JP6152887B2

JP6152887B2 - High pressure hose

Info

Publication number: JP6152887B2
Application number: JP2015240743A
Authority: JP
Inventors: 郁真遊佐
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2035-12-10
Also published as: JP2017106554A

Description

本発明は、高圧ホースに関し、さらに詳しくは、内面層にクラックが生じ難くしてホースの耐用期間を長くすることができる高圧ホースに関するものである。 The present invention relates to a high-pressure hose, and more particularly, to a high-pressure hose that can prevent the occurrence of cracks in an inner surface layer and extend the useful life of the hose.

近年、燃料電池自動車等の開発が盛んに行なわれている。これに伴って、水素ステーションに設置されたディスペンサから燃料電池自動車等に水素ガスを充填するホースの開発も進められている。燃料電池自動車等の走行距離を長くするには、高圧で水素ガスを燃料タンクに充填する必要があるため、水素充填用ホースには、７０ＭＰａ以上の高い内圧に耐え得る実用性が必要とされている。ホースの耐圧性を向上させるには補強層を強化することが一般的な手法であるが、補強層の構成部材として金属製の補強材を採用すると水素によって脆化することが懸念される。そこで、すべての補強材を、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維を編組して形成することが提案されている（特許文献１参照）。 In recent years, development of fuel cell vehicles and the like has been actively conducted. Along with this, development of a hose that fills a fuel cell vehicle with hydrogen gas from a dispenser installed at a hydrogen station is also underway. In order to increase the travel distance of a fuel cell vehicle or the like, it is necessary to fill the fuel tank with hydrogen gas at a high pressure. Therefore, the hydrogen filling hose is required to have practicality that can withstand a high internal pressure of 70 MPa or more. Yes. In order to improve the pressure resistance of the hose, it is a general technique to reinforce the reinforcing layer. However, when a metal reinforcing material is used as a constituent member of the reinforcing layer, there is a concern that the hose becomes brittle by hydrogen. Thus, it has been proposed to form all the reinforcing materials by braiding polyparaphenylene benzbisoxazole fibers (see Patent Document 1).

一般的にホースに内圧が作用することでホースの内面層が拡径する。樹脂繊維により補強層が構成されている場合、その内圧により樹脂繊維は内周側から外周側に押圧されて補強層自体が圧縮変形するため、補強層の圧縮変形に伴い、内面層はより拡径変形してクラックが発生し易くなる。即ち、ホースを流れる流体が高圧になる程、内面層はより大きく拡径変形して更にクラックが発生し易くなる。特に、水素ガス等の低温の流体が流れるホースでは内面層が低温脆化するため、拡径変形することで一段とクラックが発生し易くなる。内面層にクラックが発生すると、経時的にクラックが成長してホースを使用すること不可能になる。それ故、高圧ホースにおいては、内面層に生じるクラックに起因してホースの耐用期間が短くなることを防止するには改善の余地がある。 Generally, the inner surface layer of the hose expands when the internal pressure acts on the hose. When the reinforcing layer is made of resin fibers, the inner fibers are pressed from the inner peripheral side to the outer peripheral side by the internal pressure, and the reinforcing layer itself compresses and deforms. It is easy to generate cracks due to radial deformation. That is, as the fluid flowing through the hose becomes higher in pressure, the inner surface layer becomes larger in diameter and deforms, and cracks are more likely to occur. In particular, in a hose in which a low-temperature fluid such as hydrogen gas flows, the inner surface layer becomes low-temperature embrittlement, so that cracks are more likely to occur due to expansion of the diameter. If a crack occurs in the inner surface layer, the crack grows over time, making it impossible to use the hose. Therefore, in the high-pressure hose, there is room for improvement in order to prevent the hose life from being shortened due to cracks generated in the inner surface layer.

特開２０１０−３１９９３号公報JP 2010-31993 A

本発明の目的は、内面層にクラックが生じ難くしてホースの耐用期間を長くすることができる高圧ホースを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a high-pressure hose that is less prone to crack in the inner surface layer and can extend the useful life of the hose.

上記目的を達成するため本発明の高圧ホースは、筒状の内面層と、この内面層と同軸状にその外周側にある筒状の外面層と、前記内面層と同軸状に前記内面層と前記外面層との間に介在する複数層の筒状の補強層とを備え、前記補強層のうち、内周側から１層目の補強層が鋼線により構成された編組構造であり、その他の補強層が樹脂繊維により構成され、前記鋼線の編組密度が９０％以上１００％以下であり、前記鋼線の編組角度が３０°以上５０°以下であり、前記樹脂繊維により構成されている補強層が編組構造であり、前記樹脂繊維の編組角度が前記鋼線の編組角度より大きく、かつ、４５°以上６０°以下であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the high-pressure hose of the present invention comprises a cylindrical inner surface layer, a cylindrical outer surface layer coaxially with the inner surface layer, and an inner surface layer coaxial with the inner surface layer. and a cylindrical reinforcing layer of a plurality of layers interposed between the outer surface layer, of the reinforcing layer, the reinforcing layer of the first layer from the inner peripheral side is braided structure constituted by steel wire, other The reinforcing layer is made of resin fiber, the braid density of the steel wire is 90% or more and 100% or less, the braid angle of the steel wire is 30 ° or more and 50 ° or less, and is made of the resin fiber. The reinforcing layer has a braided structure, and the braid angle of the resin fiber is larger than the braid angle of the steel wire and is 45 ° or more and 60 ° or less .

本発明の別の高圧ホースは、筒状の内面層と、この内面層と同軸状にその外周側にある筒状の外面層と、前記内面層と同軸状に前記内面層と前記外面層との間に介在する３層以上の筒状の補強層とを備え、前記補強層のうち、内周側から１層目および２層目の補強層が鋼線により構成されたスパイラル構造であり、これら２層の補強層どうしの前記鋼線の巻き付け方向が交差した状態になっていて、その他の補強層が樹脂繊維により構成され、前記鋼線の巻付け密度が９０％以上１００％以下であり、前記鋼線の巻付け角度が３０°以上５０°以下であり、前記樹脂繊維により構成されている補強層がスパイラル構造であり、前記樹脂繊維の巻付け角度が前記鋼線の巻付け角度より大きく、かつ、４５°以上６０°以下であることを特徴とする。 Another high-pressure hose according to the present invention includes a cylindrical inner surface layer, a cylindrical outer surface layer that is coaxial with the inner surface layer and on the outer peripheral side thereof, and the inner surface layer and the outer surface layer that are coaxial with the inner surface layer. A cylindrical reinforcing layer having three or more layers interposed between the first and second reinforcing layers from the inner peripheral side of the reinforcing layer, a spiral structure composed of steel wires, The winding direction of the steel wire between these two reinforcing layers is crossed, the other reinforcing layers are made of resin fibers , and the winding density of the steel wire is 90% or more and 100% or less. The winding angle of the steel wire is not less than 30 ° and not more than 50 °, the reinforcing layer composed of the resin fiber has a spiral structure, and the winding angle of the resin fiber is greater than the winding angle of the steel wire. large and is characterized in that at 45 ° to 60 °

本発明によれば、内面層と外面層との間に介在する複数層の補強層のうち、内周側から１層目、または、内周側から１層目および２層目の補強層が鋼線により構成されているので、内面層の外周面は鋼線で構成された補強層によって直接覆われる。そのため、ホースに内圧が作用した場合に内面層が拡径変形しようとしても、鋼線で構成された剛性の高い補強層によってその拡径変形が抑制される。これに伴い、高圧の流体が流れる場合であっても内面層にはクラックが生じ難くなるため、ホースの耐用期間を長くするには有利になる。 According to the present invention, among the plurality of reinforcing layers interposed between the inner surface layer and the outer surface layer, the first layer from the inner peripheral side, or the first and second reinforcing layers from the inner peripheral side are provided. Since it is comprised with the steel wire, the outer peripheral surface of an inner surface layer is directly covered with the reinforcement layer comprised with the steel wire. Therefore, even if the inner surface layer is about to expand and deform when an internal pressure is applied to the hose, the expanded expansion deformation is suppressed by the highly rigid reinforcing layer made of steel wire. As a result, even if a high-pressure fluid flows, cracks are unlikely to occur in the inner surface layer, which is advantageous for extending the service life of the hose.

前者の高圧ホースでは、前記鋼線の編組密度が９０％以上１００％以下の仕様にすることで内面層の拡径変形を抑制し易くなる。さらに、前記鋼線の編組角度が３０°以上５０°以下であり、前記樹脂繊維により構成されている補強層が編組構造であり、前記樹脂繊維の編組角度が前記鋼線の編組角度より大きく、かつ、４５°以上６０°以下にする。この仕様によれば、内面層の拡径変形を抑制しつつ、それぞれの補強層間でのホース内圧の負担割合の偏りを是正し易くなる。 In the former high-pressure hose , when the braid density of the steel wire is set to 90% or more and 100% or less, it is easy to suppress the expansion deformation of the inner surface layer. Furthermore, the braiding angle of the steel wire is 30 ° or more and 50 ° or less, the reinforcing layer constituted by the resin fibers has a braided structure, and the braiding angle of the resin fibers is larger than the braiding angle of the steel wires, And it makes it 45 degrees or more and 60 degrees or less. According to this specification, it becomes easy to correct the deviation of the burden ratio of the internal pressure of the hose between the respective reinforcing layers while suppressing the expansion deformation of the inner surface layer.

後者の高圧ホースでは、前記鋼線の巻付け密度が９０％以上１００％以下の仕様にすることで内面層の拡径変形を抑制し易くなる。さらに、前記鋼線の巻付け角度が３０°以上５０°以下であり、前記樹脂繊維により構成されている補強層がスパイラル構造であり、前記樹脂繊維の巻付け角度が前記鋼線の巻付け角度より大きく、かつ、４５°以上６０°以下にする。この仕様によれば、内面層の拡径変形を抑制しつつ、それぞれの補強層間でのホース内圧の負担割合の偏りを是正し易くなり高圧化が可能となる。 In the latter high-pressure hose , it becomes easy to suppress the diameter expansion deformation of the inner surface layer by setting the winding density of the steel wire to 90% or more and 100% or less. Furthermore, the winding angle of the steel wire is not less than 30 ° and not more than 50 °, the reinforcing layer composed of the resin fiber has a spiral structure, and the winding angle of the resin fiber is the winding angle of the steel wire. larger, and to 45 ° to 60 °. According to this specification, it is easy to correct the deviation of the burden ratio of the internal pressure of the hose between the respective reinforcing layers while suppressing the diameter expansion deformation of the inner surface layer, and it becomes possible to increase the pressure.

例えば前記内面層が、９０℃における乾燥水素ガスのガス透過係数が１×１０^-8ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ．・ｃｍＨｇ以下の熱可塑性樹脂から成り、ホースを流れる流体が水素ガスである仕様にすることもできる。このような水素ガス充填用ホースでは、流れる水素ガスによって内面層が低温脆化するため、拡径変形することで一段とクラックが生じ易い使用条件になるが、本発明によれば上述したように内面層のクラック発生を効果的に抑制できる。 For example, the inner layer has a gas permeability coefficient of 1 × 10 ⁻⁸ cc · cm / cm ² · sec. -It consists of a thermoplastic resin below cmHg, and it can also be made into the specification that the fluid which flows through a hose is hydrogen gas. In such a hydrogen gas filling hose, the inner surface layer becomes brittle at a low temperature due to flowing hydrogen gas, so that it becomes a use condition where cracks are more likely to occur due to expansion of the diameter. Generation of cracks in the layer can be effectively suppressed.

前記樹脂繊維としては、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維を用いることが好ましい。これにより、ホースの耐圧性を向上させるには有利になる。 As the resin fiber, it is preferable to use an aramid fiber, a polyester fiber, a nylon fiber, or a polyparaphenylene benzbisoxazole fiber. This is advantageous for improving the pressure resistance of the hose.

本発明の高圧ホースを一部切開して例示する側面図である。It is a side view which illustrates a high-pressure hose of the present invention by partially cutting it. 図１の高圧ホースの横断面図である。It is a cross-sectional view of the high pressure hose of FIG. 本発明の高圧ホースの別の実施形態の一部切開して例示する側面図である。It is a side view which cuts off and illustrates another embodiment of another embodiment of the high-pressure hose of the present invention.

以下、本発明の高圧ホースを図に示した実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the high-pressure hose of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.

図１、図２に例示するように、本発明の高圧ホース１（以下、ホース１という）は、内周側から順に、内面層２、補強層３（第１補強層３ａ、第２補強層３ｂ、第３補強層３ｃ）、外面層４が同軸状に積層された構造となっている。図１の一点鎖線ＣＬは、ホース軸心を示している。 As illustrated in FIGS. 1 and 2, the high-pressure hose 1 (hereinafter referred to as a hose 1) according to the present invention includes an inner surface layer 2 and a reinforcing layer 3 (a first reinforcing layer 3 a and a second reinforcing layer) in order from the inner peripheral side. 3b, the third reinforcing layer 3c), and the outer surface layer 4 are coaxially laminated. A one-dot chain line CL in FIG. 1 indicates the hose axis.

この実施形態のホース１は、水素ガスが流れる水素ガス充填用ホースであり、使用圧力は例えば７０ＭＰａ以上である。そのため、内面層２は、９０℃における乾燥水素ガスのガス透過係数が１×１０^-8ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ．・ｃｍＨｇ以下である熱可塑性樹脂により形成された単層構造になっている。このガス透過係数は、ＪＩＳＫ７１２６に準拠して測定した値である。この熱可塑性樹脂としては、ナイロン（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１等）、ポリアセタール、エチレンビニルアルコール共重合体等を例示することができる。内面層２は、二層構造にすることもできる。 The hose 1 of this embodiment is a hydrogen gas filling hose through which hydrogen gas flows, and the working pressure is, for example, 70 MPa or more. Therefore, the inner layer 2 has a dry hydrogen gas gas permeability coefficient of 1 × 10 ⁻⁸ cc · cm / cm ² · sec. -It has a single-layer structure formed of a thermoplastic resin having a cmHg or less. This gas permeability coefficient is a value measured according to JIS K7126. Examples of the thermoplastic resin include nylon (nylon 6, nylon 66, nylon 11, etc.), polyacetal, ethylene vinyl alcohol copolymer, and the like. The inner surface layer 2 can also have a two-layer structure.

このように水素ガスバリア性が良好な樹脂を内面層２に用いることにより、優れた耐水素ガス透過性を得ることができる。内面層２の内径（即ち、ホース１の内径）は例えば、４．５ｍｍ以上１２ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以上９ｍｍ以下に設定される。内面層２の内径が大きくなる程、水素ガスの流量を増大させるには有利になり、内径が小さくなる程、耐圧性を確保するには有利になる。 By using a resin having a good hydrogen gas barrier property for the inner surface layer 2 as described above, excellent hydrogen gas permeability can be obtained. The inner diameter of the inner surface layer 2 (that is, the inner diameter of the hose 1) is set to, for example, 4.5 mm to 12 mm, more preferably 5 mm to 9 mm. The larger the inner diameter of the inner surface layer 2 is, the more advantageous is to increase the flow rate of hydrogen gas, and the smaller the inner diameter is, the more advantageous is to ensure pressure resistance.

内面層２の層厚は例えば、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定される。内面層２の寸法変化を抑制するには層厚を厚くすることが好ましい。一方、ホース１の柔軟性を確保するには、内面層２の層厚を薄くすることが好ましい。内面層２の耐久性を確保しつつ、水素ガスの流量を増大させるには、内面層２の層厚を０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、内径を５ｍｍ以上９ｍｍ以下にするとよい。 The layer thickness of the inner surface layer 2 is set to, for example, 0.5 mm to 2.0 mm, more preferably 0.5 mm to 1.5 mm. In order to suppress the dimensional change of the inner surface layer 2, it is preferable to increase the layer thickness. On the other hand, in order to ensure the flexibility of the hose 1, it is preferable to reduce the thickness of the inner surface layer 2. In order to increase the flow rate of hydrogen gas while ensuring the durability of the inner surface layer 2, the inner layer 2 may have a thickness of 0.5 mm to 1.5 mm and an inner diameter of 5 mm to 9 mm.

外面層４は、例えば熱可塑性樹脂またはゴムの単層構造にする。或いは、外面層４を熱可塑性樹脂とゴムとの２層構造にすることもできる。外面層４を形成する熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン、ポリエステル等を例示することができ、ゴムとしては、クロロプレンアクリロゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム等を例示することができる。 The outer surface layer 4 has a single layer structure of, for example, a thermoplastic resin or rubber. Alternatively, the outer surface layer 4 can be a two-layer structure of a thermoplastic resin and rubber. Examples of the thermoplastic resin forming the outer surface layer 4 include polyurethane and polyester, and examples of the rubber include chloroprene acrylo rubber, butyl rubber, ethylene propylene rubber, and chlorosulfonated polyethylene rubber. .

外面層４の層厚は例えば、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定される。外面層４の外径（即ち、ホース１の外径）は例えば、１２ｍｍ以上１８ｍｍ以下、より好ましくは１３ｍｍ以上１７ｍｍ以下に設定される。外面層４の層厚が大きくなる程、ホース１の耐候性を確保するには有利になり、層厚を小さくする程、柔軟性を確保するには有利になる。ホース１の耐候性と柔軟性を両立させるには、外面層４の層厚および外径を上述した範囲に設定することが好ましい。 The layer thickness of the outer surface layer 4 is set to, for example, 0.2 mm or more and 1.5 mm or less, more preferably 0.5 mm or more and 1.0 mm or less. The outer diameter of the outer surface layer 4 (that is, the outer diameter of the hose 1) is set to, for example, 12 mm or more and 18 mm or less, more preferably 13 mm or more and 17 mm or less. As the layer thickness of the outer surface layer 4 increases, it becomes advantageous to ensure the weather resistance of the hose 1, and as the layer thickness decreases, it becomes advantageous to ensure flexibility. In order to achieve both the weather resistance and flexibility of the hose 1, it is preferable to set the layer thickness and the outer diameter of the outer surface layer 4 in the above-described ranges.

補強層３のうち、内周側から１層目の第１補強層３ａは、鋼線ｍにより構成された編組構造になっている。その他の第２補強層３ｂおよび第３補強層３ｃは樹脂繊維ｆにより構成された編組構造になっている。この実施形態のように、第１補強層３ａが鋼線ｍにより構成された編組構造の場合は、補強層３の数は２層以上になる。そして、最内周側に位置する第１補強層３ａ以外のすべての補強層３は樹脂繊維ｆにより構成される。この実施形態では、第２補強層３ｂおよび第３補強層３ｃは編組構造になっているが、樹脂繊維ｆがホース軸心ＣＬを中心にして螺旋状に巻き付いた状態のスパイラル構造にすることもできる。 Of the reinforcing layers 3, the first reinforcing layer 3 a, which is the first layer from the inner peripheral side, has a braided structure composed of steel wires m. The other 2nd reinforcement layer 3b and the 3rd reinforcement layer 3c have the braided structure comprised by the resin fiber f. As in this embodiment, in the case of a braided structure in which the first reinforcing layer 3a is composed of the steel wire m, the number of reinforcing layers 3 is two or more. And all the reinforcement layers 3 other than the 1st reinforcement layer 3a located in the innermost peripheral side are comprised with the resin fiber f. In this embodiment, the second reinforcing layer 3b and the third reinforcing layer 3c have a braided structure, but a spiral structure in which the resin fibers f are spirally wound around the hose axis CL is also possible. it can.

鋼線ｍとしては、ピアノ線、硬鋼線、ステンレス鋼線等を用いることができる。鋼線ｍの外径は例えば、０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下、より好ましくは０．２５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。 As the steel wire m, a piano wire, a hard steel wire, a stainless steel wire or the like can be used. The outer diameter of the steel wire m is, for example, not less than 0.2 mm and not more than 0.6 mm, more preferably not less than 0.25 mm and not more than 0.4 mm.

樹脂繊維ｆとしては、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維（以下、ＰＢＯ繊維という）等を使用する。樹脂繊維ｆとしてＰＢＯ繊維を用いると、他の繊維に比して引張強度が高いのでホース１の耐圧性を向上させるには有利になる。 As the resin fiber f, an aramid fiber, a polyester fiber, a nylon fiber, a polyparaphenylene benzbisoxazole fiber (hereinafter referred to as a PBO fiber), or the like is used. Use of PBO fiber as the resin fiber f is advantageous in improving the pressure resistance of the hose 1 because it has a higher tensile strength than other fibers.

樹脂繊維ｆの外径は、その材質によって異なるが、ＰＢＯ繊維の場合は例えば０．２ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下で好ましくは０．２５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である。ＰＢＯ繊維の線径をこの範囲にすると、内圧によるホース１の寸法変化を抑えつつホース１の柔軟性および耐久性を確保し易くなる。 The outer diameter of the resin fiber f varies depending on the material, but in the case of PBO fiber, it is, for example, 0.2 mm or more and 0.40 mm or less, and preferably 0.25 mm or more and 0.35 mm or less. When the wire diameter of the PBO fiber is within this range, it is easy to ensure the flexibility and durability of the hose 1 while suppressing the dimensional change of the hose 1 due to the internal pressure.

第１補強層３ａにおける鋼線ｍの編組密度は９０％以上１００％以下にする。編組密度とは、第１補強層３ａにおける鋼線ｍの面積割合を百分率で示すものであり、編組された鋼線ｍどうしのすき間がゼロの場合は１００％になる。鋼線ｍの編組密度を９０％以上１００％以下にすると内面層２の拡径変形を抑制し易くなる。 Braiding density of the steel wire m in the first reinforcement layer 3a is below 90% to 100%. The braid density indicates the area ratio of the steel wire m in the first reinforcing layer 3a as a percentage, and is 100% when the gap between the braided steel wires m is zero. When the braid density of the steel wire m is 90% or more and 100% or less, it becomes easy to suppress the diameter expansion deformation of the inner surface layer 2.

鋼線ｍの編組角度Ｍｂは、３０°以上５０°以下にする。この仕様では、編組角度Ｍｂが静止角度（５４．７°）よりも小さくなってホース１が膨張（拡径）するが、鋼線ｍの剛性が高く、さらには鋼線ｍ自体が圧縮しないので、ホース１の拡径を抑制できる。編組角度Ｍｂは、さらに高い内圧（使用圧力７０ＭＰａ以上）に耐えうる構造にするために３０°以上５０°以下に設定する。巻き付け角度Ｍｂを静止角度（５４．７°）以下にすることで、ホース１に作用した内圧を、第１補強層３ａを通じて第２補強層３ｂ、第３補強層３ｃに効率的に伝えることができる。 Braid angle Mb of steel wire m is the than 50 ° more than 30 °. In this specification, the braid angle Mb is smaller than the static angle (54.7 °) and the hose 1 expands (expands), but the rigidity of the steel wire m is high, and further, the steel wire m itself is not compressed. The diameter expansion of the hose 1 can be suppressed. The braiding angle Mb is set to 30 ° or more and 50 ° or less in order to have a structure that can withstand a higher internal pressure (operating pressure of 70 MPa or more). By setting the winding angle Mb to be equal to or less than the static angle (54.7 °), the internal pressure applied to the hose 1 can be efficiently transmitted to the second reinforcing layer 3b and the third reinforcing layer 3c through the first reinforcing layer 3a. it can.

第２補強層３ｂ、第３補強層３ｃの樹脂繊維ｆの編組角度Ｆｂは、鋼線ｍの編組角度Ｍｂより大きく、かつ、４５°以上６０°以下である。鋼線ｍの編組角度Ｍｂと樹脂繊維ｆの編組角度Ｆｂとの差異は例えば５°以上にするとよい。また、外周側に存在する補強層３ほど編組角度Ｆｂを大きくするとよい。この仕様により、内面層２の拡径変形を抑制しつつ、それぞれの補強層３ａ、３ｂ、３ｃ間でのホース内圧の負担割合の偏りを是正し易くなるため高圧ホースとして使用できる。 The second reinforcing layer 3b, braiding angle Fb of the resin fibers f of the third reinforcing layer 3c is greater than the braid angle Mb of steel wire m, and is 45 ° to 60 °. The difference between the braiding angle Mb of the steel wire m and the braiding angle Fb of the resin fiber f may be, for example, 5 ° or more. Further, the braiding angle Fb is preferably increased as the reinforcing layer 3 exists on the outer peripheral side. This specification can be used as a high-pressure hose because it is easy to correct the deviation of the burden ratio of the internal pressure of the hose between the reinforcing layers 3a, 3b, and 3c while suppressing the diameter expansion deformation of the inner surface layer 2.

例えば、補強層３を４層構造にした所定仕様のホース１のサンプルを製造して、ホース１の破壊圧力（耐圧性）および各補強層３のホース内圧の負担割合を測定すると以下のとおりである。鋼線ｍにより構成された第１補強層３ａの編組角度を４５°、ＰＢＯ繊維により構成された第２補強層３ｂ、第３補強層３ｃ、第４補強層３ｄの編組角度をそれぞれ、４９°、５４°、５５°にすると、ホース１の破壊圧力は、５３０ＭＰａになった。各補強層３の内圧負担割合は、第１補強層３ａの内圧負担割合を基準の１００％とすると、第２補強層３ｂ、第３補強層３ｃ、第４補強層３ｄの内圧負担割合はそれぞれ、６０％、６４％、５８％になった。 For example, a sample of a hose 1 having a predetermined specification in which the reinforcing layer 3 has a four-layer structure is manufactured, and the breakdown pressure (pressure resistance) of the hose 1 and the burden ratio of the internal pressure of the hose of each reinforcing layer 3 are measured as follows. is there. The braid angle of the first reinforcing layer 3a constituted by the steel wire m is 45 °, and the braid angles of the second reinforcing layer 3b, the third reinforcing layer 3c and the fourth reinforcing layer 3d constituted by PBO fibers are 49 °, respectively. , 54 °, 55 °, the breaking pressure of the hose 1 was 530 MPa. The internal pressure burden ratio of each reinforcing layer 3 is 100% of the internal pressure burden ratio of the first reinforcing layer 3a. The internal pressure burden ratios of the second reinforcing layer 3b, the third reinforcing layer 3c, and the fourth reinforcing layer 3d are respectively , 60%, 64% and 58%.

また、上記のホース１のサンプルに対して、編組角度のみを変えたホース１の別のサンプルを製造して、ホース１の破壊圧力（耐圧性）および各補強層３のホース内圧の負担割合を測定すると以下のとおりである。鋼線ｍにより構成された第１補強層３ａの編組角度を４２°、ＰＢＯ繊維により構成された第２補強層３ｂ、第３補強層３ｃ、第４補強層３ｄの編組角度をそれぞれ、４９°、５４°、５５°にすると、ホース１の破壊圧力は、６３０ＭＰａになった。各補強層３の内圧負担割合は、第１補強層３ａの内圧負担割合を基準の１００％とすると、第２補強層３ｂ、第３補強層３ｃ、第４補強層３ｄの内圧負担割合はそれぞれ、７７％、７９％、７１％になった。 Moreover, another sample of the hose 1 with only the braiding angle changed is manufactured with respect to the sample of the hose 1 described above, and the load ratio of the breaking pressure (pressure resistance) of the hose 1 and the internal pressure of the hose of each reinforcing layer 3 is determined. The measurement is as follows. The braid angle of the first reinforcing layer 3a constituted by the steel wire m is 42 °, and the braid angles of the second reinforcing layer 3b, the third reinforcing layer 3c and the fourth reinforcing layer 3d constituted by PBO fibers are 49 °, respectively. , 54 ° and 55 °, the breaking pressure of the hose 1 was 630 MPa. The internal pressure burden ratio of each reinforcing layer 3 is 100% of the internal pressure burden ratio of the first reinforcing layer 3a. The internal pressure burden ratios of the second reinforcing layer 3b, the third reinforcing layer 3c, and the fourth reinforcing layer 3d are respectively 77%, 79% and 71%.

第２補強層３ｂ、第３補強層３ｃの樹脂繊維ｆは、樹脂繊維ｆが変形した状態（潰れた状態）で編組されるので編組密度を規定することが難しい。そこで、編組密度に代えて打込み本数（各補強層３ｂ、３ｃに巻き付ける樹脂繊維ｆの本数）で規定すると、上述した外径範囲のＰＢＯ繊維の場合、ＰＢＯ繊維を巻き付ける外周面の外径が７ｍｍの場合は、打込み本数は例えば５４本〜９０本となる。ＰＢＯ繊維を巻き付ける外周面の外径が１０ｍｍ、１２ｍｍの場合の打込み本数は例えばそれぞれ７２本〜１２０本、９０本〜１５０本となる。 Since the resin fibers f of the second reinforcing layer 3b and the third reinforcing layer 3c are braided in a state where the resin fibers f are deformed (crushed state), it is difficult to define the braid density. Therefore, in the case of the PBO fiber having the outer diameter range described above, the outer diameter of the outer peripheral surface around which the PBO fiber is wound is 7 mm when the number is driven (number of resin fibers f wound around the reinforcing layers 3b and 3c) instead of the braid density. In this case, the number of driving is 54 to 90, for example. When the outer diameter of the outer peripheral surface around which the PBO fiber is wound is 10 mm and 12 mm, the number of driving is, for example, 72 to 120 and 90 to 150, respectively.

この実施形態によれば、内面層２の外周面は直接、鋼線ｍで構成された第１補強層３ａによって覆われる。第１補強層３ａは鋼線ｍで構成されているので、樹脂繊維ｆで構成されている場合に比して非常に剛性が高い。そのため、ホース１に内圧が作用した場合に内面層２が拡径変形しようとしても、剛性の高い第１補強層３ａ自体は実質的に圧縮変形せず、また、タガ効果も高いので内圧が第１補強層３ａによって十分に受け止められて内面層２の拡径変形が抑制される。それ故、高圧の流体が流れる場合であっても内面層２にはクラックが生じ難くなり、ホース１の耐用期間を長くするには有利になる。 According to this embodiment, the outer peripheral surface of the inner surface layer 2 is directly covered with the first reinforcing layer 3a made of the steel wire m. Since the 1st reinforcement layer 3a is comprised with the steel wire m, compared with the case where it comprises with the resin fiber f, rigidity is very high. Therefore, even if the inner surface layer 2 tries to expand and deform when the internal pressure acts on the hose 1, the highly rigid first reinforcing layer 3 a itself is not substantially compressed and deformed, and since the tagging effect is high, the internal pressure is the first. It is sufficiently received by the 1 reinforcing layer 3a, and the diameter expansion deformation of the inner surface layer 2 is suppressed. Therefore, even if a high-pressure fluid flows, cracks are unlikely to occur in the inner surface layer 2, which is advantageous for extending the useful life of the hose 1.

尚、鋼線ｍが水素脆化してホース１が使用不可能になるよりも、実際には、内面層２のクラックに起因してホース１が使用不可能になる。それ故、最内周の第１補強層３ａが鋼線ｍにより構成されていても、ホース１の耐用期間を長くすることができる。 In practice, the hose 1 becomes unusable due to cracks in the inner layer 2 rather than the steel wire m becomes hydrogen embrittled and the hose 1 becomes unusable. Therefore, even if the innermost first reinforcing layer 3a is composed of the steel wire m, the service life of the hose 1 can be extended.

ホース１に水素ガスが流れている際には、内面層２が氷点下以下の低温になるため内面層２が低温脆化してクラックが生じ易い状態となる。しかしながら、この実施形態のホース１では、上述のとおり内面層２の拡径変形を効果的に抑えることができるので、ホース１としては極めて実用性が高くなる。 When hydrogen gas is flowing through the hose 1, the inner surface layer 2 becomes a low temperature below the freezing point, so that the inner surface layer 2 is embrittled at a low temperature and is likely to be cracked. However, in the hose 1 of this embodiment, since the diameter expansion deformation of the inner surface layer 2 can be effectively suppressed as described above, the practicality of the hose 1 is extremely high.

図３に例示するホース１の別の実施形態は、先の実施形態とは補強層３のみが異なっていて、その他の仕様は実質的に同じである。 In another embodiment of the hose 1 illustrated in FIG. 3, only the reinforcing layer 3 is different from the previous embodiment, and other specifications are substantially the same.

このホース１では、４層の補強層３を備えている。補強層３のうち、第１補強層３ａおよび第２補強層３ｂが鋼線ｍにより構成されたスパイラル構造になっている。即ち、鋼線ｍがホース軸心ＣＬを中心にして螺旋状に巻き付いた状態になっている。第１補強層３ａおよび第２補強層３ｂどうしの鋼線ｍの巻き付け方向は交差した状態になっている。 The hose 1 includes four reinforcing layers 3. Among the reinforcing layers 3, the first reinforcing layer 3 a and the second reinforcing layer 3 b have a spiral structure constituted by a steel wire m. That is, the steel wire m is spirally wound around the hose axis CL. The winding direction of the steel wire m between the first reinforcing layer 3a and the second reinforcing layer 3b is in an intersecting state.

その他の第３補強層３ｃおよび第４補強層３ｄは樹脂繊維ｆにより構成されたスパイラル構造になっている。この実施形態のように、第１補強層３ａおよび第２補強層３ｂが鋼線ｍにより構成されたスパイラル構造の場合は、補強層３の数は３層以上になる。そして、最内周側に位置する第１補強層３ａおよび第２補強層３ｂ以外のすべての補強層３は樹脂繊維ｆにより構成される。この実施形態では、第３補強層３ｃおよび第４補強層３ｄはスパイラル構造になっているが、参考形態としては樹脂繊維ｆが編組された編組構造にすることもできる。 The other third reinforcing layer 3c and fourth reinforcing layer 3d have a spiral structure constituted by resin fibers f. As in this embodiment, in the case of a spiral structure in which the first reinforcing layer 3a and the second reinforcing layer 3b are made of steel wires m, the number of reinforcing layers 3 is three or more. And all the reinforcement layers 3 other than the 1st reinforcement layer 3a and the 2nd reinforcement layer 3b located in the innermost circumference side are comprised with the resin fiber f. In this embodiment, the third reinforcing layer 3c and the fourth reinforcing layer 3d have a spiral structure, but as a reference form, a braided structure in which the resin fibers f are braided may be used.

鋼線ｍ、樹脂繊維ｆとして用いる材質およびその仕様は先の実施形態と同じにすることができる。 The material used as the steel wire m and the resin fiber f and its specifications can be the same as in the previous embodiment.

第１補強層３ａおよび第２補強層３ｂにおける鋼線ｍの巻付け密度は９０％以上１００％以下にする。この巻付け密度とは、鋼線ｍが巻き付いている表面の面積に対して、この表面に巻き付いている鋼線ｍが覆う面積の比率である。鋼線ｍが隙間なく螺旋状に巻き付いている状態では、巻付け密度は１００％になる。鋼線ｍが隙間をあけて螺旋状に巻き付いている場合は、巻付け密度は１００％未満になる。鋼線ｍの巻付け密度を９０％以上１００％以下にすると内面層２の拡径変形を抑制し易くなる。 Winding density of the steel wire m in the first reinforcement layer 3a and the second reinforcing layer 3b is below 90% to 100%. The winding density is the ratio of the area covered by the steel wire m wound around the surface to the area of the surface around which the steel wire m is wound. In a state where the steel wire m is wound spirally without a gap, the winding density is 100%. When the steel wire m is spirally wound with a gap, the winding density is less than 100%. When the winding density of the steel wire m is 90% or more and 100% or less, it becomes easy to suppress the diameter expansion deformation of the inner surface layer 2.

鋼線ｍの巻付け角度Ｍｓは、３０°以上５０°以下にする。この仕様により、内面層２の拡径変形を抑制するには有利になる。第１補強層３ａおよび第２補強層３ｂでの鋼線ｍの巻付け角度Ｍｓは異ならせることもできるが実質的に同じにする。巻き付け角度Ｍｓを静止角度（５４．７°）以下にすることで、ホース１に作用した内圧を、第１補強層３ａおよび第２補強層３ｂを通じて第３補強層３ｃ、第４補強層３ｄに効率的に伝えることができる。 Wrap angle Ms of the steel wire m is the than 50 ° more than 30 °. This specification is advantageous for suppressing the expansion deformation of the inner surface layer 2. Although the winding angle Ms of the steel wire m in the 1st reinforcement layer 3a and the 2nd reinforcement layer 3b can be varied, it makes it substantially the same. By setting the winding angle Ms to a static angle (54.7 °) or less, the internal pressure applied to the hose 1 is applied to the third reinforcing layer 3c and the fourth reinforcing layer 3d through the first reinforcing layer 3a and the second reinforcing layer 3b. Can communicate efficiently.

第３補強層３ｃ、第４補強層３ｄの樹脂繊維ｆの巻付け角度Ｆｓは、鋼線ｍの巻付け角度Ｍｓより大きく、かつ、４５°以上６０°以下である。鋼線ｍの巻付け角度Ｍｓと樹脂繊維ｆの巻付け角度Ｆｓとの差異は例えば５°以上にするとよい。また、外周側に存在する補強層３ほど巻付け角度Ｆｓを大きくするとよい。この仕様により、内面層２の拡径変形を抑制しつつ、それぞれの補強層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ間でのホース内圧の負担割合の偏りを是正し易くなる。 The third reinforcing layer 3c, winding angle Fs of resin fibers f of the fourth reinforcing layer 3d is larger than the winding angle Ms of the steel wire m, and is 45 ° to 60 °. The difference between the winding angle Ms of the steel wire m and the winding angle Fs of the resin fiber f may be, for example, 5 ° or more. Further, it is preferable to increase the winding angle Fs for the reinforcing layer 3 present on the outer peripheral side. With this specification, it becomes easy to correct the deviation of the burden ratio of the internal pressure of the hose between the reinforcing layers 3a, 3b, 3c, and 3d while suppressing the diameter expansion deformation of the inner surface layer 2.

この実施形態によれば、内面層２の外周面は直接、鋼線ｍで構成された第１補強層３ａおよび第２補強層３ｂによって覆われる。第１補強層３ａおよび第２補強層３ｂは鋼線ｍで構成されているので、樹脂繊維ｆで構成されている場合に比して非常に剛性が高い。そのため、ホース１に内圧が作用した場合に内面層２が拡径変形しようとしても、剛性の高い第１補強層３ａ自体および第２補強層３ｂ自体は実質的に圧縮変形しない。また、高剛性で、しかも一対になった第１補強層３ａおよび第２補強層３ｂはタガ効果も高いので内圧が十分に受け止められて内面層２の拡径変形が抑制される。それ故、高圧の流体が流れる場合であっても内面層２にはクラックが生じ難くなり、ホース１の耐用期間を長くするには有利になる。 According to this embodiment, the outer peripheral surface of the inner surface layer 2 is directly covered with the first reinforcing layer 3a and the second reinforcing layer 3b made of the steel wire m. Since the 1st reinforcement layer 3a and the 2nd reinforcement layer 3b are comprised with the steel wire m, compared with the case where it comprises with the resin fiber f, rigidity is very high. Therefore, even if the inner surface layer 2 tries to expand and deform when the internal pressure is applied to the hose 1, the highly rigid first reinforcing layer 3a and the second reinforcing layer 3b themselves are not substantially compressively deformed. Moreover, since the first reinforcing layer 3a and the second reinforcing layer 3b that are highly rigid and paired have a high tagging effect, the internal pressure is sufficiently received, and the expansion deformation of the inner surface layer 2 is suppressed. Therefore, even if a high-pressure fluid flows, cracks are unlikely to occur in the inner surface layer 2, which is advantageous for extending the useful life of the hose 1.

本発明のホース１は水素ガスに限らず、種々の流体が流れる高圧ホースに適用することができる。内面層２は、ホース１を流れる流体の種類に適した材質および仕様にする。 The hose 1 of the present invention is not limited to hydrogen gas, and can be applied to a high-pressure hose through which various fluids flow. The inner surface layer 2 is made of a material and specification suitable for the type of fluid flowing through the hose 1.

１高圧ホース
２内面層
３補強層
３ａ第１補強層
３ｂ第２補強層
３ｃ第３補強層
３ｄ第４補強層
４外面層
ｆ樹脂繊維
ｍ鋼線
ＣＬホース軸心 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High pressure hose 2 Inner surface layer 3 Reinforcement layer 3a 1st reinforcement layer 3b 2nd reinforcement layer 3c 3rd reinforcement layer 3d 4th reinforcement layer 4 Outer surface layer f Resin fiber m Steel wire CL Hose axis

Claims

A cylindrical inner surface layer, a cylindrical outer surface layer that is coaxial with the inner surface layer and on the outer peripheral side thereof, and a multi-layered cylinder that is interposed between the inner surface layer and the outer surface layer coaxially with the inner surface layer A reinforcing layer in the form of a braided structure in which the first reinforcing layer from the inner peripheral side of the reinforcing layer is made of steel wire, and the other reinforcing layer is made of resin fiber , The braid density of the steel wire is not less than 90% and not more than 100%, the braid angle of the steel wire is not less than 30 ° and not more than 50 °, the reinforcing layer composed of the resin fibers has a braid structure, and the braid of the resin fibers A high-pressure hose characterized in that the angle is larger than the braiding angle of the steel wire and is not less than 45 ° and not more than 60 ° .

A cylindrical inner surface layer, a cylindrical outer surface layer coaxially with the inner surface layer, and at least three layers interposed between the inner surface layer and the outer surface layer coaxially with the inner surface layer. A cylindrical reinforcing layer, and a spiral structure in which the first and second reinforcing layers from the inner peripheral side of the reinforcing layer are made of steel wire, The winding direction of the steel wire is in an intersecting state, the other reinforcing layer is made of resin fiber , the winding density of the steel wire is 90% or more and 100% or less, and the winding angle of the steel wire is The reinforcing layer composed of the resin fibers is 30 ° or more and 50 ° or less and has a spiral structure, and the winding angle of the resin fibers is larger than the winding angle of the steel wire, and 45 ° or more and 60 °. high pressure hose, characterized in that at most.

The inner layer has a gas permeability coefficient of 1 × 10 ⁻⁸ cc · cm / cm ² · sec. The high-pressure hose according to claim 1 or 2 , comprising a thermoplastic resin of cmHg or less, and the fluid flowing through the hose is hydrogen gas.

The high-pressure hose according to any one of claims 1 to 3 , wherein the resin fiber is a polyparaphenylene benzbisoxazole fiber.