(57)【要約】【課題】多様な素材に適用できる圧縮強度が高い補強管を低コストでかつ容易に製造可能とする。【解決手段】プラスチック材からなる管１２の外側面と内側面とに、外側線状部材１３と内側線状部材１４とを、互いに逆方向にスパイラル状に巻きつけて補強管１０を形成する。このようにスパイラルを交差させることにより、圧縮力による変形や潰れに強い補強管１０を低コストでかつ容易に製造できる。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管と、この外管の内側面に密接挿入した内管とを有し、
上記外管と上記内管とは、それぞれスパイラル状に巻いた帯状部材の側端部を接合して形成してあり、
上記外管と内管とのスパイラルは、互いに逆方向に巻いてある
ことを特徴とする補強管。
【請求項２】
請求項１において、前記外管の内側面と前記内管の外側面とは、それぞれの弾性力によって互いに圧着していることを特徴とする補強管。
【請求項３】
管と、
上記管の外側面にスパイラル状に巻きつけた外側線状部材と、
上記管の内側面に上記外側線状部材と逆方向にスパイラル状に巻きつけた内側線状部材とを有する
ことを特徴とする補強管。
【請求項４】
請求項３において、前記外側線状部材は、その弾性力によって前記管を内側方向に締め付けるように巻きつけてあり、
前記内側線状部材は、その弾性力によって前記管を外側方向に拡張するように巻きつけてある
ことを特徴とする補強管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状あるいは線状の部材をスパイラル状に巻きつけて形成した補強管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
すでに１００年以上前から、熱間圧延により製造された鋼帯（「熱延コイル」といわれている。）をスパイラル状に巻き、スパイラルの互い隣接する側端部を連続溶接して結合する、いわゆるスパイラル鋼管が提供されている。また、工場の排気ダクトや排水ホース等では、柔らかいプラスチックチューブに、スパイラル状の金属線や強度の高いプラスチック等を巻きつけて、可撓性を有しつつ補強したものも多数提供されている。さらには帯状の波板をスパイラル状に巻き、プラスチック等で連結、補強した地中埋設管等も多数提供されている。一方今日の材料技術の発展により、多種多様な材料が開発されており、これらの材料は、強度、軽量、耐食性等において、際立った特性を有するものも多い。したがって管やダクトについても、これらの材料の特性を生かした新製品の提案が要請される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述した従来の管やダクトでは、例えば土中に管を埋設する等の、外部から圧縮力を受ける場合に使用すると、次の問題があった。すなわち上述したスパイラル鋼管においては、圧延方向に強化された鋼帯を素材としているため、外側から管に圧縮力がかかる場合に使用すると、スパイラルと直角方向に管が変形し易くなり、管の断面形状が大きく歪んで、管を連結して順次延長することが困難であった。
【０００４】
一方、管にスパイラル状の金属性の帯材等を巻きつけて、管を補強したものは、可撓性を有することが主目的となっているため、スパイラルは同一方向に巻かれている。このため外側から圧縮力が加わると、スパイラルと直角方向に変形して潰れ易いという問題があった。また帯状の波板をスパイラル状に巻いた管等は、圧縮力に対して変形したり潰れ難くなるものの、構造が複雑になって製造コストが高くなる。さらに金属製の管をプラスチック製の新素材等で補強する場合には、熱膨張の違いや材料の接着特性等により、相互に接着することが困難な場合も多く、たとえ接着が可能であっても、前処理や接着作業に多大な労力が掛かる場合も多い。
【０００５】
そこで本発明の目的は、多様な素材に適用可能であって、低コストでかつ容易に製造可能な圧縮強度が高い補強管を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明による補強管の第１の特徴は、外管と、この外管の内側面に密接挿入した内管とを有し、この外管と内管とは、それぞれスパイラル状に巻いた帯状部材の側端部を接合して形成してあり、この外管と内管とのスパイラルは、互いに逆方向に巻いてあることにある。また本発明による補強管の第２の特徴は、上記特徴１に記載した外管の内側面と内管の外側面とは、それぞれの弾性力によって互いに圧着していることにある。
【０００７】
ここで外管と内管とを構成する帯状部材は、鋼に限らずアルミ等の非鉄金属や、プラスッチク、複合素材、コンクリート等の非金属も含む。また帯状部材の側端部が互いに隣接する部分の接合は、溶接に限らず、ロー付け、エポキシ樹脂剤等の接着剤、あるいはセメント等で接合する場合も含む。
【０００８】
このように外管と内管とが、帯状部材からなるスパイラルが互いに交差するように構成してあるため、例え帯状部材が長手方向に強化されたものであっても、圧縮力に対して、スパイラルと直角方向に管が変形し難くなる。したがって管の断面形状の歪みが減少し、管を連結して順次延長することも容易になる。また外管と内管とを、互いに弾性力によって圧着することによって、相互の移動が拘束され、圧縮力に対する変形や潰れの発生をより低減することができる。
【０００９】
本発明による補強管の第３の特徴は、管と、この管の外側面にスパイラル状に巻きつけた外側線状部材と、この管の内側面にこの外側線状部材と逆方向にスパイラル状に巻きつけた内側線状部材とを有することにある。また本発明による補強管の第４の特長は、上記特徴３に記載した外側線状部材は、その弾性力によって上記管を内側方向に締め付けるように巻きつけてあり、上記内側線状部材は、その弾性力によって上記管を外側方向に拡張するように巻きつけてあることにある。
【００１０】
ここで管の断面形状は、円形状のものに限らず、その他楕円、矩形、多角形のものも含まれる。また管の素材は、鉄やアルミ等の金属の他、プラスチック、紙、ゴム、コンクリート等の非金属も含む。そして管の形状は、周上に長さ方向の切れ目の無い通常のものの他、切れ目のあるもの、薄板を円筒状に順次巻き重ねたもの、金網等の通気性のあるものも含まれる。また外側線状部材及び内側線状部材の断面形状は、円形状のものに限らず、その他楕円、矩形、多角形等の形状のものも含まれる。そして外側線状部材及び内側線状部材の素材は、鉄やアルミ等の金属の他、プラスチックやコンクリート等の非金属も含む。
【００１１】
このように発明を構成することによって、次の効果が得られる。第１に、管に外側線状部材と内側線状部材とを、互いにスパイラルが交差するように巻きつけて補強することによって、圧縮力に対してスパイラルと直角方向に管が変形したり潰れたりし難くなる。第２に、単に管の内外側に外側線状部材と内側線状部材とをスパイラル状に巻きつけるだけで、極めて容易に補強管を成形できる。したがって巻きつけ精度を厳しく要求しない場合には、現場で手作業で成形できる。
【００１２】
第３に、外側線状部材と内側線状部材とを、その弾性力によって管の外側と内側から締め付けるように巻きつけることによって、外側線状部材と内側線状部材とが、管の外側面と内側面とに強く圧接されて、相互にずれることが防止できる。このため補強管の剛性や強度が大幅に増加して、いっそう変形したり潰れたりし難くなる。したがって、溶接や接着が困難な素材についても、外側線状部材と内側線状部材と管とが、相互にずれることを防止することができ、補強管の剛性や強度を大幅に増加することができる。第４に、上述したように、管、外側線状部材及び内側線状部材には、多様な素材を、それぞれの特性を活かしつつ使用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に示す補強管１は、それぞれ円形断面形状を有する外管３と、この外管の内側面に密接挿入した内管４とから構成してある。そして、外管３と内管４とは、それぞれスパイラル状に巻いた鋼帯の側端部が互いに隣接する部分３ａ，４ａを溶接して接合してある。なお外管３と内管４とのスパイラルは、互いに逆方向に巻いてあり、この外管の内側面とこの内管の外側面とは、それぞれの弾性力によって互いに圧着している。
【００１４】
この補強管１の製作は、まずドラム状に巻いた鋼帯を、アンコイラーで巻き戻し、レベラーを通して巻き癖をとる。次に鋼帯の両側端部を所定の幅にトリミングして、斜め方向から円筒冶具に巻き取らせて、連続的にスパイラル形状に形成する。なお製造する管の直径は、鋼帯の幅とスパイラル成形角度によって決まる。次にスパイラルの側端部が互いに隣接する部分を、自動サブマージアーク溶接によって、内側と外側から連続溶接する。そして所定の長さ毎に切断して、切断面を仕上げて完成させる。
【００１５】
外管３の直径は、内管４の直径より締まり代分だけわずかに大きく形成してあり、この外管の内側面と、この内管の外側面の溶接ビードの盛り上がり部分は、切削してある。そして外管３を、加熱コイルの中を通して均一に加熱膨張させ、その中に内管４を挿入後、冷却して補強管１を完成させる。
【００１６】
なお外管３と内管４とが、プラスチック等の非金属からなる場合には、まずこの内管を冶具等に巻きつけてスパイラル状に形成する。次に内管４の外側上にエポキシ樹脂剤等の接着剤を塗布し、その上からこの外管３を、この内管を締め付けるように逆方向にスパイラル状に巻きつけて成形することもできる。
【００１７】
次に図２に示す補強管１０は、円断面形状を有するプラスチック製の管１２と、この管の外側面にスパイラル状に巻きつけた、円断面形状を有するステンレス製の外側線状部材１３と、この管の内側面に、この外側線状部材と逆方向にスパイラル状に巻きつけた、円断面形状を有するステンレス製の内側線状部材１４とから構成されている。また図３に示す補強管２０は、円断面形状を有するアルミ製の管２２と、この管の外側面にスパイラル状に巻きつけた、ステンレス製の平板からなる外側線状部材２３と、この管の内側面に、この外側線状部材と逆方向にスパイラル状に巻きつけたステンレス製の平板からなる内側線状部材２４とから構成されている。
【００１８】
この補強管１０，２０の製作は、まず外側線状部材１３，２３を、管１２，２２の外径より小さ目の直径を有するスパイラル状に形成する。次に内側線状部材１４，２４を、管１２，２２の内径より大きめ目の直径を有し、かつ外側線状部材１３，２３とは逆方向のスパイラル状に形成する。そしてまず内側線状部材１４，２４を長手方向に引っ張り、スパイラルの直径を減少させて、管１２，２２の内側に挿入装着する。次に外側線状部材１３，２３を長手方向に圧縮し、スパイラルの直径を増大させて、管１２，２２の外側に挿入装着する。
【００１９】
なお外側線状部材１３，２３や、内側線状部材１４，２４をスパイラル状に形成する方法としては、あらかじめ管１２，２２の外径より小さ目、及び内径より大き目の直径を有する円筒冶具にスパイラル状に巻きつけて、必要に応じて巻き戻り防止のための熱処理等を行って形成する。あるいは外側線状部材１３等を容易にスパイラル状に巻くことができる場合には、管１２，２２自体の外側面に、外側線状部材１３，２３と、内側線状部材１４，２４とをスパイラル状に巻きつけ、その後取り外して、長手方向に引っ張る、あるいは圧縮することによって、スパイラルの直径を縮小、あるいは拡大するように塑性変形させて、管１２，２２の外側あるいは内側に密接挿入することもできる。
【００２０】
次にこの補強管１０等の使用例を説明する。図４は、プレストレス・コンクリート３０を製作する場合に、緊張材を挿入する貫通穴の形成に補強管１０を利用する例を示している。すなわち従来は鋼管等のパイプをコンクリートに埋設し、この穴に緊張材を挿入して、コンクリートを圧縮していた。しかし鋼管の両端面をコンクリートと面一に整形するには労力が掛かる。また緊張材の腐食防止のために、通常鋼管とパイプの間にコンクリートを注入するが、鋼管の内外のコンクリートが、鋼管で隔てられてしまうので、実質的に緊張材を軸方向にコンクリートで固定することができない。一方図２に示す補強管１０を埋設すれば、両端面をコンクリートと面一に整形するためには、内外側線状部材１３，１４を切断するだけで足りるため、比較的容易となる。また内外側線状部材１３，１４が管１２の周面から突起しているので、この管の内側のコンクリートを介して、緊張材をこの管の外側のコンクリートと軸方向に固定することができる。さらに断面積等が大きく、大きなコンクリートの重量が加わる場合にも、プラスチック管や薄板金属管等と比較して、コンクリートが固まる間の変形や潰れが発生し難くなる。
【００２１】
図５は、光ファイバー５０を所定の位置において支持する、コンクリート製のブロック４０に、貫通穴を設けるために図２に示す補強管１０を利用する例を示している。特に現場でコンクリート製のブロック４０を形成する場合には、鋼管に比べて取り扱いが簡単で、かつ多少可撓性を有する補強管１０は、実際の支持位置等に合わせて、より柔軟に利用することができる。またプラスチック管と比較すると、コンクリート製のブロック４０が固まらないうちに大きな外力が加わっても、補強管１０は潰れ難い。
【００２２】
図６は、光ファイバー等の地下ケーブル５０を通すための通路を、補強管１０で形成する例を示している。すなわち補強管１０を土中に埋設し、地下スペース７０に設けたターミナル６０を経由して、地下ケーブル５０がこの補強管の中に通してある。今日の情報技術の急激な発展に伴い、光ファイバー等の地下通信網の敷設が急増すると考えられ、潰れ難く、かつ安価で取り扱いが容易な本発明による補強管１０を利用することで、このような社会的な要請に十分応えることができる。
【００２３】
図７は、補強管８０を、排水や通気用に使用する比較的直径の大きなトンネルの補強に利用する例を示している。すなわち先ずトンネルを所定の長さだけ堀進み、鋼帯をスパイラル状に形成した所定の長さの外側線状部材８３を、トンネルの内壁に装着する。次に所定の長さの繊維強化プラスチック管８２を、外側線状部材８３の内側に密接挿入する。そして繊維強化プラスチック管８２の内側に、鋼帯を逆方向にスパイラル状に巻いて形成した所定の長さの内側線状部材８４を密接挿入する。次に所定の長さだけ更にトンネルを掘進み、上述と同様な手段によって補強管８０を敷設する。ここで繊維強化プラスチック管８２の連結は、エポキシ樹脂剤等の接着剤で行い、外側線状部材８３や内側線状部材８４の連結は、溶接や連結部品等で行う。なおトンネルの出入口において、補強管８０の両端部をコンクリート９０，９０で固定する。
【００２４】
なお外側線状部材８３や内側線状部材８４のスパイラルのピッチを小さくしておけば、繊維強化プラスチック管８２の代わりに、引張り強度の大きい繊維強化プラスチックシートやスパンボンド製の不織布を使用することもできる。また外側線状部材８３や内側線状部材８４は、鋼帯をスパイラルに巻いたものに限らず、長手方向に鉄筋を配したコンクリートのセグメントを、スパイラル状に連ぎ合わせて形成してもよい。そして外側線状部材８３等を上述したコンクリートのセグメントで形成する場合には、この外側線状部材等の側端部が互いに接触するようなスパイラル形状とすることにより、プラスチック管等の管８２を省略することもできる。
【００２５】
このように比較的直径の大きい排水や通風用等のトンネルに補強管８０を利用することによって、従来のように波型鋼管のセグメントをトンネル内で溶接組立てしたり、膨大な数のレンガや亀甲型のコンクリートセグメントを、一々組み合わせて接合する場合に比べて、建設労力や建設工期が大幅に低減できる。
【００２６】
【発明の効果】
第１に、補強管を、スパイラル鋼管からなる外管に、この外管とスパイラルが交差するように形成したスパイラル鋼管からなる内管を密接挿入して形成することにより、例え帯状部材が長手方向に強化されたものであっても、圧縮力に対して、スパイラルと直角方向に管が変形し難くなる。したがって管の断面形状の歪みが減少し、管を連結して順次延長することも容易になる。第２に、外管と内管とを、それぞれの弾性力によって互いに圧着することによって、相互の移動が拘束され、圧縮力に対する変形や潰れの発生をより低減することができる。
【００２７】
第３に、管に外側線状部材と内側線状部材とを、互いにスパイラルが交差するように巻きつけて補強することによって、圧縮力に対してスパイラルと直角方向に管が変形したり潰れたりし難くなる。第４に、単に管の内外側に外側線状部材と内側線状部材とをスパイラル状に巻きつけるだけで、極めて容易に補強管を形成できる。したがって巻きつけ精度を厳しく要求しない場合には、現場で手作業で形成できる。
【００２８】
第５に、外側線状部材と内側線状部材とを、その弾性力によって管の外側と内側から締め付けるように巻きつけることによって、外側線状部材と内側線状部材とが、管の外側面と内側面とに強く圧接されて、相互にずれることが防止できる。このため補強管の剛性や強度が大幅に増加して、いっそう変形したり潰れたりし難くなる。また相互に接着が困難な素材についても、外側線状部材と内側線状部材と管とが、相互にずれることを防止することができ、補強管の剛性や強度を大幅に増加することができる。第６に、管、外側線状部材及び内側線状部材には、多様な素材を、それぞれの特性を活かしつつ使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】補強管の一部拡大断面図である。
【図２】他の補強管の拡大断面図である。
【図３】他の補強管の拡大断面図である。
【図４】補強管の利用例の説明図である。
【図５】補強管の他の利用例の説明図である。
【図６】補強管の他の利用例の説明図である。
【図７】補強管の他の利用例の説明図である。
【符号の説明】
１，１０，２０，８０　　補強管
１２，２２，８２　　　　管
１３，２３，８３　　　　外側線状部材
１４，２４，８４　　　　内側線状部材
３　　　　　　　　　　　外管
４　　　　　　　　　　　内管
３０　　　　　　　　　プレストレスコンクリート
４０　　　　　　　　　コンクリートブロック
【図１】
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【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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