JP5519344B2 - 耐熱性ダクト - Google Patents

Description

本発明は、可撓性に優れたダクトに関し、特に耐熱性に優れた耐熱性ダクトに関するものである。

空調用や送風用のダクトにおいて、ダクトを構成する素材に金属材料を使用して耐熱性を高めることが旧来行われてきたが、耐熱性ダクトの可撓性を高めたり、軽量化を図るために樹脂材料を使用した耐熱ダクトが近年検討され、開発されてきている。

例えば、特許文献１には、金属箔層と合成樹脂層とを備えた可撓性を有する基材フィルム（条帯）によってチューブ状に形成された管本体の外面に不燃性の補強部材を螺旋状に直接固定した空調用伸縮性フレキシブルダクトが開示されており、当該耐熱ダクトによれば、ダクトの伸縮性や取り扱い性に優れ、良好な耐熱性を有することが開示されている。また、特許文献１に記載のダクトにおいては、積層材である基材フィルムは螺旋状に捲回されて、その隣接する側縁部を互いに重ね合わせて、重ねあわせ部分を略Ｃ字断面の不燃性の補強部材（金属製）によってかしめるようにして接合されている。

また、特許文献２には、アルミ箔の両面に樹脂層をラミネートしてなる帯状複合材の条帯を、両縁部が互いに重なり合うように螺旋状に捲回して、重ねあわせ部を超音波溶着して筒状のアルミ箔製外装ジャケットを得ることが開示されており（請求項５）、接合部の品質を向上させてコスト低減できることが開示されている。また、特許文献３には、耐熱性ダクトではないものの、ダクトホースにおいて、不織布に気密層を積層した可撓性条帯をその側縁部が互いに突き合わせられるように螺旋状に捲回し、隣接する側縁部にまたがるように樹脂製の補強体を接着一体化して可撓性ホースを得ることが開示されている。

特開２００６−２３４１８８号公報 特開２００６−２４８０４５号公報 特開平１０−２２７３７９号公報

特許文献１及び特許文献２に開示されたダクトや外装ジャケットは、管壁を構成する素材（条帯）が、金属素材と樹脂素材を積層させて構成した積層複合材からなるために、耐熱性を良好なものとしながら、軽量なダクトが得られる。しかしながら、これら耐熱性ダクトには、いまだ改良の余地があった。

特許文献１に記載された空調ダクトにおいては、基材フィルムの接合が不燃性補強部材によるかしめによって行われるために、得られるダクトの気密性が十分に保たれないことがある。また、不燃性の金属製補強体を用いているためにやや重く、更なる軽量化の余地があった。

特許文献２に記載された外装ジャケットにおいては、条帯側縁部における帯状複合材の接合が、重ねあわせ部の超音波溶着により行われるために、気密性はよいものの、積層された帯状複合材の層間はがれの問題が生ずるおそれがある。即ち、金属素材と樹脂素材が積層されたフィルムやシート状部材によって管を製造した場合に、金属層と樹脂層との間の接着強度を十分に高められない場合があり、その場合、金属層と樹脂層が層間はがれをおこすおそれがある。特許文献２に記載された外装ジャケットにおいて、層間はがれが発生すると、外装ジャケットが螺旋状にばらばらになってしまい、その機能を果たせなくなるという問題を生ずる。

帯状複合材を螺旋状に接合してダクトを得るには、特許文献３に記載されたように、積層された帯状複合材をその両縁部が突き合わせられるようにらせん状に捲回して、突合せ部にまたがるように樹脂製の螺旋補強体を溶着する方法を採用することもできる。しかしながら、このような方法によって得られるダクトでも、積層された帯状複合材はその外周面の層が螺旋補強体で接合されているだけであり、帯状積層複合材に層間はがれが発生すると、はがれた内層部分がダクトの内周に遊離してしまって、ダクトの機能が十分に発揮されなくなるおそれがある。

したがって、本発明の目的は、気密性が良好に維持され、軽量で、積層複合材の層間はがれによる不具合を抑制可能な耐熱性ダクトを提供することにある。

発明者は、鋭意検討の結果、積層複合材製の条帯側縁部において、最内層同士を第１の樹脂補強体で接着一体化して、最外層同士を第２の樹脂補強体で接着一体化するとともに、これら２つの樹脂補強体が互いに重なり合うように配置すると、条帯側縁部が一対の樹脂補強体で挟み込まれるようになり、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、最外層及び最内層が樹脂層で構成されると共に中間に金属層を有する積層複合材からなる条帯を、その両側縁部が互いにつき合わせられるようにらせん状に捲回し、互いに隣接する両側縁部にまたがるように螺旋状の樹脂製補強体を接着一体化して構成される耐熱性ダクトであって、樹脂製補強体は、ダクト内周面側に配置される第１補強体と、ダクト外周面側に配置される第２補強体によって構成されるとともに、第１補強体と第２補強体とは互いに重なり合うように配置され、第１補強体は条帯の最内層の内周面に接着され、第２補強体は条帯の最外層の外周面に接着されて、互いに隣接する条帯側縁部において、条帯の最内層が第１補強体によって互いに接着されていると共に、条帯の最外層が第２補強体によって互いに接着された耐熱性ダクトである。

そして、本発明においては、条帯側縁部がつき合わせられる部分には側縁部の間に隙間が設けられ、その隙間を通じて、第１補強体と第２補強体とが互いに接着一体化されている（請求項１）。

そして、本発明では、最外層及び最内層が樹脂製補強体に熱溶着されることが好ましい（請求項２）。

本発明によれば、積層複合材からなる条帯が樹脂製補強体によって接着一体化されるので、ダクトの気密性が良好に維持され、樹脂製補強体を使用するので軽量な耐熱性ダクトが得られる。また、本発明によれば、最内層及び最外層がそれぞれ、樹脂補強体によって円筒状に接合一体化されるとともに、互いに重なり合うように設けられる第１補強体と第２補強体によって条帯側縁部が挟み込まれるようにして接着一体化されるので、積層複合材の層間はがれによる不具合を抑制できるという効果が得られる。

さらに、本発明において、条帯側縁部の突き合わせ部分に設けられた隙間を通じて、第１補強体と第２補強体とが互いに接着一体化される場合（請求項２）や、条帯側縁部の突き合わせ部分で、隣接する条帯側縁部のうちの一方の条帯の最内層と、他方の条帯の最外層とを互いに重ね合わせて、互いに接着する場合（請求項３）には、第１補強体と第２補強体の間に条帯側縁部が挟み込まれた状態を確実に維持できるようになり、積層複合材の層間はがれによる不具合をより確実に抑制できる。

また、本発明において、最外層及び最内層が樹脂製補強体に熱溶着されるようにした場合には、特に空調用途に適した耐熱性ダクトを低コストで提供することができる。

本発明の第１実施形態である耐熱性ダクトの部分断面図である。 本発明第１実施形態の耐熱性ダクトのダクト壁部分の拡大断面図である。 本発明第２実施形態の耐熱性ダクトのダクト壁部分の拡大断面図である。 本発明第３実施形態の耐熱性ダクトのダクト壁部分の拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は本発明の第１の実施形態の耐熱性ダクト１を示す図である。図１は耐熱性ダクトの構造を示す部分断面図であり、図の上部を断面として示している。また、図２は耐熱性ダクトのダクト壁部分の拡大断面図であり、図の上側がダクトの外側、図の下側がダクトの内側である。

耐熱性ダクト１は、可撓性を有するダクトであり、例えば、空気を送るための送風ダクトや空調用ダクトとして、送風機などに接続して使用することができる。ダクトの使用用途や使用環境に応じて、耐熱性ダクト１の外側に断熱層などを追加して使用することもできる。

図１に示すように、耐熱性ダクト１は、円筒状の可撓性ダクトであって、可撓性を有する積層複合材製の条帯２を螺旋状に捲回して円筒状のダクト壁を構成すると共に、互いに隣接する条帯の両側縁部にまたがるように樹脂製の補強体３を接着一体化してダクトを保形したダクトである。

ダクト壁を構成する積層複合材製の条帯２は、ダクトの最外層となる層２ａ、および、ダクトの最内層２ｂとなる層が樹脂層とされて、最外層２ａと最内層２ｂの間に金属層２ｃが挟み込まれた積層構造を有する積層複合材を所定幅にスリットしてなる条帯である。本実施形態においては、金属層２ｃはアルミニウム箔とされ、最外層２ａ及び最内層２ｂはポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）からなる層である。

樹脂製の補強体３は、最外層２ａ及び最内層２ｂの樹脂層の樹脂材料と接着可能な樹脂材料（好ましくは熱可塑性樹脂材料）で構成される補強体であって、条帯２が互いに突き合わせられる側縁部２１，２２に沿って、これら両側縁部にまたがるように螺旋状に接着一体化されている。そして、樹脂製補強体３は、ダクト内周面側に配置される第１補強体３１と、ダクト外周面側に配置される第２補強体３２とで構成されており、第１補強体３１と第２補強体３２とは、ダクトの半径方向に互いに重なり合うように配置されて、条帯２の側縁部２１，２２を挟み込むように接着一体化されている。

本実施形態においては、第１補強体３１および第２補強体３２はいずれもＰＥＴ樹脂製であり、条帯の最外層２ａ及び最内層２ｂのＰＥＴ樹脂と熱溶着されている。その結果、樹脂製補強体３によって、条帯２の隣接する両側縁部２１，２２が互いに接続されて筒状のダクト壁となり、さらに、ダクトの円筒状の形状が保形される。そして積層複合材製の条帯２は可撓性を有しており、ダクトの変形（伸縮・曲げ）の際には、主に条帯２の部分がたわむように変形することによってダクトの変形が許容される。

条帯２と樹脂製補強体３の接合構造を、図２を参照してより詳細に説明する。
第２補強体３２の断面形状は、条帯２の最外層２ａに接着される基部と、基部の中央部からダクト外側に向けて突出した突出部とによって、逆Ｔ字状の断面を有するように形成されている。また、第１補強体３１の断面形状は、やや偏平な長方形状断面とされている。互いに隣接する条帯側縁部２１，２２は、これら第１補強体３１と第２補強体３２とに挟み込まれるようにして接合されている。
そして、互いに隣接する条帯側縁部２１，２２においては、条帯２の最内層２ｂ，２ｂが第１補強体３１によって互いに接着一体化されて、条帯２の最外層２ａ，２ａが第２補強体３２によって互いに接着一体化されている。

また、条帯２は、その両側縁部２１，２２の端縁の間に所定の間隔（隙間）を有するように螺旋状に捲回されており、両側縁部２１，２２がつき合わせられる部分においては、この隙間部分を通じて第１補強体３１と第２補強体３２とが互いに接着一体化されている。

上記耐熱性ダクト１は、公知のダクト成形軸を利用したいわゆるスパイラル成形法によって製造することができる。まず、所定の積層構造を有するシート状あるいはフィルム状の積層複合材を所定幅で裁断し、ダクト壁となるべき可撓性条帯を準備する。得られた条帯２は、その両側縁部が互いにつき合わせられるように、スパイラル成形が可能な公知のダクト成形軸に螺旋状に巻きつけられる。一方で、樹脂製補強体３を構成する樹脂材料を押し出し機に供給し、第１補強体３１や第２補強体３２の断面形状となるように、半溶融状態で押出してダクト成形軸に供給する。可撓性条帯や半溶融状態の樹脂製補強体は、第１補強体、可撓性条帯、第２補強体の順番にダクト成形軸に供給して巻きつける。そして、ダクト成形軸上で、可撓性条帯の隣接する両側縁部が、第１補強体及び第２補強体によって接合されれば、上記実施形態の耐熱性ダクトを得ることができる。第１補強体３１や第２補強体３２と条帯２の接着は、本実施形態においては、半溶融状態の第１補強体３１や第２補強体３２が有する熱量により、条帯２の最外層２ａや最内層２ｂが溶融し、その後冷却されることによって熱融着することにより、接着が行われる。かかる工程により、条帯２と第１補強体３１及び第２補強体３２とは、図２に示すような断面構造に接着一体化され、本実施形態の耐熱性ダクト１が製造される。

本発明の第１実施形態の耐熱性ダクト１が有する作用効果について説明する。
まず、耐熱性ダクト１は、ダクト壁が積層複合材で構成され、補強体も樹脂製であるため、金属の使用量が少なく、軽量なダクトとなる。

また、ダクト壁となる条帯２には、最外層及び最内層が樹脂層で構成されると共に中間に金属層を有する積層複合材からなる条帯を使用しているので、条帯が樹脂素材のみからなる条帯である場合に比べ、ダクトの耐熱性が高められる。本実施形態によれば、例えばダクトの耐熱温度を例えば１２０℃程度まで高めることができる。なお、耐熱性の観点からは、樹脂製補強体３や接着剤（接着剤を使用する場合）の耐熱温度を、条帯２の耐熱温度と同等かより高い温度とすることが好ましい。

さらに、ダクト壁となるべき可撓性条帯の側縁部は、樹脂製補強体が条帯の最外層及び最内層の樹脂層に接着されることによって接続されるので、ダクト壁の気密性が良好に維持される。

また、ダクト壁となるべき可撓性条帯２の最外層２ａ，２ａ及び最内層２ｂ，２ｂのそれぞれが、第２補強体３２及び第１補強体３１によって互いに接着一体化されると共に、第１補強体３１と第２補強体３２が互いに重なり合うように配置されているので、積層複合材からなる条帯２の層間はがれによる不具合を抑制できる。
すなわち、可撓性条帯２の最外層２ａ，２ａが第２補強体３２によって、最内層２ｂ，２ｂが第１補強体３１によって、それぞれその端部で接着されて、各層が円筒状に接続一体化されているため、積層条帯の層間剥離がたとえ起こったとしても、最外層２ａや最内層２ｂは円筒状に維持されて、従来技術のようにホース壁が螺旋状にばらばらになってしまうことがない。また、第１補強体３１と第２補強体３２が互いに重なり合うように配置されて条帯２の側縁部２１，２２を挟み込むようにしているため、条帯２の側縁部での層間剥離の発生が確実に防止される。また、たとえ条帯２の中心部から層間はがれが起こることがあろうとも、条帯の両側縁部では、最外層２ａと最内層２ｂの端部が第１補強体３１と第２補強体３２に挟み込まれて接着されているので、はがれた層がばらばらに離脱した状態となって、ダクト形状を保てなくなったり、ダクト内周面に垂れ下がってダクト内部の流れを阻害したりすることが防止される。

特に、本実施形態のように、互いに隣接する条帯側縁部２１，２２の間に所定の隙間を有するように条帯２を螺旋状に捲回して、第１補強体３１と第２補強体３２とが、条帯側縁部間の隙間を通じて互いに接着一体化されるようにした場合には、第１補強体３１と第２補強体３２とがばらばらになってしまうことがより確実に防止できるようになり、条帯側縁部を補強体の間に挟みこんだ状態を確実に維持して、層間はがれによる不具合発生の抑制・防止をより確実なものとすることができる。

また、本発明の耐熱性ダクトによれば、条帯２を構成する積層複合材中の金属層２ｃは、樹脂層である最内層２ｂや最外層２ａおよび、第１補強体３１、第２補強体３２によって外部環境とは直接接触しないようにされるため、これら樹脂層や樹脂補強体を構成する樹脂を、酸やアルカリなどへの耐性が高い樹脂やバリア性の高い樹脂とすれば、金属層２ｃが腐食してしまうことも防止できる。

また、本実施形態のように、樹脂製補強体３と最外層２ａ及び最内層２ｂの接着一体化を、熱溶着により行えば、ダクト壁の気密が良好に保たれるほか、生産性も高い。また、接着に伴い溶剤などを使用する必要も無いので、特に通気ダクトとして好ましく使用できる耐熱性ダクトが得られる。なお、樹脂製補強体３と条帯２の接着一体化は、熱溶着に限定されるものではなく、接着剤を利用して接着しても良い。接着剤は溶剤を使用した接着剤や２液型などの反応性の接着剤やホットメルト系接着剤などが使用できる。

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詳細な説明を省略する。

図３には、本発明の第２実施形態の耐熱性ダクトのダクト壁の拡大断面を示す。本実施形態においても、積層複合材製の条帯４が、その側縁部が突き合わせられるように螺旋状に捲回されて、互いに隣接する側縁部にまたがるように樹脂製補強体５が接着一体化される点や、樹脂製補強体５がダクト内周面側に配置される第１補強体５１とダクト外周面側に配置される第２補強体５２とで構成されて、第１補強体５１と第２補強体５２とが互いに重なり合うように配置される点、及び、条帯の最外層４ａと最内層４ｂがそれぞれ第２補強体５２及び第１補強体５１によって互いに接着（溶着）一体化されている点で、第１実施形態と同様である。ただ、本実施形態においては、可撓性条帯の突合せの形態が異なっており、条帯４の捲回形態は、互いに隣接する側縁部端縁の間に隙間が生じないような形態とされている。そして、第１補強体５１と第２補強体５２とは、直接には接着一体化されずに、互いに独立した一対の補強体として樹脂製補強体５を構成する。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、軽量で、耐熱性や気密性に優れ、積層複合材の層間はがれの問題が予防・抑制されるような耐熱性ダクトが得られる。

すなわち、本発明においては、第１補強体と第２補強体とは、必ずしも直接接着一体化される必要はなく、第１補強体と第２補強体とが互いに重なり合うように設けられて、第１補強体と第２補強体との間に条帯側縁部を挟持する状態が維持可能とされていれば上記効果が得られる。

また、第２実施形態においては、条帯４は、最外層４ａおよび最内層４ｂが樹脂層からなり、その間に金属層４ｃおよび補強層４ｄが挟み込まれた積層構造を有する積層複合材により構成されている。このように、ダクト壁となる条帯を構成する積層複合材には、適宜補強層や他の機能層（着色層、バリア層、吸収層など）を設けることもできる。

図４には、本発明の第３実施形態の耐熱性ダクトのダクト壁の拡大断面を示す。本実施形態においては、第１実施形態と比べて、樹脂補強体の断面形状や、条帯側縁部の突き合わせ形態が異なっているが、他の点では同様とされている。

本実施形態においては、樹脂補強体６を構成する第１補強体６１と第２補強体６２のうち、ダクト外周面側に配置される第２補強体６２の断面形状がドーム状（かまぼこ形状）となるようにされている。即ち、本発明の耐熱性ダクトにおいては、第１補強体や第２補強体の断面形状は、これら補強体がその螺旋状の形態を適切に維持しうる限りにおいて、適宜変更することができるのである。

また、本実施形態においては、ダクト壁を構成する条帯２の両側縁部２１，２２がつき合わせられて螺旋状に捲回される形態が、側縁部２１，２２がその端縁において互いに重ね合わせられるようにつき合わせられる形態とされている。その結果、条帯２の両側縁部２１，２２がつき合わせられて接合一体化される部分では、隣接する条帯側縁部のうちの一方（２２）の側の条帯最内層２ｂと、他方（２１）の側の条帯最外層２ａとが互いに重ね合わせられて、接着一体化されている。そして、この重ね合わせて接合された部分全体を覆うようにして、第１補強体６１および第２補強体６２が接着一体化されて、両側縁部の間で、最内層２ｂ、２ｂや最外層２ａ，２ａがそれぞれ樹脂補強体によって互いに接着されている。

このように、第１及び第２補強体による接着一体化に加えて、条帯両側縁部の端縁部分を重ね合わせて、互いの最内層と最外層とを接着するようにした場合には、条帯を構成する積層複合材がその端縁部分から剥離することがより確実に防止されるようになって、ダクトの層間はがれの抑制効果をさらに高めることができる。

ダクト壁となる条帯を構成する積層複合材の構成材料としては、特に限定されるものではないが、たとえば、以下のものが使用できる。最外層や最内層の樹脂層としては、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂やポリプロピレン（ＰＰ）樹脂やエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂、塩化ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂が使用でき、あるいは、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂やアクリル樹脂、フェノール樹脂などといった熱硬化性樹脂が使用できる。また、金属層としては、前述したアルミニウム箔のほか、ステンレス箔、銅箔などの金属箔や、金属の薄板が使用できる。

また、積層複合材には、第２実施形態のように、補強層４ｄを含むこともでき、補強層としては、ガラス繊維や金属繊維、炭素繊維などの不燃性・難燃性の補強繊維や、木綿や麻などの天然繊維や、アクリル繊維やナイロン繊維などの合成繊維を、糸や織布、不織布状の繊維補強体として配列したものが使用できる。

積層複合材を製造するにあたって、これら複数の層の積層一体化は、多様な手段によることができ、樹脂層を溶着させたり、接着剤や粘着剤を使用したりして積層一体化できる。接着剤を使用する場合には、ポリエステル樹脂や変性ポリイソシアネート樹脂や酢酸エチル樹脂などが好ましい接着剤として例示できるほか、溶剤を含まないような熱硬化性接着剤も接着剤として好ましい。

本発明の実施に特に好ましく使用できる積層複合材としては、第１実施形態に示したようなアルミニウム箔にＰＥＴ樹脂を積層した積層複合材や、アルミニウム箔にポリプロピレン樹脂を積層した積層複合材が例示できる。

最外層や最内層を構成する樹脂材料としてポリプロピレンを使用すると、ダクト壁からの発塵や不純物等の溶出を効果的に防止することができ、清浄な環境で使用する用途に特に適したダクトとすることができて好ましい。また、ポリプロピレンは耐薬品性にも富んでおり、酸やアルカリなどから金属層を効果的に保護することができる。

樹脂製補強体を構成する樹脂材料は、最外層及び最内層の樹脂層の樹脂材料と接着可能な樹脂材料であれば、特に制限はないが、接着性や溶着性の観点から、最外層及び最内層の樹脂材料と同種の樹脂材料を使用することが好ましい。そして、補強体の材料としてポリプロピレン樹脂を採用する場合には、ホモタイプのポリプロピレン樹脂を用いることが特に好ましい。

また、本発明においては、条帯側縁部がつき合わせられる部分に設けられる樹脂製補強体のほかに、補強体を適宜追加することも可能であり、例えば、条帯２の中央部に樹脂製のあるいは金属製のらせん状補強体を、ダクトの内周面や外周面に設けることができる。

本発明の耐熱性ダクトは、例えば空調用ダクトや送風用ダクトとして利用可能であり、軽量で、気密性、耐熱性があり、ダクト壁部分の層間はがれといった問題が抑制されていて、産業上の利用価値が高い。

１ 耐熱性ダクト
２ 条帯
２ａ 最外層
２ｂ 最内層
２ｃ 金属層
２１，２２ 側縁部
３ 樹脂製補強体
３１ 第１補強体
３２ 第２補強体
４ 条帯
４ａ 最外層
４ｂ 最内層
４ｃ 金属層
４ｄ 補強層
５，６ 樹脂製補強体
５１，６１ 第１補強体
５２，６２ 第２補強体

Claims (2)

1. 最外層及び最内層が樹脂層で構成されると共に中間に金属層を有する積層複合材からなる条帯を、その両側縁部が互いにつき合わせられるようにらせん状に捲回し、互いに隣接する両側縁部にまたがるように螺旋状の樹脂製補強体を接着一体化して構成される耐熱性ダクトであって、
   樹脂製補強体は、ダクト内周面側に配置される第１補強体と、ダクト外周面側に配置される第２補強体によって構成されるとともに、第１補強体と第２補強体とは互いに重なり合うように配置され、
   第１補強体は条帯の最内層の内周面に接着され、第２補強体は条帯の最外層の外周面に接着されて、
   互いに隣接する条帯側縁部において、条帯の最内層が第１補強体によって互いに接着されていると共に、条帯の最外層が第２補強体によって互いに接着されており、
   条帯側縁部がつき合わせられる部分には側縁部の間に隙間が設けられ、その隙間を通じて、第１補強体と第２補強体とが互いに接着一体化されていることを特徴とする耐熱性ダクト。
2. 最外層及び最内層が樹脂製補強体に熱溶着されていることを特徴とする、請求項１に記載の耐熱性ダクト。

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