(57)【要約】【課題】既設管が硬い鋼製カラーが用いられたコンクリート管や伸び易い塩化ビニル管の場合にも、既設管を容易に破壊できる地中管取替え装置を提供する。【解決手段】頭部（５２）と胴部（５３）と新設管連結部（５４）とを備える地中管取替え装置（５０）において、頭部は、胴部の先端周縁部（５６）に径方向に揺動可能に結合された複数の後方ペタル（５８）と、後方ペタルの先端に径方向に揺動可能に支持された複数の前方ペタル（６０）と、前方ペタルの先端をそれぞれ軸支する先端コーン（６２）と、少なくとも１つ以上の前方ペタルの後端部付近に設けられた前方刃（６４）と、この前方刃の直後に位置して後方ペタルの前端部付近に設けられ後方刃（６６）と、前方ペタル及び後方ペタルを揺動させるアクチュエータ（７０）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部と胴部と新設管連結部とを備える地中管取替え装置において、
前記頭部は、前記胴部の先端の周縁部に径方向に揺動可能に連結された複数の後方ペタルと、該後方ペタルの先端に径方向に揺動可能に連結された複数の前方ペタルと、該前方ペタルの先端に連結された先端コーンと、１つ以上の前記前方ペタルの後端部又は１つ以上の前記後方ペタルの前端部に設けられた刃と、前記前方ペタル及び後方ペタルを揺動させるアクチュエータとを備えたことを特徴とする地中管取替え装置。
【請求項２】
頭部と胴部と新設管連結部とを備える地中管取替え装置において、
前記頭部は、前記胴部の先端の周縁部に径方向に揺動可能に連結された複数の後方ペタルと、該後方ペタルの先端に径方向に揺動可能に連結された複数の前方ペタルと、該前方ペタルの先端に連結された先端コーンと、前記前方ペタルの後端部に設けられた前方刃と、該前方刃の直後で前記後方ペタルの前端部に設けられた後方刃と、前記前方ペタル及び後方ペタルを揺動させるアクチュエータとを備えたことを特徴とする地中管取替え装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは頭部後方の中心軸上に設置され、前記アクチェータのラムの先端部と前記前方ペタル又は後方ペタルとはリンクによって連結されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の地中管取替え装置。
【請求項４】
前記前方ペタル及び前記後方ペタルの両側にはそれぞれ側方張出し部が設けられ、該側方張出し部は隣接する前方ペタル及び後方ペタルの側方張出し部と摺動可能に重なることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の地中管取替え装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地面を開削することなく地下に埋設された下水道管等の既設管を破壊しながら新設管に取り替えていくときに使用する地中管取替え装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の地中管取替え装置としては、下記特許文献１に開示されたようなものが知られている。この地中管取替え装置を図７に示す。
【０００３】
この地中管取替え装置は、図７に示したように、鋼製の頭部２２と胴部２３と新設管連結部２４とからなる。頭部２２は、破壊する既設管４５と同じかいくらか細くされており、その前端には図示しない牽引ケーブルを接続する目４１を有するシャックルハウジング４０が設けられる。胴部２３は、破壊する既設管４５よりいくらか太くされており、その先端には頭部２２へ連続するテーパが設けられている。新設管締部２４には、新たに設置する新設管４３が接続される。
【０００４】
頭部２２には溝２５が設けられていて、この溝２５内に切削羽根２６が配置されており、頭部２２の中心軸に沿って流体圧アクチュエータのラム３９が配置されている。切削羽根２６は、その前端をピン２７によって頭部２２に軸支されており、その外方側が刃２９になっており、その内面に流体圧アクチュエータのラム３９が当接しており、ラム３９を前後させることによって、切削羽根２６を頭部２２から出没させることができるようになっている。
【０００５】
この地中管取替え装置によって既設管４５を新設管４３に取り替えるときは、この地中管取替え装置の新設管連結部２４に新設管４３を接続し、切削羽根２６の刃２９を頭部２２から突出させ、シャックルハウジング４０に牽引ケーブルを接続して前方の縦抗内に設置した牽引手段によって牽引する。これによって、この地中管取替え装置は、切削羽根２６の刃２９によって既設管４５を切断破壊しながら前進して、既設管４５を新設管４３に置き換えていく。
【０００６】
この地中管取替え装置によれば、地面を開削することなく地下に埋設された下水道管等の既設管４５を破壊しながら、既設管４５を新設管４３に取り替えていくことができるため、取替えの費用軽減や工期短縮を実現できる。
【０００７】
【特許文献１】特公昭６０−２７８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１に開示された地中管取替え装置は、切削羽根２６の刃２９を頭部２２に設けられた溝２５内からいくらか突出させた状態で前進することによってコンクリート製の既設管４５を破壊しているが、既設管４５が、継ぎ手に硬い鋼製カラーが用いられたコンクリート管や、伸び易い塩化ビニル管の場合には、切削羽根２６の刃２９によって既設管４５を容易に破壊できない事態が起き易いという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、既設管が硬い鋼製カラーが用いられたコンクリート管や伸び易い塩化ビニル管の場合にも、既設管を容易に破壊できる地中管取替え装置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】
【００１０】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、頭部と胴部と新設管連結部とを備える地中管取替え装置において、前記頭部は、前記胴部の先端の周縁部に径方向に揺動可能に連結された複数の後方ペタルと、該後方ペタルの先端に径方向に揺動可能に連結された複数の前方ペタルと、該前方ペタルの先端に連結された先端コーンと、１つ以上の前記前方ペタルの後端部又は１つ以上の前記後方ペタルの前端部に設けられた刃と、前記前方ペタル及び後方ペタルを揺動させるアクチュエータとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、頭部と胴部と新設管連結部とを備える地中管取替え装置において、前記頭部は、前記胴部の先端の周縁部に径方向に揺動可能に連結された複数の後方ペタルと、該後方ペタルの先端に径方向に揺動可能に連結された複数の前方ペタルと、該前方ペタルの先端に連結された先端コーンと、前記前方ペタルの後端部に設けられた前方刃と、該前方刃の直後で前記後方ペタルの前端部に設けられた後方刃と、前記前方ペタル及び後方ペタルを揺動させるアクチュエータとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記アクチュエータは頭部後方の中心軸上に設置され、前記アクチェータのラムの先端部と前記前方ペタル又は後方ペタルとはリンクによって連結されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１，２又は３に係る発明において、前記前方ペタル及び前記後方ペタルの両側にはそれぞれ側方張出し部が設けられ、該側方張出し部は隣接する前方ペタル及び後方ペタルの側方張出し部と摺動可能に重なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、地中管取替え装置において、頭部は、胴部の先端の周縁部に径方向に揺動可能に連結された複数の後方ペタルと、該後方ペタルの先端に径方向に揺動可能に連結された複数の前方ペタルと、該前方ペタルの先端に連結された先端コーンと、１つ以上の前記前方ペタルの後端部又は１つ以上の前記後方ペタルの前端部に設けられた刃と、前記前方ペタル及び後方ペタルを揺動させるアクチュエータとを備えたから、地中管取替え装置を既設管内に進入させて、アクチュエータを作動させ、前方ペタル及び後方ペタルを揺動させ、刃の設けられた部分の直径を増大させることによって、既設管を破壊できる。そして、地中管取替え装置の前進と、刃の設けられた部分の直径増大による既設管の破壊とを繰り返すことにより、容易に既設管を新設管へ取り替えることができる。しかも、刃の設けられた部分は最も直径を増減できる位置であるから、既設管が伸び易い塩化ビニル管であっても既設管を容易に破壊できる。また、既設管の継ぎ手に硬い鋼製のカラーが用いられていても、地中管取替え装置を強い力で引張るか又は押す必要なく、刃の設けられた部分の直径を増すだけで既設管を容易に破壊できる。このため、地中管取替え装置を推進させるには、大きな力を必要としないので、地中管取替えが従来ののものより容易である。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、さらに、既設管を破壊する刃として、前方ペタルの後端部に設けられた前方刃と、該前方刃の直後で後方ペタルの前端部に設けられた後方刃とを備えるから、前方刃と後方刃を合わせた全長が長くなり、一度に破壊できる長さが長くなって、いっそう効率的な地中管取替えが可能になる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、さらに、アクチュエータは頭部後方の中心軸上に設置され、前記アクチェータのラムの先端部と前方ペタル又は後方ペタルとはリンクによって連結されたから、１つのアクチュエータによって多数の前方ペタル及び後方ペタルを揺動させることができ、コストとスペースを節減できる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、さらに、前記前方ペタル及び前記後方ペタルの両側にはそれぞれ側方張出し部が設けられ、該側方張出し部は隣接する前方ペタル及び後方ペタルの側方張出し部と摺動可能に重なるから、地中管取替え装置内に土砂や既設管の破片が浸入することがなく、故障の発生が少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて、本発明の地中管取替え装置の一実施例を説明する。図１は、地中管取替え装置５０の頭部５２の直径を縮めたときの縦断面図である。図２は、地中管取替え装置５０の頭部５２直径を拡大したときの縦断面図である。図３は、図１においてIII−III線に沿う横断面図である。図４は、図１においてIV−IV線に沿う横断面図である。図５は、図２においてＶ−Ｖ線に沿う横断面図である。図６は、図２においてVI−VI線に沿う横断面図である。
【００１９】
この地中管取替え装置５０も鋼製の頭部５２と胴部５３と既設管連結部５４とからなり、胴部５３と既設管連結部５４とは従来のものと略同じ構成である。ただし、頭部５２については、以下に述べるように改良されている。
【００２０】
頭部５２は、胴部５３の先端周縁部５６に径方向に揺動可能に連結された３対の後方ペタル５８と、この後方ペタル５８の先端に径方向に揺動可能に連結された３対の前方ペタル６０と、この前方ペタル６０の先端に連結された先端コーン６２とからなる。地中管取替え装置５０の鉛直面に位置する一対の前方ペタル６０の後端部、同じく一対の後方ペタル５８の前端部には、それぞれ前方刃６４及び後方刃６６が溶接等によって固定される。前方刃６４と後方刃６６の前端側には、既設管４５内を前進し易いようにテーパ部が設けられる。
【００２１】
頭部５２の中心軸６８上で後端付近には流体圧（油圧又は空気圧）で作動するアクチェータ７０が設置され、アクチュエータ７０のラム７２の先端部７４と後方ペタル５８の先端とはリンク７６によって連結されている。もちろん、ラム７２の先端部７４と前方ペタル６０の後端とをリンク７６によって連結するように変更してもよい。ここで、アクチュエータ７０を作動させてラム７２を前進させると、頭部５２における前方刃６４及び後方刃６６の位置する部分の直径を大きく増大させることができ、ラム７２を後進させると、頭部５２における前方刃６４及び後方刃６６の位置する部分の直径を小さくして、前方ペタル６０及び後方ペタル５８を一直線にできる。前方刃６４及び後方刃６６の位置する部分の直径は、頭部５２を縮径して既設管４５に挿入したとき、前方刃６４が既設管４５に当接する程度が望ましい。前方ペタル６０の後端に前方刃６４を取付、後方ペタル５８の前端に後方刃６６を取り付けたのは、最も直径を増減できる位置で、なるべく両刃６４、６６を合わせた全長を長くするためである。
【００２２】
各前方ペタル６０と各後方ペタル５８の両側には側方張出し部８０ａ、８０ｂが設けられる。各ペタル５８、６０の一側の側方張出し部８０ａは隣接するペタル５８、６０の他側の側方張出し部８０ｂと摺動可能に重なり、各ペタル５８、６０の他側の側方張出し部８０ｂは隣接するペタル５８、６０の一側の側方張出し部８０ａと摺動可能に重なる。この側方張出し部８０ａ、８０ｂを設けたことにより、前方刃６４及び後方刃６６の位置する部分の直径を大きく増大させても、隣接するペタル５８、６０の間に隙間を生ずることがないので、地中管取替え装置５０内に土砂や既設管４５の破片が浸入することがなくなる。
【００２３】
先端コーン６２には、図示しない牽引ケーブルを接続するために、図示しないスイベルジョイントが設けられる。
【００２４】
この地中管取替え装置５０によって既設管４５を新設管４３に取り替えるときは、図１に示したように、この地中管取替え装置５０の新設管連結部５４に新設管４３を接続し、頭部５２を縮径した状態で、先端コーン６２を図示しない牽引ケーブルで引張るとともに、新設管４３の後部を図示しないジャッキで押して、前方刃６４が破壊前の既設管４５に当接するか浅い傷を与える程度に地中管取替え装置５０を前進させる。次に、図２に示したように、アクチュエータ７０を作動させてラム７２を前進させて、頭部５２における前方刃６４及び後方刃６６の位置する部分の直径を大きく増大させる。すると、前方刃６４及び後方刃６６によって既設管４５が切断破壊される。次に、アクチュエータ７０を作動させてラム７２を後進させて、再び図１に示したように、頭部５２における前方刃６４及び後方刃６６の位置する部分の直径を小さくして、地中管取替え装置５０を前進させる。
【００２５】
以下、頭部５２の縮径した状態での地中管取替え装置５０の前進と、頭部５２の拡径による既設管４５の破壊とを繰り返すことによって、既設管４５を新設管４３に取り替えていくことができる。
【００２６】
本実施例によれば、地中管取替え装置５０を既設管４５内に進入させて、アクチェータ７０を作動させ、前方ペタル６０及び後方ペタル５８を揺動させ、前方刃６４及び後方刃６６の設けられた部分の直径を増大させることによって、容易に既設管４５を破壊できる。そして、地中管取替え装置５０の前進と、前方刃６４及び後方刃６６の設けられた部分の直径増大による既設管４５の破壊とを繰り返すことにより、地面を開削することなく既設管４５を新設管４３へ取り替えることができる。しかも、前方ペタル６０の後端と後方ペタル５８の前端に前方刃６４及び後方刃６６を配置して、両刃６４、６６を合わせた全長を長くしたから、既設管４５を一度にできるだけ長く破壊でき、効率的な地中管取替えが可能になる。
【００２７】
また、前方ペタル６０の後端と後方ペタル５８の前端の最も直径を増減できる位置に前方刃６４及び後方刃６６を配置したから、既設管４５が伸び易い塩化ビニル管であっても容易に破壊できる。既設管４５が継ぎ手に硬い鋼製のカラーが用いられたコンクリート管であっても、地中管取替え装置５０を強い力で引張るか又は押す必要なく、前方刃６４及び後方刃６６の設けられた部分の直径を増すだけで既設管４５を容易に破壊できるので、地中管取替え装置５０を前進させる推進力が小さくて済む。したがって、地中管取替え装置５０の後部に接続された新設管４３の後部を小出力のジャッキで押すとともに、先端コーン６２に接続された牽引ケーブルを小出力のウインチで引張ることで、地中管取替え装置５０を前進させることが可能となるので、地中管取替えを容易に行える。
【００２８】
さらに、アクチュエータ７０は頭部５２後方の中心軸６８上に設置され、アクチュエータ７０のラム７２の先端部と前方ペタル６０又は後方ペタル５８とはリンク７６によって連結されたから、１つのアクチュエータ７０によって多数の前方ペタル６０及び後方ペタル５８を揺動させることができ、コストとスペースを節減できる。
【００２９】
さらに、各ペタル５８、６０の側方張出し部８０ａ、８０ｂは、隣接するペタル５８、６０の側方張出し部８０ａ、８０ｂとは摺動可能に重なるようにされているから、地中管取替え装置５０内に土砂や既設管４５の破片が浸入することがなく、故障の発生が少なくなる。
【００３０】
ところで、本発明は前記実施例に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、前記実施例では３対の前方ペタル６０及び後方ペタル５８を備えたが、前方ペタル６０及び後方ペタル５８は、それぞれ一対以上の複数個であればよく、偶数個に限らず奇数個でもよい。
【００３１】
また、前記実施例では横断面で対角線上の一対の前方ペタル６０、同じく一対の後方ペタル５８にのみ前方刃６４及び後方刃６６を設けたが、少なくと１つ以上の適宜前方ペタル６０又は適宜後方ペタル５８のいずれかにに刃６４、６６を設けるだけでもよい。もちろん、全ての前方ペタル６０及び後方ペタル５８に前方刃６４及び後方刃６６を設けてもよい。
【００３２】
さらに、前記実施例ではアクチュエータ７０のラム７２の先端部７４と後方ペタル５８とをリンク７６によって連結したが、複数のアクチュエータ７０を備え、各アクチュエータ７０のラム７２の先端を直接に後方ペタル５８又は前方ペダル６０に接続してもよい。もちろん、アクチュエータ７０の設置位置も適宜変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の１実施例に係る地中管取替え装置の頭部を縮径した状態の縦断面図である。
【図２】前記地中管取替え装置の頭部を拡径した状態の縦断面図である。
【図３】図１におけるIII−III線に沿う横断面図である。
【図４】図１におけるIV−IV線に沿う横断面図である。
【図５】図２におけるＶ−Ｖ線に沿う横断面図である。
【図６】図２におけるVI−VI線に沿う横断面図である。
【図７】従来の地中管取替え装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
５０    地中管取替え装置
５２    頭部
５４    胴部
５６    新設管連結部
５８    後方ペタル
６０    前方ペタル
６２    先端コーン
６４    前方刃
６６    後方刃
７０    アクチュエータ
７２    ラム
７４    リンク
８０ａ、８０ｂ    側方張出し部
【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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