(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外面ゴム層間にコイル状補強線材および内外側ゴム被覆繊維補強層が設けられて形成された円筒状胴壁がコイル状補強線材間で外周方向に膨らんだ形状を有する埋設可とう継手において、前記内側ゴム被覆繊維補強層の両端部外周面上にフランジをコイル状補強線材に近接して配置し、該フランジ締結面側外周面上に端部リングを設け、該フランジおよび端部リングに内側ゴム被覆繊維補強層と内面ゴム層の端縁部を一体的に接着・成形したことを特徴とするフランジと一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手。
【請求項２】
フランジがコイル状補強線材と接合されている請求項１記載のフランジと一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手。
【請求項３】
マンドレルに内面ゴム層および内側ゴム被覆繊維補強層を積層し、該内側ゴム被覆繊維補強層の両端部外周面上にフランジを中央部領域外周面上のコイル状補強線材に近接して配置し、該フランジの締結面側外周面上に端部リングを設け、該フランジおよび端部リングに内側ゴム被覆繊維補強層と内面ゴム層の端縁部を一体的に接着・成形し、該コイル状補強線材のピッチ間を埋めるための中間ゴム層、外側ゴム被覆繊維補強層および外面ゴム層を設けてフランジ付円筒状成形体を形成した後、該成形体とマンドレルの間に空気圧または水圧を加えながら、該成形体を軸方向に圧縮して、コイル状補強線材間の円筒状胴壁を外周方向に膨らませ、さらに加硫することを特徴とするフランジと一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手の製造方法。
【請求項４】
フランジをコイル状補強線材に接合する請求項３記載のフランジと一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手の製造方法。
【請求項５】
マンドレルがその中央部胴壁に水または空気の流通孔を有する請求項３または請求項４記載のフランジと一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のマンドレルがその胴壁外周面上および両端側面上を弾性材シート製バッグで気密に密封されて、該胴壁中央部の流通孔から流出される水または空気により前記バッグが外周方向に膨らむことを特徴とする請求項３または請求項４記載のフランジと一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手の製造方法。
【請求項７】
コイル状補強線材が２列または３列の条数から構成される請求項１ないし請求項２記載のフランジと一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手。
【請求項８】
コイル状補強線材が２列または３列の条数から構成される請求項３ないし請求項４記載のフランジと一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通水管路、特に上下水道等の通水管路の大口径地中埋設管の接続にも用いられる耐震性ならびに耐食性埋設可とう継手およびその製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から地中埋設管、主として上水道、下水道、工業用水道、農業用水道等の埋設管の施工時の変位および地盤の不等沈下による変位の吸収用継手として、ゴムの可とう性を利用した短尺の継手が広く用いられてきた。
【０００３】
これら可とう継手は大別して、継手外周面に軸方向に沿って複数の円弧状の山部を有する複数山型のものと、山部をもたないストレート型のものに分類される。ストレート型のものは、表面が平滑な内外ゴム円筒層間に鋼製リングと内外繊維補強層とのサンドイッチ体層を設け、その両端をリングでフランジに固定して構成され、複数山型のものは内外ゴム円筒層間に１ないし２個の鋼製リングと内外繊維補強層とのサンドイッチ体層を設け、その円筒胴壁を外側に膨らませて１ないし２個の円弧状山部を形成し、その両端をリングでフランジに固定したものである。そして複数山型のものが、山部の扁平化による伸びで変位を生ずるのに対して、ストレート型のものの変位は補強繊維の許容伸びの範囲内で生起する。
【０００４】
しかしながら、１９９５年の阪神・淡路大地震により、この種の可とう継手を使用している地中埋設管路が壊滅的な被害を受けた。
すなわち、この種の継手のうち、ストレート型のものは、補強繊維の許容伸び率を超える大きな伸びを伴う地震力により、継手胴体の破断またはフランジからの分離などを起こし、複数山型のものは、複数の山型胴壁が大きな地震力により、その許容伸びを超えて直線的に伸ばされるため、胴壁径の縮小に伴って、ゴム層・繊維補強層と鋼製リングとが分離し、あるいは胴壁の破壊、またはフランジからの胴壁の脱離などを起こしたものと推測される。  このように、  従来の継手はその力学的強度を維持し、地中埋設管の継手としての機能を発揮することが不可能となった。
【０００５】
本発明者らは、先に、これらの問題点を解決するために図１４（ａ）および（ｂ）に示す耐震性可とう継手を提案した（特願平８−８０６７２号）。図１４（ａ）のものは、内外面ゴム円筒層２、３間に鋼製コイル状補強線材７と内外側ゴム被覆繊維補強層４、５のサンドイッチ構造体層を設け、その４、５端部を端部リング８に巻き上げてニップル９の突起部で係り止めし、成形された円筒状の胴壁をコイル状補強線材７間で外側に膨らませて複数の円弧状山部を形成し、両端のニップル９をフランジ１０に溶接して固定したものである。図１４（ｂ）は、上記の継手のニップル９内周面およびフランジ締結面にゴムライニング層１７を設けた継手である。また、図１５に示すように、内外ゴム層２、３と内外繊維補強ゴム層４、５とをフランジ締結面に成形し固定したものも用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの改良継手も、またその偏心、伸長、圧縮等の諸特性許容値が耐震設計仕様値に対し不足していることが確認されたため、これら改良継手のもつ欠点をさらに改良することが必要となった。
【０００７】
すなわち、図１４（ａ）の継手は、複数山部を有する円筒状可とう部と連結したニップル９を、後からフランジ１０に溶接などにより固定するとき、その溶接熱がゴム可とう部に伝導して変形、剥離などを起こさないように、フランジ１０から長さＬだけ離して可とう部を固定しなければならないという欠点をもっている。これは可とう継手の可とう性を支配する可とう部長さを縮小させ、その結果として、継手の偏心、圧縮、伸長、曲げ、ねじり等による変位量を減少させて、継手としての性能を低下させることになる。また、可とう部が、主として内外側ゴム被覆繊維補強層４、５と端部リング８によってニップル９に固定されているため、この固定力を超える偏心、伸長等の外力が働いたときには、この部分でのニップルと可とう部との分離、または鋼製コイル状補強線材とゴム層・繊維補強層との分離ないしは繊維補強層の破断を経て継手が破壊されるにいたる。さらに、この継手は、ニップル９内周面およびフランジ１０締結面の開口部縁部は流体と常に接触しているので、腐食や流体による摩耗を受け、要求される製品の耐用年数の点からみても問題があった。
【０００８】
また、図１４（ｂ）のものは、可とう部端部内周面からニップル９の内周面およびフランジ１０締結面開口部縁部にかけてゴムライニング１７を施して可とう部とフランジ１０との結合力の改善を図っているが、強固な結合は得られず、むしろ防食効果をもつ。しかも、このライニング作業は、図１４（ａ）の継手を一旦製作した後に行うことを必要とし、その上、可とう部内周面の加硫内面ゴム層とこの未加硫ライニングゴムの接着という不安定な工法を必要とする問題を有するほか、依然として、可とう部が短いという欠点をもつ。
【０００９】
さらに、図１５のものは、前記２者のものにみられる溶接熱や腐食の問題はないが、フランジ１０を可とう部の端部から内側へある距離だけ一旦押し込んで嵌め込み、その後補強繊維層４、５を巻き上げ、重ねてからフランジ１０を戻して固定するため、ｌの長さを必要とする。このため、この長さｌという可とう部の部分には鋼製リング８などを嵌入することができないので、機械的強度が低下するという欠点がある。また図１４（ａ）のものが、内外側ゴム被覆繊維補強層４、５と端部リング８の動きをニップル９の突起部で物理的に封じるという構成をとることにより、可とう部がフランジ１０に強固に結合されているのに対し、この継手の可とう部は繊維補強層４、５と内外面ゴム層２、３の端縁部が端部で折り返され、フランジ１０の締結面の１部とその内周面で接着されているだけであるため、この継手に伸長などの外力が加わると、フランジ１０の締結面と内周面上の折り返し部分がフランジ面から剥離し、可とう部がフランジ１０から脱離するという事故が生ずる可能性が大きい。
【００１０】
また、大口径、特に６００ｍｍを超える可とう継手においては、埋戻し土砂による静土圧、車両が通過するときに生ずる動土圧および地震時の地盤ひずみによって、図１６（ａ）および（ｂ）に示すような、円筒状胴壁の座屈、すなわち、へこみ１８（またはつぶれ、凹部）を生じて使用不能となることも少なくなかった。
【００１１】
これは、上記可とう継手がこれら動、静土圧や地震時の地盤ひずみなどの外力によって、その円筒状胴壁に圧縮の円周応力が生じ、胴壁の円形状態を保持することが不可能になって変形することによるものである。このへこみ変形を生ずる圧力は可とう継手の口径が大きくなるにつれて急激に増大し、また、そのへこみの度合を表す葉１９（凸部）の数も多くなる。
【００１２】
このため、前記可とう継手胴壁の主要剛性部材である鋼製コイル状補強線材の線径を十分に太くすることも試みられたが、太い線の使用は、曲げ加工が困難なこと、加工精度も低いこと、可とう継手の胴壁が厚くなり重量が大きくなること、および変形反力も大きくなるといったような問題があった。
【００１３】
他方、これらのゴム製可とう継手は、地下鉄、配送電ケーブル、通信線等の地下構造物や直流式電気鉄道、湿地等近辺の地中埋設管に接続し使用された場合には、フランジ内側のニップル外周面（サイドＳＳ部）に上記諸施設からの迷走電流による電食を発生し、ニップル９（サイド管）に亀孔を生じて、流体が流出するという事故が発生していて、以前から埋設ゴム可とう継手の宿命的な改善課題であった。  これは、ゴム製可とう継手が金属製フランジと電気絶縁性のゴム製可とう部とから構成されているため、金属製の地中埋設管に流入し、管中を流れる迷走電流が電気絶縁体であるゴム製可とう部で遮断され、その手前のニップル外周面の露出部から流出するとき起こる電食、すなわちアノード反応によって金属が溶出し、消耗することにより亀孔を生ずることに起因する。
【００１４】
これを防止するため、材料の耐食性改善、例えば、鉄よりもイオン化傾向の大きい材料、亜鉛などによりメッキを施すか、または可とう継手全体を完全防食、あるいは電流を通過させるアース線をゴム中に埋入する等の方法があるがいずれも安定性を欠き、かつ大幅なコスト増を強いられるので、ほとんど実用化されていないのが現状である。
【００１５】
この発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、可とう部をフランジと一体成形して継手の機械的強度を向上させて、地震力による地盤のひずみに十分追随して変位させるとともに、迷走電流による電食を防止した埋設可とう継手およびその製造方法を提供しようとするものである。
【００１６】
他の１つは、２列または３列、あるいはそれ以上の複数列の条数からならコイル状補強線材を、特に大口径を有する可とう部に使用して、継手の耐外圧および耐内圧強度を向上させ、地震力による地盤ひずみによってへこみなどの変形を生ずることなく、自在に追随して継手軸方向および軸直角方向に変位できる埋設可とう継手およびその製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、この発明の可とう継手は、内外面ゴム層間にコイル状補強線材および内外面ゴム被覆繊維補強層とが設けられて形成された円筒状胴壁がコイル状補強線材間で外周方向に膨らんだ形状を有する埋設可とう継手において、前記内側ゴム被覆繊維補強層の両端部外周面上にフランジを単条または２列ないし３列の複数条からなるコイル状補強線材に近接するか又は接合して配置し、該フランジ締結面側外周面上に端部リングを設け、該フランジおよび端部リングに内側ゴム被覆繊維補強層と内面ゴム層の端縁部を一体的に接着・成形することを要旨とするものである。
【００１８】
また、この発明の可とう継手の製造方法は、マンドレルに内面ゴム層および内側ゴム被覆繊維補強層を積層し、該内側ゴム被覆繊維補強層の両端部外周面上にフランジを中央部領域外周面上の単条または２列ないし３列の複数条からなるコイル状補強線材に近接するか又は接合して配置し、該フランジの締結面側外周面上に端部リングを設け、該フランジおよび端部リングに内側ゴム被覆繊維補強層と内面ゴム層の端縁部を一体的に接着・成形し、該コイル状補強線材のピッチ間を埋めるための中間ゴム層、外側ゴム被覆繊維補強層および外面ゴム層を設けてフランジ付円筒状成形体を形成した後、該成形体とマンドレルの間に水圧または空気圧を加えながら、成形体を軸方向に圧縮して、コイル状補強線材間の円筒状胴壁を外周方向に膨らませ、さらに加硫することを要旨とする。
【００１９】
【作用】
この発明の可とう継手によれば、継手可とう部の内側ゴム被覆繊維補強層の単縁部を端部リングに巻き上げ折り返してフランジニップル内周面に接合するととともに、内面ゴム層の端縁部もその表面およびフランジ締結面に接合することにより、継手の可とう部をフランジに強固に結合させているので、地中埋設管に接続して使用した場合、大きな地震力により継手が偏心、圧縮、伸長、曲げ、ねじり等の大きな変位を受けて、フランジを可とう部の間に大きな引張荷重が働いても、上記の両者締結機構によりフランジと可とう部の結合を維持することができる。
【００２０】
また、コイル状補強線材が２列、または３列などの複数列に配列して大口径継手を形成した場合には、その複数線材の配列方法によっては、引張、圧縮、曲げ、剪断などの機械的強度を増加させたり、または、断面二次モ−メントを増加させたりすることにより、継手の耐外内圧強度を向上させて土圧、地盤ひずみなどの外圧による胴壁のへこみ（凹み）を防止することができ、あるいは胴壁の肉厚を減少させたりして継手を軽量にすることができる。
【００２１】
さらに、継手の可とう部断面中央部に長手方向全体にわたって鋼製コイル状補強線材を配置し、この線材の両端部をフランジニップル端部に溶接などにより接合して継手を導体化することにより、迷走電流を遮断することなく、継手を通過させることができる。
【００２２】
また、この発明の可とう継手の製造方法によれば、コイル状補強線材の両端部に一対のフランジをニップルを介して溶接などで接合して一体構造部することにより、内側ゴム被覆繊維補強層の外周面上に嵌入配置する作業工数も、従来の３部品の嵌入作業に比べ、１部品の嵌入作業工数で作業を終えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１は本発明の可とう継手の構成を示す部分破断側面図である。
すなわち、この可とう継手１は、内外面ゴム層２、３間の円筒状胴壁断面中央部に単条または２列ないし３列の複数条からなるコイル状補強線材７が中間ゴム層６で埋められて配置され、そのコイル状補強線材７の内側および外側にゴム被覆繊維補強層４、５が設けられ、さらにこれらから形成される円筒状胴壁がコイル状補強線材７間において外周方向に膨らんだ形状に成形されて可とう部が構成され、その両端部にフランジ１０と端部リング８を前記内側ゴム被覆繊維補強層４と内面ゴム層２の端縁部により一体的に接着固定したものである。
【００２４】
内外面ゴム層２、３は天然ゴム、または合成ゴムからなる公知の、ゴム管に準じたゴム配合物を予めシートに成形し、これを積層して形成される。
【００２５】
内外側ゴム被覆繊維補強層４、５は、繊維からなるすだれ織布に未加硫ゴムをトッピング処理したものを内面ゴム層２の外周面上、及びコイル状補強線材７、中間ゴム層６の外周面上に、継手の軸線に対し、所定の成形角度で繊維方向が交差するように交互に偶数枚（プライ）巻付け、積層して形成される。この成形角度は、通常、継手の軸線に対し４５°〜６５°の範囲で設定される。内外側ゴム被覆繊維補強層４、５に使用する繊維としては、ナイロン、ポリエステル、アミラド、カーボンなどの有機繊維およびガラス、スチールなどの無機、金属繊維などがあげられる。
【００２６】
中間ゴム層６は、内外面ゴム層と同じ公知のゴム配合物からなるものであって、コイル状補強線材７を固定するとともに外周方向に膨らんだ円弧形状の胴壁の伸長・彎曲作用を容易にする。
【００２７】
コイル状補強線材７は、単線材またはその複数条配列構成体が所定ピッチで連続的に螺旋状に巻かれたコイルばねであって、小さいばね定数を有していて、継手円筒状胴壁の円弧形状山部の伸びとともに継手軸方向、または軸直角方向に容易に変位するものである。このコイル状補強線材７は、地震時の地盤ひずみから継手の変位量を予測し、埋設管径に応じて、好ましい横弾性係数そのほかの機械的特性を有する線材を適宜に選択し、線径、巻数等を決定し、所定のばね定数が得られるように設計し、製作される。そして、このコイル状補強線材７を形成する線材としては、弾性限度の高い金属線材料、例えば、ばね鋼線、ピアノ線などのばね用炭素鋼線、ステンレス鋼線などのばね用合金鋼線、またはりん青銅線などのばね用銅合金線などの単線あるいはその複数条配列構成体を用いることができる。この配列構成体は、コイル状補強線材の単線を、図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すように、２条、３条、４条などに適宜に配列したものであって、これらのうち、断面二次モーメント、または断面係数が大きい配列が好ましい。これら構成体の各単線は部分的に溶接したり、あるいは金属バンドで締結したりして一体化することができる。また、コイル状補強線材７は、断面が図５に示した円形のほか、三角形、四角形、短形、楕円形などの形状のものであって、特に断面二次モーメント、または断面係数の大きい、コイル状補強線材の軸線直角方向に長軸断面を有する、短形、楕円形などが好ましい。このコイル状補強線材７は、製造時には形成された内側ゴム被覆繊維補強層４の外周面上にその端部から軸方向に嵌め通されて長手方向全体にわたって配置される。また、コイル状補強線材７は、上記のように単独に用いるほか、図１１に示すように、予めその両端部にフランジ１０をニップル９を介して溶接などにより固定し、一体構造部品として使用することもできる。
【００２８】
端部リング８は、図１０に示すように、フランジ１０の締結面上の開口部近傍に設けられ、内側ゴム被覆繊維補強層４の端縁部４ａを巻き上げ、折り返してフランジ１０のニップル９内周面との間に挟み込んで固定するとともに、内面ゴム層２の端縁部２ａも巻き上げてフランジ１０の締結面に固定させることにより、可とう部を強固にフランジ１０に結合させる役割を担うものである。この端部リング８としては機械的強度を有する、断面矩形の環状鋼製部材が望ましい。
【００２９】
ニップル９は、予めフランジ１０に溶接などにより固定されていて、継手の製造時には、フランジと一体となった単一部品となるものである。
【００３０】
フランジ１０は、予めニップル９を溶接などで取り付け、製造時には単一部品として扱うことができる。そして、配管施工時には埋設管フランジにボルト締結などにより接続される。また、このフランジ１０は、コイル状補強線材７の両端部にニップル９の端部を溶接などして固定することにより、コイル状補強線材７と一体構造部品として使用することができる。
【００３１】
マンドレル１１は、継手積層成形体の芯型であって、図１３に示すように、その中央部胴壁に水又は空気の流通孔１４が設けられたもの［同図（ａ）］、または上記マンドレル［同図（ａ）］の全外周面上および両側面上を弾性材シート製バッグ１５で気密に密封して覆い、胴壁中央部の流通孔１４から流出される水または空気の圧力により前記バッグ１５を外周方向に膨らませるようにしたもの［同図（ｂ）］などを適宜使用することができる。
【００３２】
この可とう継手１の製造方法としては、図２に示すように、まず、マンドレル１１の表面に、所定の幅のゴムシートを巻き付け、突き合わせ部を接着剤などで接合して円筒状の内面ゴム層２をつくる。また、ゴムシートの代わりにゴムチューブを用いてもよくこの場合は接合作業を省くことができる。
【００３３】
次に、図３に示すように、この内面ゴム層２の外周面上に、予め所定の幅に裁断された帯状のトッピング処理繊維コード１２を継手の軸線に対し、所定の成形角度φで繊維方向１３が交叉するように、交互に偶数プライ巻付けて積層し、内側ゴム被覆繊維補強層４を形成する。
【００３４】
続いて、図４（ａ）に示すように、この内側ゴム被覆繊維補強層４の左端部外周面上に端部リング８を嵌め込み、次いでニップル９付きフランジ１０、同図（ｂ）に示す、単線からなるコイル状補強線材７およびニップル９’付きフランジ１０’を補強層４の外周面上他端からその表面を滑らすように嵌め込んで行き、長手方向全体にわたって嵌入、配置したのち、端部リング８’を嵌入する。
【００３５】
また、耐外圧強度の不足する可とう継手、特に、大口径可とう継手製造の場合には、図５（ａ）に示すように、コイル状補強線７を２列に構成して、内側ゴム繊維補強層４の周面上に配置する。この場合、コイル状補強線材７は、上記２列の配列のほか、同図（ｂ）および（ｃ）に示すように、３列、４列など適宜の複数条配列構成体を選び使用することができる。
【００３６】
図６に示すように、両端の端部リング８、８’を介して、内側ゴム被覆繊維補強層４の端縁部４ａ、４ａ’を巻き上げ折り返し重ね、その後に内面ゴム層２の端縁部２ａ、２ａ’も巻き上げる。
【００３７】
次いで、図７に示すように、フランジ１０、１０’およびコイル状補強線材７を両側へ引き延ばし、フランジ１０、１０’を端部リング８、８’に密着させるとともに、コイル状補強線材７の両端部をフランジニップル９、９’に近接させる。
【００３８】
その後、図８に示すように、この内側ゴム被覆繊維補強層４の外周面上に、ゴムシート６をコイル状補強線材７のピッチ間を埋めるように巻付け、中間ゴム層６をつくる。
【００３９】
次に、中間ゴム層６の表面に、外側ゴム被覆繊維補強層５を内側ゴム被覆繊維補強層４と同じ構成と方法で形成し、その外側ゴム被覆繊維補強層５の端縁部をフランジニップル９の外周面に貼りつける。さらに、この外側ゴム被覆繊維補強層５の表面にゴムシートを巻き、接合して外面ゴム層３をつくる。
【００４０】
このようにして得られた、図８に示すフランジ１０付きの円筒成形体を、図９に示すように、その成形体とマンドレル１１との間に空気圧または水圧を加えながら、押し金具１２により軸方向に圧縮して、コイル状補強線材７間の円筒状胴壁を外周方向に膨らませて、円弧状山形に成形する。空気圧または水圧は積層された各ゴム層を密着させ、かつ両端の押し金具１２による圧縮力を成形体全長にわたって均一にするとともに、コイル状補強線材７間の成形体胴壁を外周方向に膨らませて、円弧状山形を形成させる役割を担うものである。この圧力は通常１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲内で適用される。上記圧力は得ようとする円弧の径の大きさによって決定され、封入圧を高くすると円弧の半径は小さくなる。また、上記押し金型１２により圧縮してコイル補強線材間に円弧状山部を形成する場合、一定ピッチのコイル補強線材を用いて、その線材間を一定のピッチに形成したり、または図１２に示すように、端部へ向って漸減したピッチに成形することもできる。
【００４１】
続いて、この円弧状山形の胴壁の外周面を布ラッピングで締め付けてから、加硫を行った後、マンドレル１１と押し金具１２を外して図１の製品を得る。
【００４２】
なお、図１１に示すように、コイル状補強線材７をフランジ１０に固定する方法は、その両端部をニップル９の内側断面に突き合わせて接合しても良いし［（ａ）］、またはニップル９の外周面に重ねて接合したり［（ｂ）］、あるいは突き合わせ接合に加えて、ニップル９の外周面の補助カバー１６の内面に重ね接合したり［（ｃ）］してもよい。
【００４３】
また、図５に示す２列または３列、あるいはそれ以上の複数配列から構成されるコイル状補強線材は、大口径、特に６００ｍｍを超える可とう継手に使用できるほか、両車、特に大型車両の往来頻度の多い軟弱地盤、あるいは地盤急変部の埋設管に接続される予定の可とう継手に、口径の大小を問わず、適用して耐外内圧強度を向上させることができる。
【００４４】
【実施例１】
直径２００ｍｍのゴム製バッグ付きマンドレルに天然ゴムシートを巻きつけ接合して内面ゴム層（硬度６０°、厚さ６ｍｍ）を形成し、その外周面上に天然ゴムでトッピング処理した１２６０デニールナイロンすだれ織コードを製品の軸線に対し成形角度５０°で交互に２プライ積層して内側ゴム被覆繊維層（２層、厚さ１ｍｍ）を得た。次に、この外周面上の左端部に端部リング（ＳＳ４００、外径２４０ｍｍ、内径２２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）を嵌入し、他方右端部から５０ｍｍピッチを有する硬鋼線コイル（ＳＷ−Ｃ、線径１０ｍｍ、内径２１６ｍｍ、有効巻数１０）とニップル（ＳＴＫ、外径２２０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）付フランジ（２００Ａ  ＪＩＳ  １０Ｋ）との一体構造部品（フランジ外面間長さ９００ｍｍ）を中央部領域に、続いてもう１つの端部リングを右端部に順次嵌入して配置した。両端の端部リングを介して、内側ゴム被覆繊維補強層を折り返した後、その上にさらに内面ゴム層も折り上げた。次いで一体構造部品の両端のフランジを両側へ引き伸ばして、フランジの締結側面を端部リングに密着させた。そして硬鋼線コイル線間に中間ゴム層（天然ゴム、厚さ１０ｍｍ）を巻き込んで埋め、さらにその上に内側ゴム被覆繊維補強層のときと同じ要領で外側ゴム被覆繊維補強層（天然ゴムトッピング処理１２６０デニールナイロンすだれコード、２プライ、厚さ１ｍｍ）を形成した。次にその上に外面ゴム層（天然ゴム、硬度６０°、厚さ３ｍｍ）を巻きつけた後、両端の押し金具をそれぞれ５０ｍｍだけ内側へ押しつけて、上記のようにして得られた積層成形品を長さ１０００ｍｍに圧縮した。この圧縮と同時にマドレル内に圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ2の水を封入した。そして、この未加硫成形品を全長１０００ｍｍにセットした状態で、加熱加硫（１４５  ℃  ×  ６０分）を行った後、マンドレルと押し金具を外して、長さ１０００ｍｍ、内径２００ｍｍの継手サンプルを得た。
【００４５】
【参考例】
実施例１の線形１０ｍｍの単条の硬鋼線コイルを用いて、６００ｍｍの大口径可とう継手を製作した場合の土圧（外圧）による胴壁のへこみを生ずる事例およびさらにその単条コイルの線径を増してへこみを防止した事例を示す。直径６００ｍｍ、線形１０ｍｍならびに１４ｍｍのそれぞれ単条の硬鋼線コイル（ＳＷ−Ｃ、内径２１６ｍｍ、ピッチ３０ｍｍ、有効巻数２０）を用いたことおよびピッチ２５ｍｍになるように積層成形体を圧縮したことを除いては、実施例１と同じ方法で製作し、長さ１０００ｍｍ、内径６００ｍｍの２種類の大口径可とう継手サンプルを得た。これらのサンプルを地中埋設管に接続して、耐外圧試験を行なったところ、線形１０ｍｍの硬鋼線コイルを有するサンプルは、外圧１ｋｇｆ／ｃｍ2で胴壁がへこみを生じたのに対し、線形１４ｍｍのものは同じ外圧では胴壁に何ら異状は認められなかった。
【００４６】
【実施例２】
線形１４ｍｍ単線の１／２断面積を有する線径１０ｍｍ、ピッチ３０ｍｍの部分的に溶接して２列に配列した硬鋼線コイル（ＳＷ−Ｃ、内径２１６ｍｍ、有効巻数２０）を用いたことを除いては、実施例１と同じ方法で製作し、長さ１０００ｍｍ、内径６００ｍｍの大口径可とう継手サンプルを得た。このサンプルを地中に埋設して、耐外圧試験を行なったことろ、外圧１ｋｇｆ／ｃｍ2で胴壁に何ら異状は認められなかった。しかし、外圧２ｋｇｆ／ｃｍ2では少しへこみを生じた。
【００４７】
【実施例３】
線径１０ｍｍ、ピッチ３０ｍｍの、部分的に溶接して３列（最密充填正三角形状）に配列した硬鋼線コイル（ＳＷ−Ｃ、内径２１６ｍｍ、有効巻数２０）を用いたことを除いては、実施例１と同じ方法で製作し、長さ１０００ｍｍ、内径６００ｍｍの大口径可とう継手サンプルを得た。このサンプルにつぃて同様のテストを行なったところ、外圧を２ｋｇｆ／ｃｍ2に増加しても胴壁の異状はなかった。
【００４８】
本発明の実施例１および本発明による製造方法を用い口径のみを変化させ得られた継手サンプルの破断圧力−伸長量、偏心量および変位反力−変位量関係線図を従来品のそれとともに、図１７および図１８に示す。図１７および図１８から明らかなように、本発明により得られる可とう継手は、従来品と比較して、継手の機械的強度を示す破断強さおよび変位の追随性能を示す変位反力に著しい向上がみられた。特に図１７に示す継手の破断圧力が、従来品に比べ、標準使用領域において、大きく増大したことは大きな変位に耐えるとともに、その耐用年数に寄与するものと期待される。また、図１８に示す変位反力曲線の勾配が従来品に比べ小さいことは、その差異だけ変位しやすいことを意味する。そして実用上では、その分だけ小さい変位荷重で変位することができるから、地盤の変動にそれだけ追随しやすい特徴をもつ。これらはフランジと可とう部の強固な一体成形化、及びフランジとコイル状補強線材との強固な一体構成部品化が顕著に寄与しているものと推測される。
【００４９】
また、実施例２から明らかなように、参考例の線径１４ｍｍ単線の断面積を１／２に減じた鋼線を２列に配列してコイル状補強線材を構成して使用した場合には、元の単線と同一の補強効果を示し、その上可とう継手の肉厚が２ｍｍ薄く、軽量となり、その分だけ変位反力も低下した。さらに、実施例３は、参考例の線径１４ｍｍ単線の断面積を１／２に減じた３条の鋼線を正三角形状に配列して断面二次モ−メントを元の単線の２倍以上に増大でき、耐外圧強度を倍増できることを示した。  これらは、コイル状補強鋼線材の２列、または３列の配列化による断面形状効果および線径の縮小の相乗作用によるものと推測される。
【００５０】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明の可とう継手によれば、継手の可とう部の内側ゴム被覆繊維補強層の端縁部を端部リングに巻き上げ折り返してフランジニップル内周面に接合するとともに、内面ゴム層の端縁部もその表面およびフランジ締結面に接合することにより、継手の可とう部をフランジに強固に結合させているので、継手を地中埋設管に接続して使用した場合、大きな地震力によって、継手が偏心、圧縮、伸長、曲げ、ねじり等の大きな変位を受けてフランジと可とう部との間に大きな引張荷重が働いても、上記の両者締結機構により、フランジと可とう部の結合を維持することができ、その結果、従来にみられたフランジから可とう部が脱離するという事故を有効に防止できるようになった。
【００５１】
また、コイル状補強線材を複数条に配列するこにより、従来の大口径、あるいは大きな輪圧を受ける地盤に埋設された小、中口径可とう継手にみられた胴壁のへこみを防止することができるようになった。特に、線材の線径の縮小および複数線材の配列構成を断面二次モ−メントが大きくなるように選択することにより、経済的で耐外圧強度に優れた可とう継手を得ることができた。
【００５２】
さらに、継手の可とう部断面中央部に軸方向に沿って全長にわたって鋼製コイル状補強線材を配置し、この線材の両端部をフランジニップル端部に溶接などにより接合して継手を導体化したので、迷走電流を遮断することなく、継手を通過させることができるようになった。その結果、従来にみられたニップル外周面露出部（サイドＳＳ部）の電食を有効に防止できた。
【００５３】
さらに、この発明の可とう継手の製造方法においても、コイル状補強線材の両端部に一対のフランジをニップルを介して溶接などにより接合して一体構造部品としたので、内側ゴム被覆繊維補強層外周面上に嵌入、配置する作業工数も、従来の３部品嵌入作業に比べ、一部品の嵌入作業工数で終えることができるなど総成形工数は従来の製品に比較して１／３程度に短縮することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の可とう継手の構成を示す部分破断側面図である。
（ｂ）２列のコイル状補強線材を有する本発明可とう継手の構成を示す部分破断断面図である。
【図２】マンドレルに内面ゴム層を形成した状態を示す部分破断側面図である。
【図３】内面ゴム層に内側ゴム被覆繊維補強シートを巻回、積層する状態を示す部分破断側面図である。
【図４】（ａ）内側ゴム被覆繊維補強層に端部リング、ニップル付フランジとコイル状補強線材を配置した状態を示す部分破断側面図である。
（ｂ）単線からなるコイル状補強線材を配置した状態を示す要部側面図である。
【図５】（ａ）内側ゴム被覆繊維補強層に２列のコイル状補強線材を配置した状態を示す要部側面図である。
（ｂ）コイル状補強線材が３列に配列された構成の例を示す断面図である。
（ｃ）コイル状補強線材が４列に配列された構成の例を示す断面図である。
【図６】内側ゴム被覆繊維層および内面ゴム層を端部リングに巻き上げて固定した状態を示す部分破断側面図である。
【図７】フランジと端部リングを内側ゴム被覆繊維補強層と内面ゴム層で固定した状態を示す要部断面図である。
【図８】コイル状補強線材間に中間ゴム層、その上に外側ゴム被覆繊維補強層、外面ゴム層を形成し、ニップルに固定した要部断面図である。
【図９】積層成形体を圧縮して胴壁を膨らませた状態を示す胴壁要部断面図である。
【図１０】端部リングが内側ゴム被覆繊維補強層と内面ゴム層で固定された状態を示す要部断面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）  コイル状補強線材をフランジに固定する方法を例示した要部断面図である。
【図１２】端部に向ってピッチを漸減させたコイル状補強線材を有する本発明可とう継手の要部断面図である。
【図１３】（ａ）中央部胴壁に流通孔を有するマンドレルの構造を示す縦断面図である。
（ｂ）マンドレルの胴体外面と側面を弾性材シート製バックで覆った場合を示す縦断面図である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）  従来の可とう継手を示す要部断面図である。
【図１５】別の従来の可とう継手を示す要部断面図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）  従来の可とう継手が外圧によりへこみを２箇所および３箇所生じた状態を示す断面図である。
【図１７】本発明で得られた可とう継手の破断圧力−伸長量、偏心量の関係線図を従来品のそれと比較した図である。
【図１８】本発明で得られた可とう継手の変位反力−変位量の関係線図を従来品のそれと比較した図である。
【図１９】埋設可とう継手の圧縮、伸長、偏心と曲げの変位特性の考え方を示す図である。
【符号の説明】
１  本発明の可とう継手
２  内面ゴム層、２ａ、２ａ’内面ゴム層の端縁部
３  外面ゴム層
４  内側ゴム被覆繊維補強層、４ａ、４ａ’内側ゴム被覆繊維補強層の端縁部
５  外側ゴム被覆繊維補強層
６  中間ゴム層
７  コイル状補強線材
８、８’  端部リング
９、９’  ニップル
１０、１０’  フランジ
１１  マンドレル
１２  トッピング処理繊維コード
１３  繊維方向
１４  流通孔
１５  弾性シート製バッグ
１６  補助カバー
１７  ゴムランニング
１８  へこみ
１９  へこみで生ずる葉
Ａ  本発明実施例可とう継手
Ｂ  従来技術によるストレート型可とう継手
Ｃ  従来技術による複数山型可とう継手
Ｌ  フランジからのニップル長さ
Ｐ  ピッチ
Ｗ  外力
ｌ  フランジからの可とう部長さ
δ  変位量
θ  変位角度
φ  成形角度
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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