JP2018003895A - 可撓性チューブ - Google Patents

Abstract

【課題】 曲げた形状に配管してもキンクしにくく、流路が確保されやすい可撓性チューブを提供する。【解決手段】 可撓性のチューブ本体１１に補強体１２，１２が接合一体化されて可撓性チューブ１が構成される。チューブ本体１１は、ゴムまたは熱可塑性樹脂により形成されており、補強体１２は、チューブ本体を構成するゴムまたは熱可塑性樹脂よりも硬質な合成樹脂により形成されている。補強体１２、１２は、チューブの中心軸を挟んで両側に位置するように２本設けられている。補強体１２，１２は、チューブ本体１１の長さ方向に沿って２条の螺旋状に設けられており、チューブ本体１１の直径をＤとして、当該螺旋のリードＬがＤの３倍以上とされている。【選択図】 図１

Description

本発明は、可撓性を有するチューブに関する。特に、ゴムや熱可塑性樹脂により形成されたチューブ本体に、補強体が一体化された可撓性チューブに関する。

ゴムや熱可塑性樹脂を押出成形して形成した可撓性チューブが、液体や気体を送る用途や、圧力を伝達する用途などに用いられている。こうした可撓性チューブは、柔軟性に富んでおり、経路を比較的自由に設定できると共に、管壁が柔軟であることを利用して、管継手のニップルをチューブ端部に押し込んで接続できるなど、利便性が高い。

このような可撓性チューブは、多様なものが知られており、実用に供されている。
例えば、特許文献１には、チューブの管壁内に金属線が埋入されるように形成したエラストマーチューブが開示されており、当該エラストマーチューブによれば、金属線の変色を目視することでチューブの劣化が検知できることが開示されている。
また、特許文献２には、ホース長手方向に延在する硬質層と軟質層とを、ホース周方向に交互に配置して、ホースを押しつぶした際に硬質層が平坦となり、軟質層が屈曲する可撓性ホースが開示されている。

特開２０１３−５７３５８号公報 特開２０００−１４６０３２号公報

可撓性チューブは多様な用途に利用されうるが、利用に際し、チューブの可撓性を活かして、様々な曲げ形状に配管されて使用されることが多い。チューブを曲がった配管形状で使用する場合には、チューブの曲げ半径が小さくなるにしたがって、チューブがキンクしやすくなる。チューブがキンクしてしまうと、チューブの内部空間がつぶれて、流路がさえぎられることになり、チューブによる輸液や圧力伝達に支障がでるおそれがある。

本発明の目的は、曲げた形状に配管してもキンクしにくく、流路が確保されやすい可撓性チューブを提供することにある。

発明者は、鋭意検討の結果、２本の補強体を、チューブの長さ方向に沿って２条の螺旋状にチューブ本体に接合一体化した可撓性チューブとすると、上記課題が解決されることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は可撓性のチューブ本体に補強体が接合一体化された可撓性チューブであって、チューブ本体は、ゴムまたは熱可塑性樹脂により形成されており、補強体は、チューブ本体を構成するゴムまたは熱可塑性樹脂よりも硬質な合成樹脂により形成されており、補強体は、チューブの中心軸を挟んで両側に位置するように２本設けられており、補強体は、チューブ本体の長さ方向に沿って２条の螺旋状に設けられており、チューブ本体の直径をＤとして、当該螺旋のリードＬがＤの３倍以上である可撓性チューブである（第１発明）。

第１発明においては、チューブの中心軸と垂直な平面において、それぞれの補強体の断面は扁平な形状とされており、補強体の断面における長手方向が、チューブの周方向と略平行にされていることが好ましい（第２発明）。

本発明の可撓性チューブ（第１発明）は、曲げた形状に配管してもキンクしにくく、流路が確保されやすい。さらに、第２発明のようにした場合には、チューブの小径化もしやすくなる。

第１実施形態の可撓性チューブの形状を示す図である。 第１実施形態の可撓性チューブを曲げた形状に配管した状態を示す図である。 第２実施形態の可撓性チューブの形状を示す図である。 第３実施形態の可撓性チューブの形状を示す図である。 比較例の可撓性チューブを曲げた形状に配管した状態を示す図である。

以下図面を参照しながら、理化学機器などにおいて液体を輸送する用途に用いられる塩化ビニル樹脂製の可撓性チューブを例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。図１に第１実施形態の可撓性チューブ１を示す。図１には可撓性チューブ１の端部と側部の外観を示している。図３、図４も同様である。可撓性チューブ１は、ガラス管や測定器などの間に配管されて、各種液体や気体が可撓性チューブ１により輸送される。

可撓性チューブ１は、可撓性のチューブ本体１１に補強体１２，１２が接合一体化されて構成されている。接合一体化は、樹脂同士の接着や溶着などによる一体化でもよいし、接着剤を用いた接合一体化でもよい。また、本実施形態のように、補強体１２，１２がチューブ本体１１の管壁内部に埋入されていてもよいが、後述する実施形態のように、埋入されていなくてもよい。

チューブ本体１１は、ゴムもしくは熱可塑性樹脂により中空の管状に形成されており、管壁に弾力性を有している。熱可塑性樹脂としては、熱可塑性エラストマーや弾力性を有する比較的軟質な熱可塑性樹脂が用いられうる。チューブ本体１１を構成する材料としては、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材料や、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーや、エチレン酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ樹脂）や軟質塩化ビニル樹脂（ＳＰＶＣ）などが使用できる。チューブ本体１１は、例えば、これらゴムや熱可塑性樹脂を押出成形することにより製造できる。本実施形態においては、軟質塩化ビニル樹脂（ＳＰＶＣ）を押出成形してチューブ本体１１を得ている。

チューブ本体１１に一体化されている補強体１２，１２について説明する。補強体１２は、チューブ本体を構成するゴムまたは熱可塑性樹脂よりも硬質な合成樹脂により形成されている。本実施形態においては、軟質塩化ビニル樹脂（ＳＰＶＣ）と硬質塩化ビニル樹脂（ＨＰＶＣ）を混合した樹脂組成物により、補強体１２が形成されている。補強体１２も典型的には樹脂の押出成型により得られる。

チューブ本体１１を構成するゴムや樹脂の好ましい硬度は、デュロメーター タイプＡ（ショアＡ）硬度でＨＤＡ４０〜８５程度であり、補強体１２を構成する樹脂の好ましい硬度は、デュロメーター タイプＤ（ショアＤ）硬度でＨＤＤ５０〜１００程度である。

補強体１２，１２は、２条のゆるい螺旋状をなすようにチューブ本体１１の長さ方向に沿って設けられている。すなわち、補強体２２，２２はそれぞれが、螺旋状に配置されると共に、互いに平行な螺旋状に配置され、互いに交わることなく配置されている。そして、チューブ本体の直径をＤとして、当該螺旋のリードＬがＤの３倍以上（Ｌ≧３Ｄ）であるような、ゆるい螺旋状に、補強体２２，２２がチューブ本体２１に設けられている。螺旋のリードＬは、チューブの直径Ｄの５倍以上（Ｌ≧５Ｄ）であることが好ましい。また、螺旋のリードＬは、チューブの直径Ｄの２０倍以下（Ｌ≦２０Ｄ）であることが好ましく、螺旋のリードＬがチューブの直径Ｄの１０倍以下（Ｌ≦１０Ｄ）であることが特に好ましい。

補強体１２，１２は、チューブの中心軸を挟んで、中心軸の両側に位置するように２本設けられている。中心軸回りに対称な位置となるように２本の補強体１２，１２が設けられることが好ましいが、中心軸回りに対称な位置から多少ずれた位置に配置されていてもよい。

補強体１２，１２の断面形状は特に限定されないが、本実施形態のように、チューブの中心軸と垂直な平面において、それぞれの補強体１２，１２の断面は扁平な形状とされていることが好ましい。すなわち、本実施形態の補強体１２の断面は、ある方向（長手方向）に長く、他の方向（長手方向と直交する方向）に短い断面とされている。補強体が扁平な形状に設けられる際の具体的断面形状は、本実施形態のように、長方形状、扁平な矩形状であってもよいが、楕円形状や長円形状であってもよく、細長い台形状や細長い多角形状としてもよい。

そして、本実施形態においては、補強体１２は、補強体１２の断面における長手方向が、チューブの周方向と略平行にされた状態で、チューブ本体１１に一体化されている。すなわち、補強体１２の断面は、チューブの周方向に長く、チューブの半径方向に短くされている。なお、補強体１２の断面における長手方向と、チューブの周方向とは厳密に平行にされている必要はなく、両者がなす角度が例えば３０°以下であればよい。

上記可撓性チューブ１は、理化学機器の管継手や、ガラス管などに接続されて、液体や気体の輸送や、圧力の伝達に利用できる。図２により、管継手のニップル５，６に上記可撓性チューブ１を曲がり形状で配管して接続した例を示す。なお、ニップル５，６よりも先に存在する機器類は記載を省略している。管継手のニップル５，６は金属製であってもよいし、樹脂製であってもよい。また、管継手のニップルはガラス管の端部に直接形成されていてもよい。ニップル５，６は、例えば、先細り形状のテーパ管状に形成されていてもよい。可撓性チューブ１とニップル５，６の接続は、可撓性チューブ１の端部と、ニップル５，６を同軸に整列させて、チューブ本体１１の内側にニップル５，６が入り込むように行われる。

上記可撓性チューブ１は、樹脂の共押出成型を利用して形成できる。すなわち、チューブ本体１１に対応する押出流路と、補強体１２，１２に対応する押出流路とが形成された共押出金型を用いて、押出機により、チューブ本体１１の構成材料と補強体１２，１２の構成材料とを共押出して、可撓性チューブ１を形成できる。共押出と並行して、成形されつつある可撓性チューブ１をその中心軸回りに、押出金型に対して相対回転させるようにすれば、形成される補強体１２，１２が２条の螺旋状に形成される。この時、押出金型の側を回転させても良いし、可撓性チューブ１の側を回転させてもよい。そして、使用する材料の特性に応じて、樹脂を架橋したり冷却して固化させれば、可撓性チューブ１が得られる。本実施形態のように、チューブ本体１１と補強体１２とを同種の樹脂を用いて共押出すれば、熱融着や接着によってチューブ本体と補強体が接合一体化された可撓性チューブ１を効率的に製造できる。なお、チューブ本体１１と補強体１２，１２を一体化できるのであれば、両者を個別に製造した後に、接着等の方法によってチューブ本体１１と補強体１２，１２を一体化して可撓性チューブ１を得ることもできる。

可撓性チューブ１の作用及び効果について説明する。可撓性チューブ１は、補強体１２，１２が螺旋状に一体化されているため、曲げた形状に配管してもキンクしにくく、流路が確保されやすい可撓性チューブとなる。

可撓性チューブ１に、長さ方向に沿って２条の螺旋状に設けられた補強体１２，１２は、チューブ本体１１よりも硬質な材料で構成されていて、補強体１２，１２がチューブの長さ方向に配されていると、補強体の曲げこわさによって、可撓性チューブ１の曲げが抑制されて小さな曲げ半径で曲がりにくくなり、可撓性チューブ１のキンクが抑制される。補強体１２，１２の断面形状や硬度を調整することによって、チューブ１のキンクしにくさを調整できる。そして、チューブ本体の直径をＤとして、当該螺旋のリードＬがＤの３倍以上とされていることによって、このキンク抑制効果がより顕著に奏される。

従来技術においては、例えば、特許文献２に開示されるようなホース長手方向に延在する硬質層と軟質層とを、ホース周方向に交互に配置した技術においては、以下に説明するように、ホースを曲げ形状に配管すると、硬質層の働きによってむしろホースがつぶれて、流路が閉塞してしまいやすかった。

すなわち、図５に示すように、特許文献２に開示された可撓管９を曲げ形状で配管しようとする例を考える。可撓管９の管壁は、周方向に硬質部９１，９１、軟質部９２，９２が交互に分割形成されており、その結果、硬質部９１，９１は、その断面が周方向に長く延在するような形態で、可撓管９の長手方向に沿って直線状に設けられることになる。

ここで、可撓管９の曲げ変形に対して支配的なのは、硬度の高い硬質部９１，９１である。硬質部同士を結ぶ方向をａａ軸方向、軟質部同士を結ぶ方向をｂｂ軸方向として、硬質部９１，９１は、ａａ軸方向に短く、ｂｂ軸方向に長い断面形状を有する。そのため、硬質部９１，９１は、ａａ軸周りには曲がりにくく、ｂｂ軸周りには曲がりが許容される。

従って、可撓管９は、ａａ軸周りには曲がりにくく、ｂｂ軸周りに曲がりやすい。そのため、図５のような曲げ形状を実現するためには、ｂｂ軸が紙面と垂直になるように、可撓管９を、一方の硬質部９１が、管の曲げ形状の内周側に位置し、他方の硬質部９１が、管の曲げ形状の外周側に位置するように取り付ける必要がある。このように取り付けることによって、硬質部９１の曲げ変形が許容されて、可撓管９が曲げ変形できる。

しかしながら、硬質部９１，９１は硬質であるがゆえに、可撓管の長さ方向の長さ変化に追随しにくく、実質的にあまり長さ変化しない。可撓管９の管状断面が適正に維持されるためには、曲げ形状の外側では管壁が伸びて長くなり、一方曲げ形状の内側では管壁が縮んで短くなる必要がある。可撓管９においては、曲げ形状の内側と外側に配される硬質部９１，９１が長さ変化しにくいため、結局、両者に長さ変化があまり生じないように、可撓管９が曲がった部分でつぶれた形状に変形して、可撓管９が曲がることになる。そのため、特許文献２に開示された可撓管９を曲がり形状に配管すると、管が扁平につぶれた状態で配管されてしまい、可撓管の流路が狭くなってしまう。すなわち特許文献２にあるような可撓管９では、曲げ形状に配管すると、流路が十分に確保できなくなりやすい。

一方、上記実施形態の可撓性チューブ１においては、補強体１２，１２が２条のゆるい螺旋状に設けられているため、補強体が曲げ形状の内側になったり外側となったりできる。このように、補強体がチューブの曲げの内側と外側とを交互に通ることになるので、チューブを曲がり形状に配する際に、一方の補強体が他方の補強体に対して伸びたり縮んだりするような長さ変形があまり必要とされないことになる。そのため、上記実施形態の可撓性チューブ１では、曲がり形状に配管しても、図５の従来の可撓管９のような流路の閉塞が起こりにくく、図２に示すように、キンクすることなく、また、流路が狭められることもなく、チューブ１を曲がり形状に配管できる。特に、チューブ本体の直径をＤとして、好ましくは、当該螺旋のリードＬがＤの２０倍以下とされていると、より好ましくは、当該螺旋のリードＬがＤの１０倍以下とされていると、この流路の狭まりを抑制する効果がより顕著に奏される。

また、２本の補強体１２，１２はゆるい螺旋状に配置されているので、チューブ長さ方向の位置により、補強体が配されている周方向の位置やチューブが曲がりやすい方向が変化する。そのため、可撓性チューブ１は、様々な方向に曲げ変形させやすい。

また、上記第１実施形態の可撓性チューブ１では、チューブの中心軸と垂直な平面において、それぞれの補強体１２，１２の断面は扁平な形状とされており、補強体の断面における長手方向が、チューブの周方向と略平行にされているが、このようにすると、補強体１２，１２によってチューブのコシや曲がりやすさとキンクしにくさを適度に確保しながら、チューブ１の外径を小径化することができる。

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。また、これらの実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。

上記実施形態においては、チューブ本体１１が単層のチューブである例について説明したが、チューブ本体１１が多層構造のチューブであってもよいし、チューブの内側や外側に、チューブ本体や補強体を覆うように、他の層を設けたりしてもよい。

図３には、第２実施形態の可撓性チューブ２を示す。本実施形態の可撓性チューブ２においても、２本の補強体が、Ｌ≧３Ｄであるような、２条のゆるい螺旋状に、チューブ本体に接合一体化されている点は、図１の第１実施形態と同様であり、同様に、チューブのキンクを抑制し、流路を確保する効果が得られる。

本実施形態の可撓性チューブ２においては、補強体２２，２２の断面形状が、正方形状とされている。このように、補強体２２の断面形状は、特に限定されず、多様な形状の補強体とすることができる。

図４には、第３実施形態の可撓性チューブ３を示す。本実施形態のように、チューブ本体３１に対して、半円形状の断面形状を有する補強体３２，３２を、補強体３２，３２の一部が可撓性チューブ３の外側に露出するように接合一体化してもよい。すなわち、補強体がチューブ本体に接合一体化される構成は、第１実施形態のような埋入形態に限定されず、本実施形態のような補強体が外部に露出するような一体化であっても、同様にチューブのキンクを抑制し、流路を確保する効果が得られる。

また、上記実施形態の説明においては、可撓性チューブが理化学機器の配管に用いられる例を説明したが、上記実施形態で例示した以外の他の用途にも、上記可撓性チューブは応用できる。例えば、水枕や保温パッドなどに冷却水や温水を供給するために用いられる可撓性チューブとして、上記実施形態の可撓性チューブを利用できる。

本発明の可撓性チューブは、各種配管に使用でき、産業上の利用価値が高い。

１，２，３ 可撓性チューブ
１１，２１，３１ チューブ本体
１２，２２，３２ 補強体
５，６ ニップル

Claims (2)

1. 可撓性のチューブ本体に補強体が接合一体化された可撓性チューブであって、
   チューブ本体は、ゴムまたは熱可塑性樹脂により形成されており、
   補強体は、チューブ本体を構成するゴムまたは熱可塑性樹脂よりも硬質な合成樹脂により形成されており、
   補強体は、チューブの中心軸を挟んで両側に位置するように２本設けられており、
   補強体は、チューブ本体の長さ方向に沿って２条の螺旋状に設けられており、チューブ本体の直径をＤとして、当該螺旋のリードＬがＤの３倍以上である可撓性チューブ。
2. チューブの中心軸と垂直な平面において、それぞれの補強体の断面は扁平な形状とされており、補強体の断面における長手方向が、チューブの周方向と略平行にされている請求項１に記載の可撓性チューブ。

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