JP2015068499A - 流体搬送用ホース - Google Patents

Abstract

【課題】ホース本体の長手方向両端部に固定された連結金具を構成するニップルの先端部とこの先端部に接合する内面ゴム層のゴムとを剥離し難くして、耐久性を向上させた最内周面が樹脂層で形成された流体搬送用ホースを提供する。
【解決手段】ニップル４の先端部の内周面に、外周側に窪む長手方向寸法が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠き５を形成し、切欠き５の内周面をニップル先端側になるに連れてニップル内径を大きくした傾斜面５ｂにして、傾斜面５ｂの内周側に内面ゴム層９を介して樹脂層８を配置する、又は、切欠き５の内周面５ａに内周側に突出する突部６ａを形成し、切欠き５の内周面５ａ及び突部６ａの内周側に内面ゴム層９を介して樹脂層８を配置する、或いは、切欠き５の内周面５ａに外周側に窪む溝部６ｂを形成し、切欠き５の内周面５ａ及び溝部６ｂの内周側に内面ゴム層９を介して樹脂層８を配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、最内周面が樹脂層で形成された流体搬送用ホースに関し、さらに詳しくは、ホース本体の長手方向両端部に固定された連結金具を構成するニップルの先端部とこの先端部に接合する内面ゴム層のゴムとを剥離し難くして、耐久性を向上させた流体搬送用ホースに関するものである。

海上のタンカーと陸上施設との間に延設されて両者を連結する大口径の流体搬送用ホースとしてマリンホースが知られている。マリンホースにより、原油等の他に様々な流体が搬送される。搬送される流体は、マリンホースの内面ゴム層に接するので、微量ではあるが内面ゴム層に含まれる成分が搬送される流体に溶出することがある。搬送される流体がメタノールやエタノール等の化学薬品の場合は、溶出した成分によって流体品質が低下するという問題が懸念される。

この問題を解決するために、内面ゴム層の内周側に樹脂層を設けて、内面ゴム層と流体とが接触しない構造にしたマリンホースが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような大口径の流体搬送用ホースは、ホース本体の長手方向両端部に、フランジと筒状のニップルとからなる連結金具が固定され、ニップルの先端部側はホース本体に挿入されている。そして、複数本のホースを互いの連結金具どうしを介して連結することでホースラインが形成される。ホースラインに流体を流すと流体流路には内圧が作用して、ニップルの先端部周辺には内圧による応力が集中する。ホースラインに流体を流していれば常に内圧が作用するので、ニップルの先端部周辺には継続的に大きな応力が生じることになる。この応力集中によって、ニップルの先端部とこの先端部に接合する内面ゴム層のゴムとが剥離し易くなる。この剥離が生じると、最内周面である樹脂層の端面から浸入した流体が剥離した部分に入り込んで内面ゴム層に接触し、内面ゴム層に含まれる成分が流体に溶出する。また、一度剥離が生じると、さらに剥離が促進されてホースの耐用期間が短くなるという問題がある。

特開２０１１−８０５２３号公報

本発明の目的は、ホース本体の長手方向両端部に固定された連結金具を構成するニップルの先端部とこの先端部に接合する内面ゴム層のゴムとを剥離し難くして、耐久性を向上させた最内周面が樹脂層で形成された流体搬送用ホースを提供することにある。

上記目的を達成するため、第１発明の流体搬送用ホースは、内面ゴム層とカバーゴム層との間に補強層が配置されて最内周面が樹脂層で形成されたホース本体と、このホース本体の長手方向両端部に固定された連結金具とを備え、この連結金具がフランジとこのフランジに接合されて先端部側が前記ホース本体に挿入された筒状のニップルとで構成された流体搬送用ホースにおいて、前記ニップルの先端部の内周面に、外周側に窪む長手方向寸法が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠きが形成され、この切欠きの内周面がニップル先端側になるに連れてニップル内径が大きくなった傾斜面であり、この傾斜面の内周側に前記内面ゴム層を介して前記樹脂層が配置されたことを特徴とする。

第２発明の流体搬送用ホースは、内面ゴム層とカバーゴム層との間に補強層が配置されて最内周面が樹脂層で形成されたホース本体と、このホース本体の長手方向両端部に固定された連結金具とを備え、この連結金具がフランジとこのフランジに接合されて先端部側が前記ホース本体に挿入された筒状のニップルとで構成された流体搬送用ホースにおいて、前記ニップルの先端部の内周面に、外周側に窪む長手方向寸法が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠きが形成され、この切欠きの内周面に内周側に突出する突部が形成され、この切欠きの内周面および前記突部の内周側に前記内面ゴム層を介して前記樹脂層が配置されたことを特徴とする。

第３発明の流体搬送用ホースは、内面ゴム層とカバーゴム層との間に補強層が配置されて最内周面が樹脂層で形成されたホース本体と、このホース本体の長手方向両端部に固定された連結金具とを備え、この連結金具がフランジとこのフランジに接合されて先端部側が前記ホース本体に挿入された筒状のニップルとで構成された流体搬送用ホースにおいて、前記ニップルの先端部の内周面に、外周側に窪む長手方向寸法が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠きが形成され、この切欠きの内周面に外周側に窪む溝部が形成され、この切欠きの内周面および前記溝部の内周側に前記内面ゴム層を介して前記樹脂層が配置されたことを特徴とする。

本発明では、ニップルの先端部の内周面に、外周側に窪む長手方向寸法が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠きが形成されている。ニップルの先端部の内周面のこの寸法範囲は、流体流路を流れる流体により生じる内圧によって、特に応力集中し易い場所なので、この寸法範囲に切欠きを形成するとともに、この切欠きに様々な工夫を施すことにより、ニップルの先端部とこの先端部に接合する内面ゴム層のゴムとを剥離し難くしている。

第１の発明では、切欠きの内周面を、ニップル先端側になるに連れてニップル内径が大きくなった傾斜面にして、この傾斜面の内周側に内面ゴム層を介して樹脂層を配置している。この傾斜面を形成することにより、ニップルの先端部周辺に生じる応力を分散させて過大応力の発生を回避している。この応力分散効果により、ニップルの先端部と内面ゴム層のゴムとが剥離し難くなりホースの耐久性が向上する。

第２の発明では、切欠きの内周面に内周側に突出する突部を形成し、この切欠きの内周面および突部の内周側に内面ゴム層を介して樹脂層を配置している。この突部を形成することにより、ニップルの先端部と内面ゴム層のゴムとの接着面積を増大させている。この接着面積増大効果により、ニップルの先端部と内面ゴム層のゴムとが剥離し難くなりホースの耐久性が向上する。

第３の発明では、切欠きの内周面に外周側に窪む溝部を形成し、この切欠きの内周面および溝部の内周側に内面ゴム層を介して樹脂層を配置している。この溝部を形成することにより、ニップルの先端部と内面ゴム層のゴムとの接着面積を増大させている。この接着面積増大効果により、ニップルの先端部と内面ゴム層のゴムとが剥離し難くなりホースの耐久性が向上する。

本発明の流体搬送用ホースの長手方向一端部の上半分を例示する縦断面図である。 図１のＡ部（ニップル先端部）を例示する縦断面図である。 流体搬送用ホースを連結して形成されたホースラインを例示する説明図である。 切欠きの長手方向寸法と最大歪との関係を例示する解析結果である。 ニップル先端部の変形例を示す縦断面図である。 ニップル先端部の別の変形例を示す縦断面図である。 ニップル先端部の別の変形例を示す縦断面図である。 ニップル先端部の別の変形例を示す縦断面図である。 ニップル先端部の別の変形例を示す縦断面図である。

以下、本発明の流体搬送用ホースを図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示する本発明の流体搬送用ホース１は、ホース本体の長手方向両端部に連結金具２が固定された大口径のホースである。図１では、流体搬送用ホース１の実施形態としてフローティングタイプのマリンホース１が例示されている。このマリンホース１のホース本体は、内面ゴム層９とカバーゴム層１４との間に、複数の補強層１０、１１、１２および浮力層１３が配置されて最内周面が樹脂層８により形成されている。連結金具２は、円盤状のフランジ３とこのフランジ３に接合されて先端部側がホース本体に挿入された筒状のニップル４とで構成されている。

ニップル４の外周に外周側に向かって順に、内面ゴム層９、主補強層１０、スパイラルワイヤ補強層１１、補助補強層１２、浮力層１３が積層され、最外周はカバーゴム層１４で覆われている。樹脂層８の内周側の空間が流体流路１ａとなる。図１の線分ＣＬは、マリンホース１の軸芯線である。

主補強層１０および補助補強層１２は補強コードをゴムで被覆した複数の補強コード層を積層して構成されている。スパイラルワイヤ補強層１１は、主補強層１０の外周のゴム層に金属ワイヤを所定間隔をあけて螺旋状に巻付けて構成されている。主補強層１０、スパイラルワイヤ補強層１１のそれぞれの一端部のニップルワイヤ１０ａ、１１ａは、ニップル４の外周面に突設された固定リング７等により、ニップル４に固定されている。カバーゴム層１４は、非透水性材料で構成され、かつ表面には視認性に優れたライン模様等が付されている。

ホース本体の構造は、要求仕様により積層する部材（補強層）の数や積層する部材の種類が異なる。そのため、実施形態で例示したホース本体の構造に限らず、種々のホース本体の構造の流体搬送用ホースに対して本発明を適用することができる。例えば、この実施形態において浮力層１３が積層されていないサブマリンタイプのマリンホースにも本発明を適用することができる。

樹脂層８には、内面ゴム層９に含まれる成分が移行し難い材料を選択することが好ましい。これにより、内面ゴム層９の含有成分が、搬送される流体Ｆに溶出することを防止するには益々有利になる。また、樹脂層８には、耐摩耗性や内面ゴム層９との接着性に優れた材料を選択することが好ましい。搬送される流体Ｆがメタノールやエタノールの場合、樹脂層９は例えば超高分子量ポリエチレンにより形成する。樹脂層９の層厚は、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下にする。この層厚が０．１ｍｍ未満であると十分な耐久性等が得にくくなり、０．５ｍｍ超ではホースの柔軟性に悪影響が生じ易くなる。

内面ゴム層９は、樹脂層８との接着性に優れた材料から選択され、例えば、天然ゴムとＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）とからなるゴム組成物を用いる。このゴム組成物を用いると、超高分子量ポリエチレン製の樹脂層８と強固に溶融接着させることができる。このゴム組成物では天然ゴムの重量比を５０％以上にするとよい。

図２に例示するように、ニップル４の先端部の外周面はニップル先端側になるに連れてニップル外径が小さくなった傾斜面になっている。さらに、ニップル４の先端部の内周面５ａには、外周側に窪む長手方向寸法Ｌが１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠き５が形成されている。この切欠き５は、先端位置での切欠き深さｄ１が後端位置での切欠き深さｄ２よりも大きくなっている。即ち、切欠き５の内周面５ａは、ニップル先端側になるに連れてニップル内径が大きくなった傾斜面５ｂになっている。この傾斜面５ｂの内周側に内面ゴム層９を介して樹脂層８が配置されている。

樹脂層８の端面は切欠き５の後端位置で、ニップル４に突き合わされた状態になっている。樹脂層８の内周面とニップル４の内周面（切欠き５ではない位置での内周面）とは、実質的に同一のレベルにある。このようにマリンホース１の最内周面が樹脂層８で形成されているので、流体流路１ａを流れて搬送される流体Ｆは、金属製のニップル４の内周面および樹脂層８の内周面に接触し、内面ゴム層９に直接接触することはない。

図３に例示するように、マリンホース１が互いの連結金具２を介して複数本連結されることにより、ホースラインが形成される。このホースラインに流体Ｆを流すと流体流路１ａには内圧が作用し、この内圧によってニップル４の先端部周辺には継続的に大きな応力が集中し易くなる。即ち、ニップル４の先端部の内周面の先端から長手方向寸法Ｌ１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲には、特に応力集中し易くて過大な応力が生じる。そのため、この範囲ではニップル４と内面ゴム層９のゴムとの剥離が発生し易い。

例えば、ニップル４の先端部の内周面５ａに、外周側に窪む一定の切欠き深さ（１ｍｍ以上４ｍｍ以下）の環状の切欠き５を設けたマリンホース１のＦＥＭ解析モデルを作製して、所定内圧を負荷した場合の最大歪を解析すると、図４に例示する結果になる。図４の解析結果から切欠き５の長手方向寸法Ｌが１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であれば、最大歪は０．５未満になる。切欠き５の長手方向寸法Ｌを１７ｍｍ以上３０ｍｍ以下にするとより好ましい。一方、切欠き５が存在しない従来のマリンホースのＦＥＭ解析モデルを作製して同条件で最大歪を解析すると約０．７４になる。したがって、ニップル４の先端部の内周面５ａに、長手方向寸法Ｌが１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の外周側に窪む環状の切欠き５を設けることにより、最大歪を大幅に低減することができ、これに伴なって応力集中を回避できる。本発明では、この長手方向寸法Ｌが１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠き５を設けることに加えて更なる改良をしている。

この実施形態では、切欠き５の内周面５ａを上述した傾斜面５ｂにしている。この傾斜面５ｂを形成することにより、ニップル４の先端部周辺に生じる応力をより分散させて過大応力の発生を回避している。この応力分散効果により、ニップル４の先端部と内面ゴム層９のゴムとが剥離し難くなっている。これに伴ない、樹脂層８の端面とニップル４との突き合わせ面から流体Ｌが浸入したとしても、浸入した流体Ｌがニップル４と内面ゴム層９のゴムとの境界面に入り込むことを防止でき、更なる剥離が生じることが防止される。それ故、流体Ｌが内面ゴム層９に接触することを防止できるとともに、マリンホース１の耐久性が向上し、耐用期間を長くすることができる。

切欠き深さｄ１、ｄ２は例えば１ｍｍ以上４ｍｍ以下であり、傾斜面５ｂのホース軸芯線ＣＬに対する傾斜角度ａは例えば２°以上１０°以下である。切欠き深さｄ１、ｄ２や傾斜角度ａが過大であると、ニップル４の先端部の強度不足が懸念される。切欠き深さｄ１、ｄ２や傾斜角度ａが過小であると、応力分散効果が小さくなる。

図５に例示するようにニップル４の先端部の形状を異ならせることもできる。このニップル４の先端部の内周面には、外周側に窪む長手方向寸法Ｌが１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠き５が形成されている。切欠き５の切欠き深さｄ３は概ね一定であり、例えば１ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲に設定される。

切欠き５の内周面５ａには内周側に突出する突部６ａが形成されている。この切欠き５の内周面５ａおよび突部６ａの内周側には内面ゴム層９を介して樹脂層８が配置されている。この実施形態では突部６ａは断面視で四角形であり、切欠き５の内周面５ａの長手方向中央部に突設されている。突部６ａの断面形状は他の形状にすることもできる。また、突部６ａの位置も切欠き５の長手方向前後にずらすこともできる。突部６ａはニップル４の周方向に一周連続した環状に形成するだけでなく、周方向に断続的に設けることもできる。

樹脂層８の端面は切欠き５の後端位置で、ニップル４に突き合わされた状態になっている。樹脂層８の内周面とニップル４の内周面（切欠き５ではない位置での内周面）とは、実質的に同一のレベルにある。このようにマリンホース１の最内周面が樹脂層８で形成されているので、流体流路１ａを流れて搬送される流体Ｆは、金属製のニップル４の内周面および樹脂層８の内周面に接触し、内面ゴム層９に直接接触することはない。

このニップル４の先端部では、特に応力集中し易い範囲に切欠き５が形成され、この切欠き５の内周面５ａに突部６ａが形成されて、ニップル４の先端部と内面ゴム層９のゴムとの接着面積を増大させている。これにより、ニップル４の先端部と内面ゴム層９のゴムとが剥離し難くなっている。それ故、流体Ｌが内面ゴム層９に接触することを防止できるとともに、マリンホース１の耐久性が向上し、耐用期間を長くすることができる。

突部６ａの幅Ｗ１は例えば３ｍｍ以上６ｍｍ以下であり、突出高さｔ１は例えば１ｍｍ以上２ｍｍ以下になっていて、ニップル４の内周面（切欠き５ではない位置での内周面）よりも内周側に突出しない。幅Ｗ１および突出高さｔ１が過大であると、切欠き５を形成した効果が小さくなる。突出高さｔ１が過小であると、ニップル４の内周面５ａと内面ゴム層９のゴムとの接着面積増大効果が小さくなる。

図６に例示するように、ニップル４の内周面５ａを傾斜面５ｂにして、この傾斜面５ｂに内周側の突出する突部６ａを設けることもできる。即ち、図２に例示した傾斜面５ｂに図５に例示した突部６ａを設けた形態にすることもできる。この形態によれば、図２に例示した傾斜面５ｂによる応力分散効果と、図５に例示した突部６ａによる接着面積増大効果とを得ることができる。

図６では、突部６ａの内周面がホース軸芯線ＣＬに平行になっている。そのため、突部６ａの内周側の内面ゴム層９のゴム厚を一定にすることができる。図７に例示するように、突部６ａの内周面を傾斜面５ｂと同じ傾斜角度で傾斜させることもできる。このように内周面を傾斜させた突部６ａによれば、傾斜面５ｂによる応力分散効果が損なわれ難くなる。尚、図６に例示した突部６ａは、図７に例示した突部６ａに比して、ニップル４の内周面５ａと内面ゴム層９のゴムとの接着面積を大きくし易い。

ニップル４の先端部を、図８に例示する形状にすることもできる。このニップル４の先端部の内周面には、外周側に窪む長手方向寸法Ｌが１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠き５が形成されている。切欠き５の内周面５ａには外周側に窪む溝部６ｂが形成されている。切欠き５の内周面５ａおよび溝部６ｂの内周側には内面ゴム層９を介して樹脂層８が配置されている。切欠き５の切欠き深さｄ３は概ね一定であり、例えば１ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲に設定される。

この実施形態では溝部６ｂは断面視で四角形であり、切欠き５の内周面５ａの長手方向中央部に突設されている。溝部６ｂの断面形状は他の形状にすることもできる。また、溝部６ｂの位置も切欠き５の長手方向前後にずらすこともできる。溝部６ｂはニップル４の周方向に一周連続した環状に形成するだけでなく、周方向に断続的に設けることもできる。

このニップル４の先端部では、特に応力集中し易い範囲に切欠き５が形成され、この切欠き５の内周面５ａに溝部６ｂが形成されて、ニップル４の先端部と内面ゴム層９のゴムとの接着面積を増大させている。これにより、ニップル４の先端部と内面ゴム層９のゴムとが剥離し難くなっている。それ故、流体Ｌが内面ゴム層９に接触することを防止できるとともに、マリンホース１の耐久性が向上し、耐用期間を長くすることができる。

溝部６ａの幅Ｗ２は例えば３ｍｍ以上６ｍｍ以下であり、溝深さｔ２は例えば１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。幅Ｗ１および溝深さｔ２が過大であると、ニップル４の先端部の強度不足が懸念される。溝深さｔ２が過小であると、ニップル４の内周面５ａと内面ゴム層９のゴムとの接着面積増大効果が小さくなる。

図９に例示するように、溝部６ｂは切欠き５の後端位置に形成し、断面視で円弧形状にすることもできる。切欠き５の後端位置は、ニップル４と内面ゴム層９との剥離の発端になる位置なので、この位置に溝部６ｂを設けると剥離を防止するには有利になる。また、溝部６ｂを円弧形状にすると応力をより広く分散させることができるので剥離を防止するには益々有利になる。

尚、図８および図９に例示した切欠き５の切欠き深さｄ３は概ね一定になっているが、ニップル４の内周面５ａを図２に例示したように傾斜面５ｂにすることもできる。即ち、図２に例示した傾斜面５ｂに図８、９に例示した溝部６ｂを設けた形態にすることもできる。

１ マリンホース（流体搬送用ホース）
１ａ 流体流路
２ 連結金具
３ フランジ
４ ニップル
５ 切欠き
５ａ 内周面
５ｂ 傾斜面
６ａ 突部
６ｂ 溝部
７ 固定リング
８ 樹脂層
９ 内面ゴム層
１０ 主補強層
１０ａ ニップルワイヤ
１１ スパイラルワイヤ補強層
１１ａ ニップルワイヤ
１２ 補助補強層
１３ 浮力層
１４ カバーゴム層

Claims (8)

1. 内面ゴム層とカバーゴム層との間に補強層が配置されて最内周面が樹脂層で形成されたホース本体と、このホース本体の長手方向両端部に固定された連結金具とを備え、この連結金具がフランジとこのフランジに接合されて先端部側が前記ホース本体に挿入された筒状のニップルとで構成された流体搬送用ホースにおいて、
   前記ニップルの先端部の内周面に、外周側に窪む長手方向寸法が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠きが形成され、この切欠きの内周面がニップル先端側になるに連れてニップル内径が大きくなった傾斜面であり、この傾斜面の内周側に前記内面ゴム層を介して前記樹脂層が配置されたことを特徴とする流体搬送用ホース。
2. 内面ゴム層とカバーゴム層との間に補強層が配置されて最内周面が樹脂層で形成されたホース本体と、このホース本体の長手方向両端部に固定された連結金具とを備え、この連結金具がフランジとこのフランジに接合されて先端部側が前記ホース本体に挿入された筒状のニップルとで構成された流体搬送用ホースにおいて、
   前記ニップルの先端部の内周面に、外周側に窪む長手方向寸法が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠きが形成され、この切欠きの内周面に内周側に突出する突部が形成され、この切欠きの内周面および前記突部の内周側に前記内面ゴム層を介して前記樹脂層が配置されたことを特徴とする流体搬送用ホース。
3. 内面ゴム層とカバーゴム層との間に補強層が配置されて最内周面が樹脂層で形成されたホース本体と、このホース本体の長手方向両端部に固定された連結金具とを備え、この連結金具がフランジとこのフランジに接合されて先端部側が前記ホース本体に挿入された筒状のニップルとで構成された流体搬送用ホースにおいて、
   前記ニップルの先端部の内周面に、外周側に窪む長手方向寸法が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の環状の切欠きが形成され、この切欠きの内周面に外周側に窪む溝部が形成され、この切欠きの内周面および前記溝部の内周側に前記内面ゴム層を介して前記樹脂層が配置されたことを特徴とする流体搬送用ホース。
4. 前記傾斜面に内周側に突出する突部が形成された請求項１に記載の流体搬送用ホース。
5. 前記傾斜面に外周側に窪む溝部が形成された請求項１に記載の流体搬送用ホース。
6. 前記切欠きの深さが１ｍｍ以上４ｍｍ以下である請求項１〜５のいずれかに記載の流体搬送用ホース。
7. 前記傾斜面のホース軸芯線に対する傾斜角度が２°以上１０°以下である請求項１、４、５のいずれかに記載の流体搬送用ホース。
8. 前記溝部が前記切欠きの後端位置に形成された請求項３または５に記載の流体搬送用ホース。