JP5340714B2 - ホースの損傷検知方法、及び耐磨耗性ホース - Google Patents

Description

本発明は、粉体やモルタルなどといったホース壁を磨耗させる流体をホース内部に通流させる耐摩耗性ホースに関し、特に、ホースの寿命を的確に判断するためにホース壁の損傷（磨耗や破損）を検知する方法に関する。

セメントやモルタル、土砂などのスラリー輸送や、消石灰などの粉体の輸送に使用されるホースにあっては、ホース内を通流する流体がホース壁を磨耗させるため、ホース内面の耐摩耗性を向上させたホースが使用される。しかしながら、耐摩耗性ホースであっても、使用とともに、徐々にホース内層が損耗し、いずれは、ホースの寿命を迎える。

これらホースが、使用中に寿命を迎えると、ホースが破断（バースト）し、内部のモルタルなどが噴出して周囲を汚染する事故となってしまうため、使用の際には、定期点検などにより、ホースの寿命を見極め、ホースを早めに交換する等されている。

ホースの内面の磨耗を検知する技術としては、特許文献１に記載された技術があり、当該技術においては、ホース全長に渡って、ホース内層の外側に一対の導線を螺旋状に埋設し、一方のホース端で一対の導線を互いに結線し、他方のホース端の導線の対にテスターを接続して、導線の導通状態を検知することにより、ホース内層の磨耗を（導線の破断を電気的に検出することにより）検知することが記載されている。

また、特許文献２には、ホース使用時に引きずったりした際のホース外面の磨耗を検知する技術に関し、ホースの外皮層の内側に、外皮層とは異なる色の材料からなる磨耗表示層を設けた耐圧ホースが記載されており、当該ホースによれば、外皮層が磨耗すると磨耗表示層が露出するので、目視により外皮層の磨耗が検知できることが記載されている。
特開平８−２７０８４４号公報 実開全文昭６２−１８１７７９号公報

しかしながら、目視検査によってホースの磨耗や損傷を検知しようとすれば、ホース全長・全周にわたって目視検査を行う必要があり、検査の手間がかかるとともに、ホースの使用状況によっては、目視検査が困難な部位が生ずる場合があるため、目視検査以外の磨耗検知方法が望まれていた。

また、特許文献１に記載の技術を用いれば、ホース内面の磨耗は効率的に検知できるものの、ホース外面の磨耗や破損を検知するためには、別途センサーなどの検知手段を設けるか目視検査に頼らざるを得ず、ホース損傷の検知効率が悪くなる。

本発明の目的は、ホースの磨耗や破損を検知する必要のあるこれらホースにおいて、ホースの内周面及び外周面の磨耗や破損を効率的に検知可能とすることにある。

発明者は、鋭意検討の結果、ホース内周面側に導線を螺旋状に埋設するとともに、ホース外周面側にも導線を螺旋状に埋設し、両導線を電気的に直列に接続して、テスターに接続して導通状態を確認すると、ホースの内周面と外周面の損傷状況を同時に検知できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、ホースの内周面と外周面の損傷を電気的に検知する方法であって、ホースの内周面側に螺旋状に埋設された導線と、ホースの外周面側に螺旋状に埋設された導線とを互いに直列に接続して、接続した導線の導通状態を調べることによって、ホースの内周面と外周面の損傷を同時に検知する方法である。

本発明においては、さらに、ホースが、比較的軟質な樹脂材料からなるホース壁の外周面側に比較的硬質な樹脂材料からなる硬質補強体が螺旋状に一体化され、ホース内周面側に埋設される導線がホース軸方向で硬質補強体の直下となる位置に埋設され、ホース外周面側に埋設される導線が硬質補強体の内部に埋設されたホースとされる（請求項１）。あるいは、本発明においては、ホースが、比較的軟質な樹脂材料からなるホース壁の外周面側に比較的硬質な樹脂材料からなる硬質補強体が螺旋状に一体化され、ホース内周面側に埋設される導線がホース軸方向で隣接する硬質補強体の間の略中央となる位置に埋設されたホースとされる（請求項２）。
また、本発明は、ホースの内周面側に螺旋状に埋設された導線と、ホースの外周面側に螺旋状に埋設された導線とを備え、上記両導線が直列に接続されることにより、接続した導線の導通状態を確認可能として、ホースの内周面と外周面の損傷を同時に検知できるようにした耐磨耗性ホースである。そして、当該耐磨耗性ホースは、比較的軟質な樹脂材料からなるホース壁の外周面側に比較的硬質な樹脂材料からなる硬質補強体が螺旋状に一体化され、ホース内周面側に埋設される導線がホース軸方向で硬質補強体の直下となる位置に埋設され、ホース外周面側に埋設される導線が硬質補強体の内部に埋設されている（請求項３）。あるいは、当該耐磨耗性ホースは、比較的軟質な樹脂材料からなるホース壁の外周面側に比較的硬質な樹脂材料からなる硬質補強体が螺旋状に一体化され、ホース内周面側に埋設される導線がホース軸方向で隣接する硬質補強体の間の略中央となる位置に埋設されている（請求項４）。

本発明によれば、ホースの内周面及び外周面の磨耗や破損を同時に検知することができ、ホース損傷の確認作業を効率的に行うことができる。

そして、本発明において導線の配置を硬質補強体の内部や硬質補強体の直下としているので（請求項１）、導線の配線作業の際に導線を損傷してしまうことが抑制され、損傷確認作業の効率がより高められる。

あるいは、本発明においてホース内周面側の導線の配置を硬質補強体の間の略中央としているので（請求項２）、ホース壁が内側にひだ状に湾曲した状態でホースが成型され、あるいは使用される場合に、ホース壁内面の磨耗の検知性が向上する。
また、請求項３又は請求項４のいずれかに記載された耐磨耗性ホースによれば、内周側と外周側に埋設された両導線を直列に接続し、接続した導線の導通状態を確認することによって、ホースの内周面と外周面の損傷を同時に検知することができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に使用される耐磨耗性ホース１の構造を示す部分断面図である。耐摩耗性ホース１は、ホース内周面を構成する軟質層である内層１３、内層１３の外側に設けられた補強繊維層１５、補強繊維層１５の外側に設けられた軟質層である外層１２が互いに積層一体化された柔軟なホース壁を有するホースであり、外層１２の外側には、硬質樹脂からなる楕円断面のひも状の硬質補強体１１が外層１２に略半分埋設されるよう、螺旋状に捲回一体化されている。内層１３、外層１２、硬質補強体１１は、互いに溶着あるいは加硫接着されて一体化されている。補強繊維層１５は、複数本の糸状・コード状の繊維体が網状をなすように内層１３の外周に捲回されて構成された層であり、個々の繊維体が内層１３と外層１２の間に接着一体化された状態で埋設されている。

さらに、本発明においては、第１の導線２１が内層１３の内部にホース壁に沿うような螺旋状に埋設一体化されている。また、硬質補強体１１には、ホース最外周部から補強体の中心部に向かうようなスリットＳが補強体１１の長手方向に沿って設けられており、スリットＳの最奥部には、第２の導線２２が螺旋状に埋設されている。従って、本発明に係る耐摩耗性ホース１には、ホースの全長にわたって、第１の導線２１がホース内周面に近い部位に螺旋状に埋設され、第２の導線２２がホース外周面に近い部位に螺旋状に埋設されている。

内層１３及び外層１２は、それぞれ柔軟性を有するゴムや合成樹脂などにより構成される軟質層であり、本実施形態においては、内層１３は軟質ゴムにより形成され、外層１２は軟質塩化ビニル樹脂により形成されている。これらの層を形成する樹脂材料は、特に限定されるものではなく、適度な柔軟性を有するゴムや熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーや熱硬化性樹脂などから選択して使用すれば良い。特に、耐摩耗性に優れる材料を使用することが耐磨耗ホースの耐久性を向上させる上で好ましい。また、導線を埋設する層に使用する樹脂材料は、導線の導通検知性を向上させる観点から、非導電性すなわち絶縁性の樹脂材料を使用することが好ましい。また、内層１３と外層１２を構成する樹脂材料は互いに溶着あるいは加硫接着可能な材料により構成することが好ましい。また、両者を接着剤により接着一体化しても良い。

硬質補強体１１は、内層１３や外層１２を形成する軟質樹脂材料よりも硬質な樹脂により形成され、ホース１のつぶれや変形を防止するために設けられる。本実施形態においては、硬質補強体１１は硬質塩化ビニル樹脂により形成されている。硬質補強体１１のスリットＳは後述する製造方法により形成されるが、スリット部は非接着状態であっても良いし、弱く接着された状態でも良いし、完全に溶着一体化された状態であってもよい。スリット部が非接着あるいは弱い接着状態にある方が、第２の導線２２を引き出しやすくなり、導線の接続作業を容易にする上でより好ましい。

第１の導線２１及び第２の導線２２を構成する導線としては、銅線のような金属線や金属線のより線、炭素繊維などの導電性を有する繊維を含む糸状の繊維集合体、合成繊維に銅めっきなどを施した導電性繊維を含む糸状の繊維集合体などが使用できるが、内層１３や硬質補強体１１の磨耗とともに切断されやすいように、合成繊維に銅めっきなどを施した導電性繊維を含む繊維集合体を使用することが好ましい。また、ホースの屈曲や伸縮により導線が断線しないよう、導線には適宜伸縮性を持たせることが好ましい。

補強繊維層１５は、ホースの耐圧性や耐のび性を向上させるために、ホース内に埋設一体化される糸状繊維体（コード）からなる層であるが、補強繊維層を構成する繊維体としては、種々の合成繊維コード（モノフィラメントや複数の合成繊維を束ねた糸状繊維集合体）が使用でき、特に、ポリエステル繊維やビニロン繊維、アラミド繊維などを含む繊維集合体からなるものが好ましい。補強繊維体の埋設の形態は、上記形態に限定されず、例えば、螺旋状に、あるいはホース軸方向に沿って埋設されるものであっても良い。また、ホースに要求される耐圧性の要件などによっては、補強繊維層はなくても良い。

上記耐摩耗性ホース１を製造する方法について説明する。耐摩耗性ホース１は、公知のホース成型軸上に、ホース各層を構成する樹脂材料をテープ状に供給し、ホース成型軸上で捲回して各層を形成するとともに、順次、各層を積層一体化していく、いわゆるスパイラル成型方法により製造することができる。

すなわち、図２（ａ）に示したように、内層１３を形成すべき未架橋ゴムを略平行四辺形状の断面でテープ状に押出し（Ｔ１）、ホース成型軸（Ｑ）上に螺旋状に捲回し、テープの隣接する側縁同士を重ね合わせて一体化して、内層１３を形成する。未架橋ゴムの架橋はホース成型軸を加熱することにより行う。さらに、テープＴ１を螺旋状に捲回する際に、両側縁の重ね合わせ部分に、第１の導線２１を供給して同じく螺旋状に捲回し、内層１３の内部に第１の導線２１を埋設一体化する。さらに、導線２１が埋設された内層１３が形成された部分に、補強糸（補強コード）を内層１３の外面に捲回して、補強繊維層１５を形成する。

引き続いて、図２（ｂ）に示したように、硬質補強体１１を構成する硬質塩化ビニル樹脂を半溶融状態で、ホース外面側が開いた円形断面となるようにひも状に押出し（Ｒ１）、外層１２を形成する軟質塩化ビニル樹脂を半溶融状態で変形平行四辺形断面のテープ状に押し出す（Ｔ２）。これら押出しは、共押出しにより行い、図示したように、両者が互いに融着した状態で、先行して形成された内層１３や補強繊維層１５の外周に螺旋状に巻きつける。テープＴ２の両側縁は互いに重ね合わせられて融着により一体化して、外層１２が形成される。異形円形断面に押出された硬質塩化ビニル樹脂Ｒ１のホース外面に向けて開いた部分には、第２の導線２２が供給され螺旋状に捲回されて、その後、加圧ローラ９，９により加圧されて、開いた部分が閉じられて密着したスリットＳとなるとともに、硬質補強体１１の内部に第２の導線２２が埋設一体化される。内層１３、補強繊維層１５、外層１２、硬質補強体１１が積層一体化された状態で、ホース外面側からホースを冷却して、硬質塩化ビニル樹脂や軟質塩化ビニル樹脂を硬化させて、耐摩耗性ホース１を連続的に製造する。

図３によって説明するように、本発明の損傷検知方法によれば、耐摩耗性ホース１の内周面及び外周面の損傷を同時に、電気的手段により検知することができる。
耐摩耗性ホース１を使用する際には、ホース端部をフランジやコネクタ、カプラ（図示せず）などに接続するが、その際に、ホース端部から第１の導線２１及び第２の導線２２を引き出し、ホースの一端側においては、第１の導線２１と第２の導線２２とを互いに電気的に接続するとともに、他端においては、第１の導線２１と第２の導線２２とをテスター装置Ｔの入力端子に接続するようにする。すなわち、ホース内周側に螺旋状に埋設一体化された第１の導線２１とホース外周側に螺旋状に埋設一体化された第２の導線２２とがテスターＴに電気的に直列に接続されるようにする。

ホースを引きずったりして硬質補強体１１に損傷（磨耗、破損など）が生じ、第２の導線２２が断線した場合や、ホース内周面の損傷（磨耗、破損など）が進行して、第１の導線２１が断線するに至った場合には、いずれの場合にも、第１の導線２１と第２の導線を直列に接続した回路に断線が生ずるので、テスターＴにより導通状態を確認すれば、内周面にも外周面にも重大な損傷がないか、あるいはいずれかに損傷が生じホースの交換が必要になったのかどうかを、１回の確認作業で判別することができる。すなわち、本方法によれば、ホースの内周面と外周面の損傷の有無を、１台のテスター装置を使用して同時に検知することができる。なお、テスターによる導通状態の確認は、ホースの定期点検時などに臨時に行っても良いし、テスターＴを常時導線に接続してホースの損傷状態を常時監視するようにしても良い。

テスター装置Ｔは、導線の切断や断線の有無が判別できる程度に、導線の導通状態や導通抵抗を測定、表示できるものであれば良く、市販の電気テスターの他、電源を備えたランプ・電気発光体などであっても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、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。以下に本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説明を省略する。

図４には、本発明の第２実施形態に使用される耐摩耗性ホース２を示す。耐摩耗性ホース２においては、２本の第１導線２１ａ、２１ｂが内層１３の内部に２条の螺旋状に埋設一体化され、２条の硬質補強体１１、１１が外層１２の外表面付近に埋設一体化されるとともに、外層１１の外周面付近には、２本の第２導線２２ａ、２２ｂが２条の螺旋状に、硬質補強体１１、１１に挟まれるように埋設一体化されている。

このように、埋設する導線の本数は、適宜変更して本発明を実施することができ、また、本発明に使用するホースの外層や硬質補強体の構成も適宜変更可能である。要するに、本発明に使用するホースにおいては、ホース外周面やホース内周面の損傷（磨耗や破損）が検知できるような部位に、それぞれ、第１導線や第２導線が埋設されていれば良い。また、本発明に使用されるホースは耐摩耗性ホースに限定されるものでなく、ホース壁内周面付近と外周面付近にそれぞれ導線が埋設されたホースであれば、本発明は適用可能である。

耐摩耗性ホース２のように、内周面側、外周面側にそれぞれ２本の導線が埋設されたホースを使用する場合には、以下のようにテスターＴに結線すればよい。すなわち、ホースの一端側において、第１導線２１ａ、２１ｂ同士を結線し、第２導線２２ａ、２２ｂ同士を結線する。さらに、ホースの他端側において、第１導線２１ａと第２導線２２ａを結線する一方、残りの第１導線２１ｂと第２導線２２ｂをテスターＴの接続端子に接続する。以上の接続によって、全ての導線が直列にテスターに配線されるようになる。従って、いずれの導線が断線するに至った場合であっても、１台のテスターＴにより回路の導通状態を確認することで、いずれかの導線が断線したことを検知可能であり、１回の確認作業で、導線の断線の有無が確認でき、ホースに損傷が発生したかどうかを検知できる。

なお、内層１３に埋設される第１の導線２１を埋設する際の、ホース軸方向の埋設位置に関しては、図１や図４に示したように、第１の導線２１が、硬質補強体１１と、ホース径方向から見てホース軸方向で重なり合うような位置となるように、即ち硬質補強体１１の直下となるように埋設することが好ましい。このような位置に第１の導線２１を埋設することにより、ホース端部から第１導線を引き出すべく、ホース壁部分を硬質補強体に沿ってナイフなどで切り開いていく際に、ナイフで第１の導線２１を切断してしまうことが防止され、ホース端部の導線の処理作業を簡単なものとすることができる。また、同様の理由により、第２の導線２２は、図１の耐摩耗性ホース１に示したように、硬質補強体１１の内部に埋設されていることが好ましい。

また、図５に示したような形態のホース３のように、ホース壁１６の内周面側に埋設される第１の導線２１を、ホース軸方向の位置に関して、硬質補強体１１の間、特に隣接する硬質補強体の略中央となる位置に埋設することが好ましい。ホースの使用時にホースに負圧が作用したり、ホースを屈曲させて使用したりすると、ホース壁が図５に示したように内側にひだ状に変形し、ホース内周面での磨耗が内ひだとなった部分で発生、進行し易くなるが、第１の導線２１を、隣接する硬質補強体の略中央となる位置に埋設しておけば、導線２１が内ひだの部分に配置されるようになり、ホース内周面の磨耗・損傷の検知性がより向上できる。なお、図５に示すようにホース壁が内ひだ状に形成されたものとなるように、ホースをあらかじめ形成しておいても良い。

本発明のホースの損傷検知方法によれば、ホースの内周面と外周面の磨耗や破損を、電気的手段によって、同時に検知することができる。従って、ホース損傷の確認作業が効率化され、産業上の利用価値が高い。

本発明に使用される耐摩耗性ホースの構造を示す部分断面図である。 耐摩耗性ホースの製造工程を示す模式図である。 本発明のホース損傷検知方法を示す模式図である。 他の構造のホースを使用した際の、本発明のホース損傷検知方法を示す模式図である。 本発明に使用されるホースの他の構造を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 耐摩耗性ホース
１１ 硬質補強体
１２ 外層
１３ 内層
１５ 補強繊維層
２１ 第１の導線
２２ 第２の導線
Ｔ テスター装置

Claims (4)

1. ホースの内周面側に螺旋状に埋設された導線と、ホースの外周面側に螺旋状に埋設された導線とを、互いに直列に接続して、接続した導線の導通状態を調べることによって、ホースの内周面と外周面の損傷を同時に検知する方法であって、
   前記ホースが、比較的軟質な樹脂材料からなるホース壁の外周面側に比較的硬質な樹脂材料からなる硬質補強体が螺旋状に一体化され、ホース内周面側に埋設される導線がホース軸方向で硬質補強体の直下となる位置に埋設され、ホース外周面側に埋設される導線が硬質補強体の内部に埋設されたホースであることを特徴とするホース損傷の検知方法。
2. ホースの内周面側に螺旋状に埋設された導線と、ホースの外周面側に螺旋状に埋設された導線とを、互いに直列に接続して、接続した導線の導通状態を調べることによって、ホースの内周面と外周面の損傷を同時に検知する方法であって、
   前記ホースが、比較的軟質な樹脂材料からなるホース壁の外周面側に比較的硬質な樹脂材料からなる硬質補強体が螺旋状に一体化され、ホース内周面側に埋設される導線がホース軸方向で隣接する硬質補強体の間の略中央となる位置に埋設されたホースであることを特徴とするホース損傷の検知方法。
3. ホースの内周面側に螺旋状に埋設された導線と、ホースの外周面側に螺旋状に埋設された導線とを備え、
   上記両導線が直列に接続されることにより、接続した導線の導通状態を確認可能として、ホースの内周面と外周面の損傷を同時に検知できるようにした耐磨耗性ホースであって、
   比較的軟質な樹脂材料からなるホース壁の外周面側に比較的硬質な樹脂材料からなる硬質補強体が螺旋状に一体化され、ホース内周面側に埋設される導線がホース軸方向で硬質補強体の直下となる位置に埋設され、ホース外周面側に埋設される導線が硬質補強体の内部に埋設されたことを特徴とする耐摩耗性ホース。
4. ホースの内周面側に螺旋状に埋設された導線と、ホースの外周面側に螺旋状に埋設された導線とを備え、
   上記両導線が直列に接続されることにより、接続した導線の導通状態を確認可能として、ホースの内周面と外周面の損傷を同時に検知できるようにした耐磨耗性ホースであって、
   比較的軟質な樹脂材料からなるホース壁の外周面側に比較的硬質な樹脂材料からなる硬質補強体が螺旋状に一体化され、ホース内周面側に埋設される導線がホース軸方向で隣接する硬質補強体の間の略中央となる位置に埋設されたことを特徴とする耐摩耗性ホース。

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