JP2016194360A - 断熱配管システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷温水管の長期保温性に優れた樹脂配管の断熱配管システムを提供する。
【解決手段】本発明の断熱配管システム１００は、樹脂配管２００と、断熱繊維層４００と、被覆層５１０とを含む。樹脂配管２００は、ポリオレフィン系樹脂を主成分として構成される。断熱繊維層４００は、樹脂配管２００の外周面を被覆する。被覆層５１０は、断熱繊維層４００の表面を被覆する。ここで、樹脂配管２００の線膨張係数をｘとし、被覆層５１０の線膨張係数をｙとすると、ｘ＜２０×１０^−５／℃、且つ、ｙ／ｘ＜１０の関係が満たされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管システムに関する。より具体的には、本発明は、断熱配管システムに関する。

従来より、断熱性に優れた配管システムを構築可能な配管として、金属配管が広く用いられている。
さらに、特開平０９−０７９４８０号公報（特許文献１）には、配管の外周にポリスチレンフォームの円筒部材を装着し、さらに当該円筒部材の外周に防湿性素材または防湿性塗膜を設けることが開示されている。

特開平０９−０７９４８０号公報

金属配管に対して防水性フィルムで被覆しても、それぞれの素材の線膨張係数がかけ離れているため、配管内に逐次的な冷水および温水の排水を長時間行った場合に、金属配管と防水性フィルムとの相対的位置関係のずれが大きく、これによって保温性能が低下する。
さらに、金属配管を用いた配管システムは、配管素材の特性に起因する易錆性の問題、および、重量物であることに起因する配管施工性ならびに建造物強度確保の問題がある。

以上の問題に鑑み、本発明の目的は、冷温水管の長期保温性に優れた樹脂配管の断熱配管システムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は以下の発明を含む。

（１）
本発明の断熱配管システムは、冷温水用配管と、断熱材と、被覆層とを含む。
冷温水用配管は、ポリオレフィン系樹脂を主成分として構成される。断熱材は、冷温水用配管の外周面を被覆する。被覆層は、断熱材の表面を被覆する。ここで、冷温水用配管の線膨張係数をｘとし、被覆層の線膨張係数をｙとすると、ｘ＜２０×１０^−５／℃、且つ、ｙ／ｘ＜１０の関係が満たされている。

このように、冷温水用配管がポリオレフィン系樹脂を主成分として構成されているため、金属管で問題となるような易錆性の問題、配管施工性および建造物強度確保の問題が回避される。さらに、冷温水用配管と被覆層との線膨張係数が近似するため、長期保温性に優れる。
なお、冷温水用配管の線膨張係数ｘの範囲内の下限値は特に限定されないが、たとえば１５×１０^−６／℃、好ましくは２０×１０^−６／℃、さらに好ましくは３０×１０^−６／℃である。
また、ｙ／ｘ比の範囲の下限側は０超であれば特に限定されないが、たとえば１超である。

（２）
被覆層の厚みは、３０μｍ以上５００μｍ以下であってよい。

この構成によって、被覆層の強度と施工性とを両立させることができる。

（３）
被覆層の密度は、０．９０ｇ／ｃｍ^３以上０．９５ｇ／ｃｍ^３以下であってよい。

この構成によって、被覆層の強度と施工性とを両立させることができる。

（４）
冷温水用配管は、軸心から外周への方向に、第１層、第２層および第３層を含んでよい。この場合、第１層および第３層がポリオレフィン系樹脂を主成分として含み、第２層は、ポリオレフィン系樹脂に無機充填材を含む。

この構成によって、長期保温性とともに良好な耐クリープ性も得ることができる。

（５）
第１層および第３層の厚みは、０．５ｍｍ以上であってよい。

この構成によって、良好な耐衝撃性能を得ることができる。
第１層および第３層の厚み内の範囲の上限値は特に限定されないが、耐クリープ性との両立を考慮するとたとえば１０ｍｍである。

（６）
断熱材の外周面から１％以上１０％以下の厚み部分は、断熱材の平均密度よりも高い密度を有する層を構成していてよい。

この構成によって、断熱保持性と保温性とに優れる。

（７）
断熱材は、ガラスウールで構成されてよい。

この構成によって、断熱配管システムの延焼防止性に優れる。

第１実施形態の断熱配管システムの一部切り欠き斜視図である。 図１の断熱配管システムの模式的断面図およびその一部拡大図である。 第２実施形態の断熱配管システムの模式的断面図およびその一部拡大図である。 第３実施形態の断熱配管システムにおける樹脂配管の模式的断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の要素には同一の符号を付しており、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の断熱配管システムの一部切り欠き斜視図である。図２は、図１の断熱配管システムの模式的断面図およびその一部拡大図である。
図１および図２に示す断熱配管システム１００は、樹脂配管２００と、断熱繊維層４００と、被覆層５１０とを含む。断熱配管システム１００は、図１に示すように、さらに化粧シート５２０および拘束部材５３０を含むことができる（これらの要素は図２においては省略）。

［樹脂配管２００］
樹脂配管２００は、冷水と温水とを逐次配水するための冷温水配管である。樹脂配管２００の線膨張係数ｘは２０×１０^−５／℃未満であってよい。線膨張係数ｘの範囲内の下限値は特に限定されないが、たとえば１５×１０^−６／℃、好ましくは２０×１０^−６／℃、さらに好ましくは３０×１０^−６／℃である。

樹脂配管２００の線膨張係数ｘは、次の方法でも求められる。管成形体を任意の長さに切断し、任意の温度（Ｔｈｏｔ）に設定した恒温槽にて２時間以上（たとえば２４時間）養生する。養生後、管成形体の長さを測定する（Ｌｈｏｔ）。その後、同じ管成形体を、Ｔｈｏｔより低い任意の温度（Ｔｃｏｏｌ）に設定した恒温槽にて２時間以上（たとえば２４時間）養生し、管成形体の長さを測定する（Ｌｃｏｏｌ）。得られた値を下記の式１に代入し、線膨張係数を決定する。

樹脂配管２００は、ポリオレフィン系樹脂を主成分として構成される。これによって、配管自体が可撓性を有し、良好な耐震性が得られる。

ポリオレフィン系樹脂としては特に限定されない。たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びエチレン−α−オレフィン共重合体等が挙げられる。成形体の強度（たとえば耐衝撃性など）、または高温での伸び等を効果的に高める観点からは、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリブテンから選択されることが好ましく、ポリエチレンであることがより好ましい。

さらに、ポリエチレン（ＰＥ）としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）及び高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等が挙げられる。ポリプロピレン（ＰＰ）としては、ホモＰＰ、ブロックＰＰ及びランダムＰＰ等が挙げられる。ポリブテンとしては、ポリブテン−１等が挙げられる。エチレン−α−オレフィン共重合体は、エチレンに対して、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン又は１−オクテン等のα−オレフィンを数モル％程度の割合で共重合させた共重合体であることが好ましい。
これらのポリオレフィン樹脂は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

また、樹脂配管２００は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。樹脂配管２００を構成する樹脂（多層構造である場合は、一部の層を構成する樹脂）は、複合コンパウンド樹脂であってもよい（後述）し、発泡樹脂であってもよい。

樹脂配管２００は、図示されない継手によって接続されている。継手も、ポリオレフィン系樹脂を主成分とすることが好ましい。これによって、配管の連結部分も可撓性を有するため、たとえば、地震などによって、互いに連結される樹脂配管２００それぞれの軸方向が互いにずれる力が加わったとしても、継手が撓んで双方の樹脂配管２００のずれに追随することができる。したがって、断熱配管システム１００全体として耐震性を得ることができる。
なお、後述するように、図示された樹脂配管２００の外周面は複数の材料で被覆されるが、樹脂配管２００を連結している継手の外周面も区別されることなく同様に被覆される。

［断熱繊維層４００］
断熱繊維層４００は、樹脂配管２００の外周面全体を被覆する。図１においては、１本の樹脂配管２００に対して２個の断熱繊維層４００が軸方向に継ぎ合わせられている。

断熱繊維層４００は、繊維で構成されているため、変形容易である点などで好ましい。このため、継手連結された樹脂配管２００の表面形状（たとえば、樹脂配管２００および／または継手の表面形状、樹脂配管２００と継手との境界付近の表面形状）にひずみ、少々の段差または凹凸などの異形状が存在する場合であっても、当該異形状を吸収し、断熱配管システム１００の表面へ接触しやすいため、断熱性が良好である。

断熱繊維層４００は、繊維が立体的に絡み合うことで空気を多く含み比表面積が大きくなるように構成されているものであれば特に限定されない。
さらに、たとえば、繊維の方向が主として樹脂配管２００の外周面に沿っていてもよい。つまりこの場合、繊維の大部分が、軸方向に垂直な面で断熱繊維層４００を切断した場合の断面視において周方向を向いている態様、軸を含む面で断熱繊維層４００を切断した場合の断面視において軸方向を向いている態様か、およびそれらの組み合わせ態様であることにより、繊維の大部分が樹脂配管２００の外周面に沿っている。当該周方向および当該軸方向（つまり樹脂配管２００の外周面に沿う方向）からみて繊維方向がずれている繊維によって繊維同士の立体的な絡み合いが生じ、断熱繊維層４００が空気を多く含むことができる。一方で、径方向を向いている繊維の相対量は少ないため、全体として、断熱繊維層４００を構成する繊維の方向は主として樹脂配管２００の外周面に沿うことになる。断熱繊維層４００がこのように構成されている場合、断熱繊維層４００が連続空間を有するにもかかわらず、仮に湿気または水が断熱繊維層４００の外表面に接触したとしても、湿気または水の広がり方向は主として繊維方向である外周面方向に導かれ、それに対して径方向には広がりにくい。したがって、被覆している樹脂配管２００表面に湿気または水が達しにくい。このため、断熱性維持効果に優れる。

断熱繊維層４００を構成する繊維としては特に限定されないが、たとえば、無機繊維は、延焼防止の観点から断熱繊維層４００として好ましく採用される。無機繊維の具体例としては、ガラス繊維、セラミックス繊維、人造鉱物繊維などが挙げられる。繊維は、空気を多く含ませる点から不織状態であることが好ましい。

断熱繊維層４００の平均密度は、たとえば２０ｋｇ／ｍ^３以上１００ｋｇ／ｍ^３以下、好ましくは４５ｋｇ／ｍ^３以上９０ｋｇ／ｍ^３以下である。これによって、良好な断熱効果を得ることができる。断熱繊維層４００の厚さは、樹脂配管２００外周半径の２％以上４００％以下、好ましくは５％以上３５０％以下、さらに好ましくは１５％以上１３５％以下であってよい。これによって、良好な断熱効果を得ることができる。

断熱繊維層４００を構成する繊維の繊維径は特に限定されないが、たとえば５μｍ以上１０μｍ以下である。上記下限値以上の適度な太さであることにより、繊維同士が立体的に絡まった形状を維持しやすく、上記上限値以下の適度な細さであることにより、空気相を効率よく形成しやすいため、好ましい断熱性を具備することができる。なお、繊維径は、断熱繊維層４００を構成する繊維の断面の最大径の平均である。

断熱繊維層４００を構成する繊維の繊維長は特に限定されないが、たとえば５ｍｍ超、好ましくは７ｍｍ以上、さらに好ましくは９ｍｍ以上である。これによって、繊維が絡みあった形状が崩れにくく、好ましく維持された断熱性を具備することができる。断熱繊維層を構成する繊維長の範囲に含まれる上限値は特に限定されないが、例えば２０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍであってよい。なお、繊維長は、断熱繊維層４００を構成する繊維の長さの平均である。

断熱繊維層４００は、被覆層５１０の内周表面に接触するスキン層４９０と、その他の部分を占める断熱層４２０とを含む。スキン層４９０は、断熱層４２０が直接的に被覆層５１０の内周表面に接触する場合と比べて、当該内周表面に接触する空気を減少させるように構成されていればよい。つまり、スキン層４９０は、断熱層４２０よりも比表面積が小さくなるように構成される。これによって、被覆層５１０の内周表面に接触する空気が低減され、当該内周表面での結露発生を抑制することができる。したがって、結露による断熱性の低下を防ぐことにより、断熱性を良好に保持することができる。

スキン層４９０は、断熱繊維層４００の外周面から１％以上１０％以下の厚み部分を構成していてよい。断熱繊維層４００の厚み割合が１％以上であることは、断熱保持性が良好である点で好ましく、１０％以下であることは、保温性が良好である点で好ましい。

スキン層４９０は、たとえば、断熱層４２０よりも繊維密度を大きくすること、バインダ樹脂を含有させること、または断熱層４２０よりも繊維密度を大きくし且つバインダ樹脂を含有させることによって具現化することができる。

スキン層４９０の繊維密度が断熱層４２０の繊維密度よりも大きい場合、断熱繊維層４００の平均密度より大きいことが好ましい。この場合、たとえば、断熱繊維層４００の平均密度の１．１倍以上３倍以下であってよく、または、２２ｋｇ／ｍ^３以上３００ｋｇ／ｍ^３以下、好ましくは２６ｋｇ^３以上３００ｋｇ／ｍ^３以下、さらに好ましくは５０ｋｇ／ｍ^３以上３００ｋｇ／ｍ^３以下であってもよい。さらに好ましくは、スキン層４９０は、空気が透過しない程度に比表面積が小さく構成される。これによって、スキン層４９０の表面はより平滑となって被覆層５１０の内周表面に沿い易く、被覆層５１０の内周表面に接触する空気が極力排除され、結露発生をより好ましく抑制することができる。

また、スキン層４９０は繊維密度が高いため、仮に被覆層５１０の破損などにより湿気などの外気が被覆層内部へ接触した場合であっても、当該外気の配管への到達を防止することができる。さらに、前述のように繊維の大部分が周方向を向いている場合は、スキン層４９０において湿気または水の広がり方向が主として繊維方向である外周面方向に導かれることに対して、径方向にはより広がりにくくなる。したがって、被覆している樹脂配管表面に湿気または水がより一層達しにくい。このため、断熱性維持効果により一層優れる。

スキン層４９０にバインダ樹脂を含有させる場合、バインダ樹脂が繊維の表面をコーティングすることにより、繊維と繊維との間にバインダ樹脂が介在する。したがって、繊維と繊維との間隔が狭まることで比表面積が小さくなる。あるいは、バインダ樹脂は、スキン層４９０の表面が平滑となるように繊維が圧縮され比表面積が小さくなった状態を固定することで、スキン層４９０の表面の平滑性を安定的に維持する。バインダ樹脂としては特に限定されず、たとえば、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。

スキン層４９０の厚みは、たとえば０．３ｍｍ以上７ｍｍであってよい。０．３ｍｍ以上であることは、樹脂配管２００の外周表面を十分に被覆できる点で好ましく、７ｍｍ以下であることは、断熱繊維層４００全体としての断熱性能を良好に保つ点で好ましい。樹脂配管２００の外表面付近の空気量自体を減少させ、空気に含まれる水分量を減少させることで結露の進行を効果的に抑制する観点から、スキン層４９０の厚みは、より好ましくは０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

［被覆層５１０］
被覆層５１０は、断熱繊維層４００の表面全体を覆っている。これによって、断熱繊維層４００の外周面側からの濡れを防止するとともに、湿気を含んだ空気の透過を抑制する。図１に示すように、被覆層５１０は、軸方向に継ぎ合わされた断熱繊維層４００の継ぎ目Ｓも遮蔽する。これによって、継ぎ目Ｓを介した不所望の空気移動および熱移動も抑制することができる。

被覆層５１０は、その線膨張係数ｙが、樹脂配管２００の線膨張係数ｘとの間でｙ／ｘ＜１０の関係が満たされるように設計される。これによって、樹脂配管２００と被覆層５１０との線膨張係数が近似するため、樹脂配管２００が長期にわたって冷温水を配水することで熱伸縮を繰り返したとしても、その熱伸縮に被覆層５１０が追随することで、断熱繊維層４００の外周面側からの濡れ防止効果および湿気を含んだ空気の透過抑制効果を安定的に維持することができる。したがって、長期保温性に優れる。

被覆層１５０の線膨張係数ｙは、熱機械分析（ＴＭＡ）装置を用いて、昇温速度５℃／ｍｉｎ、測定範囲−２０℃から１２０℃の条件で測定される。ＴＭＡ装置としては、Ｓｅｉｋｏ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＩｎｃ．社製「ＴＭＡ／ＳＳ１２０Ｃ」等が挙げられる。

当該ｙ／ｘ比の下限側は０超であれば特に限定されないが、たとえば１超、樹脂配管２００に耐クリープ性その他の機能を兼備させる場合等の点から好ましくは３以上であってよい。

被覆層５１０の厚みは、３０μｍ以上５００μｍ以下であってよい。３０μｍ以上であることは、被覆層の強度を確保しやすい点で好ましく、５００μｍ以下であることは、被覆層の施工性、特に現場での施工性が良好である点で好ましい。

被覆層５１０の素材は、非透水性の材質のものであればよい。具体的には、非発泡樹脂つまりソリッド樹脂であることが好ましい。断熱繊維層４００の表面がこのような非透水性の被覆層５１０で被覆されることで、断熱繊維層４００を防水し、濡れによる断熱性の低下を防止することができる。

被覆層５１０の素材の密度は０．９０ｇ／ｃｍ^３以上０．９５ｇ／ｃｍ^３以下であってよい。０．９０ｇ／ｃｍ^３以上であることは、被覆層の強度を確保しやすい点で好ましく、０．９５ｇ／ｃｍ^３以下の軽量であることは、施工性、特に現場での施工性が良好である点で好ましい。

さらに、樹脂配管２００がポリオレフィン系樹脂製であるため、機械的特性を揃える観点から、被覆層５１０の素材もポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。被覆層５１０を構成してよいポリオレフィン系樹脂としては、樹脂配管２００を構成する樹脂として上記に例示したものを特に限定することなく用いることができる。たとえば０．９１０／ｃｍ^３以上０．９３０／ｃｍ^３未満の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）は、柔らかくて樹脂配管２００の熱伸縮に追従しやすい。なお、樹脂配管２００を構成するポリオレフィン系樹脂と、被覆層５１０を構成するポリオレフィン系樹脂とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

［化粧シート５２０、拘束部材５３０］
化粧シート５２０は、被覆シート５１０の表面全体を被覆する。これによって、外観良好性を得ることができる。化粧シート５２０は、金属膜を有することが好ましい。化粧シート５２０は、金属膜が基材の一方の面に積層された態様のものであってよい。この場合、基材が被覆シート５１０側となるように被覆されてもよいし、金属膜が被覆シート５１０側となるように被覆されてもよい。また、化粧シート５２０は、金属膜が基材の両方の面に積層されたサンドイッチ態様のものであってもよい。
化粧シート５２０は、より具体的には、アルミ箔とガラスクロスとを貼り合わせたアルミガラスクロス（ＡＬＧＣ）、アルミ箔とクラフト紙とを貼り合わせたアルミクラフト（ＡＬＫ）、およびアルミ箔と割布とを貼り合わせたアルミ割布（ＡＬＷ）が挙げられる。

化粧シート５２０の表面は、拘束部材５３０で被覆される。これによって、樹脂配管２００に積層された断熱繊維層４００、被覆層５１０および化粧シート５２０を安定的に拘束することができる。拘束部材５３０は化粧シート５２０の剥離も防止することができる。拘束部材５３０は、樹脂製であってもよいし、金属製であってもよいが、防火性の観点からは金属製であることが好ましい。拘束部材５３０は、断熱繊維層４００および化粧シート５２０を拘束するとともに化粧シート表面を保護できる形状のものであれば特に限定されないが、本実施形態では、網目状シートが用いられる。

［施工］
断熱配管システム１００は、以下のように施工されてよい。
樹脂配管２００は、継手で適宜接続し、適当な位置で固定基礎に固定する。樹脂配管２００の外周面には、断熱繊維層４００を被覆する。断熱繊維層４００としては、所定の長さに切断された環状に成形され、かつ、軸方向に厚肉を切断する１個所の切れ込みが入った非分割構造体を用いることができる。このような非分割構造のガラスウールを、切れ込み部分を押し広げて変形させ、樹脂配管２００に外装することができる。

断熱繊維層４００を樹脂配管２００に外装した後、断熱繊維層４００の表面を一体的に被覆層５１０で被覆する。被覆層５１０は、たとえば、樹脂シートの長尺体を巻回したロールから当該シートを供出しながら、被覆すべき当該表面に巻装することができる。特に断熱繊維層４００の継ぎ目Ｓを完全に遮蔽するように樹脂シートを巻装する。
被覆層５１０を設けた後は、被覆層５１０の表面全体に化粧シート５２０を重ねて巻装し、その後、拘束部材５３０を巻装する。

［他の実施形態］
以下、断熱繊維層の態様が異なる第２実施形態、樹脂配管の態様が異なる第３実施形態について説明する。これら他の実施形態においては、基本的に第１実施形態と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態の断熱配管システムの模式的断面図およびその一部拡大図であり、第１実施形態の図２に対応する。図３に示す断熱配管システム１００ａは、樹脂配管２００と、断熱繊維層４００ａと、被覆層５１０とを含む。なお、図示省略されているが、第１実施形態と同様に、さらに化粧シート５２０および拘束部材５３０を含むことができる。

［断熱繊維層４００ａ］
断熱繊維層４００ａは、樹脂配管２００側に位置するスキン層４１０と、複数の薄層４３０と、その間を埋める断熱層４２０と、被覆層５１０側に位置するスキン層４９０とを含む。

スキン層４１０は、スキン層４９０と同様に、断熱層４２０が直接的に樹脂配管２００の外周表面に接触する場合と比べて、当該外周表面に接触する空気を減少させるように構成されていればよい。つまり、スキン層４１０は、断熱層４２０よりも比表面積が小さくなるように構成される。これによって、樹脂配管２００の外周表面に接触する空気が低減され、結露発生を抑制することができる。

好ましくは、スキン層４１０は、空気が透過しない程度に比表面積が小さく構成される。これによって、スキン層４１０の表面はより平滑となって樹脂配管２００の外表面に沿い易く、樹脂配管２００の外周表面に接触する空気が極力排除され、結露発生をより好ましく抑制することができる。

薄層４３０は、スキン層４１０と略同心円状に形成されている。薄層４３０は、スキン層４１０と同様に、断熱層４２０よりも比表面積が小さくなるように構成されている。これによって、断熱繊維層４００ａの内部において、比表面積の小さい層（薄層４３０）が径方向に何層も存在するため、空気を径方向に透過させにくい。したがって、樹脂配管２００の外表面における結露の進行をさらに良好に抑制することができる。

薄層４３０は、断熱層４２０よりも繊維密度を大きくすること、バインダ樹脂を含有させること、または断熱層４２０よりも繊維密度を大きくし且つバインダ樹脂を含有させることによって具現化される。

薄層４３０の繊維密度が断熱層４２０の繊維密度より大きい場合、断熱繊維層４００ａの平均密度より大きいことが好ましい。この場合、たとえば、断熱繊維層４００ａの平均密度の１．１倍以上３倍以下であってよく、または、２２ｋｇ／ｍ^３以上３００ｋｇ／ｍ^３以下、好ましくは２６ｋｇ^３以上３００ｋｇ／ｍ^３以下、さらに好ましくは５０ｋｇ／ｍ^３以上３００ｋｇ／ｍ^３以下であってもよい。さらに好ましくは、薄層４３０は、空気が透過しない程度に比表面積が小さく構成される。これによって、空気を径方向により一層透過させにくい。さらに、断熱繊維層４００ａの繊維の大部分が周方向を向いている場合は、薄層４３０において湿気または水の広がり方向が主として繊維方向である外周面方向に導かれることに対して、径方向にはより広がりにくくなる。したがって、被覆している樹脂配管表面に湿気または水がより一層達しにくい。したがって、樹脂配管２００の外表面における結露の進行をより一層良好に抑制することができ、断熱性維持効果により一層優れる。

薄層４３０にバインダ樹脂を含有させる場合、バインダ樹脂が繊維の表面をコーティングすることにより、繊維と繊維との間にバインダ樹脂が介在する。したがって、繊維と繊維との間隔が狭まることで比表面積が小さくなる。あるいは、バインダ樹脂は、繊維が圧縮され比表面積が小さくなった状態を固定することで、薄層４３０における相対的に高い繊維密度を安定的に維持する。バインダ樹脂としては特に限定されず、たとえば、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。

薄層４３０の厚みは、たとえば０．３ｍｍ以上７ｍｍであってよい。０．３ｍｍ以上であることは、断熱繊維層４００ａの中を十分に仕切ることができる点で好ましく、７ｍｍ以下であることは、断熱繊維層４００ａ全体としての断熱性能を良好に保つ点で好ましい。空気を径方向に透過させにくくする観点から、薄層４３０の厚みは、より好ましくは０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

［断熱繊維層の製造］
断熱繊維層４００，４００ａは、たとえば以下のように製造することができる。まず、ガラスウールを熱プレスしてシート状に成形する（ステップ１）。そして、ガラスウールシートを何重にも同心円状に重ねる（好ましくは長尺のガラスウールシートを何重にも巻回する）ことにより、厚肉の筒状部材にする（ステップ２）。さらに、互いに重なったガラスウールシート同士を固定する（ステップ３）。ステップ３の固定では、熱により焼き固めてよいし、バインダ樹脂を用いて接着してもよい。バインダ樹脂を用いる場合は、耐吸水性のものであることが好ましい。

ステップ２における筒状部材の最も外側および／または最も内側の表面となる部分に対する熱プレス時の加熱温度を上げるおよび／または加熱時間を長くすることによって、スキン層４９０および／またはスキン層４１０を形成することができる。これらスキン層の厚さをより厚くするには、加熱温度をより高く、および／または加熱時間をより長くすることで調整すればよい。

薄層４３０は、ステップ１の熱プレスの加熱温度を上げるおよび／または加熱時間を長くすることによって作成してもよいし；ステップ３でバインダ樹脂の量を増やすことによって作成してもよいし；ステップ１の熱プレス条件が異なる２種のガラスウールシート（つまり一方のガラスウールシートのほうが密度が高い）を重ね合わせ、重ね合わせた状態でステップ２の巻回を行うことによって作成してもよいし；ガラスウールシートと、別の材質（ガラスへの接着等の固定が可能な材質）の高密度シートとを重ね合わせ、重ね合わせた状態でステップ２の巻回を行うことによって作成してもよいし；これらの方法を任意に組み合わせて作成してもよい。

［第３実施形態］
図４は、第３実施形態の断熱配管システムにおける樹脂配管の模式的断面図である。第３実施形態の断熱配管システムを構成する樹脂配管以外の要素としては、上記の第１実施形態、第２実施形態および後述の第４実施形態における要素が特に限定されることなく組み合わせられうる。

［樹脂配管２００ｂ］
図４に示す樹脂配管２００ｂは、軸心Ｏから外周への方向に、第１層２１０ｂ、第２層２２０ｂおよび第３層２３０ｂがこの順番で積層されている。それぞれの層の間には、接着剤層などを介在させてもよいし、介在させなくてもよい。また、樹脂配管２００ｂにおいては、さらに１または２以上の他の層が積層されていてもよい。

［第１層２１０ｂ、第３層２３０ｂ］
第１層２１０ｂおよび第３層２３０ｂは、後述の第２層２２０ｂのように無機充填材を含まない。内層である２１０ｂは、樹脂配管２００ｂの内部を流れる流体に第２層２２０ｂに含まれる無機充填材が混入しないよう、第２層２２０ｂの内周面をコートする。また、第３層２３０ｂは、樹脂配管２００ｂの外周面に第２層２２０ｂに含まれる無機充填材が露出しないよう、表面粗雑化を防止する。これによって、樹脂配管２００ｂの外周面が平滑となる。たとえば、断熱繊維層４００ａがスキン層４１０を有する場合に（第２実施形態の図３参照）、スキン層４１０と樹脂配管２００ｂの外周面との接触が良好となり、樹脂配管２００ｂの外周表面に接触する空気が低減され、結露発生を抑制することができる。

第１層２１０ｂおよび第３層２３０ｂの厚みは、０．５ｍｍ以上であってよい。これによって、良好な表面平滑性および耐衝撃性能を得ることができる。第１層および第３層の厚みの範囲内の上限値は特に限定されないが、耐クリープ性との両立を考慮するとたとえば１０ｍｍである。

第１層２１０ｂおよび第３層２３０ｂは、いずれも熱可塑性樹脂で構成される。これによって、第２層２２０ｂの両面で機械的特性が揃うとともに、樹脂配管２００ｂの製造効率も良い。第１層２１０ｂおよび第３層２３０ｂは、いずれもポリオレフィン系樹脂を主成分として構成されてよい。ポリオレフィン系樹脂としては、第１実施形態の樹脂配管２００を構成する樹脂として上記に例示したものを特に限定することなく用いることができる。第１層２１０ｂを構成する熱可塑性樹脂と第３層２３０ｂを構成する熱可塑性樹脂とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

［第２層２２０ｂ］
第２層２２０ｂは、マトリックス樹脂である熱可塑性樹脂に無機充填材を含む複合コンパウンド樹脂で構成される。樹脂製の配管は本来的に金属配管に比べて線膨張係数が大きいため、配管内に冷温水が流れることによる熱伸縮が大きいが、第２層２２０ｂが無機充填材を含む樹脂であることで樹脂配管２００ｂの熱伸縮が適度に抑制され、適度な寸法安定性が得られる。したがって、樹脂配管２００ｂの良好な耐クリープ性が得られる。一方、樹脂配管２００ｂの許容された分の熱伸縮には、被覆層５１０が同様に伸縮して追従し、保温性を維持する。この場合、断熱繊維層４００の継ぎ目Ｓ（図１参照）における隙間またはひずみを好ましく防止することができる。このため、幅広い温度範囲で安定した保温効果を得ることができる。

このように第２層２２０ｂを有することにより、樹脂配管２００ｂの線膨張係数ｘはさらに小さい７．０×１０^−５／℃以下、好ましくは５．０×１０^−５／℃以下であってよい。

（第２層２２０ｂの材料−マトリックス樹脂）
第２層２２０ｂにおけるマトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂であり、好ましくはポリオレフィン系樹脂である。ポリオレフィン系樹脂としては、第１層２１０ｂおよび第３層２３０ｂを構成する樹脂と同様の樹脂が用いられてよい。さらに好ましくは、第２層２２０ｂのマトリックス樹脂は、第１層２１０ｂおよび第３層２３０ｂを構成する樹脂と同一である。これによって、隣接する層が互いになじみやすく、界面剥離を効果的に抑制することができる。

（第２層２２０ｂの材料−無機充填材）
第２層２２０ｂに含まれる無機充填材としては、たとえば、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維、ボロン繊維などの無機繊維；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ粉末、結晶性シリカ、非結晶性シリカ、窒化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、ホウ酸アルミウイスカなどの無機物質が挙げられる。耐クリープ性をより良好に得る観点からは、繊維はガラス繊維などの無機繊維であることが好ましい。上記の繊維は、単独で、または複数種を組み合わせて用いることができる。
また、このような繊維に、マトリックス樹脂を保持させる方法としては、公知の方法が全て採用可能である。

第２層２２０ｂに無機繊維が含まれる場合、当該繊維は表面処理されていてもかまわない。たとえば繊維がガラス繊維である場合、表面処理剤としては、メタクリルシラン、アクリルシラン、アミノシラン、イミダゾールシラン、ビニルシラン及びエポキシシラン等が挙げられる。この中でも、アミノシランが好ましい。

これら繊維が配される態様としては、連続繊維が長手方向に配される態様、長手方向に配された連続繊維と、当該連続繊維と交差する連続繊維とが配される態様、および有限長さの繊維が配される態様が挙げられる。

第２層２２０ｂに無機繊維が含まれる場合、当該繊維の繊維長は、断熱繊維層４００，４００ａ（第１実施形態の図２および第２実施形態の図３参照）を構成する繊維の繊維長より短い。これによって、成形性が良好であるとともに繊維の配向のコントロールがしやすい。好ましくは、第２層２２０ｂに含まれる繊維の繊維長は５ｍｍ以下である。繊維の繊維長をこの範囲内とすることにより、成形体の強度、剛性、寸法安定性及び高温での伸びが効果的に高くなる。成形体の強度、剛性、寸法安定性及び高温での伸びをより一層効果的に高める観点からは、繊維の繊維長は好ましくは３ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。上記繊維長範囲に含まれる下限値は特に限定されないが、強度および剛性の観点から例えば０．０５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍであってよい。なお、繊維長は、第２層２２０ｂに含まれる繊維の長さの平均である。

第２層２２０ｂに無機繊維が含まれる場合、当該繊維の繊維径は、断熱繊維層４００，４００ａ（第１実施形態の図２および第２実施形態の図３参照）を構成する繊維の繊維径より大きい。これによって、好ましい強度および剛性を具備することができる。好ましくは、第２層２２０ｂに含まれる繊維の繊維径は５μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは１２μｍ以上５０μｍ以下であってよい。繊維の繊維径をこの範囲内とすることにより、成形体の強度、剛性、寸法安定性及び高温での伸びが効果的に高くなる。成形体の強度、剛性、寸法安定性及び高温での伸びをより一層効果的に高める観点からは、繊維の繊維径は好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下、さらに好ましくは１２μｍ以上１４μｍ以下であってもよい。なお、繊維径は、第２層２２０ｂに含まれる繊維の断面の最大径の平均である。

第２層２２０ｂに含まれる無機充填材の量は、第２層２２０ｂを製造するための樹脂組成物全体を１００重量％として、１０重量％以上６０重量％未満である。無機充填材の量を上記下限値以上とすることにより、樹脂配管２００ｂの良好な寸法安定性を得ることができる。無機充填材の量を上記上限値以下とすることにより、良好な成形性を得ることができ、さらに、第２層２２０ｂの破壊モードを延性的破壊へ遷移させ易くすることができる。したがって、第２層２２０ｂの脆性的破壊を生じにくくさせることができる。

（第２層の材料−ポリオレフィン収束剤）
さらに、第２層２２０ｂに無機繊維が含まれる場合、当該繊維は、ポリオレフィン収束剤により収束されたものであってもよい。ポリオレフィン収束剤は、繊維を収束させることができれば特に限定されないが、具体的にはポリオレフィンである。当該ポリオレフィンは、マトリックス樹脂と同様のものであってもよい。つまり、マトリックス樹脂がポリエチレンであれば、収束剤もポリエチレンであってよい。さらに、収束剤としての当該ポリオレフィンには、変性ポリオレフィンが含まれる。ポリオレフィン収束剤の具体例としては、マレイン酸変性ポリオレフィン、およびシラン変性ポリオレフィン等が挙げられる。第２層２２０ｂに低線膨張係数を具備させる観点からは、ポリオレフィン収束剤はシラン変性ポリオレフィンであることが好ましく、さらに、繊維がガラス繊維であることが好ましい。

繊維を良好に収束させる観点からは、ポリオレフィン収束剤の密度は、好ましくは０．８５ｇ／ｃｍ^３以上、好ましくは１．１ｇ／ｃｍ^３以下である。
繊維を良好に収束させる観点からは、ポリオレフィン収束剤のＭＦＲ（メルトマスフローレイト）は好ましくは０．０１ｇ／１０分以上、好ましくは１６ｇ／１０分以下である。上記ＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ７２１０に基づいて、温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇｆの条件で測定された値である。

繊維をポリオレフィン収束剤により収束させる方法としては、どのような方法でもよい。マトリックス樹脂とポリオレフィン収束剤との合計１００重量部に対する繊維の量は、好ましくは６重量部以上、より好ましくは１２重量部以上、更に好ましくは１９重量部以上、好ましくは５３３重量部以下、より好ましくは１７１重量部以下、更に好ましくは１３８重量部以下である。繊維の量を上記の範囲とすることによって、成形体の強度、寸法安定性及び高温での伸びが効果的に高くなる。

（第２層の材料−相溶化剤）
さらに、第２層２２０ｂには相溶化剤が含まれてよい。相溶化剤としては、たとえば、変性ポリオレフィンおよび塩素化ポリオレフィンなどが挙げられる。変性ポリオレフィンとしては、たとえば、マレイン酸変性ポリオレフィンおよびシラン変性ポリオレフィンなどが挙げられる。相溶化剤は、１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用してもよい。第２層２２０ｂに低線膨張係数を具備させる観点からは、相溶化剤はシラン変性ポリオレフィンであることが好ましく、さらに、無機充填材がガラス繊維であることが好ましい。

なお、相溶化剤としての変性ポリオレフィンは、上述の収束剤としての変性ポリオレフィンとは区別される。第２層２２０ｂに含まれる相溶化剤の量は、第２層２２０ｂを製造するための樹脂組成物全体を１００重量％として、０．５重量％以上２０重量％以下、好ましくは１重量％以上１０重量％以下である。相溶化剤の含有量をこのような範囲とすることによって、成形体の強度、寸法安定性及び高温での伸びが効果的に高くなる。成形体の強度、寸法安定性及び高温での伸びをより一層効果的に高める観点からは、第２層２２０ｂに含まれる相溶化剤の量は、好ましくは２重量％以上１０重量％以下、さらに好ましくは２重量％以上９重量％以下である。

［層厚比率］
樹脂配管２００ｂの各層の比率は、第１層２１０ｂの相対厚みを１とした場合、第２層２２０ｂの厚みは２以上６以下、好ましくは３以上５以下、第３層２３０ｂの相対厚みは０．５以上２以下であることが好ましい。各層の厚みをこのような比率とすることによって、第１層２１０ｂおよび第３層２３０ｂによる良好な表面平滑性および耐衝撃性を得るとともに、第２層２２０ｂによる良好な耐クリープ性を得ることができる。

［製造］
樹脂配管２００ｂは、第１層２１０ｂおよび第３層２３０ｂをそれぞれ製造するための樹脂組成物と、第２層２２０ｂを製造するための樹脂組成物とを調製し、成形機を用いて成形する。成形機としては特に限定されず、単軸押出機、二軸異方向パラレル押出機、二軸異方向コニカル押出機、及び二軸同方向押出機等が挙げられる。さらに、成形機を用いて成形する場合、賦形する金型および樹脂温度等も、特に限定されない。

［第４実施形態］
上記第１実施形態から第３実施形態では断熱材が繊維で構成された態様を例示したが、本発明は、樹脂配管２００と被覆層５１０との線膨張係数が特定の関係を満たす限り、断熱材はたとえば独立気泡型のものであってもよい。この場合、断熱材は第１実施形態のスキン層４９０および／または第２実施形態のスキン層４１０に相当するスキン層は含んでいてもいなくてもよいが、含んでいる場合、気泡を有しないソリッド層であってよい。独立気泡型の断熱材としては、ウレタン発泡樹脂、スチレン発泡樹脂などの発泡樹脂であってよい。

独立気泡型の断熱材は剛性が高く柔軟性に乏しいため、本発明の断熱配管システムを施工する場合、断熱材として、所定の長さに切断された環状に成形され、かつ、軸方向に二分割された分割構造体を用いることができる。このような分割構造の断熱材を、樹脂配管２００表面に嵌め合わせて外装することができる。

［実施例１］
図２に示す断熱配管システム１００を作成した。

樹脂配管２００としては、高密度ポリエチレン（ＰＥ１００相当、密度０．９４ｇ／ｃｍ^３）単層で構成される配管を用いた。２３℃（常温）環境で、樹脂配管２００の外表面を断熱繊維層４００であるガラスウールを被覆した。ガラスウールの、平均密度は４５ｋｇ／ｍ^３、スキン層４１０は６６ｋｇ／ｍ^３（ガラスウールの最内周から５ｍｍの厚み範囲内の平均密度）であった。ガラスウールの表面を、被覆層５１０である低密度ポリエチレンフィルムで巻回被覆（厚み６０μｍ）した。

［実施例２］
樹脂配管として、図４に示す樹脂配管２００ｂを用いたことを除いて、実施例１と同様に断熱配管システムを作成した。

樹脂配管２００ｂは、第１層２１０ｂおよび第３層２３０ｂを製造するためにポリエチレン（ＰＥ１００相当、密度０．９４ｇ／ｃｍ^３）を、第２層２２０ｂを製造するためにポリエチレン（ＰＥ１００相当、密度０．９４ｇ／ｃｍ^３）をマトリックス樹脂としてガラス繊維（平均繊維長３００μｍ平均繊維径１３μｍ）２０重量％と相溶化剤（シラン変性ＰＥ、密度０．９４〜０．９６ｇ／ｃｍ^３）３重量％とを含ませた樹脂組成物を用い、共押出によって成形した。３つの層はそれぞれ別々のシングル押出機を使用して押出した。第１，３の層には４０ｍｍ、第２の層には７５ｍｍのシングル押出機を使用した。押出温度は２００℃とし、金型は専用三層金型を使用した。得られた樹脂配管２００ｂの内径は５１ｍｍ、外径は６３ｍｍであった。

［比較例１］
樹脂配管の代わりに炭素鋼管を用いたことを除いて、実施例１と同様に断熱配管システムを作成した。

（線膨張係数）
樹脂配管の線膨張係数ｘを次のようにして求めた。樹脂配管を１０００ｍｍの長さに切断し、６０℃（Thot）に設定した恒温槽にて２４時間養生した。養生後、多層配管の長さ（Lhot）を測定した。その後、同じ多層配管を、５℃（Tcool）に設定した恒温槽にて２４時間養生し、多層配管の長さ（Lcool）を測定した。得られた値を下記の式1に代入し、線膨張係数を決定した。

被覆層の線膨張係数ｙを、熱機械分析装置（Ｓｅｉｋｏ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＩｎｃ．社製「ＴＭＡ／ＳＳ１２０Ｃ」）を用いて、昇温速度５℃／ｍｉｎ、測定範囲−２０℃から１２０℃の条件で測定して求めた。

配管の線膨張係数ｘ、被覆層の線膨張係数ｙ、およびそれらの比について下記表１に示す。以下の表１において、「〜」で示される数値範囲には、両端の数値を含む。

上記表１に示すように、実施例１および実施例２では、ｘおよびｙが近似しているため、配管内に逐次的な冷水および温水の配水を長時間行っても保温性に優れる。一方、比較例１では、ｘおよびｙがかけ離れているため、時間の経過により保温性が低下する。

本発明の好ましい実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれらのみに限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。

［実施形態における各部と請求項の各構成要素との対応関係］
本明細書において、断熱配管システム１００が「断熱配管システム」に相当し、樹脂配管２００，２００ｂが「冷温水用配管」に相当し、第１層２１０ｂが「第１層」に相当し、第２層２２０ｂが「第２層」に相当し、第３層２３０ｂが「第３層」に相当し、断熱繊維層４００，４００ａが「断熱材」に相当し、スキン層４９０が「高い密度を有する層」に相当し、被覆層５１０が「被覆層」に相当する。

１００ 断熱配管システム
２００，２００ｂ 樹脂配管（冷温水用配管）
２１０ｂ 第１層
２２０ｂ 第２層
２３０ｂ 第３層
４００，４００ａ 断熱繊維層（断熱材）
４９０ スキン層（高い密度を有する層）
５１０ 被覆層

Claims (7)

1. ポリオレフィン系樹脂を主成分として構成される冷温水用配管と、
   前記冷温水用配管の外周面を被覆する断熱材と、
   前記断熱材の表面を被覆する被覆層とを含み、
   前記冷温水用配管の線膨張係数をｘとし、前記被覆層の線膨張係数をｙとすると、
   ｘ＜２０×１０^−５／℃、且つ、ｙ／ｘ＜１０の関係を満たす、断熱配管システム。
2. 前記被覆層の厚みが３０μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１に記載の断熱配管システム。
3. 前記被覆層の密度が０．９０ｇ／ｃｍ^３以上０．９５ｇ／ｃｍ^３以下である、請求項１または２に記載の断熱配管システム。
4. 前記冷温水用配管が、軸心から外周への方向に、第１層、第２層および第３層を含み、
   前記第１層および前記第３層がポリオレフィン樹脂を主成分として含み、
   前記第２層がポリオレフィン系樹脂に無機充填材を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の断熱配管システム。
5. 前記第１層および前記第３層の厚みが０．５ｍｍ以上である、請求項４に記載の断熱配管システム。
6. 前記断熱材の外周面から１％以上１０％以下の厚み部分が、前記断熱材の平均密度よりも高い密度を有する層を構成している、請求項１から３のいずれか１項に記載の断熱配管システム。
7. 前記断熱材がガラスウールで構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の断熱配管システム。
   

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