JP2017026129A

JP2017026129A - コルゲート管及び複合管

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Publication number: JP2017026129A
Application number: JP2015148816A
Authority: JP
Inventors: 浩平三觜; Kohei Mitsuhashi
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-28
Also published as: JP6702667B2

Abstract

【課題】構造を簡単にしつつ、コルゲート管に挿通される可撓性の内管が、該内管について予め規定された最小曲げ半径よりも小さな曲げ半径で曲げられるのを効果的に抑制できる、コルゲート管、及び該コルゲート管を備えた複合管を提供する。【解決手段】可撓性の内管２が挿通されて使用され、外周側へ突出した複数の凸部が軸線方向に沿って配列されてなる波形の管壁を有する、可撓性のコルゲート管４であって、内管が挿通された状態でコルゲート管を最大限曲げたときに、コルゲート管の中心軸線に対して曲げ中心側の管壁において、少なくとも一部の凸部４１どうしが接触しているとともに、内管の中心軸線に対して曲げ中心側の内管の外周面の曲率半径が、内管の中心軸線に対して曲げ中心側の内管の外周面の曲率半径について許容可能な範囲の下限値として予め規定された最小曲げ半径Ｒ２以上となる。【選択図】図２

Description

この発明は、例えば給水又は給湯用の可撓性の管等が挿通されるコルゲート管、及び該コルゲート管を備えた複合管に関するものである。

給水又は給湯用の配管に使用されるポリブテンや架橋ポリエチレン等からなる可撓性の管は、過度に小さな曲げ半径で曲げられた状態で配設された場合に、長期間の使用後にその曲げられた部分で管にクラックが生じ易くなる等、寿命が低下するものである。
そこで、管の業界では、管が過度に小さな曲げ半径で曲げられた状態で配設されるのを防止する策として、許容可能な管の曲げ半径の範囲の下限値である最小曲げ半径が、規定されている。例えば、ポリブテン製の管については、ポリブテンパイプ工業会が、最小曲げ半径を、管の呼び径毎に規定している。また、架橋ポリエチレン製の管については、架橋ポリエチレン管工業会が、最小曲げ半径を、管の呼び径毎に規定している。
しかし、施工現場において、作業者が、規定された最小曲げ半径を守っているか否かを確認しながら管を施工するのは、手間かつ困難であり、また、その確認を怠った結果、規定された最小曲げ半径よりも小さな曲げ半径で管が施工されてしまうおそれもあった。

なお、従来、管の中心曲率が設定された値以上となることを防止するように構成された可撓管として、例えば特許文献１のものがある。特許文献１の可撓管は、帯状部材を螺旋状に巻き回すことにより形成され、前記帯状部材の一方の側縁部には、該側縁部の外側方に開放する開口が形成され前記帯状部材の長手方向に沿って伸びる凹部を有し、該凹部の開口縁部に該開口縁部から前記凹部の内方に突出する抜止部が形成された嵌合部が設けられており、前記帯状部材の他方の側縁部には、前記凹部の開口と反対側に位置する側部から前記凹部の外側方へ延設され、前記抜止部に係止されることにより前記凹部内からの抜け出しを防止するための係止突部が先端に形成された首部が設けられた可撓管であって、前記凹部内に前記首部が遊嵌された状態で、前記首部の前記先端が、隣接する前記凹部の前記側部に当接するものである。

特開2006-283866号公報

しかしながら、特許文献１に記載された可撓管は、構造が複雑であり、製造も困難であった。

この発明は、上述した課題を解決するためのものであり、構造を簡単にしつつ、コルゲート管に挿通される可撓性の内管が、該内管について予め規定された最小曲げ半径よりも小さな曲げ半径で曲げられるのを効果的に抑制できる、コルゲート管、及び該コルゲート管を備えた複合管を提供することを、目的とするものである。

本発明のコルゲート管は、可撓性の内管が挿通されて使用され、外周側へ突出した複数の凸部が軸線方向に沿って配列されてなる波形の管壁を有する、可撓性のコルゲート管であって、前記内管が挿通された状態で前記コルゲート管を最大限曲げたときに、前記コルゲート管の中心軸線に対して曲げ中心側の管壁において、少なくとも一部の前記凸部どうしが接触しているとともに、前記内管の中心軸線に対して前記曲げ中心側の該内管の外周面の曲率半径が、前記内管の中心軸線に対して前記曲げ中心側の該内管の外周面の曲率半径について許容可能な範囲の下限値として予め規定された最小曲げ半径Ｒ２以上となることを特徴とする。
本発明のコルゲート管によれば、構造を簡単にしつつ、コルゲート管に挿通される可撓性の内管が、該内管について予め規定された最小曲げ半径よりも小さな曲げ半径で曲げられるのを効果的に抑制できる。

本発明のコルゲート管において、前記内管について予め規定された前記最小曲げ半径Ｒ２は、例えば、前記内管の外径Ｄの１０倍である。このような内管として、例えばポリブテン製の管を使用可能である。

本発明のコルゲート管において、前記凸部は、該コルゲート管の周方向に沿って環状に延在すると、好適である。これによれば、例えば内管を継手に接続する際等に、コルゲート管を軸線方向に沿って容易に伸縮可能であるので、有利である。

本発明の複合管は、上記のコルゲート管と、前記コルゲート管に挿通された前記内管と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の複合管によれば、コルゲート管の構造を簡単にしつつ、コルゲート管に挿通された可撓性の内管が、該内管について予め規定された最小曲げ半径よりも小さな曲げ半径で曲げられるのを効果的に抑制できる。

この発明によれば、構造を簡単にしつつ、コルゲート管に挿通される可撓性の内管が、該内管について予め規定された最小曲げ半径よりも小さな曲げ半径で曲げられるのを効果的に抑制できる、コルゲート管、及び該コルゲート管を備えた複合管を提供できる。

本発明の複合管の一実施形態を示す一部断面側面図である。図１の複合管を、コルゲート管が最大限曲げられた状態で示す、一部断面側面図である。

以下に、図面を参照しつつ、この発明に係るコルゲート管及び複合管の実施形態を例示説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る複合管１を示している。本実施形態の複合管１は、給水又は給湯用の配管に好適に用いられるものである。ただし、複合管１は、水以外の流体（液体や気体）用の配管にも使用できる。本実施形態の複合管１は、本発明の一実施形態に係るコルゲート管４と、コルゲート管４に挿通された内管２と、を備えている。
なお、図１は、本実施形態の複合管１の一部を、複合管１の中心軸線Ｏに沿う断面によって示している。複合管１の中心軸線Ｏは、コルゲート管４の中心軸線と同じである。複合管１の軸線方向は、コルゲート管４の軸線方向と同じであり、中心軸線Ｏに沿う方向である。複合管１の周方向は、コルゲート管４の周方向と同じであり、中心軸線Ｏに直交する平面内において中心軸線Ｏを中心とする円に沿って延在する方向である。

内管２は、可撓性材料から構成されており、例えば、ポリブテン又は架橋ポリエチレン（ＰＥＸ）等の熱可塑性樹脂からなる管として構成されてもよいし、あるいは、熱可塑性樹脂管とアルミニウム管とを積層してなるアルミ複合管として構成されてもよい。本例において、内管２は、その全長にわたって円筒状に構成されており、その外径Ｄは軸線方向に沿って一定である。内管２の呼び径は、例えば１０〜２５等である。なお、内管２の呼び径とは、例えば、内管２がポリブテン製である場合は、ＪＩＳＫ６７７８及びＪＩＳＫ６７９２に定められるＪ種管の呼び径であり、内管２がＰＥＸ製である場合は、ＪＩＳＫ６７６９に定められる呼び径である。内管２の呼び径から、内管２の外径が一義的に求まる。

本実施形態のコルゲート管４は、可撓性材料から構成されており、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアミド（ＰＡ）等の樹脂から形成されている。また、コルゲート管４は、本例では、その全長にわたって径方向（軸線方向に対して垂直な方向。以下同じ。）の断面において円形に形成されている。コルゲート管４の管壁は、外周面及び内周面が外周側へ突出した複数の凸部４１が軸線方向に沿って配列されてなる、波形に形成されている。また、複数の凸部４１どうしが、軸線方向に沿って等間隔に配列されているとともに、コルゲート管４の管壁において外径及び内径が最小となる部分である最小径部４２によって連結されている。これにより、コルゲート管４の管壁（ひいては管壁の外周面及び内周面）は、中心軸線Ｏを通る断面で観たときに、アール付きの滑らかな波形に形成されている。
図１の例では、コルゲート管４の壁厚Ｔ（管壁の肉厚、以下同じ。）が、軸線方向に沿ってほぼ一定である。なお、コルゲート管４の壁厚は、中心軸線Ｏに沿った断面において、コルゲート管４の外周面の法線方向に沿って測定した値とする。したがって、コルゲート管４の内周面が、コルゲート管４の外周面に沿った波形に形成されている。

また、図１の例では、コルゲート管４の凸部４１及び最小径部４２が、それぞれコルゲート管４の周方向に沿って環状に延在している。ただし、これに限られず、コルゲート管４の凸部４１及び最小径部４２は、周方向に対して傾斜した方向に沿って環状又は螺旋状に延在していてもよい。
なお、コルゲート管４の凸部４１及び最小径部４２が、それぞれ螺旋状に延在する場合、厳密には、凸部４１及び最小径部４２は複数ずつ設けられるのではなく、それぞれ一続きに構成される。しかし、上記「複数の凸部４１が軸線方向に沿って配列され」とは、中心軸線Ｏに沿った断面を観た場合の構成を指しており、コルゲート管４の凸部４１及び最小径部４２がそれぞれ螺旋状に延在する場合も含んでいる。

上述のように、図１の例では、コルゲート管４の管壁が、アール付きの滑らかな波形に形成されているが、コルゲート管４の管壁は、外周側へ突出した複数の凸部４１が軸線方向に沿って配列されてなる波形に形成されている限り、図１とは異なる形状に形成されてもよい。例えば、コルゲート管４の管壁は、中心軸線Ｏを通る断面で観たときに、よりアールの少ない、角張った波形に形成されてもよい。より具体的には、凸部４１の最も外周側の部分と最小径部４２とを、それぞれ軸線方向に沿って所定長さにわたってまっすぐ延在させてもよい。また、これに加えて、又はこれに代えて、凸部４１のうち、凸部４１の最も外周側の部分と最小径部４２とを連結する部分は、径方向に沿って、又は、径方向及び軸線方向に対して交わる方向に沿って、まっすぐ延在してもよい。

本実施形態のコルゲート管４は、徐々に曲げられると、コルゲート管４の中心軸線Ｏに対して曲げ中心Ｃ側の管壁において、少なくとも一部の凸部４１どうしが接近し、接触し始める。そして、コルゲート管４は、さらに曲げられると、互いに接触した凸部４１どうしが圧縮され、各凸部４１がある程度圧縮されると、コルゲート管４は、図２に示すように、通常の人の力ではそれ以上曲げられない状態（ひいては最大限曲げられた状態）となる。そして、内管２が挿通された状態でコルゲート管４が最大限曲げられた状態では、コルゲート管４の中心軸線Ｏに対して曲げ中心Ｃ側の管壁において少なくとも一部の凸部４どうしが接触しているとともに、内管２の中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の内管２の外周面の曲率半径が、コルゲート管４に挿通された内管２について予め規定された最小曲げ半径Ｒ２以上となるようにされている。
これはすなわち、コルゲート管４が最大限曲げられた状態では、コルゲート管４の中心軸線Ｏに対して曲げ中心Ｃ側の管壁において少なくとも一部の凸部４どうしが接触しているとともに、コルゲート管４の管壁の外周面における、凸部４１どうしが接触する部分のうち、曲げ中心Ｃに最も近接した点を接触点Ｐとすると、接触点Ｐどうしを滑らかに繋いだ仮想曲線Ｌ１の曲率半径Ｒ１に、内管２の中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の内管２の外周面から仮想曲線Ｌ１までの径方向距離Ｈを加えた値（Ｒ１+Ｈ）が、コルゲート管４に挿通される内管２について予め規定された最小曲げ半径Ｒ２以上となるようにされている（すなわち、Ｒ１+Ｈ≧Ｒ２）ことと、等価である。これは、コルゲート管４の構造を調整することにより、より具体的には、コルゲート管４に外力が作用していない自然状態における、コルゲート管４の管壁の壁厚Ｔ、凸部４１の寸法及び形状、凸部４１どうしの軸線方向の間隔等を調整することにより、実現される。

なお、「内管２について予め規定された最小曲げ半径Ｒ２」とは、中心軸線Ｏを通る断面で観たときに、内管２を曲げたときの、内管２の中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の外周面の曲率半径について、許容可能な範囲の下限値として予め規定された値を指す。例えば、この最小曲げ半径Ｒ２は、内管２がポリブテン製である場合、ポリブテンパイプ工業会によって管の呼び径毎（ひいては管の外径毎）に規定されており、具体的には、内管２の外径Ｄの１０倍である。また、内管２が架橋ポリエチレン製である場合、架橋ポリエチレン管工業会によって管の呼び径毎（ひいては管の外径毎）に規定されており、具体的には、例えば呼び径１３Ａであれば内管２の外径Ｄの８．８倍である。

本実施形態のコルゲート管４、及びコルゲート管４を備えた複合管１によれば、コルゲート管４に内管２を挿通した状態でコルゲート管４を曲げた際に、内管２が、内管２について予め規定された最小曲げ半径Ｒ２よりも小さな曲げ半径で曲げられるのを効果的に抑制できる。よって、施工現場において、作業者が内管２の最小曲げ半径Ｒ２を守っているか否かの確認をする必要無しに、内管２が最小曲げ半径Ｒ２よりも小さな曲げ半径で曲げた状態で施工されることを、効果的に抑制できる。

コルゲート管４に挿通される内管２が、内管２について予め規定された最小曲げ半径Ｒ２よりも小さな曲げ半径で曲げられるのを効果的に抑制する観点から、コルゲート管４が最大限曲げられたときに、接触点Ｐどうしを滑らかに繋いだ仮想曲線Ｌ１の曲率半径Ｒ１に、内管２の中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の内管２の外周面から仮想曲線Ｌ１までの径方向距離Ｈを加えた値（Ｒ１+Ｈ）が、内管２について予め規定された最小曲げ半径Ｒ２の１００〜１０７％の範囲内であると好ましく、最小曲げ半径Ｒ２の１００〜１０３％の範囲内であるとより好ましく、該最小曲げ半径Ｒ２と等しい（Ｒ１+Ｈ＝Ｒ２）と最も好ましい。

なお、図の例では、内管２の外径が、コルゲート管４の最小内径（すなわち、最小径部４２の内周面の径。）と等しいが、内管２の外径は、コルゲート管４の最小内径よりも小さくてもよい。
内管２の外径がコルゲート管４の最小内径よりも小さい場合、内管２の外周面とコルゲート管４の内周面とが径方向に離間することから、内管２が挿通された状態でコルゲート管４を曲げた場合、厳密には、内管２の中心軸線及び曲げ中心が、コルゲート管４の中心軸線及び曲げ中心とは一致しないことがあり得る。しかし、その場合でも、コルゲート管４に挿通される内管２が、内管２について予め規定された最小曲げ半径Ｒ２よりも小さな曲げ半径で曲げられるのを、十分効果的に抑制できる。

また、本実施形態のコルゲート管４は、上述したような特許文献１の可撓管とは異なり、より簡単な構造からなり、製造がより容易である、という利点もある。

ここで、図２に示すように、コルゲート管４が最大限曲げられたときに、内管２の中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の内管２の外周面の曲率半径が、内管２の中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の内管２の外周面の曲率半径について許容可能な範囲の下限値として予め規定された最小曲げ半径Ｒ２と等しくなる場合、すなわち、接触点Ｐどうしを滑らかに繋いだ仮想曲線Ｌ１の曲率半径Ｒ１に、内管２の中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の内管２の外周面から仮想曲線Ｌ１までの径方向距離Ｈを加えた値（Ｒ１+Ｈ）が、内管２について予め規定された最小曲げ半径Ｒ２と等しくなる場合（Ｒ１+Ｈ＝Ｒ２）の、コルゲート管４の構造について、さらに詳しく説明する。
この場合、次の関係が成り立つ。
２π（Ｒ２+Ｄ／２）＝（Ｇ+Ｗ）×Ｎ・・・（１）
２π×Ｒ１＝（Ｃｍ×Ｗ）×Ｎ・・・（２）
ここで、図１に示すように、コルゲート管４を最大限曲げた状態で求められる上記各接触点Ｐどうしを、コルゲート管４がまっすぐ延在した状態で繋げてなる仮想直線を、Ｌ２とする。式（１）において、Ｇは、コルゲート管４がまっすぐ延在した状態で、仮想直線Ｌ２に沿って測ったときの凸部４１間の間隔であり、言い換えれば、互いに隣接する２つの凸部４１上にある、軸線方向に互いに隣接する２つの接触点Ｐどうしの距離である。Ｎは、コルゲート管４を最大限曲げた状態で、最小曲げ半径Ｒ２の円に沿って湾曲された、中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の内管２の外周面の、一周分（２π分）に沿う、凸部４１の数であり、言い換えれば、曲率半径Ｒ１の円を描く仮想曲線Ｌ１の一周分に沿う、凸部４１の数である。Ｗは、コルゲート管４がまっすぐ延在した状態で、仮想直線Ｌ２に沿って測ったときの、凸部４１の幅であり、言い換えれば、１つの凸部４１上にある２つの接触点Ｐどうしの距離である。式（１）の左辺は、内管２の中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の内管２の外周面が最小曲げ半径Ｒ２の円に沿って湾曲した状態での、内管２の中心軸線の一周分（２π分）の長さを表している。式（１）は、内管２の中心軸線の長さが、内管２が曲げられた状態と内管２がまっすぐに延在した状態とで、変化しない、との理論のもと、立てられている。
式（２）において、Ｃｍは、コルゲート管４をまっすぐ延在させた状態で、仮想直線Ｌ２に沿って測った凸部４１の幅Ｗに対する、コルゲート管４を最大限曲げた状態で、仮想曲線Ｌ１に沿って測った凸部４１の幅Ｗ’（図２）の、割合（Ｗ’／Ｗ）である。

式（１）及び式（２）と、Ｒ１+Ｈ＝Ｒ２の関係式とから、ＮとＲ１を消去し、Ｇを求めると、
Ｇ＝（Ｒ２+Ｄ／２）×（Ｃｍ×Ｗ）／（Ｒ２−Ｈ） − Ｗ・・・（３）
となる。
このように、式（３）を満たすように、凸部４１どうし間隔Ｇや凸部４１の寸法（Ｈ、Ｗ）を調整することにより、内管２が、内管２について予め規定された最小曲げ半径Ｒ２よりも小さな曲げ半径で曲げられるのを効果的に抑制できるような、コルゲート管４（ひいては、コルゲート管４を備えた複合管１）を、得ることができる。

なお、コルゲート管４が最大限曲げられたときに、内管２の中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の内管２の外周面の曲率半径が、内管２の中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の内管２の外周面の曲率半径について許容可能な範囲の下限値として予め規定された最小曲げ半径Ｒ２以上となること、すなわち、仮想曲線Ｌ１の曲率半径Ｒ１に、内管２の中心軸線に対して曲げ中心Ｃ側の内管２の外周面から仮想曲線Ｌ１までの径方向距離Ｈを加えた値（Ｒ１+Ｈ）が、コルゲート管４に挿通される内管２について予め規定された最小曲げ半径Ｒ２以上となること（すなわち、Ｒ１+Ｈ≧Ｒ２）を満たすには、以下の（４）の不等式を満たせばよい。
Ｇ ≦ （Ｒ２+Ｄ／２）×（Ｃｍ×Ｗ）／（Ｒ２−Ｈ） − Ｗ・・・（４）

図１の例では、上述のように、凸部４１が、周方向に沿って環状に延在している。この場合、コルゲート管４が軸線方向に沿って伸縮され易くなる。このため、施工現場において、作業者が、複合管１の内管２を管継手に接続する際に、内管２の軸線方向の一端部を覆うコルゲート管４を軸線方向に縮めて内管２の上記端部を外部に露出させる作業を、容易に行うことができる点で、好適である。

コルゲート管４の壁厚Ｔは、例えば、８０〜２００μｍである。上述したように、図１の例では、コルゲート管４の壁厚Ｔが、軸線方向に沿ってほぼ一定であるが、コルゲート管４の層厚Ｔは、軸線方向に沿って変動してもよい。

複合管１は、内管２とコルゲート管４との間に、クッション性のある材料（すなわち緩衝材）から形成された緩衝層を備えていてもよい。緩衝材としては、例えば発泡樹脂、不織布、ガラス繊維、又は、ガラスウール等を好適に使用できる。また、発泡樹脂としては、例えば、無架橋ポリエチレン発泡体、架橋ポリエチレン発泡体、ウレタンフォーム等を好適に使用できる。この場合、緩衝層の外周面は、その少なくとも一部分でコルゲート管４の内周面に固定され、かつ、緩衝層の内周面は内管２の外周面に固定されないのが、好ましい。

本発明によるコルゲート管及び複合管は、例えば給水・給湯用の管等に好適に使用できる。

１：複合管、２：内管、４：コルゲート管、４１：凸部、４２：最小径部、Ｃ：曲げ中心、Ｌ１：仮想曲線、Ｌ２：仮想直線、Ｏ：中心軸線

Claims

可撓性の内管が挿通されて使用され、外周側へ突出した複数の凸部が軸線方向に沿って配列されてなる波形の管壁を有する、可撓性のコルゲート管であって、
前記内管が挿通された状態で前記コルゲート管を最大限曲げたときに、
前記コルゲート管の中心軸線に対して曲げ中心側の管壁において、少なくとも一部の前記凸部どうしが接触しているとともに、
前記内管の中心軸線に対して前記曲げ中心側の該内管の外周面の曲率半径が、前記内管の中心軸線に対して前記曲げ中心側の該内管の外周面の曲率半径について許容可能な範囲の下限値として予め規定された最小曲げ半径Ｒ２以上となることを特徴とする、コルゲート管。
前記内管について予め規定された前記最小曲げ半径Ｒ２は、前記内管の外径Ｄの１０倍である、請求項１に記載のコルゲート管。
前記凸部は、該コルゲート管の周方向に沿って、環状に延在する、請求項１又は２に記載のコルゲート管。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のコルゲート管と、
前記コルゲート管に挿通された前記内管と、
を備えたことを特徴とする、複合管。