JP7411881B2 - 可撓性ホース - Google Patents

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Description

本発明は、可撓性ホースに関する。特に、本発明は、可撓性条帯を螺旋状に捲回し、条帯側縁部を金属製の補強体でかしめて接合した可撓性ホースに関する。
可撓性条帯を螺旋状に捲回し、条帯側縁部を金属製の補強部材でかしめて円筒状のホース壁とした可撓性ホースは、軽量であり、例えば空調用の空気を送風する用途等、多彩な用途に使用されている。
例えば、特許文献1には、金属箔層と合成樹脂層とを備える可撓性条帯を螺旋状に捲回して、かかる可撓性条帯の側縁部同士を螺旋状の不燃性補強部材でかしめて接合し、円筒状のダクトとした空調用伸縮性フレキシブルダクトの技術が開示されている。当該フレキシブルダクトは、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、特許文献1には開示されている。
特開2006-234188号公報
特許文献1に開示されるような、可撓性条帯を螺旋状に巻いて、金属製補強部材でかしめて接合した可撓性ホースは、軽量で柔軟なものとなる。その一方で、可撓性ホースの気密性をより向上させることが期待されている。従来技術の可撓性ホースでは、可撓性条帯の側縁部を金属製条帯でかしめて接合していたため、かしめ接合した部分の気密性が不十分になりやすかった。特に可撓性条帯の耐火性や不燃性を高めようとすると、可撓性条帯の材質が伸縮性に乏しいものとなりやすいこともあり、可撓性ホースの気密性が損なわれやすくなる。
本発明の目的は、可撓性条帯を螺旋状補強体で螺旋状にかしめ接合した可撓性ホースの気密性を高めることにある。
発明者は、鋭意検討の結果、可撓性条帯をかしめ接合する螺旋状補強体を特定の断面形状の補強体にするとともに、螺旋状補強体の特定の箇所に線材(第2の線材)を挟持させるようにすると、可撓性ホースの気密性を高めうることを知見し、本発明を完成させた。
本発明は、所定幅の可撓性条帯をらせん状に捲回し、隣接する前記可撓性条帯の側縁部を互いに重ね合わせ、金属製条帯を折り曲げて形成した螺旋状補強体によって、前記重ね合わせ部分をかしめ接合した可撓性ホースであって、前記螺旋状補強体は、ホース中心軸を含む面における断面が、Ω状断面であり、前記Ω状断面は、ホース外周側に位置する中空部と、ホース内周側に位置する対向部とを有しており、前記対向部は、前記中空部よりも、ホース中心軸方向の幅が小さく、前記中空部は、ホース内周側が解放されホース外周側が閉じた中空形状とされていて、可撓性ホースにおいて、螺旋状補強体の前記中空部の内側に、前記重ね合わせ部分と第1の線材とが収容されており、第1の線材を包み込むように前記重ね合わせ部分が配置された状態で、螺旋状補強体の前記中空部がかしめられており、前記対向部は、ホースの半径方向に沿って延在し、互いに対向する1対の直線状部分により構成されており、第2の線材が、前記対向部の間に、前記重ね合わせ部分の一部とともに挟持されている、可撓性ホースである(第1発明)。
第1発明において、好ましくは、前記Ω状断面が、さらに、前記対向部の内周側端縁からホース中心軸に沿う方向に延在する1対の内周部を有する(第2発明)。さらに、第2発明において、好ましくは、第2の線材が、前記対向部の間において、可撓性条帯の間に挟持されている(第3発明)。さらに、第3発明において、好ましくは、前記対向部の間において、第2の線材のホース中心軸方向の両側に、前記重ね合わせ部分が配置されている(第4発明)。
また、第1発明において、好ましくは、前記第2の線材が、非通気性となるように構成された線材である(第5発明)。
本発明の可撓性ホース(第1発明)によれば、可撓性ホースの気密性が向上する。
第2発明や、第3発明、第4発明、第5発明によれば、可撓性ホースの気密性がより向上する。
第1実施形態の可撓性ホースの一部断面図である。 第1実施形態の可撓性ホースの螺旋状補強体の周囲の断面図である。 第1実施形態の可撓性ホースの螺旋状補強体の断面図である。 補強体が曲げ変形を受けた際に生ずる断面の変化を模式的に示す図である。 第1実施形態の可撓性ホースの変形例を示す断面図である。 第1実施形態の可撓性ホースの他の変形例を示す断面図である。 螺旋状補強体の変形例を示す断面図である。
以下図面を参照しながら、住宅等の空調システムに使用される空調用ダクトを例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。また、下記可撓性ホースの具体的用途は限定されず、他の用途、例えば、オフィス空調用の空調用ダクトや、換気用のダクト、産業用の送風ダクト、液体を移送する可撓性ホースにも使用できる。
図1に、第1実施形態の可撓性ホース1の一部断面図を示す。ホースの中心軸mよりも上側半分を断面図として示し、下側半分を外観図として示している。可撓性ホース1は、ホース壁11と螺旋状補強体12を有する。ホース壁11と螺旋状補強体12は互いに一体化されている。
ホース壁11は、所定幅の可撓性条帯T1が螺旋状に捲回されて、隣接する可撓性条帯T1の側縁部T1A、T1Bが互いに重ね合わせられて、筒状に構成されている。可撓性条帯T1は、例えば、織布材料の少なくとも片面を樹脂材料によりコーティングし、所定の幅に裁断した可撓性条帯が使用できる。可撓性条帯T1には、ポリエチレン樹脂やポリウレタン樹脂などの合成樹脂からなるシート状素材を所定の幅に裁断した可撓性条帯を使用することもできる。可撓性条帯T1は積層構造を有していてもよい。
可撓性条帯T1を構成する織布材料は特に限定されないが、ホースの耐熱性や耐火性、不燃性を高める観点からは、織布材料が不燃材料からなる繊維で構成されたものであることが好ましい。不燃材料からなる繊維としては、ガラス繊維やシリカ繊維、金属繊維などが例示される。また、織布材料をコーティングする樹脂材料は、可撓性条帯の気密性を適度に維持できるものであれば特に限定されないが、ホースの耐熱性や耐火性を高める観点からは、シリコーン樹脂(特にシリコーンゴム)やフッ素樹脂(特にフッ素ゴム)であることが好ましい。ホースの耐熱性や耐火性を高める観点からは、可撓性条帯T1が、不燃材料からなる繊維で構成された織布材料を、シリコーン樹脂もしくはフッ素樹脂でコーティングした難燃性の可撓性条帯であることが特に好ましい。
螺旋状補強体12は、金属製の条帯T2が所定の断面形状に折り曲げられつつ、螺旋状に捲回されて構成される。金属製条帯T2を構成する金属材料は、鉄製やアルミニウム製の薄板や、メッキ亜鉛鋼板、ステンレス板、銅板、真鍮板などが例示されるが、これらに限定されない。
螺旋状補強体12の内部に、隣接する可撓性条帯T1の側縁部T1A、T1Bを互いに重ね合わせた部分(以下「重ね合わせ部」とも記載する)が入り込むようにして、その状態で金属製の螺旋状補強体12をかしめて、可撓性条帯T1の側縁部同士T1A、T1Bを接合し、筒状のホース壁11が構成されている。
図2に、第1実施形態の可撓性ホース1の螺旋状補強体12の周囲の断面図を示し、詳細な構造を以下説明する。図3には、螺旋状補強体12の断面形状を示す。これら断面図は、ホース中心軸mを含む面における断面である。これらの図において、図の下側がホース内周側に対応し、図の上側がホース外周側に対応する。また、これらの図の左右方向が、ホース中心軸方向に対応するが、便宜上、以下の説明において、図の左側をホース中心軸の一端側、図の右側をホース中心軸の他端側、と呼ぶ。図3ないし図7においても同様とする。また、図2では、断面を見やすくするために、可撓性条帯T1のホース中心軸の一端側の側縁部T1Aと、可撓性条帯T1のホース中心軸の他端側の側縁部T1Bとで、ハッチングを異なるものとしている。図5、図6でも同様である。
螺旋状補強体12は、ホース中心軸mを含む面における断面で、Ω(オーム)状断面となるように、所定幅の金属製条帯T2が折り曲げられて形成されたものである(図3)。ここで、Ω状断面とは、ホース外周側に位置する中空部121と、ホース内周側に位置する対向部122とを有しており、かつ、ホース中心軸方向の幅に関し、対向部122の幅W2は、中空部121の幅W1よりも小さくされている断面のことである。
中空部121は、ホース内周側が解放されホース外周側が閉じた中空形状とされている。可撓性ホース1において、螺旋状補強体12の中空部121の内側に、可撓性条帯T1の重ね合わせ部分と第1の線材13とが収容されている。
第1の線材13を包み込むように可撓性条帯T1の重ね合わせ部分が中空部121の内側に配置された状態で、螺旋状補強体12の中空部121がかしめられている。かしめにより、可撓性条帯T1の側縁部T1A、T1Bが、中空部121から抜け出しにくくなり、筒状のホース壁11の形態が維持される。また、中空部121がホース内側で開放する部分のホース軸方向の幅(W2)は、中空部121のホース軸方向の幅W1よりも小さくされていて、かかる構成により、可撓性条帯T1の重ね合わせ部分が中空部121から抜け出してしまうことが確実に予防される。
ここで、第1の線材13は、金属線(アルミニウム線や真鍮線、鉄線、鋼線、銅線、等)や、樹脂被覆金属線(硬質塩化ビニル樹脂で被覆した鋼線等)、樹脂線(ポリプロピレン樹脂線、PET樹脂線、塩化ビニル樹脂線等)などにより構成することができるが、これらに限定されない。中空部121の内側で、可撓性条帯T1の重ね合わせ部分がホース外周側に膨らんだ形状を維持でき、重ね合わせ部分の抜け出しが阻止できるものであれば、第1の線材13は、紙紐やより糸、ひも、編組線等であってもよい。
必須ではないが、本実施形態では、中空部121は略矩形状の断面形状に形成されている。本実施形態における中空部は、ホースの外周側に位置しホース中心軸と略平行な直線状に延在する部分と、ホース半径方向と略平行な直線状に延在する部分とを有する。後述する変形例のように、中空部121は開環状であってもよい。
対向部122は、互いに対向する1対の直線状部分により構成されている。当該直線状部分は、前記中空部121のホース内周側の末端から、ホースの半径方向に沿って直線状に、ホース内側に向かって延在している。なお、対向部122の延在方向は、厳密にホースの半径方向に一致しなければならないわけではなく、対向部122の延在方向が、ホースの半径方向に対し多少傾いていてもよい。
対向部122の幅W2が、中空部121の幅W1よりも小さいことにより、中空部121のホース内周側の部分には、好ましくは、ホース内周側に向かうにつれて幅が徐々に狭くなるような傾斜部分が設けられる。
必須ではないが、螺旋状補強体12のΩ状断面が、さらに、前記対向部122の内周側端縁からホース中心軸mに沿う方向に延在する1対の内周部123,123を有することが好ましい。なお、内周部123は、対をなすことが好ましいが、片側のみに1つ設けられていてもよい。
可撓性ホース1において、第2の線材14が、対向部122の間に、重ね合わせ部分の一部とともに挟持されている。第2の線材14が対向部122の間に挟持されることにより、重ね合わせ部分が線状に押圧され、かかる部位で、可撓性条帯T1の側縁部T1A,T1Bの間のシール性が向上する。
好ましくは、本実施形態のように、第2の線材14が、対向部122の間において、可撓性条帯T1、T1の間に挟持されている。また、特に好ましくは、本実施形態のように、対向部122の間において、第2の線材14のホース中心軸方向の両側に、重ね合わせ部分が配置されている。すなわち、可撓性条帯T1の両側縁部T1A,T1Bが重ね合わせられた部分が、第1の線材13を包み込むとともに、第2の条帯14の両側、すなわち、ホース中心軸の一端側と他端側とに達している。
ここで、第2の線材14は、金属線(アルミニウム線や真鍮線、鉄線、等)や、樹脂被覆金属線(硬質塩化ビニル樹脂で被覆した鋼線等)、樹脂線(ポリプロピレン樹脂線、PET樹脂線、塩化ビニル樹脂線等)などにより構成することができるが、これらに限定されない。樹脂線とする場合の樹脂の硬度は、デュロ硬度で75度~95度程度の比較的硬質な樹脂であってもよいが、デュロ硬度で45度~75度程度の比較的軟質な樹脂であってもよい。第2の線材14により可撓性条帯T1の重ね合わせ部分を押圧してシール性を向上させるので、第2の線材14は、線材の延在方向に均一で滑らかな形状を有する、例えば押出成形されたような形状の線材であることが好ましい。
上記実施形態の可撓性ホース1は、特許文献1に記載されたフレキシブルホースと同様に、公知のホース製造方法により製造できる。
可撓性条帯T1や金属製条帯T2、第1の線材13、第2の線材14等をそれぞれ準備する。
また、ホース製造装置を準備する。ホース製造装置は、金属製条帯T2を所定の断面となるように折り曲げながら、螺旋状の曲げ形状を与えて螺旋状補強体12を形成しつつ、可撓性条帯T1の側縁部と第1の線材13を螺旋状補強体12の所定の位置に入り込ませ、螺旋状補強体12をかしめることができる。かかるホース製造装置は公知である。
ホース製造装置に、金属製条帯T2、可撓性条帯T1、第1の線材13、第2の線材14を供給し、各部材が所定の位置に配置された状態で、螺旋状補強体12が形成され、かしめられて、上記実施形態の可撓性ホース1が連続して製造される。
上記実施形態の可撓性ホース1の作用および効果について説明する。
可撓性ホース1では、螺旋状補強体12の断面が、Ω状断面であり、前記Ω状断面は、ホース外周側に位置する中空部121と、ホース内周側に位置する対向部122とを有し、前記対向部122は、中空部121よりも、ホース中心軸方向の幅が小さい。そして、中空部121に、可撓性条帯T1の側縁部T1A,T1Bの重ね合わせ部分と第1の線材13とが収容されてかしめ接合される。かかる構成により、可撓性条帯T1の側縁部の接合が確実なものとなり、ホースの強度や耐久性が向上する。
また、上記実施形態の可撓性ホース1では、さらに、対向部122は、ホースの半径方向にほぼ沿うように延在し、互いに対向する1対の直線状部分により構成されていて、第2の線材14が、対向部122の間に、可撓性条帯の重ね合わせ部分の一部とともに挟持されている。かかる構成により、可撓性条帯の重ね合わせ部分が、第2の線材14と対向部122とによってしっかりと加圧されることになり、重ね合わせ部分が密着し、可撓性ホースのシール性(気密性)が向上する。
上記実施形態のようなΩ状断面の螺旋状補強体を有する可撓性ホースにおいて、上記配置に第2の線材を配することにより、シール性が顕著に向上する理由は、以下のように説明される。
螺旋状補強体12となるべき金属製条帯T2は、もともとはコイル状に巻かれて供給される平板状の部材であり、長手方向の長さは、幅方向のどの位置で測っても同じ長さである。かかる金属製条帯T2を折り曲げてΩ状断面に形成する場合、単に折り曲げるだけであれば、形成される補強体は直線状のものとなる。可撓性ホースの製造プロセスにおいては、この補強体が、ホースに一体化すべく、螺旋状の形状に変形させられる。その際、補強体が配置される形態では、ホースの外周側では周長が相対的に長く、ホースの内周側では周長が相対的に短い。補強体が螺旋状に配置されるためには、この内外の周長のギャップを解消すべく、補強体が変形することが必要である。
そのため、補強体12には、内周側と外周側との周長のギャップが小さくなるよう、補強体のホース半径方向の高さが小さくなるような、断面の変形が生ずる。この様子を図4に示す。上記実施形態のように、幅広に形成された中空部121に、幅が狭い対向部122が一体化されたような補強体(図4(a))を、螺旋状となるように曲げると、図4(b)のように、補強体の高さが小さくなるような断面変化が生ずるのである。
そして、この断面変化に伴い、対向部122は、互いに対向する距離d(ホース中心軸方向の対向部同士の間隔)が小さくなる。その結果、対向部122は、対向部の間に挟み込まれた可撓性条帯T1の側縁部の重ね合わせ部分や第2の線材14をしっかりと挟み込むよう、付勢されることになる。
以上のように、上記実施形態のようなΩ状断面の螺旋状補強体12の対向部122に、可撓性条帯T1の側縁部の重ね合わせ部分や第2の線材14を挟み込むようにすれば、これらがしっかりと挟み込まれて、可撓性条帯T1の側縁部の重ね合わせ部分が第2の線材14に沿ったシールラインを形成するようにしっかりと押圧される。これにより、螺旋状に捲回された可撓性条帯T1は、接合部が線状にシールされた円筒状のホース壁1となって、可撓性ホース1のシール性が向上する。
ホースのシール性をより向上させる観点からは、螺旋状補強体12のΩ状断面が、さらに、対向部122のホース内周側端縁からホース中心軸に沿う方向に延在する1対の内周部123,123を有することが好ましい。内周部123,123が設けられていると、対向部122がホースの長さ方向に倒れるように局所変形することが抑制され、対向部122による第2の線材14や可撓性条帯側縁部の重ね合わせ部分の挟み込みがより強くなるからである。
また、必須ではないが、上記実施形態のように、第2の線材14が、対向部122において、可撓性条帯T1の間に挟持されていることが好ましい。第2の線材14を可撓性条帯T1の間に挟持するようにすれば、可撓性ホースの製造プロセスにおいて、第2の線材14を正確に配置しやすくなる。その結果、第2の線材によって可撓性条帯側縁部の重ね合わせ部分を所期の位置で押圧するようにでき、シール性がより確実なものとなる。
また、必須ではないが、上記実施形態のように、対向部122において、第2の線材14のホース中心軸方向の両側に、可撓性条帯T1の側縁部の重ね合わせ部分が配置されていることが好ましい。上記実施形態では、第2の線材14のホース中心軸の一端側で、可撓性条帯T1の側縁部T1A、T1Bが重ね合わせられていて、第2の線材14のホース中心軸の他端側でも、可撓性条帯T1の側縁部T1A、T1Bが重ね合わせられている。このように構成されていると、可撓性条帯T1の側縁部の重ね合わせ部分に、2本のシールラインが形成されることになって、シール性が特に確実なものとなる。
また、必須ではないが、可撓性条帯T1が、不燃材料からなる繊維で構成された織布材料を、シリコーン樹脂もしくはフッ素樹脂でコーティングした難燃性の可撓性条帯であることが好ましい。上記実施形態の可撓性ホースをそのような可撓性条帯を用いて構成すれば、耐熱性に優れるとともに、シール性を向上させた可撓性ホースが得られる。
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。
螺旋状補強体12の対向部122による、第2の線材14や可撓性条帯T1側縁部の重ね合わせ部分の挟み込みの具体的形態は、以下に説明するようなものであってもよい。
図2では、対向部122において、第2の線材14の両側に、可撓性条帯T1の側縁部の重ね合わせ部分が配置されている例を示したが、図5に示す変形例の構造のように、対向部122において、第2の線材14のホース中心軸方向の片側だけに、可撓性条帯T1の側縁部の重ね合わせ部分が配置されていてもよい。このような構成であっても、シール性が向上する。
また、第2の線材14は、図6に示したように、可撓性条帯T1の側縁部の重ね合わせ部分で、可撓性条帯T1のホース中心軸の一端側の側縁部T1Aと、可撓性条帯T1のホース中心軸の他端側の側縁部T1Bとの間に挟持されるように配置してもよい。なお、この場合は、第2の線材14を通じて気体が漏れて気密性が損なわれることがないよう、第2の線材14が、非通気性となるように構成された線材であることが好ましい。
また、対向部122の間において、第2の線材14は螺旋状補強体12と可撓性条帯T1の側縁部の間に挟持されるように配置されてもよい。
図7には、螺旋状補強体の断面形状の変形例を示す。図7に示す螺旋状補強体22のように、中空部221と対向部222を有するΩ型断面を呈していれば、中空部221は、ホース内周側が解放した開環状であってもよい。このような断面形状の螺旋状補強体であっても、同様にシール性を向上できる。また、対向部222のホース内周側端縁からホース中心軸に沿う方向に延在する1対の内周部223,223の長さは、本実施形態のように、中空部221の幅W1に比べ、比較的短いものでもよく、場合によっては、内周部223,223の一方もしくは両方を省略してもよい。
上記実施形態の可撓性ホース1は、他の部材や層、例えば、断熱層や保護層などを備えていてもよい。また、上記実施形態の可撓性ホース1の内側に他のホースやチューブを配置し、上記実施形態の可撓性ホース1をシース部材、保護部材のように使用することもできる。
上記実施形態の可撓性ホース1は、例えば空調ダクトや、耐熱性が要求される送風ダクトなどに利用できる。また、上記実施形態の可撓性ホース1を、液体を搬送する用途に使用してもよい。また、上記実施形態の可撓性ホース1を、管路や配線等の耐熱カバーとして使用することもできる。
上記実施形態の可撓性ホース1は空調用ダクトに使用でき、シール性が良好であり、産業上の利用価値が高い。
1 可撓性ホース
11 ホース壁
T1 可撓性条帯
T1A,T1B 側縁部
12 螺旋状補強体
T2 金属製条帯
121 中空部
122 対向部
123 内周部
13 第1の線材
14 第2の線材

Claims (5)

  1. 所定幅の可撓性条帯をらせん状に捲回し、隣接する前記可撓性条帯の側縁部を互いに重ね合わせ、
    金属製条帯を折り曲げて形成した螺旋状補強体によって、前記重ね合わせ部分をかしめ接合した可撓性ホースであって、
    前記螺旋状補強体は、ホース中心軸を含む面における断面が、Ω状断面であり、
    前記Ω状断面は、ホース外周側に位置する中空部と、ホース内周側に位置する対向部とを有しており、
    前記対向部は、前記中空部よりも、ホース中心軸方向の幅が小さく、
    前記中空部は、ホース内周側が解放されホース外周側が閉じた中空形状とされていて、
    可撓性ホースにおいて、螺旋状補強体の前記中空部の内側に、前記重ね合わせ部分と第1の線材とが収容されており、
    第1の線材を包み込むように前記重ね合わせ部分が配置された状態で、螺旋状補強体の前記中空部がかしめられており、
    前記対向部は、ホースの半径方向に沿って延在し、互いに対向する1対の直線状部分により構成されており、
    第2の線材が、前記対向部の間に、前記重ね合わせ部分の一部とともに挟持されている、
    可撓性ホース。
  2. 前記Ω状断面が、さらに、前記対向部の内周側端縁からホース中心軸に沿う方向に延在する1対の内周部を有する、請求項1に記載の可撓性ホース。
  3. 第2の線材が、前記対向部の間において、可撓性条帯の間に挟持されている、請求項2に記載の可撓性ホース。
  4. 前記対向部の間において、第2の線材のホース中心軸方向の両側に、前記重ね合わせ部分が配置されている、請求項3に記載の可撓性ホース。
  5. 前記第2の線材が、非通気性となるように構成された線材である、請求項1に記載の可撓性ホース。
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