JP2015512019A - 高分子材料を含む多層パイプライン、多層パイプラインを製造する装置及び多層パイプラインを製造する方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも以下を備える多層パイプライン（１）であって：−第１の熱可塑性ポリマー材で構成するインナー流体密封層(１１)と；−被覆繊維強化部を有し、前記インナー流体密封層を覆うインナー繊維強化熱可塑性ポリマー層（１４）と；−第２の熱可塑性ポリマー材によって形成された第１の中間層（１３）と；−被覆繊維強化部を有するアウター繊維強化熱可塑性ポリマー層（１２）と、を備え；前記インナー繊維強化熱可塑性ポリマー層（１４）と前記アウター繊維強化熱可塑性ポリマー層（１２）の少なくとも一方は、少なくとも１つの繊維含有層（fibre-containing layer）（１４ａ−ｂ，１４ｃ−ｄ；１２ａ−ｂ，１２ｃ−ｄ）及び１つの無補強層（reinforcement-free layer）（１４ｃ，１４ｆ；１２ｃ，１２ｆ）を備えている。多層パイプライン（１）を製造をするための機械組立部（３０）及び多層パイプライン（１）の製造方法についても説明する。

Description

本発明は、石油製品、特に石油とガス及びＣＯ_２ガスを沖合又は陸上の何れかによって輸送する多層パイプラインに関する。また、本発明は、多層パイプラインを製造する装置と方法に関する。特に、本発明は、押出成形層（extruded plies）及び繊維被覆層（fibre-wrapped plies）の組み合わせによって作られた切れ目のない多層パイプライン（continuous multilayer pipeline）に関する。

今日では、石油、ガス及びＣＯ_２ガスの沖合及び陸上における輸送用に、一般に鋼鉄や合金鋼等の金属を含むプラスチック複合パイプ（plastic composite pipes）が使用されている。

ライザー（risers）及びフィールド内輸送（intra-field transport）におけるいくつかの事例では、非金属パイプラインを使用することが知られている。これらは、１種類以上のポリマーから構成され、１５０ミリメートルまでに直径が制限されたフレキシブルパイプ（flexible pipes）である。下流へのパイプライン輸送、換言すれば、生産現場から海岸及び陸上の製油所、或いは別のタイプの陸上施設から輸送パイプラインで遠くまでの輸送は、石油やガスが大量になるために鋼製パイプソリューション（steel-pipe solutions）のみが用いられる。大きな口径を有するため、そのような輸送パイプは他の材料では製造されない。ＣＯ_２ガスの輸送用には、更に大きな口径を有する必要がある。

プラスチック複合材とは、プラスチックに対し他の物質又はプラスチックに不溶性である材料を組み合わせた複合材料である。プラスチック複合材は、一般に多くの場合、マトリックスと呼ばれる均質なプラスチック製の基本部分で構成され、この中に、粒子、フレーク（flakes）、繊維、繊維製品、フィラメント（filaments）又は、似たようなその他の材料やその他のタイプのプラスチックが埋め込まれている。このような複合材料では、個々の良質な成分を組み合わせてしばしば増強されている。代表的なプラスチック複合材には、種々の繊維強化プラスチックがある。

パイプラインは、プラスチック複合材によってフレキシブルパイプとして製造することがあり、それはマトリックスを覆うような繊維で含浸されたものではないが、繊維がプラスチックマトリックスからなる層間に乾燥状態に置かれている。繊維をプラスチック材料によって湿潤させると、より剛性のあるパイプを作ることができる。

フレキシブルプラスチック複合パイプライン（flexible plastic composite pipelines）は、長いパイプラインを製造できる。実際には、パイプによる輸送は、例えば、全体的なリール径（reel diameter）のように、フレキシブルパイプの全体の長さが制限される場合がある。これはまた、口径が小さいパイプと比べての口径が大きいパイプの方が短くなることを意味する。従来技術では、最大口径が１５０ミリメートルのフレキシブルパイプが知られている。

硬質プラスチック複合パイプは、長さが制限される。長さは、生産手段によって決定され、パイプは通常、１２〜２０メートルの長さである。このようなパイプは、様々なフランジの形態で製造される。パイプは、既知の方法でフランジに接合されている。フランジガスケット（flange gaskets）は、接合部の漏れを防ぐ。このようなパイプは、陸上のみに使用する。海底パイプラインを敷設すると、パイプライン上に大きな歪を伴うことがあり、接合部を有するフランジとシール（seals）の接合部／パイプラインに大きな損傷のリスクを伴うので漏出が生じる場合がある。

プラスチック複合パイプラインが減圧の際に問題を引き起こす可能性があることは、従来技術で知られている。通常は、炭化水素ガス又はＣＯ_２ガスの輸送を高い圧力で動作する時に最も問題が大きくなる。圧力は、２５０バールの領域内にあり、炭化水素ガス／ＣＯ_２ガスは、ライナー（liner）と呼ばれるパイプラインのインナーマテリアル（inner material）を透過し、ライナーの外側にガスの圧力（gas pressure）を発生させる。ライナー内側のガス媒質の減圧によってライナー外側の圧力は、ライナー内側の圧力よりも大きくなる。これは、パイプラインのライナーで崩壊する原因をもたらす。ライナーの崩壊は、パイプラインを使用できなくする。

腐食は鋼製パイプラインにおいて問題になるために、パイプライン内部の腐食防止用に、部分的に大量の化学物質を石油製品に添加することがある。石油製品は粒子状物質（particulate material）を含んでも良く、粒子状物質は、パイプ内部ジャケット表面上の研磨材として作用する。鋼製パイプラインにそのように形成された場合、金属合金は、所望の耐食性を基準が選択され、パイプの壁厚（肉厚）は、予想される内部の摩擦に基づいて寸法が決められている。

そのような金属パイプの外側に絶縁コーティング（insulating coating）が被覆、塗布されてもよい。外側絶縁層を介して水の浸入がある様な場合には、腐食を回避するためにパイプの外表面に薄いエポキシの層で被覆させてもよい。絶縁層は、押出技術によってパイプに被覆してよい。

他の実施形態は、パイプの内部を、絶縁層と摩耗層の中心の最も近くを裏打ちする方法である。最も内側の層は、金属パイプで構成することが知られている。そのようなパイプは、例えば、20ｍに固定した長さで個別に製造が行われている。絶縁層は、パイプ内に装着される。アウターパイプ（outer pipe）とインナーパイプ（inner pipe）で構成しているパイプにおいて、二つの同心管（concentric pipes）の環状空間の間に絶縁層が圧搾されている。

パイプ長（pipe length）が揃った状態で、溶接で接合する。絶縁材料が接合面にて重なるような特別な作業を行う必要がある。パイプをアウター絶縁層と溶接する前に、研削ロボットでパイプの端部のコーティングを剥がす。互いを溶接した後に、各々の溶接を確認する。その後、手動操作にて溶接部位にアウター絶縁体が塗布される。そのような個々のパイプストリング（pipe strings）の組立は、陸上で行うことが可能になる。パイプストリングで、例えば800ｍの長さに形成することができる。これらは、パイプ敷設船（pipe-lay vessel）が到着するまでの時間及びパイプストリングの船積みのために、並んで保管されている。パイプ敷設船は、パイプストリングの曲げ半径より大きな半径を有する大規模なドラム缶（drum）へパイプストリングをリール（reel）することができる。一つのパイプストリングをリールする場合、次のパイプストリングがパイプを接合したのと同じ方法で、所望の長さにあるまでリールされるか、或いはドラム缶が一杯になるまでリールする。

即ち、既知の方法には可也の欠点が存在する。品質保証を要する可也の数の溶接、パイプストリングを一時的に保管するための大きな保管場所が必要である。パイプ敷設船のような特殊な船舶には祝日レート（high day rates）があるで、の停泊期間（lay time）の船積みについて十分検討する必要がある。更なる欠点は、パイプストリングのリールとアンリール（unreeling）によってパイプストリングに大きな機械的歪みを被ることがある。いくつかのケースでは、パイプストリングが破損した場合、破損修理のために、リール処理又はアンリール処理を停止させなければならない。海底にパイプラインを敷設するケースでは、圧力テストで確認するまで破損が発見できない。

リール可能な鋼製パイプ（Reelable steel pipes）は、口径４０６ｍｍ／１６インチまで作られている。

パイプの口径が大きい程、硬さが硬く、大きな体積を有するがためにリールを行うには適切で且つ可能である。１６インチよりも大きな口径の陸上での敷設を行うには、パイプを海に下ろす前に、パイプ長毎に溶接の準備を行う必要があり、パイプ長は、一緒に溶接する必要があり、更に、溶接の品質チェックをX線撮影／透視によって行い、溶接部位の腐食保護まで行わなければならない。これらは、このために工場のように装備された特殊な船の船上で行われる。ほとんどの場合、そのような船は、長が１５０ｍ以上あり、２４時間体制のパイプ組立用の１５０〜２５０人の従業員乗組員がいる。

押出加工とは、ポリマーマス（polymer mass）を圧搾する又は連続処理でダイ（die）から押出されることを意味する。押出された物体は、ダイギャップ（die gap）の形状と同じ断面形状を有している。共押出加工とは、ダイヘッド（die head）内に同時に互の上に二層以上の押出が続いていることを意味する。ダイヘッドは、二つ以上のダイギャップを備えている。ダイギャップは、円形と同心であってもよい。

石油、炭化水素ガス又はＣＯ_２輸送用に使用するパイプを製造する場合、沖合又は陸上で使用するかは、直径で制限及び長さで制限することがある。

引抜成形とも呼ぶ引抜き（pulling）による押出とは、強化繊維は、樹脂を含むバスを通じて引抜きながら、樹脂と一緒に繊維が適合させながら、整形ツール（shaping tool）を通じて引抜きながら加熱すると樹脂が重合されることを意味する。

当技術分野では、押出により筒体（tubular bodies）を作ることができることが知られている。ポリマー材料は、ダイを通して押出ことができる。ダイは、環状又はマンドレル（mandrel）であってもよく、更に、押出機のコアと呼ぶ、例えば、円形のダイ開口部の中央に設置されている。更には、高分子材料で形成された押出成形パイプは、液密性（fluid-tight）を有するが、しかしながら、特に半径方向に対しては、高い内圧と外圧に対して耐性がないことが知られている。更に当技術分野において、ポリマーで形成されたパイプは、繊維層で囲まれていることが知られている。繊維層が樹脂で囲まれた長繊維（long fibres）を含む複合材から構成することができる。また、当技術分野において、パイプ成形後に硬化された一つの複合材料から製造できることが知られている。これは、硬化された複合材料で形成されたパイプが圧力に対して耐性があるが、使用中に樹脂中にマイクロクラック（microcracks）が発生すると、漏れが生じる。リスクは、壁の肉厚の寸法を大きくすることで低減できるが、一時的な多大な高圧及び/又は圧力変化に伴ってマイクロクラックのリスクが増加し、それによって漏れが発生すればパイプを交換しなければならなくなる。押し出されたポリマー層と繊維層で構成された多層パイプラインは、液密性と半径方向の圧力に対する耐性の両方を有する。

特許文献１は、多層パイプを開示している。パイプは、熱可塑性ポリマー材料で形成された内層（inner ply）を有し、好ましくは、内層は押出成形されている。外層（outer ply）は、熱可塑性又は熱硬化性ポリマー材料で形成され、好ましくは、外層は引抜成形されている。内層の外層の表面は、外層の内面と接触している。

特許文献２は、共押出による多層パイプの製造方法を開示している。層状のパイプ（layered pipe）は、内層、外層と中間発泡層（intermediate foamed ply）から構成されている。内層、外層と発泡層は、同一の熱可塑性材料から構成されてもよく、又は２つ以上の異なる熱可塑性材料で構成することもできる。発泡層は、ガスを放出する適切な発泡剤を添加することによって行われる。発泡層は、内層と外層の間に絶縁層を構成している。強化繊維要素（Reinforcing filler elements）は、例えばガラス繊維又はアスベスト繊維の形態を外層に添加してもよい。特許文献３は、同様に共押出による多層パイプの製造方法を開示している。発泡、中間層は、内層と外層との間に絶縁層を構成している。

特許文献４は、内層が熱可塑性材料で押出成形された多層パイプ（複合管）の製造方法を開示している。内層は、パイプの長手方向に囲まれている第1の繊維層と実質的に第１の繊維層の周方向に巻き付けされている第２の繊維層を有する。内層は、まず、熱可塑性材料によって押出成形した大きな棒状コア（rod-shaped core）によって作られ、内層を棒状コアの外面にクロスヘッドダイ（crosshead die）という方法を用いて被覆している。内層、第１の繊維層及び第２の繊維層は、加熱によって溶解される。更に加熱は、内層よりコアを抜き取ることを可能にさせ、パイプを形成するようにコアが引き出される。

特許文献５は、内層が熱可塑性材料で押出形成する多層パイプを開示している。内層は、概ね内層の周方向に巻きつけられるように第１の繊維層に囲うようにパイプの長手方向の第１の繊維層に沿って延びる第2の繊維層を有し、更に、概ね第２の繊維層の周方向、好ましくは第１の繊維層に対して垂直方向に巻き付けられた第３の繊維層を有している。

特許文献６は、内層が熱可塑性材料で押出形成する多層パイプを開示している。内層は、パイプの長手方向に第１の繊維層で構成される中間層で囲うように第１の繊維層上の概ね周方向に第２の繊維層が巻き付けられている。熱可塑性材料で押出成形された外層は、クロスヘッドダイを用いて中間層に被覆されている。

特許文献７は、低温環境下で炭化水素を輸送するための輸送管を開示している。輸送管は、電気的に絶縁できる外面を有し、インナーパイプ（inner pipe）の外側にポリマー材料を含有する炭素繊維を含む加熱層を備え、１００バール以上の外部圧力に耐えることが可能な絶縁層を加熱層の外側に備えている。輸送管は、インナーパイプとアウターパイプの間にスペーサー（spacers）を含む。アウターパイプは、ポリマー材料を含有する炭素繊維で構成することができる。インナーパイプは、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、またはポリビニリデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）等の高分子材料から形成することができる。更にインナーパイプは、鋼製のパイプで形成されてもよく、パイプの外側には、電気絶縁層としてＰＡまたはＰＶＤＦで被覆することができる。電圧は、加熱層における炭素繊維に印加されると、電流が導通する。加熱層は、それによって熱で輸送管を供給することができる。絶縁層は、発泡ポリウレタン（ＰＵ）で形成することができる。代替例では、アウターパイプ（outer pipe）は、鉄で形成されてもよい。特許文献７は、約１５ｃｍの直径を有するパイプの製造方法を開示している。

特許文献８は、環状スペース内のパイプとの間に適切な絶縁材を備えることができるパイプ・イン・パイプ（pipe-in-pipe）を開示している。パイプ・イン・パイプは、パイプ敷設船のドラムにリールするのに適している。インナーパイプとアウターパイプは、硬質パイプである。二つのタイプの材料を絶縁材は含んでおり、片方は、絶縁特性に良いが相対的に弱い機械的強度を有する材料で形成されており、一方は、絶縁特性に乏しいが大きな機械的強度を有する材料で形成されている。特許文献９は、パイプ・イン・パイプでリールすることができる代替案を開示している。

特許文献１０は、油井に化学物質を注入することや制御バルブ用の作動油の輸送用に、積層パイプ（laminated pipe）を用いて沖合の石油活動ができることを開示している。内管は、押出熱可塑性パイプで構成している。脱脂、ラビング（rubbing）及び洗浄の後にパイプは、熱硬化性プラスチックを含浸させた繊維及び繊維マットを（fibre mats）層状（layer upon layer）に被覆する。最後にパイプをオーブン内で硬化させて冷却させた後、パイプをリールする。

特許文献１１、特許文献１２及び特許文献１３は、パイプの壁面にワイヤー補強（wire reinforcement）したフレキシブルパイプ（flexible pipes）を開示している。パイプの中央の最も近い位置に一般にカーカス（carcass）と呼ばれる補強骨格（reinforcing skeleton）を配設している。

国際公開第９１／００４６６号 英国特許第１２１１８６０号明細書 欧州特許第１４１９８７１号明細書 特開平９−０１１３５５号公報 英国特許第１３４５８２２号明細書 米国特許第４５１５７３７号明細書 国際公開第２０１１／１２８５４５号 国際公開第０３／０９８０９３号 米国特許出願公開第２０１０／０２６０５５１号明細書 米国特許第５７５５２６６号明細書 米国特許出願公開第２００４／０１９４８３８号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０６２２０２号明細書 米国特許第６５１６８３３号明細書

本発明の目的は、従来技術の改善或いは少なくとも一つの欠点を低減し、少なくとも有用な代替技術を提供することである。

その目的は、以下の説明及び特許請求の範囲で特定される機能を通じて達成することができる。

本発明は、沖合及び陸上の石油及びガスの輸送に適した継ぎ目無し（endless）多層パイプラインの製造に関する。また、本発明はパイプストリング内の金属より小さい曲げ半径を有する継ぎ目無し或いは連続的な多層パイプラインに関する。更に、本発明は石油及びガスの輸送に適した継ぎ目無し多層パイプラインを製造するための装置に関する。

第１の態様において、本発明は少なくとも以下を備える多層パイプラインであって：
−第１の熱可塑性ポリマー材で構成するインナー流体密封層（inner fluid-tight ply）と；
−被覆繊維強化部を有し、前記インナー流体密封層を覆うインナー繊維強化熱可塑性ポリマー層と；
−第２の熱可塑性ポリマー材によって形成された第１の中間層と；
−被覆繊維強化部を有するアウター繊維強化熱可塑性ポリマー層を備え、前記インナー繊維強化熱可塑性ポリマー層と前記アウター繊維強化熱可塑性ポリマー層（１２）の少なくとも一方は、少なくとも１つの繊維含有層（fibre-containing layer）及び１つの無補強層（reinforcement-free layer）を備え；第１の中間層が膨張型（expanded）熱可塑性ポリマー材によって形成されている。前記第１の中間層が少なくとも軸方向に向いた1つのチャネル（channel）を備えている。前記多層パイプラインは、更に、第３の熱可塑性ポリマー材によって形成された第２の中間層を含んでいる。第２の中間層は、少なくとも軸方向に向いた１つのチャネルを備えている。前記チャネルの断面は、略円形である。前記チャネルの断面は、略楕円形であってもよい。前記チャネルの断面は、略台形であってもよい。

前記第２の中間層は、少なくとも軸方向に向いた少なくとも１つの加熱要素を備えている。

前記被覆繊維強化部は、少なくとも１つの繊維テープを含んでいる。

前記多層パイプラインは、多層パイプラインの長手方向に延びる少なくとも１つの光ファーバーケーブルを含み、更に少なくとも１つの光ファイバーケーブルは少なくとも層内に配置されている。

第２の態様において、本発明は第１の熱可塑性材で形成されたインナー流体密封層を含む継ぎ目無し（endless）多層パイプラインの製造をするための機械組立部であって：
−第1のラッピング・マシンステーション（wrapping-machine station）を含み；第１のラッピング・マシンステーションが：インナー繊維強化ポリマー層の繊維強化層を形成するために、インナー流体密封層の周りに繊維テープを包むように配置された１つのリールカルセール（reel carousel）と；層を覆う熱可塑性ポリマー材の無補強層を形成するために、配置された押出機と；
−熱可塑性ポリマー材で更にインナー繊維強化層を包む第１の中間層を形成するために配置された押出機と、少なくとも有し、更に；
−第２のラッピン・マシンステーションを含み；第２のラッピング・マシンステーションが：
アウター繊維強化ポリマー層の繊維補強層を形成するために、多層パイプラインのその他の層を繊維テープで包むように配置された１つのリールカルセールと；
−熱可塑性材含有層を囲み、無補強層を形成するために、配置された押出機と、を少なくとも含んでいる。

第１の中間層を形成する前記押出機は、押出機ヘッド（extruder head）を備えた押出機を有し、前記押出機ヘッド内には、前記押出機ヘッドのカリブレーション要素と多層パイプラインの間に、前記押出機ヘッドを収容するように形成された環状スペースが形成され、更に、前記環状スペース内には、少なくとも１つのマンドレルが前記第１の中間層中に、軸方向に配向されたチャネルを形成するために位置付けされている。

第３の熱可塑性ポリマー材で形成された第２の中間層を形成するために配置された押出機を有しており、前記第２の中間層が：前記第２のインナー繊維層と前記第１の中間層の間もしくは前記第１の中間層と前記アウター繊維強化ポリマー層との間に、任意の順序で設けられている。前記押出機は押出機ヘッドを備え、前記押出機ヘッドには、環状スペースが、前記押出機ヘッドのカリブレーション要素と前記多層パイプラインとの間に押出機ヘッドを収容するように設けられ、少なくとも１つのマンドレル（mandrel）が、前記第２の中間層内に軸方向に向いたチャネルを形成するために前記環状スペース内に位置付けられている。

前記機械組立部は更に、第１の熱可塑性ポリマー材によって形成された前記インナー流体密封層を形成する押出機を含んでいる。

前記機械組立部は更に、光ファイバーケーブルを収容するために配置された少なくとも１つのリールを有している。前記少なくとも１つのリールは、前記光ファイバーケーブルを前記押出機の中に供給しながらアウター繊維強化層の中に無繊維層（fibre-free layer）を形成することができる。前記少なくとも１つのリールは、前記光ファイバーケーブルを前記押出機の中に供給しながらインナー流体密封層（inner fluid-tight ply）を形成することができる。

第３の態様において、本発明は継ぎ目無し多層パイプラインを形成する方法であって、
ａ）熱可塑性ポリマーによって形成されたインナー流体密封層を準備するステップと；
ｂ）少なくとも１つの繊維層を形成する為に、繊維テープで前記インナー流体密閉層を包みこみ、押出によって、無補強層を繊維層に被覆することによって、前記インナー流体密閉層の周りにインナー繊維強化層を形成するステップと；
ｃ）押出によって、前記インナー繊維強化層の周りに第１の中間層を形成するステップと
ｄ）少なくとも１つの繊維層を形成する為に、繊維テープで多層パイプラインの他の層を包みこみ、押出によって無補強層を繊維層に被覆することによって、アウター繊維強化層を形成するステップと、を含んでいる。

前記ステップｃ）は、更に、環状スペース内に押出機の押出機ヘッドを準備するステップを有し、前記環状スペースは、押出機ヘッドのカリブレーション要素と多層パイプラインの間に前記押出機ヘッドを収容するように形成され、少なくとも１つのマンドレルが第１の中間層に軸方向に向いたチャネルを形成するように設けられている。

継ぎ目無し多層パイプラインを形成する方法であって、
押出によって第３の熱可塑性ポリマー材で形成された第２の中間要素を任意の場所、即ち：ステップｂ）で形成されたインナー繊維強化層及びステップｃ）で形成された第１の中間層の間、又はステップｃ）で形成された第１の中間層及びステップｄ）で形成された繊維強化層との間のうちの任意の場所に配置するステップｃ１）を含んでいる。前記ステップｃ１）は、前記押出機ヘッドのカリブレーション要素と、前記押出機ヘッドに収容される前記多層パイプラインの間に形成された環状スペース内に、前記押出機の前記押出機ヘッドを準備し、少なくとも１つのマンドレルが、前記第２の中間層に軸方向に向いたチャネルを形成するように設けられている。

前記ステップａ）は、押出によって熱可塑性ポリマーでインナー流体密封層を形成することを含んでも良い。

上述した機械式組立部を使用する方法であって、更に前記機械組立部を船の甲板上に据え付けることを含んでも良い。

Ａは、第１の実施形態に係る縮小スケールの多層パイプラインの縮小概略断面図；Ｂは、縮小スケールの概略側面図；Ｃは斜視図である。第１の実施形態に係る多層パイプラインは、内側から外側へ、インナー、均質摩擦層（homogenous wear ply）の第１の押出熱可塑性ポリマー材料、インナー、複合繊維強化可塑性ポリマー層、第２の押出熱可塑性ポリマー材料中に第１の中間均質層、及びアウター複合繊維強化熱可塑性ポリマー層を含んでおり、ＢとＣは、層が見えるように層の一部を取り除いた図である。 Ａは、第２の実施形態に係る縮小スケールの多層パイプラインの概略断面図；Ｂは、縮小スケールの概略側面図；Ｃは、斜視図である。第２の実施形態に係る多層パイプラインは図１に示すものに加え、第２の中間均質層に押出成形熱可塑性ポリマー材料を含み、第２の中間層がインナー繊維強化熱可塑性ポリマー層と第１の中間熱可塑性層の間に横たわるように、第２の中間層が複数の軸方向チャネルを備えている。 Ａ及びＢは、第３の実施形態の多層パイプラインの概略断面図を表し、パイプラインは、図２Ａに示したものと同様の層を備えている。Aに示された第２の中間層は、軸方向に向いた電気ヒーターケーブルを備え、Bに示された第２の中間層はチャネルとヒーターケーブルの組み合わせを備えている。 第４の実施形態に係る多層パイプラインの拡大斜視図であり、図示されたパイプラインは、図２に示したものと同様の層を備え、第２の中間層は、他の形状の軸方向の複数のチャネルを備え、かつ、アウター繊維強化ポリマー層とインナー繊維強化層の積層構造を有している。 第５の実施形態に係る多層パイプラインの拡大斜視図であり、パイプラインは、図１に示したものと同様の層を備え、第１の中間層は、流体を運ぶことができる複数の軸方向チャネルを備えた状態を示す。 第１の実施形態の機械組立部の斜視図であり、本発明の多層パイプラインを生成するように配置した複数の押出機及びリールカルセールを備えた状態を示す。 図６に示す機械組立部の異なるスケールの部分断面図を示す。 図６及び図７に部分的に示す全体の機械組立部の小さなスケールの側面図を示す。 Ａは機械組立部の全体を小さなスケールで示す別の実施形態を示し、Ｂは他の実施形態を示している。 第１の押出機とリールカルセールにおける機械組立部の詳細を拡大した部分断面図を示す。 図６および図７に示す機械組立部の中間部の詳細を異なるスケールで示す部分断面図である。 押出成形層の軸方向チャネルを形成するように配置され、押出機の詳細を拡大した部分断面図を示す。 多層パイプラインの別の実施形態を異なるスケールで示す。 繊維強化ポリマー層を形成するために使用される繊維テープを異なるスケールで示す概略図である。 Ａは、図８及び図９（Ａ）に示された機械組立部の他の実施形態を示し、Ｂは更に別の実施形態を示し、ここでは、光ファイバーケーブルが多層パイプラインの２つの層に埋設されている。 図１のＡと同様な概略断面図であるが、ここでは、光ファイバーケーブルが、多層パイプラインの２つの層に埋め込まれた別の実施形態を示す。 図１のＢ及び図２のＢと同様な概略図であるが、ここでは、３本の光ファイバーケーブルが、多層パイプラインの２つの層の各々に埋め込まれている。

以下に、好ましい実施形態を添付の図面を参照しながらより詳細に説明をする。

図は、発明を理解するために重要である特徴を示す概略図である。相対的な割合が示された割合と異なっても良い。

図中の参照番号1は、本発明の複合パイプ1と呼ぶ多層パイプラインを示す。第１の実施形態では、図１Ａ−Ｃに示すように、多層パイプライン１は、ライナー（liner）と呼ばれるインナー流体密封摩耗層(インナー摩耗層)１１、インナー流体密封摩耗層１１を囲むインナー繊維強化ポリマー層１４、第１の中間層１３、及びアウター繊維強化ポリマー層１２によって構成されている。インナー摩耗層１１と第１の中間層１３は、熱可塑性ポリウレタン、又は、異なるポリマー材料の両方の層において同じ材料であっても良く、押出成形熱可塑性ポリマー材料より形成することができる。

第１の中間層１３は発泡もしくは膨張させた熱可塑性ポリマー材料から形成されてもよく、また、絶縁層１３で構成することができる。絶縁層１３は、いわゆるヘビーデューティー絶縁（heavy-duty insulation）を含むことができる。膨張又は発泡ポリプロピレン、ポリウレタン及び熱可塑性ポリウレタンは、丈夫な絶縁の一例を構成している。別の方法として、絶縁層１３は、いわゆるライトデューティー絶縁（light-duty insulation）によって形成することができる。膨張又は発泡スチロールは、軽量絶縁体の一例を構成している。

第２の実施形態では、図２Ａ−Cに示すように、多層パイプライン１は、アウター繊維強化熱可塑性ポリマー層１２、第１の中間層１３、インナー摩耗層１１を囲むインナー繊維強化熱可塑性ポリマー層１４及び第２の中間熱可塑性ポリマー層１５によって構成されている。第２の中間熱可塑性ポリマー層(第２の中間ポリマー層)１５は、当該第２の中間体ポリマー層１５の軸方向に延びている少なくとも１つの要素２を備えている。第２の中間体熱可塑性ポリマー層１５は、インナー繊維強化可塑性ポリマー層１４を覆い、第１の中間層１３は、アウター繊維強化ポリマー層１２と第２中間ポリマー層１５との間に配設されている。この実施形態では、要素２は、密閉チャネル（closed channels）２０を含む。密閉チャネル２０は、流動する熱放出流体を収容することができる。

多層パイプライン１の第３の実施形態が、図３Ａに示されている。この実施形態では、多層パイプライン１は、図２に示したパイプライン１と同じ層を備えているが、要素２は、電気加熱導体２２を含んでいる。本実施形態の変形例は、図３Ｂに示されているように、密閉チャネル２０と加熱導体２２を組み合わせている。

第４の実施の形態を図４に示す。本実施の形態では、密閉チャネル２０は細長い断面を有している。

第５の実施形態が、図５に示されている。本実施形態では、多層パイプライン１は図1に示したものと同様の層を含むが、第１の中間層１３は少なくとも１つの密閉チャネル２０を備えている。図に示す密閉チャネル２０は略台形断面を有している。

第６の実施形態が図１３に示されている。本実施形態では、第２の中間層１５は、第１の中間層１３を覆っている。チャネル２０は第２の中間層１５に形成されている。層１３は、絶縁性高分子材料を含んでいる。

本発明による多層パイプライン１は、押出成形と繊維ラッピング（fibre-wrapping）の組合せによって形成することができる。これによって、図６−１２及び図１５に示すコンパクトな機械組立部３０を得ることができる。

図６−８は、機械組立部３０の第1の実施形態を示しており、インナー摩耗層１１、インナー摩耗層１１を囲むインナー繊維強化ポリマー層１４、第１の中間層１３、及びアウター繊維強化ポリマー層１２を有する多層パイプライン１を製造する配列を備えている。本発明の理解のために必要な唯一の構造上の特徴を示し且つ説明する。

機械組立部３０は、図に概略的に示す第１の押出機３１０を含む。押出機ヘッド３１１は、図１０に示す環状ダイギャップ（annular die gap）３１２を有し、まず、溶融熱可塑性ポリマーマス（ポリマー塊:polymer mass）を既知のバレルの押出機（図示せず）から供給する。第１のポリマーマスは、インナーマンドレル３１６及びアウターカリブレーション要素３１８との間に形成される環状スペース３１４内にダイギャップ３１２から流出する。インナーマンドレル３１６及び／又はアウターカリブレーション要素３１８は、循環冷却媒体を収容するために配置するインナー冷却通路(チャンネル)（図示せず）を備えていても良い。冷却媒体は、インナーマンドレル３１６及び／又はカリブレーション要素３１８をそれぞれ冷却する。具体的には、第１のポリマーマスと接触したインナーマンドレルの外表面及びカリブレーション要素３１８の内表面が、冷却媒体によって冷却される。これによって、第１のポリマーマスは押出機ヘッド３１１から押し出された時に寸法的に安定している。第１のポリマーマスは、管状摩耗層１１を形成している。

管状インナー摩耗層１１は、第１のラッピング・マシンステーション（wrapping-machine station）３５０の中央の一つを貫通している。ラッピング・マシンステーション３５０は、1つ又は複数のリールカルセール３５２ａ−ｄ及び１以上のクロスヘッド押出機３２０、３２０’を含んでも良い。リールカルセール３５２ａ−ｂは、複数のリール３５４と一緒に備えられている。そのようなリールカルセール３５２ａ−ｂは当技術分野において良く知られているから、これ以上ここでは説明をしない。リール３５４には、繊維テープ４が備えられている（図１４参照）。繊維テープ４は、隣り合わせに配置された複数の繊維スレッド４１を有している。スレッド４１は、ガラス繊維で形成されても良い。スレッド４１は、例えば、熱可塑性ポリウレタンなどの熱可塑性ポリマー４３で図１４に示す概略図のように含浸されている。繊維テープ４は、横幅３０ｍｍ及び厚み５ｍｍを有することが可能であるが、他の寸法を有することが可能であり、多層パイプライン１の寸法にマッチするように繊維テープの寸法を有することが可能である。例えば、横幅２０ｍｍと厚み３ｍｍの繊維テープ４は、直径１５．２ｃｍ／6インチの多層パイプライン１を製造するのに最適であり、また、横幅５０ｍｍ及び厚み６ｍｍの繊維テープは、直径１２７ｃｍ／５０インチの多層パイプライン１を製造するのに最適である。リールカルセール３５２ａは、複数の繊維テープを摩耗層１１の周囲を摩耗層１１に対して水平方向の角度に被覆することによって、繊維強化ポリマー層１４ａを形成することが可能になる。繊維テープ４は相互のエッジが互いによりかかるように被覆されている。リールカルセール３５２ａは、ヒーターユニット３５６ａをリールカルセール３５２ａの下流に備えている。ヒーターユニット３５６ａは、例えば、ＩＲ熱源（図示せず）を備え、ヒーターユニット３５６aは繊維テープ４の熱可塑性樹脂を溶融して、層１４ａに熱可塑性樹脂を合体させる。各々のリールカルセール３５２ａ−ｂ、例えばリールカルセール３５２ａは、他のリールカルセール３５２ｂ等からの繊維テープ４の角度とは異なる角度で繊維テープ４を被覆する。この技術は、既に当該技術分野では知られている。1つ以上のリールカルセール３５２ａ−ｂは、更に、静止した状態に置かれていてもよい。このことは、繊維テープ４が、摩耗層１１の長手方向に摩耗層１１上に敷設されることを意味する。リールカルセール３５２ｂは、リールカルセール３５２ａと同様な方法で、ヒーターユニット３５６ｂを備えている。

摩耗層１１は、リールカルセール３５２ａ−ｂで繊維強化ポリマー層１４ａ，１４ｂを被覆された後、第２の押出機３２０の押出機ヘッド３２１に供給される。押出機ヘッド３２１はダイギャップ３２２を備え、当該第ギャップ３２２には溶融した熱可塑性ポリマーマスが供給される。当該ポリマーマスは、図１１に示されたように、それ自身知られている押出機バレル(図示せず)から、含侵された繊維テープ４と同じ種類のポリマーマスである。押出機ヘッド３２１は、いわゆるクロスヘッドタイプ（クロスヘッドダイ；直角ヘッド）である。ダイギャップ３２２は、繊維層１４ｂの半径方向に囲んでいる。ポリマーマスは、ダイギャップ３２２を出て、繊維層１４ｂとアウターカリブレーション要素３２８との間に形成された環状スペース３２４内で繊維１４ｂを外側から閉塞するように位置づけられる。アウターカリブレーション要素３２８は、循環冷却媒体を収容するために配置されるインナー冷却通路（図示せず）を設けても良い。冷却媒体は、ポリマーマスと接触している内表面においてカリブレーション要素３１８の効果を有し、ポリマーマスを冷却する。このため、押出機ヘッド３２１から移送されたときにポリマーマスを寸法的に安定させることが可能になる。ポリマーマスは、繊維強化層１４内で無補強層１４ｃを形成している。無補強層１４ｃを被覆する利点は、第１に、含浸された層１４ａ，１４ｂの繊維を有するポリマーを溶融して、これらの繊維と層１４ａ，１４ｂとを融合させることであり、次に層１４ａ，１４ｂ内の空気を排出できる点である。

層１４ｃを被覆、塗布した後、パイプラインは、複数のリールカルセール３５２c-ｂの中央を通って前方に送られる。リールカルセール３５２ｃ−ｄは、リールカルセール３５２ａと同様に動作し、層１４ａ及び１４ｂについて記載した方法と同じ方法で、繊維テープ４からそれぞれ層１４ｄ及び１４ｅを形成する。図１１に示すように、層１４ｄ及び１４ｅを被覆塗布した後、無繊維層１４ｆが同様に第３のクロスヘッド押出機３２０’内の層１４ｃと同様に塗布される。層１４ｆを塗布する利点は、層１４ｃと同じである。

図７に示すように、インナーマンドレル３１６は、第１の押出機３１０から、リールカルセール３５２ａ−ｂ、第２の押出機３２０、リールカルセール３５２ｃ−ｄ及び第３の押出機３２０’を介して、パイプライン１内に延在していても良い。

図１１に示すように、未完成の多層パイプライン１は、前方へ送られ第４の押出機３３０の押出ヘッド３３１中に与えられる。押出ヘッド３３１は、ダイギャップ３３２を備え、当該第ギャップ３３２には第２種の溶融熱可塑性ポリマーマスが公知の押出機バレル（図示せず）からアウターカリブレーション要素３３８及び層１４の間の環状スペース３３４に供給されている。押出機ヘッド３３１は、クロスヘッドタイプである。第２のポリマー層は、発泡又は膨張熱可塑性ポリマーマスであるか、又は発泡剤を第２のポリマーマスに添加しても良い。公知のように、第２のポリマーマスが環状スペース３３４に発泡体を形成する。アウターカリブレーション要素３３８は、循環冷却媒体を収容するために配置する内部冷却通路（図示せず）を備えても良い。冷却媒体は、第２のポリマーマスと接触している内表面によって、第２のポリマーマスを冷却させると言う効果を有している。このため、第２のポリマーマスの寸法は押出機３３１から搬出されたときに安定したものとなる。第２のポリマーマスは、筒状の第１の中間層１３を形成する。

未完成の多層パイプライン１は、第２のラッピング・マシンステーション３６０を介して前方に供給される。ラッピング・マシンステーション３６０は、概ねラッピング・マシンステーション３５０と同じであり。同様な特徴と動作を有する。ラッピング・マシンステーション３５０は、1つ又は複数のリールカルセール３６２ａ−ｂ及び１つ以上のクロスヘッド押出機３４０，３４０’を含むことができる。リールカルセール３６２ａ−ｂは複数のリール３６４を備えている。リール３５４と同様に、リール３６４には繊維テープ４が設けられている。第１の中間層１３に、リールカルセール３６２ａから与えられた繊維テープ４の層１２aが被覆塗布された後、第１の中間層１３はヒーターユニット３６６ａを介してリールカルセール３６２ａの下流に送られる。次に、図８に示すように、層１２ｂは、リールカルセール３６２ｂから、無繊維層１２ｃは、第５の押出機３４０から、層１２ｄ及び１２ｅは、各々のリールカルセール３６２ｃ及び３６２ｄから、最後に無繊維層１２ｆは第６の押出機３４０’から塗布される。無補強層１２ｃ及び１２ｆを適用する利点は、前述した層１４ｃ及び１４ｆと同様である。

機械組立部３０がベース（base）９上に設けた状態を示す。ベース９は船（図示せず）の甲板９に構成することができる。

図９Ａ−Ｂは、機械組立部３０’の第２の実施形態を示している。機械組立部３０’は、インナー流体密封摩擦層１１；インナー繊維強化ポリマー層１４；第２の中間層１５；第１の中間層１３；及びアウター繊維強化ポリマー１２を有するパイプライン１を製造できるように配置されている。本発明の理解のために必要な唯一の構造上の特徴を示し且つ説明する。機械組立部３０’の要素は、機械組立部３０の内に見出され、第２の機械組立部３０’の理解のために同様な機能を有する要素には同一の参照番号が与えられている。機械組立部３０’は、第１の押出ヘッド３１１を備えた第１の押出機３１０、二つの押出機３２０，３２０’を有する第１のラッピング・マシンステーション３７０、第４の押出機３３０、及び二つの押出機３４０，３４０’を有する第２のラッピング・マシンステーション３６０を備えている。図１２に示すように、機械組立部３０’は更に押出機ヘッド３７１を備えた第７の押出機３７０を有している。インナー繊維強化ポリマー層１４は、押出機ヘッド３７１中に搬入される。押出機ヘッド３７１は、ダイギャップ３７２を有しており、ダイギャップ３７２には、溶融、熱可塑性ポリマーマスが公知の押出機バレル（図示せず）から供給される。押出機ヘッド３７１はいわゆるクロスヘッドタイプである。ダイギャップ３７２は、インナー、繊維強化ポリマー層１４を半径方向に囲っている。第３のポリマーマスは、ダイギャップ３７２から流出し、層１４とアウターカリブレーション要素３７８との間に形成される環状スペース３７４内の繊維強化ポリマー層１４上に、外側を覆うように位置づけられる。アウターカリブレーション要素３７８は、循環冷却通路を収容するように配置された内部冷却通路（図示せず）を備えていても良い。冷却媒体は、カリブレーション要素３７８を第３のポリマーマスと接触している内表面によって、第３のポリマーマスを冷却させる効果を有している。これにより、押出ヘッド３７１から供給される第３のポリマーマスを寸法的に安定化することができる。第３のポリマーマスは、筒状ジャケット（tubular jacket）１５を形成する。

環状スペース３７４内において押出機ヘッド３７１は、第１及び第２の端部、及び環状スペース３７４の長手軸に対して並行に向いた長手方向軸を有する複数の円形のマンドレル（ドリフトピン（drift pins））３７９を備えている。マンドレル３７９は、内部冷却通路（図示せず）を備えていても良い。マンドレル３７９は、ダイギャップ３７２の近傍に位置付けられた第１の端部を有し、第３のポリマーマスが、溶融状態にマンドレルを通り、更に、カリブレーション要素３７８及びマンドレル３７９の冷却効果が得られる。この結果、第３のポリマーマスは、マンドレル３７９の端部において寸法的に安定した状態を保つことができる。即ち、図２に示すように密閉チャネル２０が、第２の中間層１５に形成される。

別の実施形態では、加熱導体２２が、第２の中間層１５内に軸方向に向くように、押出ヘッド３７１の上流側の端部から環状スペース３７４に挿入される。図3に示すように、加熱導体２２は、第3のポリマーマスを覆っている。

さらなる別の実施形態では、マンドレルの断面は環状スペース３７４の周辺方向に楕円形を有し、図４に示すように、チャネル２０は、楕円形の断面を有する第２の中間層１５内に形成されている。

環状スペース３７４の寸法が増すと、繊維強化ポリマー層１４の外面及びカリブレーション要素３７８の内面の間に十分な距離が存在するので、台形断面を有するマンドレル３７９を配設することも可能である。台形状の断面を有するチャネル２０は、第２の中間層１５（図示せず）を形成することができる。本実施形態の代わりに、図５に示すように、チャネル２０を第１の中間層に１３に形成し、第２の中間層１５を無くしても良い。これは、図８に示されたような押出機３３０を押出機３３０に置き換え、発泡第２のポリマーの代わりに、第３の可塑性ポリマーを押出機３７０に供給することによって行うことができる。図９Ａに示すように、機械装置（機械組立部）３０’は、第２の押出機ヘッド３３０を除去した状態や押出機ヘッド３３０を使用しない状態で使用することが可能である。

さらなる代替機械装置（機械組立部）３０”が図9Bに示されている。この機械装置３０”は、押出機３３０と３７０の順序を切り替えている。図１３に示すように、これは、第１の中間層１３を覆う第２の中間層１５の効果を得ることができる。

摩耗層１１は、他の層と独立して製造することができる。本発明の範囲内で既知のパイプのような摩耗層１１を製造するためのものであり、摩耗層１１は、例えば、リールパイプを提供することができる。摩耗層１１は、上述の第１のラッピング・マシンステーション３５０の中に運び入れることができる。

図１６及び図１７は、多層パイプライン１の別の実施形態を示す。図１５は、代替の機械装置で多層パイプライン１をこれらの実施形態で形成する方法を示す。それ自身知られている光ファイバーケーブル６が少なくとも多層パイプラインの１つの層１１，１２，１３，１４，に埋め込まれている。このような光ファイバーケーブル６と適宜のレーザ光源（図示せず）を一緒に用いること自体は当該分野で知られており、適宜の受信機（図示せず）用いて、光ファイバーケーブル６が破損しているのか或いは破損までの距離を決定することが可能である。更に当該技術分野では、光ファイバーケーブル６を適宜のレーザ光源及び適宜の受信機を用いて、光ファイバーケーブル６に沿って温度を決定することが可能である。更に当該技術分野では、光ファイバーケーブル６を適宜のレーザ光源及び適宜の受信機を用いて、光ファイバーケーブル６に沿って圧力の状態を決定することができる。他の測定も考えることができる。

図１６は、摩耗層１１内に１つの光ファイバーケーブル６及びアウター繊維強化ポリマー１２の層１２ｃ内に１つの光ファイバーケーブル６がある状態を示す。図１７は、摩耗層１１内に3つの光ファイバーケーブル６及びアウター繊維強化ポリマー１２の層１２ｃ内に３つの光ファイバーケーブル６が設けられている状態を示す。別の実施形態では、摩耗層１１内に１又は１つ以上の光ケーブル６を有することができる。更に別の実施形態では、1つ又は１つ以上の光ケーブル６をアウター繊維強化層１２だけに設けることが可能である。１つ又は１つ以上の光ファイバーケーブルは、少なくとも１つの第１の中間層１３、第２の中間層１５及び1つ又は層１４ｃと１４ｆの両方の層のインナー繊維強化ポリマー層１４に埋め込むことが可能である。多層パイプライン１は、光ケーブル６を上述の実施形態と組み合わせて設けても良い。

図１６及び１７Ａに示す多層パイプライン１を製造するための１つの機械装置３０’’’が図１５Ａに示されている。機械装置（機械組立部）３０’’’は、光ファイバーケーブル６を収容するリール５を備えている。リール５は、インナー摩耗層１１を形成する押出機３１０内に光ファイバーケーブル６を供給するように配置され、アウター繊維強化層１２の層１２ｃを形成する押出機３４０内に光ファイバーケーブル６を供給するように配置されている。図１５Ｂには、図１７Ｂに示す多層パイプラインを製造するための１つの代替的な機械装置（機械組立部）３０’’’’が示されている。機械装置３０’’’’は、光ファイバーケーブル６を収容するリール５を備えている。リール５は、インナー摩耗層１１を形成する押出機３１０内に光ファイバーケーブル６を供給するように配置され、アウター繊維強化層１２の層１２ｃを形成する押出機３４０内に光ファイバーケーブル６を供給するように配置されている。

上述の直径４０６ｍｍ（１６インチ）を有する多層パイプライン１は、水中でかなりの浮力を有しているが、該パイプライン１は、概ね１．２ｋｇ/ｄｍ³の比重量を有している。そのようなパイプラインは、パイプラインは、敷設した時に水で満たされる。該多層パイプライン１は、敷設後、公知の方法で水を抜く。好ましくは、多層パイプライン１を製造した後、多層パイプラインを敷設している間にチャネル２０を重い質量で満たすのが良い。これは、外部から層１２、可能であれば層１３を介して、層１５のチャネル２０に開口部（図示せず）を穿孔することによって達成することができる。開口部は、多層パイプライン１の長手方向に等間隔に離間しながら形成される。流動コンクリート（Fluid concrete）がチャネル２０内に充填され、コンクリートはチャネル２０内で硬化する。

機械装置３０は、船（図示せず）の甲板９の好ましい位置に搭載される。例えば、機械装置３０は、多層パイプライン１を、２ｍ／分速度で製造が可能なように配置されてもよい。２４時間操業（round-the-clock operation）、即ち、生産を中断させなければ、機械装置は、１日あたり２８８０ｍの多層パイプライン１を生産することができる。即ち、機械装置３０は、沖合に敷設する搬送パイプを製造するのに好都合である。従って、本発明は、このような輸送パイプ敷設に関連する多くの問題を解決することが可能である。更に、多層パイプライン１は、輸送用パイプを監視するための連続的な光ファイバーケーブル６を備えても良い。光ファイバーケーブル６のこのような使い方は、スチールパイプを溶接する関係で従来技術では不可能である。本発明は、船の上で使用することに限定されない。機械組立部（機械装置）３０は、小型なので陸上で使用することにも適しており、その場合、機械式組立３０は、移動式プラットフォーム（movable platform）（図示せず）に配設しても良い。

実施例１
図１A−Ｃに示すような多層パイプライン１は、４０．６ｃｍ（１６インチ）の外径を有している。摩耗層１１は、熱可塑性ポリウレタンから形成され、厚さ８ｍｍの層を形成している。第１の中間層１３は、発泡熱可塑性ポリウレタンから形成され、厚さ５０ｍｍの絶縁層を構成している。アウター繊維強化ポリマー層１２は、熱可塑性ポリウレタンを含浸したガラス繊維と、熱可塑性ポリウレタンから形成される外層部１２ｆによって形成され、１５ｍｍの厚さの層を形成する。インナー繊維強化ポリマー層１４は、熱可塑性ポリウレタンを含浸させて、１５ｍｍ厚の層を形成したガラス繊維から形成される。

実施例２
図２Ａ−Ｃに示すような多層パイプ１は、４０．６ｃｍ（１６インチ）の外径を有している。摩耗層１１は、熱可塑性ポリウレタンから形成され、厚さ8ｍｍの層を形成する。第１の中間層１３は、発泡ポリスチレンから形成され、厚み５０ｍｍの絶縁層を構成している。アウター繊維強化ポリマー層１２は、熱可塑性ポリウレタンを含浸したガラス繊維及び熱可塑性ポリウレタンから形成される外層部１２ｆによって形成され、１５ｍｍの厚さの層を形成する。インナー繊維強化ポリマー層１４は、熱可塑性ポリウレタンを含浸したガラス繊維によって形成され、１５ｍｍの層の厚さを形成している。第２の中間層１５は、熱可塑性ポリウレタンから形成されている。第２の中間層１５では、密閉された２０個のチャネル２０が軸方向に延在している。チャネル２０は、隣合わせに、等間隔に間を開けて第２の中間層１５の周囲に配設されている。熱放射流体がチャネル２０を通して流れる多層パイプライン１。

この例では、第２の中間層１５は、多層パイプライン１の中で加熱ジャケットを形成する。熱放射流体は、一部のチャネル２０の第１の方向に流すことが可能であり、また、一部のチャネル２０の第１の方向とは逆向きの第２の方向に流すことが可能である。

実施例３
図３Ａに示す多層パイプライン１は、４０．６ｃｍ（１６インチ）の外径を有する。多層パイプライン１は、概ね実施例２に記載の多層パイプライン１と同様に構成されている。密封されたチャンネル２０に代わりに、第２の中間層１５は、公知の電気抵抗線２２、いわゆる加熱ケーブル２２を備えている。この例では、第２の中間層１５は、加熱ジャケットを多層パイプライン１の内部に形成している。加熱ケーブル２２は、アウター絶縁層を含んでも良い。代替の態様として、第２の中間層は、図３Ｂに示すように、加熱ケーブル２２及びチャネル２０の両方に設けても良い。

実施例４
図４に示す多層パイプライン１は、４０．６ｃｍ（１６インチ）の外径を有している。摩耗層１１は、熱可塑性ポリウレタンから形成され、厚さ８mmの層を形成している。第１の中間層１３は、発泡熱可塑性ポリウレタンから形成され、厚さ３２ｍｍの絶縁層を構成している。アウター繊維強化ポリマー層１２は、熱可塑性ポリウレタンを含浸したガラス繊維及び熱可塑性ポリウレタンから形成される外層部１２ｆとを有し、１５ｍｍの厚さの層を形成する。図５では、アウター繊維強化ポリマー層１２は、ラッピング・マシンステーション３６０’及び３６０”で層１２ａ−ｄを被覆塗布することによって形成されていることを示している。インナー繊維強化ポリマー層１４は、エポキシ樹脂を含浸したガラス繊維によって形成され、１５ｍｍ厚の層を形成している。図４では、繊維強化ポリマー層１４が、ラッピング・マシンステーション３５０で層１４ａ−ｂ及び１４ｃ−ｄdを被覆塗布することにより形成されたことが示されている。第２の中間層１５は、熱可塑性ポリウレタンによって形成されている。第２の中間層１５において、軸方向に延在する１０個の密封チャネル２０が軸方向に熱放射流体の輸送するために形成されている。各チャネル２０は、２０ｃｍ^２の断面積を有する。チャネル２０は、隣合わせに等間隔に間を開けて第２の中間層１５の周囲に配設している。

実施例５
多層パイプライン１の別の実施形態が図５に示されている。多層パイプライン１は、該パイプライン１のチャネル１０に第１の流体と、該パイプライン１の周辺チャネル２０に第２の流体をそれぞれ輸送する構成を備えている。第１の流体は、石油であっても良く、第２の流体はガスであっても良い。多層パイプライン１は４０．６ｃｍ（１６インチ）又はそれより大きくても良い。摩耗層１１は、ポリウレタンで形成され、更に、８ｍｍの厚みの層で形成している。アウター繊維強化ポリマー層１２は、熱可塑性ポリウレタンを含浸させたガラス繊維と熱可塑性ポリウレタンから形成する外層部１２ｆとによって形成され、１５ｍｍの厚さの層を形成している。図５では、アウター繊維強化ポリマー層１２は、ラッピング・マシンステーション３６０で層１２ａ−ｄ（ｂ）、層１２ｃ−ｄを被覆塗布することによって形成されることが示されている。インナー繊維強化ポリマー層１４は、熱可塑性ポリウレタンを含浸させたガラス繊維によって形成され、１５ｍｍ厚の層を形成している。図５では、インナー繊維強化ポリマー層１４がラッピング・マシンステーション３５０からの層１２ａ−ｂ、層１２ｃ−ｄを被覆塗布されることによって形成されることが示されている。第１の中間層１３は、熱可塑性ポリウレタンから形成する。第１の中間層１３は、軸方向に熱放射流体の輸送のために１０個の密封チャネル２０を有している。各チャネル２０は、２０ｃｍ^２の断面積を有する。チャネル２０は、隣合わせに等間隔に間を開けて第１の中間層１３の周囲に配設している。

実施例６
多層パイプライン１の別の実施形態が図１２に示されている。多層パイプライン１は４０．６ｃｍ（１６インチ）又はそれより大きくても良い。第１の中間層１３は、発泡スチレンで形成され、絶縁層を構成している。第２の中間層１５は、層１３を囲み、熱可塑性ポリウレタンで形成している。第２の中間層１５において、１０個の軸方向に延びる密封チャネル２０が形成されている。各チャネル２０は、２０ｃｍ^２の断面積を有する。チャネル２０は、隣合わせに等間隔に間を開けて第２の中間層１５の周囲に配設している。アウター繊維層１２（図１３に図示せず）は、第２の中間層１５を囲んでいる。チャネル２０には、流動コンクリート（図示せず）が充填されるか、又は重い質量の流体が開口部（図示せず）を介してアウター繊維層１２を通るように形成されている。

Claims (26)

1. 少なくとも以下を備える多層パイプライン（１）であって：
   −第１の熱可塑性ポリマー材で構成するインナー流体密封層(１１)と；
   −被覆繊維強化部を有し、前記インナー流体密封層を覆うインナー繊維強化熱可塑性ポリマー層（１４）と；
   −第２の熱可塑性ポリマー材によって形成された第１の中間層（１３）と；
   −被覆繊維強化部を有するアウター繊維強化熱可塑性ポリマー層（１２）と、を備え；
   前記インナー繊維強化熱可塑性ポリマー層（１４）と前記アウター繊維強化熱可塑性ポリマー層（１２）の少なくとも一方は、少なくとも１つの繊維含有層（fibre-containing layer）（１４ａ−ｂ，１４ｃ−ｄ；１２ａ−ｂ，１２ｃ−ｄ）及び１つの無補強層（reinforcement-free layer）（１４ｃ，１４ｆ；１２ｃ，１２ｆ）を備えることを特徴とする多層パイプライン。
2. 前記第１の中間層（１３）が膨張型（expanded）熱可塑性ポリマー材によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の多層パイプライン（１）。
3. 前記第１の中間層（１３）が少なくとも軸方向に向いた1つのチャネル（２０）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の多層パイプライン。
4. 前記多層パイプライン（１）は、更に、第３の熱可塑性ポリマー材によって形成された第２の中間層（１５）を含むことを特徴とする請求項１に記載の多層パイプライン（１）。
5. 第２の中間層（１５）は、少なくとも軸方向に向いた1つのチャネル（２０）を備えていることを特徴とする請求項４に記載の多層パイプライン（１）。
6. 前記チャネル（２０）の断面が略円形であることを特徴とする請求項３又は５に記載の多層パイプライン（１）。
7. 前記チャネル（２０）の断面が略楕円形であることを特徴とする請求項３又は５に記載の多層パイプライン（１）。
8. 前記チャネルの断面が略台形であることを特徴とする請求項３又は５に記載の多層パイプライン（１）。
9. 前記第２の中間層（１５）は、少なくとも軸方向に向いた少なくとも1つの加熱要素（２０，２２）を備えていることを特徴とする請求項４に記載の多層パイプライン（１）。
10. 前記被覆繊維強化部は、少なくとも1つの繊維テープ（４）を含むことを特徴とする請求項１に記載の多層パイプライン（１）。
11. 前記多層パイプライン（１）は、多層パイプライン（１）の長手方向に延びる少なくとも１つの光ファーバーケーブル（６）を含み、更に少なくとも１つの光ファイバーケーブル（６）は少なくとも層（１１；１２；１３；１４）内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多層パイプライン（１）。
12. 前記多層パイプライン（１）は、多層パイプライン（１）の長手方向に延びる少なくとも１つの光ファーバーケーブル（６）を含み、更に少なくとも１つの光ファイバーケーブル（６）は少なくとも層（１１；１２；１３；１４）内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多層パイプライン（１）。
13. 第１の熱可塑性材で形成されたインナー流体密封層（１１）を含む継ぎ目無し（endless）多層パイプラインの製造をするための機械組立部（３０）であって：
    −第1のラッピング・マシンステーション（３５０）を含み；第１のラッピング・マシンステーション（３５０）が：
    インナー繊維強化ポリマー層（１４）の繊維強化層（１４ａ）を形成するために、インナー流体密封層（１１）を繊維テープ（４）で包むように配置された１つのリールカルセール（３５２ａ）と；
    層（１４ａ）を覆う熱可塑性ポリマー材の無補強層（１４ｃ）を形成するために、配置された押出機（３２０）と；
    −熱可塑性ポリマー材で更にインナー繊維強化層（１４）を包む第１の中間層（１３）を形成するために配置された押出機（３３０）と、少なくとも有し、更に；
    −第２のラッピン・マシンステーション（３６０）を含み；第２のラッピング・マシンステーション（３６０）が：
    アウター繊維強化ポリマー層（１２）の繊維補強層（１２ａ）を形成するために、多層パイプライン（１）のその他の層（１１，１３，１４）を繊維テープ（４）で包むように配置された１つのリールカルセール（３６２ａ）と；
    −熱可塑性材含有層（１２ａ）を囲み、無補強層（１２ｃ）を形成するために、配置された押出機（３４０）と、を少なくとも含むことを特徴とする機械組立部（３０）。
14. 前記押出機（３３０）は、押出機ヘッド（３７１）を備えた押出機（３７０）を有し、前記押出機ヘッド（３７１）内には、前記押出機ヘッドのカリブレーション要素（３７８）と多層パイプライン（１）の間に、前記押出機ヘッド（３７１）を収容するように形成された環状スペース（３７４）が形成され、更に、前記環状スペース（３７４）内には、少なくとも１つのマンドレル（３７９）が前記第１の中間層中に、軸方向に向いたチャネル（２０）を形成するために位置付けされていることを特徴とする請求項１３に記載の機械組立部（３０）。
15. 第３の熱可塑性ポリマー材で形成された第２の中間層（１５）を形成するために配置された押出機（３７０）を有しており、前記第２の中間層（１５）が：前記第２のインナー繊維層（１４）と前記第１の中間層（１３）の間もしくは前記第１の中間層（１３）と前記アウター繊維強化ポリマー層（１２）との間に、任意の順序で設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の機械組立部（３０）。
16. 前記押出機（３７０）は押出機ヘッド（３７１）を備え、前記押出機ヘッドには、
    環状スペース（３７４）が、前記押出機ヘッド（３７１）のカリブレーション要素（３７８）と前記多層パイプライン（１）との間に押出機ヘッド（３７１）を収容するように設けられ、少なくとも１つのマンドレル(３７９)が、前記第２の中間層（１５）内に軸方向に向いたチャネル(２０)を形成するために前記環状スペース内に位置付けられていることを特徴とする請求項１５に記載の機械組立部（３０）。
17. 前記機械組立部（３０）は更に、第１の熱可塑性ポリマー材によって形成された前記インナー流体密封層（１１）を形成する押出機（３１０）を含んでいることを特徴とする請求項１３に記載の機械組立部（３０）。
18. 前記機械組立部（３０）は更に、光ファイバーケーブルを収容するために配置された少なくとも１つのリール（５）を有していることを特徴とする請求項１３又は１５に記載の機械組立部（３０）。
19. 前記少なくとも１つのリール（５）は、前記光ファイバーケーブル（６）を前記押出機（３４０）の中に供給できるように配置されていることを特徴とする請求項１８に記載の機械組立部（３０）。
20. 前記少なくとも１つのリール（５）は、前記光ファイバーケーブル（６）を前記押出機（３１０）に供給できるように設けられていることを特徴とする請求項１７及び１８に記載の機械式組立部（３０）。
21. 継ぎ目無し多層パイプライン（１）を形成する方法であって、
    ａ）熱可塑性ポリマーによって形成されたインナー流体密封層（１１）を準備するステップと；
    ｂ）少なくとも１つの繊維層（１４ａ）を形成する為に、繊維テープ（４）で前記インナー流体密閉層（１１）を包みこみ、押出によって、無補強層（１４ａ）を繊維層（１４ａ）に被覆することによって、前記インナー流体密閉層（１１）の周りにインナー繊維強化層（１４）を形成するステップと；
    ｃ）押出によって、前記インナー繊維強化層（１４）の周りに第１の中間層（１３）を形成するステップと
    ｄ）少なくとも１つの繊維層（１２ａ）を形成する為に、繊維テープ（４）で多層パイプライン（１）の他の層（１１，１３，１４）を包みこみ、押出によって無補強層（１２ｃ）を繊維層（１４ａ）に被覆することによって、アウター繊維強化層（１２）を形成するステップと、を含むことを特徴とする継ぎ目無し多層パイプラインの製造方法。
22. 前記ステップｃ）は、更に、環状スペース（３７４）内に押出機（３７０）の押出機ヘッド（３７１）を準備するステップを有し、前記環状スペース（３７４）は、押出機ヘッド（３７１）のカリブレーション要素（３７８）と多層パイプライン（１）の間に前記押出機ヘッド（３７１）を収容するように形成され、少なくとも１つのマンドレル（３７９）が第１の中間層（１３）に軸方向に向いたチャネル(２０)を形成するように設けられていることを特徴とする請求項２１に記載の継ぎ目無し多層パイプラインの製造方法。
23. 継ぎ目無し多層パイプライン（１）を形成する方法であって、
    押出によって第３の熱可塑性ポリマー材で形成された第２の中間要素（１５）を任意の場所、即ち：ステップｂ）で形成されたインナー繊維強化層（１４）及びステップｃ）で形成された第１の中間層（１３）の間、又はステップｃ）で形成された第１の中間層（１３）及びステップｄ）で形成された繊維強化層（１２）との間のうちの任意の場所に配置するステップｃ１）を含むことを特徴とする請求項２１に記載の継ぎ目無し多層パイプラインの製造方法。
24. 前記ステップｃ１）は、前記押出機ヘッド（３７１）のカリブレーション要素（３７８）と、前記押出機ヘッド（３７１）に収容される前記多層パイプライン（１）の間に形成された環状スペース（３７４）内に、前記押出機（３７０）の前記押出機ヘッド（３７１）を準備し、少なくとも１つのマンドレル（３７９）が、前記第２の中間層（１５）に軸方向に向いたチャネル(２０)を形成していることを特徴とする請求項２３に記載の継ぎ目無し多層パイプラインの製造方法。
25. 前記ステップａ）は、押出によって熱可塑性ポリマーでインナー流体密封層（１１）を形成することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
26. 請求項１３に記載の機械組立部（３０）を使用する方法であって、前記機械組立部（３０）を船の甲板（９）上に据え付けることを特徴とする請求項２１に記載の方法。

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