JP2011080512A - 耐熱性ダクト - Google Patents

Abstract

【課題】 気密性が良好に維持され、軽量で、積層複合材の層間はがれによる不具合を抑制可能な耐熱性ダクトを提供する。
【解決手段】 最外層２ａ及び最内層２ｂが樹脂層で構成されると共に中間に金属層２ｃを有する積層複合材からなる条帯２を、その両側縁部２１，２２が互いにつき合わせられるようにらせん状に捲回し、互いに隣接する両側縁部にまたがるように樹脂製補強体３を接着一体化して構成される耐熱性ダクト１であって、条帯は両側縁部において折り返されて、折り返された部分において、条帯２の最外層２ａ及び最内層２ｂが共に、共通の樹脂製補強体３に対して接着されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、可撓性に優れたダクトに関する、特に耐熱性に優れた耐熱性ダクトに関するものである。

空調用や送風用のダクトにおいて、ダクトを構成する素材に金属材料を使用して耐熱性を高めることが旧来行われてきたが、耐熱性ダクトの可撓性を高めたり、軽量化を図るために樹脂材料を使用した耐熱ダクトが近年検討され、開発されてきている。

例えば、特許文献１には、金属箔層と合成樹脂層とを備えた可撓性を有する基材フィルム（条帯）によってチューブ状に形成された管本体の外面に不燃性の補強部材を螺旋状に直接固定した空調用伸縮性フレキシブルダクトが開示されており、当該耐熱ダクトによれば、ダクトの伸縮性や取り扱い性に優れ、良好な耐熱性を有することが開示されている。また、特許文献１に記載のダクトにおいては、積層材である基材フィルムは螺旋状に捲回されて、その隣接する側縁部を互いに重ね合わせて、重ねあわせ部分を略Ｃ字断面の不燃性の補強部材（金属製）によってかしめるようにして接合されている。

また、特許文献２には、アルミ箔の両面に樹脂層をラミネートしてなる帯状複合材の条帯を、両縁部が互いに重なり合うように螺旋状に捲回して、重ねあわせ部を超音波溶着して筒状のアルミ箔製外装ジャケットを得ることが開示されており（請求項５）、接合部の品質を向上させてコスト低減できることが開示されている。また、特許文献３には、耐熱性ダクトではないものの、ダクトホースにおいて、不織布に気密層を積層した可撓性条帯をその側縁部が互いに突き合わせられるように螺旋状に捲回し、隣接する側縁部にまたがるように樹脂製の補強体を接着一体化して可撓性ホースを得ることが開示されている。

特開２００６−２３４１８８号公報 特開２００６−２４８０４５号公報 特開平１０−２２７３７９号公報

特許文献１及び特許文献２に開示されたダクトや外装ジャケットは、管壁を構成する素材（条帯）が、金属素材と樹脂素材を積層させて構成した積層複合材からなるために、耐熱性を良好なものとしながら、軽量なダクトが得られる。しかしながら、これら耐熱性ダクトには、いまだ改良の余地があった。

特許文献１に記載された空調ダクトにおいては、基材フィルムの接合が不燃性補強部材によるかしめによって行われるために、得られるダクトの気密性が十分に保たれないことがある。また、不燃性の金属製補強体を用いているためにやや重く、更なる軽量化の余地があった。

特許文献２に記載された外装ジャケットにおいては、条帯側縁部における帯状複合材の接合が、重ねあわせ部の超音波溶着により行われるために、気密性はよいものの、積層された帯状複合材の層間はがれの問題が生ずるおそれがある。即ち、金属素材と樹脂素材が積層されたフィルムやシート状部材によって管を製造した場合に、金属層と樹脂層との間の接着強度を十分に高められない場合があり、その場合、金属層と樹脂層が層間はがれをおこすおそれがある。特許文献２に記載された外装ジャケットにおいて、層間はがれが発生すると、外装ジャケットが螺旋状にばらばらになってしまい、その機能を果たせなくなるという問題を生ずる。

帯状複合材を螺旋状に接合してダクトを得るには、特許文献３に記載されたように、積層された帯状複合材をその両縁部が突き合わせられるようにらせん状に捲回して、突合せ部にまたがるように樹脂製の螺旋補強体を溶着する方法を採用することもできる。しかしながら、このような方法によって得られるダクトでも、積層された帯状複合材はその外周面の層が螺旋補強体で接合されているだけであり、帯状積層複合材に層間はがれが発生すると、はがれた内層部分がダクトの内周に遊離してしまって、ダクトの機能が十分に発揮されなくなるおそれがある。

したがって、本発明の目的は、気密性が良好に維持され、軽量で、積層複合材の層間はがれによる不具合を抑制可能な耐熱性ダクトを提供することにある。

発明者は、鋭意検討の結果、条帯側縁部を折り返して捲回して、折り返し部分で条帯の最外層と最内層を共に樹脂製補強体に接着一体化すると、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、最外層及び最内層が樹脂層で構成されると共に中間に金属層を有する積層複合材からなる条帯を、その両側縁部が互いにつき合わせられるようにらせん状に捲回し、互いに隣接する両側縁部にまたがるように樹脂製補強体を接着一体化して構成される耐熱性ダクトであって、条帯は両側縁部において折り返されて、折り返された部分において、条帯の最外層及び最内層が共に、共通の樹脂製補強体に対して接着されていることを特徴とする耐熱性ダクトである。

本発明においては、条帯の両側縁部の端縁が条帯の中心に向かうように折り返されて、最内層と最外層とが並んでダクトの外周面又は内周面に露出するようにされて、樹脂製補強体によって該露出部が覆われるようにされて、最外層及び最内層が樹脂製補強体に接着されることが好ましい（請求項２）。

また、本発明では、条帯の両側縁部の端縁がダクト半径方向外側に向かうように折り返されて、条帯の両側縁部の端縁が樹脂製補強体によって包み込まれるようにされて、最内層及び最外層が樹脂製補強体に接着されることが好ましい（請求項３）。
そして、本発明では、最外層及び最内層が樹脂製補強体に熱溶着されることが好ましい（請求項４）。

本発明によれば、積層複合材からなる条帯が樹脂製補強体によって接着一体化されるので、ダクトの気密性が良好に維持され、樹脂製補強体を使用するので軽量な耐熱性ダクトが得られる。また、本発明によれば、最外層と最内層が共に共通する樹脂製補強体に接着されているので、積層複合材の層間はがれによる不具合を抑制できるという効果が得られる。

さらに、本発明において、条帯の両側縁部の端縁が条帯の中心に向かうように折り返されて、最内層と最外層とが並んでダクトの外周面又は内周面に露出するようにされて、樹脂製補強体によって該露出部が覆われるようにされて、最外層及び最内層が樹脂製補強体に接着されるようにした場合には、樹脂製補強体と最外層及び最内層の接着をより強固で確実なものとでき、ダクトの強度や耐久性を高めることができる。

また、本発明において、最外層及び最内層が樹脂製補強体に熱溶着されるようにした場合には、特に空調用途に適した耐熱性ダクトを低コストで提供することができる。

本発明の第１実施形態である耐熱性ダクトの部分断面図である。 本発明第１実施形態の耐熱性ダクトのダクト壁部分の拡大断面図である。 本発明第２実施形態の耐熱性ダクトのダクト壁部分の拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は本発明の第１の実施形態の耐熱性ダクト１を示す図である。図１は耐熱性ダクトの構造を示す部分断面図であり、図の上部を断面として示している。また、図２は耐熱性ダクトのダクト壁部分の拡大断面図であり、図の上側がダクトの外側、図の下側がダクトの内側である。

耐熱性ダクト１は、可撓性を有するダクトであり、例えば、空気を送るための送風ダクトや空調用ダクトとして、送風機などに接続して使用することができる。ダクトの使用用途や使用環境に応じて、耐熱性ダクト１の外側に断熱層などを追加して使用することもできる。

図１に示すように、耐熱性ダクト１は、円筒状の可撓性ダクトであって、可撓性を有する積層複合材製の条帯２を螺旋状に捲回して円筒状のダクト壁を構成すると共に、互いに隣接する条帯の両側縁部にまたがるように樹脂製の補強体３を接着一体化してダクトを保形したダクトである。

ダクト壁を構成する積層複合材製の条帯２は、ダクトの最外層となる層２ａ、および、ダクトの最内層２ｂとなる層が樹脂層とされて、最外層２ａと最内層２ｂの間に金属層２ｃが挟み込まれた積層構造を有する積層複合材を所定幅にスリットしてなる条帯である。本実施形態においては、金属層２ｃはアルミニウム箔とされ、最外層２ａ及び最内層２ｂはポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）からなる層である。

樹脂製の補強体３は、最外層２ａ及び最内層２ｂの樹脂層の樹脂材料と接着可能な樹脂材料（好ましくは熱可塑性樹脂材料）で構成される補強体であって、条帯２が互いに突き合わせられる側縁部に沿って、これら両側縁部にまたがるように螺旋状に接着一体化されている。樹脂製補強体３の断面形状は、条帯２に接着される基部と、基部の中央部からダクト外側に向けて突出した突出部とによって、逆Ｔ字状の断面を有するように形成されている。本実施形態においては、補強体３はＰＥＴ樹脂製であり、条帯の最外層２ａ及び最内層２ｂのＰＥＴ樹脂と熱溶着されている。樹脂製補強体３によって、条帯２の隣接する両側縁部が互いに接続されて筒状のダクト壁となり、さらに、ダクトの円筒状の形状が保形される。積層複合材製の条帯２は可撓性を有し、ダクトの変形（伸縮・曲げ）の際には、主に条帯２の部分がたわむように変形することによってダクトの変形が許容される。

条帯２と樹脂製補強体３の接合構造を、図２を参照してより詳細に説明する。
条帯２はその両側縁部２１，２２がそれぞれ条帯の幅方向に折り返された折り返し部となっており、特に本実施形態においては、条帯はその両側縁部の端縁２４が条帯の中心に向かうように約１８０度折り返されている。その結果、折り返し部においては、積層複合材製の条帯２の最内層２ｂがダクトの外周面側に露出し、条帯２の両側縁部２１，２２に沿って、最内層２ｂと最外層２ａが並んでダクトの外周面側に露出するようになっている。このように折り返された状態で、条帯２は、その隣接する両側縁部２１，２２が互いにつき合わせられるように螺旋状に捲回されている。

そして、樹脂製補強体３は、外周面側に並んで露出している最内層２ｂと最外層２ａを共に覆うように、かつ、隣接する両側縁部２１，２２にまたがるように設けられて、条帯２の最内層２ｂと最外層２ａに接着一体化されている。即ち、条帯の最内層２ｂと最外層２ａは共に、共通の樹脂製補強体３に対して接着されている。

上記耐熱性ダクト１は、公知のダクト成形軸を利用したいわゆるスパイラル成形法によって製造することができる。まず、所定の積層構造を有するシート状あるいはフィルム状の積層複合材を所定幅で裁断し、ダクト壁となるべき可撓性条帯を準備する。得られた条帯２を、その両側縁部を条帯中心に向けて折り返しながら、スパイラル成形が可能な公知のダクト成形軸に螺旋状に巻きつける。条帯側縁部の折り返しには、折型や賦形ローラなどが使用できる。一方で、樹脂製補強体３を構成する樹脂材料を押し出し機に供給し、樹脂製補強体３となるように、所定断面の押出し形状で半溶融状態で押出す。そして、押出された半溶融状態の樹脂製補強体をダクト成形軸に供給し、条帯の両側縁部が突き合わせられた部分に沿うように螺旋状に巻きつける。補強体３と条帯２の接着は、本実施形態においては、半溶融状態の樹脂製補強体３が有する熱量により、条帯２の最外層２ａや最内層２ｂが溶融し、その後冷却されることによって熱融着することにより、接着が行われる。かかる工程により、条帯２と樹脂製補強体３とは、図２に示すような断面構造に接着一体化され、本実施形態の耐熱性ダクト１が製造される。

本発明の第１実施形態の耐熱性ダクト１が有する作用効果について説明する。
耐熱性ダクト１は、ダクト壁が積層複合材で構成され、補強体も樹脂製であるため、金属の使用量が少なく、軽量なダクトとなる。

また、ダクト壁となる条帯２には、最外層及び最内層が樹脂層で構成されると共に中間に金属層を有する積層複合材からなる条帯を使用しているので、条帯が樹脂素材のみからなる条帯である場合に比べ、ダクトの耐熱性が高められる。本実施形態によれば、例えばダクトの耐熱温度を例えば１２０℃程度まで高めることができる。なお、耐熱性の観点からは、樹脂製補強体３や接着剤（接着剤を使用する場合）の耐熱温度を、条帯２の耐熱温度と同等かより高い温度とすることが好ましい。

さらに、ダクト壁となるべき可撓性条帯の側縁部は、樹脂製補強体が条帯の最外層及び最内層の樹脂層に接着されることによって接続されるので、ダクト壁の気密性が良好に維持される。

また、ダクト壁となるべき可撓性条帯２の最外層２ａ及び最内層２ｂが共に共通の（本実施形態では同じ）樹脂製補強体３に接着されているので、積層複合材からなる条帯２の層間はがれによる不具合を抑制できる。
すなわち、可撓性条帯２の最外層２ａ及び最内層２ｂが共に、その端部が樹脂製補強体３に接着されているため、条帯の端部から、最外層２ａや最内層２ｂに層間はがれが生ずることが確実に防止できる。また、たとえ条帯２の中心部から層間はがれが起こることがあろうとも、条帯の両側縁部で、最外層２ａと最内層２ｂの端部がともに共通の樹脂製補強体３に接着されているので、はがれた層がばらばらに離脱した状態となって、ダクト形状を保てなくなったり、ダクト内周面に垂れ下がってダクト流れを阻害したりすることが防止される。

特に、本実施形態のように、条帯の側縁部を条帯の中心に向けて折り返すようにして、最内層２ｂと最外層２ａとが並んでダクトの外周面に露出するようにされて、樹脂製補強体３によって該露出部が覆われるようにした場合には、ダクト製造時に樹脂製補強体３をローラなどで条帯２の接合部に押し付けることができて、樹脂製補強体３と最外層２ａ及び最内層２ｂの接着をより強固で確実なものとすることができる。

また、本実施形態のように、樹脂製補強体３と最外層２ａ及び最内層２ｂの接着一体化を、熱溶着により行えば、ダクト壁の気密が良好に保たれるほか、生産性も高い。また、接着に伴い溶剤などを使用する必要も無いので、特に通気ダクトとして好ましく使用できる耐熱性ダクトが得られる。なお、樹脂製補強体３と条帯２の接着一体化は、熱溶着に限定されるものではなく、接着剤を利用して接着しても良い。接着剤は溶剤を使用した接着剤や２液型などの反応性の接着剤やホットメルト系接着剤などが使用できる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に本発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。

図３には、本発明の第２実施形態の耐熱性ダクトのダクト壁の拡大断面を示す。本実施形態においても、積層複合材製の条帯４が、その側縁部が折り返された状態で螺旋状に捲回されて、互いに隣接する側縁部にまたがるように樹脂製補強体５が接着一体化される点や、条帯の最外層４ａと最内層４ｂが共に共通する樹脂製補強体５に接着（溶着）されている点で、第１実施形態と同様である。ただ、本実施形態においては、可撓性条帯の折り返しの形態が異なっており、条帯側縁部は、約９０度折り返されて、条帯側縁部の端縁４４がダクト半径方向外側を向くようにされている。そして、折り返された条帯４は、互いに隣接する側縁部が所定の間隔を有するように突き合わされて螺旋状に捲回されている。そして、条帯側縁部の端縁４４は、樹脂製補強体５によって包み込まれるようにされており、この状態で、条帯の最外層４ａと最内層４ｂが共に共通する樹脂製補強体５に溶着されている。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、軽量で、耐熱性や気密性に優れ、積層複合材の層間はがれの問題が予防されるような耐熱性ダクトが得られる。

なお、可撓性条帯を折り返す角度は、上記実施形態において示した約９０度や約１８０度に限定されるものではなく、条帯の最外層及び最内層に樹脂製補強体が接着できる限りにおいて、適宜調整すればよい。

また、第２実施形態においては、条帯４は、最外層４ａおよび最内層４ｂが樹脂層からなり、その間に金属層４ｃおよび補強層４ｄが挟み込まれた積層構造を有する積層複合材により構成されている。このように、ダクト壁となる条帯を構成する積層複合材には、適宜補強層や他の機能層（着色層、バリア層、吸収層など）を設けることもできる。

ダクト壁となる条帯を構成する積層複合材の構成材料としては、たとえば、以下のものが使用できる。最外層や最内層の樹脂層としては、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂やポリプロピレン（ＰＰ）樹脂やエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂、塩化ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂が使用でき、あるいは、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂やアクリル樹脂、フェノール樹脂などといった熱硬化性樹脂が使用できる。また、金属層としては、前述したアルミニウム箔のほか、ステンレス箔、銅箔などの金属箔や、金属の薄板が使用できる。
積層複合材には、第２実施形態のように、補強層４ｄを含むこともでき、補強層としては、ガラス繊維や金属繊維、炭素繊維などの不燃性・難燃性の補強繊維や、木綿や麻などの天然繊維や、アクリル繊維やナイロン繊維などの合成繊維を、糸や織布、不織布状の繊維補強体として配列したものが使用できる。

また、条帯側縁部を互いに接着一体化すると共にダクトを円筒状に保形する樹脂製補強体の断面形状については、種々の形態が採用でき、第１実施形態のように逆Ｔ字状の断面形態のほか、第２実施形態のように、ドーム状（半円状）の断面形態とすることもできる。

さらに、第１実施形態及び第２実施形態の耐熱ダクトにおいては、条帯２、（４）よりも、樹脂製補強体３、（５）が外側となるように接着一体化された実施形態を説明したが、これとは逆に、樹脂製補強体が内側となり、その外側に可撓性条帯を配置するような実施形態とすることもできる。その場合には、条帯側縁部の折り返しの方向を、ダクトの内側に向けて折り返すように構成すればよい。

本発明の耐熱性ダクトは、例えば空調用ダクトや送風用ダクトとして利用可能であり、軽量で、気密性、耐熱性があり、ダクト壁部分の層間はがれといった問題が抑制されていて、産業上の利用価値が高い。

１ 耐熱性ダクト
２ 条帯
２ａ 最外層
２ｂ 最内層
２ｃ 金属層
２１，２２ 側縁部
３ 樹脂製補強体
４ 条帯
４ａ 最外層
４ｂ 最内層
４ｃ 金属層
４ｄ 補強層
４４ 側縁部端縁
５ 樹脂製補強体

Claims (4)

1. 最外層及び最内層が樹脂層で構成されると共に中間に金属層を有する積層複合材からなる条帯を、その両側縁部が互いにつき合わせられるようにらせん状に捲回し、互いに隣接する両側縁部にまたがるように樹脂製補強体を接着一体化して構成される耐熱性ダクトであって、
   条帯は両側縁部において折り返されて、
   折り返された部分において、条帯の最外層及び最内層が共に、共通の樹脂製補強体に対して接着されていることを特徴とする耐熱性ダクト。
2. 条帯は両側縁部の端縁が条帯の中心に向かうように折り返されて、最内層と最外層とが並んでダクトの外周面又は内周面に露出するようにされて、樹脂製補強体によって該露出部が覆われるようにされて、最外層及び最内層が樹脂製補強体に接着されたことを特徴とする請求項１に記載の耐熱性ダクト。
3. 条帯は両側縁部の端縁がダクト半径方向外側に向かうように折り返されて、条帯の両側縁部の端縁が樹脂製補強体によって包み込まれるようにされて、最内層及び最外層が樹脂製補強体に接着されたことを特徴とする請求項１に記載の耐熱性ダクト。
4. 最外層及び最内層が樹脂製補強体に熱溶着されたことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の耐熱性ダクト。

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