(57)【要約】【課題】ガスバリア性を有する積層樹脂パイプを、ガスバリア性を保持したまま金属製の継手に簡易な作業で確実に接続することができるようにする。【解決手段】継手２に接続する樹脂パイプ１の接続口１ａの内面を、内層１４を切削により除去して中間層であるバリア層１３を露出させ、継手２に接続したときに、継手２の管接続筒部２１ａの外面にバリア層１３が直に接触するように設ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間層にバリア層を含む積層樹脂パイプにおいて、
継手に接続する当該樹脂パイプの接続口の部分の内面を形成する内層又は外面を形成する外層の何れか一方の層であって前記継手の管接続筒部に接触する側の部分の厚みが、接続口以外の部分の内層又は外層の厚みよりも小さく設けられていることを特徴とする樹脂パイプ。
【請求項２】
中間層にバリア層を含む積層樹脂パイプにおいて、
継手に接続する当該樹脂パイプの接続口の部分の内面又は外面の何れか一方の面であって前記継手の管接続筒部に接触する側の面が前記バリア層により形成されていることを特徴とする樹脂パイプ。
【請求項３】
接続口の内層又は外層が除去され、露出したバリア層によりその内面又は外面が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の樹脂パイプ。
【請求項４】
外層／接着層／バリア層／接着層／内層の少なくとも五層が積層されてなる請求項１から３の何れかに記載の樹脂パイプ。
【請求項５】
樹脂パイプの端部が接続する管接続筒部を有する継手本体と継手本体の外周に嵌め込む定着部材を有する継手に樹脂パイプを接続する構造であって、
請求項１から４の何れかに記載の樹脂パイプの接続口に継手本体の管接続筒部を差し込み、管接続筒部の外面又は内面の何れか一方に前記樹脂パイプの接続口の内面又は外面を接触させて樹脂パイプを継手に接続する樹脂パイプと継手の接続構造。
【請求項６】
樹脂パイプの端部が接続する管接続筒部を有する継手本体と継手本体の外周に嵌め込む定着部材を有する継手に、中間層にバリア層を含む積層樹脂パイプを接続する方法において、
継手に接続する樹脂パイプの接続口の内層又は外層の何れか一方を薄肉に切削し、若しくは内層又は外層の何れか一方を除去してバリア層を露出させる工程と、
前記樹脂パイプの接続口に継手本体の管接続筒部を差し込み、管接続筒部の内面又は外面の何れか一方に樹脂パイプの接続口の内面又は外面を接触させる工程と、
継手本体の外周に定着部材を嵌め込んで前記管接続筒部に差し込んだ樹脂パイプを継手本体に固定する工程と、
を有することを特徴とする樹脂パイプと継手の接続方法。
【請求項７】
スクレーパなどの切削具を用いて樹脂パイプの接続口の内層又は外層を切削し、若しくは除去することを特徴とする請求項６に記載の樹脂パイプと継手の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中間層にバリア層を含む積層樹脂パイプと、これを継手に接続する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、液体やガスの輸送には金属管が広く用いられているが、金属管は固く曲げにくいため加工や施工が困難である。さらには、負圧や外力により管が潰れたり、地震などの災害により壊れたりすることがある。
一方、樹脂管は、加工や施工が容易であり、負圧や外力により一時的に管が潰れた場合でも、内圧によるクリープ現象が生じることで、管が膨らみ使用することができ、また、地震などの災害においても、管が伸びて形を変えることができるため壊れにくいという使用上の利点がある。
【０００３】
樹脂パイプを継手に接続するには、継手のニップル部に設けたリング状突部に樹脂パイプを圧入する手段が一般的である。また、シール性の向上や抜き止め力を高めるために、接続部位に接着剤やＯリングを介在させたり、樹脂パイプの外周側からスリーブなどで拘束力を加えたりする手段が知られている。
【０００４】
このような樹脂パイプのうち、例えば水素ガスや酸素ガスなどのガスの輸送に用いるものはガスバリア性に優れていることが必要とされる。
樹脂パイプのガスバリア性を高める技術として、例えば下記の特許文献１には、主に外層と内層の間に、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）により形成されたバリア層を介在させた積層樹脂パイプの構成が開示されている。また、下記特許文献２には、樹脂パイプを接続管体に接続するパイプの締結構造に関し、接続管体の鋭角部分が樹脂パイプの内層を突き破り、部分的にバリア層に食い込むようにして接続するパイプの締結構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５５７８６号公報
【特許文献２】特開２００５−２２６６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガスの輸送に用いられる管継手は、継手部分からのガスが漏れるのを防ぐため、現状、ガスの溶け込みのない金属製のものが多く用いられている。前記バリア層を介在させた積層樹脂パイプをガスの輸送に用いる場合に、この樹脂パイプを金属製の継手に接続するにあたり、継手の接続部と樹脂パイプの内層が接触する構造であるときは、輸送対象である水素ガスや二酸化炭素のようなガスは樹脂パイプの内層に溶け込みやすく、ガスが内層を透過して継手の接続部位の縁部から漏れる事態を招きかねない。ガスが透過する内層を継手に直に接続したのではガスバリア性を保つことは困難である。継手の接続部と樹脂パイプの外層が接触する構造であるときも同様の問題が生じる。
【０００７】
また、前記接続管体の鋭角部分が部分的にバリア層に食い込むように構成するパイプの締結構造では、バリア層に大きな破壊力が作用し、ガスバリア性能が失われることが予想される。さらに、この締結構造では、必然的に継手外形が樹脂パイプ内層の内径よりも大きいため、継手に樹脂パイプを接続する際に、非常に大きな挿入力が必要となり、接続作業をスムーズに進めることは困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑み、ガスバリア性を有する積層樹脂パイプを、そのガスバリア性を保持したままガスバリア性が良好な継手、特に金属製の継手に簡易な作業で確実に接続することができるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、ガスの輸送に用いる樹脂パイプを金属製の継手に接続したときに、接続部位からガスが漏れ出ないようにすることについて樹脂パイプや継手に改良を施して鋭意研究した結果、継手の接続部に樹脂パイプの接続口の内面が接続する構造であるときは、樹脂パイプの接続口の内面にバリア層を配置して、これと継手の接続部の外面を直に接触させることで、両部材の接続部位から漏れるガスの量が極少量に抑えられ、ガスバリア性を保持することができることを見出した。
また、バリア層の外側に内層を重ねて形成された樹脂パイプの場合に、樹脂パイプの接続口の内面にバリア層を完全に露出させなくとも、接続口の部分の内層をその他の部分よりも肉薄に形成し、これを継手の接続部外面に接触させることによっても、上記と同様にガスバリア性を保持することができることが判明した。
【００１０】
そこで、本発明では、中間層にバリア層を含む樹脂パイプの継手との接続口の内面又は外面を、バリア層が露出するように形成し、或いは樹脂パイプの内層又は外層をガスの透過度合が極めて小さくなるように他の部分よりも肉薄に形成することで、継手との接続部位のガスバリア性が保持されるようにした。
【００１１】
すなわち、本発明は、中間層にバリア層を含む積層樹脂パイプにおいて、
継手に接続する当該樹脂パイプの接続口の部分の内面を形成する内層又は外面を形成する外層の何れか一方の層であって前記継手の管接続筒部に接触する側の部分の厚みが、接続口以外の部分の内層又は外層の厚みよりも小さく設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、中間層にバリア層を含む積層樹脂パイプにおいて、
継手に接続する当該樹脂パイプの接続口の部分の内面又は外面の何れか一方の面であって前記継手の管接続筒部に接触する側の面が前記バリア層により形成されていることを特徴とする。
前記構成の樹脂パイプは、接続口の内層又は外層が除去され、露出したバリア層によりその内面又は外面が形成されるように設けることができる。
【００１２】
本発明の樹脂パイプは、中間層にバリア層を含む積層樹脂パイプであり、例えば、外層／接着層／バリア層／接着層／内層の少なくとも五層を前記の順で積層し、押出成形により形成されたものを用いることができる。
【００１３】
各層の材料としては、外層と内層は熱可塑性樹脂やゴムなどを用いることができる。なかでも、熱可塑性樹脂を架橋させたものを用いることが好ましい。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンなどのポリオレフィンを挙げることができ、ポリエチレンを原料として射出成形法等で製造し、架橋させたものが好ましい。ポリエチレン重合体としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）及びこれらの混合物が挙げられる。これらは、使用目的や輸送されるガス等に応じて任意に選ぶことができる。
バリア層は、ガスバリア性を有するものであれば特に限定されず、アルミなどの金属薄膜、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を適宜用いることができる。なかでも、外層と内層とを共押出でき、成形性に優れるという観点から熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、一例として、ガスバリア性が良好なソアノール（登録商標：三菱ケミカル株式会社）などのエチレン−ビニルアルコール共重合樹脂を用いることができる。
接着層は、上記バリア層と接着させる観点から、極性基が導入された変性ポリオレフィンを用いることが好ましい。変性ポリオレフィンの一例として、モディック（登録商標：三菱ケミカル株式会社）などの接着性樹脂を用いることができる。
各層の厚みは、例えば呼び径１３Ａのサイズでは、外層を０．４５ｍｍ、外側の接着層を０．０５ｍｍ、バリア層を０．１ｍｍ、内側の接着層を０．０５ｍｍ、内層を１．５ｍｍの厚みに設けることができる。使用するパイプの管径に応じて各層の厚みを異ならせてもよい。これらの数値は、使用目的、使用温度、使用圧力、ガスの許容漏れ量などによって設計により任意に選ぶことができる。
【００１４】
樹脂パイプの接続口の内面又は外面にバリア層を配置するには、多層に積層された前記樹脂パイプの接続口の内層又は外層を除去し、中間層であるバリア層をパイプ内面又は外面に露出させる手段を用いることができる。他の手段を用いて、接続口の内面又は外面にバリア層が配置されるように設けてもよい。
樹脂パイプの接続口の内面又は外面にバリア層が配置してあれば、接続口を継手に接続したときに、継手の接続部の外面又は内面に樹脂パイプのバリア層が直に接触し、ガスが溶け込みやすい内層又は外層が継手の接続部表面に接していないので、両部材の接続部位からのガスの漏れ量を極少量に抑えて、ガス漏れの発生を防ぐことができる。
【００１５】
また、前記の如く、樹脂パイプの接続口の内面又は外面にバリア層を完全に露出させなくとも、接続口の部分の内層又は外層を肉薄に形成することによりガスの透過度合が極めて小さくなるため、継手に接続したときのガスバリア性を保持することができる。さらに、使用目的に合わせて、内層又は外層の厚みを任意に調整することにより、ガスバリア性を調整することもできる。
樹脂パイプの内層又は外層を削り取ってバリア層を露出させる場合、バリア層が削り取られる分を考慮して、バリア層を厚めに形成しておく必要があるが、上述のように、内層や外層の厚みの調整によりガスバリア性を保持する手法にあっては、予めバリア層を厚めに形成する必要がなく、製品のコストダウンに直接反映させることができる。
この場合、接続口の部分の内層又は外層の厚みは、他の部分の内層の７０％以下、好ましくは５０％以下、より好ましくは３０％以下に設定されていれば、ガスの透過度合が小さく抑えられ、継手に樹脂パイプを接続したときのガス漏れの発生を効果的に防ぐことが可能である。使用目的や輸送されるガスに応じて許容されるガス漏れ量も変わるので、接続口の部分の内層又は外層の厚みは任意に調整することができる。
例えば水素などの極めて分子サイズの小さいガスの輸送に用いる場合には、ガスバリア性を保持するために、接続口の部分の内層又は外層の厚みは他の部分の内層又は外層の厚みの１０％以下、好ましくは７％以下、さらには５％以下に設定することがより好ましい。
なお、バリア層と内層又は外層との間に、接着層などの他の層が形成される場合は、内層又は外層をすべて削り取り、接着層が残るように形成しても良い。
【００１６】
前記樹脂パイプの接続口の内層又は外層を除去し、或いは内層又は外層を薄肉に形成するには、例えばドリルやスクレーパなどの切削具を用い、端部内面の内層或いは外面の外層を切削加工して継手との接続口を成形する手段を用いることができる。
【００１７】
このように形成された樹脂パイプと継手の接続構造は、例えば継手として樹脂パイプの端部が接続する管接続筒部を有する継手本体と継手本体の外周に嵌め込む定着部材を有する継手を用い、前記構成の樹脂パイプの接続口に継手本体の管接続筒部を差し込み、管接続筒部の外面又は内面の何れか一方に前記樹脂パイプの接続口の内面又は外面を接触させて樹脂パイプを継手に接続することにより構成することができる。
【００１８】
また、本発明の樹脂パイプと継手の接続方法は、樹脂パイプの端部が接続する管接続筒部を有する継手本体と継手本体の外周に嵌め込む定着部材を有する継手に、中間層にバリア層を含む積層樹脂パイプを接続する方法であって、
継手に接続する樹脂パイプの接続口の内層又は外層の何れか一方を薄肉に切削し、若しくは内層又は外層の何れか一方を除去してバリア層を露出させる工程と、
前記樹脂パイプの接続口に継手本体の管接続筒部を差し込み、管接続筒部の内面又は外面の何れか一方に樹脂パイプの接続口の内面又は外面を接触させる工程と、
継手本体の外周に定着部材を嵌め込んで前記管接続筒部に差し込んだ樹脂パイプを継手本体に固定する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１９】
樹脂パイプが接続する前記継手は、ガスバリア性を保持する観点から金属製の継手であることが好ましいが、これに限定されない。例えば、ガスバリア性を有する素材からなる継手を使用することもできる。
また、前記継手は、定着部材として継手本体の外側に篏合する袋ナットやスライドリング、或いは継手本体の外周に掛け回して締め付けるバンドなどを備えた構成のものを用いることができる。
【００２０】
本発明の樹脂パイプによれば、継手に接続する接続口の内層又は外層を薄肉に設けて当該内面又は外面にガスが溶け込み難くいように形成し、或いは接続口の内面又は外面にバリア層を露出させて形成されているので、これを継手の管接続筒部の表面に直に接触させて樹脂パイプを接続することでガスバリア性を保持することができ、継手との接続部位からのガス漏れの発生を効果的に防ぐことができる。
また、接続口の内層又は外層を薄肉に形成し、又は除去して、樹脂パイプの内面又は外面を切削することで、大きな挿入力を必要とせずに、継手との接続をスムーズに行うことができ、樹脂パイプと継手の接続操作を簡易に且つ短時間で確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の樹脂パイプの端部断面図である。
【図２】（Ａ）は図１の樹脂パイプと部材を展開した継手の構成図、（Ｂ）は樹脂パイプを継手に接続する過程の構成図である。
【図３】図１の継手に樹脂パイプを接続した状態の要部断面図である。
【図４】図３の樹脂パイプと継手の接続端面図であってパイプの接続口と継手の管接続筒部の接触状態を拡大して示した図である。
【図５】本発明の他の実施形態の樹脂パイプを継手に接続したときのパイプの接続口と継手の管接続筒部の接触状態を拡大して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の樹脂パイプ及びこれと継手の接続構造の一実施形態について説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態の樹脂パイプを示しており、この樹脂パイプ１は、中間層にバリア層１３を含む積層樹脂パイプであり、外層１１／接着層１２／バリア層１３／接着層１２／内層１４の五層を積層一体化して押出成形により管状に形成されており、その一側の端部に設けられた後述する継手２との接続口１ａの内面をバリア層１３により形成したものである。
【００２４】
詳しくは、樹脂パイプ１は、その接続口１ａの内面が、内層１４を当該パイプの端部から後述する継手２の管接続筒部２１ａの外面が接触する長さ分だけ除去して中間層であるバリア層１３が露出した形状に設けられており、この除去した内層１４の厚み分だけ接続口１ａの厚みが当該パイプの他の部分の厚みより小さく、肉薄となるように設けて形成してある。
接続口１ａの内面にバリア層１３を露出させる加工は、例えば、樹脂パイプ１の端部に内層１４を削り取るスクレーパなどの切削具を差し入れて行うことができる。
【００２５】
樹脂パイプ１を接続する継手２としては、例えば図２（Ａ）に示される金属製の継手であり、一側の開口端の中央に管接続筒部２１ａとその周囲に外筒部２１ｂを備えた継手本体２１と、樹脂パイプ１とともに管接続筒部２１ａに装着される割リング２２と継手本体２の外周に外篏合する定着部材である袋ナット２３とを有する構成のものを用いることができる。
【００２６】
この場合の接続は、先ず、図２（Ｂ）に示されるように、前記接続口１ａの内面にバリア層１３が露出した樹脂パイプ１に袋ナット２３と割リング２２を通した状態で、継手本体２１の管接続筒部２１ａに樹脂パイプ１の接続口１ａを差し込み、次いで、割リング２２を継手本体２１の外筒部２１ｂ内面と樹脂パイプ１の接続口１ａ外面に圧入し、その後、図３に示されるように、袋ナット２３を割リング２２及び外筒部２１ｂの外面に被せて継手本体２１の外周面に外篏合し、樹脂パイプ１の接続口１ａを管接続筒部２１ａの外周面に圧接して固定することにより行うことができる。
【００２７】
樹脂パイプ１を継手２に接続した状態で、図４に示されるように、樹脂パイプ１の接続口１ａはその内面に露出したバリア層１３が継手２の管接続筒部２１ａの外周面に直に接触し、ガスが溶け込みやすい内層１４が管接続筒部２１ａの外面に接していないので、樹脂パイプ１内を流れるガスが継手２との接続部位から漏れるようなことはなく、高いガスバリア性を保持することが可能である。
また、樹脂パイプ１の接続口１ａは、内層１４の厚み分だけ削った薄肉に設けてあるので、継手２に接続操作をスムーズに行うことが可能である。
【００２８】
図５は本発明の他の実施形態の樹脂パイプ１を示しており、これは継手２の管接続筒部２１ａの内に樹脂パイプ１の端部を挿入し、管接続筒部２１ａの内面に樹脂パイプ１の接続口１ａの外面が接して接続する態様である。
【００２９】
詳しくは、樹脂パイプ１は前記形態と同様に、外層１１／接着層１２／バリア層１３／接着層１２／内層１４の五層を積層一体化した中間層にバリア層１３を含む積層樹脂パイプであり、その一側の端部の外面を、端縁部から継手２の管接続筒部２１ａの内面が接触する長さに亘ってスクレーパを用いて外層１１を切削し、この部分の外層１１を接着層１１が露出する程度の厚みとなるように肉薄に設けて、継手２との接続口１ａを形成してある。
【００３０】
本形態の樹脂パイプ１においても、図５に示されるように、継手２に接続した状態で、樹脂パイプ１の接続口１ａはその外面に継手２の管接続筒部２１ａの内面に接触するが、外層１１を肉薄に設けてガスが溶け込み難くいように形成してあるのでガスバリア性を保持することができ、継手２との接続部位からのガス漏れの発生を効果的に防ぐことが可能である。
【００３１】
本発明の樹脂パイプと継手の接続構造について以下の評価を行った。
〈実施例〉
呼び径１６Ａの酸素透過防止架橋ポリエチレン管（商品名「エクセルパイプＯ２ストップ」（エクセルパイプは登録商標）、三菱ケミカルインフラテック社製）を用いて樹脂パイプの試験体を作製した。
この樹脂パイプは、中間層にガスバリア層を含む、外層／接着層／バリア層／接着層／内層の五層を積層一体化して積層樹脂パイプであり、各層は、外層が０．４５ｍｍ、外側の接着層が０．０５ｍｍ、バリア層が０．１ｍｍ、内側の接着層が０．０５ｍｍ、内層が１．５５ｍｍの厚みに設けてある。
前記樹脂パイプを約１０ｃｍの長さに切断し、その一側の端部に、スクレーパを用いて、当該端部から他側端部に向けて幅１３ｍｍに亘ってパイプ内面を切削してなる、継手との接続口を形成した。
接続口の部分の内層の厚みは、部分的に内層が全て削り取られて接着層又はバリア層が剥き出しとなっていたが、概ね他の部分（切削加工がされていない部分）の内層の３％以下であった。
そして、前記図２に示されたものと同様な構成の自社製の金属製継手を用い、これを前記樹脂パイプの接続口に接続して実施例の試験体を作製した。すなわち、前述の如く、樹脂パイプに袋ナットと割リングを通した状態で、継手本体の管接続筒部に樹脂パイプの接続口を差し込み、次いで、割リングを継手本体の外筒部内面と樹脂パイプの接続口外面に圧入し、その後、袋ナットを割リング及び外筒部の外面に被せて継手本体に強く外篏合して、樹脂パイプの接続口を管接続筒部の外周面に圧接して固定した。なお、金属製継手はその管接続筒部の外径は２０．２ｍｍに設定されたものを用いた。
【００３２】
〈比較例〉
比較例として、前記実施例と同じ樹脂パイプを用い、これを長さ１０ｃｍに切断し、その一側の端部に、前記実施例と同じ金属製継手を前記と同様にして接続し、第一の比較例の試験体を作製した。
また、呼び径１６Ａの架橋ポリエチレン管（商品名「エクセルパイプ」（登録商標）、三菱ケミカルインフラテック社製）を用い、これを長さ１０ｃｍに切断し、その一側の端部に、前記実施例と同じ金属製継手を前記と同様にして接続して、第二の比較例の試験体を作製した。なお、比較例の金属製継手は呼び径１６Ａの樹脂パイプが接続する標準寸法のものを用いた。
【００３３】
ＶＩＣ社製のヘリウムリーク試験機（コンソール型全自動ヘリウムリークディテクターＭＳ−５０ＨＳ）を使用し、実施例と比較例の試験体の継手からの漏れの有無をヘリウムリークテスト（加圧方法）により検出して、前記試験体を評価した。
その結果、実施例の試験体の漏れ量は８．２０×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃであるのに対し、第１の比較例の試験体の漏れ量は１．５０×１０−３Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ、第２の比較例の試験体の漏れ量は１．００×１０−２Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃであり、実施例による樹脂パイプと継手の接続構造が十分なガスバリア性を有していることが確認できた。
これは、樹脂パイプの接続口の部分の内層が極めて薄いため、接続口に継手を接続したときに、薄肉の内層を通して透過するガスの透過度合が極めて小さくなるためであると考えられる。よって、樹脂パイプの接続口の内層を完全に除去して、接続口の内面を露出した接着層により形成し、或いは接続口の内層及び接着層を完全に除去して、接続口の内面を露出したバリア層により形成した場合には、接続口に継手を接続したときに、ガスが透過する部位である内層がないため、さらにガスバリア性が向上すると考えられる。
【００３４】
なお、図示した樹脂パイプ１は本発明の一例の形態を示したものであり、樹脂パイプ１が接続する継手２も一例の形態を示したものである。本発明はこれら例示の形態に限定されず、他の適宜な形態で構成することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  樹脂パイプ、１１  外層、１２  接着層、１３  バリア層、１４  内層、２  継手、２１  継手本体、２１ａ  管接続筒部、２１ｂ  外筒部、２２  割リング、２３  袋ナット
【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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