JP4960017B2 - フレキシブルチューブ - Google Patents

Description

本発明は、流体を移送するためのフレキシブルチューブに関するものであり、特に、チューブ本体から流体の漏洩があるか否かを容易に発見し得るよう構成されたフレキシブルチューブに関する。

原料、燃料、処理用流体など、種々の流体（気体や液体）を移送する管路として、フレキシブルチューブが用いられている。フレキシブルチューブの構造は、移送すべき流体の性質や状態、外部の使用条件などに応じて、単純なゴムホースから、複雑に構成された金属製ベローズ管などに至るまで、多種多様である。例えば、金属製ベローズ管については特許文献１に詳細に記載されている。

フレキシブルチューブは、可撓性を有するが故に、動的に取り扱われる用途が多く、繰り返しの屈伸や、床面等との擦れ、激突などを受け、そのダメージによって亀裂などが形成され内部流体が漏洩する場合がある。
内部流体が漏洩しているかどうかは常に監視をし続けねばならないが、実際の使用現場では、フレキシブルチューブの全長にわたって正確なリーク検査を行なうことは、手間のかかる作業であった。
特開２００４−１００７８７号公報

本発明の目的は、流体の漏洩があるか否かを容易に発見し得る構造を有するフレキシブルチューブを提供することにある。

本発明は、次の特徴を有するものである。
（１）可撓性を有するチューブ本体と、その外側を覆う熱収縮チューブとを有し、該熱収縮チューブに少なくとも１つの貫通孔が設けられていることを特徴とする、フレキシブルチューブ。
（２）熱収縮チューブの全長から任意に選択される特定の区間の両端部が、チューブ本体の外面に気密に接合されており、該区間内に貫通孔が設けられている、上記（１）記載のフレキシブルチューブ。
（３）熱収縮チューブが、一層からなるチューブであるか、複数の層からなる積層構造を有するチューブであるか、別個の熱収縮チューブをチューブ本体の外側に順次重ねて装着したものであるか、またはこれらを複合したものである、上記（１）または（２）記載のフレキシブルチューブ。
（４）可撓性を有するチューブ本体が、金属製ベローズ管または非金属管である、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のフレキシブルチューブ。
（５）当該フレキシブルチューブによって移送すべき流体が、水素燃料電池に用いられる水素である、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のフレキシブルチューブ。

上記（１）に示した構成によって、例えば、熱収縮チューブの両端部をチューブ本体の外面に十分気密に密着させておけば、図１（ｂ）に示すように、熱収縮チューブ２に形成した貫通孔ｈが、流体ｆ１にとっての外界への出口となる。
従って、ガス検知などの漏洩検査を行なう場合には、全長にわたって漏洩を調べていく必要がなく、検査対象箇所を熱収縮チューブの貫通孔に絞ることができるので、検査作業そのものが容易になる。
特に、水素ガスの様に拡散し易い流体の場合、従来のままの配管では、ある程度の量が漏れ出さないと検知は難しいが、本発明によれば、微量な漏洩も熱収縮チューブの貫通孔に集めることが出来るので、漏洩ガスの検出精度が高くなる。

図１（ａ）に示すように、本発明によるフレキシブルチューブは、可撓性を有するチューブ本体１と、その外側を覆う熱収縮チューブ２とを有して構成され、該熱収縮チューブ２には、少なくとも１つの貫通孔ｈが設けられている。

チューブ本体は、可撓性を有する管状物であればよく、例えば、ゴムホース、柔軟性を有する樹脂材料からなる管、金属製ベローズ管などが挙げられる。
チューブ本体として用いられる種々の管自体は、各用途に応じた公知のものを用いてよく、その断面構造、断面形状、内径（または呼び径）、肉厚、全長に限定はない。特に、燃料電池車の燃料である高圧水素ガスなど、漏洩を厳しく抑制しなければならないような用途には、チューブ本体として金属製ベローズ管が好ましく用いられる。金属製ベローズ管は、どのような層構造を有するものであってもよい。
汎用的な用途では、チューブ本体の内径は４ｍｍ〜２０ｍｍ程度、全長は３００ｍｍ〜５０００ｍｍ程度である。

本発明に用いられる熱収縮チューブ自体は、用途に適した公知のものを用いてよい。熱収縮チューブは、例えば、樹脂原料をチューブ状に成形した後、架橋（電子線架橋など）を施し、その後、引き延ばすことによって製造される。
熱収縮チューブの材料は、特に限定はされないが、例えば、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、エチレン−プロピレンゴム、シリコーンゴム、ラテックスなどが挙げられる。
フッ素樹脂からなる熱収縮チューブの商品としては、テフロン（登録商標）熱収縮チューブや、熱収縮エチレンプロピレンチューブなどが挙げられる。

本発明に用いられる熱収縮チューブは、単一材料からなる単純な一層のチューブだけでなく、材料配合や性質がチューブの部位によって異なるように形成されたもの、断面が年輪のような多層の積層構造として形成されたものであってもよい。また、前記のような種々の熱収縮チューブを別個に複数用意し、チューブ本体の外側に順次重ねて装着することで多層にしたものであってもよい。

当該フレキシブルチューブを構成する熱収縮チューブは、全長にわたって略均一な厚さ（熱収縮後の意図せぬ厚さのばらつきは除く）であってもよいし、任意の部位の厚さを目的に応じて局所的に変化させてもよい。熱収縮チューブを局所的に厚くする場合、単品の熱収縮チューブ自体を局所的に厚くしてもよいし、複数の熱収縮チューブを局所的に２層、３層と重ねて装着してもよい。
上記の手法によって、熱収縮チューブを局所的に厚くすれば、その区間だけ、チューブの急激な曲げを抑制することができる。よって、急な曲げを抑制したい部分など、任意の局所部分に対して、熱収縮チューブを適宜厚くすればよい。

当該フレキシブルチューブを構成する熱収縮チューブは、既に加熱されて収縮しチューブ本体に密着した状態（完成品の形態）となっていることが好ましいが、完全に本体チューブに密着していなくてもよく、また、使用に臨んで加熱するためにチューブ本体を覆っただけの熱収縮前の状態であってもよい。

チューブ本体に発生する内部流体の漏洩を全長にわたって監視し、かつ、チューブ本体全体を保護する点からは、図２（ａ）に示すように、チューブ本体１を全長にわたって熱収縮チューブ２で覆い、該熱収縮チューブ２の両端部をチューブ本体１の外面に気密に密着させ、漏洩した流体を通過させない態様が好ましい。これによって、チューブ本体の全長のどの部分に漏洩が生じても、漏洩した流体ｆ１にとっては熱収縮チューブ２の貫通孔ｈだけが外界への出口となり、この部分で流体ｆ１の検出を行なうことができる。
しかし、図２（ａ）のような基本的な態様だけでなく、用途や目的に応じては、図２（ｂ）に示すように、チューブ本体１の全長のうちの任意の区間だけを熱収縮チューブ２で覆う態様であってもよい。
また、チューブ本体の特定の部分だけを、ある材料の熱収縮チューブで覆い、他の部分を別の材料の熱収縮チューブで覆うというように、１つのチューブ本体に複数の熱収縮チューブを長手方向に連ねて装着してもよい。

上記のとおり、チューブ本体のどの区間を熱収縮チューブで覆うかは任意であるが、さらに、装着した１つの熱収縮チューブのうちのどの区間を検出対象の区間とするかも任意である。最も単純な例は、図２（ａ）に示すように、熱収縮チューブ２の両端部をチューブ本体に気密に密着させる態様である。
これに対して、１つの熱収縮チューブの全長から特定の区間を適宜選択し、該区間の両端部を、チューブ本体の外面に気密に密着させる態様としてもよい。該特定の区間内に貫通孔を設けることで、該区間だけに限定した検出が可能となる。
図２（ｃ）は、前記特定の区間を、区間Ａ１とＡ２とに分けた場合の例である。
区間の長さは、チューブ本体の外径や、管内の圧力、流体の種類、監視のし易さなどに応じて適宜決定すればよい。

熱収縮チューブを、特定の区間の両端部においてチューブ本体の外面に気密に密着させるための方法は、特に限定はされず、例えば、接着剤を介在させる方法、熱収縮チューブの上から締め付けリングなどによって締め付ける方法、局所的に高温に加熱し溶着させる方法、かしめリングをかぶせてかしめる方法などが挙げられる。

熱収縮チューブに設けられる貫通孔の開口形状は、特に限定はされないが、力がかかった時に応力集中の生じやすい矩形などよりも、円形が好ましい。また、該貫通孔の口径も、特に限定はされないが、ガス検知センサ等の検出装置による検出性を高める点からは、直径３ｍｍ〜１０ｍｍ、特に、直径４ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましい範囲である。

熱収縮チューブに設けられる貫通孔の個数は、特に限定はされないが、ガス検知センサによる検出性を高める点からは、上記した特定の区間１つに対して貫通孔を１つ設けることが好ましい。また、特定の区間１つに対して貫通孔を複数設けておき、使用しない貫通孔をフィルムなどで覆いシールしておいてもよい。

熱収縮チューブに設けられる貫通孔の位置は、端部、中央部分など、任意の位置であってよい。貫通孔を熱収縮チューブの端部に設ければ、該貫通孔での検知と、外部の継手との接続における漏洩検知とをほぼ同時に行うことができるので、作業効率が良い。
尚、当該フレキシブルチューブを上下方向に延びる姿勢にて用いる場合、内部流体の重さに応じて貫通孔の位置を適宜変更してもよい。例えば、内部流体が空気よりも重い場合は貫通孔の位置を下側にするなどである。

熱収縮チューブに対する貫通孔の形成方法に限定はないが、熱収縮チューブとして成形
した後、ドリル、パンチ、専用刃物などによって形成する方法が挙げられる。

本実施例では、本発明によるフレキシブルチューブを実際に製作し、内部流体の漏洩を意図的に発生させて、貫通孔による漏洩検出の有効性を確認した。
当該フレキシブルチューブの構成の概略は、金属製ベローズ管をチューブ本体とし、その外側に、貫通孔を有する熱収縮チューブを被覆したものである。

金属製ベローズ管は、内径：４．５ｍｍ、総外径：１６．５ｍｍである。
熱収縮チューブの仕様は、材料：フッ素樹脂、肉厚：０．４ｍｍである。
貫通孔は、その口径を５ｍｍとし、熱収縮チューブ自体の端部から２５ｍｍの位置に設けた。

上記熱収縮チューブを金属製ベローズ管の外側に装着した後、２００℃の加熱処理を施して収縮させ、金属製ベローズ管の外面に密着させ、本発明によるフレキシブルチューブを得た。
専用の試験機を用いて該フレキシブルチューブに対して繰り返しの曲げ動作を行なわせ、金属製ベローズ管を意図的に疲労させて亀裂を生じさせた。このフレキシブルチューブに対して金属製ベローズ管の内部に水を充填し内圧を３５ＭＰａとしたところ、熱収縮チューブの貫通孔から、漏洩した水が出てくることが確認できた。

本発明によって、種々のフレキシブルチューブの使用現場における、流体の漏洩に対する検査作業がより容易となった。当該フレキシブルチューブの用途や移送すべき流体は、特に限定はされないが、例えば、燃料電池等に用いられる水素ガスは、漏洩すると危険であるため、本発明の有用性が特に顕著になる。

本発明によるフレキシブルチューブの構造を示した模式図である。 本発明によるフレキシブルチューブにおける熱収縮チューブの配置パターンを例示した図である。

符号の説明

１ チューブ本体
２ 熱収縮チューブ
ｈ 貫通孔

Claims (4)

1. 可撓性を有するチューブ本体と、その外側に装着され、加熱処理によって収縮した熱収縮チューブとを有し、
   熱収縮チューブの全長から任意に選択される特定の区間の両端部が、チューブ本体の外面に気密に接合されており、該区間内の該熱収縮チューブに少なくとも１つの貫通孔が設けられており、かつ、該熱収縮チューブがチューブ本体を全長にわたって覆っており、前記特定の区間の両端部が、該熱収縮チューブの両端部であって、前記貫通孔が、該両端部の一方の端部に設けられていることを特徴とする、フレキシブルチューブ。
2. 熱収縮チューブが、一層からなるチューブであるか、複数の層からなる積層構造を有するチューブであるか、別個の熱収縮チューブをチューブ本体の外側に順次重ねて装着したものであるか、またはこれらを複合したものである、請求項１記載のフレキシブルチューブ。
3. 可撓性を有するチューブ本体が、金属製ベローズ管または非金属管である、請求項１または２に記載のフレキシブルチューブ。
4. 当該フレキシブルチューブによって移送すべき流体が、水素燃料電池に用いられる水素である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフレキシブルチューブ。

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