JP2003294177A

JP2003294177A - 低ガス透過性ホース

Info

Publication number: JP2003294177A
Application number: JP2002096286A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Kosaka; 信広小坂
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】多用途に対応でき、厳しい環境下においても
柔軟性及び折曲性を確保しつつ、ガス透過量を大幅に削
減することができる低ガス透過性ホースを提供する。【解決手段】少なくとも内層１と外層６とを有する弾
性ホースであって、外層６よりも内側に、ガスバリア性
金網層３を設けた低ガス透過性ホース。ガスバリア性金
網層３は、金網の開口率が２０〜７０％であり、金網の
素線径が０．０２５〜０．３ｍｍφ、特に０．０５〜
０．１５ｍｍφが好ましく、例えば、内側から順に、内
層１、内弾性層２、ガスバリア性金網層３、外弾性層
４、外層６を積層し、好ましくは、外弾性層４と外層６
との間に補強層５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低ガス透過性が求
められる流体供給用の弾性ホースに関するものであり、
特に、自動車等に使用される燃料電池用水素ガス、空調
システムの冷媒輸送等に好適な低ガス透過性ホースに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】良好な柔軟性及び取扱性を保ちながら低
ガス透過性をも要求される場合、従来のホースでは、ホ
ースを構成するゴム材料の耐ガス透過性を向上させた
り、ホースの最内層に低ガス透過性の樹脂層を形成する
こと等が行われていた。また、低ガス透過性を重視する
場合には、ホースの最内層に金属薄膜を形成する方法も
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゴム材
料の耐ガス透過性の向上には限度があり、要求レベルを
満足できないこともあった。また、流体ガスの種類や、
温度等の使用環境の変化によっては、低ガス透過性を含
むホースとしての性能確保が困難になることもあるとい
う問題があった。そして、これらの問題は、ホースの最
内層に低ガス透過性の樹脂層を形成した場合にもそのま
ま該当する。

【０００４】一方、金属層であれば十分な低ガス透過性
を有するが、たとえ金属薄膜であっても柔軟性の悪化は
避けられず、しかも、ホースを曲げた際に金属薄膜が破
壊したり、ホースの内面から剥離することがあるという
問題があった。

【０００５】そこで本発明は、多用途に対応でき、厳し
い環境下においても柔軟性及び折曲性を確保しつつ、ガ
ス透過量を大幅に削減することができる低ガス透過性ホ
ースを提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するためになされたものであって、その要旨は、少
なくとも内層と外層とを有する弾性ホースであって、外
層よりも内側に、ガスバリア性金網層を設けた低ガス透
過性ホースに係るものであり、例えば、内側から順に、
内層、内弾性層、ガスバリア性金網層、外弾性層、外層
を積層したものである。そして好ましくは、外弾性層と
外層との間に補強層を設けた低ガス透過性ホースに係る
ものである。

【０００７】ここで、ガスバリア性金網層としては、そ
の材質が、鉄、ステンレス、亜鉛引鉄、銅、真鍮のいず
れかからなることが好ましく、金網の開口率は、２０〜
７０％であることが好ましい。また、金網の素線径は、
０．０２５〜０．３ｍｍφ、特に０．０５〜０．１５ｍ
ｍφであることが好ましい。一方、内層の材質は、ポリ
アミド又はＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合
体）樹脂からなることが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の低ガス透過性ホースは、
少なくとも内層と外層とを有する弾性ホースである。即
ち、使用流体に応じた耐性を有しつつ柔軟性を持つ内層
に、耐外傷性や耐候性を有しつつ柔軟性を持つ外層を組
み合わせることで、一般的なゴムホースのように良好な
柔軟性と取扱性とを発揮し、大きく折り曲げても異常が
生じないようにしている。

【０００９】そして、このような優れた特性を損なうこ
となく低ガス透過性を付加すべく、本発明のホースには
ガスバリア性金網層を設けている。即ち、金属層である
ことから、流体ガスの種類や温度等の使用環境の変化と
は無関係に優れた低ガス透過性を発揮し、金網であるこ
とから、柔軟性が悪化することもない。

【００１０】この点について更に詳述すると、ガスバリ
ア性金網層の好適な材質は、鉄、ステンレス、亜鉛引
鉄、銅、真鍮のいずれかである。これらの素材は、ガス
透過率の温度依存性がないため、たとえ高温下であって
も十分なガス透過量低減効果を奏する。この中でも特に
真鍮は、ガスバリア性金網層の内外に積層される柔軟性
を持つ層（ゴム層等）との接着性に優れる点で、最も好
適な素材である。

【００１１】また、ガスバリア性金網層の金網の開口率
は、２０〜７０％であることが好ましい。開口率が２０
％未満であると柔軟性に悪影響を及ぼすこととなり、開
口率が７０％を越えるとガスバリア効果が低減してしま
うからである。即ち、ガス透過量を低減させるには、流
体ガスの周囲のできるだけ広い範囲を金属層で覆えばよ
いが、全てを覆ってしまっては柔軟性がなくなる。逆
に、金属層のない部分が増えればそれだけ柔軟になるも
のの、流体ガスの逃げ道も増えてしまうから、ガスバリ
ア性と柔軟性とは二律背反の関係にある。そこで、適度
な開口率を実験的に求めたところ２０〜７０％の範囲が
導き出され、特に３０〜４０％が好ましいことが判明し
た。

【００１２】次に、ガスバリア性金網層の素線径につい
て説明する。ガスバリア効果の有無は、金網の開口率を
問題とし、素線径の大小は関係がない。従って、素線径
は、ガスバリア効果ではなくホースの軽量化及び柔軟性
の観点から決定すればよい。その意味で、素線径は細い
ものが好ましく、補強層と違って仮に断線しても問題は
ない。しかしながら、あまり細くなると製造加工上の問
題が生じ、生産性、経済性に劣ることとなる。即ち、素
線径が細過ぎると金網にすること自体も難しくなり、開
口率を小さくすることも困難になる。一方、素線径が太
過ぎると柔軟性が損なわれるので、開口率をある程度大
きくせざるを得なくなってしまう。そのため、金網の素
線径は０．０２５〜０．３ｍｍφの範囲が好ましく、特
に０．０５〜０．１５ｍｍφが好ましい。

【００１３】このように、ガスバリア性金網層の金網の
開口率や素線径には適当な範囲が存在するが、具体的な
値は、柔軟性、ガス透過性、その他の諸性能のバランス
を考慮し、流体ガスの種類等に応じて適宜設定すること
により、最適なホース設計が可能となる。

【００１４】ガスバリア性金網層を編む方法は、素線が
ばらけない程度であれば特に制限されることはなく、平
織、綾織その他の方法が採用できる。また、ホースにガ
スバリア性金網層を形成する方法も特に制限はなく、例
えば、１０〜５０ｍｍ幅に裁断した金網を被覆面積が５
０〜１００％になるように斜めに巻き付けるスパイラル
成型、バイアス裁断した金網をすし巻き状に巻き付ける
ラッピング成型、最初からチューブ状に編み込んだ金網
を利用するチューブ成型等の各種の方法が採用できる。

【００１５】ガスバリア性金網層の積層位置は、外層よ
りも内側であればよい。即ち、外層はホースの損傷を防
止するため、耐外傷性や耐候性を有していなければなら
ないから、ガスバリア性金網層を最外層にすることはで
きない。また、金網層を最外層にしてしまうと、金網の
破れや腐食等によってガスバリア効果が低減してしま
う。一方、外層よりも内側であれば、内層と外層との中
間であっても、内層よりも内側の最内層であってもよ
い。

【００１６】但し、ガスバリア性金網層の保護のために
は、内層と外層との中間が好ましい位置であり、ガスバ
リア性金網層とその内外層との接着性を考慮すれば、内
層と外層とは別に弾性層を設け、弾性層でガスバリア性
金網層を挟み込むことが好ましい。即ち、内側から順
に、内層、内弾性層、ガスバリア性金網層、外弾性層、
外層を積層するのである。

【００１７】また、低圧用途（０．２〜０．３ＭＰａ程
度）であれば、上記の積層構造でも対応可能であるが、
ガスバリア性金網層には補強効果が期待できないので、
より高圧での使用が想定される場合には、外弾性層と外
層との間に補強層を設ければよい。補強層は、使用圧力
に応じて、金属線や繊維の編み組構造、金属線のスパイ
ラル構造等を採用する。

【００１８】更に、内層にもある程度のガスバリア効果
を持たせれば、ガスバリア性金網層との相乗効果が期待
できる。この点で、内層の材質は、ポリアミド又はＥＶ
ＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合体）樹脂とする
ことが好ましい。なお、内弾性層は、内層とガスバリア
性金網層との接着性を考慮し、外弾性層は、ガスバリア
性金網層と補強層又は外層との接着性を考慮した材質と
する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施の形態の具体例
を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の低ガス透
過性ホースの一例を示す一部断面斜視図である。図１に
示す実施例の低ガス透過性ホースは、内側から順に、内
層１、内弾性層２、ガスバリア性金網層３、外弾性層
４、補強層５、外層６が積層されたもので、ホース内径
が１１．０ｍｍφ、外径が１９．０ｍｍφとなってい
る。

【００２０】ここで、内層１は、厚さ１００μｍのポリ
アミド樹脂（ＰＡ６系）であり、相応のガスバリア効果
を有している。また、内弾性層２及び外弾性層４は、ガ
スバリア性金網層３との接着性を考慮して設けられたＩ
ＩＲ（ブチルゴム）系のものであり、内弾性層２の厚さ
は０．８ｍｍ、外弾性層４の厚さは０．７ｍｍとなって
いる。そして、ガスバリア性金網層３は、１００メッシ
ュの真鍮網であり、開口率３５％（被覆面積６５％）の
実施例１と、開口率２０％（被覆面積８０％）の実施例
２の２種類のホースを用意した。更に、補強層５は、Ｐ
ＥＴ（ポリエステル）の４０００Ｄ（デニール）×４０
本で構成し、外層６は、厚さ１．１ｍｍのＥＰＤＭ（エ
チレン・プロピレン・ジエンゴム）系のものである。

【００２１】次に、図１に示す構造の低ガス透過性ホー
スの評価試験を行った。即ち、ガスバリア性金網層３の
開口率の相違により２種類ある実施例１と実施例２に対
し、自動車の空調に使用されるフロンガスであるＲ１３
４ａのガス透過量、ホースの折曲性、ホースの柔軟性を
評価した。なお、Ｒ１３４ａのガス透過量は、１００℃
で７２時間経過後の単位長さ当たりの透過量（ｇ／
ｍ）、折曲性は、直径１００ｍｍの円状に１０回繰り返
し曲げた後の異常の有無、柔軟性は、半径９０ｍｍに曲
げた際の反力（Ｎ）を求めた。

【００２２】また、比較例として、ガスバリア性金網層
のない図２に示す構造のホースを用意した。即ち、内側
から順に、内層１、内弾性層２、補強層５、外層６を積
層したもので、ホースの内径及び外径は、図１の実施例
と全く同じに設定してある。但し、内層１は、実施例と
同じように、相応のガスバリア効果を有する厚さ１００
μｍのポリアミド樹脂（ＰＡ６系）を使用した比較例１
と、優れたガスバリア効果を有する厚さ３０μｍのアル
ミフィルムを用いた比較例２の２種類とした。また、内
弾性層２は、実施例と同じＩＩＲ（ブチルゴム）系のも
のであるが、外径調整のために厚さを１．８ｍｍに増や
している。なお、補強層５及び外層６の構成や材料は、
図１の実施例と全く同様になっている。

【００２３】表１に示す評価結果の通り、実施例１及び
実施例２は、Ｒ１３４ａのガス透過量が比較例１よりも
大幅に少なくなっている。また、実施例１及び実施例２
は、折曲性試験による異常が発生しなかったのに対し、
比較例２では、内層１のアルミフィルムに亀裂及び剥離
が発生してしまった。そのため、比較例２のガス透過量
の測定はしていない。更に、実施例１及び実施例２の柔
軟性は、比較例１よりは劣るが比較例２よりも優れてい
る。

【００２４】

【表１】

【００２５】このように、実施例のホースは、各評価項
目に対して非常にバランスがとれたものとなっており、
しかも、ガスバリア効果を重視するか柔軟性を重視する
かによって、実施例１のようにも実施例２のようにも適
宜設定できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の低ガス透過性ホースは、新たに
ガスバリア性金網層を設けたので、厳しい環境下におい
ても良好な柔軟性及び折曲性を確保しつつ、ガス透過量
を大幅に削減することができ、低ガス透過性が要求され
る自動車等の燃料電池用水素ガス、空調システムの冷媒
輸送等、多用途に対応できる。また、柔軟性、ガス透過
性、その他の諸性能のバランスを考慮し、流体ガスの種
類等に応じて適宜ガスバリア性金網層の開口率等を設定
することにより、用途ごとに最適なホース設計が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の低ガス透過性ホースの一例を
示す一部断面斜視図である。

【図２】図２は、比較例のガスバリア効果のあるホース
を示す一部断面斜視図である。

【符号の説明】

１‥内層２‥内弾性層３‥ガスバリア性金網層４‥外弾性層５‥補強層６‥外層

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも内層（１）と外層（６）とを
有する弾性ホースであって、外層（６）よりも内側に、
ガスバリア性金網層（３）を設けたことを特徴とする低
ガス透過性ホース。
【請求項２】内側から順に、内層（１）、内弾性層
（２）、ガスバリア性金網層（３）、外弾性層（４）、
外層（６）を積層したことを特徴とする請求項１に記載
の低ガス透過性ホース。
【請求項３】外弾性層（４）と外層（６）との間に、
補強層（５）を設けたことを特徴とする請求項２に記載
の低ガス透過性ホース。
【請求項４】ガスバリア性金網層（３）の材質が、
鉄、ステンレス、亜鉛引鉄、銅、真鍮のいずれかからな
り、金網の開口率が、２０〜７０％であることを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１項に記載の低ガス透過性
ホース。
【請求項５】ガスバリア性金網層（３）の金網の素線
径が、０．０２５〜０．３ｍｍφであることを特徴とす
る請求項４に記載の低ガス透過性ホース。
【請求項６】ガスバリア性金網層（３）の金網の素線
径が、０．０５〜０．１５ｍｍφであることを特徴とす
る請求項５に記載の低ガス透過性ホース。
【請求項７】内層（１）の材質が、ポリアミド又はＥ
ＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合体）樹脂から
なることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記
載の低ガス透過性ホース。