JP7553291B2 - 筒状体 - Google Patents

Description

本開示は、筒状体に関する。

特許文献１には、低摩擦係数シート筒状体付き弾性自己収縮チューブが開示されている。この弾性自己収縮チューブは、弾性チューブを拡径状態で拡径保持筒体の外周に支持させた構造である。弾性自己収縮チューブは、弾性チューブを拡径して拡径保持筒体に挿入する際に、拡径すべき弾性チューブと拡径保持筒体との間に低摩擦係数シートを介在させ滑らせることにより圧入する。

特開平１１－１５６９３９号公報

しかし、特許文献１に記載の弾性自己収縮チューブは、弾性チューブと拡径保持筒体との間に低摩擦係数シートを介在させる必要がある。低摩擦係数シートに係る部品点数を削減し、低摩擦係数シートを設ける手間を省くために、低摩擦係数シートを介在させることなく、弾性チューブのような筒状体に被挿入部材を容易に挿入する技術が求められている。筒状体に被挿入部材を容易に挿入するために、筒状体の内径を大きくすることが考えられる。しかし、筒状体の内径を大きくした場合、筒状体が被挿入部材に十分に保持されない懸念がある。

本開示は、上述した課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、被挿入部材を挿入しやすく、被挿入部材に対する保持力が確保された筒状体を提供することを目的とする。本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

〔１〕伸縮性を有する筒状体であり、
前記筒状体の内周面に、前記筒状体の長手方向に沿って延びた突条部が設けられている、筒状体。

本開示によれば、被挿入部材を挿入しやすく、被挿入部材に対する保持力が確保された筒状体を提供することができる。

第１の実施形態に係るインシュレーターの装着状態を示す図である。 インシュレーターの側面図である。 図２のＡ－Ａ線断面図である。 インシュレーターの挿入荷重を測定する方法を説明するための図である。 インシュレーターの製品伸びを測定する方法を説明するための図である。 インシュレーターの製品伸びを測定する方法を説明するための図である。 第２の実施形態に係るインシュレーターの断面図である。 第３の実施形態に係るインシュレーターの断面図である。

ここで、本開示の望ましい例を示す。
〔２〕前記突条部は、前記筒状体の内周面において略全長に亘って延びている、〔１〕に記載の筒状体。

〔３〕前記突条部は、前記筒状体の周方向に間隔を空けて３つ以上設けられている、〔１〕または〔２〕に記載の筒状体。

以下、本開示を詳しく説明する。なお、本明細書において、数値範囲について「～」を用いた記載では、特に断りがない限り、下限値及び上限値を含むものとする。例えば、「１０～２０」という記載では、下限値である「１０」、上限値である「２０」のいずれも含むものとする。すなわち、「１０～２０」は、「１０以上２０以下」と同じ意味である。

第１の本実施形態では、筒状体として、インシュレーター１０を例示する。インシュレーター１０は、図１に示されるように、車両空調用の冷凍サイクル装置における配管５に装着されている。配管５はインシュレーター１０に挿入される被挿入部材の一例である。冷凍サイクル装置は、少なくとも圧縮機、コンデンサ、膨張弁２、エバポレータ３を含む複数の冷凍サイクル機能品と、冷凍サイクル機能品同士を接続する配管によって構成されている。配管５は、膨張弁２の出口側に接続されて、膨張弁２を通過した低圧かつ低温の冷媒が流通する。配管５は、冷凍サイクル機能品のレイアウトに応じて曲がった形状をなしている。インシュレーター１０は、配管５の表面における結露を抑制している。インシュレーター１０は、外部の衝撃から配管５を保護している。配管５は、冷媒が配管５の内壁を打つ振動や、膨張弁２の作動時における膨張弁２の振動によって、振動音を発生する場合がある。インシュレーター１０は、配管５の振動音を低減している。

インシュレーター１０は、図２及び図３に示されるように、断面略円形の円筒状に形成されている。インシュレーター１０は、自然状態において中心軸線Ｘが略直線状に延びた形状である。インシュレーター１０は、配管５に装着された状態において、配管５の形状に応じて曲げられている。

インシュレーター１０は、伸縮性を有する筒状体である。インシュレーター１０の材料は、種々のエラストマー材料から選択することができる。インシュレーター１０の材料は、ＥＰＤＭ（エチレン－プロピレン－ジエンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、およびＮＢＲ（アクリロニトリル－ブタジエンゴム）からなる群より選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、耐候性及び耐熱性の観点から、ＥＰＤＭであることがより好ましい。

インシュレーター１０は、断熱性及び軽量化の観点から、発泡体であることが好ましい。インシュレーター１０は、内周面１１にインシュレーター１０の内部よりも発泡倍率が小さいスキン層１４を有していてもよい。内周面１１にスキン層１４が形成された構成によれば、例えば内周面が発泡層の切断面である構成に比して、配管５を挿入する際の摩擦抵抗を低減できる。また、内周面１１にスキン層１４が形成された構成によれば、突条部２０が変形しにくく、インシュレーター１０の配管５に対する保持力を確保しやすい。インシュレーター１０は、外周面１２にもインシュレーター１０の内部よりも発泡倍率が小さいスキン層１４を有していてもよい。なお、図３、図７及び図８では、説明の便宜のためにスキン層１４を実際よりも厚く描いている。

インシュレーター１０の内周面１１には、図３に示すように、インシュレーター１０の長手方向に沿って延びた突条部２０が設けられている。突条部２０は、インシュレーター１０の略全長に亘って延びていることが好ましい。突条部２０は、例えば、インシュレーター１０を径方向に切断した断面視にて山型をなしている。突条部２０は、頂面２１と、頂面２１の両側に位置する斜面２２，２３とを有している。頂面２１は、径方向内側に向けて盛り上がった凸面状をなしている。インシュレーター１０の外周面１２は、凹凸形状を有しない、中心軸線Ｘを中心とする円周面である。

突条部２０の高さは、特に限定されない。突条部２０の高さは、インシュレーター１０の内径を１００％とした場合に、０％より大きく、４％以上であることが好ましく、６％以上であることがより好ましい。上記の突条部２０の高さは、２０％以下であることが好ましく、１５％以下であることがより好ましく、１０％以下であることがさらに好ましい。インシュレーター１０の内径は、インシュレーター１０に内接する仮想的な円の直径であり、例えば、図３に示す複数の突条部２０に内接する仮想的な円Ｃ１の直径である。
突条部２０の高さが下限以上であると、配管５と内周面１１の接触面積を小さくして、配管５を挿入する際の摩擦抵抗を低減できる。また、突条部２０の高さの分だけ、突条部２０を除いた部位の厚みを小さくすることによって、インシュレーター１０の伸張性（製品伸び）が向上して、インシュレーター１０に配管５を挿入しやすくなる。さらに、突条部２０の高さの分だけ、突条部２０を除いた部位の厚みを小さくすることによって、インシュレーター１０に用いられる材料を削減することができる。突条部２０の高さが上限以下であると、突条部２０を除いた部位の厚みを十分に確保して、インシュレーター１０の配管５に対する保持力を確保できる。
これらの観点から、上記の突条部２０の高さは、０％より大きく２０％以下であることが好ましく、４％以上１５％以下であることがより好ましく、６％以上１０％以下であることがさらに好ましい。具体的には、インシュレーター１０の内径が１３ｍｍである場合に、突条部２０の高さは、０.０ｍｍより大きく２．６ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．８ｍｍ以上１．３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

突条部２０の数は特に限定されない。突条部２０は、１つであっても、複数であってもよい。突条部２０は、インシュレーター１０の周方向に間隔を空けて３つ以上設けられていることが好ましい。インシュレーター１０を径方向に切断した断面視にて、インシュレーター１０が配管５に３カ所以上において接触する場合には、インシュレーター１０が配管５に対して四方にがたつきにくく、インシュレーター１０が安定的に保持される。突条部２０は、製造コストの面から、８つ以下であることが好ましい。突条部２０は、安定的な保持と製造コストのバランスを考慮して、３つ以上５つ以下であることが好ましく、４つであることが特に好ましい。３つ以上の突条部２０は、インシュレーター１０の安定的な保持の観点から、周方向について等間隔に配列されていることがより好ましい。

複数の突条部２０に内接する仮想的な円Ｃ１は、インシュレーター１０の中心軸線Ｘを中心とする円である。複数の突条部２０に内接する仮想的な円Ｃ１の直径は、配管５の外径と同じか、配管５の外径よりも小さいことが好ましい。インシュレーター１０が配管５に装着された状態において、突条部２０の頂面２１は配管５の外周面に接触する。例えば、複数の突条部２０に内接する仮想的な円Ｃ１の直径が配管５の外径と同じ場合には、突条部２０の頂面２１が配管５の外周面に線接触する。複数の突条部２０に内接する仮想的な円Ｃ１の直径は、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下とすることができる。

インシュレーター１０の内周面１１には、隣り合う突条部２０，２０の間において、インシュレーター１０の長手方向に沿って延びた溝部３０が形成されている。溝部３０は、底面３１と、隣り合う突条部２０における互いに対向する斜面２２，２３とによって形成されている。底面３１は、インシュレーター１０を径方向に切断した断面視にて、中心軸線Ｘを中心とする円の円弧状に延びている。

複数の底面３１を繋いだ仮想的な円Ｃ２は、インシュレーター１０の中心軸線Ｘを中心とする円である。複数の底面３１を繋いだ仮想的な円Ｃ２の直径は、配管５の外径よりも大きい。配管５の外周面と底面３１との間には隙間が形成される。この隙間には、インシュレーター１０が配管５に装着された状態において、空気が存在することが好ましい。この構成によれば、配管５と外周面１２との間に空気層を介在させることによって、インシュレーター１０の断面積が小さくなった場合であってもインシュレーター１０の断熱性能を確保できる。インシュレーター１０と配管５の間に潤滑油を注して配管５をインシュレーター１０に挿入する場合には、上記の隙間の少なくとも一部に潤滑油が貯留されてもよい。

突条部２０におけるインシュレーター１０の厚みＴ１は、１．０ｍｍ以上６５ｍｍ以下であることが好ましく、１．５ｍｍ以上４５ｍｍ以下であることがより好ましく、２．０ｍｍ以上３５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。厚みＴ１は、図３に示す頂面２１と外周面１２の間の寸法である。
突条部２０以外の部位（溝部３０）におけるインシュレーター１０の厚みＴ２は、０．５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが好ましく、１．０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることがより好ましく、１．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。厚みＴ２は、図３に示す底面３１と外周面１２の間の寸法である。
インシュレーター１０の厚みＴ１，Ｔ２が下限以上であると、インシュレーター１０の剛性が向上して、配管５に対する保持力を大きくできる。インシュレーター１０の厚みＴ１，Ｔ２が上限以下であると、インシュレーター１０の伸張性が向上し、インシュレーター１０に配管５を挿入しやすくなる。

インシュレーター１０は、例えば、次のようにして配管５に装着することができる。作業者は、まず、インシュレーター１０の内周面１１又は配管５の外周面に潤滑油を塗布する。次に、インシュレーター１０における一端側の開口に配管５の端部を差し込む。配管５に対してインシュレーター１０を挿入方向に移動させて、インシュレーター１０に配管５を押し込む。配管５の挿入量が大きくなる程、配管５とインシュレーター１０の内周面１１の接触面積が大きくなり、インシュレーター１０に配管５を挿入する際の摩擦抵抗が増大する。インシュレーター１０への配管５の挿入は、圧力を加えて押し込む、いわゆる圧入である。
配管５に対してインシュレーター１０を挿入する過程で、配管５の曲がり形状に応じて、インシュレーター１０が伸縮変形する。この配管５の曲がり形状は、インシュレーター１０に配管５を圧入する際に摩擦抵抗が増大する一因となる。
インシュレーター１０が所定の位置まで移動されて、配管５の端部がインシュレーター１０の他端側の開口から外部に出ると、インシュレーター１０の装着が完了する。この状態では、インシュレーター１０の突条部２０が配管５の外周面に接触して、インシュレーター１０が配管５に保持される。

インシュレーター１０の挿入荷重は、図４に示す試験治具４０が装着されたオートグラフを用いて測定できる。試験治具４０としては、金属製のインシュレーター挿入荷重測定用治具を用いることができる。試験治具４０は、円柱状の小径部４１と、小径部４１より径の大きい円柱状の大径部４２とを有し、小径部４１と大径部４２の外周面がテーパ面で繋がれた形状である。小径部４１の直径は、複数の突条部２０に内接する仮想的な円Ｃ１の直径と同じである。大径部４２の直径は、小径部４１の直径の２倍である。測定に際し、試験治具４０の表面に潤滑油（ＮＤ－ＯＩＬ）を１ｍｌ塗布する。インシュレーター１０の一端側の開口に、試験治具４０を小径部４１側から手で挿入する。そして、インシュレーター１０の一端が大径部４２に達して、大径部４２がインシュレーター１０に挿入されるときの荷重の最大値をインシュレーター１０の挿入荷重とする。
インシュレーター１０の挿入荷重は、挿入性を向上する観点から、４５Ｎ以下であることが好ましく、３５Ｎ以下であることがより好ましく、２５Ｎ以下であることがさらに好ましい。インシュレーター１０の挿入荷重は、０Ｎより大きく、インシュレーター１０の配管５に対する保持力を考慮して、１０Ｎ以上とすることができる。

インシュレーター１０の製品伸びは、配管５の挿入性の観点から、１８０％以上であることが好ましく、２００％以上であることがより好ましく、２２０％以上であることがさらに好ましい。インシュレーター１０の製品伸びは、通常、５００％以下である。
インシュレーター１０の製品伸びは、例えば、次のようにして算出できる。インシュレーター１０から全長２０ｍｍの試料片を裁断する。図５に示すように、試験片を径方向両側から内周面１１が密着するまで押さえて、内周面１１の最大径Ｌ１を測定する。次に、試験片に２本のパイプを挿入し、図６に示すように、引張試験機にてパイプを互いに離れる方向に移動させる。この際、引っ張り速度は５００ｍｍ／ｍｉｎとする。試験片が破断するまでパイプを移動させて、破断時の内周面１１の最大径Ｌ２を測定する。次式を用いて製品伸びを算出する。

Ａ ：製品伸び
Ｌ１：内周面１１が密着するまで押さえた際の内周面１１の最大径（ｍｍ）
Ｌ２：破断時の内周面１１の最大径（ｍｍ）

インシュレーター１０の見掛比重は、生産性の観点から、０．１０以上であることが好ましく、０．１２以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。インシュレーター１０の見掛比重は、断熱性及び生産コストの観点から、０．５０以下であることが好ましく、０．４０以下であることがより好ましく、０．３５以下であることがさらに好ましい。これらの観点から、インシュレーター１０の見掛比重は、０．１０以上０.５０以下であることが好ましく、０．１２以上０．４０以下であることがより好ましく、０．１５以上０．３５以下であることがさらに好ましい。
インシュレーター１０の見掛比重は、例えば、次のようにして算出できる。インシュレーター１０から約２ｃｍ～３ｃｍ角の試験片を切り取る。試験片の空気中での質量Ｗ１を測定する。その後、試験片の水中での質量Ｗ２を測定する。次式を用いて見掛比重を算出する。

Ｂ ：見掛比重
Ｗ１：試験片の空気中での質量（ｇ）
Ｗ２：試験片の水中での質量（ｇ）

インシュレーター１０は、例えば、公知の押出成形方法によって製造することができる。インシュレーター１０がゴム発泡体である場合には、押出成形の直後に加硫する連続加硫を行って製造することができる。

続いて、本実施形態の作用効果について説明する。
本開示のインシュレーター１０は、伸縮性を有する筒状体であり、インシュレーター１０の内周面１１に、インシュレーター１０の長手方向に沿って延びた突条部２０が設けられている。インシュレーター１０は、突条部２０が設けられているから、配管５と内周面１１の接触面積を小さくして、配管５を挿入する際の摩擦抵抗を低減できる。また、インシュレーター１０は、突条部２０が配管５に接触することによって、単に内径を大きくした構成に比して、配管５に対する保持力を向上できる。したがって、配管５を挿入しやすく、配管５に対する保持力が確保されたインシュレーター１０を提供できる。

本実施形態の突条部２０は、インシュレーター１０の内周面１１において略全長に亘って延びている。この構成によれば、配管５を突条部２０に沿わせてインシュレーター１０に挿入しやすい。

本実施形態の突条部２０は、インシュレーター１０の周方向に間隔を空けて３つ以上設けられている。この構成によれば、インシュレーター１０の挿入性と配管５に対する保持力の確保を好適に両立することができる。

インシュレーター１０は、突条部２０の高さが大きい程、挿入性が向上するとともに材料コストが低減するものの、配管５に対する保持力が低下する傾向がある。また、インシュレーター１０は、突条部２０の数が多い程、配管５に対する保持力は確保されるものの、インシュレーター１０の挿入性が悪化するとともに材料コストが高くなる傾向がある。本実施形態のインシュレーター１０は、配管５の外径、長さ、形状等に応じて、突条部２０の高さと突条部２０の数を調整することで、挿入性及び材料コストと、配管５に対する保持力のバランスをコントロールすることができる。

本開示は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本開示の技術的範囲に含まれる。

第２の実施形態のインシュレーター１１０の外周面１２には、図７に示すように、突条部２０に対して外周側に重なる位置に、インシュレーター１１０の長手方向に沿って延びた凹条部１６が設けられている。この構成によれば、突条部２０によってインシュレーター１０の厚みＴ１を確保しつつ、凹条部１６の容積に対応する分だけインシュレーター１０に用いられる材料を削減できる。なお、上記の実施形態と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

第３の実施形態のインシュレーター２１０は、図８に示すように、突条部２２０の形状が上記の実施形態の突条部２０の形状と相違する。突条部２２０の頂面２１は、インシュレーター１０を径方向に切断した断面視にて、中心軸線Ｘを中心とする円の円弧状に延びている。この構成によれば、突条部２０の頂面２１が配管５の外周面に接触し易く、配管５に対する保持力を確保できる。なお、上記の実施形態と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

上記実施形態以外にも、突条部の突出高さ、数、形状は適宜変更可能である。また、インシュレーターの内周面及び外周面の形状、インシュレーターの各部の厚みは適宜変更可能である。
本開示の筒状体はインシュレーターに限定されない。筒状体には、配管以外の被挿入部材が挿入されてもよい。被挿入部材の外径、長さ、形状、用途に応じて、筒状体の材料、材質、大きさ、形状は適宜変更可能である。

以下、実施例により本開示を更に具体的に説明する。
なお、実験例２，３は実施例であり、実験例１は比較例である。表において、「実験例１＊」のように、「＊」が付されている場合には、比較例であることを示している。

１．実験例１～３
（１）インシュレーターの作製
ＥＰＤＭ発泡体で形成された、実験例１～３のインシュレーターを作製した。
実験例１は、突条部を有しない、円筒状とした。
実験例２は、図３に示すような４つの突条部を設けた。各突条部の突出高さは１．０ｍｍであった。外周面は、凹凸形状を有しない、中心軸線Ｘを中心とする円周面とした。
実験例３は、図７に示すような４つの突条部を設けた。各突条部の突出高さは１．０ｍｍであった。外周面には、突条部に対して外周側に重なる位置に、図７に示すような凹条部を設けた。凹条部の深さは１．６４ｍｍであった。
各実験例におけるインシュレーターの「内径（ｍｍ）」、「外径（ｍｍ）」、「肉厚（ｍｍ）」は表１に示す通りであった。なお、実施例２，３において、インシュレーターの内径は、複数の突条部２０に内接する仮想的な円Ｃ１の直径である。実施例３において、インシュレーターの外径は、インシュレーターに外接する仮想的な円の直径である。厚みＴ１は突条部におけるインシュレーターの厚みである。厚みＴ２は突条部以外の部位におけるインシュレーターの厚みである。

（２）見掛比重及び挿入荷重の測定
実験例１～３の見掛比重と挿入荷重を、実施形態に記載の方法で測定した。その結果を表１の「比重」と「挿入荷重（Ｎ）」の欄に示す。

（３）結果
突条部が設けられた実験例２，３は、突条部が設けられていない実験例１よりも挿入荷重が小さいことが確認された。この結果から、突条部が設けられたインシュレーターは、被挿入部材に挿入しやすいことが示唆された。

２．実施例の効果
以上の実施例によれば、被挿入部材を挿入しやすく、被挿入部材に対する保持力が確保されたインシュレーターを提供することができる。

本開示は上記で詳述した実施形態に限定されず、請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

１０，１１０，２１０…インシュレーター（筒状体）
１１…内周面
２０，２２０…突条部

Claims (5)

1. 伸縮性を有する筒状体であり、
   前記筒状体の内周面に、前記筒状体の長手方向に沿って延びた突条部が設けられており、
   前記筒状体は、発泡体であり、
   前記内周面に、突合わせ面なく全周に亘って連続する内周側スキン層が形成され、
   前記筒状体の外周面は、凹凸形状を有しておらず、前記外周面に、突合わせ面なく全周に亘って連続する外周側スキン層が形成され、
   前記内周側スキン層と前記外周側スキン層との間に、突合わせ面なく全周に亘って連続する発泡層が形成されている、筒状体。
2. 以下の算出方法によって算出された前記筒状体の製品伸びが、１８０％以上５００％以下である、請求項１に記載の筒状体。
   （算出方法）
   前記筒状体から全長２０ｍｍの試料片を裁断する。試験片を径方向両側から前記内周面が密着するまで押さえて、前記内周面の最大径Ｌ１を測定する。次に、試験片に２本のパイプを挿入し、引張試験機にてパイプを互いに離れる方向に移動させる。この際、引っ張り速度は５００ｍｍ／ｍｉｎとする。試験片が破断するまでパイプを移動させて、破断時の前記内周面の最大径Ｌ２を測定する。次式を用いて製品伸びを算出する。
   

   

   
   Ａ ：製品伸び
   Ｌ１：前記内周面が密着するまで押さえた際の前記内周面の最大径（ｍｍ）
   Ｌ２：破断時の前記内周面の最大径（ｍｍ）
3. 下記の式で算出された前記筒状体の見掛比重が、０．１０以上０．５０以下である、請求項１または請求項２に記載の筒状体。
   

   

   
   
   Ｂ ：見掛比重
   Ｗ１：試験片の空気中での質量（ｇ）
   Ｗ２：試験片の水中での質量（ｇ）
4. 伸縮性を有する筒状体であり、
   前記筒状体の内周面に、前記筒状体の長手方向に沿って延びた突条部が設けられており、
   前記突条部の外周面には、前記突条部に対して外周側に重なる位置に、前記筒状体の長手方向に沿って延びる凹条部が設けられており、
   前記筒状体は、発泡体であり、
   前記内周面に、突合わせ面なく全周に亘って連続する内周側スキン層が形成され、
   前記筒状体の外周面に、突合わせ面なく全周に亘って連続する外周側スキン層が形成され、
   前記内周側スキン層と前記外周側スキン層との間に、突合わせ面なく全周に亘って連続する発泡層が形成されており、
   前記突条部以外の部位における前記筒状体の厚みは、前記突条部の高さよりも大きい、筒状体。
5. 前記筒状体は円筒状であり、前記突条部の数が３以上５以下である、請求項４に記載の筒状体。

Images