JP2008019901A - ホース構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒のシール性に優れたホース構造体を提供する。
【解決手段】冷媒輸送用ホース１の端部（加締部１ａ）を金属インサート２の端部２ａに外嵌し、上記ホース１端部の上からスリーブ金具５等により加締めてなるホース構造体であって、上記金属インサート端部２ａの外周面に、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸およびポリビニルアルコールの少なくとも一方を用いてシール層３が形成され、このシール層３が上記ホース１端部内周面と圧着されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性ホースとインサートとを連結してなるホース構造体に関するものであり、詳しくは、カークーラーやエアコン等に使用の冷媒輸送用ホースの分野に用いられるホース構造体に関するものである。

エアコンホース等の冷媒輸送用ホースとして用いられる可撓性ホースは、ゴム層，樹脂層，補強糸層等が積層された多層構造をとることが、一般的である。そして、その冷媒（フロン（フレオン），代替フロン，プロパン，二酸化炭素等）が透過することのないよう、上記各層の材料や層構成が設定される。また、上記可撓性ホースは、金属等からなるインサートと連結することによりホース構造体を構成するが、その連結部分から、ホース内に流れる冷媒が漏れることのないよう、従来から、上記可撓性ホース端部をインサート端部に外嵌した後、クランプ等による加締めが行われる（特許文献１等参照）。
特開２００６−９７７１６公報

しかしながら、上記のようなクランプ等による加締作業を行っても、ホース内の内圧が高いと、ホースが拡径することから、インサート端部とホースとの密着性が低下し、その隙間から冷媒の漏れを生じるおそれがある。また、上記ホースの最内層の材質やホース内を流れる冷媒によっては、冷媒のシール性を充分に確保することが困難な場合もある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、冷媒のシール性に優れたホース構造体の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のホース構造体は、冷媒輸送用ホースの端部を金属インサート端部に外嵌し、上記ホース端部の上から加締めてなるホース構造体であって、上記金属インサート端部の外周面に、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸およびポリビニルアルコールの少なくとも一方を用いてシール層が形成され、このシール層が上記ホース端部内周面と圧着されているという構成をとる。

すなわち、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた。その過程で、インサート端部に冷媒輸送用ホースの端部を外嵌する前に、そのインサート端部の外周面に、接着性を有するシール剤を塗布してシール層を形成し、このシール層と上記ホース端部内周面とを加締めにより圧着させることにより、シール性を確保することを想起した。そして、本発明者らが、フロン，代替フロン，プロパン，二酸化炭素等の冷媒に対するシール性に優れるシール層の材料に関し鋭意研究を重ねた結果、金属インサート端部の外周面に、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）といったシール剤を用いてシール層を形成したところ、所期の目的が達成できることを見いだし、本発明に到達した。

このように、本発明のホース構造体は、冷媒輸送用ホースの端部を金属インサート端部に外嵌し、上記ホース端部の上から加締めてなるものであって、上記金属インサート端部の外周面に、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＭＡ）およびポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）の少なくとも一方を用いてシール層が形成され、このシール層が上記ホース端部内周面と圧着されている。そのため、上記ホース端部内周面と金属インサートとが、上記特定のシール層により強固に接着され、また、上記シール層自身も、冷媒に対する低透過性に優れるとともに、上記ホースの可撓性に追従しうるため、本発明のホース構造体は、振動の激しい自動車のエンジンルーム内での配管に有利であり、たとえ高圧の冷媒に対しても優れたシール性を発揮し、冷媒透過に起因するエアコン等の冷房能力の低下を抑えることができる。

また、上記シール層の厚みが、１〜９μｍの範囲に設定されていると、冷媒に対する低透過性に、より優れるようになる。

さらに、上記ホース構造体を構成する冷媒輸送用ホースが、複数の構成層を備え、その最内層が、ＰＡ（ポリアミド）系樹脂、ＩＩＲ（ブチルゴム）系ゴムおよびＥＰＲ（エチレン−プロピレン共重合ゴム）系ゴム等を用いて形成されていると、耐冷媒性に、より優れるようになる。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

本発明のホース構造体は、例えば図１に示すように、冷媒輸送用ホース１（以下、「ホース１」と略す）の端部（加締部１ａ）を金属インサート２の端部２ａに外嵌し、上記ホース１端部の上からスリーブ金具５等により加締めてなるホース構造体であって、上記金属インサート端部２ａの外周面に、特定の材料を用いてシール層３が形成され、このシール層３が上記ホース１端部内周面と圧着されているという構成をとる。

そして、本発明のホース構造体において、上記シール層３は、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）の少なくとも一方を用いて形成されており、本発明は、このことを最大の特徴とする。そして、上記各材料の少なくとも一方が用いられることから、これらの材料は、単独で用いても、併せて用いてもよい。

なお、上記シール層３の形成材料は、水やアルコール（メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等）に溶解等することにより使用に供される。特に、上記シール層３の形成材料に対する溶解性の点で、水（９０〜９５℃程度の熱水）を溶剤として用いることが好ましい。そして、このようにして得られるシール剤は、粘度を１０〜１００００００（ｍＰａ・ｓ／２５℃）にすることが、塗工性（濡れ性や作業性）等の点で好ましい。

そして、金属インサート２の端部２ａにホース１の端部を外嵌する前に、その金属インサート端部２ａの外周面に、上記シール剤を塗布し、これを乾燥させることにより、シール層３を形成する。その後、上記外嵌を行い、上記シール層３と上記ホース１端部内周面とを、スリーブ金具５等による加締めにより圧着させることにより、シール性を確保することができる。さらに、上記圧着とともに、上記シール層３の加熱処理（２５〜６０℃×１０〜６０分）を行うことにより、より高いシール性を確保することができるようになる。なお、上記スリーブ金具５の形状は、図１に示すようなものに限定されず、単にホース１の上から加締める構造のみからなるもの（クランプ）であってもよい。

上記シール層３の厚みは、１〜９μｍの範囲内が好ましい。特に好ましくは、１〜５μｍの範囲内である。すなわち、上記シール層３の厚みが１μｍ未満であると、ホース１端部内周面と金属インサート２とが、上記シール層３により強固に接着されないため、高圧の冷媒に対して優れたシール性を発揮することが難しく、逆に、上記シール層３の厚みが９μｍを超えると、加締めによりシール層３が割れてしまうおそれがあるからである。

なお、上記金属インサート２は、特に限定されるものではなく、例えば、鉄，鉄合金（ＳＵＳ等），アルミニウム，アルミニウム合金，銅等からなる金属製のものがあげられる。特に、上記金属インサート２外周面に亜鉛ニッケルメッキを施せば、耐食性が向上し、さらに上記ホース１と金属インサート２との間において、より強固な接着性が得られるため、好ましい。

ところで、図１では、上記ホース１が、最内層１１と、低透過層１２と、外層１３との三層構造となっているが、本発明においては特に限定はなく、単層構造であっても、二層または四層以上の層構造であってもよい。さらに、その層間に、適宜、補強層を設けてもよい。なお、単層構造の場合には、その層が、本発明における最内層を意味する。

上記ホース１において、その最内層１１の形成材料は、特に限定されるものではなく、例えば、ポリアミド６（ＰＡ６），ポリアミド６６（ＰＡ６６），ポリアミド９９（ＰＡ９９），ポリアミド６１０（ＰＡ６１０），ポリアミド６１２（ＰＡ６１２），ポリアミド１１（ＰＡ１１），ポリアミド９１２（ＰＡ９１２），ポリアミド１２（ＰＡ１２），ポリアミド６とポリアミド６６との共重合体（ＰＡ６／６６），ポリアミド６とポリアミド１２との共重合体（ＰＡ６／１２）等といったＰＡ系樹脂、ブチルゴム（ＩＩＲ），塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ），臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）といったＩＩＲ系ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ），エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のＥＰＲ系ゴム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン系樹脂（ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリブテン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等）、アクリル系ゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴムとポリ塩化ビニルとのブレンドゴム（ＮＢＲ−ＰＶＣ）、ヒドリンゴム、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥＥ）等が用いられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。なかでも、ＰＡ系樹脂、ＩＩＲ系ゴムおよびＥＰＲ系ゴムを用いて最内層１１が形成されていると、耐冷媒性に、より優れるようになるため、好ましい。また、上記最内層１１の形成材料中には、必要に応じて、カーボンブラック、滑材（ステアリン酸等）、酸化亜鉛、軟化剤（プロセスオイル等）、加硫剤（硫黄等）、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤等を、適宜に配合しても差し支えない。

上記最内層１１の外周に形成される低透過層１２の形成材料も、特に限定はなく、例えば、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）等が用いられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。なお、上記形成材料は、水やアルコール（メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等）に溶解等することにより、コーティング液として使用に供される。

また、上記低透過層１２の外周に形成される外層１３の形成材料も、特に限定はなく、例えば、ブチルゴム（ＩＩＲ），塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ），臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）等のＩＩＲ系ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ），エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のＥＰＲ系ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、アクリルゴム、シリコンゴム、塩素化ポリエチレンゴム（ＣＰＥ）、ウレタンゴム等のゴム材料に、加硫剤、カーボンブラック等を適宜に配合したものが用いられる。なかでも、より冷媒の低透過性に優れるとともに、外からの耐水性に優れるようになることから、ＩＩＲ系ゴムが好適に用いられる。

なお、上記ホース１において、必要に応じ、その層間に形成される補強層は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），アラミド，ポリアミド（ナイロン），ビニロン，レーヨン，金属ワイヤ等の補強糸を、スパイラル編組，ニット編組，ブレード編組等によって編組することにより構成することができる。

ここで、上記ホース１は、例えばつぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、先に述べた最内層１１用材料、低透過層１２用材料（コーティング液）および外層１３用材料をそれぞれ準備する。つぎに、上記最内層１１用材料をホース状に押し出し成形して、管状の最内層１１を形成する。なお、この時、マンドレルを用いても差し支えない。ついで、この最内層１１の外周面に、上記低透過層１２用のコーティング液を塗工する。この塗工法は、特に制限するものではなく、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法、刷毛塗り等の従来の方法が適用できる。そして、塗工後、乾燥処理を行うことにより低透過層１２を形成する。その後、上記低透過層１２の外周に、外層１３の押し出し成形を行い、また、必要に応じ、その層間に補強層を構成し、その後、加硫（１５０〜１７０℃×２０〜９０分）することにより、目的とする冷媒輸送用ホース（ホース１）を作製することができる。

上記ホース１において、ホース内径は５〜４０ｍｍの範囲内が好ましい。また、上記最内層１１の厚みは、０．０２〜２．０ｍｍの範囲内が好ましい。また、上記低透過層１２の厚みは、５〜１００μｍの範囲内とすることが好ましい。さらに、上記外層１３の厚みは、０．５〜５ｍｍの範囲内とすることが好ましい。

本発明のホース構造体は、エアコン・ラジエター等に用いられる二酸化炭素，フロン，代替フロン，プロパン等の冷媒輸送用として好適に用いられる。なかでも、二酸化炭素冷媒の輸送用に、より好ましく用いられる。そして、上記ホース構造体は、室内用のクーラやエアコンのみならず、自動車およびその他の輸送機械（飛行機，フォークリフト，ショベルカー，クレーン等の産業用輸送車両、鉄道車両等）等のクーラやエアコンにおいても、適用することができる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

ＴＰＸ（合成樹脂）製のマンドレル（外径８ｍｍ）上に、ＰＡ６（宇部興産社製、ナイロン６ １０３０Ｂ）をホース状に押し出し成形して、管状の最内層（厚み０．１５ｍｍ）を形成した。つぎに、この最内層の外周面に、ＰＶＯＨを９５℃の水に溶解してなるコーティング液をディッピングした。その後、この積層ホース体を乾燥炉に装入して、乾燥させることにより、上記ディッピングによる低透過層（厚み１０μｍ）を形成した。そして、上記低透過層の外周に、ＩＩＲの押し出し成形により、内面ゴム層を形成（厚み２．０ｍｍ）した後、その外周面にアラミド糸のブレード編組により補強層を形成し、さらに上記補強層の外周面にＥＰＤＭの押し出し成形により、外面ゴム層を形成（厚み１．０ｍｍ）した。そして、加硫後、この積層ホース体からマンドレルを抜き取り、長尺の成形品を切断することにより、目的とするホース（冷媒輸送用ホース）を作製した。

つぎに、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）（日本純薬社製、ジュリマーＡＣ−１０Ｐ）を２５℃の水に溶解してなるシール剤（粘度：１００ｍＰａ・ｓ／２５℃）を調製し、これを、アルミニウム製インサート（外径８ｍｍ）の端部外周面に塗布した後、その塗膜を１００℃×２０分間乾燥させることにより、厚み５μｍのシール層を形成した。その後、このシール層が形成されたインサート端部に、先のホースの端部を外嵌し、さらに、上記ホース端部の上からスリーブ金具により加締めを行い、上記シール層と上記ホース端部内周面とを圧着させた後、６０℃×１０分間加熱処理を行うことにより、目的とするホース構造体を作製した（図１参照）。

上記シール層の形成材料として、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）（日本合成化学社製、ゴーセノール Ｎ−３００）を９５℃の熱水に溶解してなるシール剤（粘度：５００ｍＰａ・ｓ／２５℃）を用い、さらに、その塗膜に乾燥処理のみを行い、シール層の形成を行った。それ以外は実施例１と同様にし、目的とするホース構造体を作製した。

ホース最内層の材料として、ＰＡ６に代えて、Ｃｌ−ＩＩＲ（ＪＳＲ社製、クロロブチル １０６６）を用いた。また、上記シール層の形成材料として、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）（日本合成化学社製、ゴーセノール Ｎ−３００）を９５℃の熱水に溶解してなるシール剤（粘度：５００ｍＰａ・ｓ／２５℃）を用い、さらに、その塗膜に乾燥処理のみを行い、シール層の形成を行った。それ以外は実施例１と同様にし、目的とするホース構造体を作製した。

ホース最内層の材料として、ＰＡ６に代えて、Ｃｌ−ＩＩＲ（ＪＳＲ社製、クロロブチル １０６６）を用いた。また、上記シール層の形成材料として、ポリメタクリル酸（ＰＭＭＡ）（日本純薬社製、ジュリマーＡＣ−３０Ｈ）を２５℃の水に溶解してなるシール剤（粘度：１００ｍＰａ・ｓ／２５℃）を用いた。それ以外は実施例１と同様にし、目的とするホース構造体を作製した。

ホース最内層の材料として、ＰＡ６に代えて、Ｃｌ−ＩＩＲ（ＪＳＲ社製、クロロブチル １０６６）を用いた。また、上記シール層の厚みを１μｍに形成した。それ以外は実施例１と同様にし、目的とするホース構造体を作製した。

ホース最内層の材料として、ＰＡ６に代えて、ＥＰＤＭ（住友化学社製、エスプレン５０１Ａ）を用いた。それ以外は実施例１と同様にし、目的とするホース構造体を作製した。

〔比較例１〕
ホース最内層の材料として、ＰＡ６に代えて、Ｃｌ−ＩＩＲ（ＪＳＲ社製、クロロブチル １０６６）を用いた。また、上記シール層の形成を行わなかった。それ以外は実施例１と同様にし、目的とするホース構造体を作製した。

〔比較例２〕
シール層の形成を行わなかった。それ以外は実施例１と同様にし、目的とするホース構造体を作製した。

このようにして得られた実施例および比較例のホース構造体に関し、下記の基準に従って、気密性の評価を行った。その結果を、後記の表１に併せて示した。

〔気密性〕
ホースの両端開口部にインサートおよびスリーブ金具による加締めを行ったホース構造体において、その両端のインサート部分を短く切断した。そして、このホース構造体を用い、図２に示すような環境で気密性の評価を行った。すなわち、図２において、１はホース、２’，２”は切断されたインサート、５はスリーブ金具である。そして、一端のインサート（インサート２’）の開口を封止し、ホース１内には窒素ガスを封入し、さらには、図示のように、他端のインサート（インサート２”）をポンプに接続した。そして、図示のように、上記ホース１を水槽に沈めた後、上記ポンプにてホース１内に１５ＭＰａ×５分間の加圧を行った。その結果、シール部より気泡漏れが生じなかったものを○、気泡漏れが生じたものを×と評価した。

上記結果から、全実施例品は、比較例品に比べ、気密性の評価に優れていることがわかる。

本発明のホース構造体は、エアコン・ラジエター等に用いられる二酸化炭素，フロン，代替フロン，プロパン等の冷媒輸送用途において好適に用いられる。そして、上記ホース構造体は、室内用のクーラやエアコンのみならず、自動車およびその他の輸送機械（飛行機，フォークリフト，ショベルカー，クレーン等の産業用輸送車両、鉄道車両等）等のクーラやエアコンにおいても、適用することができる。

本発明のホース構造体の一例を示す断面図である。 ホース構造体の気密性を評価する際の測定系を示す説明図である。

符号の説明

１ 冷媒輸送用ホース
２ インサート
３ シール層
５ スリーブ金具

Claims (3)

1. 冷媒輸送用ホースの端部を金属インサート端部に外嵌し、上記ホース端部の上から加締めてなるホース構造体であって、上記金属インサート端部の外周面に、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸およびポリビニルアルコールの少なくとも一方を用いてシール層が形成され、このシール層が上記ホース端部内周面と圧着されていることを特徴とするホース構造体。
2. 上記シール層の厚みが、１〜９μｍの範囲に設定されている請求項１記載のホース構造体。
3. 上記冷媒輸送用ホースが、複数の構成層を備え、その最内層が、ＰＡ（ポリアミド）系樹脂、ＩＩＲ（ブチルゴム）系ゴムおよびＥＰＲ（エチレン−プロピレン共重合ゴム）系ゴムからなる群から選ばれた少なくとも一つを用いて形成されている請求項１または２記載のホース構造体。
   

Images