(57)【要約】【課題】  熟練技能を要する溶接法に代えて接着法でパイプを繋ぎ合わせ、作業車の円滑な走行，効率的な冷暖房を可能にする園芸施設用パイプレールを構築する。【解決手段】  園芸施設内に引き込まれた給水管，排水管に接続され、溝方向に沿って敷設された作業車走行用のパイプレールであり、第一パイプ１０の縮径端部１１を第二パイプ２０に挿し込み、Ｏリング３２，３３により隙間Ｇを一定に保った状態でエポキシ樹脂接着剤を注入し、接着剤層３１で第一パイプ１０に第二パイプ２０を接着する。適正な嵌合長さＬ，接着長さＬ1を設定することにより、接着強度が高い接続部が得られる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
園芸施設内に引き込まれた給水管，排水管に接続され、溝方向に沿って敷設された作業車走行用のパイプレールであり、第一パイプの縮径管端を第二パイプに挿し込み、縮径管端と第二パイプの内周面との間で管軸方向に沿った少なくとも二箇所にＯリングが装着され、第一パイプ内側のＯリングから第二パイプの管端にかけて第一パイプの縮径管端の外周面と第二パイプの内周面との隙間に充填されたエポキシ樹脂接着剤でパイプ相互が接続されていることを特徴とする冷暖房機能を備えた園芸施設用パイプレール。
【請求項２】
パイプが亜鉛めっき鋼管，亜鉛-アルミニウム合金めっき鋼管，亜鉛-アルミニウム-マグネシウム合金めっき鋼管又はアルミニウムめっき鋼管である請求項１記載の園芸施設用パイプレール。
【請求項３】
第二パイプの管端近傍の側面に接着剤注入孔，接着剤溢流孔が管軸対称に穿孔されている請求項１記載の園芸施設用パイプレール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビニルハウス等の園芸施設に配置される冷暖房機能を備えたパイプレールに関する。
【背景技術】
【０００２】
園芸施設では、石油等の燃料を気温の低い季節に焚いて施設内の植物を寒気から保護している。石油の燃焼熱を温水，温風として施設内部に行き渡らせるため、施設内部に配管がめぐらされている。ＬＰガス，石炭等の石油代替燃料を使用する場合があり、太陽熱，地下水，地熱等を熱源に利用することもある。
温水暖房による場合、通常６５〜８５℃の温水を放熱管に送り込み、管壁を介した熱放射で施設内部を保温している。温水の熱量を効率よく施設内の各部に伝えるため、ダイレクトリターン方式，リバースリターン方式等、放熱管のレイアウトに種々の工夫が施されている。配管設備に冷水を循環させると、気温の上昇する夏季等に植物を高温から保護する冷房設備としても使用できる。
【０００３】
大型の園芸施設では、肥料の運搬や植物の収穫のため作業車走行用のレールが敷設されている。施設内部に作業車走行用レールや冷暖房用配管が配置されると、レールや配管で作業空間が仕切られ、施設内部での作業性が著しく低下する。そこで、作業車走行用レールを中空とし、レール内部に温水又は冷水を送り込むことにより冷暖房機能を兼ね備えさせることが知られている（非特許文献１）。
【非特許文献１】五訂版 施設園芸ハンドブック第135頁 (社団法人日本施設園芸協会編集 2003年3月1日発行)
【０００４】
冷暖房設備は、園芸施設の内面積に応じ直線状及び曲げ加工した鋼管を所定長さ，所定形状に溶接し、温水又は冷水供給源に接続することにより、園芸施設に敷設されている。溶接作業は施工現場で実施されるが、鋼管端面の全周を溶接することから上向き姿勢が余儀なくされ、ピンホール等の溶接欠陥があると水漏れ等のトラブル発生が懸念される。そのため、鋼管の溶接には熟練技術が要求され、作業性も悪く、結果として冷暖房設備の敷設コストを上昇させる原因となる。
【０００５】
敷設された溶接鋼管を作業車走行用レールに兼用するとき、荷重のある作業車の摺擦に起因した表面欠陥が発生しやすい。表面欠陥は、腐食発生の起点となり、配管の見栄えを劣化させるばかりでなく、作業車の円滑な走行を阻害し、極端な場合には水漏れの原因となる貫通孔が生じることもある。防錆塗装により鋼管表面の腐食をある程度抑制できるものの、作業車との摺擦で防錆塗膜に亀裂，剥離等が生じるので、定期的に防錆塗装するメンテナンスが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、溶接に代えて接着法をパイプ接続に適用し、接着強度を高めた継手設計を採用することにより、熟練技術を要することなく簡単に敷設でき、水漏れ等のトラブルがなく、長期にわたる作業車の安定走行を可能とし、耐久性に優れた園芸施設用パイプレールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、園芸施設内に引き込まれた給水管，排水管に接続され、溝方向に沿って敷設された作業車走行用のパイプレールを対象とし、第一パイプの縮径管端を第二パイプに挿し込み、縮径管端と第二パイプの内周面との間で管軸方向に沿った少なくとも二箇所にＯリングが装着され、第一パイプ内側のＯリングから第二パイプの管端にかけて第一パイプの縮径管端の外周面と第二パイプの内周面との隙間に充填されたエポキシ樹脂接着剤でパイプ相互が接続されていることを特徴とする。
【０００８】
亜鉛めっき鋼管，亜鉛-アルミニウム合金めっき鋼管，亜鉛-アルミニウム-マグネシウム合金めっき鋼管，アルミニウムめっき鋼管等をパイプ材に使用すると、耐食性に優れたパイプレールを構築できる。
第二パイプの管端近傍の側面に接着剤注入孔，接着剤溢流孔を管軸対称に穿孔することにより、第一パイプの縮径管端外周面と第二パイプの内周面との隙間に対する接着剤の均一注入が可能となる。接着剤としては、硬化時に肉痩せがなく高い接着強度を発現するエポキシ樹脂接着剤が使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に従った園芸施設用パイプレールは、畝と畝との間の溝に沿って敷設される。該園芸施設用パイプレールは、複数の鋼管１を互いに、或いはコーナ部では同材質のエルボー管２を介して接続し、クローズドサーキット状に組み立てられる（図１）。
鋼管１には、普通鋼製の黒皮鋼管，ステンレス鋼管，めっき鋼管等を使用できるが、コスト，管端加工，設置後のメンテナンス等を考慮すると耐食性に優れた亜鉛めっき鋼管，なかでも亜鉛-アルミニウム-マグネシウム合金めっき鋼管が好ましい。Ｚｎ-Ａｌ-Ｍｇ合金めっき層は、高耐食性を付与し、しかも硬質めっき層であるため作業車の走行によっても疵付きにくく、長期にわたり美麗で平滑な表面を維持する。Ｚｎ-Ａｌ合金めっき層に比較して３〜３０μｍと薄膜化できることも、Ｚｎ-Ａｌ-Ｍｇ合金めっき層の長所である。Ｚｎ-Ａｌ-Ｍｇ合金めっき層は、Ｍｇ：０.０５〜１０質量%，Ａｌ：４~２２質量%を含み、必要に応じて少量のＴｉ，Ｂ，Ｙ，Ｚｒ，Ｓｉ等を含んでも良い。
【００１０】
クローズドサーキット状の鋼管内部に仕切り板３を組み込み、仕切り板３の両側をコネクタ４を介して給水管５，排水管６それぞれに接続する。給水管５から送り込んだ温水又は冷水をクローズドサーキットに循環させ、排水管６から回収するとき、鋼管１を介した熱放散又は熱吸収で園芸施設の内部温度が調節される。クローズドサーキット状にすることなく鋼管１を直接又は間接に給水管５，排水管６に接続し、個々の鋼管１に給水管５から配水し、排水管６に回収する方式も採用可能である。
【００１１】
クローズドサーキット状のパイプレールは、溝に沿った長手方向部分が適宜の個所で支柱７により支持される。隣り合う支柱７，７の間隔Ｄは、作業車の荷重が加わる鋼管１の撓み変形を考慮して２ｍ程度に設定される。
溝の長さは、園芸施設の大きさにもよるが、大型の園芸施設では１００ｍを超えることも稀ではない。他方、クローズドサーキットを形成する単体の鋼管１は、運搬，取り扱い等から長くても８ｍ程度である。そのため、複数の鋼管１を相互に接続することにより、溝方向に長いクローズドサーキットを構築する必要がある。
【００１２】
本発明では、エポキシ樹脂接着剤を用いた接続により複数の鋼管を相互に接続している（図２）。
第一パイプ１０は管端が縮径された縮径端部１１になっている。縮径端部１１の外径は第二パイプ２０の内径より若干小さく設定されており、第二パイプ２０の管端に縮径端部１１を挿し込んだ状態では、嵌合長さＬの範囲で縮径端部１１の外面と第二パイプ２０の内面との間に隙間Ｇが生じる。パイプ１０，２０の外径をＤoutとするとき、嵌合長さＬをＤout×２以上にすることが継手強度を確保する上で好ましい。
【００１３】
縮径端部１１は、第一パイプ１０の管端をスエージ加工することにより形成される。スエージ加工後、管軸方向に沿った少なくとも二箇所の位置で縮径端部１１に円周溝１２，１３（図３）が刻設される。管端側円周溝１２は、パイプ径にもよるが、たとえば外径５０ｍｍのパイプでは管端から１０〜２０ｍｍ管軸方向内側に形成される。内側円周溝１３も、パイプ径にもよるが、Ｌ−(１０〜２０ｍｍ)管軸方向内側に形成される。
【００１４】
第二パイプ２０は、第一パイプ１０の縮径端部１１が密着することなく嵌め込まれる内径をもつ。縮径端部１１を第二パイプ２０に挿し込んだときに生じる隙間Ｇがギャップ：０.５〜０.８５ｍｍとなるように、第二パイプ２０の内径Ｄinとの関係でＤin−(１.０〜１.７ｍｍ)に縮径端部１１の外径を設定することが好ましい。隙間Ｇが小さいほど、隙間Ｇに流入する水に対する抵抗が大きくなるが、狭すぎる隙間Ｇでは縮径端部１１を挿入しがたくなる。逆に大きすぎる隙間Ｇは、水の侵入，ひいては漏水の原因となりやすい。
【００１５】
第二パイプ２０の管端近傍には、肉厚方向の貫通孔２１，２２が穿孔されている。貫通孔２１，２２は第二パイプ２０の管軸対称で設けられ、一方が接着剤注入孔２１，他方が接着剤溢流孔２２となる（図２）。貫通孔２１，２２の穿孔位置は、第二パイプ２０に第一パイプ１０の縮径端部１１を挿し込んだ状態で内側円周溝１３と母管部１４との間の縮径端部１１に貫通孔２１，２２が面する位置に設定される。
【００１６】
パイプ１０，２０の接続に際しては、円周溝１２，１３それぞれにＯリング３２，３３を装着し、縮径端部１１と母管部１４との間の段差部１５が第二パイプ２０の管端に当るまで縮径端部１１を第二パイプ２０に挿し込む。縮径端部１１の外面と第二パイプ２０の内面との隙間Ｇに管端側Ｏリング３２，内側Ｏリング３３が位置するので、隙間Ｇのサイズが嵌合長さＬ全域にわたって一定に保たれる。すなわち、同じ厚みの円筒状空間が縮径端部１１の外面と第二パイプ２０の内面との間に形成される。
【００１７】
次いで、内側Ｏリング３３と母管部１４との間の隙間Ｇにエポキシ樹脂接着剤を接着剤注入孔２１から注入する。接着剤として使用可能なエポキシ樹脂としては、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂，グリシジルエステル型エポキシ樹脂，グリシジルアミン型エポキシ樹脂，脂環式エポキシ樹脂等がある。エポキシ樹脂接着剤のTB2086N（スリーボンド株式会社製），Araldite 2014（ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ株式会社製）は、耐熱性，耐薬品性に優れていることから好適な接着剤である。
【００１８】
エポキシ樹脂接着剤の注入には、先端が開口し側面に複数の注出溝４１，４２が形成された先細ノズル４０（図４）を備えた接着剤容器の使用が好ましい。先細ノズル４０を接着剤注入孔２１に挿し込み、接着剤容器からエポキシ樹脂接着剤Ｂを押し出すと、ノズル先端部側面の注出溝４１，４２から縮径端部１１の面内方向にエポキシ樹脂接着剤Ｂが展開する。
【００１９】
隙間Ｇで形成される円筒状空間は、第二パイプ２０の内面が二個のＯリング３２，３３で支持されているので、軸方向にも円周方向にも同じギャップになっている。また、接着剤注入孔２１と反対側の管壁に貫通孔（接着剤溢流孔２２）が形成されているので、エポキシ樹脂接着剤Ｂの流入に応じた量の空気が隙間Ｇから排気される。そのため、円筒状空間のどの個所でもエポキシ樹脂接着剤Ｂに対する流動抵抗が変動せず、円筒状空間に満遍なくエポキシ樹脂接着剤Ｂが送り込まれる。
隙間Ｇにエポキシ樹脂接着剤Ｂが行き渡ると、余剰のエポキシ樹脂接着剤Ｂが接着剤溢流孔２２から溢れ出る。エポキシ樹脂接着剤Ｂの溢流を観察することにより、十分量のエポキシ樹脂接着剤Ｂが供給されたか否かを判断できる。
【００２０】
隙間Ｇに注入されたエポキシ樹脂接着剤Ｂは、硬化後に接着剤層３１（図２）となる。パイプ１０，２０の管軸方向，円周方向共に均一な厚みで接着剤層３１が形成され、高い接着強度が安定して発現する。そのため、必要な接着強度が得られる範囲で可能な限り円周溝１２を第一パイプ１０の管端側に形成し、内側Ｏリング３３から母管部１４の間にある隙間Ｇの管軸方向長さを小さくすると、高価なエポキシ樹脂接着剤Ｂの消費量を節減できる。接着剤層３１の管軸方向に沿った接着長さＬ1は、パイプ１０，２０内部を流れる液体の流速，流量等に応じて摩擦抵抗が異なることを考慮して適宜決定される。
【００２１】
形成された接続部では、第一パイプ１０の縮径端部１１を第二パイプ２０に挿し込んでできる隙間Ｇの管軸方向二箇所の位置にＯリング３２，３３が配置されているので、管軸方向，円周方向共にギャップが一定した円筒状空間が隙間Ｇで構成される。内側Ｏリング３３から母管部１４側にある接着剤層３１も、管軸方向，円周方向に沿った膜厚変動が抑えられる。そのため、引張剪断強度等の機械特性が管断面内で均一化し、パイプレールの敷設作業時に半径方向の如何に拘らず一定の機械特性が発現する。
【００２２】
接着剤層３１と第二パイプ２０の内部との間にある隙間Ｇは、管軸方向二箇所の位置に配置されたＯリング３２，３３で仕切られている。敷設したパイプレールを暖房に使用するとき、パイプ１０，２０の内部を温水が流れるが、隙間Ｇのギャップが小さいため隙間Ｇへの温水の浸入が抑えられる。仮に管端側Ｏリング３２を乗り越える温水があっても、内側Ｏリング３３により温水が堰き止められ、実質的に接着剤層３１に温水が達しない。
【００２３】
パイプ１０，２０の接続部は支柱７で支持され、パイプ１０，２０と支柱７はバンドで固定される。第一パイプ１０の段差部１５と第二パイプ２０の管端との間にできる段差は僅か数ｍｍで作業車の走行に何ら支障を与えないが、バンドを巻き付けて段差を覆い隠すと作業車の走行が一層円滑になり、ゴミ付着等に起因する外観劣化も防止される。
複数のパイプ１０，２０の繋合せで構築したパイプレールを作業車が走行するとき、作業車の自重や作業車に搭載した肥料，収穫物等の荷重がパイプ１０，２０に加わる。荷重によりパイプ１０，２０が撓み変形するが、接続部が撓み変形すると漏水の原因となる隙間が生じやすくなる。そこで、接着法で接続されたパイプの荷重と撓み量との関係を曲げ試験により調査した。
【００２４】
曲げ試験では、引張強さ：４００Ｎ／ｍｍ2，外径：４８.６ｍｍ，肉厚：２.３ｍｍ，長さ：４１２ｍｍの亜鉛-アルミニウム-マグネシウム合金めっき鋼管から次の試験体を作製した。
一方の溶接鋼管１０の管端をスエージ加工し、管軸方向長さ：１００ｍｍ，外径：４２.３ｍｍの縮径端部１１に成形した。そして、管端から管軸方向１５ｍｍ，８０ｍｍの位置で縮径端部１１に深さ：０.７ｍｍ，幅：１.８ｍｍの円周溝１２，１３を二条刻設した。他方の溶接鋼管２０には、管端から管軸方向１０ｍｍの位置で孔径：４.２ｍｍの貫通孔２１，２２を管軸対称に穿孔した。
【００２５】
ニトリルゴム製で線径：１.６ｍｍ，内径：３６ｍｍのＯリング３２，３３を円周溝１２，１３に装着した後、溶接鋼管１０の段差部１５が溶接鋼管２０の管端に当るまで縮径端部１１を溶接鋼管２０に挿し込んだ。隙間Ｇのギャップは０.８５ｍｍと計算され、内側Ｏリング３３から段差部１５までの管軸方向長さは２０ｍｍであった。
接着剤注入孔２１からエポキシ樹脂接着剤Ｂ（Araldite 2014）を注入し、接着剤溢流孔２２からエポキシ樹脂接着剤Ｂが溢流するまで注入を継続した。注入完了から６時間経過した時点でエポキシ樹脂接着剤Ｂが十分に硬化し、接着長さＬ1：２０ｍｍの接着剤層３１を介して縮径端部１１が溶接鋼管２０の内面に接着した。
【００２６】
溶接鋼管１０，２０を繋ぎ合わせた試験体の全長は、４１２ｍｍであった。試験体の両端を水平支持し、中央に位置する接続部に上方から荷重を加えて下方に変形させ、接続部の撓み量を測定した。
図５の測定結果にみられるように、３０００ｋｇの荷重を加えても２ｍｍ以下の撓み量であった。荷重と撓み量は荷重が３０００ｋｇを若干超えるまでほぼ直線関係にあり、弾性変形領域の撓み，換言すれば荷重解放後に元の直線状に復元する領域での変形であることが判る。図５の測定結果は、エポキシ樹脂接着剤を用いて接続された溶接鋼管１０，２０が十分な強度をもち、重量のある作業車が走行するパイプレールとして十分実用に耐えることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上に説明したように、エポキシ樹脂接着剤を用いた接着法で鋼管を繋ぎ合わせることにより、溶接継手のような熟練技術を必要とせずにパイプレールを迅速に敷設でき、敷設コストも低減できる。めっき鋼管製のパイプレールでは、溶接継手に生じがちであっためっき層の損傷がないので本来の耐食性が活用され、当初の金属光沢が長期にわたって持続する。金属光沢はパイプレールの視認性を高め、作業者がレールに躓いて転倒する等のトラブルを未然に防止する。優れた耐食性のため敷設後の防錆塗装が不要で、長期にわたり作業車の円滑な走行及び園芸施設の冷暖房に好適なメンテナンスフリーの園芸施設用パイプレールが構築される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】園芸施設内に敷設されるパイプレールの概略斜視図
【図２】接着法による接続部の断面図
【図３】縮径端部を形成したパイプの斜視図
【図４】エポキシ樹脂接着剤注入時の要部断面図
【図５】エポキシ樹脂接着剤を用いた接着法で接続された溶接鋼管の荷重-撓み量のグラフ
【符号の説明】
【００２９】
１０：第一パイプ（溶接鋼管）    １１：縮径端部    １２：管端側円周溝    １３：内側円周溝    １４：母管部    １５：段差部
２０：第二パイプ（溶接鋼管）    ２１：接着剤注入孔（貫通孔）    ２２：接着剤溢流孔（貫通孔）
３１：接着剤層    ３２：管端側Ｏリング    ３３：内側Ｏリング
Ｇ：縮径端部外面と第二パイプ内面との隙間    Ｂ：エポキシ樹脂接着剤
Ｌ：嵌合長さ    Ｌ1：接着長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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