JP2012057724A

JP2012057724A - ガス輸送用可撓管

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Publication number: JP2012057724A
Application number: JP2010201768A
Authority: JP
Inventors: Kozo Imai; 浩三今井; Takuzo Hagiwara; 卓三萩原
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2012-03-22

Abstract

【課題】中圧Ａ〜高圧の条件で使用しても、可撓管外部へのガスの透過を抑え、軽量で可撓性にも優れるガス輸送用可撓管を提供する。
【解決手段】管体３は、ガス用配管１の最内層に位置する。管体３は、樹脂製であり例えばポリエチレン製である。管体３は可撓性に管体３の外周には、遮蔽層５が設けられる。遮蔽層５は、管体３内部を流れるガスが管体３を透過した際に、それ以上外周側へのガスの透過を遮蔽するものである。遮蔽層５の内面は管体３の外面と密着し、隙間等が形成されないように構成される。遮蔽層５の外周には、補強層７が設けられる。補強層７は、管体３内を流れるガスの内圧に対する補強層である。補強層７の外周には、保護層９が設けられる。保護層９は、敷設時や取扱い時に補強層が傷つくことを防止し、補強層等に水が浸入することを防止するための層である。保護層９は、例えば低密度ポリエチレン製である。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に中・高圧の天然ガス等のガスを輸送するためのガス輸送用可撓管に関するものである。

通常、天然ガス等のガスの輸送用の配管には、鋼管が用いられる。鋼管は耐圧強度さえ有すれば、使用するガスの圧力によらずに適用が可能である。ところで、ガスの圧力は、ガス事業法によって、低圧（水柱ゲージ圧力０．１ＭＰａ未満）、中圧Ｂ（水柱ゲージ圧力０．１ＭＰａ〜０．３ＭＰａ未満）、中圧Ａ（水柱ゲージ圧力０．３ＭＰａ〜１．０ＭＰａ未満）、高圧（水柱ゲージ圧力１ＭＰａ以上）と分類されている。

また、ＪＩＳＫ６７７４によれば、低圧〜中圧Ｂの用途であれば、ポリエチレン素管（ＰＥ８０）をガス配管として用いることができると規定されている。たとえば、特許文献１には、敷地内のガスメータの一次側に引き込まれるガス管として、ポリエチレン管や金属製のフレキシブル管が使用可能であることが記載されている。（特許文献１）。

特開２００６−１９４３４９号公報

前述の通り、中圧Ｂよりも使用圧力が低い場合には、樹脂を透過するガス（例えばメタンガス）の量は問題となるレベルではないが、ガスの透過量は、ガス圧力に比例して増加し、管の肉厚に反比例することが知られている。したがって、低圧（例えば０．１ＭＰａ）で使用していた樹脂管を、高圧（例えば１．０ＭＰａ）で使用すると、ガスの透過量は１０倍となる。しかし、肉厚を増したのでは、単位重量が大きくなり、コストや取り回しにも不利となる。

一方で、樹脂配管を用いることができれば、重量のある鋼管を用いる必要がなく、敷設作業も容易である。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、中圧Ａ〜高圧の条件で使用しても、可撓管外部へのガスの透過を抑え、軽量で可撓性にも優れるガス輸送用可撓管を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明は、可撓性を有する樹脂製の管体と、前記管体の外周に設けられる補強層と、前記補強層の外周に設けられる保護層と、を具備し、前記管体の内周側、または、前記管体の外周側であって前記管体と前記補強層との間に、ガスの透過を遮蔽するガス遮蔽層が設けられることを特徴とするガス輸送用可撓管である。

前記管体はポリエチレン製であり、前記ガス遮蔽層の常温での天然ガス透過係数が、常温でのポリエチレンの天然ガス透過係数に対して１／２以下であることが望ましい。

前記ガス遮蔽層は、前記管体の外周に遮蔽帯が縦添え巻きされて形成され、前記ガス遮蔽層の外周に前記補強層が巻きつけられることが望ましい。

前記遮蔽帯は、樹脂フィルムの表面に無機材がコーティングされて構成されてもよく、前記遮蔽帯は、樹脂フィルムにより金属箔がラミネートされたラミネートフィルムにより構成されてもよい。前記ガス遮蔽層は、前記管体の内面側または外面側に一体で押出成形されてもよい。

本発明によれば、天然ガス等のガスの透過を防止する遮蔽層が設けられるため、ガスの透過が、遮蔽層で遮断され、ガスが遮蔽層よりも径方向外部に漏れることがない。このため、配管敷設部の周囲にガスが漏れだすことがない。

また、遮蔽層は、補強層よりも内周側に形成される。このため、内部の圧力による周方向への伸びが補強層により抑えられる。したがって、遮蔽層自体に耐圧強度を持たせる必要がない。また、補強層よりも内周側に遮蔽層を設けることで、管体を通過したガスが補強層に貯留されることがなく、補強層と管体との間に隙間が形成される等の問題もない。

また、管体として、安価で加工性にも優れるポリエチレン管を用い、遮蔽層としてポリエチレンよりもガス透過係数が１／２以下のものを用いれば、肉厚を過剰に厚くすることなく、ガスを遮蔽することができる。

ここで、ガス透過係数は材質によって定まるものであるが、本発明において、遮蔽層が複合材（複層材）である場合には、複合材を構成する各層の厚みとそれぞれのガス透過係数とから算出される、複合材全体としてのガスの透過量から導き出されるものを、当該複合材のガス透過係数とする。

また、ガス遮蔽層が、遮蔽帯を管体の外周に縦添え巻きすることで構成されれば、遮蔽帯同士のラップ部以外には、遮蔽帯同士の隙間が形成されないため、ガスの透過を確実に遮蔽することができる。

また、遮蔽帯が、樹脂フィルムの表面に無機材がコーティングされて形成されれば、主に無機材のコーティングによってガスの透過を遮蔽することができるため、ガス管の肉厚を過剰に厚くする必要がなく、また、可撓性にも優れる。

また、遮蔽帯が、樹脂フィルムにより金属箔がラミネートされて形成されれば、主に金属箔によってガスの透過を遮蔽することができるため、ガス管の肉厚を過剰に厚くする必要がなく、また、可撓性にも優れ、さらに、遮蔽帯を管体に巻きつけてラップ部を融着等により接合することも容易である。

また、ガス遮蔽帯が管体の内面側または外面側に管体と一体で押出成形されれば、管体と遮蔽層とを一括して製造可能であるため、製造性に優れる。

本発明によれば、中圧Ａ〜高圧の条件で使用しても、可撓管外部へのガスの透過を抑え、軽量で可撓性にも優れるガス輸送用可撓管を提供することができる。

ガス用配管１を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図。管体３に遮蔽帯１１を巻きつける工程を示す図。管体３に遮蔽帯１１を巻きつける工程を示す図。遮蔽層５の機能を示す概念図。遮蔽帯１１ａを示す図。遮蔽帯１１ｂを示す図。ガス用配管の他の実施形態を示す図。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、ガス用配管１を示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は断面図である。ガス輸送用可撓管であるガス用配管１は、主に、管体３、遮蔽層５、補強層７、保護層９等から構成される。ガス用配管１は、例えば、中圧〜高圧（１ＭＰａ以上）の天然ガス等の輸送に用いられる可撓管である。

管体３は、ガス用配管１の最内層に位置する。管体３は、樹脂製であり例えばポリエチレン（高密度ポリエチレン）製である。管体３は可撓性に優れ、内部にガスが流される。

管体３の外周には、遮蔽層５が設けられる。遮蔽層５は、管体３内部を流れるガスが管体３を透過した際に、それ以上外周側へのガスの透過を遮蔽するものである。遮蔽層５の内面は管体３の外面と密着し、隙間等が形成されないように構成される。

遮蔽層５は、ポリエチレンの常温での天然ガス透過係数（４．８７×１０＾（−１１）（ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ）／（ｓｅｃ・ｃｍ^２・ｃｍＨＧ））の１／２以下の天然ガス透過係数を有する材質で構成されることが望ましい。ここで、ＳＴＰは、０℃１気圧でのガスの体積を意味する。
遮蔽層としては、例えばＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）、塩化ビニル、ポリメタリロニトリル、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、延伸ナイロン６（ＯＮＹ）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などが使用できる。また、湿度の変化に関係なく一定の透過係数を必要とする場合は、ＰＥＴやＰＶＤＣなどの疎水性樹脂が望ましい。なお、従来の中圧Ｂの使用圧力の最大値である０．３ＭＰａ程度で使用される配管を、高圧である１ＭＰａ程度の圧力で使用する場合において、後述するように、管体３の外周に遮蔽層が巻きつけられて使用される場合には、遮蔽層のガス透過係数を管体のガス透過係数の１／３〜１／４程度以下とすることで、ガスの透過量を中圧での使用時と同等以下とすることができ、さらに望ましくは、管体を構成する樹脂のガス透過係数の１／５程度以下とする。

遮蔽層５の外周には、補強層７が設けられる。なお、遮蔽層５の外周とは、特に記載がない限り、断面における遮蔽層５の外側であることを意味し、遮蔽層５と補強層７との間に他の層構造を有することをも含むものである。以下の説明においては、各層の位置関係において、単に「外周」と称するが、同様に、各層間に他の層構造を有するものを含むことは言うまでもない。

補強層７は、管体３内を流れるガスの内圧に対する補強層である。したがって、使用される内圧に応じて、補強層７の耐圧強度が設定される。補強層７としては、例えば、補強テープにより形成される。補強テープは、たとえばポリアリレート繊維やアラミド繊維製のテープが巻きつけられる。また、スーパ繊維であるクラレ社製のベクトラン（登録商標）を使ったテープを使用することもできる。なお、ポリアリレート繊維製テープの巻き付けは、例えば、テープ幅方向の端部同士をラップさせるように巻きつけてもよく、または、多少のギャップを設けて巻きつけてもよい。また、ポリアリレート繊維製テープを正逆２重に巻きつけるなど、複数回巻きつけて補強層７を形成してもよい。なお、ポリアリレート繊維製テープの巻き付け方法は、ポリアリレート繊維製テープの強度や必要とされる耐内圧に応じて適宜決定される。

補強層７の外周には、保護層９が設けられる。保護層９は、敷設時や取扱い時に補強層が傷つくことを防止し、補強層等に水が浸入することを防止するための層である。保護層９は、例えば低密度ポリエチレン製である。以上のように、ガス用配管１を構成する各層は、それぞれガス用配管１の曲げ変形等に追従し、可撓性を有する。

なお、ガス用配管１は、たとえば、外径１８０φ、肉厚１３．３ｍｍの高密度ポリエチレン製の管体３の外周に、１ｍｍ厚の遮蔽層５（ＰＥＴ）を設け、さらにポリアリレート繊維製の厚さ１ｍｍの補強層７の外周に低密度ポリエチレン製の厚さ２．５ｍｍの保護層９を設けたものが使用できる。

次に、遮蔽層５の構築方法を説明する。図２は、管体３の外周部に遮蔽層５を設ける工程を示す図である。遮蔽層５は遮蔽帯１１により形成される。遮蔽帯１１は、フィルム状の部材であり、前述の通り、ポリエチレンの常温での天然ガス透過係数よりも透過係数の小さな材質で構成される。遮蔽帯１１の幅は、管体３の外周長よりもわずかに大きい。

図２（ａ）に示すように、遮蔽帯１１は、遮蔽帯１１の長手方向が、管体３の軸方向に略同一の方向になるように管体３へ送られ、この際、遮蔽帯１１の両側は、管体３全体を包むようにＵ字状に曲げられる。さらに、遮蔽帯１１によって管体３が包みこまれる（図２（ｂ））。すなわち、遮蔽帯１１の両側端部同士を管体３の外周部でラップさせ、遮蔽帯１１で管体３を包みこむ。すなわち、ラップ部１３が管体３の軸方向に沿って形成される。以上のようにして、遮蔽帯１１が管体３に巻きつけられ、遮蔽層５が形成される。なお、図２に示すような、遮蔽帯１１を管体３へ巻き付け方を、縦添え巻きと称する。
ここで、遮蔽体１１の巻き方は、図３に示すように、縦添え巻きに限らず、管体３の軸方向に端部がラップするようにらせん巻きすることもできる。この場合は、らせん巻きする遮蔽体１１の内周面に、接着強度の高い接着剤や粘着剤層を構成しておくことで、ガスの透過を防止することができるので、らせん巻きの遮蔽体１１の構成も適用できる。なお、以下の説明では、縦添え巻きの例について説明する。

次に、ガス用配管１の製造方法について説明する。あらかじめ押出により製造された樹脂製の管体３に対し、遮蔽帯供給機等から、遮蔽帯１１が管体３の外周に供給され、図２に示すようにフォーミングされながら遮蔽帯１１が管体３の外周に巻きつけられる。なお、ラップ部は融着、接着など適宜選択される。

次に、遮蔽帯１１が巻きつけられた管体３の外周に補強テープ巻き機等により補強テープが巻きつけられて補強層が形成される。さらに補強層が設けられた管体３は押出機に送られ、押出機によって、外周部に樹脂が押し出され、保護層９が形成される。以上により、ガス用配管１は製造される。

次に、遮蔽層５の機能について説明する。図４は、ガス用配管１の断面の一部を示す図である。管体３内には、天然ガス等のガスが流れている。天然ガス（主にメタンガス）は、樹脂製の管体３を透過する（図中矢印Ａ方向）。管体３の外周には遮蔽層５が形成される。遮蔽層５は、前述の通り、管体３を構成する樹脂の天然ガスの透過係数よりも小さな透過係数を有する。したがって、遮蔽層５は、管体３を透過した天然ガスを遮蔽する。したがって、配管の外部に天然ガスが透過して漏れだすことがない。

以上説明したように、第１の実施形態にかかるガス用配管１によれば、遮蔽層５が設けられるため、内部を流れる天然ガスがガス用配管１の外部に漏れだすこと抑制することができる。また、遮蔽層５は補強層７の内周側に配置されるため、内部の圧力により生じる管体周方向への張力を、外周側の補強層７が受け持つため、遮蔽層５には耐内圧を考慮した強度は不要である。また、遮蔽層５が補強層７の内周側に配置することで、補強層７との隙間に天然ガス等が溜まることがない。

また、遮蔽帯１１が縦添え巻きされるため、遮蔽帯１１同士の隙間が少なく、確実に天然ガスを遮蔽することができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態において、図１〜図４に示す構成と同一の機能を果たす構成要素には、図１〜図４と同一番号を付し、重複した説明を避ける。

図５は、第２の実施の形態に用いられる遮蔽帯１１ａを示す図である。遮蔽帯１１ａは、金属フィルム１７を樹脂フィルム１５ａ、１５ｂでラミネートしたものである。金属フィルム１７は、フィルム上に薄く加工が容易であるものであれば良い。たとえば、アルミニウム、ステンレス、外面に耐食性の良い材質でクラッドしたクラッド鋼等が使用できる。なお、金属フィルムは例えば０.０５ｍｍ程度の厚さであり、遮蔽帯１１ａ全体としては、例えば０．２〜０．３ｍｍ程度であればよい。ここで、ラミネートフィルムの樹脂フィルム側には、後述のように、粘着剤や接着剤をコーティングしておくと良い。

なお、遮蔽帯１１ａにおいては、金属フィルム１７が天然ガスの透過を遮蔽するため、樹脂フィルム１５ａ、１５ｂは、天然ガスの透過係数が管体３と同等であってもよい。また、遮蔽帯１１ａも遮蔽帯１１と同様に、管体３の外周に楯添え巻きされることが望ましい。

遮蔽帯１１ａを用いれば、金属フィルム１７を用いることで、より確実に天然ガスの透過を遮蔽することができる。また、遮蔽層によって可撓性が損なわれることがない。また、樹脂フィルム１５ａ、１５ｂによってラミネートすることで、補強テープを巻きつける際等において、金属フィルム１７の折れ曲がりや破れ、しわなどの発生を防止できる。なお、金属フィルム１７と樹脂フィルム１５ａ、１５ｂは接着や圧着など公知の技術が使用できる。

次に、第３の実施の形態について説明する。図６は、第３の実施の形態に用いられる遮蔽帯１１ｂを示す図である。遮蔽帯１１ｂは、樹脂フィルム１９の少なくとも一方の面にコーティング２１が施されたものである。コーティング２１は、無機材であり、金属等の蒸着やメッキ等であってもよく、またはＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）等であってもよい。

なお、遮蔽帯１１ｂにおいても、コーティング２１が天然ガスの透過を遮蔽するため、樹脂フィルム１９は、天然ガスの透過係数が管体３と同等であってもよい。また、遮蔽帯１１ｂも遮蔽帯１１と同様に、管体３の外周に楯添え巻きされることが望ましい。

遮蔽帯１１ｂを用いれば、コーティング２１によって、より確実に天然ガスの透過を遮蔽することができる。また、コーティング２１の厚さは極めて薄いため、遮蔽層５の厚みをより薄くすることができる。また、遮蔽層によって可撓性が損なわれることがない。

次に、第４の実施の形態について説明する。図７は、第４の実施の形態にかかるガス用配管３０ａ、３０ｂを示す図である。図７（ａ）に示すように、ガス用配管３０ａは、遮蔽層３１が管体３の内面側に設けられる。遮蔽層３１は、樹脂製であり、管体３と一体で押出成形される。

また、図７（ｂ）に示すように、遮蔽層３１が管体３の外面側に設けられるガス用配管３０ｂを用いることもできる。ガス用配管３０ａ、３０ｂにおいては、遮蔽層３１は樹脂製であり、管体３と一体で押出成形される。すなわち、管体３と遮蔽層３１とは一体で形成された２重管である。

管体３は、例えばポリエチレン製である。これに対し、遮蔽層３１は、管体３を構成する樹脂よりも天然ガスの透過係数が小さい材質で構成される。たとえば、ポリエチレンの常温での天然ガスの透過係数の１／２以下の天然ガス透過係数を有する材質で構成されることが望ましい。遮蔽層３１としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）などが使用できる。

なお、管体３と遮蔽層３１とを確実に密着させるためには、互いに相溶性のある材質で構成することが望ましい。特に、ガス用配管３０ｂにおいては、管体３と遮蔽層３１とを密着させることで、これらの間に天然ガス等が溜まることがない。

第４の実施の形態によれば、遮蔽層３１が管体３と一体で形成されるため、製造が容易である。また、遮蔽層３１同士の接合部（ラップ部）等がないため、より確実に天然ガスを遮蔽することができる。また、遮蔽層３１を管体３の内外いずれに配置しても、その外周側に補強層７が設けられるため、遮蔽層３１自体には、耐内圧のための強度は不要である。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、３０ａ、３０ｂ………ガス用配管
３………管体
５………遮蔽層
７………補強層
９………保護層
１１、１１ａ、１１ｂ………遮蔽帯
１３………ラップ部
１５ａ、１５ｂ………樹脂フィルム
１７………金属フィルム
１９ａ………樹脂フィルム
２１………コーティング
３１………遮蔽層

Claims

可撓性を有する樹脂製の管体と、
前記管体の外周に設けられる補強層と、
前記補強層の外周に設けられる保護層と、
を具備し、
前記管体の内周側、または、前記管体の外周側であって前記管体と前記補強層との間に、ガスの透過を遮蔽するガス遮蔽層が設けられることを特徴とするガス輸送用可撓管。
前記管体はポリエチレン製であり、前記ガス遮蔽層の常温での天然ガス透過係数が、常温でのポリエチレンの天然ガス透過係数に対して１／２以下であることを特徴とする請求項１記載のガス輸送用可撓管。
前記ガス遮蔽層は、前記管体の外周に遮蔽帯が縦添え巻きされて形成され、前記ガス遮蔽層の外周に前記補強層が巻きつけられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス輸送用可撓管。
前記遮蔽帯は、樹脂フィルムの表面に無機材がコーティングされて構成されることを特徴とする請求項３記載のガス輸送用可撓管。
前記遮蔽帯は、樹脂フィルムにより金属箔がラミネートされたラミネートフィルムにより構成されることを特徴とする請求項３記載のガス輸送用可撓管。
前記ガス遮蔽層は、前記管体の内面側または外面側に一体で押出成形されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス輸送用可撓管。