特許 7603026 パイプを備えた流体配管

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-11

(45)【発行日】2024-12-19

(54)【発明の名称】パイプを備えた流体配管

(51)【国際特許分類】

   F16L 11/06 20060101AFI20241212BHJP

   B32B 1/08 20060101ALI20241212BHJP

   B32B 27/34 20060101ALI20241212BHJP

   B60K 11/02 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

F16L11/06

B32B1/08 Z

B32B27/34

B60K11/02

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021576089

(86)(22)【出願日】2020-07-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-24

(86)【国際出願番号】 EP2020069702

(87)【国際公開番号】W WO2021009095

(87)【国際公開日】2021-01-21

【審査請求日】2021-12-20

(31)【優先権主張番号】102019119108.4

(32)【優先日】2019-07-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591044393

【氏名又は名称】ノルマ ジャーマニー ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】バウワー， アンドレアス

【審査官】広瀬 雅治

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５２４２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５１８０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２０５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５９０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２９１５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０７１９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２１４６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０３４８２９８７（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１５５７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５１１９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１３２３０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０６８０２５３１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】実開昭６２－１０７１５３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ １１／０６

Ｂ３２Ｂ １／０８

Ｂ３２Ｂ ２７／３４

Ｂ６０Ｋ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも２つのプラスチック層を有するパイプを備え、第１のプラスチック層（１２）が、耐加水分解性のポリアミド６（ＰＡ６）からなり、
前記第１のプラスチック層（１２）が、第２のプラスチック層の周囲に延び、
該第２のプラスチック層が、流体配管を流れる媒体に対するバリア層であり、前記第２のプラスチック層がポリエチレン（ＰＥ）およびポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる流体配管。

【請求項2】

前記第２のプラスチック層が、耐加水分解性のポリアミド６（ＰＡ６）を含まない請求項１に記載の流体配管。

【請求項3】

少なくとも３つのプラスチック層を有し、前記第１のプラスチック層（１２）が、前記第２のプラスチック層と第３のプラスチック層との間に配置されている請求項１または請求項２に記載の流体配管。

【請求項4】

前記第３のプラスチック層が、耐加水分解性のポリアミド６（ＰＡ６）を含まない請求項３に記載の流体配管。

【請求項5】

前記第１のプラスチック層（１２）が、半径方向（１５）において、前記パイプの少なくとも２つのプラスチック層の全範囲の３０％～７０％を構成している請求項１から請求項４のいずれかに記載の流体配管。

【請求項6】

前記第１のプラスチック層（１２）が、半径方向（１５）において、前記パイプの少なくとも２つのプラスチック層の全範囲の４０％～６０％を構成している請求項１から請求項４のいずれかに記載の流体配管。

【請求項7】

車両（５２）のための冷却水システム（５０）であって、
冷却装置（３０）と、
冷却されるべき要素（４０）と、
請求項１から請求項６のいずれかに記載の少なくとも１つの流体配管とを備え、
少なくとも１つの該流体配管（１０）が、前記冷却装置（３０）と、前記冷却されるべき要素（４０）とを流体的に接続する冷却水システム（５０）。

【請求項8】

車両（５２）において水を搬送するための、請求項１から請求項６のいずれかに記載の流体配管（１０）の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パイプを備えた流体配管に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば自動車の冷却水などの流体を輸送するための配管は、使用中に特定の要件を満たさなければならない。そのため、配管の材料が流体によって溶解してはならない。これは、比較的高い温度でも回避しなければならない。さらに、配管は輸送される流体およびその化学成分に対して不透過性でなければならず、流体が配管の壁を通過できないようにする必要がある。その意図は、第一に輸送される流体の質の低下を防ぐこと、第二に配管の管壁への流体の浸透を防ぎ、管壁の材料の変化を防ぐことにある。また、浸出を防ぐことも必要である。このことは、特に流体が配管に滞留しているとき、つまり少なくとも断続的に流体の輸送がないときに関係する。さらに、配管は、配管を他の配管部品に簡単かつ確実に接続できる機械的特性を有することが求められる。

【0003】

多層構造のプラスチック配管を使用することは公知の方法である。これらのプラスチック配管は、水および水を含む流体に対して上記のような特性を示すプラスチックによって構成されている。しかし、これらのプラスチックおよび、その加工は比較的高価である。例えば、ポリアミド６のようなより好ましいプラスチックは、水に溶解したり、水を吸収した結果、その物理的特性が変化したりするため、先行技術では使用されていない。例えば、水を吸収した場合には、材料は体積が増加したり、破損したりすることがある。例えば、ポリプロピレン、ポリアミド１２、またはポリフタルアミドなどの水不透過性材料からなる保護層であっても、流体配管のパイプ材料の内部への水分子の拡散に対する十分な保護にはならない。

【0004】

本発明の目的は、安価な流体配管を提供することである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の主な特徴は、請求項１、請求項１３および請求項１４に特定されている。実施形態は、請求項２から請求項１２の対象である。

【0006】

本発明によれば、少なくとも２つのプラスチック層を含むパイプを有する流体配管において、第１のプラスチック層は、耐加水分解性のポリアミド６（ＰＡ６）を含み、第１のプラスチック層が、第２のプラスチック層の周囲に延び、該第２のプラスチック層が、流体配管を流れる媒体に対するバリア層であり、第２のプラスチック層がポリエチレン（ＰＥ）およびポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる。

【0007】

本発明の核心は、流体配管の２つのプラスチック層のうちの少なくとも１つにおける耐加水分解性のポリアミド６の使用である。耐加水分解性のポリアミド６は、慣用のポリアミド６よりも吸水による損傷が少ない。したがって、第１のプラスチック層の耐加水分解性のポリアミド６は、慣用のポリアミド６よりも水分子によって変化または溶解しないか、もしくは変化または溶解の程度が小さい。これにより、水を運ぶための流体配管を製造するためにポリアミド６材料を使用することが初めて可能となった。耐加水分解性のポリアミド６は安価であり、流体配管の基本構造を作るために使用すれば、他の高価な材料を使用する必要性が少なくなる。特に、ポリアミド６に比べて高価なポリアミド１２の使用量を少なくすることができる。耐加水分解性のポリアミド６からなる流体配管は、水用の配管として利用した場合に許容できる特性を持ち、それにもかかわらず安価である。

【0008】

第２のプラスチック層は、耐加水分解性のポリアミド６（ＰＡ６）を含まないものであってもよい。

【0009】

したがって、第２のプラスチック層は、耐加水分解性のポリアミド６とは異なる材料で構成されていてもよい。このようにして、例えば、流体配管の補強層やバリア層を製造することができる。

【0010】

さらに、一例においては、第２のプラスチック層が第１のプラスチック層の周囲に延びていてもよい。

【0011】

そのため、第２のプラスチック層は、第１のプラスチック層から見て、流体配管の外部に配置されている。

【0012】

ここでの第２のプラスチック層は、ポリアミド６１２（ＰＡ６１２）により構成されていてもよい。

【0013】

ポリアミド６１２からなる第２のプラスチック層は、グリース、オイル、モータ燃料、油圧作動油、水、アルカリに関して効果的な媒体耐性を備えている。これらの物質がパイプの外側の層に到達する可能性のある環境において流体配管が使用される場合、内側の層、特に第１のプラスチック層は、第２のプラスチック層によって保護される。したがって、第２のプラスチック層は、内側の層、特に第１のプラスチック層に対して、外部からの影響に対する保護層を形成する。また、第２のプラスチック層は、したがって弾性である。

【0014】

これに代えてまたは、これに加えて、第２のプラスチック層は、ポリアミド６１０（ＰＡ６１０）により構成されていてもよい。

【0015】

そのため、ポリアミド６１０からなる第２のプラスチック層は、押出成形に適したポリアミドにより構成されている。その上、ポリアミド６１０は、高い柔軟性と高い強度を兼ね備えている。また、ポリアミド６１０は同様に、下層のプラスチック層、特に第１のプラスチック層を、例えば、車両において使用される他の流体から保護する。

【0016】

別の例においては、第１のプラスチック層が第２のプラスチック層の周囲に延びていてもよい。

【0017】

この場合には、第２のプラスチック層は、第１のプラスチック層よりも流体配管の内側に配置されている。

【0018】

第２のプラスチック層は、ポリプロピレン（ＰＰ）により構成されていてもよい。これに代えてまたは、これに加えて、第２のプラスチック層は、ポリエチレン（ＰＥ）により構成されていてもよい。

【0019】

ポリプロピレンおよびポリエチレンはどちらも優れた熱特性を持ち、流体配管を流れる媒体（例えば水）に対するバリア層として使用することができる。そのため、耐加水分解性のポリアミド６と水分子との接触を減らすことができる。

【0020】

また、代替的または追加的に、第２のプラスチック層は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）により構成されていてもよい。

【0021】

ポリプロピレンサルファイドは、ポリプロピレンやポリエチレンに比べて、さらに優れた熱特性を備えている。

【0022】

流体配管は、第１のプラスチック層が第２のプラスチック層と第３のプラスチック層との間に配置されている、少なくとも３つのプラスチック層を有していてもよい。

【0023】

したがって、耐加水分解性のポリアミド６からなる第１のプラスチック層は、流体配管の基本構造を形成することができる。この場合において、第２のプラスチック層および第３のプラスチック層は、外部からの影響および／または、流体配管を流れる媒体に対して、第１のプラスチック層を遮蔽することができる。

【0024】

第３のプラスチック層は、耐加水分解性のポリアミド６を含まなくてもよい。

【0025】

また、第１のプラスチック層は、半径方向において、パイプの少なくとも２つのプラスチック層の全範囲の２５％～７５％、好ましくは３０％～７０％、より好ましくは４０％～６０％を占めていてもよい。

【0026】

つまり、流体配管のパイプの肉厚は、第１のプラスチック層によって２５％から７５％の範囲で形成されている。安価な耐加水分解性のポリアミド６により構成された第１のプラスチック層の割合が大きいほど、形成される流体配管を安価にすることができる。

【0027】

本発明はさらに、車両用の冷却水システムに関し、冷却水システムは、冷却装置、冷却されるべき要素、および前述に記載の少なくとも１つの流体配管を備え、少なくとも１つの流体配管は、冷却装置と冷却されるべき要素とを流体的に接続する。

【0028】

冷却水システムの利点および効果、ならびにさらなる開発は、上述の流体配管の利点および効果、ならびにさらなる開発から導き出すことができる。したがって、この点に関しては、前述の説明に注目されたい。

【0029】

さらなる態様においては、本発明は、車両内で水を搬送するための上述の説明に従った流体配管の使用に関する。

【0030】

流体配管の使用に関する利点と効果、ならびに開発は、上述の流体配管の利点と効果、ならびに開発から明らかである。したがって、この点に関しては、前述の説明を参照されたい。

【0031】

本発明の他の特徴、詳細、および利点は、特許請求の範囲の文言、および図面を参照した以下の実施形態の説明から明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】少なくとも２つのプラスチック層を有する流体配管の概略図である。

【図2a】図１による流体配管の一例を示す概略横断面図である。

【図2b】図１による流体配管の一例を示す概略横断面図である。

【図2c】図１による流体配管の一例を示す概略横断面図である。

【図3】流体配管を備えた冷却水システムの概略図である。

【図4】流体配管を備えた車両の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

図１は、流体配管全体を参照符号１０により示した概略図である。

【0034】

この流体配管１０は、長さの方向１１に沿って延びる。流体配管１０の半径方向１５は、この長さの方向１１に対して直交する方向に定義される。

【0035】

図２ａから図２ｃは、図１による流体配管１０の様々な例を示す横断面図である。

【0036】

図２ａは、合計５つのプラスチック層を有する例を示している。第１のプラスチック層１２は、中央に配置され、耐加水分解性のポリアミド６により形成されている。また、第１のプラスチック層１２の内部および外部の境界には、それぞれ２つのさらなるプラスチック層が接している。さらに、第１のプラスチック層１２は、流体配管１０のパイプの管壁の全範囲の、例えば４５％から５５％、好ましくは５０％を構成している。

【0037】

第２のプラスチック層１４は、第１のプラスチック層１２の周囲に延びている。このために、第２のプラスチック層１４は、第１のプラスチック層１２に直接接している。この例においては、それはポリアミド６１２から構成されていて、例えば、管壁の全範囲の５％から１５％、好ましくは１０％を構成していてもよい。

【0038】

第３のプラスチック層１６は、第１のプラスチック層１２によって囲まれており、第１のプラスチック層１２に直接接している。この例においては、第３のプラスチック層１６は、ポリプロピレンから構成されていてもよく、管壁の範囲に対して、例えば、５％から１５％、好ましくは１０％寄与していてもよい。

【0039】

第４のプラスチック層１８は、第３のプラスチック層１６内に延びていてもよく、すなわち、第４のプラスチック層１８は第３のプラスチック層１６によって囲まれている。この例においては、第４のプラスチック層１８は、さらなるポリプロピレン材料から製造されてもよく、管壁の全範囲のうち、例えば１５％から２５％、好ましくは２０％の範囲を有してもよい。この例においては、第４のプラスチック層１８は、流体配管１０の最も内側の層を形成する。

【0040】

第５のプラスチック層２０は、第２のプラスチック層１４の周囲に延び、他のプラスチック層の全てを囲む外部層として提供されてもよい。この第５のプラスチック層２０は、ポリアミド１２材料から製造されてもよく、半径方向１５において、管壁の全体的な範囲に対して、例えば、５％から１５％、好ましくは１０％寄与してもよい。

【0041】

また、好ましくは、第５のプラスチック層２０の材料は、さらに着色されたペレットを含んでいてもよい。このようにして、第５のプラスチック層２０が着色されていてもよい。第５のプラスチック層２０の残りの部分は、さらに、第５のプラスチック層２０の物理的特性をわずかに変更する他の物質によって追加的に形成されていてもよい。第５のプラスチック層２０の基本的な特性は、着色されたペレットおよび／または添加物によっては実質的に変更されない。

【0042】

図２ｂは、５つのプラスチック層を有する流体配管１０のさらなる例を示す断面図である。第１のプラスチック層１２は、外側の層の内側に配置され、耐加水分解性のポリアミド６により形成されている。さらに、第１のプラスチック層１２の内部および外部の境界には、第２のプラスチック層１４および第３のプラスチック層１６が接している。さらに、この例の第１のプラスチック層１２は、流体配管１０のパイプの管壁の全範囲の３５％から４５％、好ましくは４０％を構成している。

【0043】

第２のプラスチック層１４は、ここでは、第１のプラスチック層１２の周囲に延び、流体配管１０の最も外側の層を形成している。第２のプラスチック層１４は、第１のプラスチック層１２に直接接している。この例においては、第２のプラスチック層１４は、ポリアミド６１２により構成されていてもよく、管壁の全範囲の例えば５％から１５％、好ましくは１０％を構成していてもよい。

【0044】

さらに、好ましくは、第２のプラスチック層１４の材料は、着色されたペレットをさらに含んでいてもよい。このようにして、第２のプラスチック層１４を着色してもよい。第２のプラスチック層１４の残りの部分は、さらに、第２のプラスチック層１４の物理的特性をわずかに変更する他の物質によって形成されていてもよい。第２のプラスチック層１４の基本的な特性は、着色されたペレットおよび／または添加物によっては実質的に変更されない。

【0045】

第３のプラスチック層１６は、第１のプラスチック層１２に囲まれており、第１のプラスチック層１２に直接接している。この例においては、第３のプラスチック層１６は、ポリプロピレンにより構成されていてもよく、管壁の範囲に対して、例えば、７％から１３％、好ましくは１０％寄与していてもよい。

【0046】

第４のプラスチック層１８は、第３のプラスチック層１６内に延びていてもよく、すなわち、第４のプラスチック層１８は、第３のプラスチック層１６に囲まれている。この例においては、第４のプラスチック層１８は、高密度ポリエチレンから製造されてもよく、管壁の全範囲の、例えば１５％から２５％、好ましくは２０％を構成してもよい。

【0047】

流体配管１０を流れる流体の接触層として、第６のプラスチック層２２を設けてもよく、この層は第４のプラスチック層１８内に延びている。言い換えれば、第４のプラスチック層１８は、第６のプラスチック層２２を取り囲んでいる。この第６のプラスチック層２２は、ポリプロピレン材料から製造されてもよく、半径方向１５において、管壁の全範囲に対して、例えば、１０％から２０％、好ましくは１５％寄与してもよい。

【0048】

図２ｃは、流体配管１０のさらなる例の断面図である。ただし、この例においては、流体配管１０は４つのプラスチック層のみによって構成されている。第１のプラスチック層１２は、外側の層の内側に配置され、耐加水分解性のポリアミド６により形成されている。さらに、第１のプラスチック層１２の内部および外部の境界には、第２のプラスチック層１４および第３のプラスチック層１６が接している。また、この例においては、第１のプラスチック層１２は、流体配管１０のパイプの管壁の全範囲の５５％から６５％、好ましくは６０％を構成している。

【0049】

第２のプラスチック層１４は、第１のプラスチック層１２の周囲に延び、流体配管１０の最も外側の層を形成する。第２のプラスチック層１４は、第１のプラスチック層１２に直接接している。第２のプラスチック層１４は、この例においては、ポリアミド６１０により構成されていてもよく、管壁の全範囲の例えば１０％から２０％、好ましくは１５％を構成していてもよい。

【0050】

また、好ましくは、第２のプラスチック層１４の材料は、着色されたペレットをさらに含んでいてもよい。このようにして、第２のプラスチック層１４を着色してもよい。第２のプラスチック層１４の残りの部分は、さらに、第２のプラスチック層１４の物理的特性をわずかに変更する他の物質によって形成されていてもよい。第２のプラスチック層１４の基本的な品質は、着色されたペレットおよび／または添加物によっては実質的に変更されない。

【0051】

第３のプラスチック層１６は、第１のプラスチック層１２に囲まれており、第１のプラスチック層１２に内側から直接接している。この例においては、第３のプラスチック層１６は、ポリフェニレンサルファイドにより構成されていてもよく、管壁の範囲に対して、例えば、５％から１５％、好ましくは１０％寄与していてもよい。

【0052】

第４のプラスチック層１８は、第３のプラスチック層１６内に延びていてもよく、言い換えれば、第４のプラスチック層１８は、第３のプラスチック層１６に囲まれている。この例においては、第４のプラスチック層１８は、さらなるポリフェニレンサルファイド材料から製造されてもよく、流体配管１０の最も内側の層を形成してもよい。さらに、第４のプラスチック層１８は、例えば、管壁の全範囲の１０％から２０％、好ましくは１５％を構成してもよい。

【0053】

図３は、全体を参照番号５０で示したシステムの概略図である。

【0054】

冷却システムは、冷却装置３０と、冷却されるべき要素４０とを備えている。冷却装置３０と冷却されるべき要素４０とは、上述した説明に従って、少なくとも１つの流体配管１０を介在させて互いに流体的に接続されている。流体配管１０は、この場合において、冷却装置３０と冷却されるべき要素４０との間において冷却水を輸送してもよい。

【0055】

図４は、冷却システム５０を構成する車両５２を示している。冷却されるべき要素４０は、この場合は、例えば、電気自動車のバッテリであってもよい。冷却システムの冷却装置３０は、この場合は、流体配管１０によって電気自動車のバッテリに流体的に接続されている。

【0056】

本発明は、上記で説明した実施形態の１つに限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【0057】

設計の詳細、物理的な配置および方法のステップを含む、特許請求の範囲、明細書および図面から生じる全ての特徴および利点は、個別におよび多種多様な組み合わせでも、本発明に不可欠なものである。

【符号の説明】

【0058】

１０ 流体配管
１１ 長さの方向
１２ 第１のプラスチック層
１４ 第２のプラスチック層
１５ 半径方向
１６ 第３のプラスチック層
１８ 第４のプラスチック層
２０ 第５のプラスチック層
２２ 第６のプラスチック層
３０ 冷却装置
４０ 冷却されるべき要素
５０ 冷却システム
５２ 車両

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3】

【図4】