JP6757994B1 - 帯電防止可撓管 - Google Patents

Abstract

【課題】可撓管の折り曲げに伴う導電層及び導電線の接触抵抗の増大防止と、導電層及び導電線の破損や剥離防止とを同時に達成する。【解決手段】可撓性を有する軟質材料で形成される管本体１と、管本体１の外周面１ａに沿って軸方向へ設けられる導電層２と、管本体１の外周面１ａ及び導電層２の外表面２ａに沿って螺旋状に巻き付けられ且つ管本体１の外周面１ａ及び導電層２の外表面２ａに対し径方向へ圧接するように設けられる導電線３と、導電線３に沿って管本体１の外周面１ａ及び導電層２の外表面２ａから突出するように螺旋状に設けられる補強部材４と、を備え、補強部材４は、導電層２の外表面２ａとの間に導電線３を挟み込んで導電線３の表面が導電層２の外表面２ａと圧着するように配置されることを特徴とする帯電防止可撓管Ａ。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば飲料を含む食品業界、医療品を含む化学業界、半導体業界、化粧品業界、香料業界やその他の製造工場などに用いられるホースやチューブなどにおいて、静電気の除去性能などに優れた帯電防止可撓管に関する。

従来、この種の帯電防止可撓管として、内層ホースと外層ホースとの間に内層ホースの外周面に全長に亘り螺旋状の導電線を介在させ、且つ外層ホースの一部として一体成形された長さ方向に延びる導電樹脂層の内面を、導電樹脂層に対し所定間隔を存し横断する導電線の各捲線部に圧着せしめた帯電防止樹脂ホースがある（例えば、特許文献１参照）。
内層ホース及び外層ホースを成形する合成樹脂材料は、各種の合成樹脂など又はこれらのエラストマーなどから任意選択して使用される。
押出成形により外層ホースを内層ホースの外周面に圧着し一体成形することにより、一直線状の導電樹脂層の内面が、螺旋状の導電線の一定のピッチを存して導電樹脂層を横断する導電線の各捲線において夫々圧着され、強固な電気的接続が得られるようにしている（段落［００１３］、図２参照）。

特許第５３６８８６１号公報

ところで、ホースやチューブなどのフレキシブルな可撓管は、工場などで配管接続されるなどの使用時において軸方向の一部を折り曲げると、この曲げ部分では曲げ方向外側の部位が軸方向へ伸長すると同時に、曲げ方向内側の部位に逃げ襞を作ることによりスムーズに屈曲する。
しかし、特許文献１のような合成樹脂やエラストマーなどからなる内層ホースと外層ホースの積層構造は、内層ホース及び外層ホースの構成材料の僅かな違いで、内層ホースと外層ホースの伸び量に差を生じることがある。つまり内層ホースと外層ホースの伸び率が相違すると、ホースの折り曲げに伴って内層ホースと外層ホースが部分的に離れて層間剥離を生じるおそれがある。
特許文献１では、内層ホースの外周面に沿って捲き付けられた螺旋状の導電線と、外層ホースの一部として一体成形された導電樹脂層の内面とを接触させる構造であるため、ホースの折り曲げに伴う内層ホースと外層ホースの部分的な離れ（層間剥離）により、導電線と導電樹脂層との接触抵抗が大きくなるという問題があった。
さらに、外層ホースの外周面に導電樹脂層が露出して配置されるため、接地面などと接触で受ける振動や衝撃などにより、導電樹脂層に亀裂が入って破損や剥離などを生じ易い。破損や剥離した導電樹脂層の破片は異物となり、特に異物混入に厳しい食品・飲料業界や医療業界などでは不向きであった。

このような課題を解決するために本発明に係る帯電防止可撓管は、可撓性を有する軟質材料で形成される管本体と、前記管本体の外周面に沿って軸方向へ設けられる導電層と、前記管本体の前記外周面及び前記導電層の外表面に沿って螺旋状に巻き付けられ且つ前記管本体の前記外周面及び前記導電層の前記外表面に対し径方向へ圧接するように設けられる導電線と、前記導電線に沿って前記管本体の前記外周面及び前記導電層の前記外表面から突出するように螺旋状に設けられる補強部材と、を備え、前記補強部材は、前記導電層の前記外表面との間に前記導電線を挟み込んで前記導電線の表面が前記導電層の前記外表面と圧着するように配置されることを特徴とする。

本発明の実施形態（第一実施形態）に係る帯電防止可撓管の全体構成を示す説明図であり、（ａ）が一部切欠正面図、（ｂ）が段階的に破断した斜視図である。 本発明の実施形態に係る帯電防止可撓管の変形例（第二実施形態）を示す説明図であり、（ａ）が一部切欠正面図、（ｂ）が段階的に破断した斜視図である。 第一実施形態の折り曲げ時を示す説明図であり、（ａ）が曲げ方向外側に導電層２を配置した状態で折り曲げた時の部分拡大縦断面図、（ｂ）が曲げ方向内側に導電層２を配置した状態で折り曲げた時の部分拡大縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る帯電防止可撓管Ａは、図１〜図３に示すように、飲料を含む食品業界、医療品を含む化学業界、半導体業界、化粧品業界、香料業界やその他の製造工場などに用いられるホースやチューブなどである。
特に粉体や粒体などの搬送で生じた静電気による帯電を防止するだけでなく、耐圧性能に優れたホースやチューブなどである。
詳しく説明すると、本発明の実施形態に係る帯電防止可撓管Ａは、可撓性を有する管本体１と、管本体１の外周面１ａに沿って軸方向へ設けられる導電層２と、管本体１の外周面１ａ及び導電層２の外表面２ａに沿って螺旋状に設けられる導電線３と、導電線３に沿って螺旋状に設けられる補強部材４と、を主要な構成要素として備えている。

管本体１は、例えば塩化ビニルなどの軟質合成樹脂や半硬質合成樹脂か又はこれらのエラストマーか若しくはその他のゴムなどの軟質材料や半硬質材料で、単層構造や複数層構造や多層構造に形成される。単層構造とは単一の層のみからなるものをいい、複数層構造とは複数の層が管本体１の径方向に重なり合うように積層されたものをいい、多層構造とは多数の層が管本体１の径方向に積層されたものをいう。
管本体１の構成材料としては、管本体１の内部流路Ａｐを流れる流体（図示しない）が管本体１の外部から透視可能となるように透明材料や半透明材料を用いることが好ましい。
管本体１の製造方法としては、押出し成形や共押出し成形などにより層を作成することが好ましい。
また必要に応じて図２に示されるように、管本体１の層間に編組されるブレード５を備えることも可能である。ブレード５は、ポリエステルやナイロン（登録商標）やアラミドなどの合成樹脂製繊維からなる補強糸であり、網状やニット編み状に編組される。

管本体１の外周面１ａには、管本体１の周方向の一部に電気伝導性を有する導電層２が、管本体１の軸方向へ延びる帯状や線状に形成される。
導電層２は、管本体１において外周面１ａに露出する層の径方向全体に亘り形成されるか、又は外周面１ａに露出する層の径方向外側のみ部分的に形成される。
導電層２の形状としては、管本体１の軸方向全長に亘って配置される連続形状、管本体１の軸方向へ所定長さずつ間隔を空けて配置される間欠形状などが挙げられる。
管本体１の外周面１ａにおける導電層２の配置例としては、透明又は半透明な管本体１を透して内部流路Ａｐの流体が十分に透視可能となるように、管本体１の周方向への幅を細くするとともに、周方向へ所定間隔毎に複数本又は一本のみ形成することが好ましい。
導電層２の製造方法としては、ベースとなる合成樹脂に対して、例えばカーボンブラックなどの炭素材料の微粒子や金属性微粒子などの良導電性微粒子が含有された導電材料を押出し成形や共押出し成形することが好ましい。
また、導電層２の製造方法の他の例として導電材料を印刷することや、金属からなるワイヤ及び導電糸や導電モノフィラメントなどを固着するなどの変更も可能である。

管本体１及び導電層２の外側には、螺旋状の導電線３が管本体１の外周面１ａ及び導電層２の外表面２ａに沿って設けられる。
導電線３は、例えばステンレスなどの金属からなるワイヤ及び導電糸や導電モノフィラメントなどの電気伝導性を有する導電材料で線状に形成され、管本体１の外周面１ａ及び導電層２の外表面２ａに向けて、管本体１の径方向へ締め付けるように巻き付けられる。これにより、導電線３は、管本体１の外周面１ａ及び導電層２の外表面２ａに対して、管本体１の径方向へ圧接するように巻着される。
導電線３の構成材料としては、管本体１の構成材料よりも剛性に優れた硬質材料として金属製のワイヤなどを用いることが好ましい。
導電線３の製造方法としては、押出し成形や共押出し成形された管本体１及び導電層２に対し、コイル成形機（図示しない）などにより導電線３を所定の巻き付けテンションで巻回することにより、弾性反発力が残る状態で導電線３を連続して巻き成形することが好ましい。

さらに管本体１及び導電層２の外側には、導電線３に沿って螺旋状の補強部材４が管本体１の外周面１ａ及び導電層２の外表面２ａから突出するように設けられる。これにより、管本体１の外周面１ａや導電層２の外表面２ａから螺旋状に突出する補強部材４の間で、導電層２が凹んで配置される。
補強部材４は、管本体１の外周面１ａの構成材料と相溶性に優れて接着し易い軟質合成樹脂や半硬質合成樹脂か又はこれらのエラストマーか若しくはその他のゴムなどの軟質材料や半硬質材料で、導電線３の外径よりも幅広い太線状に形成される。
補強部材４の構成材料としては、管本体１を構成する軟質材料よりも硬い材料で、且つ管本体１の内部流路Ａｐを流れる流体が管本体１及び補強部材４の外部から透視可能となるように透明や半透明の材料を用いることが好ましい。
さらに補強部材４は、導電層２の外表面２ａとの間に導電線３を挟み込んで導電線３の表面が導電層２の外表面２ａと圧着するように配置される。
補強部材４の製造方法としては、押出し成形や共押出しで軸方向へ連続的に成形された管本体１及び導電層２に対し、導電線３と重なるように補強部材４を積層することが好ましい。

管本体１や導電層２などの一例（第一実施形態）として図１（ａ）（ｂ）に示される場合には、複数層構造の管本体１の軸方向全長に亘って連続形状の導電層２を形成している。
図示例の管本体１は、耐摩耗性に優れた半硬質の塩化ビニルなどからなる周方向全体が透明な内層１１と、軟質の塩化ビニルなどからなる透明な外層１２と、を径方向に積層した二層構造である。外層１２の周方向の一部には、帯状の導電層２が外層１２の外周面１２ａに露出して配置されるように共押出し成形している。
管本体１や導電層２などの他の例（第二実施形態）として図２（ａ）（ｂ）に示される場合には、多層構造の管本体１の全長に亘って連続形状の導電層２を形成している。
図示例の管本体１は、耐摩耗性及びガス透過性や耐薬品性に優れたフッ素樹脂（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）などからなる最内層１３と、ポリアミド系樹脂（変性ナイロン１２）などからなる内層１４と、ポリウレタン系エラストマー（熱可塑性ポリウレタン）などからなる中間層１５及び外層１６と、を径方向に積層した四層構造である。外層１６の周方向の一部には、帯状の導電層２が外層１６の外周面１６ａに露出して配置されるように共押出し成形している。中間層１５及び外層１６の間には、網状のブレード５を中間層１５の外側表面に沿って設けている。
なお、それ以外の変形例として図示しないが、管本体１を単層構造に形成してその径方向全体又は径方向外側のみに導電層２を形成することや、管本体１を三層構造や五層以上の構造に変更することが可能である。また導電層２の形状を連続形状に代えて間欠形状に変更することや、第一実施形態の内層１１と外層１２の間に網状やニット編み状のブレード５を設けることや、第二実施形態のブレード５を網状に代えてニット編み状に変更することも可能である。導電層２の形状を間欠形状に変更する場合には、導電線３のピッチ間を跨ぐように配置する。

次に、本発明の実施形態に係る帯電防止可撓管Ａの使用方法について説明する。
帯電防止可撓管Ａの使用例としては、特許第３６９０７９０号に記載の「ホース表面に導電線を露出させたホースを、アースされている金属パイプにはめ込むとともに、これら金属パイプとホースとの接続部分にコイル状にした金属製のアース部材をはめて、このアース部材を金属パイプとホース表面の導電線とに接触させたことを特徴とするホース接続構造」を用いることが好ましい。
つまり、特許第３６９０７９０号記載の「ホース」に代えて、第一実施形態や第二実施形態の帯電防止可撓管Ａを、機器本体側の接地によりアースされた状態の金属パイプに対し、帯電防止可撓管Ａの軸方向端部を嵌め込み、金属パイプと帯電防止可撓管Ａの軸方向端部との接続部分には、金属製のアース部材を取り付けてコイル部で締め付ける。
これにより、帯電防止可撓管Ａの表面において螺旋状の補強部材４の間で露出する導電層２の外表面２ａと金属パイプとに亘り、アース部材が接触した状態に保たれ、導電層２がアース部材を介して金属パイプに電気的に接続され、帯電防止可撓管Ａがアースされた状態になる。
このため、帯電防止可撓管Ａに発生した静電気が、導電線３→導電層２→アース部材→金属パイプ→機器本体を介して放電される。
また、機器本体側がアースされていない場合には、帯電防止可撓管Ａの軸方向の任意の箇所に金属製のアース部材を取り付けて接地によりアースすることも可能である。

そして、本発明の実施形態に係る帯電防止可撓管Ａの折り曲げについて説明する。
図３（ａ）（ｂ）に示されるように、帯電防止可撓管Ａにおいて軸方向の一部を折り曲げることにより、この曲げ部分では曲げ方向外側の部位Ａｏが軸方向へ伸長すると同時に、曲げ方向内側の部位Ａｉが部分的に突出して逃げ襞Ａｃを作る。
このため、帯電防止可撓管Ａの軸方向の一部は、内部流路Ａｐを断面略楕円形に潰れ変形させず断面円形に形状保持したままスムーズに屈曲する。これに対して補強部材４を有しない可撓管の場合には図示しないが、可撓管の折り曲げに伴って内部流路Ａｐが断面略楕円形に潰れ変形し、流体が詰まり易くなって保形性に劣る。
この際に帯電防止可撓管Ａの導電層２は、その使用状況に応じて図３（ａ）に示されるように、曲げ部分において曲げ方向外側の部位Ａｏ（伸長側）に配置される場合と、図３（ｂ）に示されるように、曲げ方向内側の部位Ａｉ（逃げ襞側）に配置される場合がある。
なお、図示例の場合には、第一実施形態を示している。第二実施形態は第一実施形態と同様であるため省略している。

ここで、図３（ａ）に示されるように、折り曲げにより曲げ方向外側の部位Ａｏに配置された導電層２を軸方向へ伸長させる場合には、補強部材４や導電線３から導電層２を離すように力が作用する。
しかし、導電線３は、導電層２の外表面２ａに向けて径方向へ締め付けられるため、導電層２に追従して導電線３との圧着状態が保持される。
これと逆に図３（ｂ）に示されるように、折り曲げにより曲げ方向内側の部位Ａｉに配置された導電層２を部分的に突出させて逃げ襞Ａｃが作られる場合には、補強部材４や導電線３に向けて導電層２を接近させるように力が作用する。
このため、導電層２と導電線３の圧着状態が保持される。

このような本発明の実施形態に係る帯電防止可撓管Ａによると、図３（ａ）に示されるように、その折り曲げで補強部材４や導電線３から導電層２を離すように力が作用しても、導電層２の外表面２ａに向けて導電線３を径方向へ締め付けているため、導電層２に追従して導電線３との圧着状態が保持される。
これにより、導電層２と導電線３の接触抵抗が帯電防止可撓管Ａの軸方向長さと依存せずに低く保たれる。
これに加えて、導電層２は、管本体１の外周面１ａや導電層２の外表面２ａから螺旋状に突出する補強部材４の間に凹んで配置される。このため、補強部材４が接地面などと接触しても、導電層２は非接触となる。
さらに導電線３が補強部材４で被覆されて露出せず、補強部材４が接地面などと接触しても、導電線３は非接触となる。
したがって、可撓管の折り曲げに伴う導電層２及び導電線３の接触抵抗の増大防止と、導電層２及び導電線３の破損や剥離防止とを同時に達成することができる。
その結果、内層ホースの外周面に沿って捲き付けられた螺旋状の導電線と、外層ホースの一部に一体成形された導電樹脂層の内面とを接触させる従来のものに比べ、折り曲げに関係なく帯電防止可撓管Ａの長さに追従せずに電気抵抗値を低下させて安定化が図れる。
これに加えて、外層ホースの外周面に導電樹脂層が露出して配置される従来のものに比べ、導電層２が接地面などと直接的に接触しないため、導電層２に対する振動や衝撃なども軽減されて亀裂や破損や剥離などが生じ難く、異物混入に厳しい食品・飲料業界や医療業界などでも安心して使用できる。
さらに、導電線３が補強部材４で保護されて接地面や製品などと直接的に接触しないため、導電線３の破損や剥離などが生じ難く、異物混入に厳しい食品・飲料業界や医療業界などでも安心して使用できる。また、導電線３がワイヤなどの金属や導電糸などの錆や酸化し易い材料からなる場合であっても、補強部材４により保護されて流体などと直接的に接触しないため、錆や酸化などの発生を防止できる。

特に、導電線３を管本体１の構成材料よりも硬質な材料で形成することが好ましい。
この場合には、導電線３がアース線と機能するだけでなく補強材としての機能を有する。
したがって、硬質な導電線３と補強部材４の併用により折り曲げに伴って管全体の潰れ変形を確実に防止することができる。
その結果、管全体の保形性の向上が図れる。
また図示しないが、螺旋状の補強部材４のピッチ間に生じる谷部に沿って、ワイヤなど補強線材（図示しない）を締め付けるように巻き付けて露出状に配置することも可能である。この場合には、管全体の保形性の更なる向上が図れる。

なお、前示の実施形態では、帯電防止可撓管Ａの使用例として、特許第３６９０７９０号に記載の「ホース接続構造」を用いたが、これに限定されず、特許第３６９０７９０号のアース部材に代えて、帯電防止可撓管Ａに対する設置箇所が特定されない他の構造の締め付けバンドを用いることなど、帯電防止可撓管Ａの任意の箇所で帯電が除去可能であれば、それ以外の構造のものを用いてもよい。

Ａ 帯電防止可撓管 １ 管本体
１ａ 外周面 ２ 導電層
２ａ 外表面 ３ 導電線
４ 補強部材

Claims (2)

1. 可撓性を有する軟質材料で形成される管本体と、
   前記管本体の外周面に沿って軸方向へ設けられる導電層と、
   前記管本体の前記外周面及び前記導電層の外表面に沿って螺旋状に巻き付けられ且つ前記管本体の前記外周面及び前記導電層の前記外表面に対し径方向へ圧接するように設けられる導電線と、
   前記導電線に沿って前記管本体の前記外周面及び前記導電層の前記外表面から突出するように螺旋状に設けられる補強部材と、を備え、
   前記補強部材は、前記導電層の前記外表面との間に前記導電線を挟み込んで前記導電線の表面が前記導電層の前記外表面と圧着するように配置されることを特徴とする帯電防止可撓管。
2. 前記導電線が、前記管本体の構成材料よりも硬質な材料で形成されることを特徴とする請求項１記載の帯電防止可撓管。

Images