JP2004156672A

JP2004156672A - ホース

Info

Publication number: JP2004156672A
Application number: JP2002321387A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Kosaka; 信広小坂
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】二酸化炭素等の冷媒輸送用ホースなどの高温高圧用低透過性ホースとしてのガスバリア性と柔軟性、組み付け性を確保した上で、耐久性に優れたホースを提供する。
【解決手段】金属蛇腹管３の内側に内面樹脂層１を設ける。ホース内を流れる流体の圧力をこの内面樹脂層１で受けることにより、金属蛇腹管３に対する直接的な圧力の伝達を防止し、これにより金属蛇腹管３の疲労劣化ないし破壊を抑止することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属蛇腹管により構成される高温高圧用低ガス透過性ホースに係り、特に二酸化炭素を冷媒として用いる自動車用冷房装置に装着される冷媒輸送用のホース、或いは燃料電池車用の水素供給用ホース等として好適なホースに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
二酸化炭素を冷媒として用いる自動車用冷房装置に装着される冷媒輸送用ホースには、高温（例えば、１５０℃程度或いはそれ以上）及び／又は高圧（例えば、１０ＭＰａ程度或いはそれ以上）の条件下で、冷媒ガスに対する低透過性が要求される。このような高温高圧用低ガス透過性ホースとしては、従来、金属蛇腹管に金属ワイヤーを編組みした補強層を設けたホースが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
金属蛇腹管と金属補強層とを組み合わせた従来のホースでは、高温高圧の過酷な条件下でのガスバリア性は満足されるものの、使用時に金属蛇腹管の蛇腹の凸部や凹部に疲労が集中し、繰り返し加圧などに対する耐久性を満足することができないという欠点があった。
【０００４】
金属蛇腹管の耐久性を向上させるために、金属蛇腹管の肉厚を大きくする方法もあるが、この場合には、ホースの柔軟性が劣るものとなり、組み付け性も悪いという欠点がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、二酸化炭素等の冷媒輸送用ホースなどの高温高圧用低透過性ホースとしてのガスバリア性と柔軟性、組み付け性を確保した上で、耐久性に優れたホースを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のホースは、金属蛇腹管と、該金属蛇腹管の内側に設けられた樹脂層とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、金属蛇腹管の内側に樹脂層（以下「内面樹脂層」と称す場合がある。）を有するため、ホース内を流れる流体の圧力をこの内面樹脂層で受けることにより、金属蛇腹管に対する直接的な圧力の伝達を防止し、これにより金属蛇腹管の疲労劣化ないし破壊を抑止することができる。
【０００８】
本発明において、内面樹脂層は融点２００℃以上の、好ましくは耐熱性熱可塑性樹脂、例えば含フッ素樹脂やポリメチルペンテンで構成されることが好ましい。
【０００９】
本発明においては、金属蛇腹管の外側や、金属蛇腹管と内面樹脂層との間に補強層を設けることが好ましい。また、外側補強層の更に外側に外面層を設けても良い。外側補強層、内側補強層は、金属線及び／又は有機繊維を編組み又はスパイラル巻きした層であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明のホースの実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１〜３は、本発明のホースの実施の形態を示す一部切り欠き側面図である。図１〜３において、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００１２】
図１のホースは、内面樹脂層１、内側補強層２、金属蛇腹管３、外側補強層４が順次積層された構造を有する。図２に示すホースは、内側補強層２が設けられていない点が図１に示すホースと異なり、その他は同様の構成とされている。図３に示すホースは、最外層に外面層５が設けられている点が図１に示すホースと異なり、その他は同様の構成とされている。
【００１３】
内面樹脂層１を構成する樹脂としては、耐熱性の高いものが高温高圧の内部流体に耐え、十分な繰り返し加圧等に対する耐久性が得られることから好ましい。従って、内面樹脂層１を構成する樹脂は、融点２００℃以上の樹脂、特に耐熱性熱可塑性樹脂であることが好ましい。融点２００℃以上の耐熱性熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等が挙げられ、好ましくは、ポリアラミド、ナイロンＭＸＤ６、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、各種フッ素含有ポリオレフィン等の含フッ素樹脂、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）等、特に好ましくは含フッ素樹脂、ポリメチルペンテンが挙げられる。なお、含フッ素樹脂の具体例としては次のようなものが挙げられる。
【００１４】
ＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロエチレン
ＥＴＦＥ：テトラフルオロエチレン／エチレン共重合体
ＰＦＡ：テトラフルオロエチレン／パーフルオロエチレン共重合体
ＰＶｄＦ：ポリビニリデンフルオライド
ＦＥＰ：テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体
ＰＣＴＦＥ：ポリクロロトリフルオロエチレン
【００１５】
ただし、本発明に係る内面樹脂層１を構成する樹脂は、何らこれらに限定されるものではなく、使用温度等に応じて１種又は２種以上が組み合わされて使用される。
【００１６】
この内面樹脂層１の厚さは、薄過ぎると、内面樹脂層１を設けたことによる本発明の改善効果を十分に得ることができず、厚過ぎても効果に差異はなく、ホース肉厚が厚くなり、好ましくない。従って、内面樹脂層１の厚さは０．３〜３ｍｍ、特に０．５〜２ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
このような樹脂、好ましくは耐熱性熱可塑性樹脂よりなる直管状の内面樹脂層１をホースの最内層に設けることにより、金属蛇腹管３への内部流体による圧力の伝達を低減して、金属蛇腹管３の疲労劣化ないし破壊を効果的に防止することができる。
【００１８】
なお、内面樹脂層１が厚さ１ｍｍ、或いはそれ以下の薄肉である場合、高温高圧条件下での使用中に、内面樹脂層１が金属蛇腹管３の凹凸に沿って変形し、耐久性が低下する恐れがある。このような場合には、図１に示す如く、内面樹脂層１と金属蛇腹管３との間に内面樹脂層１の変形を防止する目的で内側補強層２を設けることが好ましい。内側補強層２は、内面樹脂層１の厚さが１ｍｍを超える場合にも設けても何ら支障はない。
【００１９】
この内側補強層２の構成材料としては、金属線や有機繊維、例えば、鋼線、ステンレスワイヤー、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ）、ナイロン繊維、アラミド繊維、その他カーボン繊維等を用いることができ、これらを編組み又はスパイラル巻きして、編組層又は互いに対をなす方向に巻き付けられたスパイラル層として内側補強層２を形成することができる。
【００２０】
金属蛇腹管３の金属材料としては、ガスバリア性を有するものであれば良く、例えば、ステンレス、アルミニウム合金や、銅、銀、金、あるいはこれらの合金等が挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。
【００２１】
金属蛇腹管３の構成、即ち、螺旋状、独立などの蛇腹形状、ピッチ、肉厚等には特に制限はないが、金属蛇腹管３の肉厚が厚いと柔軟性が損なわれることから、金属蛇腹管３の肉厚は０．５ｍｍ以下であることが好ましい。金属蛇腹管３の肉厚はホースの用途によっても異なるが、柔軟性を確保した上で金属蛇腹管３によるガスバリア性、耐久性を十分に得るために、金属蛇腹管３の肉厚は０．１５〜０．３５ｍｍであることが好ましい。
【００２２】
金属蛇腹管３の外側には外側補強層４が設けられており、このように金属蛇腹管３の外側に外側補強層４を設けることにより、耐久性をより向上させることができる。この外側補強層４は、前述の内側補強層４と同様の構成とすることができる。
【００２３】
図３のホースは、この外側補強層４の外側に更に外面層５が設けられている。このように外面層５を形成して外側補強層４を保護することにより、ホースの耐久性を更に高めることができる。この外面層５の構成材料としては、ゴムや熱可塑性樹脂のような弾性材料、具体的には、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）等が挙げられるが、何らこれらに限定されず、目的に応じて適宜最適な材料を選ぶことができる。外面層５の厚さは、通常０．８〜２．０ｍｍ程度である。
【００２４】
本発明のホースは、金属蛇腹管を備えることにより、高温高圧下でのガスバリア性に優れ、しかも、この金属蛇腹管の内側に内面樹脂層を設けることにより金属蛇腹管を保護し、ホースの柔軟性、組み付け性を確保した上で、繰り返し加圧に対する耐久性を大幅に高めることができる。このような本発明のホースは、二酸化炭素を冷媒として用いる自動車用冷房装置に装着される冷媒輸送用のホース、燃料電池車用の水素供給用ホース、その他の高温高圧用低ガス透過性ホースとして好適である。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２６】
実施例１
以下の手順で図１に示す構造の本発明のホースを製造した。
【００２７】
まず、樹脂材料としてＥＴＦＥを用いて、内径６ｍｍ、肉厚１ｍｍのチューブを成形した。次いで、０．３ｍｍの太さのステンレスワイヤーを５本合糸し、２４キャリアの編組機でピッチ２８ｍｍで編み上げて、ＥＴＦＥチューブの外側を被覆した。この補強層の上にＳＵＳ３０４製の蛇腹管（蛇腹のピッチ２ｍｍ，内径９．５ｍｍ，外径１３ｍｍ，肉厚０．２ｍｍ，独立タイプの蛇腹管）を被せた。更に、この蛇腹管の外側を、０．３ｍｍの太さのステンレスワイヤーを５本合糸し、２４キャリアの編組機でピッチ２８ｍｍで編み上げて被覆した。
【００２８】
得られたホースの構成は、表１に示す通りである。
【００２９】
このホースを６００ｍｍの自由長さとし、接続金具を取り付け、下記方法で柔軟性及び繰り返し加圧性能を調べ、結果を表１に示した。
【００３０】
柔軟性：外径の５倍の半径に曲げる際の力とした。
繰返し加圧性能：６００ｍｍのホースを曲げ半径１９０ｍｍでＵ字形に取り付け、内圧１〜１６ＭＰａを１サイクルとして、１６０℃の雰囲気中で３５回／分で繰り返し加圧した。
【００３１】
実施例２
実施例１において、内側補強層を設けず、内面樹脂層の厚さを２ｍｍとしたこと以外は同様にして表１に示す構成のホースを製造し、同様に柔軟性及び繰り返し加圧性能を調べ、結果を表１に示した。
【００３２】
比較例１
実施例２において、内側補強層を設けなかったこと以外は同様にして表１に示す構成のホースを製造し、同様に柔軟性及び繰り返し加圧性能を調べ、結果を表１に示した。
【００３３】
比較例２
比較例１において、金属蛇腹管の肉厚を０．５ｍｍとしたこと以外は同様にして表１に示す構成のホースを製造し、同様に柔軟性及び繰り返し加圧性能を調べ、結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１より次のことが明らかである。
【００３６】
即ち、内面樹脂層を設けた実施例１，２のホースは、同等の肉厚の金属蛇腹管を用い、内面樹脂層を設けていない従来のホースである比較例１に比べて柔軟性を損なうことなく、繰り返し加圧性能が飛躍的に向上し、実用性が著しく高い。なお、内面樹脂層を設けずに金属蛇腹管の肉厚を厚くして耐久性を向上させた比較例２では、柔軟性が大きく損なわれ、ホースとしての用途に不適当である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、高温高圧下でのガスバリア性に優れたホースであって、繰り返し加圧等に対する耐久性が良好で、しかも柔軟性、組み付け性に優れたホースが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のホースの実施の形態を示す一部切り欠き側面図である。
【図２】本発明のホースの他の実施の形態を示す一部切り欠き側面図である。
【図３】本発明のホースの別の実施の形態を示す一部切り欠き側面図である。
【符号の説明】
１内面樹脂層
２内側補強層
３金属蛇腹管
４外側補強層
５外面層

Claims

金属蛇腹管と、該金属蛇腹管の内側に設けられた樹脂層とを有することを特徴とするホース。
前記金属蛇腹管の外側に外側補強層を有することを特徴とする請求項１に記載のホース。
前記外側補強層が、金属線及び／又は有機繊維を編組み又はスパイラル巻きした層からなることを特徴とする請求項２に記載のホース。
前記樹脂層と金属蛇腹管との間に内側補強層を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のホース。
前記内側補強層が、金属線及び／又は有機繊維を編組み又はスパイラル巻きした層からなることを特徴とする請求項４に記載のホース。
前記外側補強層の外側に外面層を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のホース。
前記樹脂層を構成する樹脂の融点が２００℃以上であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のホース。
前記樹脂層を構成する樹脂が耐熱性熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のホース。
前記耐熱性熱可塑性樹脂が含フッ素樹脂又はポリメチルペンテンであることを特徴とする請求項８に記載のホース。