JP3783882B2 - 給排水用スチ−ルコ−ドホ−ス - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は道路、上下水道施設等の土木工事等において、工事用水、または発生する泥水を道路を横断して給排水するために用いられる給排水用ホ−スに関し、さらに詳しくは、軽量で、車両等が障害なく通行できる構造を有する給排水用スチ−ルコ−ドホ−スに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、この種の給排水用ホ−スとしては、図５および図６に示すようなものが使用されている。図５の１１は、緩やかな傾斜面を有し、その頂点にホ−ス嵌め込み溝１３を形成させた、道路幅相当長さをもつ傾斜台１２と給排水ホ−ス１４からなるもの、図６（ａ）は、道路表面に接地、固定される弓形断面の短繊維補強エラストマ−からなる滑り止めセグメント６ａの表面にエラストマ−３と繊維補強層４とからなる断面弓形の偏平形状の給排水ホ−ス２を積層、接合してなるものであって、図６（ｂ）に示すように、給排水時の水圧によって、膨脹して高さＨｓ、接地幅Ｂｓの状態に開管して流路を形成するものである。
【０００３】
しかしながら、図５のものは、傾斜台自体の剛性が大きいため、道路表面の起伏に追随できない場合も少なくなく、路面からの浮き上がりによる間隙を生じる結果、自転車、原付、オ−トバイ等の通行時に傾斜台上で跳ね上がり転倒するといった事故も少なくなかった。さらに形状が嵩高で重量も大きいため、運搬および作業性は不都合な面があった。また、図６のものは、エラストマ−の滑り止めセグメント６ａが道路表面に密着、固定されているため、図５のものに見られたような、通行車両等による外力によってホ−スが移動したり、路面から浮き上がるといったような現象は効果的に防止されて自動車、原付、オ−トバイ、普通車等は安全に通行できるようになったが、設計された給排水量以上の流量で給排水作業が行われた場合には、図７に示すように、給排水圧力によりホ−ス１５−ｅが所定ホ−ス１５−ｓより大きく膨らむと同時に、これに追随して路面に密着していた滑り止めセグメント６ｂの両側縁部が路面から反り返ってホ−スの高さＨｅが所定高さＨｓより高くなる結果、大型車両が通行する時、給排水ホ−スが少し引き摺られ移動したり、バランスを崩して跳ね、ねじれるといったような現象を惹起することも少なくなかった。そしてそのたび、給排水ホ−スを元に戻すといった作業を必要とした。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、給排水作業時に大型自動車、大型特殊自動車などの大型車両を安全に通行させるとともに、その通行時に移動、跳ね、ねじれなどの不具合を生じない構造を有し、かつ、軽量、敷設および撤収作業が容易にして、収納時の嵩が小さい保管性にも優れた給排水用スチ−ルコ−ドホ−スを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、この発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スは、断面弓形の扁平閉管形状を有する流体輸送部材と、固定部材とからなり、給排水時の水圧により膨脹して流体流路を形成する給排水ホ−スにおいて、前記流体輸送部材がエラストマ−と繊維補強層とからなり、前記固定部材がスチ−ルコ−ド補強層を弓形断面形状のエラストマ−滑り止めセグメントの両側に配置したサンドイッチ構造体からなるものであって、前記流体輸送部材および固定部材の外周面に繊維補強エラストマ−外層が一体的に接合、被覆されてなることをその要旨とするものである。
【０００６】
【発明実施の形態】
この発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スによれば、芯材の両側に弓形断面の接地側に凹状にした断面弓形エラストマ−滑り止めセグメント芯材と、この弓形断面の長軸方向に配置したスチ−ルコ−ド補強層とのサンドイッチ構造とすることにより、給排水時の水圧による流体輸送部材、すなわち、扁平閉管状繊維補強エラストマ−ホ−スの膨脹・開管に伴う弓形滑り止めセグメントの接地面からの脱離・浮き上がりおよび反対側への反り現象を有効に防止することができ、給排水用スチ−ルコ−ドホ−スの接地部を道路表面にしっかりと密着、固定できる。また、扁平閉管状繊維補強エラストマ−ホ−スと固定部材の外周表面に繊維補強エラストマ−外層を一体的に接合、被覆した構造とすることにより、給排水時の水圧による扁平閉管状繊維補強エラストマ−ホ−スの膨脹・開管を最小限に抑制して、ホ−スの断面高さを最小に抑えることができ、車両通行時の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スの移動、跳ねなどを有効に防止できる。
【０００７】
【実施例】
以下、図面を参照し、この発明の一実施例を説明する。
図１は、この発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スの構成を示す部分破断斜視図、図２は、この発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スの断面図、図３はこの発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スが給排水時に膨脹、開管して給排水流路を形成した状態を示す断面図、図４は、この発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スのホ−ス底部と固定部材とのホ−ス軸方向の関係を示す図３のＡ−Ａ’矢視断面である。
【０００８】
図１および図２に示すように、この発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−ス１は、エラストマ−３と繊維補強層４とからなる、断面弓形の扁平閉管形状を有する流体輸送部材２の接地側凹部下面に、弓形断面形状のエラストマ−滑り止めセグメント６の両側にスチ−ルコ−ド補強層７を配置したサンドイッチ構造の固定部材５を接合し、さらに、このサンドイッチ構造の固定部材５と前記流体輸送部材２の外周表面に繊維補強エラストマ−外層８を一体的に接合し、被覆したものである。
【０００９】
流体輸送部材２は、図２に示すようにエラストマ−３と繊維補強層４とからなる、断面弓形の扁平閉管形状を有する繊維補強エラストマ−ホ−スであって、給排水用スチ−ルコ−ドホ−ス１の断面上部に設けられている。そして、給排水時には水圧によって膨脹、開管して、図３に示すように、給排水の流路を形成する。
【００１０】
エラストマ−３は、一般にホ−ス用として使用されている天然ゴム、または合成ゴム組成物からなる。
繊維補強層４の繊維材としては、ナイロン、ポリエステル、アラミドなどの繊維が好ましく、コ−ド、平織布、すだれ織布などの形で使用される。
【００１１】
流体輸送部材、すなわち、繊維補強エラストマ−ホ−ス２は、上記繊維からなる平織布、またはすだれ織布にエラストマ−組成物をトッピング処理などを施したものをマンドレル上にその軸線に対して所定の成形角度で繊維方向が交差するように交互に所定プライ数巻きつけ、積層成形される。例えば、ナイロン平織布の場合、エラストマ−組成物でトッピング処理したナイロンコ−ド１プライ以上で積層成形される。その後、得られた積層成形体は後述する最終工程で断面弓形形状のおす、めす金型により、断面弓形偏平管形状に成形される。
【００１２】
固定部材５は、図１および図２に示すように、弓形断面形状のエラストマ−滑り止めセグメント６の芯材とスチ−ルコ−ド補強層７の面材とからなるサンドイッチ構造体であって、繊維補強エラストマ−ホ−ス２の接地側凹部下面に接合されている。そして、給排水時には水圧によって膨脹、開管した前記繊維補強エラストマ−ホ−ス２によって図３に示すように、真直ぐに延ばされ、道路表面にしっかりと密着、固定されるようになっている。
【００１３】
エラストマ−滑り止めセグメント６は、給排水用スチ−ルコ−ドホ−ス１が大型車両通行時に移動したり、跳ねたりしないようにホ−ス１を道路表面にしっかりと密着させ、固定する役割を担う部材であって、高い剛性を発現する断面形状とエラストマ−組成物とからなる。
【００１４】
この滑り止めセグメント６の断面形状は、給排水時の水圧によって開管する繊維補強エラストマ−ホ−ス２の膨脹に伴って弓形から直線状に開いて、ぴったりと路面に密着することができるように、断面が両端部から中央部にかけて順次広くなり、接地面を下側にした場合に上側に凸状の三日月形（以下弓形という）になるように形成されている。そして、この断面の広さ、すなわち、断面の厚さの分布および弯曲率は、給排水の設計流量（ｍ³／ｍｉｎ）、換言すればホ−ス内水圧（ｋｇｆ／ｃｍ²）に基づいて決定される。
【００１５】
また、このエラストマ−滑り止めセグメント６の組成は、前記形状決定の場合と同じく、設計流量の給排水作業下で、この滑り止めセグメント６の接地面が弓形から直線となる路面と最大の摩擦抵抗を生ずる接地面積が得られるように、高剛性のエラストマ−組成が模索され、決定される。この場合、高剛性のエラストマ−組成物は、その単体、または短繊維との混合物であっても使用できる。
【００１６】
前記エラストマ−組成物の主成分としては、天然ゴムないしポリイソプレン（ＩＲ）、ポリブタジエン（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共合体（ＮＢＲ）、クロロプレン（ＣＲ）、イソブチレン−イソプレン共重合体（ＩＩＲ）、スチレン−クロロプレン共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン三元共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、アクリルゴムなどが用いられる。また、さらにカ−ボンブラック、アエロジル、チタン白、炭酸カルシウム、各種クレ−などの補強用充填剤を適量添加すれば、滑り止めセグメント６の剛性を増大することができる。
【００１７】
前記短繊維としては、ナイロン、ポリエステル、アラミド、カ−ボン、ガラス、ステンレススチ−ルなどの無機、有機または金属などの市販繊維製品を使用することができ、その繊維の長さはエラストマ−と十分に混合、分散できる長さ３〜２０ｍｍが好ましい。この短繊維は、通常エラストマ−組成物に対して０．５〜８重量％の範囲内で配合されるが、ホ−スの使用内圧が高いときはさらに添加量を増加したり、または、短繊維をセグメント断面の長軸方向に配向させたりすることによりさらに剛性を向上させることができる。
【００１８】
スチ−ルコ−ド補強層７は、エラストマ−滑り止めセグメント６の芯材の面材として、高い曲げ剛性を発現できるサンドイッチ構造を構成する主要構成要素である。このサンドイッチ構造体の曲げ剛性は一般に芯材と面材の弾性係数の和の１乗に比例し、それらの厚さの和の３乗に比例するから、弓形断面の固定部材の反対側への弯曲に抵抗する好ましい剛性を得るために、芯材、すなわち、セグメントの厚さを大きくとり、かつ面材７に弾性係数の大きい材料を使用することができる。このスチ−ルコ−ド補強層７は、図３および図４に示すように、弓型断面形状のエラストマ−滑り止めセグメント６の上下周面に、弓型断面の長軸方向に沿ってスチ−ルコ−ド７ａを、例えば上側周面に２プライ、下側周面に２プライといったように積層成形することができる。
【００１９】
スチ−ルコ−ド補強層７に使用するスチ−ルコ−ドとしては、スチ−ルコ−ド７ａにエラストマ−を接着処理したもの、または塗布したものが用いられる。
【００２０】
固定部材５の変形応力（変形反力）は、前記スチ−ルコ−ド補強層７の積層プライ数およびエラストマ−滑り止めセグメント６のエラストマ−組成物単体の剛性、短繊維の含有量、または長さおよびその配向方向、あるいは厚さの分布やより大きな断面二次モ−メントまたは断面係数が得られる形状とすることにより最適化することができる。
【００２１】
繊維補強エラストマ−外層８は、図１および図２に示すように、固定部材５および繊維補強エラストマ−ホ−ス２の外周表面に一体的に接合され、両者を被覆した構造となっている。この繊維補強エラストマ−外層８は、繊維補強層１０をエラストマ−組成物９でトッピング処理などを施したものからなっている。
【００２２】
エラストマ−組成物９は、一般にホ−ス用として使用されている天然ゴム、または合成ゴムが用いられる。
【００２３】
繊維補強層１０としては、ナイロン、ポリエステル、アラミドなどの繊維のコ−ド、フィラメント、平織布、すだれ織布が用いられる。
【００２４】
前記繊維補強エラストマ−外層８は、平織布、またはすだれ織布を繊維補強エラストマ−ホ−ス２の軸線に対して所定の成形角度、例えば直角方向にその繊維方向を一致させてエラストマ−組成物でトッピング処理して形成され、その後繊維補強エラストマ−ホ−ス２および固定部材５をホ−ス軸に直角方向から巻き込むことができる幅と製品長さに裁断される。
【００２５】
次に、この繊維補強エラストマ−外層８の製品単位の幅と長さを有するシ−ト上に繊維補強エラストマ−ホ−ス２、エラストマ−滑り止めセグメント６の芯材とスチ−ルコ−ド補強層７の面材とからなるサンドイッチ構造体を順次積み重ね、最後に繊維補強エラストマ−外層８のはみ出した長手両側縁部を最上部に位置するスチ−ルコ−ド補強層７の上側表面のほぼ中央部分まで廻り込ませ、突き合わせ、または重ね合わせたのち、接着し、被覆する。
【００２６】
その後、得られた積層被覆物をその状態のまま上側に凹状のめす金型と下側に凸状のおす金型の間に挟み、加熱、加圧して、断面弓形の扁平閉管状の本発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−ス１を得る。
【００２７】
比較例１
直径１００ｍｍマンドレルに厚さ１．５ｍｍの天然ゴム組成物トッピング処理ナイロンコ−ドをマンドレルの軸線に対して成形角度４５°で左右交互に１プライずつ積層成形し、加硫して、内径１００ｍｍ、長さ８ｍ、厚さ３ｍｍのナイロンコ−ド補強ゴムホ−スを得た。また、カレンダ−ロ−ルを用いて、長さ１５ｍｍのナイロン短繊維を２％配合した厚さ５ｍｍのナイロン短繊維補強未加硫ゴム（ＮＲ／ＩＲ）シ−トを作り、これから長さ８ｍ、幅１４０ｍｍの断面が緩やかな山形をした細長い帯状の滑り止めセグメントを作成した。次に、ナイロンコ−ド補強ゴムホースの上に互に長手中央部分が重なるように、滑り止めセグメントを積み重ね、接着したのち、そのままの状態で上側に凹状のキャビティを有するおす、めす両金型内に挿入し、加熱、加圧、加硫して、断面弓型の扁平閉管形状のナイロンコ−ド短繊維補強ゴムホ−スサンプルを得た。
【００２８】
実施例１
この発明のスチ−ルコ−ドホ−スサンプルは、ナイロン短繊維補強ゴム滑り止めセグメントの両面にトッピング処理スチ−ルコ−ドをセグメント軸直角方向にコ−ド繊維が配列するようにそれぞれ２プライずつ積層成形してスチ−ルコ−ドサンドイッチ両面材を形成したこと、ナイロン平織布をトッピング処理して、長さ８ｍ、厚さ１ｍｍ、所定幅のナイロン繊維補強ゴム外層シ−トを作成したことおよびこの外層シ−ト１枚の上にその１／２幅中央部分長手方向にナイロンコ−ド補強ゴムホ−ス、スチ−ルコ−ド面材でサンドイッチした滑り止めセグメントを順次積み重ね、両側にはみ出したナイロン繊維補強ゴム外層シ−トでこの積層体を両側から内側へ包み込むようにして、最上部のスチ−ルコ−ドサンドイッチ面材表面のほぼ中央部で突き合わせて接着した状態としたことを除いては比較例と同じ方法で成形して、断面弓形の扁平閉管形状のスチ−ルコ−ドホ−スサンプルを得た。
【００２９】
評価方法
実施例で得られたスチ−ルコ−ドホ−スサンプルを比較例その他のものとともに道路面上に設置し、これらのホ−スに水を毎分８００ｌ／ｍｉｎの流量で圧送したときのホ−スの高さおよび接地幅を測定した。結果を比較例その他とともに表１に示す。
【００３０】
【表１】

表１から明らかなように、この発明の実施例１により得られる給排水用スチ−ルコ−ドホ−スは、比較例１として示した従来の給排水用ホ−スと比較して、ホ−スの高さおよび接地幅に顕著な向上が見られた。この発明によるものは、ホ−ス高さは５４ｍｍであり、比較例１のそれが８０ｍｍであるのに比べ、６８％に減少した。また、接地幅は１７０ｍｍであり、比較例１のそれの１４０ｍｍに比べて１２０％に増加した。さらに、大型車両の通常作業時の走行テストにおいても、ホ−スの移動や跳ね、ねじれなどの現象が見られなかった。これらのことから、上記ホ−ス高さ５４ｍｍおよび接地幅１７０ｍｍを発現する本発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スは、道路面とホ−ス間の摩擦抵抗が十分に存在し、大型車両の車輪によるホ−スの引き摺り（移動）や通過直後のホ−ス圧迫部の急膨脹による跳ね上がり、ねじれなどの発生防止に対して、有効にはたらいているものと推察できる。これは、滑り止めセグメント芯材と剛性をもつスチ−ルコ−ド補強層面材とのサンドイッチ構造体からなる、適した大きさを有する断面二次モーメントまたは断面係数の断面形状を有する固定部材と、この固定部材および繊維補強ゴムホ−スとを繊維補強ゴム外層で一体化して被覆した構成とが大きく寄与しているものと推測される。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スによれば、高い剛性を発現する好ましい断面二次モ−メントまたは断面係数を有する断面形状のエラストマ−滑り止めセグメント芯材の両面に剛性をもつステンレススチ−ルコ−ド面材をセグメント軸直角方向に配置してサンドイッチ構造体とすることにより、断面弓形の固定部材の曲げ剛性を顕著に増大させることが可能となった。その結果、従来のものにみられた、設計された弓形断面の強度以上の給排水量のときでも、ホ−スの膨脹による滑り止めセグメントの反対側への弯曲は有効に防止され、ホ−ス高さを減少させるとともに、ホ−スの接地幅を増大することができるようになったことである。したがって、この発明のスチ−ルコ−ドホ−スを給排水作業に使用した場合には、従来品にみられた大型車両の通行によるホ−スの移動、跳ねなどの発生を防ぐことができるようになった。
また、繊維補強エラストマ−ホ−スと固定部材とを繊維補強エラストマ−外層で包み込み接合して一体化した構造とすることにより、従来のものにみられた、両者の部分的分離、またはホ−ス壁厚不足による大型車両の通過直後のホ−ス圧迫部の急膨脹などに伴うホ−スの跳ね、踊りなどを防ぐことができた。
さらに、滑り止めセグメントの断面形状を両端部から中央部にかけて厚くした、断面中心を通り、その長軸に関する断面二次モ−メントまたは断面係数の大きな三日月形状とすることにより、より少ないエラストマ−材料を用いて、大きな曲げ剛性を得ることができた。
また、この発明のスチ−ルコ−ドホ−スは、従来のホ−スに剛性のあるスチ−ルコ−ドおよび繊維補強エラストマ−外層を付加して改良したが、スチ−ルコ−ドをエラストマ−滑り止めセグメントの両面にセグメント軸直角方向に配置して軸方向に対して曲げ易くすることにより、ホ−スの敷設、または撤収時の繰り出し、または巻き取り作業を従来品と同じように行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スの構成を示す部分破断斜視図である。
【図２】本発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スの断面図である。
【図３】本発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スが給排水時に膨脹、開管して給排水流路を形成した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−スのホ−ス底部と固定部材とのホ−ス軸方向の関係を示す図３のＡ−Ａ’矢視断面図である。
【図５】従来技術の給排水用ホ−スの一例の斜視図である。
【図６】従来技術の給排水用ホ−スの他の例の斜視図である。（ａ）は給排水を通さないときの状態、（ｂ）は給排水を通したときの状態をそれぞれ示す。
【図７】図６の従来技術の給排水用ホ−スが設計流量以上の流量で給排水されたときのホ−スの膨脹、隆起と滑り止めセグメントの状態を示す図である。
【符号の説明】
１．本発明の給排水用スチ−ルコ−ドホ−ス
２．流体輸送部材（繊維補強エラストマ−ホ−ス）
３．エラストマ−
４．繊維補強層
５．固定部材
６．エラストマ−滑り止めセグメント
６ａ．従来の給排水用ホ−スの滑り止めセグメント
６ｂ．給排水時の従来の給排水ホ−スの滑り止めセグメント
７．スチ−ルコ−ド補強層
７ａ スチールコード
８．繊維補強エラストマ−外層
９．エラストマ−
１０．繊維補強層
１１．傾斜台給排水ホ−ス
１２．傾斜台
１３．給排水ホ−ス嵌入溝
１４．給排水ホ−ス
１５−ｐ．従来の弓形断面の扁平形状給排水ホ−ス
１５−ｓ．給排水を通したときの状態を示す従来の給排水ホ−ス１５−ｐ
１５−ｅ．設計流量を超えて給排水したときの状態を示す従来の給排水ホ−ス１５−ｐ
Ｂ 給排水ホ−スに所定流量の給排水を通した時のホースの接地幅
Ｂｅ．設計流量を超えて給排水したときのホ−ス１５−ｅの接地幅
Ｂｓ．設計流量内で給排水したときのホ−ス１５−ｓの接地幅
Ｈ 給排水ホ−スに所定流量の給排水を通した時のホースの高さ
Ｈｅ．設計流量を超えて給排水したときのホ−ス１５−ｅの高さ
Ｈｓ．設計流量内で給排水したときのホ−ス１５−ｓの高さ

Claims (1)

1. 断面弓形の扁平閉管形状を有する流体輸送部材と、固定部材とからなり、給排水時の水圧により膨脹して流体流路を形成する給排水ホ−スにおいて、前記流体輸送部材がエラストマ−と繊維補強層とからなり、前記固定部材がスチ−ルコ−ド補強層を弓形断面形状のエラストマ−滑り止めセグメントの両側に配置したサンドイッチ構造体からなるものであって、前記流体輸送部材および固定部材の外周面に繊維補強エラストマ−外層が一体的に接合、被覆されていることを特徴とする給排水用スチ−ルコ−ドホ−ス。

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