排水配管１，３の端部フランジ２，４のそれぞれに複数のボルト・ナット７を介して固定接合することで両排水配管１，３に連通接続されている。
【００２０】
変形防止手段１２は、変位側排水配管３に取付けられる一対の固定フレーム８，８と、これらに亘る状態で取付けられる支持フレーム１０とを有して構成されている。固定フレーム８は、Ｕボルト９を介して変位側排水配管３の管端部分３ａの下部に、軸線方向に所定間隔を空けて一対固定保持されており、これら固定フレーム８，８に略片持ち支持される状態で腕状の支持フレーム１０が、可とう管５の下部位置を通して固定側排水配管１側に向けて斜め上方に延設されている。
【００２１】
支持フレーム１０の先端部に可とう管５の軸線方向中間部を下方から略水平支持面１１Ａで受止め支持する管支持体１１が固定されており、これら各構成部材８，１０，１１により構成されるホース保持構造体としての変形防止手段１２は、可とう管５の自重及び内部排水路中の充満物による撓みを防ぎ、排水逆勾配にならないような排水勾配を保持し、かつ、直線状の可とう管５の水平方向ｘ，ｙへの変位を許容するように可とう管５を変位側排水配管１に保持可能である。
【００２２】
可とう管５は、例えば図５（ａ）に示すように、天然ゴムや合成ゴム、或いは熱可塑性エラストマーなどの高分子弾性体からなる内面層５Ａと、ポリエステルなどの合成繊維にトッピング処理を施した補強コード或いは合成繊維フィラメント等の長繊維からなる補強層５Ｂと、天然ゴムや合成ゴム或いは熱可塑性エラストマー等の高分子弾性体からなる外面層５Ｃとから成る可撓性ホース５Ｈを有して構成されている。可撓性ホース５Ｈの外形は断面真円形状であるが、内面層５Ａで形成される内部流路５Ｄは、その管内面５ｍが周方向で凹凸Ｍが付く状態の円形に形成されている。
【００２３】
凹凸Ｍの具体例は、図５（ａ），(ｂ)に示すように、外径方向に凹入して軸線方向（管軸方向の一例）に延びる状態で内面層５Ａの上下左右の四箇所に形成される複数の溝Ｍである。尚、凹凸Ｍは溝の他、管内面５ｍが文字通り凹凸や起伏する構成、或いは内径方向に突出する管軸方向に延びる凸条（図９に示すように、管内面ｍの周方向で適宜に形成される断面半円状の凸条１３：実施例４）を設ける等、種々の変更が可能である。つまり、凹凸Ｍとは、文字通りの凹凸の他、溝、起伏、凹部（凹条）、凸部（凸条）等を総称したものであると定義することができる。
【００２４】
さて、それら溝Ｍを管内面ｍに設けたことにより、可とう管５が軸線方向の圧縮変位力を受けたとき、可とう管５がホース支持体１１の水平支持面１１Ａとは異なる方向、即ち、水平方向ｙ又は垂直方向ｚに座屈変形可能な形態に構成されている。つまり、上下左右の溝Ｍに応力集中するからであり、例えば、左右の溝Ｍ，Ｍに応力集中する場合は、変形防止手段１２によって下方に曲がれないので、図３に示すように、上方に凸となるよう垂直方向ｚに変形することとなる。
【００２５】
上記構成の免震用配管継手Ｔにおいて、通常時は、可とう管５が図１の実線に示すような直線状姿勢でホース支持体１１の略水平支持面１１Ａ上に受止め支持されており、可とう管５の自重及び内部排水路中の充満物による撓みを防ぐとともに、排水勾配が付いている場合には排水逆勾配にならないように保持し所定の排水機能が保持されている。そして、地震が発生し建築物と地盤との間、つまり、固定側排水配管１と変位側排水配管３が図１の仮想線で示すように、水平面の＋ｘ方向に大きく相対変位した時（引張り荷重時）は、可とう管５が自身の有する優れた伸縮性により略水平支持面１１Ａ上に沿って水平レベルを保持したまま軸線方向に伸長して水平変位を吸収することになる。
【００２６】
そして、地震の発生に伴い固定側排水配管１と変位側排水配管３が水平面の−ｘ方向に大きく相対変位して可とう管５にその軸線方向の圧縮変位力が加わった時（圧縮荷重時）は、可とう管５の中間部が、変形防止手段１２の作用によって、図３に示すように、変形防止手段１２におけるホース支持体１１の水平支持面１１Ａとは異なる垂直方向ｚに座屈変形し、ホース支持体１１を変形させたり、破損させたりすることなく、水平変位を吸収することができる。この場合に、地震の発生に伴い固定側排水配管１と変位側排水配管３とが水平面の±ｙ方向にも相対変位した場合には、可とう管５が自身の有する優れた屈曲性により略水平支持面１１Ａ上に沿って水平レベルを保持したまま軸線方向に対して直交する方向に屈曲（偏心）して水平変位を吸収することができる。
【００２７】
激しい地震等により、水平面の−ｘ方向により大きく相対変位して強烈な圧縮方向荷重が作用した場合には、図４に示すように、三箇所で完全に折れ曲がるように可とう管５が屈曲変形してしまう。この場合、図１０（ａ）に示すように、管内面５ｍも真円である従来の可とう管５であれば、座屈時には、図１０（ｂ）に示すように完全に可とう管５が潰れて内部流路５Ｄが消滅するように閉塞されてしまう。これに対して、図５（ａ）に示す本発明による可とう管５では、管内面５ｍに形成された各溝Ｍにより、可とう管５が潰れるように完全に折れ曲がる座屈時でも、図５（ｂ）に示すように、上下の溝Ｍ，Ｍが重なり合うことによる中央流路ｒｃ、及び左右の溝Ｍ，Ｍによる左右一対の端部流路ｒｔ，ｒｔが形成されるようになり、ある程度の流路が確保されるのである。
【００２８】
要するに、本発明による免震用配管継手Ｔによれば、高圧使用においても常に可とう管５での流路が確保されるため、急激な圧力上昇が防がれる効果がある。溝Ｍの箇所は１箇所や２箇所でも可能であるが、圧縮方向の変位速度が高い場合等、圧力上昇が急激になることもあることから、ある程度の流路を確保すべく４箇所以上の溝Ｍを設けるのが好ましい。例えば溝Ｍの寸法は、溝深さが５ｍｍ以上で溝幅が内部流路５Ｄの口径の１／４を確保するようにすれば、可とう管潰れ屈曲時の閉塞を発生させず、かつ、実質的に機能する流路を確保することが可能になる。
【００２９】
例として、０．７ＭＰａ以上の圧力で送水しながら、圧縮方向に４００ｍｍ／ｓｅｃ速度で変位を可とう管５に加えた場合、内部流路５Ｄが真円である従来の免震用配管継手では座屈等の潰れ屈曲によって可とう管が閉塞するため、内圧が３〜４倍にも上昇する。これに対して、本発明のように溝Ｍ付タイプの可とう管５が採用された免震用配管継手Ｔの場合には、瞬間的な圧力上昇は０．７ＭＰａの１．５倍以下であり、即時に元圧に戻るようになるので、製品（可とう管）に与える負荷が小さく、品質や信頼性がより高いものとなる。
【００３０】
また、設置スペースが狭く、屈曲時の方向により他の機器と接触するおそれがあるような場合には、溝Ｍの深さを可とう管の縦、横で互いに異ならせることにより、屈曲方向を限定することが可能である（後述の実施例２を参照）。例えば、横方向の溝深さを縦方向の溝より深くした場合には、その部位（横方向の溝部分）の肉厚が薄くなるため可とう管の屈曲方向は上下となり、縦方向の溝深さを横方向の溝より深くした場合には、左右方向に屈曲するようになる。
【００３１】
参考に、可とう管５の作り方の概略を説明すると、まず図６（ａ）に示すように、外周４箇所に湾曲凸条２２を有する内筒型２１に、可とう管５を形成するための三層の帯状材料２３を巻き付ける巻付け工程を行う。次いで、図６（ｂ）に示すように、内筒型２１に巻き付けられた帯状材料２３を加硫して一体化及び安定化させてから、内筒型２１を抜き去る加硫工程を行う、というものである。
【００３２】
〔実施例２〕
実施例２による免震用配管継手は、実施例１における可とう管５のみが変更されたものである。即ち、図７に示すように、可とう管５における溝Ｍを周方向に不均一に形成させる手段である。具体例として、図７（ａ）に示すように、可撓性ホース５Ｈの管内面５ｍにおいて、左右には溝Ｍをそれぞれ１箇所ずつ形成し、上側には上端部とその左右に所定間隔を空けて１個ずつの計３箇所に形成し、下側には下端部とのその左右に続けて２箇所ずつの計５箇所に形成するのである。このような不均一配置の溝Ｍにより、管軸方向の圧縮荷重が可とう管５に作用した場合には、図７（ｂ）に示すように、座屈し易い順番が管下部、管上部、管左右部となることから、やはり図３や図４に示すように上方に凸となるように屈曲変形するようになる。
【００３３】
つまり、管軸方向の圧縮荷重が作用したときには、可とう管５が予め定められた方向に曲がり変形するように、凹凸である複数の溝Ｍの周方向での単位長さ当りの配置密度又は断面の大きさを周方向で異ならせてある、という構成が為されている。この場合、図示は省略するが、図５（ａ）に示す均等角度毎に溝Ｍを配する構成であっても、各ｍ溝Ｍの断面積（断面の大きさ）に差を付ければ所望する方向に曲がり変形させることが可能である。
【００３４】
〔実施例３〕
実施例３による免震用配管継手は、実施例1における可とう管５のみが変更されたものである。即ち、可とう管５の断面形状は、図８（ａ）に示すように、凹凸Ｍが周方向にでンダムに形成された管内面５ｍを有する構造でも良い。この場合、圧縮荷重によって潰れた場合には、図８（ｂ）に示すように、閉塞されてしまうことは無く、ランダムな形状の流路（中間流路ｒｍ等）が形成されるようになり、内部流路が確保されるのである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１による免震用配管継手の構造を示す全体側面図
【図２】図１のａ−ａ線断面図
【図３】圧縮荷重による変位吸収作用状態を示す側面図
【図４】激しい圧縮荷重による変位吸収作用状態を示す側面図
【図５】可とう管の断面図を示し、（ａ）は通常時、（ｂ）は図４の座屈時
【図６】可とう管の概略の作り方を示し、（ａ）は巻付け工程、（ｂ）は加硫工程
【図７】可とう管の別断面図を示し（ａ）は通常時、（ｂ）は座屈時（実施例２）
【図８】可とう管の別断面図を示し（ａ）は通常時、（ｂ）は座屈時（実施例３）
【図９】可とう管の別断面形状を示す断面図（実施例４）
【図１０】従来の可とう管の断面図を示し、（ａ）は通常時、（ｂ）は座屈時
【符号の説明】
【００３６】
１          配管
２          開口部
３          配管
４          開口部
５          可とう管
５Ｈ        可撓性ホース
５ｍ        管内面
１２        変形防止手段
Ｍ          凹凸、溝
Ｔ          免震用配管継手
【図１】
2008169888.tif 000003
【図２】
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【図３】
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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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【図９】
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【図１０】
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