JP2011122615A - 耐熱ダクトホース - Google Patents

Abstract

【課題】軽量であり高温環境下でも使用することができる耐熱ダクトホースを提供する。
【解決手段】帯状の補強芯が所定のピッチで螺旋状に巻回され、上記補強芯に沿って帯状のシート材が螺旋状に巻回されるとともに、巻回軸方向に隣接する上記補強芯の一方に上記シート材の幅方向一方縁部が接続され、隣接する上記補強芯の他方に上記シート材の幅方向他方縁部が接続され、上記補強芯を支持体として上記シート材が管状に形成されているダクトホースにおいて、
上記シート材が、熱可塑性ポリイミドフィルムからなる内層４と耐熱ガラスクロスからなる外層５とを重ねた複合シート３から構成されていることを特徴とする耐熱ダクトホース。
【選択図】図２

Description

本発明は、工場や化学プラントの屋内に設置されるダクトホースに関するものであり、より詳しくは、不燃性と耐熱性を兼ね備えた補強芯入りの耐熱ダクトホースに関するものである。

建築物内の空調、排気、換気等を行うために従来からダクトが使用されており、屈曲性が要求される用途には、螺旋状の補強芯で補強された補強芯入りダクトホースが使用されている。

この種の補強芯入りダクトホースを製造するにあたっては、帯状に連続する鋼板の縁部を折り曲げ加工することによって補強芯とし、その補強芯を一定のピッチで螺旋状に巻回するとともに、隣接する補強芯間に、帯状に連続するシートを架け渡し、その帯状シートの幅方向端部を上記補強芯の縁部に折り込んでかしめることにより、帯状シートの幅方向各端部を補強芯に固定し、それにより、上記補強芯を介して帯状シートを管状に成形するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、上記補強芯入りダクトホースにおける補強芯部分の構成についてその一例を示した断面図である。

同図において、補強芯５０は、帯状鋼板の幅方向両縁部をＵ字状に折り返すことによって形成された一対の折曲部５０ａ，５０ａを備えており、帯状シート５１の幅方向端部５１ａは上記折曲部５０ａ内に折り込まれている。

詳しくは、帯状シート５１の幅方向端部５１ａは、折り返された状態で折曲部５０ａ内に挿入されており、折曲部５０ａとプレート部５０ｂをかしめることにより、その折曲部５０ａ内に挿入された帯状シート５１の幅方向縁部５１ａを固定するようになっている。なお、この例では、帯状シート５１の幅方向縁部５１ａは折り返されて二重になっている。

折返しを二重にする目的は以下の通りである。

Ｕ字状に折り曲げられた上記折曲部５０ａが、その弾性によって開く方向に若干復元すると、上記折曲部５０ａとプレート部５０ｂとで帯状シート５１の幅方向縁部５１ａを強く挾持することができなくなる。

そこで、折曲部５０ａの復元量を見込んで余分に折り曲げる必要があるが、例えば補強芯５０となる鋼板の厚さと帯状シート５１の厚さが共に０．３ｍｍ程度であると、単層の帯状シート５１の幅方向縁部５１ａでは必要とされる余分な折り曲げ量が得られない。このような事情から、帯状シート５１の幅方向縁部５１ａを折り返して二重にした状態で、上記折曲部５０ａとプレート部５０ｂとの間に挿入している。

特開平１０−５８５８号公報

このように、ダクトホースを補強する構成としては、帯状の鋼板を補強芯として使用することが一般的である。

この種の補強芯入りダクトホースが使用される環境は様々であり、空調用に限らず、熱風乾燥機の熱風循環用として、あるいは、電気・ガスの溶接火花やグラインダーの火花を含むガスの排気用としても使用されている。

しかしながら、従来の補強芯入りダクトホースでは連続使用可能温度が例えば２５０℃以下に制限されており、工場やプラント内における比較的温度の低い付帯設備用としては使用できるものの、上記連続使用可能温度を上回る温度の流体が流れる工場や化学プラント用としては使用することができず、耐熱温度の高いダクトホースが要望されている。

なお、ダクトホース全体を金属製にすれば使用可能温度の上限を高めることは可能である。しかしながらダクトホース全体を金属製にすると重くなるため、取り扱いや設置が難しくなり、製造コストも高くなる。

本発明は以上のような従来の補強芯入りダクトホースにおける課題を考慮してなされたものであり、軽量であり高温環境下でも使用することができる耐熱ダクトホースを提供するものである。

本発明は、帯状の補強芯が所定のピッチで螺旋状に巻回され、上記補強芯に沿って帯状のシート材が螺旋状に巻回されるとともに、巻回軸方向に隣接する上記補強芯の一方に上記シート材の幅方向一方縁部が接続され、隣接する上記補強芯の他方に上記シート材の幅方向他方縁部が接続され、上記補強芯を支持体として上記シート材が管状に形成されているダクトホースにおいて、
上記シート材が、熱可塑性ポリイミドフィルムからなる内層と耐熱ガラスクロスからなる外層とを重ねた複合シートから構成されている耐熱ダクトホースである。

本発明において、上記複合シートの内層は、複数層の熱可塑性ポリイミドフィルムから構成することができる。

本発明において、上記内層と上記外層の間に、アルミニウムフィルムからなる中層を設けることができる。また、上記内層と上記外層の間に、ガラスクロスからなる中層が設けることもできる。

本発明において、上記補強芯の幅方向各端部に折曲部を備え、上記複合シートの巻回軸方向に隣接する上記複合シートの端部を上記折曲部に接続することができる。

本発明において、上記折曲部の内側に上記複合シートの端部を折り返した状態で収納し、上記補強芯の長手方向に沿って配索された線条またはワイヤーを上記端部折返し部の内側に配置すれば、上記線条またはワイヤーがアンカー効果を奏し、上記複合シート端部の抜脱が防止される。

本発明の耐熱ダクトホースは内層と外層からなり、その内層が熱可塑性ポリイミドフィルムから構成され、外層が耐熱ガラスクロスから構成されているため、施工性に有利な軽量構造でありながら高温環境下でも使用することができるという長所を有する。

また、上記内層と外層が接着されておらず両層の間に空気層が設けられているため、断熱効果も得られる。

また、熱可塑性ポリイミドフィルムを複数枚積層して上記内層とした本発明の耐熱ダクトホースによれば、安定した耐熱性を得ることができる。

また、内層と外層の間に、アルミニウムフィルムまたはガラスクロスからなる中層を挟み込んだ本発明の耐熱ダクトホースによれば、外層への熱の伝播をその中間層によって抑制することができ、さらに安定した耐熱性を得ることができる。

本発明に係る耐熱ダクトホースの構成を示す、一部切り欠きを有する正面図である。 (ａ)は補強芯かしめ前の状態を示した断面図、(ｂ)は補強芯かしめ後の状態を示した図１のＡ部拡大断面図である。 本発明に係る耐熱ダクトホースの製造装置を示す平面図である。 図３の製造装置の巻付け工程を示す斜視図である。 図３の製造装置によって製造される耐熱ダクトホースの外観図である。 本発明に係る耐熱ダクトホースにおいて複合シートの別の形態を示す拡大断面図である。 従来の補強芯入りダクトホースの構成を示す要部断面図である。

以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る耐熱ダクトホース１の構成を、一部切り欠いた状態で示した正面図であり、中心線ＣＬより上側は耐熱ダクトホース１の断面および内面を示し、下側は外面を示している。

1. 耐熱ダクトホースの構成
図１において耐熱ダクトホース１は、帯状に連続する鋼材を一定ピッチで螺旋状に巻回した補強芯２と、その補強芯２に沿って巻回されるとともに、隣接する上記補強芯２に跨がった状態で設けられる、帯状に連続する複合シート３とから主として構成されている。

上記補強芯２は、例えば幅１７ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）、幅１７ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの亜鉛めっき鋼板等を用いることができる。

上記複合シート３は内層シート４と外層シート５とから構成されており、内層シート４としては、厚さ１２．５〜１２５μｍの熱可塑性ポリイミドフィルムが少なくとも１層用いられている。

上記熱可塑性ポリイミドフィルムは、一般的に高耐熱性、耐薬品性、難燃性に優れており、耐薬品性についてはほとんどの酸、有機溶剤に対して安定であるという特徴を備えている。したがって、ダクトホースの内層として熱可塑性ポリイミドフィルムを備えることにより、塩酸、硫酸等を扱う環境やトルエンやガソリン等を扱う環境であっても本発明の耐熱ダクトホース１を安定して使用することが可能になる。

なお、上記熱可塑性ポリイミドフィルムからなる内層シート４は２層以上重ねて使用することもできる。このように内層シート４を多層で構成すると、耐熱性に加えて気密性がより高められるという利点がある。

上記熱可塑性ポリイミドフィルムは、例えば東レ・デュポン株式会社製の熱可塑性ポリイミド樹脂フィルム（カプトン（登録商標））や、三井化学株式会社製の熱可塑性ポリイミド樹脂フィルム（オーラム（登録商標））等を使用することができる。

上記外層シート５は、厚さ０．１〜１．０ｍｍの耐熱ガラスクロス又はアルミ箔とガラスクロスを積層したアルミ箔付きガラスクロスを使用することができ、何れも防炎１級合格品のものが用いられる。

なお、上記耐熱ガラスクロスとしては、ガラスクロスの片面に耐熱塗料をコーティングした特殊コーティングガラスクロスが示される。

上記内層シート４と外層シート５は二層に重ね合わされて帯状の複合シート３を構成しており、使用されるダクトホースの径に応じてそのシート幅は３２〜４２ｍｍに調整される。

ステンレス鋼板からなる上記補強芯２と、耐熱ガラスクロス及び熱可塑性ポリイミドフィルムからなる上記複合シート３とを組み合わせた場合、４００℃以下の条件で使用が可能となる。

また、亜鉛めっき鋼板からなる上記補強芯２と、アルミ箔付きガラスクロスおよび熱可塑性ポリイミドフィルムからなる上記複合シート３とを組み合わせた場合には、３３０℃以下の条件で使用が可能となる。

また、耐熱ダクトホース１の許容加圧力は、主に補強芯２と複合シート３との連結強度に依存し、許容減圧力は補強芯２の構造的強度及び補強芯２と複合シート３との連結強度に依存するが、本発明に係る耐熱ダクトホース１の許容加圧力は０．０９ｋｇ／ｃｍ² 以下であり、また許容減圧力は４０ｍｍＨｇ以下（直径約３００ｍｍの場合）〜８０ｍｍＨｇ以下（直径約５０ｍｍの場合）である。

2. 耐熱ダクトホースの断面構造
図２は補強芯２と複合シート３の接続構造を示したものであり、同図(ａ)は補強芯２をかしめる前の状態を示し、同図(ｂ)はかしめ後の状態を示している。

図２(ａ)において、補強芯２は隙間Ｂを設けて断面Ｃ字状に折り曲げられ、折り曲げられることによって形成される一対の折曲部２ａ，２ａの各先端には、ダクト内側に向けて略直角に折り曲げられた押圧爪部２ｂ，２ｂが形成されている。

また、一対の折曲部２ａ，２ａを連絡しているプレート部２ｃはダクト内側に配置されている。

上記プレート部２ｃと上記折曲部２ａと上記押圧爪部２ｂとによって囲まれる袋部Ｃ，Ｃ内に、上記複合シート３，３の端部が挿入され、それらの端部３ａ，３ａはそれぞれＵ字状に折り返され、その折り返し部分の内側にワイヤー６，６が配置されるようになっている。なお、上記ワイヤー６，６は補強芯２と同様に螺旋状に巻回されている。

すなわち、ワイヤー６を中心にして折り返された複合シート３の端部３ａを、上記プレート部２ｃと上記折曲部２ａとによって挟み込むことにより、図２(ｂ)に示すように、複合シート３の端部３ａが袋部Ｃ内に固定され、上記端部３ａの抜脱が防止されるようになっている。

ただし、一方の複合シート３の端部３ａは他方の複合シート３の端部３ａよりも若干長くなるように設定されており、それにより、複合シート３の突き合わせ中心Ｄを超える長さ分について端部３ａ，３ａが互いに重なり合うようになっており、複合シート３の接続部分における気密性が確保されている。

上記内層シート４と上記外層シート５は接着されていないため、特性の異なる素材、すなわち、内層シート４としての熱可塑性ポリイミドフィルムおよび外層シート５としての耐熱ガラスクロス（又はアルミ箔付きガラスクロス）とを組み合わせて複合シート３としても、線膨張率の差に起因する剥離や破れが発生する虞がない。

また、接着されていないことによる他の効果としては、両シートの間に空気層が閉じ込められた状態で存在し、その空気層が断熱効果をもたらすことになる。また、上記内層シート４を複数の層で構成した場合には、その断熱効果はさらに高められる。

なお、上記実施形態では上記端部３ａの抜脱を防止するためにワイヤー６を用いたが、上記端部３ａの抜脱を防止することができる線状の部材であれば上記ワイヤー６に限らず、例えばカーボンファイバーや合成樹脂製の撚糸等を使用することもできる。

また、図２(ｂ)に示したようにプレート部２ｃはダクト外側に向けて凸となるように円弧状に湾曲しており、それにより、プレート部２ｃと押圧爪部２ｂとが上記端部３ａを弾性的に挟持することができるようになっている。また、それにより、補強芯２自体の強度も高められている。

3. 耐熱ダクトホースの製造方法
次に、本発明の耐熱ダクトホース１の製造方法について説明する。

耐熱ダクトホース１の製造方法は、主として補強芯成形工程と巻付け成形工程とからなり、図３に示すような製造装置によって連続的に製造する。

耐熱ダクトホース１の製造装置は、直線状成形装置Ｄと巻付け成形装置Ｅによって構成され、鋼板供給リール１０から連続的に供給される帯状の鋼板１１を直線状成形装置Ｄに送り、この直線状成形装置Ｄに列設されている成形ローラ群１２によって、上記補強芯２としてのプレート部２ｃ（図２参照）を成形するとともに、そのプレート部２ｃの両側縁部に折曲部２ａと押圧爪部２ｂを成形するようになっている。

次いで、上記直線状成形装置Ｄによって加工された補強芯２を巻付け成形装置Ｅに送るとともに、この巻付け成形装置Ｅに対し、シート供給リール１３から複合シート３を供給するとともに、ワイヤー供給リール１４から二本のワイヤー６，６を供給する。

なお、上記複合シート３を構成している内層シート４と外層シート５は予め積層された状態で巻付け成形装置Ｅに供給するが、各層は上述したように接着されておらず、単に重ね合わせた状態で供給する。

上記補強芯２、複合シート３および二本のワイヤー６，６を、同時に同一方向に回転する複数の内部駆動ローラ１５が円周状に配置されている構成のコア１６の外周に螺旋状に巻き付ける。

次いで、補強芯２の折曲部２ａ，２ａをそれぞれ鋭角に折り曲げ成形した後、複合シート３の端部３ａを、ワイヤー６とともにプレート部２ｃと押圧爪部２ｂ，２ｂとによって挾持することにより複合シート３を補強芯２に固定し、この動作を内部駆動ローラ１５の回転に伴って連続的に行なう。

成形された耐熱ダクトホースを前方のローラコンベア１７に向けて送り出していくことにより、耐熱ダクトホースが管状に成形される。

なお、図中、１８は上記成形ローラ群１２を駆動するための駆動モータ、１９は上記コア１６を駆動するための駆動モータ、２０は補強芯２のたわみを検知するセンサであり、補強芯２の送りを制御するためのものである。

図４は上記巻付け工程を詳しく説明するための斜視図である。

同図において、プレート部２ｃがコア１６の外周に接する状態で上記コア１６に対し補強芯２を螺旋状に巻回する。

コア１６の周囲に配置された１次曲げローラ２１によって補強芯２の折曲部２ａ，２ａの折曲角度が鋭角に加工され、次いで、コア１６の筒軸方向に隣接する補強芯２に対して複合シート３を架け渡し、補強芯２間の空間をその複合シート３でカバーしていく。

このとき、複合シート３の端部３ａ，３ａに沿ってそれぞれワイヤー６，６が配置され、ワイヤー６，６で押えられた上記端部３ａ，３ａが、折曲部２ａ，２ａに沿って巻き込まれていく。

次いで、押し込みヘラ２２，２３によって複合シート３の端部３ａ，３ａがＵ字状に折り返され、その折り返し部分にワイヤー６が収納される。

次いで、複数のかしめローラ２４，２５により、折曲部２ａ，２ａをプレート部２ｃに近接させる方向にさらに折り曲げ、それにより、プレート部２ｃと押圧爪部２ｂ，２ｂとで複合シート３の端部３ａを弾性的に挟持し固定する。

図５は上記工程によって製造された耐熱ダクトホース１の外観図である。

螺旋状に巻回された補強芯２に跨がった状態で、帯状の複合シート３が矢印Ｆ方向に巻回され、補強芯２部分で複合シート３が接続されて筒状となり、矢印Ｇ方向に引き出されていく。

4. 耐熱性の比較
従来品と本発明の耐熱ダクトホースの耐熱性能を比較した結果は以下の通りである。
4.1 試験サンプル
従来品：アルミ箔付きガラスクロスを補強芯に巻回した耐熱ダクトホース（耐
熱温度 約２００℃）
本発明：アルミ箔付きガラスクロスと熱可塑性ポリイミドフィルムからなる複
合シートを補強芯に巻回した耐熱ダクトホース
4.2 試験方法：試験サンプルを軸方向切断して半割れにし、その内面に熱風発生装
置からの熱風を半径方向、直角に当てる。
試験サンプルの内面近傍に表面温度測定用のセンサをセットし、
測定温度が４０５±５℃になるように熱風をコントロールする。
4.3 評価方法：表面温度が４００℃になった時点から３０分間連続して加熱し、
１０分毎に外観と外面温度を調べた。
4.4 試験結果

4.5 結論
従来品の内面平均温度が４０５℃であるのに対し本発明の耐熱ダクトホースの内面平均温度は４０７℃であり、両者の内面温度についてはほとんど差が認められなかった。

一方、従来品の外面平均温度が２６４℃であるのに対し本発明の耐熱ダクトホースの外面平均温度は２２４℃であり、４０℃の温度差が認められた。これにより、本発明の耐熱ダクトホースの方が従来品よりも安定した耐熱性を示すことが確認された。

また、外観については、従来品では熱風を当てた範囲の外面全体が濃く茶色に変色したのに対し、本発明の耐熱ダクトホースでは熱風を当てた範囲の外面の一部が薄く茶色に変色するに留まり、高温環境下において劣化が抑制されることも確認できた。

5. 複合シートの別の形態
図６は複合シートの別の形態を示したものである。

なお、同図において、図２(ａ)と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図６に示す複合シート７は、内層シート４、外層シート５、およびそれら内層シート４と外層シート５の間に設けられた中層シート８との３層構造から構成されている。

上記中間シート８は、厚み９〜１８μｍのアルミニウムフィルムから構成されており、耐熱性の内層シート４と積層されることにより、より安定した耐熱性が得られるようになっている。また、三層構造とすることで気密性も高められるようになっている。

ただし、内層シート４、外層シート５、中層シート８は積層されているが、接着はされていないものとする。

上記三層構造からなる複合シート７によれば、内層シート４と中層シート８との間に空気層が閉じられた状態で形成され、中層シート８と外層シート５との間にも空気層が閉じられた状態で形成されているため、上述した複合シート３に比べると気密性および断熱効果がさらに高められるようになっている。

なお、上記中層シート８は、アルミニウムフィルムに代えて０．１〜０．３ｍｍのガラスクロスを使用し三層構造にすることもできる。

上記ガラスクロスを使用した場合、アルミニウムフィルムのような気密性を高める効果は期待できないが耐熱性、耐屈曲性に優れるという利点がある。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して十分に説明しているが、当該技術分野における熟練者にとって様々の変形や修正を加えて実施することは可能であり、そのような変形や修正は、本発明の課題解決思想の範囲から逸脱しない限りにおいて、本発明の技術的範囲に含まれると解されるべきである。

１ 耐熱ダクトホース
２ 補強芯
２ａ 折曲部
２ｂ 押圧爪部
２ｃ プレート部
３ 複合シート
３ａ 端部
４ 内層シート
５ 外層シート
６ ワイヤー
７ 複合シート
８ 中層シート
１０ 鋼板供給リール
１１ 鋼板
１２ 成形ローラ群
１３ シート供給リール
１４ ワイヤー供給リール
１５ 内部駆動ローラ
１６ コア
１７ ローラコンベア
１８，１９ 駆動モータ
２０ センサ
２１ １次曲げローラ
２２，２３ 押し込みヘラ
２４，２５ かしめローラ

Claims (6)

1. 帯状の補強芯が所定のピッチで螺旋状に巻回され、上記補強芯に沿って帯状のシート材が螺旋状に巻回されるとともに、巻回軸方向に隣接する上記補強芯の一方に上記シート材の幅方向一方縁部が接続され、隣接する上記補強芯の他方に上記シート材の幅方向他方縁部が接続され、上記補強芯を支持体として上記シート材が管状に形成されているダクトホースにおいて、
   上記シート材が、熱可塑性ポリイミドフィルムからなる内層と耐熱ガラスクロスからなる外層とを重ねた複合シートから構成されていることを特徴とする耐熱ダクトホース。
2. 上記複合シートの内層が、複数層の熱可塑性ポリイミドフィルムからなる請求項１記載の耐熱ダクトホース。
3. 上記内層と上記外層の間に、アルミニウムフィルムからなる中層が設けられている請求項１または２に記載の耐熱ダクトホース。
4. 上記内層と上記外層の間に、ガラスクロスからなる中層が設けられている請求項１または２に記載の耐熱ダクトホース。
5. 上記補強芯の幅方向各端部に折曲部が備えられ、上記複合シートの巻回軸方向に隣接する上記複合シートの端部が上記折曲部に接続されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐熱ダクトホース。
6. 上記折曲部の内側に上記複合シートの端部が折り返された状態で収納され、上記補強芯の長手方向に沿って配索された線条またはワイヤーが上記端部折返し部の内側に配置されている請求項５記載の耐熱ダクトホース。