JP2013002546A - ガス輸送用可撓管 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂製の配管を用いても、外部からの外傷を受けにくいガス輸送用配管を提供する。
【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の外周には、補強層５が設けられる。補強層５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５としては、例えば、補強テープにより形成される。補強テープには繊維織物が用いられる。補強層５の外周には、保護層７が設けられる。保護層７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。繊維織物９は、縦糸１１ａと横糸１１ｂと織り込まれて形成される。すなわち、繊維織物９は、少なくとも２方向に線維が織りこまれて形成される。なお、縦糸１１ａおよび横糸１１ｂの織り方は図示した例には限られない。少なくとも異なる２方向に線維が織り込まれていればよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、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。

ここで、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、ＪＩＳ Ｋ６７７４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

ところで、通常、ガス輸送用の配管は地中に埋設されて敷設される。しかしながら、通常地中にはガス配管のみではなく、水、電気その他の配管等が埋設されている。このようなそれぞれの配管は、必要に応じて掘り返される場合がある。しかし、たとえば他の配管を掘り起こすような場合に、地面掘削用の重機が、誤ってガス配管と接触してしまう場合がある。

このような場合において、従来使用されるような鋼管であれば、簡単に配管が損傷して内部のガスが漏れ出すことは無いが、樹脂配管を用いた場合には、重機との接触で配管が損傷する恐れがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、樹脂製の配管を用いても、外部からの外傷を受けにくく、ガス管からガス漏れの起こりにくいガス輸送用配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、前記補強層は、縦糸および横糸が略直交して織られた繊維織物が巻きつけられて形成されることを特徴とするガス輸送用可撓管である。

前記縦糸および横糸は、ポリアリレート繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維のいずれかであることが望ましい。また、前記縦糸および横糸の繊維太さは、１１０ｄｔｅｘ〜８３００ｄｔｅｘであり、繊維の引張強度は６００ＭＰａ以上であることが望ましい。このように保護層を構成することで、重機が誤ってガス配管と接触しても、ガス配管の管体を保護することできる。

本発明によれば、管体の外周に補強層が設けられ、補強層が縦糸および横糸からなる繊維織物で構成されるため、重機等が接触した際に、いずれの方向に対しても外傷を受けることを防止することができる。ここで、ｄｔｅｘとは、繊維製品は、繊維は細く柔らかくてつぶれやすいので、太さの代わりに単位長さ当たりの質量で表したもので、１０００ｍ当たりの重量をｔｅｘ、１００００ｍあたりの重量をｄｔｅｘで表す。

前記保護層の外層側に、ナイロン層をさらに有してもよい。前記補強層の内層側に金属テープが巻きつけられてもよい。

また、保護層の外周にナイロン層が設けられれば、ナイロン層自体が高い耐外傷性を有するため、可撓管の損傷を防止することができる。この際、保護層とナイロン層を別層とすることで、高価なナイロンの使用量を減らすことができる。

また、補強層の内層側に金属テープを巻きつけることで、さらに耐外傷性を高めることができるとともに、内部のガスが管体の外部に漏れ出すことを防止する遮ガス層として機能させることができる。

本発明によれば、樹脂製の配管を用いても、外部からの外傷を受けにくいガス輸送用配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に繊維織物９を巻きつける工程を示す図。 （ａ）は繊維織物９を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図。 繊維織物９の機能を示す図。 ガス用配管１ａを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図。 ガス用配管１ｂを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図。 ガス用配管１ｃを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図。

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、補強層５、保護層７等から構成される。ガス用配管１は、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、補強層５が設けられる。なお、管体３の外周とは、特に記載がない限り、断面における管体３の外側であることを意味し、管体３と補強層５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５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５の耐圧強度が設定される。補強層５としては、例えば、補強テープにより形成される。補強テープには繊維織物が用いられる。なお、繊維テープ（繊維織物）については、詳細を後述する。

補強層５の外周には、保護層７が設けられる。保護層７は、敷設時や取扱い時に補強層が傷つくことを防止し、補強層等に紫外線が浸入することを防止するための層である。保護層７は、例えば低密度ポリエチレン製もしくはナイロン製である。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、厚さ１ｍｍ補強テープが巻きつけられて補強層５が形成され、補強層５の外周に低密度ポリエチレン製の厚さ２．５ｍｍの保護層７を設けたものが使用できる。

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、補強テープ（繊維織物）供給機等から、補強テープ（繊維織物）が管体３の外周に供給される。

図２に示すように、補強テープ（繊維織物９）は、管体３の外周に、管体３の軸方向に端部がラップするように螺旋巻きされる。ここで、繊維織物９の巻き付け方は、図に示した螺旋の補強テープの幅方向端部を所定幅重ねて巻き付ける一重ラップ巻きに限られない。繊維織物９は、望ましくは、正逆２重に螺旋に巻きつけることが好ましい。このように正逆２重のクロス巻きを行なった場合は、例えば、上層の保護層が重機で破断させられた場合でも、下層の管の保護層が表面全体を保護できることから、螺旋巻きの場合は２重巻きの方が望ましい。また、この際に、繊維織物９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もできる。ラップさせずにギャップ巻きで螺旋に巻き付けた後、その外周にさらに繊維織物９を管体３のギャップを覆うように螺旋に巻きつけて複数層とすることもできるが、この巻き方だと、上層の繊維織物が破断すると、下層のギャップ部に補強層が存在しない部分が形成されることから望ましくない。なお繊維織物９は縦添え巻きであってもよく、管体外周を完全に覆うことができればよい。もちろん、この場合であっても、幅方向の端部のラップ部を１８０度対称な位置にするなど、ラップ部を管体の周方向の異なる位置に設けた２重巻きとするなど複数層にすることが望ましい。

補強層５が設けられた管体３はさらに押出機に送られ、押出機によって、外周部に樹脂が押し出されて保護層７が形成される。もしくはポリエチレン製等のテープを巻きつけて保護層７を形成する。以上より、ガス用配管１が製造される。

次に、繊維織物９について説明する。図３は繊維織物９を示す図で、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部拡大図である。繊維織物９は、例えば幅１００〜３００ｍｍのテープ状の部材である。図３（ｂ）に示すように、繊維織物９は、縦糸１１ａと横糸１１ｂとが織り込まれて形成される。すなわち、繊維織物９は、少なくとも２方向に線維が織りこまれて形成される。なお、縦糸１１ａおよび横糸１１ｂの織り方は図示した例には限られない。少なくとも略直交する異なる２方向に繊維が織り込まれていればよい。

縦糸１１ａ、横糸１１ｂは、ナイロン繊維、ポリエステル繊維のほか、ポリアリレート繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの高強度繊維、あるいは、ポリエチレン繊維などの高強度繊維を用いることができる。このような繊維としては、太さが１１０ｄｔｅｘ〜８３００ｄｔｅｘ程度であることが望ましい。１１０ｄｔｅｘ未満では十分な耐外傷性を確保することが難しく、また、８３００ｄｔｅｘ以上としてもそれ以上の効果が期待できず、また、特殊な繊維を使用するためコスト増となるためである。

また、繊維強度としては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などのように６００ＭＰａ以上の引張強度を有することが望ましく、さらに、ポリアリレート繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、あるいは、ポリエチレン繊維などのように２４００ＭＰａ以上の引張強度を有する高強度繊維を用いることが望ましい。なお、このような繊維としては、例えば、スーパ繊維であるポリアリレート系繊維であるクラレ社製のベクトラン（登録商標）を使った繊維織物を使用することもできる。

次に、補強層５（繊維織物９）の機能を説明する。図４（ａ）はガス用配管１が埋設された状態を示す図であり、図４（ｂ）は繊維織物９の拡大図である。図４（ａ）に示すように、ガス用配管１の内部には繊維織物９が巻きつけられて補強層が形成されている。したがって、繊維織物９の縦糸１１ａはガス用配管１の略周方向に向けて配置され（図中矢印Ｂ方向）、横糸１１ｂはガス用配管１の略軸方向に向けて配置される（図中矢印Ｃ方向）。

ここで、地中にガス用配管１が埋設されている状態で、地上から地面を掘削する場合がある。この際、誤って、掘削用の重機（例えばショベル）がガス用配管１と接触する恐れがある。なお、重機が地面を掘削する際に、土砂を掘り起こす方向は常に一定とはならない。例えば、図４（ａ）に示すように、ガス用配管１の軸方向（図中矢印Ｄ方向）に向けて土砂を掘り起こす場合もあり、または、これと垂直な方向（図中矢印Ｅ方向）となる場合もある。

なお、図４（ｂ）では、簡単のため、図４（ａ）のＤ方向とＣ方向（縦糸１１ａの方向）が一致し、図４（ａ）のＥ方向とＢ方向（横糸１１ｂの方向）が一致しているとして説明する。

繊維織物９を構成する繊維は、引張方向に対して高い強度を有する。例えば、図４（ｂ）において、Ｄ方向に向けてショベル等で掘り起こされた際に、縦糸１１ａは重機によって破断したりすることがない。したがって、補強層が完全に損傷して、内部の樹脂製の管体３（図１）が重機によって損傷することを防止することができる。なお、Ｄ方向に向けてショベルが移動する際に、横糸１１ｂは容易に織り込みの隙間が開く。しかしながら、縦糸１１ａが残るため、内部の樹脂の損傷を防止することができる。

一方、Ｅ方向に向けてショベル等で掘り起こされた際に、縦糸１１ａは重機によってその隙間（織り込み間隔）が変化する。しかしながら、横糸１１ｂは、引張方向になるため、横糸１１ｂは所定強度を有すれば、横糸１１ｂが破断等することがなく、内部の樹脂の損傷を防止することができる。

なお、このような効果は、重機の移動方向と繊維方向との間に多少の角度があっても、その効果を有する。したがって、縦糸１１ａ、横糸１１ｂの互いに略直交する少なくとも２方向の繊維で補強層を形成することで、どちらかの糸が内部の管体３を保護することができる。すなわち、重機の移動方向によらず、確実に内部の管体３を保護することができる。重機によるせん断力に、横糸強度が打ち勝って、重機の刃先が補強層の横糸上をすべることになる。ここで、たとえば、縦糸と横糸の何れの引張強さが、６００Ｍｐａ以上あれば、少なくとも一方の繊維は多少ずれるだけで、他方の繊維は破断することがない。
これに対して、繊維を一方向に配列した繊維を接着剤で固めた補強テープを管体に巻きつけて保護層とした場合は、繊維が一方向にしか配置されていないため、テープに配列した繊維の配列方向と重機の掘り起こし方向が略直交するとテープが破断し、管体が損傷する。

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、補強層５を構成する繊維織物９が縦糸１１ａと横糸１１ｂとで構成されるため、補強層５に対していずれの方向に重機等が接触しても、補強層５が維持され、内部の管体３を保護することができる。したがって、誤って重機がガス用配管１と接触した場合でも、管体３が損傷することがなく、内部のガスが漏洩することを防止することができる。また、内部のガスの漏洩による事故を防止することができる。
また、ここで、前記補強層は、前記管体の外周に前記管体の軸方向あるいは周方向にテープの幅方向の端部が相互にラップするように２層以上螺旋巻きあるいは２層以上縦添え巻きされることが望ましい。このようにすれば、万一、上層のテープが破断した場合でも、下層のテープにより管体が保護させる。

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ガス用配管１ａを示す図であり、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は断面図である。ガス用配管１ａは、ガス用配管１と略同様の構成であるが、補強層５と保護層７との間にさらにナイロン層１３が設けられる点で異なる。

ナイロン層１３としては、例えば０．５ｍｍ程度でよい。ナイロン層１３は硬さが高い。このため、重機等が接触した際に、容易に表面がえぐれてしまうことがない。したがって、ナイロン層１３内部の補強層５に重機が接触することを防止することができる。すなわち、ナイロン層１３を設けることで、より高い耐外傷性を得ることができる。

なお、図６に示すようなガス用配管１ｂを用いてもよい。図６（ａ）はガス用配管１ｂの斜視図、図６（ｂ）は断面図である。ナイロン層１３は、保護層７の内周側ではなく、最外周に形成してもよい。このようにすることで、ナイロン層１３の高い耐外傷性によって、保護層７の内周側の各層が損傷することがない。

なお、保護層７全体をナイロン層１３とすることもできるが、高価なナイロン層１３の厚みが厚くなる。このため、保護層７の内周側または外周側に、保護層７よりも薄いナイロン層１３を形成することが望ましい。

第２の実施の形態にかかるガス用配管１ａ、１ｂによれば、ガス用配管１と同様の効果を得ることができる。また、補強層５の外周に耐外傷性の高いナイロン層１３が形成されるため、内部の各層が損傷することをより確実に防止することができる。

次に、第３の実施の形態について説明する。図７は、第３の実施の形態に用いられるガス用配管１ｃを示す図であり、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は断面図である。ガス用配管１ｃは、ガス用配管１と略同様の構成であるが、補強層５の内周側にさらに金属層１５が設けられる点で異なる。

金属層１５は、補強層７による耐外傷性をより高めるものである。すなわち、重機がガス用配管１ｃと接触した場合に、前述したように補強層５によって内部の管体が損傷することが防止されるが、補強層５の内部に金属層１５を形成することで、さらに確実に管体３の損傷を防止することができる。

なお、金属層１５は、ステンレス製、アルミ製などの金属テープが管体３の外周に隙間なく巻き付けられて構成される。なお、金属テープの巻き付け方法は、繊維織物９の巻き付け方法と同様に、螺旋巻きであってもよく、縦添え巻きであってもよい。また、金属テープと管体３は接着剤等で接着されれば良い。

第３の実施の形態にかかるガス用配管１ｃによれば、ガス用配管１と同様の効果を得ることができる。また、補強層５の内周に耐外傷性の高い金属層１５が形成されるため、管体３が損傷することをより確実に防止することができる。

また、金属層１５に張力を加えてきつく巻くことによって、管体３に径方向に圧縮ひずみが加えて、管体３のポリエチレン管の内部を流れるガスが、樹脂製の管体３の径方向に浸透、透過して管体３から漏れ出すことを防止することができる。すなわち、補強層５の内部に金属層１５を設けることで、外部からの重機等の接触の際、補強層５を構成する繊維の変形等が金属層１５によって抑制され、内部の管体３に対して高い耐外傷性を得ることができるとともに、内部からのガスの漏えいを確実に防止することができる。

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。

例えば、ナイロン層１３と金属層１５とを同時に設けてもよい。また、金属層１５に代えて、ガスの透過を防止する遮ガス層を別途設けてもよい。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ………ガス用配管
３………管体
５………補強層
７………保護層
９………繊維織物
１１ａ………横糸
１１ｂ………縦糸
１３………ナイロン層
１５………金属層

Claims (5)

1. 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、
   前記補強層は、縦糸および横糸が略直交して織られた繊維織物が巻きつけられて形成されることを特徴とするガス輸送用可撓管。
2. 前記補強層を形成する前記繊維織物の前記縦糸および前記横糸の繊維は、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリアリレート繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ポリエチレン繊維のいずれかであり、
   前記繊維は、単位長さ当たりの重量が１１０ｄｔｅｘ〜８３００ｄｔｅｘであり、かつ、引張強度が６００ＭＰａ以上であり、
   前記補強層は、前記繊維を用いて形成した前記繊維織物を少なくとも１層以上前記管体に巻いたものであることを特徴とする請求項１に記載のガス輸送用可撓管。
3. 前記補強層は、前記管体の外周に前記管体の軸方向あるいは周方向にテープの幅方向の端部が相互にラップするように２層以上螺旋巻きあるいは２層以上縦添え巻き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。
4. 前記保護層の内周側または外周側に、ナイロン層をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス輸送用可撓管。
5. 前記補強層の内周側に金属テープが巻きつけられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス輸送用可撓管。

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