JP2017002950A - ホース - Google Patents

Abstract

【課題】 内張り３内面の凹凸に基づく流水摩擦抵抗を排除し、ホース１の流水摩擦抵抗を大幅に軽減し、圧力損失を減少せしめることを目的とする。【解決手段】 たて糸４とよこ糸５とを筒状に織成してなる筒状織布２の内面に、ゴム又は合成樹脂の内張り３を施してなるホース１において、当該ホース１の内径（ｄ）と、当該ホース１の内面における凹凸高さ（ｈ）との比（ｄ／ｈ）が、７００以上である。【効果】 ホース１の内張り３内面における凹凸が、ホース１の内径に比して滑らかであって、流水摩擦抵抗が大幅に小さくなり、ホース１の圧力損失を大幅に減少することに成功した。【選択図】 図１

Description

本発明はホースに関するものであって、特にたて糸とよこ糸とを筒状に織成してなる筒状織布の内面に、ゴム又は合成樹脂の内張りを施してなるホースにおいて、その流水抵抗を軽減したホースに関するものである。

なお本発明に言う「ホース」とは、たとえば消防用ホースのようにそれ単独で使用されるホースに限るものではなく、管路内に貼り付けた状態で使用される管路の内張り材をも含むものである。

従来この種のホース１は、図２に示すように筒状織布２の内面に、ゴム又は合成樹脂の内張り３を施してなるものであって、その筒状織布２は、たて糸４とよこ糸５とを筒状に織成してなるものが使用されている。

そのために、筒状織布２の表面には織成による凹凸が形成されており、その凹凸が内張り３の内面にまで影響し、図２に示すようにホース１の内面には凹凸が形成され、当該凹凸がホース１内を流れる流体に抵抗を与え、ホース１にとっての流水摩擦抵抗となり、圧力損失を生じるのである。

ホース１の流水抵抗を軽減する手段として特開２０００−５５２４７号公報に記載されたように、内張り３の内面にホース１の軸方向に伸びる溝を形成することが知られているが、これをもってしてもホース１の長さ方向の凹凸は生じるのであり、当該凹凸による流水摩擦抵抗は避けられない。

ホース内に水を通すときの圧力損失と摩擦抵抗係数とは、レイノルズ数が２３００以上の乱流域においては、次の関係式で表される。

［数１］
ΔＰ＝８λρＬＱ^２／π^２ｄ^５
ΔＰ：圧力損失［Ｐａ］
λ ：摩擦抵抗係数［−］
ρ ：水の密度［ｋｇ／ｍ^３］
Ｌ ：ホースの長さ［ｍ］
Ｑ ：水の流量［ｍ^３／秒］
ｄ ：ホースの内径［ｍ］

前記数１式において、水の密度は一定であり、ホースの長さや内径は予め決まっているのであるから、一定の流量の水を流すときの圧力損失を軽減するためには、摩擦抵抗係数を小さくすることが必要である。

そしてホースの流水面の平滑性と摩擦抵抗係数との間には、レイノルズ数（Ｒｅ）が十分に大きく、ホース内の流れが乱流であるときには、以下の関係式が実験的に提案されている。

［数２］
１／√λ＝２ｌｏｇ（ｄ／ｈ）＋１．１３８
λ ：摩擦抵抗係数
ｄ ：ホースの内径［ｍｍ］
ｈ ：ホースの内面の長さ方向の凹凸における、凹部の底から凸部の頂点までの高さ（以下、凹凸高さと言う）

すなわち、摩擦抵抗係数（λ）を小さくするためには、凹凸高さ（ｈ）を小さくし、ホース内面を平滑にすることが必要である。

特開２０００−５５２４７号公報

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、内張り３内面の凹凸に基づく流水摩擦抵抗を排除し、ホース１の流水摩擦抵抗を大幅に軽減し、圧力損失を減少せしめることを目的とするものである。

而して本発明は、たて糸とよこ糸とを筒状に織成してなる筒状織布の内面に、ゴム又は合成樹脂の内張りを施してなるホースにおいて、当該ホースの内径（ｄ）と、当該ホースの内面における凹凸高さ（ｈ）との比（ｄ／ｈ）が、７００以上であることを特徴とするものである。

本発明においては、前記ホースの内径（ｄ）が、３８〜１５６ｍｍであることが適当である。また前記ホースの内張りの最小厚みが、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。さらに当該最小厚みが０．３ｍｍ以下であることがより好ましい。さらに、前記ホースが、レイノルズ数が十分に大きく、１００００以上の条件下で使用されるものであることが好ましい。

本発明によれば、ホースの内張り内面における凹凸が、ホースの内径に比して滑らかであって、流水摩擦抵抗が大幅に小さくなり、ホースの圧力損失を大幅に減少することに成功したものである。

本発明のホースの拡大中央縦断面図である。 従来のホースの拡大中央縦断面図である。

以下本発明を図面に基づいて説明する。本発明のホース１は、図１に示すように筒状織布２の内面に、ゴム又は合成樹脂の内張り３を施してなるものであって、その筒状織布２は、たて糸４とよこ糸５とを筒状に織成してなるものである。

而して本発明においては、ホースの内径（ｄ）と、当該ホースの内面における凹凸高さ（ｈ）との比（ｄ／ｈ）が、７００以上である。たとえば、ホースの内径が６５ｍｍである場合には、ホースの内面の凹凸高さ（ｈ）が、０．０９ｍｍ以下であることが必要である。

すなわち、ホースの内径が６５ｍｍで凹凸高さが０．０９ｍｍであれば、ｄ／ｈが７２２となり、前記数２式により１／√λ＝６．８６となり、摩擦抵抗係数λ＝０．０２１２となる。

これに対し、従来のホースにおいて、ホースの内径が６５ｍｍで凹凸高さが０．３６ｍｍである場合には、ｄ／ｈが１８０となり、前記数２式により１／√λ＝５．６５となり、摩擦抵抗係数λ＝０．０３１３となる。

従って本発明のホースにおいては、従来のホースに比べて摩擦抵抗係数λが大幅に低下し、これを前記数１式に代入すると、通水時の圧力損失ΔＰが、従来のホースに比べて４０％以上軽減されるのである。

本発明はホース１の内径が３８〜１５６ｍｍであることが適当である。３８ｍｍ未満のホースでは径が小さいためにｄ／ｈを７００以上にすることが困難であり、また１５６ｍｍを超える大口径のホースでは、元来圧力損失ΔＰが小さい。

また本発明のホース１の内張りの最小厚みが０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．３ｍｍ以下であることが好ましい。内張りの最小厚みが過度に大きいホースでは、筒状織物の布目が内張りの内面に現れることがない。またレイノルズ数が過度に小さく層流に近い流れでは、数１の式が成り立たない。

［比較例］
たて糸４として１１００dtexのポリエステルフィラメント糸を二本撚り合わせた糸条を５６０本使用し、これによこ糸５として１１００dtexのポリエステルフィラメント糸を１０cm間に６０本打ち込んで筒状織布２を織成した。この筒状織布２の内径は６６．０ｍｍであった。

当該筒状織布２を押出機のダイに通し、当該筒状織布２の内側を減圧しながら、筒状織布２の外面にポリウレタンエラストマーを押出成型して皮膜層を形成し、前記減圧により当該皮膜層のエラストマーを筒状織布２の布目の間に食い込ませた。

当該皮膜層を形成した筒状織布２の内径は６５．２ｍｍ、外径は６６．５ｍｍ、厚みは１．８ｍｍであり、皮膜層の最小厚みは０．３ｍｍであり、当該皮膜層の表面における凹凸高さは０．３５ｍｍであり、内径と凹凸高さとの比（ｄ／ｈ）は１８５．７であった。

［実施例］
前記比較例における皮膜層を形成した筒状織布２の内側を減圧することなく、当該筒状織布２における皮膜層の表面に前記ポリウレタンエラストマーを摺り込んで、当該皮膜層の表面における凹凸の凹部を埋めた。この皮膜層の表面における凹凸高さは０．０４ｍｍであり、内径と凹凸高さとの比（ｄ／ｈ）は１６２５であった。

［実験例］
前記比較例および実施例における外面に皮膜層を形成した筒状織布２の内面に接着剤を塗布し、内径６７ｍｍ、長さ１００ｍの鉄製パイプ内に前記比較例および実施例の皮膜層を形成した筒状織布２を反転挿入して接着し、内張りした。なおこの鉄製パイプは、内圧を作用させたときのホースの径の変動を阻止するためのものであって、ホースの機能としては全く無関係である。

次いでホースを内張りした鉄製パイプの出口端に内径２３ｍｍのレジューサーを取り付け、ポンプで当該パイプに９００l/minの水を通し、パイプの入り口と出口とに圧力計を取り付けて、圧力損失を測定した。試験結果を表１に示す。

なお摩擦抵抗係数（λ）は、実験値を前記数１に代入して算出したものである。またホースの測定値から数２により算出した数値は、実施例が０．０１７５であり、比較例が０．０３１０であって、上記実験値から求めたものとほゞ一致している。

そして送水仕事量は、流量と圧力損失で求められるので、本発明の実施例によれば比較例のホースに対して、圧力損失の低減に基づいて、５２．６％の仕事量を削減することができることが示されている。

１ ホース
２ 筒状織布
３ 内張り
４ たて糸
５ よこ糸

Claims (5)

1. たて糸（４）とよこ糸（５）とを筒状に織成してなる筒状織布（２）の内面に、ゴム又は合成樹脂の内張り（３）を施してなるホース（１）において、当該ホース（１）の内径（ｄ）と、当該ホース（１）の内面における凹凸高さ（ｈ）との比（ｄ／ｈ）が、７００以上であることを特徴とする、ホース
2. 前記ホース（１）の内径（ｄ）が、３８〜１５６ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のホース
3. 前記ホース（１）の内張り（３）の最小厚みが、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のホース
4. 前記ホース（１）の内張り（３）の最小厚みが、０．３ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項３に記載のホース
5. 前記ホース（１）が、レイノルズ数が１００００以上の条件下で使用されるものであることを特徴とする、請求項１、２、３又は４に記載のホース

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