JP2007024228A - コルゲート複合管 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、耐圧強度に優れ、かつコルゲートパイプ本来有している柔軟性を確保できるコルゲート複合管を提供することを課題とした。
【解決手段】 帯状合成樹脂が螺旋状に巻回されることにより形成された内管の胴部外壁に、第一の合成樹脂からなる中空の突条が、その頂部を外側にして所定のピッチで螺旋状に巻回して形成され、
上記突条の上に、上記頂部を覆うようにして第二の合成樹脂からなる外管が形成され、
上記外管に、その外壁を平滑な状態に保形するための補強材が設けられ、この補強材は、上記突条の頂部上で所定の間隔を空けた状態で、隣接する上記突条の頂部と頂部とを架け渡すように設けられていることを特徴とするコルゲート複合管を提供することで上記課題を解決した。
【選択図】図２

Description

本発明は主に地中に埋設され、管内に通信、通電用ケーブルを通したり、或いは上下水道用管として使用されるコルゲート複合管に関するものである。

従来、地中埋設管として、内管の外表面に管軸方向に向かって山部と谷部を交互に一端から他端まで螺旋状に連続して形成したコルゲートパイプが知られている。

従来、コルゲートパイプの外側を外管で被覆し、耐圧強度を高めたコルゲート管が利用されている。この外管には、外周面を平滑に保ち、さらに耐圧強度を高めることを目的として金属補強することがある。しかし、外管全体を金属補強してしまうと、耐圧強度が向上する反面、コルゲートパイプが本来有している柔軟性が低下するという不都合がある。

本発明は以上のような従来のコルゲートパイプにおける問題点を考慮してなされたものであり、耐圧強度に優れ、かつコルゲートパイプが本来有している柔軟性を確保できるコルゲート複合管を提供することを課題とした。

本発明のコルゲート複合管は、帯状合成樹脂が螺旋状に巻回されることにより形成された内管の胴部外壁に、第一の合成樹脂からなる中空の突条が、その頂部を外側にして所定のピッチで螺旋状に巻回して形成され、
上記突条の上に、上記頂部を覆うようにして第二の合成樹脂からなる外管が形成され、
上記外管に、その外壁を平滑な状態に保形するための補強材が設けられ、この補強材は、上記突条の頂部上で所定の間隔を空けた状態で、隣接する上記突条の頂部と頂部とを架け渡すように設けられていることを特徴としている。

本発明では管本体とその管本体を補強している補強材とが異種素材の組み合わせで構成されている管を複合管と呼ぶこととする。

本発明によれば、外管と突条との間に設けられた補強材が、コルゲート複合管の胴部外壁を平滑に保形するとともに、外力が作用した場合に外管の胴部外壁が変形しないようにその外力に対抗することができる。

上記外管は、コルゲート複合管における管軸方向の一部であって突条の頂部を覆うように形成することができる。それにより、コルゲート複合管の重量増加を抑制しつつ特定部分の耐圧偏平強度を高めることができるようになる。

さらに本発明者らが検討を行なった結果、突条部に鋼帯を埋設させて強度を高めた管は、加えられる力が比較的弱く変形が小さい場合には、反力が強く復元力が働くが、一定以上の力が加わると鋼帯に座屈が生じ、この座屈が突条の復元力に対して抵抗となるため、結果として反力が減少することが判明した。

また、土圧の影響を強く受ける地中埋設管では、突条部を金属補強して管の鋼性を高めても、それに見合うほど変形を小さくすることができない。

上記コルゲート複合管では、突条と外管との間に、接着層を介設させることで、突条と外管との間の接着性を高めることができる。さらに、接着層を介設させることで、突条と外管とを別々に製造してある程度冷却させた後、接着層を用いてそれらを接着させることができる。そのため、突条と補強材を有する外管の製造と接着を同時にした際に、突条部と補強材を有する外管の間で起こる剥離（突条部の合成樹脂が熱収縮することで起こる）を抑えることができる。

補強材は、帯状の金属薄板で構成することが好ましい。さらに補強材は外管中に埋設させた状態であっても、補強材の内側面が外管から露出した状態であってもよい。

突条には、外周部における管軸方向の少なくともいずれか一方に、上記外管用補強材を位置決めするための位置決め部を形成することで、コルゲート複合管を製造する際に、外管用補強材を突条の所定の位置に正確に配置することができ、コルゲート複合管外面の平滑度をより高めることができる。

外管は、上記コルゲート管の管全体に形成されていてもよいし、コルゲート複合管の両端部に形成されてもよい。なお、端部に上記外管が形成されたコルゲート複合管では、上記突条内の中空部および隣接する上記突条で形成される谷部と上記外管とによって囲まれる中空部に、止水用の栓体を設けて水道を遮断することができる。

本発明のコルゲート複合管（以下、複合管と称することがある）は、耐圧強度に優れ、かつコルゲートパイプが本来有している柔軟性を確保することができる。また、複合管に加わる外力に対抗して耐圧偏平強度を高めることができる。

以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１は本発明に係る複合管の一部を切り欠いて側面から見た図であり、８および９は別の管に接続する際の接続部（接続側端部）を示したものである。

複合管１は、帯状合成樹脂が巻回されてなる内面が平滑な内管２を有し、その内管２の胴部外壁に所定のピッチで第一の合成樹脂からなる突条３が螺旋状に形成され、その突条３と隣接する突条３との間に谷部４が形成されており、突条３で形成された山部と谷部４とが管軸方向に交互に形成されている。

突条３の外周側には、突条の頂部を覆うようにして第二の合成樹脂からなる外管５が形成されており、この外管５は突条３の各頂部を管軸方向に連絡した状態で設けられている。

また、６は突条３内に形成される中空部（突条中空部）を示しており、７は谷部４と外管５とで囲まれた中空部（谷側中空部）を示している。

図２（ａ）は図１のＣ部の断面を拡大して示したものであり、内管２と外管５との間に突条３が形成されている。外管５にはその外表面を平滑な状態に保形するため及び耐圧強度を高めるための帯板状の補強材１０が設けられ、この補強部材１０の幅ｍは、隣接する突条３の頂部３ａと頂部３ａとを架け渡すことができる長さに設定されている。また、この補強材１０は、隣接する補強材１０との間に隙間ｗ_２が確保できるように巻回され、それにより上記隙間ｗ_２を通じて突条３と外管５とが融着するようになっている。その結果、外管５の外表面は補強材１０によって平滑（フラット）となる。

図１０に示したような従来の複合管では、突条７２上を単に帯状合成樹脂で管状に被覆しているだけであるから、被覆した合成樹脂が硬化すると“ひけ”が生じてしまい、突条７２と突条７２との間で外管７３が湾曲してしまい、外管表面に凹凸が生じてしまっていた。これに対して本発明の複合管では、外管５に補強材１０を設けることで外管が湾曲するのを抑制することができ、外表面がフラットな状態になる。

さらに突条３に、凸形に加工した金属製の補強材が含まれていないため、複合管１全体に弾力性を持たせることができ、複合管に大きな力が加わった際に生じる“しわ”の発生（補強材の座屈現象などが主な原因）や復元力の低下を防止することができる。

上記帯状合成樹脂や第一・第二の合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどの合成樹脂素材が挙げられる。上記合成樹脂（帯状、第一、第二）は、接着性の観点から各々同一の材料で構成されていることが好ましいが、各々は異なる材料で構成されていても良い。その際、接着性（特に第一と第二の合成樹脂との間での接着性）が低ければ、それらの間に接着層を形成して接着性を高めればよい。

上記接着層を形成する材料は特には限定されず、上記合成樹脂（帯状、第一、第二）としてポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどを用いた場合、接着層の材料としては高密度ポリエチレンなどの接着性樹脂を用いることができる。

補強材１０としては、外管５に十分な強度を付与する観点から、鉄、ステンレス鋼などからなる金属製の板材を挙げることができる。また板材の厚みは、材料によっても異なるが、金属製の板材であれば通常０．２ｍｍ〜２ｍｍ程度で十分である。また、突条３の頂部３ａや外管５との間での接着性を高める観点から、第一および／または第二の合成樹脂と類似（特に同種）の樹脂で補強材の表面を被覆することも好ましい。

突条３の形状としては、特には限定されず、図２（ａ）に示す矩形状以外に、三角状（例えば図３）、台形状、角状、円筒状などであってもよい。

また突条３の外周部における管軸方向の少なくともいずれか一方（好ましくは両方）に、図４や５に示すような突条４０，４２の頂部４１ａ，４３ａより一段低い位置に段部（位置決め部）４１ｂ，４３ｂを形成することも好ましい。上記段部を形成することで、突条４０，４２の頂部４１ａ，４３ａと隣接する頂部４１ａ，４３ａとを架け渡すように補強材１０を配設する際の位置決めとして用いることができ、製造過程で補強材１０がずれるのを抑制し、精度良く製造することが可能になる。

上記複合管１は例えば下記のようにして製造することができる。まず、内管２の原料となる合成樹脂を押出成形機（図示せず）により帯状に連続して押出成形し、半溶融状態で円筒状の成形用ロール（図示せず）上に供給する。そして押出された帯状の合成樹脂を、先に巻回した帯状の合成樹脂の後側縁部と一部が重なり合うようにして順次巻き取り、重なり合う部分を融着させることで円筒状の内管２を製造する。次に、第一の合成樹脂からなる帯状で中空の突条３を半溶融状態で成形・加工し、内管２の胴部外壁に巻回し、突条３を内管２の外表面に融着させる。次いで、隣接する突条３の頂部と頂部とを架け渡しするようにして帯状の補強材１０を巻回して配設し、その上に第二の合成樹脂からなる外管５を形成する。

上記形成方法以外に、内管２となる帯状の合成樹脂の表面に予め突条３を形成した後、半溶融状態のまま得られた帯の後側縁部と一部が重なり合うようにして成形ロールに供給して順次巻き取り、重なり合う部分を融着させることで、表面に突条３が形成された内管２を製造することもできる。

また外管５の形成方法は、帯状の第二の合成樹脂を製造し、得られた帯を管の胴部外壁に巻回して形成してもよいし、予め外管５用のシート材を製造し、得られたシート材を突条の外壁に巻き付けて製造してもよい。

さらには外管を形成する際に、第一の合成樹脂からなる突条３や第二の合成樹脂（帯状またはシート状を含む）の温度が高ければ、冷却過程で熱収縮を起こし、補強材１０との間で剥離が生じることがある。そのため、予め突条３と帯状またはシート状の第二の合成樹脂とを別々に形成して冷却させた後、突条３の頂部３ａと外管５と間に接着層を介設して接着させることで、上記剥離を抑制することができる。

また、複合管成形後に管軸方向の熱収縮によって外管用補強材１１が上向きに湾曲した場合には、複合管１の外側から管中心に向けて押圧力を作用させれば、外管表面が平滑になるように矯正することができる。

なお、上記図２（ａ）の構成例では、補強材１０の内側面が第二の合成樹脂からなる外管５から露出している例を示したが、それ以外に図２（ｂ）に示すような補強材１０が外管５の内部に埋設されている構成であってもよい。その場合、外管５は、内部に補強材１０を埋設させた帯状の第二の合成樹脂を予め製造し、得られた帯を突条３の頂部３ａに接着させるようにして螺旋状に巻回することで製造することができる。また上記と同様な理由で、突条３の頂部３ａと外管５の間に接着層を介設させることもできる。

上記実施の形態では、全外表面に渡って外管５が形成された複合管１の例を示したが、本発明の複合管１は、継手を使った複合管同士の接続において、従来よりも止水性能を高めることができると同時に、コーキング材充填作業を必要とせず作業性に優れていることから、図６に示すように外管５４を管の両端部にのみ形成してもよい。

図６に示す複合管５０は、内面が平滑な内管５１を有し、その内管５１の胴部外壁に所定のピッチで突条５２が螺旋状に巻回され、それにより、突条５２による山部５３ａと、隣接する突条５２同士の間に形成される谷部５３ｂとが管軸方向に交互に形成されている。

複数の突条５２の頂部５２ａには、それらを連絡した状態で設けられる外管５４で被覆されており、この外管５４が設けられるのは、複合管５０の両端、具体的には右側端部および左側端部に“Ｌ”で示す範囲である。この外管形成部５５において、５６は突条５２内に形成される突条中空部、５７は谷部５３ｂと外管５４とで仕切られた谷側中空部を示している。

なお、図６では複合管５０の両端部に外管形成部５５を設けた構成を示したが、例えば口径１０００ｍｍの長尺複合管５０を製造する場合、一定間隔（例えば５ｍ）毎に外管形成部５５（例えば１ｍ）を複数形成し、いずれかの外管形成部５５の管軸方向中心部で直径方向に切断すれば、その切断部分は外面が平滑な接合部として機能するようになる。

継手としては、複合管１が接続させる複合管の外形よりも小さければソケットタイプの継手を用い、逆に大きければ外抱き式の割継手を用いて接続することができる。

以下にソケットタイプの継手を用いた接続方法について説明する。

図７（ａ）は、ソケットタイプの継手２０を用いて一方の複合管１の接続側端部を、合成樹脂製の継手２０の一方側の接続口２０ａに挿入し、他方の図示しない複合管１の接続側端部を、その継手２０の他方側の接続口２０ｂに挿入する実施形態を示したものである。

なお、継手２０の管軸方向中央部には円周方向にＵ字状の溝部２０ｃが形成されており、この溝部２０ｃの深さは、左右の複合管１［図７（ａ）では左側の複合管１のみ図示］の内面と略面一になるように形成されており、それにより、複合管１を挿入する場合に位置決め部として機能し、挿入が完了した場合に複合管１の接続側端面を閉塞するようになっている。

図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ部を拡大して示したものである。

外管５の接続側端部の胴部外壁には合成ゴムを筒状に成形したパッキン２１が装着されており、このパッキン２１は、接続方向に向けて複数のクサビ状突起２１ａが形成されており、接続方向に対しては複合管１を容易に挿入することができ、逆方向に対しては抵抗として作用し、抜けを防止するようになっている。

本発明の複合管１では、外管５の胴部外壁がフラットな状態であるため、従来のコルゲートパイプ（図１３）のように谷部２２ａが存在していない。従って本発明の複合管１では、谷部２２ａを埋めるための止水用ブロックや止水用コーキング材を用いなくとも、外管５とパッキン２１、およびパッキン２１と継手２０との密着性を高めて安定した止水効果を得ることができる。しかも、本発明の複合管１で使用するパッキン２１［図７（ｂ）］は、従来のパッキン２３（図１３）のように谷部２２ａを埋めるための高さｈ［図１３（ｂ）参照］を確保する必要がないため、パッキンを薄肉化することができる。

なお、パッキン２１は上記した合成ゴムに限らず、合成ゴムや不織布を基材とする水膨張性シール材を用いることもできる。さらにパッキン２１として水膨張性シール材を用いることで、水が侵入した場合にパッキンが膨張し、複合管１と継手２０との密着性が高まるため、液密性が向上すると同時に抜けにくさを向上させることもできる。

図８は複合管１の接続側端面を管軸ＰＡに対して直交する方向に切断した断面図であり、複合管１の端面には内管２と外管５の各端面が同心円上に現れ、内管２と外管５との間は範囲Ｅを除いて環状の溝部Ｍが現れる。なお、範囲Ｅは突条３の切断面を示したものである。符号Ｍは突条３間の谷部４を示しており複合管１の一方端から他方端に螺旋状に連通する通路であり、また、符号Ｎは突条３内の螺旋状に連通する通路である。

このように谷部４および突条３内で連通する通路Ｍおよび通路Ｎはいずれも水道を形成するため、図９に示すように止水用の栓体によって閉塞されている。

（ａ）上記栓体として熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる中実長尺の充填材を使用する場合
通路Ｍに挿入する栓体２４の断面形状は谷部４の断面形状に一致するように成形されたものを使用し、通路Ｎに挿入する栓体２５は突条３の中空断面形状に一致するように成形されたものを使用する。

栓体２４，２５は、少なくとも複合管１の外周の１／８以上の深さまで充填すれば通路ＭおよびＮの水道を遮断することができる。

なお、栓体は、複合管１の成形時に同時に巻き付けて挿入してもよく、複合管１の成形後に別工程で挿入してもよい。

（ｂ）栓体として発泡ウレタンフォーム等の発泡性樹脂を使用する場合
複合管１を横に寝かせ、充填機（図示せず）を用いて通路ＭおよびＮの一部に、発泡する前の発泡性樹脂成分（例えばポリオール、イソシアネート等の２液を混合したもの）を注入した後、通路ＭおよびＮ内で該成分を発泡させることで通路の一部を塞ぐ。

なお発泡性樹脂は、独立気泡を形成するものであれば特に限定されないが、液密性を確保するためには、耐水性に優れ、かつ水圧に対抗し得る所定の強度（例えば発泡成形体のコア密度が５０ｋｇ／ｍ^３以上）を有することが好ましい。

なお、上記の発泡した樹脂は、次に止水用として注入する発泡性樹脂の型枠（樹脂型枠）として使用することができる。また、発泡時、複合管１の端面には型枠が取り付けられるが、その型枠の内面側にメッシュ状のガラスクロスを配置しておき、発泡する樹脂にそのガラスクロスを含浸させれば、発泡性樹脂のスキン層をＦＲＰ構造とし強度を高めことができる。

（ｃ）栓体として無機質充填材、具体的にはモルタルを使用する場合
ポルトランドセメント、砂、水を配合して得られるモルタルを通路ＭおよびＮ内に流し込んで硬化させることで、複合管１自身の強度にモルタルの強度が付加されるため、複合管１の耐圧偏平強度をより高めることができる。

上記モルタルは、モルタルの引張強度を高める観点から、セメントの補助剤などのポリマーを加えてもよい。さらに充填材を軽量化する観点から、比較的軽量なスチレン樹脂粒や真珠岩を焼成したものなどを骨材とし、分散剤を用いてセメント中に均等に分散させることも好ましい。

なお、上記した栓体の充填は、複合管１の製造時に管端部の止水処理として工場で施工されるものである。

また本発明の複合管は、その外面がいずれも平滑であるため、複合管同士を半割継手で接続する際に、複合管突き合わせ部分に例えばブチルゴムシートを所定幅巻き付け、その上から半割継手を取り付けることで、半割継手と外管の間に隙間を塞ぎ、管接合部分の水密性を高めることができる。

本発明に係る複合管の全体構成を示す一部切り欠いた部分を有する側面図である。 （ａ）図１のＣ部拡大図、（ｂ）補強材が外管中に埋没されている以外は、図１と同様な構成を示す複合管である。 本発明に係る複合管の変形例である。 本発明に係る複合管の変形例である。 本発明に係る複合管の変形例である。 本発明に係る複合管の変形例である。 （ａ）は本発明に係る複合管を用いた継手構造を示す一部切欠きを有する側面図、（ｂ）はそのＤ部拡大図である。 本発明に係る複合管の接続側端面を示す説明図である。 図８に示す接続側端面の止水構造を示す断面図である。 従来のコルゲート複合管の構成を示す側面断面図である。 （ａ）および（ｂ）は従来のコルゲート複合管の止水方法を示す説明図である。 従来のコルゲート複合管の継手構造を示す側面図である。 （ａ）は比較例として示した従来の継手構造を示す一部切欠きを有する側面図、（ｂ）はパッキンの拡大図である。

符号の説明

１、５０ 複合管
２、５１、７１ 内管
３、５２、４０、４２、７２ 突条
３ａ、４０ａ、４２ａ、５２ａ、７２ａ 頂部
４、２２ａ、５３ｂ、７５ 谷部
５、５４、７３ 外管
６ 突条中空部
７ 谷側中空部
８，９ 接続側端部
１０ 突条用補強部材
１０ａ 凸部
１０ｂ 脚部
１１ 外管用補強部材
２０ ソケットタイプの継手
２０ａ、２０ｂ 接続口
２０ｃ 溝部
２１、２３ パッキン
２４、２５ 栓体
４１ｂ、４３ｂ 段部（位置決め部）
５３ａ 突条による山部
５５ 外管形成部
５６ 突条中空部
５７ 谷側中空部
５８ 突条用補強材
５９ 外管用補強材
７４ 凸形に加工した補強材
７６ 止水用ブロック
７７ 止水用コーキング材
７８ 切断線
７９ 半割継手
Ｍ 環状の溝部
Ｎ 突条内の通路

Claims (9)

1. 帯状合成樹脂が螺旋状に巻回されることにより形成された内管の胴部外壁に、第一の合成樹脂からなる中空の突条が、その頂部を外側にして所定のピッチで螺旋状に巻回して形成され、
   上記突条の上に、上記頂部を覆うようにして第二の合成樹脂からなる外管が形成され、
   上記外管に、その外壁を平滑な状態に保形するための補強材が設けられ、この補強材は、上記突条の頂部上で所定の間隔を空けた状態で、隣接する上記突条の頂部と頂部とを架け渡すように設けられていることを特徴とするコルゲート複合管。
2. 上記突条と上記外管との間に、接着層が介設されている請求項１に記載のコルゲート複合管。
3. 上記補強材が、外管中に埋設されている請求項１または２に記載のコルゲート複合管。
4. 上記補強材の内側面が、上記第二の合成樹脂から露出している請求項１または２に記載のコルゲート複合管。
5. 上記補強材が、帯状の金属薄板で構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のコルゲート複合管。
6. 上記突条外周部における管軸方向の少なくともいずれか一方に、上記補強材を位置決めするための位置決め部が形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のコルゲート複合管。
7. 上記外管が、上記コルゲート複合管の両端部に形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のコルゲート複合管。
8. 管軸方向と直交する方向に切断され端部に上記外管が形成され、上記突条内の中空部および隣接する上記突条で形成される谷部と上記外管とによって囲まれる中空部に、止水用の栓体が設けられている請求項７に記載のコルゲート複合管。
9. 上記外管が、上記コルゲート管の管全体に形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のコルゲート複合管。

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