JP2002206676A

JP2002206676A - 取水・放水用管

Info

Publication number: JP2002206676A
Application number: JP2001329309A
Authority: JP
Inventors: Taro Izawa; 太郎井澤; Yuichi Shibao; 優一柴尾
Original assignee: Dainippon Plastics Co Ltd
Current assignee: Dainippon Plastics Co Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】【課題】防食処理が不必要で可撓性の高密度ポリエチ
レン製管を用い、しかも浮力や海流及び潮流にかかわら
ず海水中への敷設が容易な取水・放水用管を提供する。【解決手段】高密度ポリエチレンに充填剤を添加して
比重を１．０〜１．５に調節された材料から形成されて
なる取水用管１１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、取水・放水用管に
関する。更に詳しくは、本発明は、海水、湖水、河川
水、汽水域などからの取水や、雨水、排水などの海、
湖、河川などへの放水（放流）のために、それらの水中
又は底部に敷設される取水・放水用管に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】海洋温
度差発電の温度差水、発電所冷却水、水産養殖事業用養
殖水、飲料用水などの取水用の管は、従来より鋼管やア
ルミニウム管のような金属製管を陸上から海中や、海
底、あるいは湖・河川にまで敷設することが行われてき
た。しかし、このような金属製管には十分な防食処理が
必要な上、重量が重いため、施工性が悪く、施工費も高
いという欠点があった。

【０００３】最近では、前述の金属製管に代替され、防
食性能に優れている合成樹脂製管、とりわけ高密度ポリ
エチレン管のような可撓性管が使用されつつあるが、高
密度ポリエチレン製管は低比重の為、水面上に浮き上が
るなどの問題があり、アンカーなどで管を固定、または
管自身に鋼板やステンレス板などを巻き付けたりしなけ
ればならなかった（図５参照）。そして最近では、海洋
深層水が、太陽光が届かないために光合成が行われず、
栄養分が豊富で、かつ病原菌などが非常に少なく清浄で
ある点で注目されている。このような海洋深層水の取水
用管には、次のような課題が存在した。

【０００４】第一に、鋼管を使用するのが一般的ではあ
るが、海底（通常、水深２００〜３００ｍ）に敷設する
となると、まず防食処理という厄介な問題があり、飲料
水や水産養殖事業用のようなきれいな水を必要とすると
ころでは、錆などの発生が懸念されていた。さらに、重
量が重く、海底での敷設作業の上からも問題があった。

【０００５】第二に、上記のような理由から、防食処理
が必要なく、また、軽量であることから可撓性である高
密度ポリエチレン管が好ましい取水用管として検討され
てきた。しかし、この場合の取水用管の敷設に関して
は、一般的に比重が０．９６と軽すぎるため水中での沈
降作業が困難であった。更に施工時に管内部に空気が混
入する場合があり、この取水用管を所定の位置に敷設す
ることは、非常に困難であった。さらに具体的に述べれ
ば、現在の海洋深層水取水用の高密度ポリエチレン管
は、高密度ポリエチレンの比重が０．９６であって非常
に軽量であるため、図３に示すようなウエイト調整管
（半割鋼製ウエイト１６・１６をボルト１７で接合）な
どを高密度ポリエチレン管１５に巻き付けて、重量を調
整していた。しかし、この工法は非常にコストが必要に
なり、加えて施工性が悪いという問題点があった。そし
て、施工立地条件や潮流の強弱によって異なるが、ある
一例を取り上げると、例えば通常の比重０．９６の高密
度ポリエチレン管を使用した場合、図４に示すように、
水深０〜５０ｍの範囲では埋設施工であるが海中に沈め
る重量が必要があり、高密度ポリエチレン管１０ｍに対
し０．４ｍ（必要付加水中重量２２ｋｇ／ｍ）、水深５
０〜１００ｍの範囲では高密度ポリエチレン管１０ｍに
対し８ｍ（必要付加水中重量５８０ｋｇ／ｍ）、水深１
００〜２００ｍの範囲では高密度ポリエチレン管１０ｍ
に対し２．８ｍ（必要付加水中重量２００ｋｇ／ｍ）、
水深２００ｍ以下では高密度ポリエチレン管１０ｍに対
し１．６ｍ（必要付加水中重量１１５ｋｇ／ｍ）の割合
で図３に示すウエイト調整管１６（鋼製、ｔ＝１５ｍ
ｍ）を使用しなければならない。

【０００６】そこで、本発明の主要な目的の１つは、防
食処理が不必要な合成樹脂製管で、とりわけ可撓性の高
密度ポリエチレン製管を用い、しかも浮力や海流及び潮
流、または河川の流れにかかわらず水中への敷設が容易
な取水・放水用管を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、ポリオレフィン系合成樹脂、好ましくは高密度ポリ
エチレンに充填剤を添加して比重を１．０〜１．５に調
節された材料から形成されてなる取水・放水用管が提供
される。

【０００８】すなわち、本発明は、防食処理を必要とし
ないポリオレフィン系合成樹脂、好ましくは高密度ポリ
エチレンに充填剤を添加して特定の比重：１．０〜１．
５に調節することによって、防食と水中への設置を共に
容易にしようとするものである。

【０００９】本発明において、取水・放水用管の主材料
として用いられるポリオレフィン系合成樹脂、好ましく
は高密度ポリエチレン（分子量：１５万〜２０万）は、
比重が通常０．９６であり、その材料の比重を充填剤を
加えて１．０〜１．５に調節される。充填剤としては、
金属、金属塩、金属酸化物、タルク及び炭酸カルシウム
の中から選択された１以上のものを使用するのが好まし
く、金属酸化物としては酸化亜鉛がより好ましいものと
して挙げられる。充填剤の添加量は、高密度ポリエチレ
ンに対し５〜７０重量％とするのが好ましい。充填剤の
添加には、高密度ポリエチレン中に充填剤を均一に分散
させるために、分散剤、例えばアミド系のエチレンビス
ステアリン酸アミド、シラン系カップリング剤などの添
加が好ましい。またあらかじめ充填剤を高濃度に含有し
た濃縮ペレット（マスターバッチ）を作製しておいて、
高密度ポリエチレン中に所定量を添加する方法がより好
ましい。

【００１０】本発明に係る取水・放水用管は、雨水、排
水などの海、湖、河川、汽水域などへの放水（放流）
や、海、湖、河川、汽水域などからの取水のために、管
の一部または全部が、それらの水中又は底部にそれぞれ
敷設される放水用管および取水用管であって、具体的に
は、排水（廃水）、汚水などを処理施設（処理槽）へ導
水したり、排水、雨水などを海、湖、河川などへ放水
（放流）する放水用管（導水管）、および海洋温度差発
電の温度差水、発電所冷却水、水産養殖事業用養殖水、
飲料用水などに利用する海洋深層水や、飲料用水、工業
用水などに利用する湖、河川、汽水域などの水（淡水、
清水）をそれぞれ取水する取水用管（取水管）である。
本発明に係る取水・放水用管は、通常、口径２００〜３
５００ｍｍ程度で、標準長さ１〜５ｍのものが使用さ
れ、通常の円管（円筒状管）に加えて波付管やコルゲー
ト管として、さらにこれらの管の継手としての使用も一
つの形態として可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて詳述する。なお、これによって本発明が限定される
ものではない。

【００１２】図１は本発明に係る取水・放水用管の１つ
の実施の形態として取水用管を示す概略説明図である。
図１において、海洋深層水の取水パイプライン〜〜
は、多数の取水用管１１，１２，……を連結して構成
され、海岸から深海（例えば水深２５０ｍ）まで、傾斜
する岸壁に沿って敷設されている。そして各取水用管１
１，１２，……は、潮流の大きな浅瀬付近では、比較
的高比重（例えば、１．３）の取水用管が使用され、ま
た深海に近づくにつれて波の影響が少なくなるので、深
海の海底附近では、比較的低比重（例えば、１．０
２）の取水用管が使用され、パイプライン全体〜〜
として安定に海水中に設置されている。次に上述の比
較的高比重や低比重の取水用管の製造方法について述べ
る。

【００１３】まず、高密度ポリエチレンに数種類の充填
剤を別々に練り込んでペレット状にしたマスターバッチ
を予め準備する。そして適宜マスターバッチを組み合わ
せることにより、通常の押し出し成形により、所望の比
重に調節した取水用管を得る。もちろんこのマスターバ
ッチの作成にあたっては、その充填剤は、比重が１より
重くなければならない。

【００１４】高密度ポリエチレンと充填剤のマスターバ
ッチの比重を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】このマスターバッチは充填剤と高密度ポリ
エチレンを重量比：５０／５０で組み合わせたものの比
重を表している。第１に高密度ポリエチレン樹脂と酸化
亜鉛でマスターバッチを作成すると、マスターバッチの
比重は１．６３となり、次に高密度ポリエチレン樹脂と
炭酸カルシウムでマスターバッチを作成すると、マスタ
ーバッチの比重は１．２９に、高密度ポリエチレン樹脂
とタルクで比重が１．４１、高密度ポリエチレン樹脂と
硫酸バリウムで比重が１．５７となる。

【００１７】表２に比重による充填剤混合率を示すよう
に、高密度ポリエチレン樹脂の比重０．９６に充填剤を
混合することによって比重１．０にするには、酸化亜鉛
のマスターバッチで９．７０％、炭酸カルシウムのマス
ターバッチで１５．３８％、タルクのマスターバッチで
１２．４２％、硫酸バリウムのマスターバッチで１０．
３０％が必要となる。また、比重１．１にするには、酸
化亜鉛のマスターバッチで３０．８４％、炭酸カルシウ
ムのマスターバッチで４８．９６％、タルクのマスター
バッチで３９．５０％、硫酸バリウムのマスターバッチ
で３２．６２％が必要である。さらに比重１．２にする
には、酸化亜鉛のマスターバッチで４８．４６％、炭酸
カルシウムのマスターバッチで７６．９２％、タルクの
マスターバッチで６２．０３％、硫酸バリウムのマスタ
ーバッチで５１．５０％が必要である。そして比重１．
３にするには、酸化亜鉛のマスターバッチで６３．３６
％、タルクのマスターバッチで８１．１６％、硫酸バリ
ウムのマスターバッチで６７．３４％が必要となる。比
重１．４にするには、酸化亜鉛のマスターバッチで７
６．１４％、硫酸バリウムのマスターバッチで８０．９
２％が必要となる。さらに比重１．５にするには、酸化
亜鉛のマスターバッチで８７．２２％、硫酸バリウムの
マスターバッチで９２．７０％が必要となる。

【００１８】

【表２】

【００１９】なお、表２中における組成比（混合比、
％）の中の（）内の数値はＨＤＰＥ（高密度ポリエチ
レン）と各々の充填材を混合したときの充填材の混合重
量％を示す。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いて混合
後の比重を１．０に調整するとき、酸化亜鉛（ＺｎＯ）
が高密度ポリエチレンに対して４．８５重量％であるこ
とを示している。充填剤の中でも、高比重５．５の酸化
亜鉛や、金属塩の硫酸バリウムを使用すると、炭酸カル
シウムやタルクに比べ非常に低混入率で比重を上げるこ
とができるので最も好ましい。

【００２０】また、より比重の大きい金属粉などを充填
剤に用いる場合は、ステンレスなど腐食しにくく、かつ
環境に悪影響を及ぼさないものを用いることが好まし
い。

【００２１】ここで、高密度ポリエチレンを充填材を混
合して比重を調整した管（以下、比重調整管という）、
例えば、比重を１．３５に調整したφ２０００の高密度
ポリエチレン管を使用した場合、図２に示すように水深
０〜５０ｍの範囲では埋設施工であるが海中に沈める重
量が必要である。水深５０〜１００ｍの範囲では比重調
整管１０ｍに対し６．４ｍ（必要付加水中重量４６０ｋ
ｇ／ｍ）、水深１００〜１６０ｍの範囲では比重調整管
１０ｍに対し１．２ｍ（必要付加水中重量９０ｋｇ／
ｍ）の割合で図３に示すウエイト調整管１６（鋼製、ｔ
＝１５ｍｍ）が必要である。従って、水深０〜５０ｍ及
び１６０ｍ以下の範囲ではウエイト調整管１６を使用し
なくても敷設が可能になる。以上のごとく、高密度ポリ
エチレン樹脂製管で、特に深層水取水パイプラインとし
て有用なあらゆる条件に適した比重に調節して製造する
ことによって、耐久性、施工性及び環境適応性に優れた
取水用管を提供することが可能となった。あらゆる条件
とは、海水比重、地形及び取水用管を沈降する箇所の潮
流といったものである。

【００２２】なお、図１に示すパイプラインを構成する
とき、図示の様な地形で鋼管などの高比重管では、・
のポイントに非常に大きい集中荷重がかかるため管の
破損が生じる可能性もあるが、比重を調整した取水用管
１１，１２，……では自重・浮力を考慮に入れ、集中荷
重を意図的に低減することが可能となった。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、防食処理を必要としな
いポリオレフィン系合成樹脂、好ましくは高密度ポリエ
チレンに充填剤を添加して特定の比重：１．０〜１．５
に調節することによって、防食と水中への設置を共に容
易にし、安全性、施工性が飛躍的に向上する。また、無
公害樹脂の代表とも言える高密度ポリエチレンを使用し
ているので、水中、特に海水中への有害物質の浸出も皆
無で環境保全上も非常に有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る取水・放水用管の１つの実施の形
態として取水用管を示す概略説明図である。

【図２】比重１．３５の高密度ポリエチレン製比重調整
管の施工例を説明する図である。

【図３】従来の取水用管にウエイト調整管を付加した使
用状態を示す断面図である。

【図４】比重０．９６の高密度ポリエチレン製取水用管
の施工例を説明する図である。

【図５】従来の取水用管の取付状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１１取水用管１２取水用管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリオレフィン系合成樹脂に充填剤を添
加して比重を１．０〜１．５に調節された材料から形成
されてなる取水・放水用管。
【請求項２】ポリオレフィン系合成樹脂が高密度ポリ
エチレンである請求項１に記載の取水・放水用管。
【請求項３】充填剤が、金属、金属塩、金属酸化物、
タルク及び炭酸カルシウムの中から選択された１以上の
ものからなる請求項１又は２に記載の取水・放水用管。
【請求項４】充填剤の添加量が、高密度ポリエチレン
に対し５〜７０重量％である請求項２又は３に記載の取
水・放水用管。
【請求項５】充填剤が、酸化亜鉛である請求項３又は
４に記載の取水・放水用管。
【請求項６】充填剤が、硫酸バリウムである請求項３
又は４に記載の取水・放水用管。
【請求項７】管口径が、２００〜３５００ｍｍである
請求項１〜６のいずれか１つに記載の取水・放水用管。
【請求項８】海洋深層水の取水に用いられる請求項１
〜７のいずれか１つに記載の取水・放水用管。