JP4474014B2 - 管路の耐震構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス導管や水道管などの既設の管路において、地震などにより当該管路におけるバルブや継手などの継手部が変形したときに、当該継手部が致命的に破壊されるのを防止し、流体の流出を阻止して最低限の機能を維持するための耐震装置に関するものである。
【０００２】
なおこの明細書において「継手部」と称するのは、二つの管路を結合する継手に限定されるものではなく、溶接などの手段により一体に接合した構造を含み、さらに複数の管路が直接又はバルブなどの構造物を挟んで間接に結合された構造を広く指称するものである。
【０００３】
【従来の技術】
ガス導管や水道管の配管系は、その大部分が地中に埋設されているが、所要の箇所には必要に応じてバルブが設置されている。そしてこれらのバルブは、通常地中のマンホール内に設けられており、その両側の継手により配管の管体に接続されている。
【０００４】
しかし、これらのバルブは空間内に設けられているので、地震などが発生した際には振動による変位が大きく、バルブの両側に設けられた継手に変形、折損、抜け出し等が生じやすい。このような事態が生じると、バルブ内部の流体が噴出してその流通が遮断される。これらの事態が生じると、地震による混乱に輪をかけるだけでなく、特に流体がガスの場合、漏出したガスに着火する等の二次災害につながる危険性もある。
【０００５】
これらの対策として、地震等による大きな変位に対しても対応可能な耐震バルブが種々提案されており、ある程度の効果は認められるが、このような耐震バルブに交換するためには流体の流通を一旦遮断する必要があり、またコストもかかることから、なかなか進展しないのが現状である。
【０００６】
またバルブの周囲を樹脂などで固めて補強する構造も種々提案されているが、かかる構造は、継手が動かないように固定するものであり、地震などで大きな振動に遭遇した場合には、その強度を超える荷重が作用する可能性があり、完全に破損を防止することはできない。
【０００７】
阪神淡路大震災における各種管路の損傷状況を見ても、素材の強度を高めて剛構造により振動に耐える構造としたものは、その想定強度を超える荷重を受けて損傷したものが多かったが、振動に伴う変位に追従し得る柔構造としたものは、素材自体の強度が低いものであっても大きな荷重を受けず、損傷なくライフラインを確保し得た例が多数見られている。
【０００８】
このような事情を考慮して、出願人等は流体の流通を遮断せずに施工可能で、地震による変位に追従可能なバルブの安全装置を発明し、出願した（特願平１０−１０２６８４号，特願平１１−２８２２７１号）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの安全装置は構成部材の種類が多く、またその構造も複雑であるため、全ての部材をバルブへ取り付けるのに時間を要するという問題がある。さらに、この安全装置は流体の外部への流出を阻止するための気密部材として、プラスチックチューブ等からなる耐圧気密チューブ部材を使用しているので、バルブへの取付作業が容易ではない。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、管路において、地震などによってバルブなどの継手部が変形または破壊された時に、柔構造により流体の流出を確実に阻止することができ、暫定的に管路やバルブの機能を確保できると共に、構成部材の種類が少なく構造も単純で、かつ施工性の良い継手耐震構造を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
而して本発明は、二つの管路に結合されたバルブ及び当該バルブと管路との継手を含む管路の継手部を囲むように、当該継手部及びその両側の管路の外周上に筒状の剛直な材料よりなる外殻体を配し、管路の外周面に、当該管路に組み付けた金型内に硬化性樹脂液を注入して硬化させ、前記管路の表面に成型固着された弾性材料よりなるパッキンを形成し、前記外殻体の両端部に、前記パッキンの外径よりやゝ小径の内径を有するリングを、前記外殻体に対して径方向に摺動可能に設け、当該リングが前記パッキンの外周に当該パッキンを圧縮した状態で密嵌されていることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明を管路に設けられた継手部としてのバルブに対して適用した例を説明する。１は管路であり、２は当該管路１に設けられたバルブであって、当該バルブ２と管路１とはフランジ継手３で接続されており、これらのバルブ２とフランジ継手３とで本発明における継手部４を構成している。
【００１５】
前記バルブ２においては、その操作部５に操作軸６が立設されており、当該操作軸６にハンドル（図示せず）を嵌合して回転操作することにより、バルブ２を開閉するようになっている。７は、当該バルブ２の上部フランジであって、その上部に蓋板８がボルト８aで締め付けて固定され、当該蓋板８の上部に前記操作 部５が突出している。
【００１６】
９は、バルブを挟んだ両側において、フランジ継手３の外方の管路１の外周面にそれぞれ設けられたリング状のパッキンであって、管路１の外周面に強固に固着されている。
【００１７】
前記パッキン９は、別に成型したパッキンを管路１に嵌合し、接着したものであっても差し支えないが、管路１の外周面に複数個に分割されたリング状の金型を組み付け、管路１と金型との間に硬化性樹脂液を注入した後硬化させることにより、流体の流通を遮断せずに管路１の外周面に沿ってリング状にパッキン９を成型固着することができる。
【００１８】
かかるパッキン９の素材はゴム弾性を有するものであれば特に限定されるものではないが、現場での作業性などを考慮すれば、二液硬化型の硬質ポリウレタン樹脂が適しており、その硬度はショアーＡ６０〜９０が適当である。またその他硬質のゴムやエラストマーなどを使用することもできる。
【００１９】
またこのパッキン９の寸法については、本耐震構造を設置する箇所のスペースや要求仕様に応じて適宜設定すべきであるが、管軸方向の長さは、地震発生時に生じ得る最大変位量が約１００mm程度であることを考慮し、１１０〜２００mm程度とするのが適当であり、また厚さは、後述するリング１０で圧縮される量を考慮し、２０mmとするのが適当である。
【００２０】
またこのパッキン９の外方の端部には、後述するリング１０をパッキン９外周面に押し込んで密嵌する際に容易に嵌合し得るよう、先細りのテーパー面９aを 形成しておくのが好ましい。
【００２１】
１１は、継手部４が破損したときに漏出する流体の圧力を支える外殻体であって、金属又はＦＲＰなどの剛直な素材よりなっている。そしてこの外殻体１１は、管状の本体部１２の上部に側管部１３が形成されており、全体として略Ｔ字管状をなしている。
【００２２】
当該外殻体１１の本体部１２は上半部と下半部とに二分割され、その上半部はさらに二つに分割され、その上部に側管部１３が結合され、既設の管路１及び継手部４に何等手を加えることなく、継手部４の外方から分割された部材を組み付けて、それぞれの合せ部に形成されたフランジ１４に紐状パッキン１６を挟んでボルト１５で結合することにより、外殻体１１を形成することができるようになっている。なお継手部４の設置状況によっては、外殻体１１をさらに小さい部材に細分化することもできる。
【００２３】
１０はリングであって、前記管路１の外周に固着されたパッキン９の外径よりやゝ小さい内径を有している。当該リング１０の内径は、前記パッキン９の硬さにもよるが、パッキン９の外径より概ね５〜１０mm小さい程度とするのが適当である。
【００２４】
このリング１０は半円形の二つの部材に分割され、その合わせ面は気密にシールされるようになっており、その側面に突設されたフランジ片１７をボルト１８で締め付けることにより環状に形成される。さらにこのリング１０の内周縁は、前記パッキン９を圧縮してシール効果を高めると共に、リング１０をパッキン９の外周面に押し込む際の抵抗を減らすために、先細りのテーパー面１０aが形成 されている。
【００２５】
１９はリング１０を外殻体１１に取り付けるためのリング押さえであって、これもリング１０と同様に半円形の二つの部材に分割されており、当該リング押さえ１９と前記外殻体１１の端部に形成された側部フランジ２０との間に前記リング１０を挟持し、ボルト２１で固定している。
【００２６】
このリング押さえ１９でリング１０を取り付けるに際しては、図面に示すようにリング１０の外周に若干の余裕を形成し、リング１０が管路１の径方向に摺動可能に取り付けるのが好ましい。リング１０の摺動可能範囲は、１０〜２０mm程度が適当である。
【００２７】
なお図面の例においては、リング１０及びリング押さえ１９は半円形のものを二つ組み合わせて形成しているが、これに限定されるものではなく、三つ以上の多数に分割したものであっても差し支えない。
【００２８】
而してバルブ２の外側に外殻体１１を形成するには、外殻体の下半部をバルブ２の下に設置し、その上部で外殻体の上半部を組み立ててバルブ２にかぶせ、バルブ２の操作部５を側管部１３の先端から突出させ、当該側管部１３の上端に形成されたフランジ部２２をバルブの上部フランジ７に載置し、その上から蓋板８で挟んでボルト８aで締め付けて固定する。
【００２９】
そして、外殻体１１を構成する各分割部材を、その合わせ面に紐状パッキン１６を挟んでフランジ１４をボルト１５で締め付けて固定し、バルブ２の外側に略Ｔ字状の外殻体を形成する。
【００３０】
次いで、外殻体１１の両端部の外方においてリング１０を組み立て、さらにその外側でリング押さえ１９を円形に組み立てる。そしてリング１０を外殻体１１の側部フランジ２０に接近させて、その内周縁のテーパー面１０ａでパッキン９を圧縮しながら嵌合する。そしてそのリング１０の側面にリング押さえ１９を当接し、ボルト２１で締め付けて、リング１０をその内周縁がパッキン９に密嵌した状態で外殻体１１に固定する。
【００３１】
【作用】
本発明の装置は、外殻体１１はその分割部材に挟まれた紐状パッキン１６によりシールされ、またその外殻体１１と管路１との間は、パッキン９とリング１０とが密嵌されることによりシールされており、外殻体１１内は気密に保持されている。
【００３２】
そして平常状態においては、バルブ２の開閉操作部は装置の外部に露出しており、開閉操作することができる。また地震などによりフランジ継手３が損傷し、流体が漏出したような場合には、その漏出した流体は外殻体１１内に止まり、外部に流出することはない。
【００３３】
而して激しい地震動などによりフランジ継手３が完全に破壊され、両側の管路１の間に管軸方向の変位が生じたような場合には、パッキン９とリング１０とが管軸方向に相対的なずれを生じてスライドすることにより変位に追従し、且つスライドした後においてもその位置で気密性を維持するのであって、柔構造により耐震性を有するのである。
【００３４】
また両側の管路１の間に管径方向の変位が生じることもあるが、一般に地震動により管路系に生じる変位は管軸方向が主体であり、管径方向の変位量は小さいので、長い管路系における管路１や外殻体１１の撓み変形などにより追従可能であり、さらにリング１０を摺動可能に取り付けることにより、そのリング１０の摺動によっても追従し得るので、それによって外殻体１１が破壊されたり流体の漏出が起きたりすることはない。
【００３５】
また一般にバルブ２とフランジ継手３とよりなる継手部４が地震により破壊されるときには、最も破壊されやすい部分はフランジ継手３であり、しかも強度のより小さい一方のフランジ継手３が破壊されることにより応力は解放され、最早もう一方のフランジ継手３は破壊されることはない。
【００３６】
従って、フランジ継手３が破損した状態におけるバルブ２は、いずれか一方の管路１に対してフランジ継手３を介して保持されており、破損したフランジ継手３から流出した流体は外殻体１１内に保持されると共に、バルブ２を通じての流路は確保され、且つバルブ２が破壊されていない限りそのバルブ２の操作により流路の開閉が可能である。
【００３７】
【発明の効果】
従って本発明によれば、激しい地震などにより管路１の継手部４が破壊されたとき、パッキン９とリング１０とが気密性を維持しつつスライドすることにより、管路１が破壊されることなく変位に追従し、破壊された継手部４から漏出した流体が外部に流出することはない。
【００３８】
また本発明によれば、リング１０が外殻体１１に対して管路１の径方向に摺動することができるので、管路１と継手部４との径方向の変位に対しても追従することができる。
【００３９】
また本発明の耐震構造は、管路系の継手部の強度を増大させることによって破損を防止するものではなく、パッキン外周面上をリングがスライドすることによって変位に追従する柔構造になっているので、外殻体１１などの部材が過度に大きな強度を有する必要がなく、しかも破損に伴う大きな変位に対しても十分に対応することができる。
【００４０】
そして外殻体１１内に漏出した流体を保持し、外部への流出を防止することにより、流体の流路を確保することができ、さらにバルブ２による流路の開閉も可能である。このことは、地震災害による社会の大混乱の中、暫定的ではあっても水道水や都市ガスなどのライフラインを確保し、それをコントロールし続けることができることを意味し、極めて重要である。
【００４１】
また図面に示すように、外殻体１１、リング１０及びリング押さえ１９を複数部材に分割し、これを既設の管路系における継手部４の外側で組み立てて形成することができるので、既設の管路系に手を加えることなく、流体の流通を維持しながら、その継手部４に耐震性を付与することができる。
【００４２】
また一般に管路１の外径は、一応の規格値は定まっているものの、ある程度の公差による径のばらつきがあり、さらに錆や傷、異物の付着などにより管路１の表面の状態は一定していないのであって、予め成型されたパッキン９を取り付けることにより、管路１の外周上に所定の径のパッキン９を気密に形成することは容易ではない。
【００４３】
これに対し本発明によれば、管路１の外周上に組み付けられた金型に硬化性樹脂液を注入して硬化させることにより、管路１の表面にパッキン９を一体に成型固着することができるので、管路１の表面状態に拘らず所定の径のパッキン９を形成することができると共に、当該パッキン９は管路１に対して強固に且つ気密に固着される。また既設の管路系の流体の流通を維持しながら、管路１の外周に継ぎ目のない環状のパッキン９を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を管路のバルブに適用した耐震構造の中央縦断面図
【図２】 図１の耐震構造の斜視図
【図３】 図１の耐震構造における主要部の拡大中央縦断面図
１ 管路
２ バルブ
３ フランジ継手
４ 継手部
９ パッキン
１０ リング
１１ 外殻体

Claims (1)

1. 二つの管路（１）に結合されたバルブ（２）及び当該バルブ（２）と管路（１）との継手を含む管路（１）の継手部（４）を囲むように、当該継手部（４）及びその両側の管路（１）の外周上に筒状の剛直な材料よりなる外殻体（１１）を配し、管路（１）の外周面に、当該管路（１）に組み付けた金型内に硬化性樹脂液を注入して硬化させ、前記管路（１）の表面に成型固着された弾性材料よりなるパッキン（９）を形成し、前記外殻体（１１）の両端部に、前記パッキン（９）の外径よりやゝ小径の内径を有するリング（１０）を、前記外殻体（１１）に対して径方向に摺動可能に設け、当該リング（１０）が前記パッキン（９）の外周に当該パッキン（９）を圧縮した状態で密嵌されていることを特徴とする、管路の耐震構造

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