(57)【要約】【課題】既設の埋設管路に流体輸送管を引き込み布設作業を行う際、前記埋設管路に曲がり部があっても、流体輸送管の引き入れ張力や側圧を低減させて容易に引き込むことができる流体輸送管の布設方法及び流体輸送管を提供することにある。【解決手段】プラスチック層を備え可撓性を有する流体輸送管１を埋設管路４０に引き込んで布設する際、前記プラスチック層３，６を加熱した状態で前記流体輸送管１を前記埋設管路４０に引き込み布設する。前記プラスチック層３及び６を加熱することによって流体輸送管１全体の曲げ剛性が低減されるため、埋設管路４０内の曲がり部においても座屈することがなく、円滑に布設作業が行える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック層を備え可撓性を有する流体輸送管を埋設管路内に引き込んで布設する方法であって、
前記プラスチック層を加熱した状態で前記流体輸送管を前記埋設管路内に引き込むことを特徴とする流体輸送管の布設方法。
【請求項２】
請求項１に記載の流体輸送管の布設方法において、
前記流体輸送管の外周表面に摩擦抵抗低減層を被覆したことを特徴とする流体輸送管の布設方法。
【請求項３】
請求項２に記載の流体輸送管の布設方法において、
前記摩擦抵抗低減層は可撓性を有する金属製被覆材を前記流体輸送管の表面に被覆することによって形成され、前記金属製被覆材に通電し発熱させることで前記プラスチック層を加熱することを特徴とする流体輸送管の布設方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の流体輸送管の布設方法において、
前記埋設管路は出口または出口近傍のいずれか一方または双方に曲がり部を有し、
前記埋設管路内の曲がり部に布設される部分における前記流体輸送管のプラスチック層を加熱し、前記流体輸送管を前記埋設管路内の曲がり部に引き込むことを特徴とする流体輸送管の布設方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の流体輸送管の布設方法において、
前記流体輸送管に気体により内圧をかけた状態で前記流体輸送管を前記埋設管路内に引き込むことを特徴とする流体輸送管の布設方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の流体輸送管の布設方法において、
前記プラスチック層に温度センサを設け、この温度センサで検出した温度データに基づいて前記プラスチック層への加熱量を制御することを特徴とする流体輸送管の布設方法。
【請求項７】
プラスチック層を備え可撓性を有するとともに埋設管路内に引き込み可能とされた流体輸送管であって、
前記プラスチック層は加熱可能とされ、かつ、前記プラスチック層の外周表面に摩擦抵抗低減層を被覆したことを特徴とする流体輸送管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋設管路内に可撓性を有する流体輸送管を引き込んで布設する流体輸送管の布設方法、及び、この方法に用いられる流体輸送管に関する。
【０００２】
【背景技術】
プラント等において、流体を輸送するために流体輸送管が用いられている。この流体輸送管が老朽化すると新しい管にリニューアルされる。
老朽化した流体輸送管のリニューアルをするため、既設の埋設鋼管内に、この鋼管の内径より一回り小さな外径を有する可撓性の流体輸送管を引き込み、新しい流体輸送管として使用するニーズが出てきている。
【０００３】
可撓性を有する流体輸送管の従来構造が図４に示されている。
図４において、流体輸送管４１は、最内層にステンレス製のインターロック管４２を備えるものであり、このインターロック管４２の外周には、プラスチック製の内管４３が設けられ、この内管４３の外周には金属テープ４４Ａが螺旋状に巻かれ内圧補強層４４が形成されている。内圧補強層４４の外周には円形断面状の金属条４５Ａがロングピッチで巻きつけられて軸力補強層４５が形成されている。軸力補強層４５の外周には最外層として外部シース管４６が設けられ、この外部シース管４６は、埋設鋼管４０内の内径より一回り小さな外径を有し、かつ、金属材料の防食と外傷防止のためのプラスチック層とされる。
【０００４】
このような構造の流体輸送管４１を既設の埋設管路４０内に引き込む際には、この流体輸送管４１の重量、引き入れ長、摩擦係数に応じた引き入れ抵抗力が作用する。
既設の埋設管路４０が直管の場合、流体輸送管４１の引き入れ抵抗力は、次式で与えられる。
Ｔ０＝μＷＬ                                                                            …（１）
ここで、Ｔ０：引き入れ抵抗力
μ：既設管路と流体輸送管の摩擦係数
Ｗ：流体輸送管の単位重量
Ｌ：引き入れ長
【０００５】
既設管路４０に曲がり部がある場合、流体輸送管４１は既設管路４０の内面に押し付けられるため引き入れ抵抗力は、次式で示すように指数関数的に増加する。
Ｔ１＝Ｔ０×ｅｘｐ（μθ）                                                      …（２）
ここで、Ｔ１：既設管路の曲がり部通過後の引き入れ抵抗力
Ｔ０：既設管路の曲がり部通過前の引き入れ抵抗力
μ：既設管路と流体輸送管の摩擦係数
θ：曲がり部角度
前述の（１）式及び（２）式からわかる通り、引き入れ長Ｌが長い程、出口近傍での抵抗力が大きくなり、入口側より出口側に曲がり部があれば抵抗力が増大し、より厳しい布設条件となる。
【０００６】
また、曲がり部では、流体輸送管４１に以下に示す側圧が発生するため、変形や座屈を発生させないためには、引き入れ抵抗力を小さくする必要がある。そのため、布設側圧は、出口側で最も厳しいものとなる。
Ｆ＝Ｔ１／Ｒ                                                                            …（３）
ここで、Ｆ：布設側圧
Ｔ１：既設管路の曲がり部通過後の引き入れ抵抗力
Ｒ：曲がり部曲率半径
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、既設の埋設管路４０内に流体輸送管４１を引き入れる際、引き入れ抵抗力は、前述の通り既設管路４０の形状や引き入れる流体輸送管４１の重量、摩擦係数等で算出される。
前述の計算では、引き入れる流体輸送管４１の曲げ剛性や、既設の埋設管路４０と引き入れる流体輸送管４１とのクリアランスを無視しているが、実測によるとこれらの曲げ剛性やクリアランスの影響により従来の計算値に比べて実測値の方が大きくなることがわかった。
つまり、流体輸送管４１を布設する上で、流体輸送管４１が座屈等して円滑に布設作業が行えないという問題点がある。特に、流体輸送管４１の大型化に伴って布設作業が煩雑となっている。
【０００８】
本発明の目的は、既設の埋設管路に曲がり部があっても、流体輸送管の引き入れ張力や側圧を低減させて容易に引き込むことができる流体輸送管の布設方法及び流体輸送管を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体輸送管の布設方法は、プラスチック層を備え可撓性を有する流体輸送管を埋設管路内に引き込んで布設する方法であって、前記プラスチック層を加熱した状態で前記流体輸送管を前記埋設管路内に引き込むことを特徴とする。
ここで、前記プラスチック層は、加熱に伴って変質する性質を有するものが好ましく、例えば、熱可塑性樹脂から構成される。
この発明によれば、流体輸送管のプラスチック層を加熱することで、このプラスチック層が変質して曲げ剛性を低減させることができる。
従って、流体輸送管自体の曲げ剛性も低減することとなり、埋設管路内に前記流体輸送管を引き込む際の引き入れ抵抗力を低減させることができるので、引き込み作業が容易となる。
【００１０】
本発明では、前記流体輸送管の表面の外周に摩擦抵抗低減層を被覆する構成が好ましい。
この発明によれば、前記流体輸送管を前記埋設管路内に引き込む際、前記流体輸送管の表面の外周に摩擦抵抗低減層を被覆しているために、前記埋設管路と前記流体輸送管との接触による摩擦抵抗が低減し、それに伴って、引き入れ抵抗力を低減させることができる。
仮に、前記プラスチック層が最外側に配置されて埋設管路の内周面に接すると、このプラスチック層が加熱されて粘性が増加して前記埋設管路と前記流体輸送管との接触面における抵抗力が増加する現象が生じることになるが、本発明では、流体輸送管の表面に被覆された摩擦抵抗低減層により前述の抵抗力増加現象を抑えることができる。
【００１１】
また、本発明では、前記摩擦抵抗低減層は可撓性を有する金属製被覆材を前記流体輸送管の表面に被覆することによって形成され、前記金属製被覆材に通電し発熱させることで前記プラスチック層を加熱することが好ましい。
ここで、可撓性を有する金属製被覆材としては、金属製のメッシュシート、金属製のテープ、あるいは、金属線を巻き付けるものを例示できる。
この発明によれば、前記流体輸送管の表面に可撓性を有する金属製被覆材を被覆することで容易に摩擦抵抗低減層が形成でき、この金属製被覆材に通電して発熱させることで前記プラスチック層を容易に加熱することができる。さらに、本発明では、前記摩擦抵抗低減層を金属製被覆材とすることで、摩擦抵抗低減層がヒータを兼用することになり、部品点数の減少を図ることができる。
【００１２】
さらに、本発明では、前記埋設管路は出口または出口近傍のいずれか一方または双方に曲がり部を有し、前記埋設管路内の曲がり部に布設される部分における前記流体輸送管のプラスチック層を加熱し、前記流体輸送管を前記埋設管路内の曲がり部に引き込む構成が好ましい。
出口または出口近傍に曲がり部を有する場合、流体輸送管を埋設管路内に引き込むにあたり、引き入れ抵抗力及び側圧はこの曲がり部において最大になるが、本発明では、流体輸送管全体ではなく前記埋設管路の出口または出口近傍の曲がり部に布設される部分の流体輸送管のみを加熱することで、十分に引き入れ抵抗力及び側圧を低減させることができる。
【００１３】
また、本発明では、前記流体輸送管に気体により内圧をかけた状態で前記流体輸送管を前記埋設管路内に引き込む構成が好ましい。
この発明によれば、気体により内圧をかけた状態で前記流体輸送管を前記埋設管路内に引き入れることで、側圧により前記流体輸送管が座屈することを防止できる。気体に代えて液体を用いて内圧をかけることも考えられるが、液体を用いた場合、前記流体輸送管の重量が増し、引き入れ抵抗力が増加することとなるため、気体を用いることが効果的である。
【００１４】
本発明では、前記プラスチック層に温度センサを設け、この温度センサで検出した温度データに基づいて前記プラスチック層への加熱量を制御する構成が好ましい。
この発明によれば、前記プラスチック層の温度を温度センサで検出し、検出された温度に基づき前記プラスチック層の加熱量を所定値に調整するフィードバック制御を行うことで、前記プラスチック層が過度に加熱されて損傷することを防止することができる。
【００１５】
本発明の流体輸送管は、プラスチック層を備え可撓性を有するとともに埋設管路内に引き込み可能とされた流体輸送管であって、前記プラスチック層は加熱可能とされ、かつ、前記プラスチック層の外周表面に摩擦抵抗低減層を被覆したことを特徴とする。
この発明によれば、曲げ剛性が低減して埋設管路内に引き込む作業が容易となる流体輸送管を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１は本実施形態における流体輸送管の一部を示す斜視図を示している。
図１において、流体輸送管１は、埋設管路４０内に引き込まれるものであって、その最内層は耐外圧座屈強度及び側圧強度に優れているステンレス製のインターロック管２とされている。
このインターロック管２は、断面Ｓ字型のステンレステープ２Ａを螺旋状に巻き付けたものであって、幅方向に隣り合うステンレステープ２Ａの折り返し部同士を噛み合わせて管状に形成したものである。
【００１７】
インターロック管２の外周にはプラスチック層を形成する内管３が設けられており、この内管３はインターロック管２内を流れる流体を液密或いは気密に保持する機能を有する。
この内管３は押出成形により形成されたナイロン（Ｎｙ）管をであって、インターロック管２を被覆する。なお、内管３はプラスチック層を構成するものであって、その材質にはナイロンの他、ポリアセタール、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、塩化ビニル等の熱可塑性樹脂がある。
【００１８】
内管３の外周には内圧補強層４が設けられる。
この内圧補強層４はインターロック管２内を流れる流体の圧力を保持する機能を有するものであり、内管３にステンレス等の金属テープ４Ａを螺旋状に隙間ができないように巻きつけたものである。
【００１９】
内圧補強層４の外周には、内圧及び布設時に発生する張力により流体輸送管が伸縮することを抑制するための軸力補強層５が設けられている。
この軸力補強層５は数本の金属条５Ａを流体輸送管の長手方向にロングピッチで螺旋状に巻きつけ、内圧補強層４の周囲を囲うように設置したものである。
【００２０】
軸力補強層５の外周には高密度ポリエチレンから成りプラスチック層を形成する外部シース６が設けられている。なお、外部シース６に使用される材質には高密度ポリエチレン以外に、ナイロン、ポリアセタール、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、塩化ビニル等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
外部シース６は、その内側に設けられた各層の保護、特に金属層である軸力補強層５や金属テープからなる内圧補強層４の防食、外傷の防止をする機能を有する。
【００２１】
最外層には筒状の摩擦抵抗低減層７が設けられている。この摩擦抵抗低減層７は可撓性を有する金属製被覆材を流体輸送管１の表面に被覆することによって形成されるものであり、具体的には、金属製メッシュシート７Ａで外部シース６を被覆することにより形成されている。摩擦抵抗低減層７に電流を流すことで発熱し、外部シース６が加熱される。
外部シース６の外周面には外部シース６の温度を計測するための温度センサ８が設置されている。この温度センサ８は接着材等で外部シース６から外れないようにされている。
【００２２】
流体輸送管１の両端側の所定位置には、それぞれ摩擦抵抗低減層７にバッテリ装置９が接続されている。なお、本実施形態では、摩擦抵抗低減層７に加えて、あるいは、摩擦抵抗低減層７に代えてプラスチック層を構成する内管３にバッテリ装置９を接続するものでもよい。
このバッテリ装置９は、摩擦抵抗低減層７の異なる位置に接続されるケーブル１０Ａを有する電源１０と、温度センサ８で検出された温度データから温度を測定する温度測定器１１と、この温度測定器１１で測定された温度に基づいて電源１０を制御する温度制御装置１２とを備えている。
この温度制御装置１２は、外部シース６への加熱温度が所定値となるように温度測定器１１から送られてきた信号から摩擦抵抗低減層７に印加する電圧を調節するものである。
【００２３】
図２は埋設管路４０に流体輸送管１を引き込む際のレイアウトの一例を示す概略構成図である。
図２において、埋設管路４０は、直線部４０Ａ１〜４０Ａ５と、曲がり部４０Ｂ１〜４０Ｂ５とが組み込まれた複雑な形状である。
本実施形態では、埋設管路４０の内部の入口から流体輸送管１を引き込むが、必要に応じて、出口や埋設管路４０の中間部から図示しないロープ等を利用して流体輸送管１を引っ張ってもよい。また、流体輸送管１の内部には空気や窒素等の気体により内圧をかけた状態とする。
この際、バッテリ装置９を作動させて摩擦抵抗低減層７及び／又は内管３に電圧を印加する。電圧の印加により、摩擦抵抗低減層や内管３は通電して発熱し、プラスチック層である外部シース６や内管３を加熱する。
外部シース６や内管３は加熱されることで変質し、流体輸送管１の引き込みに際して、大きな抵抗がかからない。
【００２４】
従って、本実施形態では、プラスチック層である外部シース６や内管３を加熱した状態で流体輸送管１を埋設管路４０内に引き込むので、流体輸送管１のプラスチック層を加熱することで、このプラスチック層が変質して曲げ剛性が低減する。そのため、流体輸送管１自体の曲げ剛性も低減することとなり、埋設管路４０内に流体輸送管１を引き込む際の引き入れ抵抗力を低減させることができるので、引き込み作業が容易となる。
本実施形態の流体輸送管１を、曲がり部を有する既設の埋設管路４０に引き込む際の引き入れ抵抗力の計算結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2004218820.tif 000003
【００２６】
表１により、埋設管路４０の曲がり部では流体輸送管１の曲げ剛性を低減することで引き入れ抵抗力が小さくなる。ただし、引き入れ抵抗力は曲げ剛性を極端に小さくしても曲げ剛性に比例して小さくなるわけではなく、ある一定の値に収束する傾向にある。従って、最大１／１０程度まで小さくすることで十分引き入れ抵抗力を低減することができる。
【００２７】
流体輸送管１の曲げ剛性はナイロン（Ｎｙ）から成る内管３と高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）から成る外部シース６とがそのほとんどを占めている。これらの曲げ剛性値は、ヤング率Ｅと断面形状（内外径）により決まる断面二次モーメントＩとの積により与えられる。
ＥＩ＝Ｅ・π（Ｄ０４−Ｄ１４）／６４                            …（４）
ここで、    Ｅ：ヤング率
Ｉ：断面二次モーメント
ＥＩ：曲げ剛性
Ｄ０：外径
Ｄ１：内径
この（４）式より一般に外径が大きい程曲げ剛性は大きくなることから、流体輸送管の曲げ剛性は外部シース６の占める割合が高い。
【００２８】
図３は本実施形態のプラスチック層を構成するナイロン（Ｎｙ）と高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）とのヤング率が示されている。一般に、プラスチックのヤング率は金属材料に比べて温度特性が大きく、プラスチックの温度を上げることでヤング率、及び曲げ剛性を低減させることができるため、流体輸送管１を埋設管路４０に引き込む際の引き入れ抵抗力は低減する。なお、本実施形態の流体輸送管１では外部シース６に使用される高密度ポリエチレンの方が内管３に使用されるナイロンに比べて温度依存性が大きい（図３参照）。従って、外部シース６（ＨＤＰＥ）の温度を４０度〜１００度、好ましくは、６０度〜９０度、より好ましくは、８０度に加熱することで効果的に曲げ剛性を低減させ、引き入れ抵抗力を低減することができる。外部シース６の加熱温度を４０度未満とすると、十分な抵抗力の低減が図れず、加熱温度を１００度を超える値とすると、プラスチック層が溶けることで流体輸送管１の形態を維持できない。
【００２９】
一般にプラスチックは粘弾性体であることから、温度を上げると粘性が増し、埋設管路９との接触面積が増加して摩擦抵抗が大きくなることが懸念される。しかし、本実施形態では流体輸送管１の外部シース６の外周に摩擦抵抗の小さい金属メッシュシートを用いた摩擦抵抗低減層７を被覆しているため、摩擦抵抗を下げることができ、引き入れ抵抗力も低減する。
さらに、摩擦抵抗低減層７として金属メッシュシートを用いているため、この摩擦抵抗低減層７に通電し発熱させることで容易に外部シース６を加熱することができる。
【００３０】
表２はこの引き入れルートの各箇所の各数値に対する、引き入れ抵抗力、側圧の値を算出して示している。この表で、曲率半径Ｒと、曲がり角度θは図２に示す部分で定められる。
【００３１】
【表２】
2004218820.tif 000004
【００３２】
表２に示す引き入れ抵抗力と側圧の値より、埋設管路４０の出口近傍の曲がり部の引き入れ抵抗力及び側圧は大きくなる。従って、既設管路４０の出口近傍の曲がり部４０Ｂ４、曲がり部４０Ｂ５を通過する流体輸送管１の部分に金属製メッシュシートを被覆し、この金属メッシュシートに通電することで、ヒータを兼ねた摩擦抵抗低減層７を形成することができるため、効果的に引き入れ抵抗力及び側圧を減らすことができる。
【００３３】
表３は図２における曲がり部４０Ｂ４、曲がり部４０Ｂ５を通過する範囲（約１３ｍ区間）の外部シース６を８０度に加熱し、流体輸送管１の曲げ剛性が約５０％となる場合の、引き入れルートの各箇所の各数値に対する、引き入れ抵抗力、側圧の値を算出して示している。
【００３４】
【表３】
2004218820.tif 000005
【００３５】
表４は図２における曲がり部４０Ｂ４、曲がり部４０Ｂ５を通過する範囲（約１３ｍ区間）の外部シース６と内管３との両方を８０度に加熱し、流体輸送管１の曲げ剛性が約４０％になる場合の引き入れルートの各箇所の各数値に対する、引き入れ抵抗力、側圧の値を算出して示している。
【００３６】
【表４】
2004218820.tif 000006
【００３７】
出口近傍の曲がり部における外部シース６のみを熱した場合、また出口近傍の外部シース６及び内管３を熱した場合のいずれにおいても、１３〜１６％程度の引き入れ抵抗力の低減が可能である。
従って、外部シース６のみの加熱で十分に引き入れ抵抗力及び側圧を低減することが可能である。
【００３８】
本実施形態では流体輸送管１の外部シース６に温度センサ８を設置し、温度センサ８で検知した温度データに基づいて摩擦抵抗低減層７や内管３に印加する電圧を調節する構成であるため、外部シース６や内管３が過度に熱されて損傷することがないとともに、抵抗力の低減を効率よく行える。
【００３９】
本実施形態の流体輸送管の布設方法では、流体輸送管１に内に気体を充填し、流体輸送管１の仕様限界圧力以下に内圧をかけ、かつ、流体輸送管１を加熱して埋設管路内に引き込むので、側圧による流体輸送管１の座屈を防止することができる。
【００４０】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、インターロック管２にステンレスを用いているが強度が強く、錆びにくい金属、例えばチタン等であってもよい。
【００４１】
前記実施形態では摩擦抵抗低減層７としての金属被覆材に金属メッシュシートを用いている。金属メッシュシートを用いれば曲げ剛性に対する影響はほとんど無視できる程度であるが、同様に曲げ剛性に対する影響が無視できる程度の可撓性の金属被覆材であればよい。例えば、本発明は、金属製メッシュシート７に代えて金属製のテープ、あるいは、金属線を巻き付けるものから金属製被覆材として用いてもよい。例えば、金属製のテープの場合、テープ同士が重ならないように巻くことで曲げ剛性に対する影響を無視できる程度に小さくすることができる。同様に、金属製の線の場合線を巻く間隔を短くすることで、曲げ剛性に対する影響を無視できる程度に小さくすることができる。
【００４２】
前記実施形態では、外部シース６等を加熱する摩擦抵抗低減層７をつける位置を出口近傍のみでよいとしているが、摩擦抵抗低減層をつける位置は曲げ部等の引き入れ抵抗力、側圧が他の箇所より大きくなる箇所において効果が現れるならば、設置する箇所はどこであっても良い。例えば、流体輸送管１の全体にわたって外部シース６が加熱されるよう摩擦抵抗低減層が設置されていてもよく、一部のみ設置されるものでもよい（図２想像線参照）。
【００４３】
本実施例では温度センサ８の設置位置を外部シース６と摩擦抵抗低減層７との間としているが、外部シース６と軸力補強層５の間にあってもよい。本発明の温度センサとして、サーモンカップル等のポイントセンサ、或いは光ファイバ等のラインセンサを用いることができる。ポイントセンサを用いる場合には、流体輸送管１の長手方向の複数箇所に間欠的に設けることが好ましい。
【００４４】
【発明の効果】
以上により、本発明の流体輸送管の布設方法によれば、流体輸送管のプラスチック層を加熱することにより曲げ剛性を低減させることができるため、流体輸送管を埋設管路に引き込む際の引き入れ抵抗力及び側圧が低減され、容易に引き込み作業が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の一実施形態における流体輸送管内部の斜視図
【図２】前記実施形態における埋設管路で構成された流体輸送管の引き入れルートの概略構成図
【図３】プラスチックのヤング率と温度との関係図
【図４】従来の流体輸送管内部の斜視図
【符号の説明】
１      流体輸送管
２      インターロック管
３      内管（プラスチック層）
４      内圧補強層
５      軸力補強層
６      外部シース（プラスチック層）
７      摩擦抵抗低減層
８      温度センサ
４０      埋設管路
【図１】
2004218820.tif 000007
【図２】
2004218820.tif 000008
【図３】
2004218820.tif 000009
【図４】
2004218820.tif 000010