JP2006194430A

JP2006194430A - 耐圧ホース

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Publication number: JP2006194430A
Application number: JP2005258290A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Kanao; 茂樹金尾
Original assignee: Kanaflex Corp Co Ltd
Current assignee: Kanaflex Corp Co Ltd
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】ホースの引き回しが簡単に行えるよう高い柔軟性と軽量化を実現し、且つホース断面形状を常に円形に維持することができる耐圧ホースを提供する。
【解決手段】軟質合成樹脂からなり補強糸が編み込まれた内層管２と、この内層管２の外周面に管軸方向に所定のピッチで設けられる硬質合成樹脂からなる中空または溝付き補強材３と、この補強材３の外周部を架け渡すようにその補強材３を被覆する軟質合成樹脂からなる外管４とから構成される耐圧ホース１を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は水、油、樹脂ペレット、穀物等の流体の吸圧送用に使用される耐圧ホースに関するものである。

従来、耐圧性能を有し且つ可撓性を備えているホースとして、内層管の外側に樹脂繊維を編み込んで補強層とし、さらにその外側に外層管を形成した断面多層構造からなる耐圧ホースが知られている。ところがこの種の耐圧ホースは、内層管と補強層と外層管とが接着されて一体化されて厚肉に構成されているため剛性が高い反面、配管が容易に行えるほどの柔軟性がなく、ホースを引き回しする場合に作業性が悪いという不都合がある。

そこで可撓性を高めた耐圧ホースとして、図１４に示す構成のものが提案されている。

同図に示す耐圧ホース５０は、軟質合成樹脂からなる内層管５１の外周に硬質合成樹脂からなる補強線材５２を螺旋状に巻き付けており、この補強線材５２の外周に非接着状態でモノフィラメントをクロス状に編んだ補強外層５３が備えられている（例えば、特許文献１参照）。

この耐圧ホース５０によれば、ホース内部が高圧になると、内層管５１における補強線材５２の間の部分５１ａが外側に膨らんで補強外層５３と一体になり、その補強外層５３によって補強されることになり耐圧に耐えることができるようになっている。
特開平１１−２０１３４１号公報

しかしながら、上記した後者の耐圧ホース５０は前者の耐圧ホースに比べ、可撓性が向上しているもののホースの断面形状を円形を維持しているのは専ら補強線材５２のみであるため、おのずと補強線材５２は中実で剛性が高い素材を選択しなければならず、結果として重量が重くなるという欠点がある。しかも、ホース内が高圧になると内層管５１の内面が波打った状態となり流路の抵抗が大きくなるという問題もある。

本発明は以上のような従来の耐圧ホースにおける課題を考慮してなされたものであり、ホースの引き回しが簡単に行えるよう高い柔軟性と軽量化を実現し、且つホース断面形状を常に円形に維持することができる耐圧ホースを提供するものである。

本発明の第一の形態は、軟質合成樹脂からなり補強糸が編み込まれた内層管と、この内層管の外周面に管軸方向に所定のピッチで設けられる硬質合成樹脂からなる中空または溝付き補強材と、この補強材の外周部を架け渡すようにその補強材を被覆する軟質合成樹脂からなる外層管とから構成される耐圧ホースを要旨とする。

本発明の第一の形態に従えば、内層管と外層管が軟質合成樹脂で構成されているため、容易に撓ますことができ、内層管が加圧または減圧された場合には、補強材と編み込まれた補強糸からなる耐圧構造によって内層管の断面形状が円形に保持される。

なお、本発明における編み込まれた補強糸とは、配糸盤より複数の補強糸を供給することによって耐圧ホース製造時に編み込まれたものであってもよく、予め編み状に成形された補強糸であってもよい。補強糸としてはポリエステル、ポリアミド、ビニロン、アラミド等を使用することができる。

また、本発明の第一の形態における補強材としては、筒状管を内層管の外周面に螺旋状に巻回したもので構成することができ、また、溝付き帯材を内層管の外周面に螺旋状に巻回したもので構成することもできる。

また、補強材を筒状管で構成する場合の断面形状としては、矩形、多角形、円形、楕円形が含まれる。また、溝付き帯材を螺旋状に巻回することによって形成される断面形状としては、角波状（矩形、正方形、台形を含む）、半円状の丸波、三角状の波が含まれる。

また、本発明の第一の形態において、内層管および外層管を構成する軟質合成樹脂素材としては、軟質塩化ビニル樹脂、熱可塑性エラストマー等を使用することができ、補強材を構成する硬質合成樹脂素材としては、硬質塩化ビニル樹脂、オレフィン系樹脂等を使用することができる。軟質合成樹脂と硬質合成樹脂の具体的な組み合わせとしては、例えば、軟質塩化ビニル樹脂と硬質塩化ビニル樹脂、オレフィン系樹脂とスチレン系エラストマー等が示される。

本発明の第二の形態は、帯状成形材を螺旋状に巻回することにより平滑な外層管とすることを要旨とする。

本発明の第二の形態に従えば、補強材が硬化する際の熱収縮の影響を受けて外層管が撓むことがなく、外層管の表面をフラットにすることができる。

本発明の第三の形態は、軟質合成樹脂からなり補強糸が編み込まれた管と、この管の外周面に管軸方向に所定のピッチで螺旋状に巻回されることによってその管外周面上に突条を形成する硬質合成樹脂からなる蛇腹チューブと、巻回された蛇腹チューブと少なくともその蛇腹チューブ近傍の管外周面とを被覆する軟質合成樹脂からなる被覆材とから構成される耐圧ホースを要旨とする。

本発明の第三の形態に従えば、管外周面に硬質合成樹脂からなる蛇腹チューブを巻き付けることにより突条を有する耐圧ホースとしたため、耐圧ホースの断面形状を円形に保持しつつさらに軽量化を図ることができる。

本発明の第一〜第三の形態によれば、ホースの引き回しが簡単に行えるよう高い柔軟性と軽量化を実現し、且つホース断面形状を常に円形に維持することができる耐圧ホースを提供することができる。

以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

本発明に係る耐圧ホースの第一の形態を図１〜図４に、第二の形態を図５〜図８に、第三の形態を図９〜図１３にそれぞれ示す。

図１において耐圧ホース１は、内層管２と、この内層管２に埋設される補強糸（後述する）と、内層管２の外面に螺旋状に巻回される補強材３と、その補強材３の外面を被覆する外層管４とから主として構成されている。

内層管２は軟質合成樹脂、例えば軟質塩化ビニル樹脂からなる二層構造からなり、図１のＡ部を拡大した図２に示すように、内側に配置される第一層２ａは、押出機から帯状に押し出して成形軸に対し螺旋状に巻き付ける周知の方法によって管状に成形される。

この第一層２ａの外面には、配糸盤の複数のボビンから供給される補強糸５が第一層２ａの回転速度よりも速い速度と遅い速度で巻回され、それにより、第一層２ａの外面に補強糸５がネット状に編み込まれる。

このようにネット状に編み込まれた補強糸５の上からさらに第一層２ａの成形方法と同じ方法で軟質塩化ビニル樹脂からなる第二層２ｂが巻回され、その結果、補強糸５を第一層２ａおよび第二層２ｂで挟み込んだサンドイッチ構造の内層管２が形成される。

このようにして形成された内層管２の外面に、補強材３が管軸方向に所定のピッチＰ（図１参照）で螺旋状に巻回される。

なお、内層管２は上記実施形態では第一層２ａおよび第二層２ｂからなる２層を有するもので構成したが、これに限らず、単独の内層外面に、断面の一部が埋設される状態で補強糸５を付設したものであってもよい。

補強材３は硬質合成樹脂、例えば硬質ポリ塩化ビニル樹脂を凸状に押し出し成形した溝付き帯材を螺旋状に巻回したものからなり、角波の頂部に位置する外周側胴部３ａと、その外周側胴部３ａのチューブ長手方向両端からチューブ直径方向に平行に延設された一対の円環状板部３ｂ，３ｂを有し、各円環状板部３ｂの内周側縁部からは互いに外向き（チューブ長手方向）に折り曲げられた固定用板部３ｃ，３ｃが形成されている。これらの固定用板部３ｃ，３ｃは、内層管２の外側に融着または接着され、それにより、内層管２と一体化されるようになっている。

さらに、補強材３の外周側胴部３ａ同士を連絡するようにして軟質合成樹脂、例えば、軟質塩化ビニルからなる外層管４が螺旋状に巻回される。

このようにして形成された耐圧ホース１は、内層管２と外層管４との間に補強材３が介設されることによって補強材３間に空気室Ｓａが独立して形成されることになり、補強材３内にも空気室Ｓｂが独立して形成される。その結果、耐圧ホース１内の各独立した空気室Ｓａ，Ｓｂは遮音効果並びに断熱効果をもたらすことになる。

また、内層管２、補強材３、外層管４及び補強糸５をそれぞれ透明のもので構成すれば、耐圧ホース内を流れる流体を目視で確認することができ、例えば食品製造ラインでも好適に使用することができる。

図１に戻って説明する。

同図において、補強材３の巻回ピッチＰが大きくなればなるほどは耐圧ホース１の柔軟性は向上するが、内層管２内が高圧、または負圧になった場合にその断面を円形に保持することが難しくなってくる。これとは逆に、巻回ピッチＰを小さくしすぎると、補強材３同士が接近して軟質合成樹脂からなる内層管２と外層管４の折れ曲がりを規制してしまうことになる。このことから、補強材３の巻回ピッチＰは耐圧ホースの口径に応じて決定することが好ましい。

図３は耐圧ホースにおける補強材の第二実施例を示したものである。

なお、以下の説明において図２と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

同図に示す耐圧ホース１０において図２の構成と異なるところは、補強材１１が中空の角筒状に構成されている点にある。

この補強材１１は硬質塩化ビニル樹脂からなり、成形ダイから予め筒状に押し出し成形されたものを内層管２の外面に螺旋状に巻回することにより形成されている。

この角筒状の補強材１１を用いた構成によれば、補強材１１の断面が箱状に形成されており、しかも補強材１１と内層管２との接合において底板部１１ａ分、厚みが増やされることになるため、図２に示した補強材３に比べ柔軟性は低くなるが剛性を高めることができるという利点がある。

また、図４は耐圧ホースにおける補強材の第三実施例を示したものである。

同図に示す耐圧ホース２０では補強材２１を円筒状に構成している。この中空の補強材２１も成形ダイから押し出し成形したものである。

この円筒状の補強材２０を用いた構成によれば、補強材２１と内層管２との接合面積Ｒａが小さいため、内層管２および外層管４は補強材２１による拘束度合いが小さくなり、図３に示した構成に比べると、ほぼ同等の剛性を確保しながら柔軟性を高めることができる。

上記した各実施形態による耐圧ホースによれば、外層管４の断面が蛇腹状になっているため、耐圧ホース１を曲げやすくなる。また、耐圧ホース１同士を接続する場合に、ネジタイプの外抱き継ぎ手を使用することができるという利点がある。

図５は本発明に係る耐圧ホースの第二の形態を示したものである。

上述した実施形態では補強材３，１１，２１の外面に帯状の樹脂材を同時に螺旋状に巻き付けることによって外層管４を構成したが、これに限らず、予め冷却し帯状に成形したものを接着剤を介して補強材３，１１，２１の外面に固着し外層管とすることもできる。この構成によれば補強材が硬化する際の熱収縮の影響を受けて外層管４が変形する虞れがなく、図５に示すように外層管３１の表面をフラットにすることができる。

なお、外層管３１の表面をフラットにする別の方法として、予め補強材３が巻回されている内層管２を、別途成形されている外層管内に遊嵌状態で挿入し、外層管を熱収縮させて中空補強材３と接合させる方法もある。ただし、この方法は耐圧ホースの径が小さい場合に限られる。

図６は図５のＢ部を拡大して示したものである。

同図に示されるように、外層管３１がフラットに形成されているため、特に食料品の輸送に使用する場合、清掃が容易に行えるという利点がある。また、外面がフラットであるため配管する場合に引っ掛かりにくい。

また、外層管３１がフラットな耐圧ホースは、内層管２と外層管４との間の空気室Ｓａの容積が図２のそれに比べて大きくなるため、断熱効果および遮音効果が向上するという利点がある。それにより、保温する必要のある流体を吸圧送する場合に適し、粉粒体の吸圧送時に使用する場合には輸送時に発生する摩擦音も抑制することができる。

図７は図５に示した耐圧ホースにおける補強材の第二実施例を示したものであり、補強材１１をフラットな外層管３１で被覆したものである。

図８は同じく補強材の第三実施例を示したものであり、補強材２１をフラットな外層管３１で被覆したものである。

次に、図９〜図１２は、本発明に係る耐圧ホースの第三の形態についてその構成を示したものである。

まず図９において、耐圧ホース４０は、管４１と、この管４１に埋設される補強糸５と、管４１の外面に螺旋状に巻回されることによって管４１の外周面に突条を形成する蛇腹チューブ４３と、この蛇腹チューブ４３の外側から被覆される被覆材４４とから主として構成されている。

管４１は例えばＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）に柔軟性を持たせる目的でゴムを所定量添加したものからなり、第一層４１ａと第二層４１ｂとの間に補強糸５がネット状に編み込まれている。この補強糸５は先に説明したようにポリエステル、ポリアミド、ビニロン、アラミド等を使用することができる。

上記管４１は本実施形態では、外径：１２７．４mm、内径：１０１．６mm、突条４５のピッチＰ３：１７．９mm、肉厚：１．５mm、単位質量１２５０g/mのものを使用している。

また、蛇腹チューブ４３は、図１０(ａ)の側面図およびそのＣ部拡大図としての図１０(ｂ)に示すように、凸部４３ａと凹部４３ｂが交互に連続して角波を形成する硬質合成樹脂管からなり、チューブ全体をフレキシブルに曲げることができるようになっている。なお、蛇腹チューブ４３に適用できる硬質合成樹脂としてはポリプロピレンやポリエチレン等のオレフィン系樹脂が示される。なお、蛇腹チューブ４３の波形状は上記角波に限らず、三角状の波または丸波であってもよい。

本実施形態で使用した蛇腹チューブ４３は、外径：１０．２mm、内径：７．２mm、凸部４３ａの巻回ピッチＰ４：２．７mm、凸部４３ａの山部肉厚：０．２５mm、単位質量１１g/mのものを使用したが、この種の蛇腹チューブ４３は、電装用ハーネスを収納する際に使用されているハーネス蛇腹と同種である。

このような構成の蛇腹チューブ４３が、図９に示した管４１の外周面に所定のピッチＰ３で螺旋状に巻回されている。

蛇腹チューブ４３はそれ自身、フレキシブル性を備えているため、管４１の外周面にぴったり沿わせた状態で巻き付けることが可能である。

また、角波断面構造の蛇腹チューブ４３は肉厚が薄くとも偏平強度が高いという特性を持っているため、その蛇腹チューブ４３を管４１の外周面に何度も巻き付けて固定することにより形成された耐圧ホースは、外力が作用しても耐圧ホースの断面形状を常に円形に保持することができる。

次に、図１１(ａ)に示す断面形状ｄ１がフラットなストレート管Ｄ１と同図(ｂ)に示す断面形状ｄ２が角波の蛇腹チューブＤ２との強度を比較する。

比較対象は外径：１０．２mm、内径：９．４１mm、肉厚：０．３９３mmのストレート管Ｄ１と、外径：１０．２mm、内径：７．２mm、肉厚：０．２５０mm、凸部のピッチＰ５：２．７５mmの蛇腹チューブＤ２である。ただし、ストレート管Ｄ１と蛇腹チューブＤ２の質量は同じである。

ストレート管Ｄ１の断面二次モーメントＩ_１は０．１３９×１０^−５であり、蛇腹チューブＤ２の断面二次モーメントＩ_２は２．３５６×１０^−５である。

パイプの偏平強度Ｗは、下記式
Ｗ＝（Ｙ×Ｅ×Ｉ）／（０．１４８８×Ｒ^３）
で求められる。

ただし、Ｗ：偏平強度（単位長さ当たりの荷重）［Ｎ／ｃｍ］、Ｙ：変形量［ｃｍ］、Ｅ：パイプ材のヤング率［Ｎ／ｃｍ^２］、Ｉ：パイプ壁の断面二次モーメント[ｃｍ^４／ｃｍ]、Ｒ：パイプの平均直径［ｃｍ］

ストレート管Ｄ１と蛇腹チューブＤ２の断面二次モーメントを上記式に代入してそれぞれの偏平強度Ｗを求めると、
ストレート管Ｄ１の偏平強度Ｗ_１は
Ｗ_１＝（Ｙ×Ｅ×０．１３９×１０^−５）／（０．１４８８×０．４９^３）＝０．００００７９ＹＥ

一方、蛇腹チューブＤ２の偏平強度Ｗ_２は、
Ｗ_２＝（Ｙ×Ｅ×２．３５６×１０^−５）／（０．１４８８×０．４３５^３）＝０．００１９２ＹＥとして求められる。蛇腹チューブＤ２の偏平強度Ｗ_２をストレート管Ｄ１の偏平強度Ｗ_１で除算すると、
Ｗ_２／Ｗ_１≒２４

すなわち、蛇腹チューブＤ２は同じ質量のストレート管Ｄ１に比べ偏平強度が約２４倍高くなる。このことは換言すれば、同じ偏平強度を得る場合、蛇腹チューブはストレート管に比べ大幅に軽量化を図ることができることになる。

また、被覆材４４は、厚さ０．７mmのテープ状の軟質合成樹脂からなり、蛇腹チューブ４３が巻回された後、蛇腹チューブ４３に沿ってその外面を覆うようにして巻回されることにより、蛇腹チューブ４３を管４１の外面に固定するようになっている。

被覆材４４用の軟質合成樹脂としては例えばＥＶＡ等を使用することができるが、蛇腹チューブ４３を覆うことができる柔軟性を損なわない限り、強度を高めることを目的として軟質合成樹脂以外にポリプロピレンやポリエチレン等を含むことができ、また、補強や増量を目的としてポリプロピレン（またはポリエチレンン）にフィラーを含むこともできる。

上記被覆材４４は互いに隙間ｗを確保した状態で巻回されるようになっており、このように巻回した場合は管４１の柔軟性を低下させることがない。

被覆材４４は、上記実施形態では隙間ｗを空けて巻回したが、これに限らず、図１２に示す耐圧ホース４６のように被覆材４７の縁部を重ね合わせた状態で巻回することもできる。

以下、具体的に説明するが、図１２において図９と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図１２に示す被覆材４７は、蛇腹チューブ４３と管４１の外面全体を被覆するようにして巻回される。

この場合の被覆材４７は、図１３に示すように、管４１の外周面に沿って蛇腹チューブ４３が巻き付けられた後、その蛇腹チューブ４３に沿って且つその蛇腹チューブ４３を覆うようにして巻き付けられるが、被覆材４７の巻付方向下流側の縁部４７ａは次に巻回される蛇腹チューブ４３の近傍まで延設されている。したがって、次の蛇腹チューブ４３が巻回された後、次の被覆材４７が巻き付けられると、次の被覆材４７の巻付方向上流側の端部４７ｂと上記した巻付方向下流側の端部４７ａとが重ね合わされる。それにより、被覆材４７は、蛇腹チューブ４３および隣接する蛇腹チューブ４３の間に位置する管４１の外面とを連続して被覆することになる。

このような構成の耐圧ホース４６によれば、被覆材４７が連続して巻き付けられ一体化されると、蛇腹チューブ４３の外側にさらに外層管が形成されることにより蛇腹チューブ４３の配置が安定し、図９に示した耐圧ホース４０に比べ柔軟性は若干低下するものの偏平強度を高めることができるようになる。

なお、上記各実施形態に示される耐圧ホースは、土木工事における泥水の吸圧送用として、水、食料品、油、製造中間物である流体の輸送用として、樹脂ペレットやセメント等の粉粒体の吸圧送用として、また、穀物の吸圧送用として適用することができる。

また、本実施形態の中空補強材は上記実施形態では内層管に対し螺旋状に巻き付けることによって構成したが、ホース長手方向にリング状に独立したものであってもよい。

本発明に係る耐圧ホースの第一の形態について一部切欠きを有する状態で示した側面図である。図１のＡ部拡大断面図である。中空補強材の第二実施例を示す図２相当図である。中空補強材の第三実施例を示す図２相当図である。本発明に係る耐圧ホースの第二の形態について一部切欠きを有する状態で示した側面図である。図５のＢ部拡大断面図である。中空補強材の第二実施例を示す図６相当図である。中空補強材の第三実施例を示す図６相当図である。本発明に係る耐圧ホースの第三の形態について一部切欠きを有する状態で示した側面図である。 (ａ)は図９に示す蛇腹チューブの一部切欠きを有する側面図、(ｂ)はそのＣ部拡大断面図である。 (ａ)は偏平強度の比較例としてのストレートパイプの説明図、(ｂ)は蛇腹チューブの説明図である。蛇腹チューブを被覆する被覆材が耐圧ホースの外層を構成している一部切欠きを有する側面図である。図１２の被覆材の巻き付け状態を示す要部拡大断面図である。従来の耐圧ホースの構成を示す一部切欠きを有する側面図である。

符号の説明

１耐圧ホース
２内層管
２ａ第一層
２ｂ第二層
３補強材
３ａ外周側胴部
３ｂ円環状板部
３ｃ固定用板部
４外層管
５補強糸
１０耐圧ホース
１１補強材
２１補強材
３１外層管
４０耐圧ホース
４１管
４３蛇腹チューブ
４４被覆材

Claims

軟質合成樹脂からなり補強糸が編み込まれた内層管と、この内層管の外周面に管軸方向に所定のピッチで設けられる硬質合成樹脂からなる中空または溝付き補強材と、この補強材の外周部を架け渡すようにその補強材を被覆する軟質合成樹脂からなる外層管とから構成されることを特徴とする耐圧ホース。
上記補強材は、筒状管を上記内層管の外周面に螺旋状に巻回したものである請求項１記載の耐圧ホース。
上記補強材は、溝付き帯材を上記内層管の外周面に螺旋状に巻回したものである請求項１記載の耐圧ホース。
帯状成形材を螺旋状に巻回することにより平滑な上記外層管とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐圧ホース。
軟質合成樹脂からなり補強糸が編み込まれた管と、この管の外周面に管軸方向に所定のピッチで螺旋状に巻回されることによってその管外周面上に突条を形成する硬質合成樹脂からなる蛇腹チューブと、巻回された上記蛇腹チューブと少なくともその蛇腹チューブ近傍の上記管外周面とを被覆する軟質合成樹脂からなる被覆材とから構成されることを特徴とする耐圧ホース。