JP2008281137A - 金属製管路の導通一体型構造 - Google Patents

Abstract

【課題】継手部の伸縮、屈曲の際に導電性部材が破損しないようにする。
【解決手段】継手部２で接続された金属製の管体１，１をさや管Ｐ内に充填材Ｇを介して埋設し、前記継手部２を挟む両管体１，１間を導線１２で繋いで、前記両管体１，１間を導通させるとともに、その導線１２に伸縮を許容するコイルバネ２０を介在させた。このため、継手部２が伸縮、屈曲する際に、導線１２は管体１の動きに追随して動くことができ、その破損を防ぐことができる。また、コイルバネ２０周囲に、そのコイルバネ２０に密着する発泡樹脂成形体からなる保護部材２１を設け、コイルバネ２０以外の部分を樹脂製保護管からなる保護部材２２で覆って、導線１２と前記管体１周囲の充填材Ｇとを隔てた。継手部２の伸縮に伴って管体１及び保護部材２１が充填材Ｇに対して相対移動する際に、周囲の充填材Ｇとの間に空隙が確保されるので、コイルバネ２０を含む導線１２の動きが阻害されない。
【選択図】図１

Description

この発明は、地中に埋設した金属管の導通一体型構造に関するものである。

鉄道線路が敷設されている付近に、ガス管、水道管、各種ケーブル管などの金属製の埋設管が設けられている場合、レールに流れる電流が地中に漏れ出て、その漏れ電流（いわゆる迷走電流）が、それらの埋設管にしばしば電食を生じさせる。
これは、例えば、図７に示すように、上記漏れ電流がレールＲから地中を伝って埋設管１に流入した後、電鉄の変電所Ｓ付近で再度地上のレールＲに向かって流出することによりその流出部分Ｃにおいて局部的に激しい腐食が生じるものである。

そこでこのような電食を防止するため、金属管継手部分にゴム輪を用いて隣り合う管同士を電気的に絶縁し、管路に沿って迷走電流が流れないようにする手法が知られている。
また、埋設管の表面に絶縁層を設けたり、あるいは、電流を他へ逃がす導電層を設けるなどして、外部から埋設管に電流が流れ込まないようにする手法なども提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、一方、このような電食を防止したり、あるいは配管を積極的に防食する手法として、選択排流法、強制排流法、外部電源法、流電陽極法などの電気防食法があるが、これらの電気防食対策を行うためには、逆に管路を一体化させる必要がある。さらに、管路の電位に基いて配管を防食管理するため電位管理を行う場合にも、管路を同様に一体化させる必要がある。
特開２０００−１２０９２３号公報

近年、埋設管の継手部は、地震時等の地盤変動に対して管体が損傷しないように、軸方向伸縮、屈曲を大きく許容する耐震管継手構造を採用するケースが増えている。

しかし、管路を電気的に一体化させるため管体同士を導線等を介して接続すると、継手部を挟んで管体同士が動いた際に、導線がその動きに追随できなくて破損してしまう場合がある。

導線等がひとたび管体間の導通機能を失えば、その導通機能の復元は、その破損部分を配管の電位の変動や掘削等により見つけ出して、新たな導電性部材により復旧するなどしなければならず、これらの作業は大変困難を要し、場合によっては不可能である。

そこで、この発明は、管体同士を導通させる電食防止用の導電性部材が、継手部の伸縮、屈曲の際に破損しないようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、管体同士を導通させる電食防止用の導電性部材にコイルバネを介在させたのである。
このようにすれば、継手部において管体同士が伸縮、屈曲する際に、導電性部材は、そのコイルバネの部分が伸縮することにより、管体の動きに追随することができる。このため、導電性部材の破損を防ぐことができる。

また、その導電性部材が、管体の埋設時に周囲の地盤あるいはさや管内の充填材に固着しないよう、その導電性部材と周囲の地盤あるいは充填材とを隔てる覆いを設けたのである。
このようにすれば、上記導電性部材は、管体を埋設した際に周囲の充填材、地盤等によって固着せず、その動きが拘束されにくい。このため、管体同士の伸縮、屈曲の際にその動きに追随して動きやすく、導電性部材の破損をより確実に防止し得る。

この発明は、管体同士を導通させる電食防止用の導電性部材が、管体同士の伸縮、屈曲の際に破損しないので、地震時等の地盤変動があった際にも、管体同士の導通状態が維持されるようになる。

上記手段の実施形態として、金属製の管体同士を継手部を介して接続して地中に埋設し、前記継手部を挟む両管体にそれぞれ設けた接点間を導電性部材で繋いで前記両管体間を導通させ、その導電性部材の一部にコイルバネを介在させ、前記接点間の距離変化に伴って導電性部材の伸縮を許容した構成を採用し得る。
ここで、金属管とはダクタイル鋳鉄管、鋳鉄管、鋼管あるいはステンレス鋼管などが挙げられる。
継手部において管体同士が伸縮、屈曲すると、導電性部材を繋いだ接点間の距離は変化するが、導電性部材は、その距離変化に伴ってコイルバネが伸縮して管体の動きに追随することができる。このため、導電性部材の破損を防ぐことができる。

また、上記導電性部材は上記管体の外側に配設され、その導電性部材の全長を保護部材で覆うとともに、上記管体の地中への埋設状態において、前記保護部材に対して前記導電性部材を長さ方向に移動自在とした構成を採用し得る。

例えば、その管体が充填材を介してさや管内に敷設される場合、導電性部材が管体の外側に配設されていれば、コイルバネとそのコイルバネ以外の導電性部材は、それぞれさや管と管体との間に充填したエアミルク等の充填材によりその動きが拘束され、その伸縮が鈍くなるとも考えられる。また、管体が、さや管を介さずに直接地盤の土中に埋設される場合においても、導電性部材が、周囲の地盤に接触してその動きが拘束されると考えられる。
そこで、上記のように導電性部材を覆う保護部材を設ければ、充填材や地盤による導電性部材の拘束を防ぐことができる。

また、上記コイルバネを覆う保護部材は、その内部に前記コイルバネの伸縮を許容する空隙を有するものとすれば、コイルバネが伸縮の際、適宜その空隙内で動くことができるので、その伸縮が阻害されない。
このように保護部材でコイルバネを覆えば、継手部の伸縮に伴ってその保護部材が周囲の充填材に対して相対移動すると、その保護部材又は周囲の充填材、あるいはその双方が、適宜、変形又は圧壊等して前記空隙を確保し得る。

また、上記コイルバネを覆う保護部材を、そのコイルバネの周囲に密着する発泡樹脂成形体とすることができる。
このように発泡樹脂成形体からなる保護部材でコイルバネを覆えば、上記の場合と同様、継手部の伸縮に伴ってその保護部材が周囲の充填材に対して相対移動すると、その保護部材又は周囲の充填材、あるいはその双方が、適宜、変形又は圧壊等して前記空隙を確保し得る。また、コイルバネの周囲に発泡樹脂成形体が密着しているので、そのコイルバネは、管体に伸縮が発生しない通常の状態において、発泡樹脂成形体にしっかりと保持される。

実施例１を図１乃至図３に基づいて説明する。この実施例は、ダクタイル鋳鉄管である管体１，１の継手部２として通常使用されているＮＳ形継手において、その管体１，１間を導通させることにより、管体１に流入した漏れ電流を管路方向に沿って導く導通一体型構造を採用したものである。

継手部２の構成は、図１に示すように、管体１の挿し口３が、隣り合う管体１の受口４に嵌め込まれるようになっており、その挿し口３の先端部外周面に全周に亘る挿し口突起３ａが一体に形成されている。また、受口４の内周面には、挿し口３の外周面に摺接するシール用ゴム輪５を収納するゴム輪溝５ａと、芯出し用ゴム付きのロックリング６を収納するロックリング溝６ａとが形成されている。

地中に埋設されたさや管Ｐ内において、上記管体１の挿し口３を先行する管体１の受口４に挿入することによって管体１が順次接合され、その接合された管体１，１・・・が、さや管Ｐ内に押し込まれて行くことにより管路が敷設されていく。
挿し口３の外周には、やや後方においてサドル部材９が嵌められており、そのサドル部材９のフランジ部９ａに管軸直角方向のボルト軸８ａが挿通されて、そのボルト軸８ａに回転自在の推進用ローラ８が設けられている。このため、管体１を押し込む際のさや管Ｐとの摩擦抵抗を少なくし、推進に必要な押し込み力が低減される。
また、推進完了後は、管体１とさや管Ｐとの隙間には充填材Ｇが充填される。

このように敷設された管路において、地震等により、上記継手部２に大きな引き抜き力が作用した場合は、挿し口３と受口４とが管軸方向に引き抜かれる方向に移動する。このとき、上記ロックリング６と上記挿し口突起３ａとが係合することにより、受口４から挿し口３が逸脱することが防止される（図１（ａ）参照）。
また、継手部２に大きな押し込み力が作用した場合は、挿し口３と受口４とが管軸方向に押し込まれる方向に移動する。このとき、挿し口３の先端が、受口４の奥端部４ａに当接するまで、その移動が許容される（図１（ｂ）参照）。

また、上記挿し口３には、外側に突出するフランジ７が上記サドル部材９と一体に設けられており、そのフランジ７と受口４の端面４ｂとの間に、発泡スチロール等からなる推進力伝達部材Ｍが設けられている。
推進力伝達部材Ｍは、管体１をさや管Ｐ内に押し込む際に、前記受口４の端面４ｂに推進力を伝達する役割を果し、施工完了後は、上記のように継手部２が押し込まれた際に、弾性限界応力以下の圧縮力を受けて弾性変形し、それ以上の圧縮力が作用した場合は塑性変形することにより、継手部２の動きに対応するものとなっている。

その継手部２を挟む両管体１，１には、管体１の外周面に金属製の固定台１３が溶接により固定されている。固定台１３と管体１とは、その接触面を接点ａとして導通している。その固定台１３にボルト１１がねじ込まれており、そのボルト１１及び固定台１３によって、そのボルト１１と管体１の金属部分とが接触することにより、その接触部分を接点ａ，ａとして管体１とボルト１１が導通し、そのボルト１１を介して固定台１３は管体１に導通する。
各固定台１３，１３には、導線（導線性部材）１２の両端に設けた圧着端子１１ａ，１１ａがボルト１１，１１により固定され、１本の導線１２を介して、継手部２を挟む両管体１，１同士が導通する（図２（ａ）（ｂ）参照）。

なお、導線１２は、ケーブル１０の樹脂製保護管（保護部材）２２内に収納されており、その導線１２が保護管２２内において長さ方向に移動可能な状態となっている。
また、このケーブル１０は、管体１の外周面に沿って配設されており、サドル部材９を設けた部分においては、推進用ローラ８と管体１の外周面との間の隙間に通されている。
なお、ケーブル１０の配設ルートは自由に設定可能であるので、例えば、推進用ローラ８の介在しない位置（周方向位置）において、サドル部材９の外周側を前記ケーブル１０の配設ルートとしてもよい。

また、その導線１２には、上記継手部２の伸縮、又は屈曲による前記接点ａ，ａ間の距離変化に伴って、そのケーブル１０の全長の伸縮を許容するコイルバネ２０が介在して設けられる。
コイルバネ２０は、上記導線１２の一方の端部に設けられて、図２（ｂ）の左側に示すように、そのコイルバネ２０の一端は上記圧着端子１１ａへ接続される。このようにコイルバネ２０を介在させることにより、導線１２に引張り方向の力（図中の矢印Ａ参照）が作用すれば、そのコイルバネ２０が伸びるとともに、その伸びる方向に導線１２が移動する。また、導線１２に押し込み方向の力（図中の矢印Ｂ参照）が作用すれば、コイルバネ２０が縮むとともに、その縮む方向に導線１２が移動する。

また、管体１には、そのコイルバネ２０全周を覆う保護部材２１が設けられている。保護部材２１は、発泡スチロール成形体で構成される。

図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態へと矢印Ｃ方向に管体１が移動すれば、保護部材２１の変形、圧壊に伴い作り出された空間により、コイルバネ２０がその移動方向に沿って伸びる。
同様に、図３（ｃ）に示す状態から、図３（ｄ）の矢印Ｄ方向に管体１が移動すれば、コイルバネ２０がその移動方向に沿って縮む。

上記樹脂製保護管２２は、上記コイルバネ２０に至らない範囲で設けることが望ましい。仮に、コイルバネ２０を構成する導線１２周囲を樹脂製保護管２２でぴったりと覆うと、そのコイルバネ２０の伸縮が幾分拘束されるからである。したがって、この実施例では、樹脂製保護管２２は、導線１２が保護部材２１内へ入り込む部分まで設けられており、その保護部材２１と樹脂製保護管２２との接続部分には、シール材等により内部に充填材Ｇ等が入り込まないような処置を施している。
ただし、樹脂製保護管２２が可撓性の大きい素材であり、そのコイルバネ２０の伸縮の動きを阻害しない素材である場合には、樹脂製保護管２２をコイルバネ２０を含めて導線１２の全長に設けることも可能である。

また、この実施例では、上記保護部材２１を、図２（ｂ）の左側に示すコイルバネ２０を設けた側の導線１２端部に加え、同図右側に示すコイルバネ２０を設けていない側の導線１２端部にも設けている。このようにすることにより、固定台１３やボルト１１、圧着端子１１ａ等を腐食から保護する効果も期待できる。

なお、コイルバネ２０を導線１２の両端にそれぞれ設けることは差し支えない。導線１２の両端にコイルバネ２０を設ければ、より大きな継手部２の伸縮にも対応できるようになる。
また、上記コイルバネ２０が対応し得る伸縮量は、上記接点ａ，ａ間に予想される距離変化以上に設定することが望ましいといえる。

このような導通一体型構造を伴った管体１を、さや管Ｐ内に推進により敷設する際には、管体１の挿し口３を先行する管体１の受口４に挿入して接続した後、その接続した継手部２が発進立抗内、あるいはその近傍に位置する状態において、導線１２を各管体１，１に接続するとよい。継手部２がさや管Ｐ内に深く入り込んでしまうと、そのさや管Ｐと管体１との隙間が小さい場合は、接続作業が困難になるからである。

この接続の際、あらかじめ導線１２のうちコイルバネ２０を含む周囲に、保護部材２１としての発泡スチロール成形体を一体化させておき（図２（ａ）に示す状態）、その発泡スチロール成形体のうち、上記ボルト１１頭部に臨む部分のみを切り欠いておくと便利である。その切り欠きからボルト１１を挿入して固定台１３にねじ込んだ後、その発泡スチロールの切り欠いた部分を同種の素材で埋めることにより、容易に保護部材２１で全体を覆うことができるからである。
なお、上記コイルバネ２０は、地震時等の継手部２の伸縮、屈曲のみならず、さや管Ｐ内に管体１を推進する際に継手部２に生じる伸縮、屈曲にも対応し得る。

実施例２を図４乃至図６に基づいて説明する。この実施例は、Ｓ形継手において導通一体型構造を採用したものである。

継手部２の構成は、上記ＮＳ形継手の場合と同様、挿し口３は、管体１の先端外周面に設けた挿し口突起３ａが、受口４側に設けたロックリング６に係合することにより、受口４から挿し口３が抜けることを防止する（図４参照）。

その受口４の内面には、端面４ｂに近づくにつれて徐々に拡径するテーパ部４ｃが設けられており、端面４ｂには、ねじ穴１４が周方向に沿って多数設けられている。
上記受口４に挿し口３を挿入した状態において、前記テーパ部４ｃと挿し口３の外周面との間に、シール材であるゴム輪１５が差し込まれる。ゴム輪１５は、受口４の内面に沿う形状に形成されており、前記受口４と挿し口３との間に差し込んだ後、その後部に割輪１６を介して押輪１８が配置される。

押輪１８にはボルト１７が挿通されて、そのボルト１７が上記ねじ穴１４にねじ込まれる。そのボルト１７には、押輪１８の後側においてナット１７ａが取付けられており、そのナット１７ａを締め付けると押輪１８が前方へ押し出されて、割輪１６を介してゴム輪１５が受口４のテーパ部４ｃと挿し口３の外周面との隙間に押し込まれる。

挿し口３の外周には、やや後方においてサドル部材９が嵌められており、そのサドル部材９のフランジ部９ａに管軸直角方向のボルト軸８ａが挿通されて、そのボルト軸８ａに回転自在の推進用ローラ８が設けられている。
また、その挿し口３には外側に突出するフランジ７が上記サドル部材９と一体に設けられており、そのフランジ７と上記ボルト１７の後端との間に、発泡スチロール等からなる推進力伝達部材Ｍが設けられている。また、その推進力伝達部材Ｍの推進方向前面には、前記ボルト１７の後端に当接する防護リングが設けられている。
推進力伝達部材Ｍ、推進用ローラ８等の機能については、実施例１のＮＳ形継手の場合と同様であるので説明を省略する。

ケーブル１０の構成は、実施例１と同様であるが、導線（導電性部材）１２は、図４に示すように、継手部２によって多数接続された管体１の連結体に沿って連続的に設けられており、その導線１２と管体１とを導通させるために、図５に示す金属製の固定台１３が管体１に取付けられている。

固定台１３は、管体１の外周面に沿って管軸方向に延びる外側部１３ａと、その外側部１３ａから内径方向に延びて上記押輪１８に密着する差込み部１３ｂとからなる断面Ｔ字型を成し、その差込み部１３ｂに形成した孔１３ｃに上記ボルト１７が挿通されて、そのボルト１７と上記受口４の端面４ｂに設けたねじ穴１４との接触部分を接点ａとして、固定台１３が管体１に導通するようになっている。

また、コイルバネ２０は、隣接する継手部２，２間の中程、すなわち、上記接点ａ，ａ間の中程に設けられる（図４参照）。また、そのコイルバネ２０を覆う上記保護部材２１が同様に設けられる。保護部材２１の構成は、実施例１と同様、発泡スチロール成形体である。継手部２が伸縮した際の作用も、その保護部材２１内に固定台１３、ボルト１１、圧着端子１１ａ等の端子類を有さない点を除けば、実施例１の場合と同様であるので、説明を省略する。
なお、図６は、導線１２を二本並列して設けたものであり、いずれの態様においても、このように配設する導線１２の本数は自由である。

上記各実施例では、管体１を充填材Ｇを介してさや管Ｐ内に敷設したが、この実施例に限定されず、例えば、管体１を充填材Ｇを介さずにさや管Ｐ内に敷設する態様も考えられる。充填材Ｇを介さずに管体１を敷設する場合には、管体１の周囲には空間が介在するので、コイルバネ２０を覆う保護部材２１を省略した構成としてもよい。
また、地盤内に管体１を直接埋設する態様においても、上記各導通一体型構造を採用することができる。

上記各実施例では、保護部材２１を発泡スチロール成形体としたが、保護部材２１としては、他の素材からなる発泡樹脂成型体を採用可能である。

また、保護部材２１は、例えば、コイルバネ２０周囲を覆う箱状の部材とするなど、そのコイルバネ２０周囲に所定の空間を確保しつつ、その確保した空間とその外側とを仕切る部材で構成してもよい。コイルバネ２０周囲の空間に充填材Ｇ等が流入しないようにして、コイルバネ２０周囲に空間を確保すれば、そのコイルバネ２０の自由な動きが確保できる。
その箱状の保護部材２１を採用した態様において、継手部２が伸縮した際には、上記発泡スチロール成形体からなる保護部材２１を採用した場合（図３参照）と同様、コイルバネ２０が管体１の移動方向に沿って伸縮するとともに、コイルバネ２０の動きが充填材Ｇによって拘束されないように、周囲の充填材Ｇとの間に空隙を確保し得るものであればよい。例えば、箱状を成す樹脂製の保護部材２１を、管体１の外面に接着等により固定した態様が考えられる。

上記各実施例では、導電性部材として導線を採用したが、導線以外の導電性を有する部材、例えば、管軸方向に長い金属板等を採用してもよい。さらに、管路の使用上問題なければ、この導電性部材１２を管体１の内面に沿って配設することも可能である。

実施例１を示し、（ａ）は継手部が引かれた状態、（ｂ）は継手部が押し込まれた状態を示す一部切断正面図 実施例１を示し、（ａ）は管体に導電性部材を取付けた状態を示す正面図、（ｂ）はその平面図 図２の作用図 実施例２の一部切断正面図 実施例２を示し、（ａ）は管体に導電性部材を取付けた状態を示す平面図、（ｂ）はその正面図 実施例２のコイルバネの詳細図 電食のメカニズムを示す説明図

符号の説明

１ 管体
２ 継手部
３ 挿し口
４ 受口
５ シール用ゴム輪
６ ロックリング
７ フランジ
８ 推進用ローラ
９ サドル部材
１０ ケーブル
１１ ボルト
１１ａ 圧着端子
１２ 導線（導電性部材）
１３ 固定台
１３ａ 外側部
１３ｂ 差込み部
２０ コイルバネ
２１ 保護部材
２２ 保護管
ａ 接点
Ｇ 充填材
Ｐ さや管

Claims (4)

1. 金属製の管体１，１同士を継手部２を介して接続して地中に埋設し、前記継手部２を挟む両管体１，１にそれぞれ設けた接点ａ，ａ間を導電性部材１２で繋いで前記両管体１，１間を導通させ、その導電性部材１２の一部にコイルバネ２０を介在させ、前記接点ａ，ａ間の距離変化に伴って導電性部材１２の伸縮を許容したことを特徴とする金属製管路の導通一体型構造。
2. 上記導電性部材１２は上記管体１の外側に配設され、その導電性部材１２の全長を保護部材２１，２２で覆うとともに、上記管体１の地中への埋設状態において、前記保護部材２１，２２に対して前記導電性部材１２を長さ方向に移動自在としたことを特徴とする請求項１に記載の金属製管路の導通一体型構造。
3. 上記コイルバネ２０を覆う保護部材２１は、その内部に前記コイルバネ２０の伸縮を許容する空隙を有することを特徴とする請求項２に記載の金属製管路の導通一体型構造。
4. 上記コイルバネ２０を覆う保護部材２１は、前記コイルバネ２０の周囲に密着する発泡樹脂成形体であることを特徴とする請求項２又は３に記載の金属製管路の導通一体型構造。

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