JP2017219150A - 複合管 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、中間層を被覆層と共に短縮変形させる複合管を提供する。【解決手段】複合管１０は、 管状の管体１２と、管体１２の外周を覆う被覆層２０と、管体１２と被覆層２０との間に配置された中間層１４を有している。被覆層２０は、径方向外側へ凸となる環状の山部２２と、径方向外側が凹となる環状の谷部２４とが、管体１２の軸方向に交互に形成されて蛇腹状とされ、管体１２の外周にガイドされつつ軸方向Ｓに短縮が可能とされている。中間層１４は、谷部２４Ａと管体１２との間に圧縮されつつ挟持された圧縮挟持部１４Ａと、山部２２の径方向内側と管体１２との間の山空間内に突出された凸部２４Ａと、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、複層構造の複合管に関する。

従来から、配管を保護するために、配管を覆う種々の管が提案されている。例えば、特許文献１には、管体の外周面を可撓性の保護層で覆った複合管が開示されている。

このような複合管は、内部の管体の端部に継手などを接続する時に、保護層を剥がしたり、ずらしたりして管体端部を露出させる必要がある。しかしながら、発泡体が管体に密着していると、この露出させる作業が難しい。そこで、特許文献１では、管体の外周と接触する部分に凹凸を形成し、接触面積を減少させることで、ずらし作業を容易にしている。しかしながら、保護層をずらす時に発泡体が追従せず、管体の外表面に置き去りになることが考えられる。また、別途凹凸を形成した発泡体を成形する必要があり、手間が及びコストがかかってしまう。

特開２０１３−２３１４９０号公報

本発明は係る事実を考慮し、簡易な構成で中間層を被覆層と共に短縮変形させることが可能な複合管を提供する課題とする。

請求項１に係る複合管は、管状の管体と、管状とされて前記管体の外周を覆い、径方向外側へ凸となる環状の山部と、径方向外側が凹となる環状の谷部とが、前記管体の軸方向に交互に形成されて蛇腹状とされ、前記管体の外周にガイドされつつ前記軸方向に短縮可能な被覆層と、前記管体と前記被覆層との間に配置され、前記谷部と前記管体との間に圧縮されつつ挟持された圧縮挟持部と、前記山部の径方向内側と前記管体との間の山空間内に突出された凸部と、を有する中間層と、を有する。

請求項１に係る複合管は、管体の外周を覆う被覆層が蛇腹状とされている。この被覆層は、管体の外周にガイドされつつ軸方向に短縮が可能とされている。この複合管において、被覆層に対して軸方向に短縮させる方向へ力を作用させると、隣り合う山部同士が近づくように変形して、被覆層は短縮する。

また、中間層は、管体と被覆層の谷部の間に圧縮されつつ挟持された圧縮挟持部を有するので、圧縮挟持部で中間層が被覆層に密着される。さらに、中間層は、山部の径方向内側と管体との間の山空間内に突出された凸部を有するので、凸部が隣り合う谷部の側壁間に係合される。したがって、被覆層を軸方向に短縮させた場合に、中間層が被覆層の動きに追従しやすくなり、容易に中間層を被覆層と共に短縮させることができる。

そして、中間層の圧縮挟持部及び凸部は、被覆層の谷部と管体との間に中間層を圧縮挟持することにより、容易に形成することができる。したがって、中間層に予め凹凸を形成しておく必要がなく、複合管を簡易な構成にすることができる。

請求項２に係る複合管は、前記中間層は、シート状の発泡材で形成されている、ことを特徴とする。

中間層をシート状の発泡材で形成することで、管体に対する滑り性が向上し、継手への接続時に、被覆層を容易にずらすことが可能となる。

請求項３に係る複合管は、自然状態における前記中間層の前記軸方向の長さは、前記被覆層の前記軸方向の長さの９０％以上１００％以下である、ことを特徴とする。

中間層が管体と被覆層の間において伸張状態で保持されていると、被覆層を短縮変形させる際に、中間層と被覆層との相対移動が生じやすくなり、中間層が短縮されずに管体の外周端部を露出できないことが生じうる。そこで、中間層と被覆層との相対移動を抑制するため、自然状態における中間層の軸方向の長さは、被覆層の軸方向の長さの９０％以上１００％以下とすることが好ましい。

請求項４に係る複合管は、前記被覆層は、ＭＦＲ０．４以上の樹脂を主成分として構成されている、ことを特徴とする。

被覆層を、ＭＦＲ０．４以上とすることにより、発泡材である中間層の気泡に被覆層を形成する樹脂が入り込みやすくなり、中間層と被覆層との接合を行うことができる。

請求項５に係る複合管は、前記山部の前記軸方向の長さは、前記谷部の前記軸方向の長さよりも長い、ことを特徴とする。

請求項５に係る複合管は、被覆層の径方向外側へ凹となる環状の谷部が、軸方向の長さが径方向外側へ凸となる環状の山部よりも短い。したがって、被覆層に対して、軸方向に短縮させる方向へ力を作用させた場合、まず山部が径方向外側へ膨出するように変形し、続いて、隣り合う山部同士が近づくように、山部と谷部における変曲部分が変形する。これにより、蛇腹状の被覆層を容易に変形させて、管体の端部を露出させることができる。また、被覆層の屈曲角度や厚みに多少のバラツキがあっても、谷部が径方向外側へ膨出したり、隣り合う山部同士が近づかないで歪んだ変形状態となったりすることを抑制でき、短縮させた被覆層の外観の低下を抑制することができる。

請求項６に係る複合管は、前記中間層はシート状とされ、前記管体の外表面と全面的に接触すること、を特徴とする。

中間層は、内周面が管体の外表面と全面的に接触しているので、摩擦力が作用して、中間層及び被覆層を短縮された状態に維持することができる。これにより、管体の端部が露出された状態で維持され、継手などを接続する作業の効率が向上する。

本発明は上記構成としたので、中間層を被覆層と共に短縮変形させることの可能な複合管を、簡易な構造にすることができる。

本発明の実施形態に係る複合管を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る複合管を示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係る複合管の縦断面一部拡大図である。 本発明の複合管の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る複合管の管体の端部が露出された状態を示す縦断面図である。 図３の縦断面部分において、被覆層及び中間層が短縮変形される過程を示す図である。 図３の縦断面部分において、被覆層及び中間層が短縮変形された状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る複合管の管体の端部が露出された状態を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図１に示されるように、本実施形態に係る複合管１０は、管体１２、中間層１４、及び被覆層２０、を備えている。

管体１２は、管状とされた樹脂管であり、ポリオレフィン、ポリブテン、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル等を材料とすることができる。

被覆層２０は、管状とされ、管体１２及び中間層１４の外周を覆っている。中間層１４は、管体１２と被覆層２０の間に配置されている。被覆層２０は、樹脂性であり、ポリオレフィン、ポリブテン、ポリエチレン、ポリプロピレン、架橋ポリエチレン、塩化ビニル等を材料とすることができるが、低密度ポリエチレンがより好適に用いられる。また、使用する樹脂のＭＦＲ（Ｍｅｌｔ Ｆｌａｗ Ｒａｔｅ）は、０．４以上であることが好ましい。ＭＦＲを０．４以上にすることにより、発泡樹脂で形成される中間層１４の気泡に被覆層２０の樹脂が入り込みやすくなり、後述する中間層１４の圧縮挟持部１４Ａと被覆層２０の谷部２４との接着度を高めることができる。

図２にも示されるように、被覆層２０は、蛇腹状とされており、径方向外側へ凸となる環状の山部２２と、径方向外側が凹となる環状の谷部２４とが、管体１２の軸方向Ｓに交互に連続して形成されている。山部２２は、谷部２４よりも径方向Ｒの外側に配置されている。図３に示されるように、被覆層２０の蛇腹状の最も径方向外側の部分を外側壁２２Ａ、最も径方向内側の部分を内側壁２４Ａとすると、径方向における外側壁２２Ａと内側壁２４Ａの中間部Ｍを境界として、径方向外側を山部２２とし、径方向内側を谷部２４とする。

山部２２は、軸方向Ｓに延びる外側壁２２Ａと、外側壁２２Ａの両端から径方向Ｒに沿って延びる側壁２２Ｂを有している。外側壁２２Ａと側壁２２Ｂの間には、外屈曲部２２Ｃが形成されている。谷部２４は、軸方向Ｓに延びる内側壁２４Ａと、内側壁２４Ａの両端から径方向Ｒに延びる側壁２４Ｂを有している。内側壁２４Ａと側壁２４Ｂの間には、内屈曲部２４Ｃが形成されている。

被覆層２０の山部２２の径方向内側には、径方向内側に凹の山空間２３が形成されている。山空間２３には、後述する中間層１４の凸部１４Ｂが挿入されている。

山部２２の軸方向Ｓの長さＬ１は、谷部２４の軸方向Ｓの長さＬ２よりも長く設定されている。長さＬ１は、後述する短縮変形時の外側壁２２Ａの変形しやすさを確保するため、長さＬ２の１．２倍以上であることが好ましい。

被覆層２０の厚みは、被覆層２０を短縮させるために、最も薄い部分で０．１ｍｍ以上、最も厚い部分で０．４ｍｍ以下であることが好ましい。外側壁２２Ａの厚みＨ１は、内側壁２４Ａの厚みよりも薄くなっている。厚みＨ１は、後述する短縮変形時の外側壁２２Ａの変形しやすさを確保するため、厚みＨ２の０．９倍以下であることが好ましい。

山部２２と谷部２４の外表面での半径差ΔＲは、被覆層２０の厚みの平均の８００％以下である。半径差ΔＲが大きければ、山部２２の軸方向Ｓに沿った部分が変形しなくても、短縮のときに谷部２４が径方向外側へ膨出したり、隣り合う山部２２同士が近づかないで歪んだ変形状態となったりしにくい。半径差ΔＲが、被覆層２０の厚みの平均の８００％以下となる場合に、上記の変形状態となることを抑制するために、山部２２の軸方向Ｓの長さを谷部２４の軸方向の長さよりも長くすることが、効果的である。なお、６００％以下である場合に、より効果的である。

中間層１４は、シート状とされ、管体１２と被覆層２０との間に配置されている。中間層１４の内周面は平坦状とされ、管体１２の外周に全面的に接触しつつ、管体１２の外周を覆っている。なお、ここでの「全面的に接触」とは、全ての部分がぴったりと密着している必要はなく、実質的に全面が接触していることを意味する。したがって、シート状の中間層１４の継ぎ目部分が一部離間していたり、管体１２と被覆層２０との間でシワになった部分が一部離間していたりする場合を含んでいる。

中間層１４としては、例えば、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンジエンゴム及びこれらの樹脂の混合物を用いることができるが、ポリウレタンがより好ましい。中間層１４は、例えば、管体１２の外周長と略等しい長さの幅を有するように帯状に形成されたシート状の発泡部材を管体１２の周囲に巻き付けながら、被覆層２０となる樹脂をその外周に供給して成形することにより構成することができる。本実施形態では、弾性変形可能な発泡部材を中間層１４として用いる。

中間層１４には、谷部２４の内側壁２４Ａと管体１２との間に圧縮されつつ挟持された圧縮挟持部１４Ａが形成されている。中間層１４の厚みは、自然状態（圧縮や引っ張りなどの力が作用していない状態）で、管体１２の外周と内側壁２４Ａの径方向内側面との差よりも厚くなっている。圧縮挟持部１４Ａでは、圧縮により、中間層１４は、自然状態の厚みより薄くなっている。中間層１４の隣り合う圧縮挟持部１４Ａ同士の間には、凸部１４Ｂが形成されている。凸部１４Ｂは、圧縮挟持部１４Ａよりも大径とされ、山空間２３内へ突出されている。山空間２３内において、凸部１４Ｂの頂部（最も径方向外側部分）と外側壁２２Ａとは離間している。中間層１４は、圧縮挟持部１４Ａと凸部１４Ｂとが軸方向Ｓに交互に連続して形成され、外周面が波状となっている。

中間層１４を管体１２と被覆層２０の間から抜き出した自然状態における軸方向Ｓの長さは、被覆層２０の軸方向Ｓの長さの９０％以上１００％以下であることが好ましい。これは、中間層１４が管体１２と被覆層２０の間において伸張状態で保持されていると、被覆層２０を短縮変形させる際に、中間層１４と被覆層２０との相対移動が生じやすくなり、中間層１４が短縮されずに管体１２の外周端部を露出できないことが生じうるからである。中間層１４と被覆層２０との相対移動を抑制するため、自然状態における中間層１４の軸方向Ｓの長さは、被覆層２０の軸方向の長さの９０％以上１００％以下とすることが好ましい。

次に、本実施形態の複合管１０の製造方法について説明する。

複合管１０の製造には、例えば、図４に示す製造装置３０を用いることができる。製造装置３０は、押出機３２、ダイ３４、波付け金型３６、冷却槽３８、及び引取装置３９を有している。複合管１０の製造工程は、図４の右側が上流側となっており、右側から左側へ向かって管体１２が移動しつつ製造される。以下、この移動方向を製造方向Ｙとする。ダイ３４、波付け金型３６、冷却槽３８、引取装置３９は、製造方向Ｙに対してこの順に配置されており、押出機３２は、ダイ３４の上方に配置されている。

ダイ３４の上流には、不図示であるが、コイル状に巻き取られた管体１２、及び、中間層１４を構成する発泡部材がロール状に巻き取られたシート状部材１４Ｓが配置されている。引取装置３９により製造方向Ｙに引っ張られることによって、コイル状の管体１２及びロール状のシート状部材１４Ｓは、連続的に引き出される。連続的に引き出された管体１２の外周面には、ダイ３４の手前で、シート状部材１４Ｓが全周にわたって巻きつけられる。なお、シート状部材１４Ｓは、引張力を作用させないために、ダイ３４の手前では、弛みをもった状態とされ、ダイ３４へ挿入される。

管体１２の外周に巻き付けられたシート状部材１４Ｓの外周には、ダイ３４から溶融された樹脂材が円筒状に押し出され、樹脂層２０Ａが形成される。ここで使用する樹脂を、ＭＦＲ０．４以上の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）とすることにより、樹脂材が発泡部材の気泡に入り込みやすくなり、シート状部材１４Ｓと樹脂層２０Ａとの接合を行うことができる。

管体１２、シート状部材１４Ｓ、樹脂層２０Ａで構成される管状押出体２１が形成された後、ダイ３４の下流側に配置された波付け金型３６で波付け工程が行われる。波付け金型３６の内周には、被覆層２０の山部２２に対応する部分に環状のキャビティ３６Ａが形成され、谷部２４に対応する部分に環状の内側突起３６Ｂが形成されている。各キャビティ３６Ａには、一端がキャビティ３６Ａと連通し波付け金型３６を貫通した通気孔３６Ｃが形成されている。キャビティ３６Ａ内は、通気孔３６Ｃを介して、波付け金型３６の外側から吸気が行われる。

ダイ３４の下流側で、波付け金型３６は、内側突起３６Ｂにより樹脂層２０Ａを押圧しつつ管状押出体２１の外周を覆い、管体１２と共に製造方向Ｙへ移動する。このとき、波付け金型３６の外側から吸気を行い、キャビティ３６Ａ内を負圧にする。これにより、樹脂層２０Ａが径方向外側へ移動し、波付け金型３６に沿った蛇腹状の被覆層２０が形成される。

このとき、シート状部材１４Ｓは、被覆層２０の山部２２に対応する山空間２３でキャビティ３６Ａ内へ入り込み、凸部１４Ｂが形成される。被覆層２０の谷部２４の内側壁２４Ａに対応する部分は、被覆層２０との接着が維持されると共に管体１２と内側壁２４Ａとの間で圧縮され、圧縮挟持部１４Ａが形成される。

波付け金型３６で波付け工程が行われた後、被覆層２０は、冷却槽３８で冷却される。このようにして、複合管１０が製造される。

次に、本実施形態の複合管１０の作用について説明する。

本実施形態に係る複合管１０と継手とを接続する際には、図２に示す状態の被覆層２０に対し、被覆層２０を軸方向Ｓに短縮させて管体１２を露出させる方向の力を作用させる。ここで、山部２２の外側壁２２Ａと谷部２４の内側壁２４Ａとを比較すると、軸方向Ｓの長さＬ１はＬ２よりも長く、厚みＨ１はＨ２よりも薄い。したがって、外側壁２２Ａは内側壁２４Ａよりも変形しやすく、図６に示されるように、径方向外側へ膨出するように変形する。続いて、図７に示されるように、隣り合う山部２２同士が近づくように、山部２２の外屈曲部２２Ｃと谷部２４の内屈曲部２４Ｃが変形する。このようにして、図５に示されるように、一端部の被覆層２０は、管体１２が露出される方向へ移動する。

このとき、中間層１４は、圧縮挟持部１４Ａが被覆層２０に密着され、凸部１４Ｂが隣り合う谷部２４の側壁２４Ｂの間に係合し、被覆層２０と共に短縮する。これにより、図８に示すように、管体１２の端部を露出させることができる。

本実施形態の複合管１０によれば、上記のように、被覆層２０を短縮させる際に、外側壁２２Ａが膨出するように変形する。したがって、被覆層２０の屈曲角度や厚みに多少のバラツキがあっても、谷部２４が径方向外側へ膨出したり、隣り合う山部２２同士が近づかないで歪んだ変形状態となったりすることを抑制できる。これにより、短縮させた被覆層２０の外観の低下を抑制することができる。

なお、本実施形態では、外側壁２２Ａの厚みＨ１を内側壁２４Ａの厚みＨ２よりも薄くしたが、厚みＨ１は厚みＨ２と同程度であってもよい。

また、本実施形態では、外側壁２２Ａを軸方向Ｓに沿った略直線状としたが、径方向外側へ膨出する弧状としてもよい。さらに、内側壁２４Ａについて、径方向内側へ膨出する弧状としてもよい。

また、本実施形態では、管体１２と被覆層２０の間に中間層１４を設けたが、中間層１４はなくてもよい。本実施形態のように中間層１４を設けることにより、被覆層２０と管体１２とが接着して互いに相対移動しにくくなることを抑制できる。また、中間層１４と管体１２との間の滑りにより、管体１２と中間層１４及び被覆層２０とを相対移動させて、容易に管体１２の端部を露出させることができる。

また、本実施形態では、中間層１４は、管体１２の外周面と全面的に接触している。したがって、管体１２と中間層１４及び被覆層２０とを相対移動させて管体１２の端部を露出させた後、管体１２の外周と中間層１４の内周との間の摩擦力により、中間層１４及び被覆層２０を、短縮された位置に容易に保持することができる。

また、本実施形態では、中間層１４の圧縮挟持部１４Ａが被覆層２０に密着され、凸部１４Ｂが隣り合う谷部２４の側壁２４Ｂの間に係合している。したがって、中間層１４は被覆層２０の動きに追従しやすくなり、中間層１４が管体１２の外周に置き去りになることが抑制され、容易に被覆層２０と共に短縮させることができる。

１０ 複合管、 １２ 管体、 １４ 中間層、 １４Ａ 圧縮挟持部、
１４Ｂ 凸部、 １４Ｓ シート状部材、 ２０ 被覆層、 ２２ 山部、
２２Ａ 外側壁、 ２３ 山空間、 ２４ 谷部、 ２４Ａ 内側壁、 Ｓ 軸方向

Claims (6)

1. 管状の管体と、
   管状とされて前記管体の外周を覆い、径方向外側へ凸となる環状の山部と、径方向外側が凹となる環状の谷部とが、前記管体の軸方向に交互に形成されて蛇腹状とされ、前記管体の外周にガイドされつつ前記軸方向に短縮可能な被覆層と、
   前記管体と前記被覆層との間に配置され、前記谷部と前記管体との間に圧縮されつつ挟持された圧縮挟持部と、前記山部の径方向内側と前記管体との間の山空間内に突出された凸部と、を有する中間層と、
   を有する複合管。
2. 前記中間層は、シート状の発泡材で形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の複合管。
3. 自然状態における前記中間層の前記軸方向の長さは、前記被覆層の前記軸方向の長さの９０％以上１００％以下である、ことを特徴とする請求項２に記載の複合管。
4. 前記被覆層は、ＭＦＲ０．４以上の樹脂を主成分として構成されている、ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の複合管。
5. 前記山部の前記軸方向の長さは、前記谷部の前記軸方向の長さよりも長い、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の複合管。
6. 前記中間層はシート状とされ、前記管体の外表面と全面的に接触すること、を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１に記載の複合管。