JP7455776B2 - 液輸送管および液輸送管の製造方法 - Google Patents
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Description
<管路更新工事>
本発明が適用された水輸送管4は、既設管3の管路に内挿管を挿入し管路更新を行うための内挿管である。図1に示すように、管路更新工事としては、一例として、水力発電所において水輸送管として使用されてきた既設管3の管路更新工事が挙げられる。水力発電では、貯水池、調整池などの水源地1から発電設備2が設置された発電所まで水を供給するため管路で繋ぎ、水源地1と発電設備2との落差によって発電設備2を構成する水車を回して発電を行う。水源地1と発電設備2とを繋ぐ管路を構成する既設管3は、傾斜地に敷設された露出管である。既設管3には、水圧鉄管などが用いられている。
図3は、水輸送管4の断面図である。水輸送管4は、熱可塑性樹脂として高密度ポリエチレン材料を使用した成形体であって、耐薬品性、耐腐食性、耐摩耗性、耐衝撃性、および軽量性に優れた管である。なお、水輸送管4の成形樹脂には、顔料、酸化防止剤、安定剤などの添加剤などを含んでいてもよい。また、水輸送管4の成形樹脂には、カップリング材が含まれていてもよい。さらに、水輸送管4の成形樹脂には、強度を高めるためにガラス繊維を含んでいてもよい。水輸送管4は、例えば口径が450mm程度から2000mm程度の管である。また、1本の水輸送管4における管軸方向の有効長Lは、1000mm程度から5000mm程度である。
引張強度:周方向…40MPa以上
軸方向…24MPa以上
ヤング係数:周方向…2500MPa以上
軸方向…1300MPa以上
また、水輸送管4として使用される高密度ポリエチレン管の引張強度とヤング率は以下の通りである。
ヤング係数:980MPa以上
これに対して、一例として、補強部15を構成する高強度繊維シート15aである炭素繊維クロスシートの引張強度とヤング率は以下の通りである。
ヤング係数(平均値:)245000MPa
このように、補強部15は、樹脂部14よりも明らかに引張強度およびヤング係数が高い部分となっている。
樹脂部14には、発熱体16が配置されている。発熱体16は、コイル形状を有し、樹脂部14の内周面に固定されている。そして、発熱体16の接続端子が受口部13の外方に導出されている。発熱体16は、接続端子を介して制御装置に接続され、設定された通電条件で発熱し、樹脂部14を溶融する。樹脂部14の内径、すなわち受口部13の受口内径d2は、差口外径D1と同じ、または、ほぼ同じである。また、差口部12における管軸方向の差口長さは、受口部13における管軸方向の受口長さと同じ、または、ほぼ同じである。
次に、以上のように構成された水輸送管4の製造方法について説明する。図6は、水輸送管4の製造方法の工程図である。水輸送管4は、一例として、巻付押出成形によって製造される。すなわち、溶融状態にある熱可塑性樹脂材料を押出機から押し出された帯状の面状樹脂を、回転している円筒形状を有した金型に対して螺旋状に一層または複数層、巻き付け、冷却固化させることによって成形される。
工程P17において、樹脂部14の外周面には、補強部15が設けられる。ここで、図7は、工程P17における補強部15の固定方法を示す工程図である。
・繊維重量 200g/m2
・シート厚さ 0.111mm
・密度 1.80g/cm2
・引張強度(平均値) 3400MPa
・ヤング係数(平均値) 245000MPa
次いで、工程P23において、樹脂部14の外周面には、接着剤を塗布する。図8(a)および(b)は、接着剤を樹脂部14の外周面に塗布するための塗布ノズル21である。塗布ノズル21は、接着剤22を吐出するノズル部21aを有している。ノズル部21aの幅は、一例として、樹脂部14の外周面における管軸方向の長さに対応している。または、樹脂部14の外周面における管軸方向の長さよりも短い。
以上のように製造された水輸送管4は、上記図1および図2に示すように、既設管3に設けられた開口部6から既設管3内に挿入される。水輸送管4は、管本体11の外周面と受口部13の外周面の段差も小さいことから、開口部6から既設管3内に円滑に挿入され、既設管3内を所定位置まで円滑に移動させることができる。
以上のような水輸送管4は、以下のように列挙する効果を得ることができる。
(1-1)受口部13において、樹脂部14の外周に補強部15が設けられることで、樹脂部14の薄肉化が可能となる。結果として、受口外径D2が小径化されることで、より管内径dの大きい水輸送管4の既設管3への挿入が可能となる。
(1-5)補強部15は、高強度繊維シート15aを樹脂部14に巻回して構成されている。高強度繊維シート15aは、管本体11や樹脂部14よりも引張強度およびヤング係数が高い。したがって、樹脂部14を薄肉化しても、その分の樹脂部14の強度低下を補強部15で補うことができる。例えば、受口管厚t4を管本体11の管厚tより薄くしても、その強度を、受口部13xの強度と同程度またはそれよりも高くできる。
・水輸送管4の製造方法は、図6および図7の工程に限定されるものではない。一例として、図7における、補強材である高強度繊維シート15aを所定長にカットし(工程P22)、含浸剤23を高強度繊維シート15aに含浸させる(工程P24)。そして、樹脂部14の外周面に接着剤22を塗布し(工程P23)、樹脂部14の外周面に含浸剤23が含浸された高強度繊維シート15aを巻回する(工程P25)ようにしてもよい。
・高強度繊維シート15aに含浸される含浸剤23は、エポキシ樹脂に限定されるものではなく、他の熱硬化性樹脂(フェノール樹脂、メラミン樹脂など)でもよい。
・補強部15は、受口部13の先端S1から境界位置S3を過ぎ管本体11の外周面と重なる位置まで設けるようにし、受口部13および管本体11の強度を高めるようにしてもよい。
・輸送する液体としては、水や海水の他に、下水であってもよいし、薬液であってもよい。
11…管本体
12…差口部
13…受口部
14…樹脂部
15…補強部
15a…高強度繊維シート
16…発熱体
22…接着剤
23…含浸剤
Claims (8)
- 既設管に挿入される内挿管となる液輸送管であって、
熱可塑性樹脂により成形された管本体と、
前記管本体の端部において、差口部が挿入される受口部とを備え、
前記受口部は、前記管本体と一体の樹脂部と、前記樹脂部の外周において、前記樹脂部を補強する補強部とを備え、
前記受口部は、外周面形状が、外周側直線部と外周側傾斜部とを備え、前記外周側直線部が前記外周側傾斜部を介して前記管本体の外周面に繋がっており、
前記外周側直線部における受口外径は、前記管本体の管外径より大径であるとともに、前記外周側直線部における受口内径は、前記管本体の管内径より大径であり、
前記外周側直線部における前記樹脂部の管厚は、前記管本体の管厚より薄く構成され、
前記補強部は、前記外周側直線部の先端から前記外周側直線部と前記外周側傾斜部との境界位置までの範囲に設けられている
液輸送管。 - 前記補強部は、前記外周側直線部の先端から前記外周側傾斜部と前記管本体の外周面との境界位置まで設けられている
請求項1に記載の液輸送管。 - 前記補強部は、少なくとも引張強度およびヤング係数のうちの1つが前記管本体よりも高く構成されている
請求項1または2に記載の液輸送管。 - 前記補強部は、高強度繊維シートを前記樹脂部に巻回して構成されている
請求項1ないし3のうち何れか1項に記載の液輸送管。 - 前記高強度繊維シートは、前記樹脂部に対して固定のための含浸剤が含浸されている
請求項4に記載の液輸送管。 - 前記樹脂部は、ポリエチレン樹脂であり、
前記含浸剤は、エポキシ樹脂である
請求項5に記載の液輸送管。 - 前記樹脂部は、発熱体を備え、
前記受口部は、前記差口部と電気融着される
請求項1ないし6のうち何れか1項に記載の液輸送管。 - 既設管に挿入される内挿管となる液輸送管の製造方法であって、
熱可塑性樹脂により成形された前記液輸送管の受口部となる部分を外周から薄肉化し、
薄肉化された前記部分の外周に補強部を形成する
液輸送管の製造方法。
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