(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂製の元管の側部を、前記元管の軸線よりもオフセットした位置で前記元管に対して直交するように前進させることで切り取って穿孔するカッターにおいて、
カッター支持板と、このカッター支持板に対してその両端が固定されて断面曲線状に屈曲されたカッター板と、前記カッター板の一端に形成されるとともに、前記カッター支持板側に位置する内周刃面と前記カッター支持板とは反対側に位置する外周刃面とにより形成された刃部とを有し、
前記刃部の両端部から中央部側へ行くに従って前記刃部の前記外周刃面の幅は次第に大きくなされており、前記内周刃面の幅は逆に次第に小さくなされているとともに、前記刃部の両端部では前記外周刃面と前記内周刃面のうちの内周刃面のみが形成されており、前記刃部の中央部では前記内周刃面の幅がゼロから前記外周刃面の幅と同じになるような幅の範囲に設定されていることを特徴とするカッター。
【請求項２】
前記刃部の中央部では、前記内周刃面の幅がゼロになされていることを特徴とする請求項１記載のカッター。
【請求項３】
前記カッター支持板には、前記元管を切り取った時に発生する切片を保持するための切片保持部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のカッター。
【請求項４】
合成樹脂製の元管の表面に接続されるサドル部と、このサドル部から前記元管の軸線に直交して分岐する分岐管接続部と、前記サドル部と前記分岐管接続部との間に設けた穿孔管部と、前記元管の側部を切り取って穿孔するために、前記穿孔管部内にその長手方向に沿って移動可能に設けられた請求項１乃至３のいずれか一項に記載されたカッターとにより構成された分岐取り出し継手。
【請求項５】
前記カッターは、前記元管を穿孔した後に、前記穿孔管部内に前記元管の切片と共に収容されることを特徴とする請求項４記載の分岐取り出し継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス等の流体が流通している既設のポリエチレン等の合成樹脂製の元管から分岐管を分岐する際に、外部に流体を漏洩させることなく分岐管を取出して配管する分岐取出し継手とそれに用いるカッターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガス等を流す既設の合成樹脂製の元管から分岐管を分岐させるための分岐取出し継手としては、例えば実開平３−１２０８７号公報や特開平１１−１５９６８３号公報等で開示されたものが知られている。図１２はこの一例を示すものであり、例えばポリエチレン等の合成樹脂製の元管２の外周面に分岐取出し継手４を溶着している。この継手４は、ホルソー６を内装する筒体８を有しており、この筒体８の雌ねじ１０に螺合するホルソー６を筒体８の上部から操作具を用いて回転させ、元管２の外周面側部を円筒状のホルソー６で切り欠いて穿孔するものである。そして、この継手４にジョイント１４を介して分岐管１６を接続する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の分岐取出し継手４は、ホルソー６が円筒状の切刃１２で元管２の側部を切削して穿孔することから、元管２に対して大流量の分岐取出しを行おうとすると、ホルソー６の径を大きくしなければならず、ホルソー６が大径になると筒体８が大きくなり、継手全体が大きな形状となる。
これに対して、本出願には先の特開平１１−１５９６８３号公報において、先端の刃部が断面口の字形状の或いは弓形形状のカッターを用い、これを元管の外周面側部に直立方向から押圧して元管の側部を切り欠くように穿孔するコンパクトな分岐取出し継手を開示した。
【０００４】
しかし、この継手のカッターにあっては、元管２の厚さが例えば２０ｍｍ程度と非常に肉厚なことから、切り取り時に合成樹脂製の元管２から大きな反力を受けて、カッター自体が変形したり、或いは破損したりするので、切断面が変形したりして適正な形状の切断面が得られない、という問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、破損や変形を防止することができるカッター及び分岐取出し継手を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に規定する発明は、合成樹脂製の元管の側部を、前記元管の軸線よりもオフセットした位置で前記元管に対して直交するように前進させることで切り取って穿孔するカッターにおいて、カッター支持板と、このカッター支持板に対してその両端が固定されて断面曲線状に屈曲されたカッター板と、前記カッター板の一端に形成されるとともに、前記カッター支持板側に位置する内周刃面と前記カッター支持板とは反対側に位置する外周刃面とにより形成された刃部とを有し、前記刃部の両端部から中央部側へ行くに従って前記刃部の前記外周刃面の幅は次第に大きくなされており、前記内周刃面の幅は逆に次第に小さくなされているとともに、前記刃部の両端部では前記外周刃面と前記内周刃面のうちの内周刃面のみが形成されており、前記刃部の中央部では前記内周刃面の幅がゼロから前記外周刃面の幅と同じになるような幅の範囲に設定されているようにしたものである。このように、刃部の刃面の形状に特徴を持たせるようにしたので、カッター板自体を厚くすることなく、この強度を高めてこの変形や破損を防止できるのみならず、歪みの少ない適正な切断面を得ることが可能となる。
【０００６】
この場合、請求項２に規定するように、例えば前記刃部の中央部では、前記内周刃面の幅がゼロになされているようにしてもよい。
【０００７】
また、請求項３に規定するように、前記カッター支持板には、前記元管を切り取った時に発生する切片を保持するための切片保持部材が設けられているようにすれば、元管の切片がガス等の流体の流れを阻害することもない。請求項４に規定する発明は、分岐取出し継手において、合成樹脂製の元管の表面に接続されるサドル部と、このサドル部から前記元管の軸線に直交して分岐する分岐管接続部と、前記サドル部と前記分岐管接続部との間に設けた穿孔管部と、前記元管の側部を切り取って穿孔するために、前記穿孔管部内にその長手方向に沿って移動可能に設けられた上記いずれかのカッターとにより構成される。
【０００８】
これにより、元管にガス等の流体を流した状態で、分岐管を接続でき、しかも、カッター自体の破損や変形も防止でき、歪みの少ない適正な切断面を得ることが可能となる。この場合、請求項５に規定するように、前記カッターは、前記元管を穿孔した後に、前記穿孔管部内に前記元管の切片と共に収容される。これにより、元管の切片がガス等の流体の流れを阻害することもない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るカッター及び分岐取出し継手の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明のカッターを内蔵した分岐取出し継手を示す断面図、図２は図１に示す分岐取出し継手の平面図、図３はカッターを示す斜視図、図４はカッターを示す下面図、図５はカッターの刃部を直線状に延ばした時の形状と各部の断面形状を示す図である。図中、図１２に示す構成部分と同一部分については同一符号を付して説明する。
【００１０】
図１及び図２において、２は例えばポリエチレン等の合成樹脂よりなる元管であり、この中にガス等の流体が流れている。この元管２は、内径が例えば２００ｍｍ程度、厚さは１８ｍｍ程度に設定されている。この活管状態（ガス等を流した状態）の元管２に本発明の分岐取出し継手２０を接続し、これを介してジョイント１４により分岐管１６を分岐させる。この分岐取出し継手２０は、例えばポリエチレン等よりなる継手本体２２と内部に収容されるカッター２４とにより主に構成される。この継手本体２２は、元管２の側面に沿って接する断面略半円状のサドル部２６と、上記元管２の中心に沿って通る軸線２Ａに略直交して分岐する分岐管接続部２８と、上記サドル部２６と分岐管接続部２８との間に設けられて、その内部に上記カッター２４を収容すべく上方へ突出させて設けた穿孔管部３０とよりなる。この継手本体２２のサドル部２６の反対側には、元管２を挟むようにして同じく断面略円弧状に成形された接続用具３２が設けられており、両者のフランジ部２６Ａ、３２Ａをボルト３４により締め付けることにより、この継手２０を元管２に強固に固定している。
【００１１】
また、このサドル部２６の内周面近傍には加熱ヒータ３６が巻回して設けられており、この加熱ヒータ３６の熱により元管２の外周面とサドル部２６の内周面とを溶着固定して内部流体をシールしている。
上記穿孔管部３０は、断面が略半楕円形状の筒体として形成され、この中に前述のようにカッター２４が収容される。この穿孔管部３０には、その上下方向に沿って案内ロッド３８が貫通させて設けられており、ロッド３８の上端は六角ナット４２とロッドツバ部４４により案内ロッド３８自体を回転可能に支持している。また、ロッド３８の貫通部には、例えばＯリング等のシール部材４６が介設されており、ガス等の漏洩を防止するようになっている。
また、案内ロッド３８の上下端は例えば六角形状になされた六角部４８、５０として構成されており、図示しない工具によりこの案内ロッド３８を回転できるようになっている。また、この六角部４８、５０の上端または下端がかくれるように、中空突起部５２、５４で囲まれている。そして、この突起部５２、５４の外周にはそれぞれネジ山５２Ａ、５４Ａが切られており、それぞれにキャップ５６、５８を螺合させてシール性を高めるようになっている。
【００１２】
一方、上記案内ロッド３８の上半分程には、ネジ山３８Ａが切られており、これにカッター２４の天井板６０のフランジ部６０Ａが螺合されており、従って、上記案内ロッド３８を正逆回転させることによってこのカッター２４自体を上下方向に移動し得るようになっている。
このカッター２４は図３乃至図５にも示すように、平面状のカッター支持板６２と、このカッター支持板６２に対してその両端が固定されて断面が略半楕円状の曲線形状に屈曲されたカッター板６４と、このカッター板６４の下端に形成された刃部６６とにより主に構成される。そして、このカッター２４の上端には、上記した天井板６０が接合されている。上記カッター支持板６０の厚さＷ１は略６ｍｍ程度、上記カッター板６４の厚さＷ２は略２ｍｍ程度にそれぞれ設定されており、また、カッター板６４の材質は、例えばＪＩＳ規格によるＳＫ５工具鋼により構成される。
【００１３】
ここで、本発明のカッター２４において特徴的な点は、カッター板６４の刃部６６が単なる両刃、或いは単なる片刃になっているのではなく、場所によってその断面形状が変化している点である。具体的には、刃部６６の両端部Ｘ１、Ｙ１から中央部Ｐ１側へ行くに従って、刃部６６の外側のテーパ面、すなわち刃先の外周刃面６６Ａは次第に大きく或いは広くなされており、逆に内側のテーパ面、すなわち刃先の内周刃面６６Ｂは次第に小さく、或いは狭くなされている。この状態は図５に示されており、刃部６６の両端部である点Ｘ１、Ｙ１においては内周刃面６６Ｂが１００％形成されているのに対して、外周刃面６６Ａはゼロであり、１００％内刃になっている。そして、中央部である点Ｐ１に向かうに従って、外周刃面６６Ａが少しずつ大きくなり、逆に内周刃面６６Ｂが少しずつ小さくなって長さ１／２の位置である点Ｘ２、Ｙ２においては外周刃面６６Ａと内周刃面６６Ｂの広さが略等しくなって均等両刃になっている。そして、刃部６６の中央部である点Ｐ１では、逆に、外周刃面６６Ａが１００％形成されているのに対して、内周刃面６６Ｂはゼロであり、１００％外刃になっている。
【００１４】
このように、刃部６６の両端において内周刃面６６Ｂを大きくしている理由は、特にこの部分において切り取り操作中に大きな反力が内側に向けて発生するので、この大きな反力を相殺するために外側に向かう対抗力を発生させるためである。上述のように、刃先を変則的な形状とすることにより、後述するように、切り取り時にカッター板１４に変形や破損が発生することを防止することが可能となる。この場合、刃先の角度θは１０〜３０°の範囲内、好ましくは１５〜２５°の範囲内に設定するのがよい。
また、ここでは刃部６６の中央部である点Ｐ１の刃先形状を１００％外刃としたが、これに限らず、例えば図６に示すように均等両刃形状としてもよい。また、図１に示すように、このカッター支持板６２の下部の内側表面には、バネ鋼のような弾発性部材よりなる屈曲変形可能な切片保持部材６８が設けられており、後述するように元管２を切り取ることにより発生する切片をこの切片保持部材６８で保持して、このカッター２４内に収容できるようになっている。
【００１５】
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
まず、図１に示すように、分岐取出し継手２０の継手本体２２と、接続用具３２とにより活管状態の元管２を挟み込み、両者をボルト３４により強固に取り付け固定し、そして、サドル部２６の加熱ヒータ３６に通電して元管２の表面とサドル部２６の内周面とを溶着固定する。また、これと同時に分岐管接続部２８にジョイント１４を介して分岐管１６もシール性を確保して接続固定しておく。
次に、図示しない工具を、案内ロッド３６の上端の六角部４２に装着してこのロッド３６を回転することによって、穿孔管部３０内に収容されていたカッター２４自体を次第に降下させて元管２の切り取りを開始する。
カッター２４の降下によって、まず、その刃部６６の中央部Ｐ１が元管２と接触してこれを切り込み、更にカッター２４を降下することによって、その切り込みは刃部６６の中央部Ｐ１からその両端部Ｘ１、Ｙ１へ向けて移動し、最終的に図７に示すように元管２の側面の一部が切り取られて、この時、発生する切片２Ｂは、カッター２４内に収容されて切片保持部材６８により保持された状態となる。このようにして、元管２の側面は軸線２Ａからオフセットした位置で切り取られることになる。
【００１６】
このように、切り取り穿孔が完了したならば、上記案内ロッド３６を逆転させてカッター２４を上昇させ、図８に示すようにこれを穿孔管部３０内に再度収容する。この時、切片２Ｂはカッター２４内に収容されており、元管２には大きな孔７０が形成されている。そして、上下の突起部５２、５４にそれぞれキャップ５６、５８を螺合させてこの部分をシールすることにより作業を完了する。
ここで、カッター２４で元管２を切り込む時には、刃部６６の刃先が仮に均等両刃になっていると特に刃部６６の両端部において内側に向かう大きな反力が加わるが、本発明においては刃部６６の両端部近傍において、例えば図５及び図６中の点Ｘ１、Ｙ１に内周刃面６６Ｂの面積を大きくとることによって外側へ向かう外抗力を発生させるようにしており、しかも、刃部６６の中央部、例えば点Ｐ１近傍においては逆に刃部６６の内側へ向かう内抗力を発生させるようにしているので、この内抗力により上記外抗力が更に助長されるように作用し、結果的に、カッター板６４に変形や破損が発生することを防止することが可能となる。
【００１７】
すなわち、最初はカッター２４が元管２へ食い込みがはじまると中央部Ｐ１の近傍においては内側への圧縮力が作用し、切り込みが進んで刃部６６の両端部Ｘ１、Ｙ１側が切断し始めると、次第に外側へ押す力が作用してきて先の圧縮力が緩和されて外へ押す力が強くなり、全体的にカッター板６４に変形も破断も生ずることがない。
このように、カッター板６４に変形や破損が発生することなく元管２を切り取ることができるので、歪みの少ない適正な略円形に近い切断面（孔の形状）を得ることができる。
比較のために、本実施とは刃先の形状のみを異ならせた比較例を用いて元管の切り取りを行なったので、その結果について図９を参照して説明する。
【００１８】
図９（Ａ）は刃部６６の全長に亘って均等両刃になされた比較例のカッターを示しており、両刃面の角度は共に７．５°に設定されている。図９（Ｂ）は刃部６６の全長に亘って変則な両刃になされた比較例のカッター示しており、外周刃面の角度は５°、内周刃面の角度は１０°にそれぞれ設定されている。図９（Ｃ）は本発明のカッターを示しており、刃先の角度は１５°に設定されている。
図示するように、図９（Ａ）に示す均等両刃の場合には、カッター板６４の両端部において大きな反力が内側に向けて加わっており、この部分が内側へ大きく屈曲変形しており、また刃先に割れも発生した。この場合、元管２に形成された孔７０の形状も小さくて且つ大きく歪んでおり、好ましくなかった。
【００１９】
図９（Ｂ）に示す変則両刃の場合には、カッター板６４自体の変形は少なかったが、図中、×で示す箇所に大きな割れが発生し、また、元管２に形成された孔７０の形状は比較的歪みが少なかったが、直径が小さくて規格以下の形状であり、好ましくなかった。
これに対して、図９（Ｃ）に示す本発明の場合には、カッター板６４自体に変形や破損もなく、しかも元管２に形成された孔７０の形状も歪みがなく、しかも、直径も大きくて規格通りの孔を形成することができた。また、刃先の角度を２５°に変えた本発明のカッターについて行なったところ、同様な結果を得ることができた。
【００２０】
尚、ここでは、カッター２４を分岐取出し継手２０内に残留させてこのカッター２４を再使用しない場合を例にとって説明したが、これに限定されず、図１０及び図１１に示すように再使用可能な構造の分岐取出し継手７２としてもよい。すなわち、ここでは先の実施例の案内ロッド３６、カッター２４のフランジ部６０Ａおよび穿孔管部３０の天井部をなくし（図１参照）、替わりに穿孔管部３０の内周壁をカッター２４の外周面に非常に接近させた状態として、これを案内面３０Ａとする。
そして、穿孔管部３０の上部を、拡大して形成することによりプラグ装着部８０としている。このプラグ装着部８０のフランジ部８２にシャッター装置８４、その上部に上記カッター２４を押圧するための穿孔油圧工具８６を装着している。
【００２１】
そして、穿孔油圧工具８６のスピンドル８８を用いてカッター２４を元管２に向かって押圧し、元管２の側部を穿孔した後、カッター２４を引き上げてこれをシャッター装置８４のシャッター板８４Ａの上方に戻し、シャッター板５１を閉止する。そして、スピンドル８８の先端にカッター２４に代えてプラグ９０（図１１参照）を取り付け、再びシャッター板８４Ａを開いた後にこのプラグ９０をプラグ装置部８０に押し込んでこれを閉塞する。この状態で、シャッター装置８４、穿孔油圧工具８６を取り外し、フランジ部８２に封止板９２を取り付け固定して穿孔管部３０内を完全に封止する。
これによれば、カッター２４を再利用することが可能となる。また、カッター２４自体に変形や破損が発生しないのは、前述したと同様である。
尚、上記実施例における数値は、単に一例を示したに過ぎず、これに限定されるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のカッターおよび分岐取出し継手によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１〜２に規定する発明によれば、刃部の刃面の形状に特徴を持たせるようにしたので、カッター板自体を厚くすることなく、この強度を高めてこの変形や破損を防止できるのみならず、歪みの少ない適正な切断面を得ることができる。
請求項３に規定する発明によれば、元管の切片がガス等の流体の流れを阻害することもない。
請求項４に規定する発明によれば、元管にガス等の流体を流した状態で、分岐管を接続でき、しかも、カッター自体の破損や変形も防止でき、歪みの少ない適正な切断面を得ることができる。
請求項５に規定する発明によれば、元管の切片がガス等の流体の流れを阻害することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカッターを内蔵した分岐取出し継手を示す断面図である。
【図２】図１に示す分岐取出し継手の平面図である。
【図３】カッターを示す斜視図である。
【図４】カッターを示す下面図である。
【図５】カッターの刃部を直線状に延ばした時の形状と各部の断面形状を示す図である。
【図６】刃部の刃先の形状の変形例を示す図である。
【図７】本発明の分岐取出し継手の動作を示す図である。
【図８】本発明の分岐取出し継手の動作を示す図である。
【図９】本発明の継手と従来の継手の動作結果を示す図である。
【図１０】本発明の分岐取出し継手の変形例を示す図である。
【図１１】本発明の分岐取出し継手の変形例を示す図である。
【図１２】従来の分岐取出し継手を示す図である。
【符号の説明】
２  元管
２Ｂ  切片
１６  分岐管
２０  分岐取出し継手
２２  継手本体
２４  カッター
２６  サドル部
２８  分岐管接続部
３０  穿孔管部
３８  案内ロッド
６２  カッター支持板
６４  カッター板
６６  刃部
６６Ａ  外周刃面
６６Ｂ  内周刃面
６８  切片保持部材
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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