(57)【要約】【課題】ベローズ管の軸線方向に対して直角な方向にも曲げることができ、温度変化に伴う変位のみならず地震動に伴う変位、更に、角度変位も吸収することができる。【解決手段】水道水が流れるベローズ管１１と、ベローズ管１１の各端部に取り付けられる端管１２，１３と、ベローズが形成されると共に、ベローズ管１１と離間した外側に、ベローズ管１１の端部側を固定端として、ベローズ管１１の軸線の中央部の方向に延在される第１及び第２のカバー１６，１７とを備える。第１のカバー１６は、先端部に第１の直管部が形成されており、第２のカバー１７は、先端部に第２の直管部が形成されており、第１の直管部と第２の直管部とは、ベローズ管１１の略中央部において、移動可能に重ね合わされている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流体が流れるベローズ管と、
上記ベローズ管の各端部に取り付けられる端管と、
ベローズが形成されると共に、上記ベローズ管と離間した外側に、上記ベローズ管の一端部側を固定端として、上記ベローズ管の軸線の中央部の方向に延在される第１のカバーと、
ベローズが形成されると共に、上記ベローズ管と離間した外側に、上記ベローズ管の他端部側を固定端として、上記ベローズ管の軸線の中央部の方向に延在される第２のカバーとを備え、
上記第１のカバーは、上記ベローズ管の軸線の中央部側の先端部に第１の直管部が形成されており、
上記第２のカバーは、上記ベローズ管の軸線の中央部側の先端部に第２の直管部が形成されており、
上記第１の直管部と上記第２の直管部とは、上記ベローズ管の略中央部において、移動可能に重ね合わされていることを特徴とする伸縮管装置。
【請求項２】
上記第１及び第２のカバーは、上記ベローズ管より物理的強度が低いことを特徴とする請求項１記載の伸縮管装置。
【請求項３】
上記第１の直管部と上記第２の直管部とが重なる長さは、上記ベローズ管の伸縮量の半分より長いことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の伸縮管装置。
【請求項４】
上記第１のカバー、上記第２のカバーの少なくとも一方の固定端は、上記端管の端部に固定された鍔の外周部に固定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の内、何れか１項記載の伸縮管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水管橋の露出部、埋設部等において、水道管等の導管の温度変化による伸縮や地盤沈下、地震等による変位の吸収を目的に使用される伸縮管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道管等流体を流す導管の管路においては、温度変化による伸縮を吸収するための管継ぎ手として、伸縮管装置が用いられている。この伸縮管装置は、一般に、伸縮性のあるベローズ管を主たる構成要素とし、ベローズ管の伸縮によって管路の温度変化に伴う伸縮を吸収するようにしている。
【０００３】
このベローズ管は、その特性として、軸線方向の圧縮力が過度に加わったとき、ベローズが軸線に対して直角の方向に座屈してしまう問題がある。そこで、本件出願人は、図４に示すような伸縮管装置を提案している。この伸縮管装置１００は、ベローズ管１０１と、このベローズ管１０１の各端部に取り付けられる端管１０２，１０３と、ベローズ管１０１の外側に配設される第１のカバー１０６と第２のカバー１０７とを備える。
【０００４】
第１及び第２のカバー１０６，１０７は、ベローズ管１０１の半分程度の長さを有するベローズ管１０１より太い直管でなり、一端部が、端管１０２，１０３に固定された鍔１０４，１０５に固定され、先端部がベローズ管１０１の中央部分において、互いに移動可能な状態で重なり合うようになっている。このような第１及び第２のカバー１０６，１０７は、外部からの衝撃等からベローズ管１０１の保護を図る他に、ベローズ管１０１の軸線方向の圧縮力が加わった際にベローズが軸線に対して直角の方向に座屈するのを抑制する働きと、重なり合った先端部分でベローズ管１０１の伸縮の直進性を確保する働きとをする。
【０００５】
この一方で、この伸縮管装置１００では、ベローズの座屈やベローズ管１０１の伸縮の直進性を確保するために直管状の第１及び第２のカバー１０６，１０７を設けたことによって、軸線方向には直線的に伸縮するが、軸線方向に直角な方向に曲げられない構成となっている。
【０００６】
ところで、地震等の際の変位吸収用にも対応したベローズ管を用いた伸縮管装置の要望がある。変位吸収用にも対応したベローズ管を用いた伸縮管装置を実現するには、図４に示した伸縮管装置１００のように、ベローズ管１０１の軸線方向の伸縮のみでは足りず、角度変位も吸収する必要がある。更に、発生確率の低い高レベルの地震動に対応したベローズ管を用いた伸縮管装置を実現するには、ベローズ管１０１の軸線方向に対して直角な方向にも曲がるようにする必要がある。しかしながら、上述のように、図４に示すような伸縮管装置１００では、直管状の第１及び第２のカバー１０６，１０７がベローズ管１０１の外側に先端部が重なり合って配設されていることから、角度変位を吸収するように曲げることができず、また、ベローズ管１０１の軸線方向に対して直角な方向に曲げることもできない。
【０００７】
この点、特許文献１には、地震動にも対応したベローズ管を用いた伸縮管装置が記載されている。この特許文献１の伸縮管装置は、ベローズ管を剥き出しで使用し、ベローズ管の伸縮曲げ特性を損なわないようにしている。しかしながら、この特許文献１のベローズ管は、ベローズ管が剥き出しで使用されることから、外部からの衝撃等に対して十分な保護をすることができない。また、この特許文献１の伸縮管装置は、上述のように、軸線方向の圧縮力が過度に作用したとき、ベローズが軸線に対して直角の方向に座屈してしまう。更に、特許文献１は、端管となるスリーブ管がベローズの中に両側から進入した構成となっているので、ベローズ内へのスリーブ管の進入量が大きくなると、軸線に直角な方向のベローズの曲げ特性が大きく制限されてしまうことになる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２７３７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸線方向の直進的な変位のみならず、角度変位、更に、地震動に伴う軸線方向に対して直角な方向の変位も吸収することができる伸縮管装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る伸縮管装置は、内部を流体が流れるベローズ管と、上記ベローズ管の各端部に取り付けられる端管と、ベローズが形成されると共に、上記ベローズ管と離間した外側に、上記ベローズ管の一端部側を固定端として、上記ベローズ管の軸線の中央部の方向に延在される第１のカバーと、ベローズが形成されると共に、上記ベローズ管と離間した外側に、上記ベローズ管の他端部側を固定端として、上記ベローズ管の軸線の中央部の方向に延在される第２のカバーとを備える。
【００１１】
上記第１のカバーは、上記ベローズ管の軸線の中央部側の先端部に第１の直管部が形成されており、上記第２のカバーは、上記ベローズ管の軸線の中央部側の先端部に第２の直管部が形成されている。上記第１の直管部と上記第２の直管部とは、上記ベローズ管の略中央部において、移動可能に重ね合わされている。
【００１２】
以上のような伸縮管装置は、第１のカバーの直管部と第２のカバーの直管部の重なり合った部分でガイドされて、ベローズ管が軸線方向に伸縮する。また、この伸縮管装置は、角度変位又はベローズ管の軸線方向に直角な方向に変位するとき、ベローズ管の変位に追従して第１のカバー及び／又は第２のカバーが変位し、全体又はカバーの一方の側が曲がることになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、温度変化等に伴う管路の伸縮を、ベローズ管の軸線方向に直進的に変位することで吸収することができる。また、地震動等に伴う角度変位や軸線方向に対して直角な方向の変位を、ベローズ管の変位に追従して第１のカバー及び／又は第２のカバーが変位することで吸収することができる。また、本発明では、ベローズ管の外側に第１及び第２のカバーが設けられることで、従来と同様、ベローズ管が軸線に対して直角の方向に座屈してしまうこと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】
【００１４】
以下、本発明を適用した伸縮管装置１０を、図面を参照して説明する。
【００１５】
本発明が適用された伸縮管装置１０は、図１に示すように、管路の温度変化に伴う伸縮、地盤沈下に伴う変位、地震動に伴う変位の吸収を目的に、水道橋、橋梁、高架水槽等の構造体１に添架される露出型の水道管２の継ぎ手として用いられるものである。この伸縮管装置１０を含む水道管２の管路は、伸縮管装置１０の両側において、構造体１に支持部材３によって略直線的に支持され、伸縮管装置１０は、通常時において、温度変化に伴う管路の伸縮を吸収するように、支持部材３によって、軸線方向の伸縮を許容した状態で支持されている。
【００１６】
なお、水道管２としては、鋼管、鋳鉄管、塩化ビニール製の合成樹脂管等が用いられているが、本発明が適用された伸縮管装置１０は、何れの種類の水道管にも接続可能である。
【００１７】
以上のように用いられる本発明を適用した伸縮管装置１０は、図２及び図３に示すように、可撓性や伸縮性、更には密閉性を有するベローズ管１１と、ベローズ管１１の両端部にそれぞれ一体に接合される一対の端管１２，１３とを備える。
【００１８】
ベローズ管１１は、機械的特性と防錆性に優れたステンレス材を素材とし、断面略波形のベローズ本体１１ａの両端部に端管１２，１３と接続するための接続部１１ｂ，１１ｂが一体的に設けられてなる。このベローズ管１１は、管の太さ、用途等を考慮して板厚、ベローズの数、高さ等を決定して所定の可撓性や伸縮性を有するように形成されている。また、ベローズ本体１１ａは、内部を流れる水道水の内圧による力に耐えられるだけの強度を有している。ベローズ本体１１ａのベローズを構成する各凸部１１ｃは、例えば、略垂直に立ち上がり先端が略円弧をなす断面逆Ｕ字状に形成されている。各凸部１１ｃは、断面逆Ｕ字状に形成することによって、断面略Ω状に形成された場合より潰れにくくなり、強度が高められている。なお、板厚等で必要な強度が得られるようにすれば、各凸部１１ｃは、断面略Ω状やその他の形状であっても良い。
【００１９】
また、ベローズ本体１１ａのベローズを構成する各凸部１１ｃによって形成された凹溝の底部は、筒状の接続部１１ｂの内径より小さくならないように形成されている。これにより、ベローズ管１１の流路が接続部１１ｂより細くなることがなくなり、ベローズ本体１１ａの部分で水道水の流れが妨げられることを防止することができる。
【００２０】
以上のように構成されたベローズ管１１は、その長さの略３倍の長さのステンレス鋼板で形成された素管を管軸方向に圧縮してベローズを形成し、次いで、ベローズ形成後の残留応力による応力割れを防止するため固溶化熱処理を行い、次いで、熱処理後の残滓を除去するため表面の酸洗浄が行われることによって製造される。ベローズ管１１は、この熱処理によって、弾性体から塑性体に転移するため、弾性体のような復元力は発生せず、曲げた際には曲げたままの形態が維持されるようになる。なお、ベローズ管１１の製造方法は、以上の例に限定されるものではなく、例えば熱処理や酸処理を省略しても良い。
【００２１】
なお、ベローズ管１１については、ステンレス材に限定されるものではなく、例えば銅、チタン、アルミニウム合金等のその他の適宜の金属、又は合成樹脂によって形成されたものを用いても良い。また、ベローズ管１１は、ベローズの凹凸の構造によって内部で固形物が滞留して詰まり現象が発生することを防止するため、内部に可撓性を有する導管を導通させて構成しても良い。
【００２２】
端管１２，１３は、ステンレス材によって形成されたベローズ管１１の両端部の接続部１１ｂ，１１ｂのそれぞれに接続されるものであり、それぞれの接続部１１ｂ，１１ｂの外径とほぼ等しい内径を有する。端管１２，１３は、一端部１２ａ，１３ａがベローズ管１１の接続部１１ｂ，１１ｂの外周部に嵌合され、接続部１１ｂ，１１ｂの先端部と端管１２，１３の内周面とが溶接されることにより、ベローズ管１１と一体化される（なお、溶接箇所を図２中２０ａで示す。）。そして、この端管１２，１３の他端部１２ｂ，１３ｂは、水道管２，２の端部に接合される。ベローズ管１１と端管１２，１３との接続は、ベローズの最外凸部１１ｄ，１１ｄと溶接しても良い。
【００２３】
なお、端管１２，１３の他端部１２ｂ，１３ｂと水道管２，２の端部とは、例えば端管１２，１３の他端部１２ｂ，１３ｂに設けたフランジと水道管２の端部に設けたフランジとを軸線を一致させて突き合わせ結合し、突き合わされたフランジをボルトとナットで締め付けることによって接続される。勿論、端管１２，１３と水道管２，２との接続するための機構は、これに限定されるものではなく、その他周知の機構を用いることもできる。
【００２４】
更に、端管１２，１３の一端部１２ａ，１３ａには、外周部に、ステンレス材等の金属材料を素材としたリング状の鍔１４，１５が嵌合される。そして、端管１２，１３の一端部１２ａ，１３ａは、鍔１４，１５の内周部と溶接により一体化される（溶接箇所を、図２中２０ｂで示す。）。なお、この溶接箇所２０ｂを用いてベローズ管１１の最外凸部１１ｄ，１１ｄと溶接しても良い。鍔１４，１５は、端管１２，１３に接続部１１ｂ，１２ｂが嵌合されたとき、ベローズ本体１１ａの最外凸部１１ｄ，１１ｄに外側から突き当てられることによって、ベローズ本体１１ａの端部を保護する。
【００２５】
そして、鍔１４の外周部には、第１のカバー１６が取り付けられ、鍔１５の外周部には、第２のカバー１７が取り付けられる。第１及び第２のカバー１６，１７は、機械的特性と防錆性に優れたステンレス材を素材とし、断面略波形のベローズ管となっている。そして、第１及び第２のカバー１６，１７は、要求される性能、（例えば強度や撓みやすさ）によりベローズの凸部の形状や凸部の数が決定される。また、第１及び第２のカバー１６，１７は、ベローズ管１１より大径であり、ベローズ管１１との間に間隙が形成される大きさとなっている。ベローズ管１１と第１及び第２のカバー１６，１７との間の間隙は、べローズ管１１のベローズ、すなわち凸部１１ｃが軸直角方向に直角な方向への座屈することを規制できる程度で、第１及び第２のカバー１６，１７の中でベローズ管１１が僅かに撓むことができる程度とされる。これら第１及び第２のカバー１６，１７は、ベローズ本体１１ａの長さの半分よりやや長く形成されている。第１及び第２のカバー１６，１７は、基端部が鍔１４，１５の外周部に溶接により一体化される（溶接箇所を、図２中２０ｃで示す。）。
【００２６】
なお、第１及び第２のカバー１６，１７は、ベローズ管１１と異なって水道水の内圧による力等も加わることがなく、また、水密性を確保する必要もなく、鍔１４，１５に単に固定されていれば良く、従って、ベローズ管１１と端管１２，１３との接続と異なって簡易なものとなっている。なお、第１及び第２のカバー１６，１７のベローズ管１１への固定方法は、鍔１４，１５を用いた固定方法に限定されるものではなく、種々の固定方法を用いることができる。
【００２７】
また、第１及び第２のカバー１６，１７の先端部は、ベローズが形成されておらず直管部１６ａ，１７ａとなっており、直管部１６ａが外側で直管部１７ａが内側となるように重ね合わされている。直管部１６ａ，１７ａが重なった部分は、ベローズ管１１が軸線方向に伸縮した際の直進性を確保する。
【００２８】
ここで、直管部１６ａ，１７ａの重なる長さＬは、ベローズ本体１１ａの通常使用で保証された伸縮量の半分より少なくとも長くされる。ベローズ本体１１ａが直線的に伸長したり、また、ベローズ本体１１ａが湾曲し外側が伸長した際に、直管部１６ａ，１７ａの重なりが外れてしまうことを防止するためである。例えば、伸縮量が±２５ｍｍのベローズ管１１を使用するときには、直管部１６ａ，１７ａの重なる長さＬは、２５ｍｍより長い例えば３０ｍｍ、４０ｍｍといった長さとなり、伸縮量が±５０ｍｍのベローズ管１１を使用するときには、直管部１６ａ，１７ａの重なる長さＬは、５０ｍｍより長い例えば６０ｍｍ、７０ｍｍといった長さとなる。
【００２９】
以上のような第１及び第２のカバー１６，１７は、従来の第１及び第２のカバー１０６，１０７と同様に、露出管でありベローズ管１１を外部からの衝撃等から保護し、また、重なり合った直管部１６ａ，１７ａが互いに移動してベローズ管１１の軸線方向に伸縮する際の直進性を確保する働きを有する。また、第１及び第２のカバー１６，１７は、ベローズ管１１の軸線方向に圧縮力が過度に作用したとき、ベローズが軸線に対して直角の方向に座屈することを抑制する。そして、第１及び第２のカバー１６，１７は、ベローズ管で構成されることによって、内部のベローズ管１１が湾曲、すなわち角度変位や軸線に対して直角な方向の変位した際にはこれに追従して変位することになる。
【００３０】
ところで、第１及び第２のカバー１６，１７は、水道水の流れるベローズ管１１の外側に配設されるものであるから、ベローズ管１１のように内部を流れる水道水の内圧による力が加わるものでもない。このため、第１及び第２のカバー１６，１７は、ベローズ管１１に比べて物理的強度を低いものとすることができる。具体的に、水道水が流れるベローズ管１１は、２．５ｍｍ、３ｍｍといった板厚であるのに対して、第１及び第２のカバー１６，１７は、１．２ｍｍ程度の板厚とされ、ベローズ管１１や端管１２，１３より薄いものとなっている。但し、ベローズ管１１が細いときには、第１及び第２のカバー１６，１７の板厚の方が厚くなるときがある。
【００３１】
なお、第１及び第２のカバー１６，１７は、ベローズ管１１と同様に製造することができるが、ベローズ管１１程の品質は必要としないことから、ベローズ管１１のときの応力除去のための熱処理や残滓を除去するための酸処理を省略しても良い。
【００３２】
また、第１及び第２のカバー１６，１７には、ベローズ管１１と同様、例えば銅、チタン、アルミニウム合金等のその他の適宜の金属又は合成樹脂によって形成されたものを用いても良い。
【００３３】
以上のように構成された伸縮管装置１０は、図１に示すように、水道橋、橋梁、高架水槽等の構造体１に添架される露出型の水道管２の継ぎ手として用いられる。すなわち、伸縮管装置１０は、構造体１の支持部材３に接続端近傍が支持された水道管２の端部に、フランジ継ぎ手等によって端管１２，１３が水密に接続される。平常時、例えば、水道管２の管路は、温度変化によって伸縮するが、この伸縮は、伸縮管装置１０のベローズ管１１が第１及び第２のカバー１６，１７の直管部１６ａ，１７ａが重なり合った部分で直進性がガイドされながら軸線方向に伸縮することで吸収されることになる。
【００３４】
また、地盤沈下や低度の地震が発生したときには、水道管２がベローズ管１１が角度変位又はベローズ管１１の軸線に直角な方向に変位することがある。この場合にも、伸縮管装置１０は、ベローズ管１１が第１のカバー１６及び／又は第２のカバー１７と共に変位し、水道管２の変位を吸収することができる。そして、伸縮管装置１０では、第１のカバー１６、第２のカバー１の両方が変位する場合がある他、第１のカバー１６、第２のカバー１７の何れかのみが変位することもある。
【００３５】
更に、高レベルの地震が発生し大きく水道管２が変位したときには、ベローズ管１１が大きく軸線に直角な方向に変位しながら伸長し、これに伴って、第１及び第２のカバー１６，１７は、重なり合った直管部１６ａ，１７ａが外れることになる。したがって、水道管２が地震動によって破壊され、水漏れが発生することを防止することができる。
【００３６】
また、伸縮管装置１０は、ベローズ管１１の軸線方向に過度の圧縮力が加わった際にも、第１及び第２のカバー１６，１７によってベローズ、すなわち凸部１１ｃが軸線に対して直角の方向に座屈するのを抑制することができる。
【００３７】
以上、露出型の水道管２の継ぎ手として用いられる伸縮管装置１０を例に取り説明したが、本発明は、埋設型として使用しても良い。
【００３８】
また、本発明は、中水導管や下水管の配管工事にも適用可能であり、更に、都市ガスや冷却ガス等の気体又は粉体、粒体、ゲル状体等の固体からなる流体が流れる導管の配管工事にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を適用した伸縮管装置の使用状態を示す側面図である。
【図２】本発明を適用した伸縮管装置の断面図である。
【図３】（Ａ）は、本発明を適用した伸縮管装置の側面図であり、（Ｂ）は、正面図である。
【図４】従来の伸縮管装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  構造体、２水道管、３  支持部材、１０  伸縮管装置、１１  ベローズ管、１１ａ  ベローズ本体、１１ｂ  接続部、１１ｃ  凸部、１１ｄ  最外凸部、１２，１３  端管、１２ａ，１３ａ  一端部、１２ｂ，１３ｂ  他端部、１４，１５  鍔、１６  第１のカバー、１６ａ  直管部、１７  第２のカバー、１７ｂ  直管部、２０ａ〜２０ｃ  溶接箇所
【図１】
2007327599.tif 000003
【図２】
2007327599.tif 000004
【図３】
2007327599.tif 000005
【図４】
2007327599.tif 000006