JP6895370B2 - ホース - Google Patents

Description

本発明は、ホースに関し、さらに詳しくは、気体または気体を含有した液体を流した際に、内面層を透過してホースの構成部材どうしの層間に入り込んだ気体が膨張して層間が膨れる不具合を防止できるホースに関するものである。

ゴムホース等では、補強のために補強層が埋設されている（例えば、特許文献１参照）。このようなホースに気体や気体を含有した液体を流すと、その気体が内面層を透過する場合がある。例えば、補強層と補強層との間に気体透過度が低いゴムなどで形成された中間層が介在していると、内面層を透過した気体は、中間層を透過することができずに中間層とその内周側の補強層との間に残留する。このように層間に気体が残留している状態でホース内圧が低下すると、その気体が減圧膨張することにより層間が膨れるという不具合が発生する。この不具合によって内面層が剥離してホースを使用できなくなることがある。

特開２００６−２６６３４９号公報

本発明の目的は、気体または気体を含有した液体を流した際に、内面層を透過してホースの構成部材どうしの層間に入り込んだ気体が膨張して層間が膨れる不具合を防止できるホースを提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のホースは、ゴムまたは樹脂からなる同軸状に積層されている内面層と外面層との間に、金属または繊維の補強線材からなる同軸状に積層された補強層と、ゴムまたは樹脂からなる同軸状に積層された複数の中間層とを備えたホースにおいて、前記補強層は、前記内面層、前記複数の中間層および前記外面層よりも気体透過度が大きく、前記内面層の気体透過度と前記外面層の気体透過度とが同じ大きさに設定されていて、前記複数の中間層の気体透過度の大きさが、前記内面層の気体透過度の大きさより大きく設定され、それぞれの前記中間層の気体透過度が同じ大きさに設定されていていることを特徴とする。
本発明の別のホースは、ゴムまたは樹脂からなる同軸状に積層されている内面層と外面層との間に、金属または繊維の補強線材からなる同軸状に積層された補強層と、ゴムまたは樹脂からなる同軸状に積層された複数の中間層とを備えたホースにおいて、前記補強層は、前記内面層、前記複数の中間層および前記外面層よりも気体透過度が大きく、前記複数の中間層および前記外面層の気体透過度の大きさが、前記内面層の気体透過度の大きさ以上に設定され、かつ、前記複数の中間層のうちいずれかは、より内周側に配置された中間層に対して気体透過度がより小さく設定され、前記外面層は、いずれかの中間層に対して気体透過度がより小さく設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、ゴムまたは樹脂からなる中間層および外面層の気体透過度の大きさが、ゴムまたは樹脂からなる内面層の気体透過度の大きさ以上に設定されているので、内面層を透過した気体を、補強線材からなる補強層、中間層および外面層を透過させてホースの外部に流出させることができる。そのため、内面層を透過した気体がホースの構成部材どうしの層間に残留し難くなり、ホース内圧が低下しても層間が膨れる不具合の発生を防止できる。

本発明のホースの実施形態を一部切開して例示する側面図である。 図１のホースの横断面図である。 図１のホースを構成する各層の気体透過度の大きさの大小関係を例示するグラフ図である。 図１のホースを構成する各層の気体透過度の大きさの大小関係を例示する別のグラフ図である。 図１のホースを構成する各層の気体透過度の大きさの大小関係を例示する別のグラフ図である。 図１のホースを構成する各層の気体透過度の大きさの大小関係を例示する別のグラフ図である。 ホースの別の実施形態を一部切開して例示する側面図である。

以下、本発明のホースを図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、２に例示するように、本発明のホース１は、内周側から順に、内面層２、補強層３（３ａ、３ｂ、３ｃ）、外面層５が同軸状に積層されている。さらに、ホース１の半径方向に隣り合って積層されている内面層２、補強層３、外面層５の間には、中間層６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）が介在した構造になっている。図面の一点鎖線ＣＬは、ホース軸心を示している。

ホース１の最内周に配置される内面層２の内側が流路になる。内面層２にはホース１を流れる流体が直接接触する。そのため、内面層２には、流れる流体に応じて適切な材料が選択され、適切な層厚が設定される。内面層２には、例えば各種加硫ゴムや樹脂を用いることができる。具体的には内面層２の材料として例えばブチルゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム等を用いる。

補強層３は補強線材４により形成されていて、ホース１に要求される耐圧性能、曲げ性能等に基づいて、適切な材料や構造等が選択される。この実施形態では補強層３が３層であるが、ホース１に要求される性能に基づいて、例えば、１層、２層、４層などの適切な複数層に設定される。

この実施形態の補強層３は、補強線材４が編み目状に織り込まれたブレード構造になっている。それぞれの補強層３ａ、３ｂ、３ｃを形成する補強線材４は、ホース軸心ＣＬに対して所定の編組角度Ａ１、Ａ２、Ａ３で編組されている。

補強線材４としては例えば鋼線ワイヤ等で形成された金属線材や天然繊維や樹脂繊維等で形成された繊維線材を用いる。補強線材４の外径は、例えば０．２ｍｍ以上１．２ｍｍ以下である。

それぞれの中間層６の厚さはホース径によって異なるが、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。中間層６は半径方向に隣り合って積層されている層どうしを接合させるとともに、隣り合う補強層３の間で補強線材４どうしの緩衝材になっている。この実施形態のように内面層２、補強層３（３ａ、３ｂ、３ｃ）、外面層５のすべての層間に中間層６が介在していなくてもよく、本発明は、ホース構成部材の層間に少なくとも１層の中間層６を有するホース１が対象になる。

ホース１の最外周に配置される外面層５には、ホース１に要求される性能（耐候性、耐摩耗性、柔軟性等）や使用環境等に基づいて、適切な材料が選択され、適切な層厚が設定される。外面層５には、例えば各種加硫ゴムや樹脂を用いることができる。

外面層５が、ブチルゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム等の気体透過度が低い材質で形成されている場合は、外面層５を厚さ方向に貫通する貫通穴を設けて、気体透過度を大きくすることもできる。この貫通穴は任意で設けることができるが、設ける場合は外面層５の全範囲を網羅するように均等に配置するとよい。外面層５が、ＥＰＤＭやシリコーンゴム、天然ゴム等の気体透過度が高い材質で形成されている場合は、貫通穴を設けない仕様にすることもできる。尚、このような貫通穴を設けた仕様にするのは外面層５だけであり、内面層２および中間層６には貫通穴を設けない。

本発明のホース１は、ホース１を構成するそれぞれの層の気体透過度Ｔに着目して創作されたものであり、図３に例示するように、中間層６および外面層５の気体透過度Ｔの大きさが、内面層２の気体透過度Ｔの大きさ（図３ではＭ値）以上に設定されていることが大きな特徴になっている。尚、補強層３は、補強線材４により形成されているので、ゴムまたは樹脂からなる内面層２、中間層６および外面層５よりも気体透過度Ｔが大きいことを前提としている。

気体透過度Ｔ（ｍｍ³／ｍｍ²・ｓｅｃ・ＭＰａ）は、透過係数Ｐ（ｍｍ³・ｍｍ／ｍｍ²・ｓｅｃ・ＭＰａ）を、気体を透過させる層の層厚ｔで除して算出される（Ｔ＝Ｐ／ｔ）。透過係数Ｐとは、単位時間、単位面積、単位圧力当たりにその層を透過する気体の量であるので、気体透過度Ｔは層厚ｔに依存しない指標になる。透過係数Ｐは具体的には、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１に規定されたガス透過度試験方法に準拠して取得する。試験温度は室温、透過させる気体しては空気を用いて気体透過度を取得する。

この形態では図３に例示するように、気体透過度Ｔが、内面層２、中間層６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、外面層５の順に大きくなっている。したがって、このホース１は、補強層３を除外すると、ホース内周側から外周側に配置される層になるに連れて気体が透過し易い仕様になっている。

内面層２の内側を気体または気体を含有する液体（作動油など）が流れた際に、その液体圧が高くなると、気体が内面層２を透過してホース１の構成部材どうしの層間に入り込むことがある。このホース１では、内面層２を透過して層間に入り込んだ気体は、各層を透過してホース１の外部に流出する。

詳述すると、内面層２の内側に高圧の気体または気体を含有する液体が流れて、気体が内面層２を透過してホース１の構成部材の層間に入り込むと、その気体は中間層６ａ、補強層３ａ、中間層６ｂ、補強層３ｂ、中間層６ｃ、補強層３ｃ、中間層６ｄ、外面層５を順次、透過してホース１の外部に流出する。即ち、補強層３は中間層６および外面層５よりも気体透過度Ｔが大きく、また、中間層６および外面層５の気体透過度Ｔの大きさが、内面層２の気体透過度Ｔの大きさ以上に設定されているので、内面層２を透過した気体は、内面層２よりも透過し易いそれぞれの層６、３、５を透過してホース１の外部に流出する。

これに伴い、内面層２を透過した気体がホースの構成部材どうしの層間に残留し難くなる。したがって、ホース１に液体を流すことを停止してホース内圧が低下しても層間に残留した気体が膨張することがなく、或いは、膨張したとしても僅かで済む。それ故、層間で膨張する気体に起因して層間が膨れる不具合の発生を防止することができ、内面層２がその外周側の層と層間剥離する不具合を回避するには有利になる。

この形態のように内面層２、中間層６、外面層５について、ホース１の外周側に位置する層になるに連れて空気透過度Ｔの大きさが大きく設定されていると、内面層２を透過した気体をより円滑にホース１の外部に流出させ易くなる。内面層２、中間層６、外面層５の気体透過度Ｔの大きさは、図３に例示した大小関係に限定されず、中間層６および外面層５の気体透過度Ｔの大きさが、内面層２の気体透過度Ｔの大きさ（Ｍ値）以上に設定されていればよい。

図４に例示するように、それぞれの中間層６の気体透過度Ｔを同じにして、外面層５の気体透過度Ｔをそれぞれの中間層６の気体透過度Ｔよりも大きくすることもできる。図４の場合も、中間層６および外面層５の気体透過度Ｔの大きさが、内面層２の気体透過度Ｔの大きさ（Ｍ値）以上に設定されている。

図５に例示する実施形態のように、それぞれの中間層６および外面層５の気体透過度Ｔの大小関係をランダムにすることもできる。図５の場合も、中間層６および外面層５の気体透過度Ｔの大きさが、内面層２の気体透過度Ｔの大きさ（Ｍ値）以上に設定されている。

図６に例示する実施形態のように、それぞれの中間層６の気体透過度Ｔの大きさを同じにして、内面層２と外面層５の気体透過度Ｔの大きさを同じにすることもできる。図６の場合も、中間層６および外面層５の気体透過度Ｔの大きさが、内面層２の気体透過度Ｔの大きさ（Ｍ値）以上に設定されている。

或いは、内面層２、中間層６および外面層５の気体透過度Ｔの大きさを同じに設定することもできる。この場合も、中間層６および外面層５の気体透過度Ｔの大きさが、内面層２の気体透過度Ｔの大きさ（Ｍ値）以上に設定されていることになる。

中間層６および外面層５の気体透過度Ｔの大きさが、内面層２の気体透過度Ｔの大きさよりも大きく設定されていると、内面層２を透過した気体をより円滑にホース１の外部に流出させるには有利になる。また、外面層５の気体透過度Ｔの大きさが、中間層６の気体透過度Ｔの大きさよりも大きく設定されていると、内面層２を透過した気体をより円滑にホース１の外部に流出させるには有利になる。ホース１に中間層６が複数層埋設されている場合は、外周側に位置する中間層６になるに連れて空気透過度Ｔの大きさが大きく設定されていると、内面層２を透過した気体をより円滑にホース１の外部に流出させるには有利になる。

本発明のホース１では図７に例示するように、補強層３は補強線材４をホース軸心ＣＬに対して螺旋状に巻回されたスパイラル構造にすることもできる。それぞれの補強層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを形成する補強線材４は、ホース軸心ＣＬに対して所定の編組角度Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４でスパイラル状に巻き付けられている。それぞれの補強層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、積層順に補強線材４の巻き付け方向を交互に異ならせている。

内面層２、補強層３、外面層５の間にはそれぞれ中間層６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ）が介在している。補強層３をスパイラル構造にした場合も、その他の構成は上述したブレード構造の場合と同様であり、同様のアレンジをすることもできる。したがって、このホース１においても中間層６および外面層５の気体透過度Ｔの大きさが、内面層２の気体透過度Ｔの大きさ（Ｍ値）以上に設定されている。そして、それぞれの層の気体透過度Ｔの大きさは、図３〜図６で例示した大小関係にすることができる。

内面層２が、架橋剤として有機過酸化物が配合されたゴムの場合は、金属との接着性が低いので内面層２とその外周側の層との層間など、層間剥離が発生し易い。したがって、本発明を適用すると内面層２の剥離が発生し難くなって非常に有益である。

ホース１を流れる液体が８０℃以上１５０℃以下で気化する成分を含んでいると、ホース１に内圧が作用した際に層間に気体が入り込み易くなる。したがって、このようなホース１に本発明を適用すると層間剥離が発生し難くなって非常に有益である。

また、ホース内圧（液体圧）が高くなると内面層２の内側を流れる気体は内面層２を透過し易くなる。そのため、本発明は例えば、使用内圧が５ＭＰａ以上であるホースに適用すると効果的であり、使用内圧が１０ＭＰａ以上のホースではより効果的である。

表１に示すように、ゴム製の内面層と外面層との間に金属線材からなるブレード構造の補強層を同軸状に２層積層し、それぞれの補強層の間にゴム製の中間層を同軸状に積層した最高使用圧力が８１．３ＭＰａの２種類のホース（実施例、比較例）を用いて、ホース内圧を繰り返し付与した際の層間剥離（層間の膨れ）の有無を確認する試験を行った。その試験結果を表１に示す。

上記試験は、ホースの内部に水と空気を体積比率で５０％ずつ封入してホースを水平に配置して１２０℃の条件下に２３時間放置した直後に行った。ホースには、８１．３ＭＰａと０ＭＰａとの内圧を交互に２分のサイクルで付与して、このサイクルを１０セット行った。試験後のホースに層間剥離が発生しているか否かを確認した。

表１の結果から、実施例は比較例に比して層間剥離を防止するには優れていることが分かる。その理由は、比較例よりも実施例の方が、内面層を透過した気体がホースの外部に流出し易いためであると考えられる。

１ ホース
２ 内面層
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） 補強層
４ 補強線材
５ 外面層
６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ） 中間層
ＣＬ ホース軸心

Claims (2)

1. ゴムまたは樹脂からなる同軸状に積層されている内面層と外面層との間に、金属または繊維の補強線材からなる同軸状に積層された補強層と、ゴムまたは樹脂からなる同軸状に積層された複数の中間層とを備えたホースにおいて、
   前記補強層は、前記内面層、前記複数の中間層および前記外面層よりも気体透過度が大きく、前記内面層の気体透過度と前記外面層の気体透過度とが同じ大きさに設定されていて、前記複数の中間層の気体透過度の大きさが、前記内面層の気体透過度の大きさより大きく設定され、それぞれの前記中間層の気体透過度が同じ大きさに設定されていていることを特徴とするホース。
2. ゴムまたは樹脂からなる同軸状に積層されている内面層と外面層との間に、金属または繊維の補強線材からなる同軸状に積層された補強層と、ゴムまたは樹脂からなる同軸状に積層された複数の中間層とを備えたホースにおいて、
   前記補強層は、前記内面層、前記複数の中間層および前記外面層よりも気体透過度が大きく、前記複数の中間層および前記外面層の気体透過度の大きさが、前記内面層の気体透過度の大きさ以上に設定され、かつ、前記複数の中間層のうちいずれかは、より内周側に配置された中間層に対して気体透過度がより小さく設定され、前記外面層は、いずれかの中間層に対して気体透過度がより小さく設定されていることを特徴とするホース。

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