JP2006037981A

JP2006037981A - プラスチック管の接続部

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Publication number: JP2006037981A
Application number: JP2004214231A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ishii; 健一石井
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】プラスチック管の熱伸縮を有効に吸収して、接続部において漏水、漏液が生じるのを確実に防止することができるプラスチック管の接続部を提供する。
【解決手段】非波付型のプラスチック管１０の端部をフランジ金具４２に挿通し、前記プラスチック管１０のフランジ金具４２の前端面から突出する部分に、プラスチック管１０と継ぎ目のない状態で一体に環状突起４４を設けて、該端部に第１接続端末４０を形成し、２つの第１接続端末４０の間に熱伸縮吸収継ぎ手５８が介在され、その継ぎ手５８が、プラスチック波付管６２の端部をフランジ金具６４に挿通し、前記波付管６２のフランジ金具６４の前端面から突出する部分に、前記波付管６２と継ぎ目のない状態で一体に環状突起６６を設けて、前記波付管６２の両端部に第２接続端末６０を形成して構成され、第１接続端末４０と第２接続端末６０を連結して、プラスチック管１０を直線接続してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、飲料水、工業用水、海洋深層水その他の液体を輸送する送水、送液管として使用されるプラスチック管の接続部に関するものである。

従来、このようなプラスチック管の接続部は図４に示すような構成になっている。図において、１０はプラスチック管（具体的には半硬質ポリエチレン管等）、１２はプラスチック管１０の端部の内側に挿入される外面テーパー付拡径金具、１４はプラスチック管１０の端部の外側に押し当てられる内面テーパー付押え金具、１６は外面テーパー付拡径金具１２のフランジ部と内面テーパー付押え金具１４のフランジ部とを締め付けるボルトナット、１８は外面テーパー付拡径金具１２の端面溝部に装着されたパッキング、２０は端末側金具、２２は端末側金具２０の端部に固定された固定フランジ、２４は遊合フランジ、２６は遊合フランジ２４と外面テーパー付拡径金具１２のフランジ部とを締め付けるボルトナットである。

このような構成のプラスチック管１０の接続部では、プラスチック管１０内を流れる液体が接続部の外面テーパー付拡径金具１２を構成する金属部材と接触することになる。そうすると、輸送すべき液体が海洋深層水のように特に清浄性が要求され、水中に金属イオンや錆が流出して汚染されるのを嫌うものの場合の使用には適さない。

そこで、図４に示すような、プラスチック管１０同士を突き合わせ接続して、輸送すべき液体が接続部を構成する金属部材に直接接触しないようにした接続部が提案されている。即ち、一方のプラスチック管１０の端部が、プラスチック管１０の外側に嵌合するスリーブ部３２と、スリーブ部３２の一端側に突設されたフランジ部３４とからなる、プラスチック管接続用のフランジ金具３０に挿通される。前記プラスチック管１０のフランジ金具３０の前端面に突出する部分が、外径がフランジ金具３０のスリーブ部３２の内径（プラスチック管１０の端部の外径）よりも１０〜２０ｍｍ程度大きく、且つ厚さが１０ｍｍ程度になるように加熱成形され、該突出する部分に、プラスチック管１０と継ぎ目のない状態で一体に、外径がフランジ金具３０の内径より大きい環状突起３６が設けられる。このようにして、一方のプラスチック管１０の端部に接続端末２８が形成される。また、このような接続端末２８が他方のプラスチック管１０の端部にも形成される。

そして、２つの接続端末２８は、その環状突起３６がゴム製のパッキング３８を介して突き合わされ、フランジ金具３０のフランジ部３４が複数本のボルトナット３９で締め付け固定され、２つの接続端末２８が相互に連結され、プラスチック管１０が直線接続されるように構成される。このような接続部によると、輸送すべき海洋深層水等の液体が金属部材と接触して汚染されるのがなくなると共に、フランジ金具３０の締め付けにより、接続端末２８の環状突起３６の端面の面圧が均等に分布されて十分な内圧シール性が得られる（特許文献１参照）。

特開２００２−１６０２９２号公報

ポリエチレン管等のプラスチック管１０は、鉄管等の金属管と比較して軽量で可撓性に優れている反面、熱膨張係数が大きいという短所を持っている。例えば、鉄管の熱膨張係数が１２×１０^−６１／℃であるのに対して、ポリエチレン管の熱膨張係数は３００×１０^−６１／℃で一桁以上も大きな値となり、ポリエチレン管が温度変化すると、鉄管に比較して大きな熱伸縮量又は熱伸縮力が生じる

プラスチック管１０を常温で布設し、内部に例えば海洋深層水を流すと、海洋深層水は５〜１０℃の低温であるため、プラスチック管１０が熱収縮して、前記接続部（図４参照）に両プラスチック管１０を離反させようとする熱収縮力が作用し、パッキング３８によるシール性が低下して接続部において漏水、漏液が生じ易くなるという問題がある。

このようなプラスチック管１０の熱伸縮対策として、プラスチック管１０全体を波付き構造にして、波付き部分の伸縮変形で熱伸縮の吸収を図ろうとすることも考えられる。しかしながら、輸送液体の管摩擦抵抗が直管よりも数倍大きくなって圧力損失が大幅に増加し、大きな輸送ポンプ動力損失を伴うことから、プラスチック管１０全体を波付き構造にすることは得策ではない。そこで、前記プラスチック管１０の接続部に何らかの熱伸縮吸収構造を設けることが望まれる。

本発明は上記課題に鑑みて提案されたもので、プラスチック管の熱伸縮を有効に吸収して、接続部において漏水、漏液が生じるのを確実に防止することができるプラスチック管の接続部を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載された発明は、プラスチック管の端部をプラスチック管接続用のフランジ金具に挿通し、前記プラスチック管のフランジ金具の前端面から突出する部分に、プラスチック管と継ぎ目のない状態で一体に、且つ、外径がフランジ金具の内径より大きい環状突起を設けて、該端部に第１接続端末を形成し、２つの第１接続端末を連結してプラスチック管を直線接続してなるプラスチック管の接続部において、前記２つの第１接続端末の間に熱伸縮吸収継ぎ手が介在され、その継ぎ手が、プラスチック波付管の端部をプラスチック波付管接続用のフランジ金具に挿通し、前記プラスチック波付管のフランジ金具の前端面から突出する部分に、プラスチック波付管と継ぎ目のない状態で一体に、且つ、外径がフランジ金具の内径より大きい環状突起を設けて、プラスチック波付管の両端部に第２接続端末を形成して構成され、プラスチック管の第１接続端末と熱伸縮吸収継ぎ手の第２接続端末を連結して、プラスチック管を熱伸縮吸収継ぎ手により直線接続してなることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１記載のプラスチック管の接続部において、プラスチック管の第１接続端末と熱伸縮吸収継ぎ手の第２接続端末における各フランジ金具に、複数本の長ボルトを、熱伸縮吸収継ぎ手の外周に周方向へ間隔をおいて、且つ、長手方向へ該継ぎ手を跨ぐようにして緩挿させ、前記長ボルトの自由端側に第１接続端末のフランジ金具との間に隙間が生じるようにナットを螺着してなることを特徴とするものである。

本発明の請求項１記載のプラスチック管の接続部によると、プラスチック管をプラスチック波付管を有する熱伸縮吸収継ぎ手を介し連結してプラスチック管を直線接続するように構成されるので、熱伸縮吸収継ぎ手のプラスチック波付管の個所におけるヤング率を同一内径、同一厚さの直管と比較して１／４〜１／７程度に低減することが可能になる。その結果、プラスチック管の熱伸縮に応じてプラスチック波付管が容易、且つ、的確に伸縮して、プラスチック管の熱伸縮を有効に吸収し、接続部においてヤング率の低減に見合うように熱応力を緩和して、接続部において漏水、漏液が生じるのを確実に防止することができる。

本発明の請求項２記載のプラスチック管の接続部によると、前記第１、第２接続端末に複数本の長ボルトが熱伸縮吸収継ぎ手の外周に長手方向へその継ぎ手を跨ぐように緩挿されているので、熱伸縮吸収継ぎ手のプラスチック波付管によるヤング率の低減により、その継ぎ手の曲げ剛性も低減され、プラスチック管の熱伸縮でプラスチック波付管が伸縮したとき、曲がり易くなっても、長ボルトにより、プラスチック波付管が直線状に保持される。従って、熱伸縮吸収継ぎ手が伸縮したとき、プラスチック波付管がＳ字状にせん断変形して接続部のシール性を損なうことが減少し、接続部の漏水、漏液をより確実に防止することができる。

次に、本発明の構成を図面により詳細に説明する。図１は本発明に係るプラスチック管の接続部の一実施形態を示す一部切開正面図、図２（Ａ）（Ｂ）は、図１のプラスチック管の端部に環状突起を設ける方法を工程順に示す断面図である。

図１において、１０は、例えば、海洋深層水を取水するために使用する非波付型（直管型）の熱可塑性のプラスチック管（具体的には半硬質ポリエチレン管）で、一方のプラスチック管１０の端部が環状のフランジ金具４２に挿通されている。フランジ金具４２は複数個のボルト穴（図示せず）が形成され、プラスチック管の端部近傍の位置に嵌合されている。前記プラスチック管１０のフランジ金具４２の前端面に突出する部分は、外径がフランジ金具４２の内径（プラスチック管１０の端部の外径）よりも１０〜２０ｍｍ程度大きく、且つ厚さが１０ｍｍ程度になるように加熱成形され、該突出する部分に、プラスチック管１０と継ぎ目のない状態で一体に、外径がフランジ金具４２の内径より大きい環状突起４４が設けられている。環状突起４４の外径は、フランジ金具４２に形成されたボルト穴の内接円の直径以下にすることが好ましい。

プラスチック管１０の端部に環状突起４４を設ける場合には、例えば、図２に示すような方法を用いて行う。先ず、図２（Ａ）のようにプラスチック管１０の端部をフランジ金具４２に挿通し、フランジ金具４２の前端面から所要長突出させた状態で、クランプ４６でプラスチック管10とフランジ金具４２を所定の位置に固定する。フランジ金具４２の前端面には予め、環状突起４４の外径を規制する外径規制部材４８が取り付けられている。またプラスチック管１０の端面と対向する位置には、油圧（又は空気圧）シリンダ５０によって前進後退する熱板５２が配置されている。熱板５２は内蔵ヒーターによってプラスチック管１０の材料を軟化変形させられるだけの温度（例えば２００℃程度）に加熱されている。熱板５２にはプラスチック管１０の内側に嵌合する内径規制部材５４が取り付けられている。

図２（Ａ）は熱板５２を後退位置から少し前進させて、内径規制部材５４の先端部をプラスチック管１０に挿入した状態を示している。油圧シリンダ５０により熱板５２を前進させていくと、熱板５２がプラスチック管１０の端面に当たり、プラスチック管１０を加熱軟化させる。プラスチック管１０は内径規制部材５４により内側への変形を規制されているので、軟化したプラスチックは外側へ広がるように流動する。

熱板５２を最終位置まで前進させると、図２（Ｂ）のようになる。即ち、外径規制部材４８の内側が軟化したプラスチックで埋まり、余分なプラスチックが外径規制部材４８と熱板５２の隙間からはみ出す状態となる。この状態で、熱板５２の加熱を停止し、必要に応じ強制冷却して、軟化したプラスチックを固化させる。その後、熱板５２を後退させて内径規制部材５４を引き抜いた後、外径規制部材４８を取り外し、プラスチックのはみ出し部分５６を除去して環状突起４４を設け、クランプ４６の把持を解除する。このようにして、一方のプラスチック管１０の端部に第１接続端末４０が形成される。また、他方のプラスチック管１０の接続すべき端部にも同様な方法で環状突起４４が設けられて、第１接続端末４０が形成される。

また、図１に示すように、両プラスチック管１０の接続すべき端部にそれぞれ形成された２つの第１接続端末４０の間には熱伸縮吸収継ぎ手５８が介在される。この熱伸縮吸収継ぎ手５８は下記のような構成になっている。

即ち、図示のような螺旋状（又は平行環状）の波型が円形管壁に長手方向に沿って形成されたプラスチック波付管（具体的には半硬質ポリエチレン波付管）６２の一方の端部が環状のフランジ金具６４に挿通されている。プラスチック波付管６２は３００〜１０００ｍｍ程度の長さの短尺管であり、その長さはプラスチック管１０の外径やその熱伸縮量に応じて適宜選定される。フランジ金具６４は前記第１接続端末４０のフランジ金具４２のボルト穴に対応する位置に複数個のボルト穴（図示せず）が形成され、プラスチック波付管６２の端部近傍の位置に嵌合されている。

前記プラスチック波付管６２のフランジ金具６４の前端面に突出する部分は、外径がフランジ金具６４の内径（プラスチック波付管６２の端部の外径）よりも１０〜２０ｍｍ程度大きく、且つ厚さが１０ｍｍ程度になるように加熱成形され、該突出する部分に、プラスチック波付管６２と継ぎ目のない状態で一体に、外径がフランジ金具６４の内径より大きい環状突起６６が設けられている。環状突起６６の外径は、フランジ金具６４に形成されたボルト穴の内接円の直径以下にすることが好ましい。

プラスチック波付管６２の端部に環状突起６６を設ける方法は、前記第１接続端末４０におけるプラスチック管１０の端部に環状突起４４を設ける方法と実質同一なので説明を省略する。このようにして、プラスチック波付管６２の一方の端部に第２接続端末６０が形成される。また、プラスチック波付管６２の他方の端部にも同様に環状突起６６を設けて同じ大きさの第２接続端末６０が形成される。従って、熱伸縮吸収継ぎ手５８はプラスチック波付管６２の両端部に第２接続端末６０が形成される構成になっている。

そして、熱伸縮吸収継ぎ手５８の両端部側に位置する各１対の第１接続端末４０と第２接続端末６０は、環状突起４４、６６がゴム製のパッキング６８を介して突き合わされ、フランジ金具４２、６４が複数本のボルトナット７０で締め付け固定されて相互に連結され、２本のプラスチック管１０が熱伸縮吸収継ぎ手５８により直線接続される。

更に、プラスチック管１０の第１接続端末４０と熱伸縮吸収継ぎ手５８の第２接続端末６０における各フランジ金具４２、６４に形成されたボルト穴（図示せず）に、複数本の長ボルト７２を、熱伸縮吸収継ぎ手５８の外周に周方向へ間隔をおいて、且つ、長手方向へ該継ぎ手５８を跨ぐようにして緩挿させ、前記長ボルト７２の自由端側に、第１接続端末４０におけるフランジ金具４２の外端面との間に距離Ｄの隙間が生じるようにナット７４を螺着するように構成されている。

長ボルト７２は、熱伸縮吸収継ぎ手５８のプラスチック波付管６２がプラスチック管１０の熱伸縮に応じて伸縮する際、Ｓ字状に蛇行したり、屈曲したりすることなく、直線状に円滑に伸縮移動させるためのガイド部材としての機能を有する。従って、長ボルト７２が例えば２本の場合には、該継ぎ手５８の周方向に１８０度の間隔をおいて、３本の場合は周方向に１２０度ずつの間隔をおいて配置することが好ましい。また、前記フランジ金具４２の外端面とナット７４間の距離Ｄは、プラスチック管１０の予定される熱伸縮量、即ち、プラスチック波付管６２の伸縮量に対応して設定される。更に、ナット７４は、熱伸縮吸収継ぎ手５８のプラスチック波付管６２がプラスチック管１０の熱収縮で過大に伸張し、許容引張応力を超えた引張力が作用しないように規制するストッパーとして機能する。

本実施形態のプラスチック管１０の接続部は以上のような構成になっている。本発明の接続部は、上記実施形態から明らかなように、プラスチック管１０をプラスチック波付管６２を有する熱伸縮吸収継ぎ手５８を介し連結してプラスチック管１０を直線接続するように構成されるので、熱伸縮吸収継ぎ手５８のプラスチック波付管６２の個所におけるヤング率を同一内径、同一厚さの直管と比較して１／４〜１／７程度に低減することが可能になる。その結果、プラスチック管１０の熱伸縮に応じてプラスチック波付管６２が容易、且つ、的確に伸縮して、プラスチック管１０の熱伸縮を有効に吸収し、接続部においてヤング率の低減に見合うように熱応力を緩和して、接続部において漏水、漏液が生じるのを確実に防止することができる。

また、前記第１、第２接続端末４０、６０に複数本の長ボルト７２が熱伸縮吸収継ぎ手５８の外周に長手方向へその継ぎ手５８を跨ぐように緩挿されていると、熱伸縮吸収継ぎ手５８のプラスチック波付管６２によるヤング率の低減により、その継ぎ手５８の曲げ剛性も低減され、プラスチック管１０の熱伸縮でプラスチック波付管６２が伸縮したとき、曲がり易くなっても、長ボルト７２により、プラスチック波付管６２が直線状に保持される。従って、熱伸縮吸収継ぎ手５８が伸縮したとき、プラスチック波付管６２がＳ字状にせん断変形して接続部のシール性を損なうことが減少し、接続部の漏水、漏液をより確実に防止することができるので好ましい。

本発明に係るプラスチック管の接続部の一実施形態を示す一部切開正面図である。（Ａ）（Ｂ）は、図１のプラスチック管の端部に環状突起を設ける方法を工程順に示す断面図である。従来のプラスチック管の接続部の一例を示す上半部切開正面図である。従来のプラスチック管の接続部の他例を示す上半部切開正面図である。

符号の説明

１０プラスチック管
４０第１接続端末
４２フランジ金具
４４環状突起
４６クランプ
４８外径規制部材
５０油圧シリンダ
５２熱板
５４内径規制部材
５６はみ出し部分
５８熱伸縮吸収継ぎ手
６０第２接続端末
６２プラスチック波付管
６４フランジ金具
６６環状突起
６８パッキング
７０ボルトナット
７２長ボルト
７４ナット
Ｄ距離

Claims

プラスチック管の端部をプラスチック管接続用のフランジ金具に挿通し、前記プラスチック管のフランジ金具の前端面から突出する部分に、プラスチック管と継ぎ目のない状態で一体に、且つ、外径がフランジ金具の内径より大きい環状突起を設けて、該端部に第１接続端末を形成し、２つの第１接続端末を連結してプラスチック管を直線接続してなるプラスチック管の接続部において、前記２つの第１接続端末の間に熱伸縮吸収継ぎ手が介在され、その継ぎ手が、プラスチック波付管の端部をプラスチック波付管接続用のフランジ金具に挿通し、前記プラスチック波付管のフランジ金具の前端面から突出する部分に、プラスチック波付管と継ぎ目のない状態で一体に、且つ、外径がフランジ金具の内径より大きい環状突起を設けて、プラスチック波付管の両端部に第２接続端末を形成して構成され、プラスチック管の第１接続端末と熱伸縮吸収継ぎ手の第２接続端末を連結して、プラスチック管を熱伸縮吸収継ぎ手により直線接続してなることを特徴とするプラスチック管の接続部。
プラスチック管の第１接続端末と熱伸縮吸収継ぎ手の第２接続端末における各フランジ金具に、複数本の長ボルトを、熱伸縮吸収継ぎ手の外周に周方向へ間隔をおいて、且つ、長手方向へ該継ぎ手を跨ぐようにして緩挿させ、前記長ボルトの自由端側に第１接続端末のフランジ金具との間に隙間が生じるようにナットを螺着してなることを特徴とする請求項１記載のプラスチック管の接続部。