特開 2023-69107 液輸送管

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023069107

(43)【公開日】2023-05-18

(54)【発明の名称】液輸送管

(51)【国際特許分類】

   F16L 9/133 20060101AFI20230511BHJP

   F16L 47/03 20060101ALI20230511BHJP

   F16L 1/032 20060101ALI20230511BHJP

   F16L 1/038 20060101ALI20230511BHJP

【ＦＩ】

F16L9/133

F16L47/03

F16L1/032

F16L1/038

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021180726

(22)【出願日】2021-11-05

【新規性喪失の例外の表示】新規性喪失の例外適用申請有り

(71)【出願人】

【識別番号】000207562

【氏名又は名称】タキロンシーアイシビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】工藤 秀穂

(72)【発明者】

【氏名】宮永 久詩

(72)【発明者】

【氏名】吉野 和行

(72)【発明者】

【氏名】井手元 静也

(72)【発明者】

【氏名】笠原 慎二

(72)【発明者】

【氏名】高原 源太朗

(72)【発明者】

【氏名】舩田 悠太

【テーマコード（参考）】

3H019

3H111

【Ｆターム（参考）】

3H019GA03

3H111AA04

3H111BA15

3H111BA26

3H111CA03

3H111CA07

3H111CB03

3H111CB14

3H111CB23

3H111CC13

3H111DA07

3H111DB05

3H111DB06

3H111DB10

(57)【要約】

【課題】内圧と外圧を同時に作用する液輸送管を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂製の液輸送管１０であって、輸送する液体よる内圧に対して必要とされる管厚を有する管形状の耐内圧部１４と、外圧対して必要とされる耐外圧部１５と、を備え、前記耐外圧部１５は、前記耐内圧部１４の外周において、螺旋状に設けられ、かつ、内部に中空部を有するリブ１５ａにより構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱可塑性樹脂製の液輸送管であって、
輸送する液体よる内圧に耐え得る強度を有する管形状の耐内圧部と、
外圧に耐え得る強度を有する耐外圧部と、を備え、
前記耐外圧部は、前記耐内圧部の外周において、螺旋状に設けられ、かつ、内部に中空部を有するリブにより構成される
液輸送管。

【請求項2】

前記耐内圧部および前記耐外圧部のうち少なくとも前記耐内圧部は、ガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂の成形体である
請求項１に記載の液輸送管。

【請求項3】

前記耐内圧部の管厚は、１５ｍｍ以上である
請求項１または２に記載の液輸送管。

【請求項4】

前記リブのピッチは、６０ｍｍ～１８０ｍｍである
請求項１ないし３のうち何れか１項に記載の液輸送管。

【請求項5】

前記耐内圧部の内径は、６００ｍｍ～１５００ｍｍである
請求項１ないし４のうち何れか１項に記載の液輸送管。

【請求項6】

前記液輸送管は、農業用水輸送用のパイプラインに用いられる
請求項１ないし５のうち何れか１項に記載の液輸送管。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱可塑性樹脂製の液輸送管に関する。

【背景技術】

【0002】

ＪＩＳ Ｋ ６７８０には、耐圧ポリエチレンリブ管が規定されている。耐圧ポリエチレンリブ管は、リブをもつ高密度ポリエチレン製の外圧管である。この種の耐圧ポリエチレンリブ管は、土中に埋設して使用される外圧管である（非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】タキロンシーアイシビル株式会社、″ダイプラハウエル管とは″、［online］、タキロンシーアイシビル株式会社ホームページ、［令和３年１１月５日検索］、インターネット＜https://www.tc-civil.co.jp/hawer.html＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、既製管を埋設して造成する圧力管路によって農業用水を送配水する農業用水輸送用のパイプラインなどの分野において、外圧と内圧とが同時に作用する液輸送管が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するための液輸送管は、熱可塑性樹脂製の液輸送管であって、輸送する液体よる内圧に耐え得る強度を有する管形状の耐内圧部と、外圧に耐え得る強度を有する耐外圧部と、を備え、前記耐外圧部は、前記耐内圧部の外周において、螺旋状に設けられ、かつ、内部に中空部を有するリブにより構成される。

【0006】

上記構成によれば、耐内圧部が内圧に耐え得る強度を有し、耐外圧部が外圧に耐え得る強度を有している。そして、耐外圧部は、中空部を有するリブで構成されている。液輸送管は、内外圧に耐え得る強度を有しながら、耐外圧部をリブで構成することで、軽量化することができる。

【0007】

上記液輸送管において、前記耐内圧部および前記耐外圧部のうち少なくとも前記耐内圧部は、ガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂の成形体で構成してもよい。上記構成によれば、耐内圧部および耐外圧部のうち少なくとも耐内圧部がガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂で成形されることで、耐内圧部の管厚を薄肉化できる。

【0008】

上記液輸送管において、前記耐内圧部の管厚は、１５ｍｍ以上とすることが好ましい。上記構成によれば、耐内圧部の、管厚を１５ｍｍ以上有することで、内圧に対する強度を高め、使用に際して必要とされる強度を実現できる。

【0009】

上記液輸送管において、前記リブのピッチは、６０ｍｍ～１８０ｍｍとすることが好ましい。上記構成によれば、使用に際して必要とされる外圧に対する強度を軽量化しつつ実現できる。

【0010】

上記液輸送管において、前記耐内圧部の内径は、６００ｍｍ～１５００ｍｍであることが好ましい。上記構成によれば、農業用水輸送用のパイプラインなどの液輸送管路に適用することができる。

【0011】

上記液輸送管において、前記液輸送管は、一例として、農業用水輸送用のパイプラインに用いられる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、内圧と外圧を同時に作用する液輸送管を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】液輸送管路を示す要部断面図である。

【図2】図１に示す液輸送管の拡大断面図である。

【図3】図１に示す液輸送管における受口部及び差口部を示す要部断面図である。

【図4】耐外圧部を構成するリブのピッチを説明する断面図である。

【図5】耐外圧部を構成するリブのピッチを説明する断面図である。

【図6】耐外圧部を構成するリブのピッチを説明する断面図である。

【図7】耐外圧部を構成するリブのピッチを説明する断面図である。

【図8】耐外圧部を構成するリブのピッチを説明する断面図である。

【図9】耐外圧部を構成するリブのピッチを説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明が適用された液輸送管について図面を参照して説明する。
〔液輸送管の構成〕
図１に示すように、この液輸送管１０は、既製管を埋設して造成する圧力管路などの液輸送管路１を構成するものであって、例えば農業用水を送配水する農業用水輸送用のパイプラインなどの分野に用いられる。液輸送管１０は、地中２に埋設される内圧と外圧を同時に作用する埋設管である。

【0015】

液輸送管１０は、管本体部１１と、管軸方向における第１管端部側に構成される受口部１２と、第１端部とは反対の第２端部側に構成される差口部１３とを備えている。また、管本体部１１は、厚さ方向に、耐内圧部１４と、耐外圧部１５と、を備えている。耐内圧部１４は、内部を流れる液体の内圧（例えば内水圧）による力に耐え得る強度を有するように構成された内圧管である。また、耐外圧部１５は、土圧、自動車荷重などの外圧による力に耐え得るように耐内圧部１４の外周に螺旋状に設けられたリブ１５ａによって構成されている。

【0016】

耐内圧部１４、受口部１２、及び差口部１３とは、同じ熱可塑性樹脂の成形体であって、本実施形態では、ガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂の成形管である。このような成形管は、可塑性樹脂として例えば高密度ポリエチレン材料を使用することで、耐薬品性、耐腐食性、耐摩耗性、耐衝撃性、および軽量性に優れた管となり、さらに、ガラス繊維の配向および配向性制御によって管周方向に高剛性を備えた管となる。ガラス繊維は、管周方向に配向されている。

【0017】

ガラス繊維の添加量は、１０％～３０％、好ましくは１９％～２１％、更に好ましくは２０％程度含有している。また、ガラス繊維は、直径が１０μｍ～１５μｍ、長さが２ｍｍ～５ｍｍ程度の短繊維ガラスが用いられている。耐内圧部１４の密度は、一例として、１０２０ｋｇ／ｍ^３～１１２０ｋｇ／ｍ^３である。

【0018】

図２に示すように、耐内圧部１４の管厚ｔは、一例として、１５ｍｍ以上である。また、耐内圧部１４の管厚ｔは、一例として、６０ｍｍ以下である。耐内圧部１４の管厚ｔは、内径が大きくなるほど厚くなる。一例として、内径が６００ｍｍの場合、耐内圧部１４の管厚ｔは、１５ｍｍである。また、一例として、内径が１５００ｍｍの場合、耐内圧部１４の管厚ｔは、５９ｍｍである。内圧が考慮されていない耐圧ポリエチレンリブ管などの外圧管において、耐内圧部１４に相当する土台部分の厚さは、６ｍｍ程度である。耐内圧部１４の管厚ｔは、内圧を考慮している分、耐圧ポリエチレンリブ管などの外圧管の土台部分の厚さよりも厚く構成されている。

【0019】

耐外圧部１５は、ガラス繊維が含まれていない熱可塑性樹脂、本実施形態では高密度ポリエチレン材料が用いられている。耐外圧部１５は、耐内圧部１４の外周に螺旋状に設けられるリブ１５ａである。すなわち、耐外圧部１５は、土砂と直接接し、土砂からの外圧に耐え得ればよいことから、必ずしも、水密性を実現するための管形状を有している必要はない。

【0020】

リブ１５ａは、側断面形状が矩形形状であって、内部に、側断面形状が円形形状の中空部１５ｂを備えている。一例として、リブ１５ａは、一例として一辺が６０ｍｍである。また、リブ１５ａにおいて、中空部１５ｂの直径は５０ｍｍである。また、耐内圧部１４に対して螺旋状に巻回されるリブ１５ａのピッチｐは、小さいほど、外圧に対する強度が高まり、大きいほど弱まり、一例として、６０ｍｍ～１８０ｍｍである。

【0021】

図３に示すように、受口部１２は、外径および内径が管本体部１１よりも大きくなるように構成されている。受口部１２の内面は、差口部１３の外面と対向する面である。受口部１２の内面は、電熱体部１６を備えている。電熱体部１６は、例えば発熱抵抗体である。電熱体部１６は、一例として幅が６０ｍｍの発熱抵抗体を、一連で構成してもよいし、２連で構成してもよい。電熱体部１６は、受口部１２の内面に固定されている。電熱体部１６は、電熱線端子１６ａを介して制御装置に接続され、設定された通電条件で発熱する。

【0022】

差口部１３は、その内径が管本体部１１の内径と一致し、外径が管本体部１１よりも大きくなり、肉厚部により構成されている。差口部１３の内面は、管本体部１１の内面と面一であり、差口部１３の外面は、受口部１２と対向する面である。

【0023】

〔液輸送管の製造方法〕
耐内圧部１４は、巻付押出成形によって製造される。具体的に、溶融状態にあるガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂材料が押出機から押し出されると、帯状に押し出された面状樹脂は、ガラス繊維が長手方向に配列した状態となる。そして、このような面状樹脂が、円筒形状を有した金型であるマンドレルに螺旋状に何層にも巻き付けられる。これにより、耐内圧部１４、受口部１２、及び差口部１３が製造される。

【0024】

次いで、成形された管本体部１１の外周には、リブ１５ａを形成するためのリブ用溶融樹脂が所定のピッチｐで螺旋状に巻回されることにより、管本体部１１の外周面に対して融着される。電熱体部１６は、受口部１２の内面にタッカーなどの固定具によって固定される。

【0025】

〔液輸送管の接続〕
液輸送管路１を布設するため地盤を開削して、順次、開削した埋設溝に液輸送管１０を配置する。そして、受口部１２に対して差口部１３を挿入して、隣接配置される液輸送管１０を順次接続していく。継ぎ手部分は、電気融着継手構造で接続される。具体的に、継ぎ手部分は、芯出しおよび仮固定され、さらに、スリングベルトなどの固定具で固定される。次いで、外方に臨まされた電熱体部１６の電熱線端子１６ａに対して制御装置が接続される。制御装置は、設定された通電条件で電熱体部１６を所定時間発熱する。これにより、受口部１２および差口部１３は溶融される。受口部１２および差口部１３は、その後、所定時間冷却されることによって固化され、両者は一体化される。その後、順次液輸送管１０を接続していくことで、液輸送管路１を構成することができる。この後、埋設溝は、埋戻しされる。なお、以上のように構成された液輸送管１０において、許容水圧は、一例として、０．５ＭＰａである。

【0026】

〔リブのピッチ〕
リブ１５ａのピッチｐは、互いに隣接するリブ１５ａの中空部１５ｂの中心Ｏ間の距離である。リブ１５ａのピッチｐは、小さいほど、耐外圧部１５は、外圧に対する強度が高まり、大きいほど弱まる。なお、ここでのリブ１５ａは、一辺が６０ｍｍである。

【0027】

図４は、リブ１５ａのピッチｐが９０ｍｍの例であり、図５は、ピッチｐが１５０ｍｍの例であり、図６は、ピッチｐが１８０ｍｍの例である。図４～図６の例では、リブ１５ａの間に耐内圧部１４の外周面が露出する。これに対して、図７は、ピッチｐが６０ｍｍの例である。この場合、リブ１５ａの一辺とピッチが同じであることから、耐内圧部１４は互いに隣り合うリブ１５ａの間から耐内圧部１４が露出しなくなる。すなわち、耐外圧部１５は、外周面が連続面で構成される。

【0028】

また、図８は、ピッチｐが６０ｍｍピッチのリブ１５ａを２段設け、高さをＨ１としたものである。さらに、図９は、ピッチｐが６０ｍｍピッチのリブ１５ａを２段設け、さらにその表面に、ピッチｐ１が６０ｍｍよりも大きいリブ１５ｃを設け、高さをＨ２としたものである。

【0029】

〔実施形態の効果〕
以上のような液輸送管１０は、以下のように列挙する効果を得ることができる。
（１）液輸送管１０は、耐内圧部１４が内圧に耐え得る強度を有し、耐外圧部１５が外圧に耐え得る強度を有している。そして、耐外圧部１５は、中空部１５ｂを有するリブ１５ａ，１５ｃで構成されている。

【0030】

したがって、内外圧に耐え得る強度を有する液輸送管を、リブ１５ａを設けていない無垢の熱可塑性樹脂で成形した管よりも軽量化することができる。また、液輸送管路１は、撓み易いことから、泥炭・軟弱地盤などにも布設することができる。

【0031】

（２）耐内圧部１４は、ガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂を用いることで高強度となり、薄肉化が可能となる。すなわち、ガラス繊維を含有した高密度ポリエチレンで耐内圧部１４を成形した液輸送管は、耐内圧部１４にガラス繊維を高密度ポリエチレンに含有させなかった場合よりも、耐内圧部１４を薄肉化でき、これにより軽量化できる。

【0032】

（３）耐内圧部１４は、管厚が例えば１５ｍｍ以上有することで、内圧に対する強度を高め、使用に際して必要とされる強度を実現できる。そして、耐内圧部１４は、外圧を考慮する必要がないことから、外圧を考慮した場合より薄肉化できる。

【0033】

（４）リブ１５ａのピッチｐは、６０ｍｍ～１８０ｍｍであることで、使用に際して必要とされる外圧に対する強度を軽量化しつつ実現できる。
（５）液輸送管１０の内径が６００ｍｍ～１５００ｍｍであることで、農業用水輸送用のパイプラインなどの液輸送管路１に適用することができる。

【0034】

〔変形例〕
なお、以上のような液輸送管路１は、さらに、以下のように適宜変更して実施することもできる。

【0035】

・液輸送管路１は、農業用水輸送用のパイプラインに限定されるものではなく、水力発電設備の水圧管路、水処理施設、下水道施設、工場内循環水管などに適用してもよい。
・リブ１５ａとしては、側断面形状が矩形形状であって、内部に中空部１５ｂを備えたものに限定されるものではない。例えば、側断面形状は、円形形状または楕円形状であって、中空部１５ｂも円形形状または楕円形状であってもよい。また、リブ１５ａの太さも、一辺が６０ｍｍ未満で、かつ、中空部１５ｂの直径が５０ｍｍ未満となるように構成してもよい。このような構成によれば、リブ１５ａのピッチｐをより細かく設定することができる。

【0036】

・耐内圧部１４の内径を６００ｍｍ未満で設計してもよいし、内径を１５００ｍｍよりも大きく設定してもよい。
・耐内圧部１４の管厚ｔは、１５ｍｍ未満であってもよい。例えば、耐内圧部１４を成形する樹脂により高強度の物を使用すれば薄肉化できる。

【0037】

・リブ１５ａにも、ガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂、一例としてガラス繊維を含有した高密度ポリエチレン材料を使用してもよい。この場合、リブ１５ａにおいても、ガラス繊維が長手方向に配列した状態が好ましい。また、耐内圧部１４、受口部１２、及び差口部１３は、ガラス繊維を含有しない熱可塑性樹脂で成形してもよい。すなわち、液輸送管１０は、耐内圧部１４、受口部１２、及び差口部１３とリブ１５ａを、ガラス繊維を含有しない熱可塑性樹脂を用いて成形してもよいし、ガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂を用いて成形してもよい。耐内圧部１４の管厚は、ガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂の場合は高強度であるから薄くなり、ガラス繊維を含有しない場合は厚くなる。

【0038】

・継ぎ手構造は、電気融着継手構造に限定されるものではない。バット融着継手構造やフランジ継手構造などであってもよい。
・熱可塑性樹脂としては、高密度ポリエチレン以外に、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などであってもよい。

【0039】

・液輸送管１０の材料には、管、継手、およびその使用に必要な顔料、酸化防止剤、安定剤などの添加剤などを含んでいてもよい。また、液輸送管１０の材料には、カップリング材が含まれていてもよい。

【0040】

・輸送する液体は、真水のほかに海水や下水などであってもよいし、薬液などであってもよい。
・液輸送管路１は、大深度地下における液輸送管に適用してもよい。大深度地下は大深度地下の定義は、地下室の建設のための利用が通常行われない深さ（地下４０ｍ以深）、または、建築物の基礎の設置のための利用が通常行われない深さ（支持地盤上面から１０ｍ以深）である。

【符号の説明】

【0041】

１…液輸送管路
２…地中
１０…液輸送管
１１…管本体部
１２…受口部
１３…差口部
１４…耐内圧部
１５…耐外圧部
１５ａ…リブ
１５ｂ…中空部
１５ｃ…リブ
１６…電熱体部
１６ａ…電熱線端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】