JP2006090424A - 多層ホース - Google Patents

Abstract

【課題】 最内層ホースを樹脂製の螺旋状とした多層ホースの可撓性を維持しつつ、その捩れ抑制を図る。
【解決手段】 多層ホース１０における最内層の螺旋状ホース１２ＰＰＳ等の樹脂にて成型され、その成型に際して、時計旋回の螺旋状とされる。螺旋状ホース１２外周の樹脂製の中間層１４と最外層１６との間には補強層２０が介在し、この補強層２０は、螺旋状ホース１２における螺旋と同方向（時計旋回）で樹脂繊維補強糸ＨＳをスパイラル状に巻回形成した時計旋回補強層２１と、螺旋状ホース１２の螺旋と逆方向（反時計旋回）で樹脂繊維補強糸ＨＳをスパイラル状に巻回形成した反時計旋回補強層２２とを備える。そして、両補強層では、樹脂繊維補強糸ＨＳの編み角が共に５４°以下とされ、その上で、反時計旋回補強層２２は、時計旋回補強層２１に対して、その編み角が約１〜５°の範囲で小さくされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体流路を形成するよう樹脂にて成型された螺旋ホースを最内層とする多層ホースに関する。

従来から、この種の多層ホースは、最内層ホースを螺旋状或いは蛇腹状とすることで可撓性を発現させ、種々の流体流路として多用されている。その一方、カーエアコン等の冷媒流路、或いは燃料電池の燃料ガス（水素ガス）の流路等とするためには、高い耐久性が必要とされるので、補強処置が施されている（例えば、特許文献１、２）。

特開平１０−２５２９５５号公報 特開２００４−６０８１８号公報

特許文献１、２の多層ホースでは、以下に説明するように一長一短がある。特許文献１では、最内層ホースが螺旋状であるので生産性に富むものの、補強層を金属細線である都合上、可撓性が犠牲にされ、配管取り回しの際の作業がしづらくなることが予想される。特許文献２では、最内層ホースに蛇腹部とその両端の平坦部を有するので生産性にやや欠けるものの、最内層ホースを樹脂製とすれば可撓性は維持できる。

なお、上記の特許文献を始めとするこの種の多層ホースでは、その最内層ホースを樹脂製ホースとするに際しては、通過する流体に対しての非透過性を発揮する樹脂を用いることが一般的である。

上記した特許文献を組み合わせれば、最内層ホースを螺旋状に樹脂成形したホースとしつつ補強層を樹脂繊維等の補強糸とした多層ホース（螺旋多層ホース）や、最内層ホースを蛇腹状に樹脂成形したホースとしつつ補強層を樹脂繊維等の補強糸とした多層ホース（蛇腹多層ホース）を推考できる。しかしこれら多層ホースにあっても、以下に説明するような改良の余地が残されている。

上記の蛇腹多層ホースでは、最内層ホースが蛇腹部の両端に金具との接続のための平坦部を有する都合上、生産性に欠けるという問題点は未解決のままである。一方、最内層ホースを樹脂製とした上記の螺旋多層ホースでは、生産性に優れるが、最内層ホースが螺旋状であるがために、流体流通時に内圧を受けた場合、多層ホースはその内圧により伸張し、螺旋と同方向の向きに捩れようとする。よって、この捩れが繰り返されると、ホース耐久性を短くしたり、多層ホース両端の締結部に、ホース捩れに基づく応力が集中しシール性を低下させる危惧がある。ところが、樹脂繊維からなる補強糸をただ単に編み込んだだけでは、こうした螺旋状の最内層ホースを有する捩れに対しての対処が十分とは言えず、改良が望まれる。

本発明は、上記従来の技術の問題を解決するものであり、最内層ホースを樹脂製の螺旋状とした多層ホースの可撓性を維持しつつ、その捩れ抑制の信頼性を高めることを目的とする。

かかる課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の多層ホースは、流体流路を形成するよう樹脂にて螺旋状に成型された最内層ホースの外周に、樹脂製の中間層と最外層を形成し、この中間層と最外層との間に、樹脂繊維補強糸にてスパイラル状に巻回形成された補強層とを備える。こうした構成を取った上で、この補強層を、最内層ホースにおける螺旋と同方向の巻き方で樹脂繊維補強糸をスパイラル状に巻回形成した第１補強層と、螺旋と逆方向の巻き方で樹脂繊維補強糸をスパイラル状に巻回形成した第２補強層を重ねたものとすると共に、第１補強層と第２補強層をホース中心軸に対する樹脂繊維補強糸の編み角を５４°以下として巻回形成し、第２補強層を、その編み角が第１補強層の編み角より小さくして巻回形成した巻回特性と、樹脂繊維補強糸の編み込み数を第１補強層の樹脂繊維補強糸編み込み数より多くして巻回形成した巻回特性の少なくとも一方の特性を備えることとした。

この本発明の多層ホースでは、最内層ホースを始めとする各層を樹脂製としたこと、補強層を樹脂繊維補強糸をスパイラル状に巻回形成したものとすることとで、その可撓性を維持する。その上で、流体流通時に内圧を受けて多層ホースが伸張して螺旋と同方向の向きに捩れようとすると、この捩れを次のようにして抑制する。

樹脂繊維補強糸をスパイラル状に巻回形成した補強層にあっては、樹脂繊維補強糸の編み角の性質上、この編み角が静止角（＝約５４°）より小さいと、流体流通時に内圧を受けて多層ホースが伸張しようとする際、樹脂繊維補強糸は、その編み角が静止角に近づくような力を多層ホースに及ぼす。樹脂繊維補強糸の編み角が静止角より小さい確度からこの静止角に近づくと云うことは、補強層、引いては多層ホースが伸びないようになるので、上記の力は多層ホースの伸張を抑制するよう働く。

螺旋状の最内層ホースを有する多層ホースではホース伸張時に螺旋と同一方向に捩れるが、この捩れを抑制するには、螺旋と逆方向の力を大きくホースに及ぼすことが効果的である。よって、編み角が第１補強層の編み角より小さくその編み方向が螺旋と逆方向の第２補強層、或いは、樹脂繊維補強糸の編み込み数が第１補強層の樹脂繊維補強糸編み込み数より多くしその編み方向が螺旋と逆方向の第２補強層によれば、多層ホースが螺旋と同一方向に捩れようとしても、上記の第２補強層により螺旋と逆方向の力を多層ホースに及ぼすことができる。この結果、本発明によれば、可撓性を維持しつつホースの捩れ抑制の実効性を高めることができ、これにより、耐久性・シール性も維持できる。

次に、本発明に係る燃料遮断弁の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。図１は実施例の多層ホース１０を層ごとに切り欠いてその構成を示す概略斜視図、図２は多層ホース１０を最内層の螺旋状ホース１２については半断面で他の外層については断面視して表す説明図である。

図示するように、実施例の多層ホース１０は、最内層の螺旋状ホース１２にて流体流路を形成し、この螺旋状ホース１２の外周に、樹脂製の中間層１４と最外層１６を形成し、この中間層１４と最外層１６との間に、樹脂繊維補強糸にてスパイラル状に巻回形成された補強層２０を備える。

螺旋状ホース１２は、図示するように時計旋回の螺旋状をなし、内部には、右ネジが螺合するような時計旋回の螺旋状の凹溝を形成する。そして、この螺旋状ホース１２は、ＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide）、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、ＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体）等の樹脂にて成型される。用いる樹脂は、流体に対する非透過性、耐性等を考慮して、多層ホース１０の用途に応じて決定される。中間層１４は、この螺旋状ホース１２の外周に形成され、螺旋状ホース１２の外周凹溝を埋めて外周を平坦としている。最外層１６は、補強層２０を介在させた状態で、中間層１４を覆っている。中間層１４と最外層１６については可撓性、見栄え、成型性、接着性、弾性等を考慮してその用いる樹脂が定まり、本実施例では、中間層１４をＴＰＯ（オレフィン系熱可塑性エラストマー）、最外層１６をＴＰＥ（熱可塑性エラストマ）とした。

図３は補強層２０における樹脂繊維補強糸の編み方の様子を示す説明図である。この図３に示すように、補強層２０は、螺旋状ホース１２における螺旋と同方向（時計旋回）の巻き方で樹脂繊維補強糸ＨＳをスパイラル状に巻回形成した時計旋回補強層２１と、螺旋状ホース１２の螺旋と逆方向（反時計旋回）の巻き方で樹脂繊維補強糸ＨＳをスパイラル状に巻回形成した反時計旋回補強層２２とを重ねて形成されている。各補強層の樹脂繊維補強糸ＨＳは、樹脂製の繊維であることが可撓性維持のために望ましく、本実施例ではＰＥＴ繊維糸、或いはアラミド繊維糸とした。なお、図示の都合上、各補強層は樹脂繊維補強糸ＨＳを隙を持たせたものとされているが、各補強層では樹脂繊維補強糸ＨＳはほぼ並んで編まれている。

図３に示すように、補強層２０において、時計旋回補強層２１と反時計旋回補強層２２は、ホースセンタに対する編み角θ１、θ２が共に５４°以下の編み角となるよう巻回形成されている。しかも、樹脂繊維補強糸ＨＳの巻回方向が螺旋状ホース１２の螺旋と逆方向（反時計旋回）の反時計旋回補強層２２は、樹脂繊維補強糸ＨＳの巻回方向が螺旋状ホース１２の螺旋と同方向（時計旋回）の時計旋回補強層２１に対して、その編み角θ２がθ１より小さくなるようにされている。本実施例では、反時計旋回補強層２２の編み角θ２と時計旋回補強層２１の編み角θ１との差を、約１〜５°とした。

上記構成を有する本実施例の多層ホース１０では、螺旋状ホース１２を始めとする各層を樹脂製とすると共に、補強層２０を樹脂製の樹脂繊維補強糸ＨＳをスパイラル状に巻回形成することとで、ホースとしての可撓性を維持するようにした。その上で、補強層２０を既述した時計旋回補強層２１と反時計旋回補強層２２を有するものとしたので、次のような利点がある。

本実施例の多層ホース１０にあっても、流体流通時に内圧を受けると、その内圧により伸張し、螺旋状ホース１２における螺旋と同方向の向きに捩れようとする。しかしながら、編み角を上記のように規定したことで、多層ホース１０ではこの捩れを次のようにして抑制できる。

補強層２０における時計旋回補強層２１と反時計旋回補強層２２では、それぞれの樹脂繊維補強糸ＨＳの編み角が静止角（＝約５４°）より小さいことから、両補強層は、編み角の性質上、多層ホース１０が伸張しようとする際、編み角が静止角に近づくような力を多層ホースに及ぼす。これにより、多層ホース１０では、流体流通時に受ける内圧による伸張が抑制される。

ところで、多層ホース１０では、螺旋状ホース１２を有する都合上、ホース伸張時に螺旋状ホース１２の螺旋と同一方向に捩れようとする。本実施例では、螺旋の方向と逆向きに樹脂繊維補強糸ＨＳを巻回した反時計旋回補強層２２のほうが、螺旋と同方向に樹脂繊維補強糸ＨＳを巻回した時計旋回補強層２１より、編み角を小さくしたので、その分だけ、反時計旋回補強層２２がホースの伸張を戻すよう大きく力を及ぼす。この反時計旋回補強層２２が及ぼす力は、樹脂繊維補強糸ＨＳの巻回方向、即ち螺旋状ホース１２の螺旋と逆方向であることから、反時計旋回補強層２２は、螺旋と逆方向の力を大きく多層ホース１０、詳しくは螺旋状ホース１２に及ぼすことができる。このため、本実施例の多層ホース１０によれば、可撓性を維持しつつホースの捩れ抑制の実効性を高めることができると共に、ホース耐久性を高めることができる。

また、本実施例では、時計旋回補強層２１と反時計旋回補強層２２における樹脂繊維補強糸ＨＳの編み角の差を約１〜５°の範囲とした。つまり、編み角の差が約１°以上あれば、反時計旋回補強層２２が螺旋状ホース１２に及ぼす力を時計旋回補強層２１に比して確実に大きくできる。編み角の差が約５°以下であれば、時計旋回補強層２１と反時計旋回補強層２２が及ぼす力に過大な差を付けないようにできる。

上記した構成の多層ホース１０を、その一端側で他の機器に接続する際は、次のようになる。図４は多層ホース１０とその接続対象となるフランジニップルを示す説明図である。図示するように、フランジニップルとしては、径が拡張した環状の抜止３０を有するフランジニップル３１と、螺旋状ホース１２がその内壁に形成した螺旋状の凹溝に螺合するよう雄ネジ部３２を有するフランジニップル３３とを適用できる。

フランジニップル３１にあっては、その先端を多層ホース１０に差し込み、多層ホース１０を拡張させた上で、図示しないカラー等の留具にて、フランジニップル３１を多層ホース１０に接続固定する。フランジニップル３３では、雄ネジ部３２を螺旋状ホース１２の螺旋の方向（右方向）に回し込み、この雄ネジ部３２を螺旋状ホース１２の螺旋状の凹溝に螺合させる。この場合は、カラー等の留具を要しない。勿論、カラーにて固定することもできる。

このように多層ホース１０をフランジニップル３１、３３に固定した場合、既述したように多層ホース１０ではホース伸張時の捩れが時計旋回補強層２１と反時計旋回補強層２２を有する補強層２０により抑制されるので、ニップル接続箇所におけるシール性を維持できる。

ここで、上記した多層ホース１０の製造過程について説明する。図５は多層ホース１０の製造手法の一例を示す説明図である。多層ホース１０の製造に際しては、図示するようにまず多層ホース１０を成型する。その際には、用いる樹脂、例えばＰＰＳを溶融状態で押出機１００に供給して、溶融ＰＰＳを押出機口金から押し出す。押出機１００は、こうした樹脂の押出と並行して、押出樹脂内側には空気をブローしつつ、口金の下流側で図示しない金型を時計方向に旋回させ当該金型によりラセン形状を付与し、螺旋状ホース１２を成型する。

こうして成型された螺旋状ホース１２は、その外周に樹脂を押出する押出機１１０に至り、この押出機１１０にて、中間層１４を螺旋状ホース１２の外周に形成する。この中間層１４の外周には、補強糸第１巻回機１２０と、補強糸第２巻回機１３０とにより、時計旋回補強層２１と反時計旋回補強層２２がこの順で形成される。つまり、補強糸第１巻回機１２０は、複数の補強糸供給装置１２１をホース回りに配置して備え、これら補強糸供給装置１２１を、螺旋状ホース１２の螺旋方向と同じ時計方向に旋回させつつ、それぞれの補強糸供給装置１２１から樹脂繊維補強糸ＨＳを繰り出す。これにより、中間層１４の外周には、樹脂繊維補強糸ＨＳが螺旋状ホース１２と同じ時計方向で巻回され、時計旋回補強層２１が形成される。この場合、樹脂繊維補強糸ＨＳの編み角を上記したものとするため、ホースの送り速度に合わせて補強糸供給装置１２１の回転速度が調整される。

この補強糸第１巻回機１２０下流の補強糸第２巻回機１３０では、ホース回りに配置した複数の補強糸供給装置１３１を、螺旋状ホース１２の螺旋方向と逆の反時計方向に旋回させつつ、それぞれの補強糸供給装置１３１から樹脂繊維補強糸ＨＳを繰り出す。これにより、中間層１４の外周に形成済みの時計旋回補強層２１に重なるようにして、樹脂繊維補強糸ＨＳが螺旋状ホース１２と逆の反時計方向で巻回され、反時計旋回補強層２２、引いては補強層２０が形成される。この場合であっても、樹脂繊維補強糸ＨＳの編み角を上記したものとするため、ホースの送り速度に合わせて補強糸供給装置１３１の回転速度が調整される。なお、補強糸第１巻回機１２０と補強糸第２巻回機１３０を前後させ、反時計旋回補強層２２を先に中間層１４の外周に形成するようにすることもできる。

こうして補強層２０を形成すると、補強糸第２巻回機１３０の下流の押出機１４０にて、補強層２０を覆うよう最外層１６を形成し、これにより多層ホース１０が完成する。なお、押出機１１０、１４０では、既述したそれぞれの層形成に用いる樹脂の加熱温度・押出速度等が制御されている。

以上説明した製造手法を取れば、可撓性を維持しつつホースの捩れ抑制の実効性に優れ、ホース耐久性やシール性も大きく損なわない多層ホース１０を、容易に製造することができる。

また、補強糸第２巻回機１３０における補強糸供給装置１３１の配置数を、補強糸第１巻回機１２０における補強糸供給装置１２１の配置数より多くするようにすることもできる。例えば、補強糸第１巻回機１２０における補強糸供給装置１２１の配置数を２２とし、補強糸第２巻回機１３０では、これより多い２４とすることもできる。こうすれば、螺旋状ホース１２の旋回方向と逆方向に樹脂繊維補強糸ＨＳを巻回した反時計旋回補強層２２を、樹脂繊維補強糸ＨＳの編み込み数が時計旋回補強層２１より多くできる。そして、反時計旋回補強層２２は、編み込み数が多いことにより、編み角を調整した場合と同様に、螺旋状ホース１２の螺旋と逆方向の力を大きく及ぼすことができる。よって、編み込み数の調整によっても、可撓性を維持しつつホースの捩れ抑制の実効性に優れ、ホース耐久性やシール性も大きく損なわない多層ホース１０を、容易に製造することができる。

反時計旋回補強層２２における樹脂繊維補強糸ＨＳの編み込み数を時計旋回補強層２１より多くするに当たっては、その差を約１〜６程度とすればよい。つまり、編み込み数が値１でも多くすれば、反時計旋回補強層２２が螺旋状ホース１２に及ぼす力を時計旋回補強層２１に比して確実に大きくできる。また、編み込み数の差が６以下であれば、時計旋回補強層２１と反時計旋回補強層２２が及ぼす力に過大な差を付けないようにできる。

なお、反時計旋回補強層２２における編み角を時計旋回補強層２１より小さくした上で、反時計旋回補強層２２の編み込み数を多くすれば、可撓性の維持・ホースの捩れ抑制の実効性がより高まる。

本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の態様で実施可能である。例えば、時計旋回補強層２１と反時計旋回補強層２２における樹脂繊維補強糸ＨＳを異なる材料の繊維とすることができる。この場合、反時計旋回補強層２２に用いる樹脂繊維補強糸ＨＳを、時計旋回補強層２１に用いる樹脂繊維補強糸ＨＳに比して、より高強度な樹脂繊維をすることができる。具体的には、反時計旋回補強層２２をアラミド繊維の樹脂繊維補強糸ＨＳから形成し、時計旋回補強層２１をＰＥＴ繊維の樹脂繊維補強糸ＨＳから形成する。

実施例の多層ホース１０を層ごとに切り欠いてその構成を示す概略斜視図である。 多層ホース１０を最内層の螺旋状ホース１２については半断面で他の外層については断面視して表す説明図である。 補強層２０における樹脂繊維補強糸の編み方の様子を示す説明図である。 多層ホース１０とその接続対象となるフランジニップルを示す説明図である。 多層ホース１０の製造手法の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０...多層ホース
１２...螺旋状ホース
１４...中間層
１６...最外層
２０...補強層
２１...時計旋回補強層
２２...反時計旋回補強層
３０...抜止
３１...フランジニップル
３２...雄ネジ部
３３...フランジニップル
１００...押出機
１１０...押出機
１２０...補強糸第１巻回機
１２１...補強糸供給装置
１３０...補強糸第２巻回機
１３１...補強糸供給装置
１４０...押出機
ＨＳ...樹脂繊維補強糸

Claims (1)

1. 多層ホースであって
   流体流路を形成するよう樹脂にて螺旋状に成型された最内層ホースと、
   該最内層ホースの外周に形成された樹脂製の中間層と、
   ホースの外表面を形成する樹脂製の最外層と、
   前記中間層と最外層との間に樹脂繊維補強糸にてスパイラル状に巻回形成された補強層とを備え、
   該補強層は、
   前記最内層ホースにおける螺旋と同方向の巻き方で前記樹脂繊維補強糸がスパイラル状に巻回形成された第１補強層と、前記最内層ホースにおける螺旋と逆方向の巻き方で前記樹脂繊維補強糸がスパイラル状に巻回形成された第２補強層とを重ねて備え、
   前記第１補強層と第２補強層は、ホース中心軸に対する前記樹脂繊維補強糸の編み角を５４°以下として巻回形成され、
   前記第２補強層は、
   前記編み角を前記第１補強層における前記編み角より小さくして巻回形成した巻回特性と、前記樹脂繊維補強糸の編み込み数を前記第１補強層における前記樹脂繊維補強糸の編み込み数より多くして巻回形成した巻回特性の少なくとも一方の特性を備える
   多層ホース。

Images