JP6959112B2 - 電気掃除機用ホース - Google Patents

Description

本発明は、合成樹脂製の電気掃除機用ホース、特に導電性を有する導線がホースに一体化された電気掃除機用ホースに関するものである。

電気掃除機に使用される電気掃除機用ホースは、ホース壁が柔軟で可撓性に優れる。また、電気掃除機用ホースが導線を備えていれば、導線を利用して、掃除機の手元操作部のスイッチと掃除機本体の間を電気的に接続できる。また、掃除機の床用ノズルにモータ駆動されるブラシなどが備えられる場合にも、電気掃除機用ホースに備えられた導線を介してモータに電気が供給できる。

電気掃除機の機能が高機能化するにつれて、必要な導線の数が増えるので、電気掃除機用ホースに多数の導線を一体化する技術が開発されている。
例えば、特許文献１の電気掃除機用ホースは、硬鋼線材よりなる補強芯線と、導線からなる導電線とを同時に被覆した補強線を、ホースの外壁チューブに一体化したホースである。このホースによれば、ホースの表面が摩耗した際の感電のおそれが軽減される。

特開平３−１８２２２５号公報

しかしながら、特許文献１の電気掃除機用ホースにおいて、補強線をコイル状に捲回する際の巻き径の精度が低くなったり、補強線の被覆に割れが生じたりするといった、補強線に起因する品質上の問題が生じやすいことが判明した。

本発明の目的は、硬鋼線と導線が埋入一体化された複合線材（複合線材は特許文献１における補強線に対応する）を用いた電気掃除機用ホースにおいて、ホースの品質を高めることにある。

発明者は、鋭意検討の結果、複合線材の被覆の外周を円形断面にすると共に、導線よりも硬鋼線を大径にして、導線の中心よりも硬鋼線の中心が被覆外周の中心に近くなるようにすると、上記課題が解決できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、合成樹脂製のホース壁に、複合線材がらせん状に一体化された電気掃除機用ホースであって、前記複合線材は、ホース壁を円筒状に維持する補強体として機能する硬鋼線と、導電性を有する導線とが、合成樹脂製の被覆材に埋入されて構成されており、前記複合線材の被覆材の外周面は、測定方向を変えて測定した直径の最大値と最小値の差が、直径の最大値の５％以下であるような円形の断面を有しており、前記硬鋼線の径は前記導線の径よりも太く、前記複合線材の断面において、硬鋼線の中心が、導線の中心よりも、被覆材の外周の円の中心に近くなるように配置されている、電気掃除機用ホースである（第１発明）。

第１発明において、好ましくは、導線が、複数の金属線がよりあわされたより線、もしくは、複数の金属線が編まれた編み線である（第２発明）。また、第１発明において、好ましくは、被覆材の合成樹脂とは接着しない合成樹脂により硬鋼線が覆われた状態で、硬鋼線が被覆材に埋入されている（第３発明）。また、第１発明もしくは第２発明において、好ましくは、導線の表面にシリコーンオイルが塗布された状態で、導線が被覆材に埋入されている（第４発明）。

本発明の電気掃除機用ホース（第１発明）によれば、複合線材をコイル状に巻く際の巻き径の精度が高められ、複合線材の被覆に割れが生ずることが抑制され、電気掃除機用ホースの品質が向上する。また、第２発明の電気掃除機用ホースによれば、導線の断線が予防され、ホースの品質がより向上する。また、第３発明や第４発明によれば、複合線材から硬鋼線や導線を取り出しやすくなり、これらの断線や結線不良等が予防され、ホースの品質がより向上する。さらに、第３発明では、取り出された硬鋼線と導線が接触して短絡することも予防できる。

第１実施形態の電気掃除機用ホースが適用される電気掃除機の構成を示す図である。 第１実施形態の電気掃除機用ホースの一部断面図である。 第１実施形態の電気掃除機用ホースのホース壁部分の拡大断面図である。 第１実施形態の電気掃除機用ホースを構成する複合線材の断面図である。 第１実施形態の電気掃除機用ホースのホース壁を形成する可撓性条帯の断面図である。 第２実施形態の電気掃除機用ホースのホース壁部分の拡大断面図である。 第２実施形態の電気掃除機用ホースを構成する複合線材の断面図である。 コイリング工程の概要を示す模式図である。

以下、図面に基づいて、本発明に係る電気掃除機用ホースの実施形態について説明する。図１は電気掃除機の全体の構成を示し、図２は第１実施形態の電気掃除機用ホースの一部断面図、図３は図２に示すホースのホース壁の一部の拡大断面図、図４は複合線材の断面図、図５はホース壁を形成するための可撓性条帯の一例を示した断面図である。

図１において、電気掃除機用ホースＡは、掃除機本体１０に設けられた吸気口に接続パイプ１１を介してホースＡの一端が接続され、ホースＡの他端は手元操作部１２に接続され、手元操作部１２に連続して延長管１３、続いて床用ノズル１４が接続されて電気掃除機が構成されている。

電気掃除機用ホースＡは、図２に示すように構成され、柔軟性を有するホース壁１が円筒状に合成樹脂によって形成され、ホース壁１の内周面には、ホースを保形補強し、負圧によるホースのつぶれを防止する複合線材６が螺旋状に添着されている。ホース壁１は軟質合成樹脂製であり、無負荷状態で、図３に示すような断面形状を有する。図３は図の下側をホース内側として示している。電気掃除機用ホースＡでは、複合線材６、６によって実質的にホース壁１の円筒状形状が維持されている。

ホース壁１とらせん状の複合線材６の一体化は、典型的には接着もしくは溶着により行われるが、これに限定されない。また、複合線材６はホース壁の内周面に一体化されていてもよいし、外周面に設けられていてもよいし、ホース壁に埋入されていてもよい。本実施形態では、ホース壁が外周に向かい突条となるように形成された部分の内周面に、複合線材６が接着されている。また、らせん状の複合線材６が設けられる本数、すなわち、らせんの条数は特に限定されないが、通常１条から４条である。本実施形態においては、２条のらせん状に、複合線材６，６が設けられている。

ホース壁１を構成する合成樹脂材料は、円筒状で可撓性を有するホース壁が構成できれば、特に限定されず、好ましくは、ＪＩＳ−Ｋ７２１５に準拠して測定した硬度で５０〜８０ＨＤＡ程度の硬度を有する熱可塑性樹脂が使用できる。軟質塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ樹脂）や、熱可塑性ポリウレタン樹脂（ＴＰＵ樹脂）、エチレン酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ樹脂）などが特に好ましい。本実施形態においては、ホース壁１は軟質塩化ビニル樹脂により構成されている。

らせん状の複合線材６について説明する。図４に断面を示すように、複合線材６，６は、硬鋼線６１と、導線６２とが、合成樹脂製の被覆材６３に埋入されて構成されている。１本の複合線材６に対し、硬鋼線６１は１本設けられる。１本の複合線材６に対し、導線６２は１本もしくは複数本設けられる。ここで、硬鋼線６１は、ホース壁１を円筒状に維持する補強体として機能する。すなわち、複合線材６が有する補強効果は、実質的に硬鋼線６１によりもたらされる。また、導線６２は、導電性を有し、ホースの一端から他端にわたって電気のやり取りを可能とする。また、硬鋼線６１も導電性を有する。このホースＡでは複合線材６が２条設けられているので、導線６２，６２と硬鋼線６１，６１を利用して、合計４本の電線が利用可能になる。

硬鋼線６１は、いわゆるスチール線やピアノ線である。硬鋼線６１の断面形状は円形であることが好ましい。本実施形態のように、硬鋼線６１が裸線の状態で、合成樹脂製の被覆材６３に埋入されていてもよい。また、硬鋼線６１はメッキされていてもよい。また、後述する他の実施形態の例のように、硬鋼線６１が被覆材６３とは異なる樹脂で覆われた状態で、被覆材６３に埋入されていてもよい。

導線６２としては、導電性のある線材が広く使用できる。例えば、導線６２は、銅線やアルミニウム線、銀線などの金属線であってもよく、金属テープであってもよい。あるいは導線６２は、導電性の樹脂により形成された線材やテープであってもよい。また、導線６２の形態は、モノフィラメントの導線であってもよく、複数の金属線等を集合させたマルチフィラメントの導線であってもよい。導線６２が、複数の金属線がよりあわされたより線、もしくは、複数の金属線が編まれた編み線であることが好ましい。本実施形態においては、導線６２は複数の金属線（銅線）がよりあわされたより線である。

複合線材６の被覆材６３を構成する合成樹脂は、ホース壁１と複合線材６との一体化が可能な合成樹脂であれば、特に限定されない。被覆材６３を構成する合成樹脂は、ホース壁１を構成する合成樹脂と接着可能もしくは溶着可能な合成樹脂であることが好ましい。本実施形態においては、被覆材６３は、硬質塩化ビニル樹脂により構成されている。

図４に示したように、複合線材６，６の被覆材６３の外周面は円形の断面を有している。すなわち、複合線材６，６は、外周面が円筒状である線材である。複合線材の断面における被覆材の外周面の円形は、真円に近いことが好ましいが、厳密な真円である必要はなく、例えば、測定方向を変えて測定した直径の最大値と最小値の差が、直径の最大値の５％以下であることが好ましく、３％以下であることが特に好ましい。

複合線材６において、硬鋼線６１の径Ｄ１は導線６２の径Ｄ２よりも大きく、即ち、硬鋼線６１が導線６２に比べ、太くされる。両者の径の比Ｄ１／Ｄ２は、１．５以上であることが好ましく、２以上であることが特に好ましい。なお、硬鋼線６１や導線６２が円形断面でない場合には、これら線の断面積をそれぞれ求め、同じ断面積を有する円形断面（等価断面積の円）を想定し、その円の径をもって、それぞれ、硬鋼線６１や導線６２の径として扱えばよい。

図４に示したように、複合線材６の断面において、硬鋼線６１の中心ＣＳが、導線６２の中心ＣＣよりも、被覆材６３の外周の円の中心ＣＯに近くなるように配置されている。すなわち、硬鋼線６１の中心ＣＳと被覆材６３の外周の円の中心ＣＯとの間の距離をＳ１、導線６２の中心ＣＣと被覆材６３の外周の円の中心ＣＯとの間の距離をＳ２として、Ｓ１＜Ｓ２とされている。両者の比、Ｓ１／Ｓ２は、０．５以下であることが好ましく、０．３以下であることが特に好ましい。なお、硬鋼線６１や導線６２が円形断面でない場合には、それぞれの線の断面の重心を、これらの中心として扱えばよい。

第１実施形態の電気掃除機用ホースＡは、例えば、いわゆるスパイラル成形方法等の公知のホース製造方法により、以下のようにして製造することができる。
まず、硬鋼線６１と、導線６２とを、複合線材の被覆材６３となる合成樹脂とともに共押出して、複合線材６を製造する。
次いで、公知のコイリング装置に対し複合線材６を供給し、複合線材６の硬鋼線６１を塑性変形させて、複合線材６を所定の径とピッチのらせん状にする。

所定断面を有する押出ダイを備える押出成形機を用いて、ホース壁１になるべき合成樹脂を、所定の温度で押出して、図５に示すような断面を有する可撓性条帯Ｔ１を押出成形する。次いで、得られたらせん状の複合線材６、６と、可撓性条帯Ｔ１を、公知のホース成形軸に対して供給する。

可撓性条帯Ｔ１が膨出形成された突条部分が、ホース壁１と複合線材６の接合部となる。また、可撓性条帯Ｔ１の側縁部Ｓ１，Ｓ２が重なり合うように接合されて、この部分の内側でもホース壁１と複合線材６が接着される。

ホース成形軸に捲回された複合線材６、６を覆うように、可撓性条帯Ｔ１を螺旋状に捲回し、互いに隣接する可撓性条帯Ｔ１の側縁部Ｓ１、Ｓ２を複合線材６のホース外周側で重ね合わせて接着一体化して円筒状のホース壁１とするとともに、ホース壁１と複合線材６を接合する。２条の複合線材６，６と可撓性条帯Ｔ１を連続的にホース成形軸に供給しながら、以上の工程を連続して行うことにより、不定長の電気掃除機用ホースＡを得ることができる。可撓性条帯Ｔ１の側縁部の接着一体化や複合線材６への接合は、熱融着により行うこともでき、その場合は、押出成形された可撓性条帯Ｔ１がまだ熱い間に捲回し一体化することが好ましい。また、熱可塑性接着剤（ホットメルト）や溶剤系の接着剤を使用して接合しても良い。

上記形態の電気掃除機用ホースの作用効果を説明する。上記実施形態の電気掃除機用ホースによれば、複合線材６をコイル巻きする際の巻き径の精度が高められ、複合線材６の被覆に割れが生ずることが抑制され、電気掃除機用ホースの品質が向上する。

発明者らの検討によれば、従来技術、例えば、特許文献１の技術においては、即ち、硬鋼線と導線が埋入された複合線材とホース壁を有する従来の電気掃除機用ホースにおいては、複合線材を採用すると、複合線材の巻き径の精度が悪くなり、隣接する他の補強線材との巻き径の差が生じてホースの外観品質が悪化しがちになることが判明した。また、複合線材を有する従来の電気掃除機用ホースにおいては、補強線材の被覆に割れが生じやすくなることが判明した。

発明者らは、さらに検討を重ね、複合線材を採用する際に生ずるこれらの課題が、複合線材をらせん状に形成するコイリング工程に起因するものであることを突きとめた。コイリング工程は、線材に強制的な変位と変形を与える部分に、線材を通過させることにより、硬鋼線に塑性変形を生じさせて、線材に一定の曲率のらせん形状を与えるよう設計された工程である。線材に強制的な変位と変形を与える部分は、例えば、図８に示されるような、線材を挟むように配置された３つのローラー部材などにより構成される、

このコイリング工程においては、図８に示すように、３つのローラー部材に挟まれる部分で線材に変形が与えられる。図８では、両側部に大径のガイドが設けられたローラーを、模式的に２重の同心円で示している。この時、ローラーＲ１とローラーＲ２の中心軸を結ぶ軸線に対する、ローラーＲ３の相対位置、即ち、図８におけるローラーＲ３の上下方向の位置が、ローラーＲ１とローラーＲ２の間で線材に与えられる曲げ変形の大きさを規定している。線材はローラーＲ１，Ｒ２，Ｒ３に挟まれて塑性変形するので、この位置関係は、線材の直径に対応して定められ、調整される必要がある。

従来技術においては、硬鋼線と導線が埋入された複合線材は、断面が、楕円形や、卵型、メガネ型等になっていた。このような断面形状の複合線材をコイリング工程に供給すると、複合線材の軸線周りの回転姿勢によって、コイリング工程においてローラーＲ１，Ｒ２とローラーＲ３が線材を挟み込む方向で測った複合線材の径が変化することになる。
すると、従来技術では、コイリング工程に供給される複合線材の軸線周りの回転姿勢によって、コイリング装置で与えられる螺旋形状の径が変化してしまうのである。

そして、発明者らは、複合線材６の被覆材６３の外周面が円形の断面を有していれば、たとえ、コイリング工程に供給される複合線材６の軸線周りの回転姿勢が変化しても、コイリング工程で挟み込まれる方向の径は変化しなくなるので、コイリング装置で与えられる螺旋形状の径が変化しにくくできることを着想し、本発明に至った。

さらに、上記実施形態の電気掃除機用ホースＡによれば、硬鋼線６１の径は前記導線６２の径よりも太く、複合線材６の断面において、硬鋼線６１の中心ＣＳが、導線６２の中心ＣＣよりも、被覆材６３の外周の円の中心ＣＯに近くなるように配置されているので、硬鋼線を取り囲む被覆材６３の周方向にわたる厚み変化を少なくすることができ、コイリング工程において、ローラーＲ１，Ｒ２，Ｒ３等により、硬鋼線６１に対してより正確な塑性変形が与えられることになる。
以上の作用により、上記実施形態の電気掃除機用ホースＡによれば、複合線材６のコイルの巻き径の精度が高められる。

また、従来技術においては、コイリング工程に供給される複合線材の軸線周りの回転姿勢によって、コイリング工程においてローラーＲ１，Ｒ２とローラーＲ３が線材を挟み込む方向で測った複合線材の径が変化することになる。この場合、径が大きくなると、線材がローラーの間でより強く挟まれることになって、線材の被覆に割れや亀裂が生じやすくなることが判明した。

上記実施形態の電気掃除機用ホースＡによれば、複合線材６の被覆材６３の外周面は円形の断面を有しており、硬鋼線６１の径は導線６２の径よりも太く、複合線材６の断面において、硬鋼線６１の中心ＣＳが、導線６２の中心ＣＣよりも、被覆材６３の外周の円の中心ＣＯに近くなるように配置されているので、コイリング工程に供給される複合線材６の軸線周りの回転姿勢が変化しても、コイリング工程においてローラーＲ１，Ｒ２とローラーＲ３が線材を挟み込む力が変化しにくくなり、複合線材６の被覆６３は割れにくくなる。また、塑性変形させるために大きな力を加える必要のある硬鋼線６１を覆う被覆材６３に、極端に厚みの薄い部分ができにくくなることも、被覆材６３がコイリング工程で割れにくくなることに貢献する。

コイリング工程における複合線材６のコイルの巻き径の精度を高め、被覆材６３の割れを予防する観点からは、複合線材６の断面における被覆材６３の外周面の円形は、測定方向を変えて測定した直径の最大値と最小値の差が、直径の最大値の５％以下であることが好ましく、３％以下であることが特に好ましい。

また、同様の観点から、硬鋼線６１の径Ｄ１と導線６２の径Ｄ２の比Ｄ１／Ｄ２は、１．５以上であることが好ましく、２以上であることが特に好ましい。また、同様の観点から、硬鋼線６１の中心ＣＳと被覆材６３の外周の円の中心ＣＯとの間の距離をＳ１、導線６２の中心ＣＣと被覆材６３の外周の円の中心ＣＯとの間の距離をＳ２として、両者の比Ｓ１／Ｓ２は、０．５以下であることが好ましく、０．３以下であることが特に好ましい。

また、さらに、上記実施形態の電気掃除機用ホースＡのように、複合線材６に含まれる導線６２が、複数の金属線がよりあわされたより線、もしくは、複数の金属線が編まれた編み線である場合には、導線の断線が予防される。例えば、導線６２が硬鋼線６１よりもホース外周側に配置されると、太く固い硬鋼線よりも外周に配置される細い導線に伸び変形が生じやすくなり、断線しやすくなるが、導線６２が、より線や編み線であれば、このような伸び変形に追従しやすく、断線が予防される。

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。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。

上記実施形態の電気掃除機用ホースＡでは、ホース壁１と２条の複合線材６，６からなるホース構造を示したが、ホースに備えられるらせん状の補強体は、必ずしもそのすべてが上記実施形態のような複合線材である必要はない。例えば、ホース壁に３条のらせん状補強体を備えさせたホースにおいて、らせん状補強体のうち１本を上記のような複合線材により構成し、らせん状補強体のうち２本を樹脂被覆された金属線により構成するようにするなど、複合線材と従来の補強線材（樹脂被覆金属線）とを併用するようにしてもよい。

また、上記実施形態の電気掃除機用ホースＡでは、複合線材６，６において、硬鋼線６１と導線６２とが、ホース軸方向に沿って並ぶように配置された形態を示したが、これは必須ではない。硬鋼線６１よりもホース内周側に導線６２が配置されるように複合線材を設けても良く、逆に、硬鋼線６１よりもホース外周側に導線６２が配置されるように複合線材を設けても良い。また、ホースの長手方向にわたって、硬鋼線６１と導線６２の位置関係が変化するよう、複合線材６がその中心軸回りの姿勢が変化するように設けられていてもよい。

図６には、第２実施形態の電気掃除機用ホースのホース壁部分の拡大断面図を示す。また、第２実施形態における複合線材の断面図を図７に示す。このような実施形態のホースであっても、同様に、コイリング工程における複合線材の巻き径の精度を高め、被覆材６３の割れを予防することができる。

本実施形態では、ホース壁は内層１ａと外層１ｂを有する積層構造である。らせん状の複合線材６’、 ６’は、内層１ａと外層１ｂの間に挟み込まれて一体化されている。ホース壁と複合線材を一体化する具体的構造や、両者を一体化してホースにするための具体的工程は、特に限定されない。

本実施形態における複合線材６’では、被覆材６３の合成樹脂とは接着しない合成樹脂により、硬鋼線６１が覆われた状態で、硬鋼線６１が被覆材に埋入されている。例えば、ポリプロピレン樹脂により硬鋼線６１をあらかじめ被覆して被覆層６４を作っておき、この樹脂被覆硬鋼線を、導線６２’、６２’とともに塩化ビニル樹脂の被覆材６３に埋入させるようにして、このような複合線材６’として用いることができる。

複合線材６’のように、被覆材６３の合成樹脂とは接着しない合成樹脂により、硬鋼線６１が覆われた状態で、硬鋼線６１が被覆材に埋入されている場合には、被覆材６３から硬鋼線６１を取り出しやすくなる。また、被覆材６３から硬鋼線６１を取り出す際に被覆層６４で硬鋼線６１を覆った状態で取り出せば、取り出された導線６２’と硬鋼線６１の短絡を予防することができる。

また、導線の表面に、シリコーンオイルが塗布された状態で、導線が被覆材に埋入されていることが好ましい。このようにされていると、被覆材に埋入された導線が、被覆材を構成する合成樹脂にくっついて取り外しにくくなってしまうことが予防され、被覆材６３から硬鋼線６１を取り出しやすくなる。

また、複合線材６’のように、複合線材の被覆材６３の中に、複数本の導線６２’、６２’を埋入させるようにしてもよい。本実施形態においては、平編みされた編み線の導線６２’、６２’が、硬鋼線６１を挟む位置に設けられている。また、本実施形態のように、硬鋼線６１が被覆層６４に被覆された状態で被覆材６３に埋入される場合には、導線６２’が被覆層６４の外周面に密着するように配置して、被覆材６３に埋入させることが好ましい。このようにすると、硬鋼線と導線の絶縁性を維持しながら被覆材６３の厚みを薄くすることができるので、コイリング工程によるらせんの巻き径をより正確なものとしやすくなる。

また、上記実施形態の説明では、電気掃除機として家庭用電気掃除機の一例を示したが、電気掃除機の種類は特に限定されない。上記実施形態の電気掃除機用ホースは、例えば、アップライト型の電気掃除機や、セントラル配管方式の電気掃除機などにも使用することができる。

電気掃除機用ホースは可撓性を有しており電気掃除機に使用でき、産業上の利用価値が高い。

Ａ 電気掃除機用ホース
１ ホース壁
６ 複合線材
６１ 硬鋼線
６２ 導線
６３ 被覆材
６４ 被覆層
１０ 電気掃除機本体
１２ 手元操作部
１３ 延長管
１４ 床用ノズル

Claims (4)

1. 合成樹脂製のホース壁に、複合線材がらせん状に一体化された電気掃除機用ホースであって、
   前記複合線材は、ホース壁を円筒状に維持する補強体として機能する硬鋼線と、導電性を有する導線とが、合成樹脂製の被覆材に埋入されて構成されており、
   前記複合線材の被覆材の外周面は、測定方向を変えて測定した直径の最大値と最小値の差が、直径の最大値の５％以下であるような円形の断面を有しており、
   前記硬鋼線の径は前記導線の径よりも太く、
   前記複合線材の断面において、硬鋼線の中心が、導線の中心よりも、被覆材の外周の円の中心に近くなるように配置されている、
   電気掃除機用ホース。
2. 導線が、複数の金属線がよりあわされたより線、もしくは、複数の金属線が編まれた編み線である、
   請求項１に記載の電気掃除機用ホース。
3. 被覆材の合成樹脂とは接着しない合成樹脂により硬鋼線が覆われた状態で、硬鋼線が被覆材に埋入されている、
   請求項１に記載の電気掃除機用ホース。
4. 導線の表面にシリコーンオイルが塗布された状態で、導線が被覆材に埋入されている、
   請求項１または請求項２に記載の電気掃除機用ホース。

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