JP5836082B2

JP5836082B2 - 樹脂管

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Publication number: JP5836082B2
Application number: JP2011255324A
Authority: JP
Inventors: 真輔松本; 健司中井
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: JP2013108590A

Description

この発明は、採熱機能を備えた樹脂管に関するものである。

従来より、老朽化した下水道、農業用水路等の既設管路を更生するため、既設管路内において、樹脂管、例えば、強化プラスチック複合管を順次接合して更生管を製管し、更生管を新設管路として利用することが提案され、実施されている。この強化プラスチック複合管は、直管状の管本体の一端に短筒状の受口部が固定されるとともに、管本体の他端にテーパー面の挿口部が形成されている。そして、強化プラスチック複合管の管本体及び受口部は、内周側から順に内方ＦＲＰ層、レジンモルタル層及び外方ＦＲＰ層を積層して形成されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、下水道は、通常地中に埋設されていることから、下水道を流下する下水は外気の影響を受けにくく、年間を通してほぼ一定の水温に維持されている。このため、下水を熱源として様々な用途、例えば、降雪地域における融雪に利用することが提案されている。具体的には、下水道管の長手方向に平行な複数本の直管及び直管の端部同士を接続するベント管からなる採熱管と、該採熱管の間隙及び周囲に充填された保護材とからなるジャケット状の採熱設備を製作し、この採熱設備を下水道管の外周面に設置するとともに、採熱設備をヒートポンプユニットに配管接続し、採熱設備を介して採熱された下水熱をヒートポンプユニットを介して活用するようにしている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−２０５７１１号公報特開２００８−２４１２２６号公報

しかしながら、前述した採熱設備は下水道管の管頂側外周面に設置されているため、通常下水道管の管底側を流下する下水の熱を下水道管の内部空間及び下水道管体を経て採熱しなければならず、伝熱性能が低下して下水熱を効率よく採熱することができない他、採熱した下水熱の一部が地中に放散することを避けられない。また、既設の下水道管に採熱設備を配置するためには、道路等を掘削して下水道管を露出させる必要があり、作業が大がかりとなってコストがかさむものとなる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、通常下水道管の管底側を流下する下水に対応して下水熱を効率よく採熱することのできる採熱機能を備えた樹脂管を提供するものである。

本発明は、一端に受口部が設けられるとともに、他端に挿口部が形成された直管状の管本体を備え、一の管本体の受口部に同じ構造を有する他の管本体の挿口部を挿入することにより、下水道管内で順に接合されて更生管を形成する樹脂管において、管本体の内部に、管本体の一端近傍から他端近傍にわたるように設けられて熱交換用媒体が流れる管材と、管材の内側に設けられて最内層を形成する、下水や排水を流す流路形成層とを備え、管材の何れか一方に、上記一の管本体の受口部に上記他の管本体の挿口部を挿入することによって、当該一の管本体の管材と当該他の管本体の管材とが接続される接続部が設けられることを特徴とするものである。

本発明によれば、管本体の内部に流路形成層を介して熱交換用媒体が流れる管材が配設されることにより、通常管底側下半部を流下する下水の円滑な流れを損なうことなく、その熱を効率よく採熱することができる。また、複数本の管本体を長手方向に沿って順次接合することができるとともに、接合した複数本の樹脂管の長さに対応する長さの管材を得ることができ、下水熱を設定距離にわたって採熱することができる。

本発明において、前記管材が流路形成層と接触していることが好ましい。これにより、下水熱を流路形成層を経て効率よく採熱することができる。

本発明において、前記管材を流路形成層とともに挟むように管材の外側に充填層又は保温層が設けられることが好ましい。これにより、管材を流れる熱交換用媒体の熱の漏出を抑制することができる。

本発明において、前記管材が管本体の長手方向に平行な複数本の直管又は波型管と、各直管又は波型管の前後各端部にそれぞれ設けられた接続部とから構成されることが好ましい。これにより、樹脂管を順次接合すれば、接続した複数本の樹脂管の長さに相当する複数本の管材を得ることができる。

本発明において、前記管材が１本の管路を形成するように前後各端部において複数の折り返し部を有する折り返し管と、折り返し管の一端部及び他端部にそれぞれ設けられた接続部とから構成されることが好ましい。これにより、樹脂管を順次接合すれば、接続した複数本の樹脂管にわたってつづら折り状に順次連続する１本の管材を得ることができる。また、１個の接続部を順に接続すればよいことから、接続作業が容易となる。

本発明において、前記管材が螺旋状に巻回された１本又は複数本の螺旋管と、各螺旋管の前後各端部に設けられた接続部とから構成されることが好ましい。これにより、樹脂管を順次接合すれば、接続した複数本の樹脂管にわたって螺旋状に連続する１本又は複数本の管材を得ることができる。

本発明において、前記管材が管本体の長手方向に平行な複数本の直管又は波型管と、複数本の直管又は波型管の前後各端部をそれぞれ接続するヘッダーと、各ヘッダーにそれぞれ設けられた接続部とから構成されることが好ましい。これにより、樹脂管を順次接合すれば、接続した複数本の樹脂管の長さに略相当する、並列接続された複数本の直管又は波型管を有する１本の連続する管材を得ることができる。また、１個の接続部を順に接続すればよいことから、接続作業が容易となる。

本発明において、前記流路形成層が金属材料又はプラスチック材料であることが好ましい。これにより、樹脂管を成形する際に管材を配設する場合、あるいは、既存の樹脂管や接合された複数本の樹脂管からなる既設管路に管材を配設する場合に合わせて、流路形成層を選択することができる。

なお、本発明において、内側、外側とは、管本体の内径側、外径側を指すものとする。

本発明によれば、通常下水道管の管底側を流下する下水に対応して下水熱を効率よく採熱することができる。

本発明の樹脂管の一実施形態を示す側面図である。図１の樹脂管の正面図である。図１の樹脂管の管本体の積層構成を模式的に示す部分断面図である。図１の樹脂管を製造する成形装置の一例を模式的に示す正面図である。図１の樹脂管を複数本接合して示す側面図である。本発明の樹脂管の一実施形態の変形例を示す正面図である。図６の樹脂管の正面図である。本発明の樹脂管の他の実施形態を示す正面図である。図８の樹脂管を製造する成形装置の一例を模式的に示す斜視図である。本発明の樹脂管の他の実施形態の変形例を示す正面図である。流路形成層（面材）及び流路形成層の裏面に配置された管材の一例を示す裏面図である。図１１の管材が配置された流路形成層を樹脂管の管底側に配置して示す正面図である。図１１の管材が配置された流路形成層が、接合された複数本の樹脂管の管底側にわたって設置されるとともに、その管材が充填層（モルタル層）によって埋設された状態を説明する縦断面図である。流路形成層（面材）、流路形成層の裏面に配置された管材及び管材を埋設する充填層（モルタル層）からなる突出部を樹脂管の管底側に配置して示す側面図である。図１１の流路形成層及び流路形成層に配置された管材の他の例を説明する裏面図である。本発明の樹脂管のもう一つの実施形態を模式的に示す斜視図である。本発明の樹脂管のさらなる実施形態を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１乃至図３には、本発明の樹脂管１の一実施形態が示されている。

この樹脂管１は、直管状の管本体２と、管本体２の一端側外周面に固定された短筒状の受口部３とからなり、管本体２の他端部にはテーパー面の挿口部２ａが形成されている。そして、樹脂管１の管本体２は、内周側から流路形成層２１、充填層としてのモルタル層２２、内方ＦＲＰ層２３、レジンモルタル層２４、外方ＦＲＰ層２５の順に積層された積層体であって、モルタル層２２に熱交換用媒体が流通可能な管材４が埋設されている。この管材４は、図示しないスペーサを介して互いに設定間隔をおいて簾状に連結された複数本の直管４１と、各直管４１の前後各端部に固定された、互いに接続可能な接続部、具体的には、雌雄の管継手４２，４３とからなり、各管継手４２，４３は、管本体２のモルタル層２２の前後各端面を越えて外方に突出されている。

ここで、管材４の直管４１は、ステンレス、チタン、銅等の金属材料、架橋ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、または、ポリエチレン等の内外熱可塑性樹脂層の間にアルミ等の金属材料層を積層した複合材料によって円形、楕円形、あるいは、矩形に形成されたものである。また、管継手４２，４３としては、直管４１が熱可塑性樹脂や複合材料から形成される場合には、それらの直管４１とワンタッチで接続できる、出願人の製造販売に係るエスロカチット、メタッチ（いずれも登録商標）を利用することができる。

このような樹脂管１は、従来公知のフィラメントワインディング成形法の成形装置を利用して成形することができる。具体的には、成形装置５は、図４に示すように、水平に延びる回転軸５１を中心に回転する一側が開放された円筒形の金型５２に無端のスチールベルト５３を螺旋状に巻回して構成され、スチールベルト５３の外表面によって円筒状型面が形成されるとともに、金型５２の回転によりスチールベルト５３の円筒状型面が前進するものである。そして、金型５２の開放端に達したスチールベルト５３は、金型５２の内部を通って元の位置に戻り、再び金型５２に巻回される。また、金型５２は、その開放端側が硬化炉５４内に臨むように配置されている。さらに、金型５２の後半部には、金型５２に臨んで繊維強化材としての内方ガラスロービング５５、該内方ガラスロービング５５に含浸される液状の不飽和ポリエステル樹脂組成物５６、無機充填材を含有する不飽和ポリエステル樹脂組成物からなるレジンモルタル５７、外方ガラスロービング５８、該外方ガラスロービング５８に含浸される液状の不飽和ポリエステル樹脂組成物５９が順に供給できるように配置されている。

したがって、樹脂管１を成形装置５を用いて製造するには、まず、金型５２を回転自在なフリーの状態に維持し、スチールベルト５３によって形成される円筒状型面に、繊維強化材としてのガラス基材、例えば、ガラスクロス等に液状の不飽和ポリエステル樹脂組成物を含浸させて設定長さ範囲の全周にわたって巻き付け、流路形成層２１を形成する。次いで、流路形成層２１の外周面に充填材としてのモルタルを供給し、図示しないヘラやローラ等によって均一に均して充填層であるモルタル層２２を形成した後、モルタル層２２に前後各端部に互いに接続可能な雄雌の管継手４２，４３を固定した複数本の直管４１を周方向に設定間隔をおいて全周にわたって埋設する。この際、各直管４１の前後各端部にそれぞれ設けられた各管継手４２，４３は、モルタル層２２の前後各端面を越えて突出するように配置される。

モルタル層２２に管継手４２，４３を設けた複数本の直管４１を配置したならば、金型５２を回転軸５１を介して回転させ、スチールベルト５３によって形成された円筒状型面、すなわち、円筒状型面に積層された流路形成層２１及び管材４が埋設されたモルタル層２２を回転させながら硬化炉５４方向に移動させる。そして、モルタル層２２の先端において、その外周面に内方ガラスロービング５５を螺旋状に巻回するとともに、内方ガラスロービング５５に液状の不飽和ポリエステル樹脂組成物５６を供給して含浸させ、内方ＦＲＰ層２３を形成する。次いで、金型５２が回転することで硬化炉５４方向に移動した内方ＦＲＰ層２３の先端において、その外周面にレジンモルタル５７を供給し、図示しないヘラやローラ等によって均して均一な厚みのレジンモルタル層２４を形成する。その後、硬化炉５４方向にさらに移動したレジンモルタル層２４の先端において、その外周面に外方ガラスロービング５８を螺旋状に巻回するとともに、該外方ガラスロービング５８に液状の不飽和ポリエステル樹脂組成物５９を供給して含浸させ、外方ＦＲＰ層２５を形成する。

これらの内方側から順に積層された流路形成層２１、管材４が埋設されたモルタル層２２、内方ＦＲＰ層２３、レジンモルタル層２４及び外方ＦＲＰ層２５からなる積層体は、金型５２の回転によって硬化炉５４内に移動し、硬化炉５４において加熱され、未硬化の不飽和ポリエステル樹脂組成物が硬化される。これにより、樹脂管１の管本体２を成形することができる。

その後、詳細には図示しないが、管本体２の外径に対応する内径の、内方ＦＲＰ層、レジンモルタル層及び外方ＦＲＰ層からなる強化プラスチック複合管（樹脂管）を成形し、その樹脂管を切断して得られた短筒状の受口部３を管本体２の一端に接着剤を塗布して嵌挿することにより、樹脂管１を製造することができる。

このようにして製造された樹脂管１を下水道管内で順に接合して更生管を製管し、既設管路を更生すれば、接合した本数の樹脂管１の長さに相当する長さの採熱機能を得ることができる。すなわち、図５に示すように、一方の樹脂管１の受口部３に他方の樹脂管１の挿口部２ａを挿入することにより、一方の樹脂管１における管材４の受口部側管継手４２と、他方の樹脂管１における管材４の挿口部側管継手４３とを接続することができ、接合された樹脂管１の長さに相当する複数本の管材４を得ることができる。そして、設定本数の樹脂管１を順に接合したならば、詳細には図示しないが、到達側マンホールに臨む最前の樹脂管１の前端側管継手４２をヘッダー等を介して集合するとともに、発進側マンホールに臨む最後の樹脂管１の後端側管継手４３をヘッダー等を介して集合し、これらのヘッダー等を図示しないヒートポンプユニットに配管接続すればよい。

なお、前述した実施形態においては、管本体２に、複数本の直管４１の前後各端部に管継手４２，４３を設けて構成された管材４を配設した場合を例示したが、図６及び図７に示すように、前後各端部近傍において順次折り返されて１本の管路を形成する折り返し管４４の受口部側端部及び挿口部側端部にそれぞれ管継手４２，４３を設けて管材４を形成するようにしてもよい。これにより、樹脂管１を順に接合する際、管継手４２，４３の接続は１箇所ですみ、作業が容易となる。

また、管本体２の全周にわたって管材４を配設して樹脂管１を形成する場合を説明したが、図６及び図７に示したように、樹脂管１の管本体２の管底側下半部にのみに配設してもよい。

この場合、図８に示すように、管本体２の管底側下半部に上方に凹状に湾曲した断面略放物線状の流路形成層２１１及び該流路形成層２１１と管本体２の管底側内周面との空間を埋める充填層としてのモルタル層２２１からなる突出部２ｘを形成し、この突出部２ｘのモルタル層２２１に管材４を埋設することもできる。

このような管底側下半部に突出部２ｘを有する樹脂管１（管本体２）を成形するには、図９に示すように、突出部２ｘに対応する形状の切欠部６１ｘが長手方向にわたって形成された縮径可能な金型６１を用意するとともに、金型６１に臨んで液状の不飽和ポリエステル樹脂組成物が貯留された槽６２を通過可能なガラスロービング６３及びレジンモルタル６４が供給できるように配置された従来公知のフィラメントワインディング法の成形装置６を用いればよい。

具体的には、金型６１の切欠部６１ｘに沿って液状の不飽和ポリエステル樹脂組成物を含浸させたガラスクロス等の繊維強化材を配置して切欠部６１ｘを覆う断面略放物線状の流路形成層２１１を形成し、次いで、流路形成層２１１の外周面に充填材としてのモルタルを供給して切欠部６１ｘを埋める充填層としてのモルタル層２２１を形成した後、モルタル層２２１に管材４を埋設する。その後、金型６１を回転させるとともに、軸心方向に往復移動させた状態で、管材４を埋設したモルタル層２２１の外周面及び金型６１の外周面に内方ＦＲＰ層２３、レジンモルタル層２４及び外方ＦＰＲ層２５を順に積層して積層体を成形すればよい。

このようにして、流路形成層２１１、管材４を埋設したモルタル層２２１、内方ＦＲＰ層２３、レジンモルタル層２４、外方ＦＰＲ層２５を順に積層した積層体を成形したならば、詳細には図示しないが、金型６１を縮径させ、金型６１から積層体を離脱させた後、積層体を硬化炉に搬送して加熱し、未硬化の不飽和ポリエステル樹脂組成物を硬化させることにより、図８に示した樹脂管１（管本体２）を成形することができる。

ここで、図１０に示すように、管本体２の管底側下半部に弦状の流路形成層２１２及び弓形状のモルタル層２２２からなる突出部２ｙを形成し、この突出部２ｙのモルタル層２２２に折り返し管４４及び管継手４２，４３からなる管材４を配設してもよく、その場合は、突出部２ｙに対応する弓形状の切欠部を形成した金型（図示せず）を用いて同様に成形すればよい。

ところで、前述した実施形態においては、管材４を管本体２の管底側下半部に配設した樹脂管１を金型を利用して成形する場合を例示したが、図１１に示すように、流路形成層２１としてステンレス板、チタン板、銅板等の金属板やＦＲＰ板、あるいは、熱伝導率の高いプラスチックシートを用い、これらの面材２１３の裏面に折り返し管４４及び折り返し管４４の各端部に設けられた管継手４２，４３からなる管材４を配設しておき、既存の樹脂管を順に接合して更生管を製管する際、あるいは、既設管路において、管材４を配設した面材２１３を樹脂管内に持ち込んでその管底側に配置した後（図１２参照）、管本体２の内周面と面材２１３との間に充填材としてのモルタルを充填して充填層、すなわち、モルタル層２２３を形成し、管材４を埋設して樹脂管１に形成してもよい（図１３参照）。

また、既存の樹脂管を順に接合して更生管を製管する際、あるいは、既設管路において、管本体の管底側に充填材としてのモルタルを充填した後、管材４を配設した面材２１３を管内に持ち込み、隣接する面材２１３，２１３の管継手４２，４３を接続しながら面材２１３を未硬化のモルタルに配置して樹脂管１に形成したり、管本体２の管底側に充填材としてのモルタルを充填して充填層としてのモルタル層２２を形成するとともに、モルタル層２２に管材４を埋設し、次いで、モルタル層２２を流路形成層２１としての面材２１３で覆って樹脂管１に形成してもよい。この際、充填層としてのモルタル層２２を流路形成層２１（面材２１３）で覆うことなく打ちっぱなしのままとしてもよい。

さらには、詳細には図示しないが、予め面材２１３、該面材２１３の裏面に配設された管材４及び該管材４を埋設する断面弓形状の充填層としてのモルタル層２２３からなる突出部２ｚを形成しておき、突出部２ｚを既存の樹脂管内に搬入してその管底側に配置し、隣接する突出部２ｚの管継手４２，４３を順に接続するようにしてもよい（図１４参照）。この突出部２ｚを配置する場合には、面材２１３同士の突き合わせ部や、面材２１３と管本体の内周面との突き合わせ部からの下水の漏出を防止するため、面材２１３同士の突き合わせ部を、接続した管継手４２，４３とともに埋設するようにモルタルを充填し、さらには、面材２１３と管本体の内周面との突き合わせ部にＦＲＰを積層して下水の漏出を防止する必要がある。

あるいは、充填材としてのモルタルに代えて、管材４が配設された面材２１３の裏面側に保温材からなる保温層、例えば、グラスウールからなるシート材が設けられてもよい。

この場合、折り返し管４４に代えて、複数本の直管４１、複数本の直管４１の前後各端部を連結する一対のヘッダー４５及び各ヘッダー４５に設けられた管継手４２，４３からなる管材４を配設したり（図１５参照）、あるいは、前述したように、複数本の直管４１及び各直管４１の前後各端部に設けられた管継手４２，４３からなる管材４を配設してもよい。

このような管材４を配設した面材２１３を樹脂管の管底側下半部に配置することで樹脂管１に形成することができることから、既存の樹脂管や既設管路に簡単に採熱機能を付与することができる。

また、管材４の管としては、直管４１以外にも、周方向に凹凸を繰り返す波型管（図１６参照）や、管本体２の前端から後端にかけて螺旋状に巻き回した１本又は複数本の螺旋管（図１７参照）を採用することもできる。

１樹脂管
２管本体
２ａ挿口部
２１，２１１，２１２，２１３流路形成層
２２，２２１，２２２，２２３充填層（モルタル層）
３受口部
４管材
４１直管
４２，４３接続部（管継手）
４４折り返し管
４５ヘッダー

Claims

一端に受口部が設けられるとともに、他端に挿口部が形成された直管状の管本体を備え、一の管本体の受口部に同じ構造を有する他の管本体の挿口部を挿入することにより、下水道管内で順に接合されて更生管を形成する樹脂管において、管本体の内部に、管本体の一端近傍から他端近傍にわたるように設けられて熱交換用媒体が流れる管材と、管材の内側に設けられて最内層を形成する、下水や排水を流す流路形成層とを備え、管材の何れか一方に、上記一の管本体の受口部に上記他の管本体の挿口部を挿入することによって、当該一の管本体の管材と当該他の管本体の管材とが接続される接続部が設けられることを特徴とする樹脂管。
請求項１に記載の樹脂管において、前記管材が流路形成層と接触していることを特徴とする樹脂管。
請求項１又は２に記載の樹脂管において、前記管材を流路形成層とともに挟むように管材の外側に充填層又は保温層が設けられることを特徴とする樹脂管。
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の樹脂管において、前記管材が管本体の長手方向に平行な複数本の直管又は波型管と、各直管又は波型管の前後各端部にそれぞれ設けられた接続部とから構成されることを特徴とする樹脂管。
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の樹脂管において、前記管材が１本の管路を形成するように前後各端部において複数の折り返し部を有する折り返し管と、折り返し管の一端部及び他端部にそれぞれ設けられた接続部とから構成されることを特徴とする樹脂管。
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の樹脂管において、前記管材が螺旋状に巻回された１本又は複数本の螺旋管と、各螺旋管の前後各端部に設けられた接続部とから構成されることを特徴とする樹脂管。
請求項１乃至４の何れか一つに記載の樹脂管において、前記管材が管本体の長手方向に平行な複数本の直管又は波型管と、複数本の直管又は波型管の前後各端部をそれぞれ接続するヘッダーと、各ヘッダーにそれぞれ設けられた接続部とから構成されることを特徴とする樹脂管。
請求項１に記載の樹脂管において、前記流路形成層が金属材料又はプラスチック材料であることを特徴とする樹脂管。