JPH07317969A - 伸縮蛇腹ホース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ホースを伸長状態で長尺にしても、形態を保持
できる。つまり伸長状態でのホース自重による垂れ下が
りが少なく、特に高温の気体を送気する場合、もしくは
高温環境下でホースを使用する場合でも従来のものより
安定して形態を保持し、ホース自重による垂れ下がりが
少ない伸縮蛇腹ホースを提供する事を目的とする。 【構成】合成樹脂を材質とする蛇腹ホースの山部にコイ
ルを添着し、ホースの伸長状態において、ホース谷部を
形成するホース壁の縦断面における一方の山肩部に溝を
設け、この斜辺と、もう一方の斜辺の比を４：６〜６：
４とし、ピッチ／波高を２．８〜４．０とし、波高×２
／ホース外径を０．０８〜０．１２に形成した伸縮蛇腹
ホース。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、伸長状態および収縮状
態の安定したホース長さ、およびホース形態を共有する
伸縮蛇腹ホースに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の蛇腹ホースの代表的形態は
（ａ）〜（ｃ）の３つのタイプにわけられる。 （ａ）：蛇腹ホースの斜辺を厚肉・薄肉にし、薄肉部の
斜辺を反転するようにしたもの（特公昭４５ー１４７４
５）。 （ｂ）：蛇腹ホースの斜辺を長短に形成し、かつ山部お
よび谷部に溝を設け軸線方向に対し長辺側が緩斜面、短
辺側が急斜面になり急斜面側を反転するようにしたもの
（実公昭４３ー２４６７５）。 （ｃ）：蛇腹ホースの谷部および山肩部に溝を設け、溝
を屈曲点として山肩部に溝を有する斜辺を反転するよう
にしたもの（実公昭５７ー３５７５５）。 そして、この種のホースは、未使用時はコンパクトに収
縮でき、使用時は長さが自由に調整できる。さらに曲げ
た状態でも形態を保持できるので、主として空調用等に
好適に使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種のホースは、伸長状態で長尺にすると、形態を保
持できない、つまり伸長状態で自重により垂れ下がると
いう問題が生じた。特に高温の気体を送気する場合、も
しくは高温環境下でホースを使用する場合に著しく形態
保持性が低下し、ホース自重による垂れ下がりがより大
きいものとなってしまう。前述の（ａ）〜（ｃ）タイプ
別にこの問題についてみると、 （ａ）タイプは、薄肉部の斜辺の圧縮応力が低いため、
伸長状態の保持力が弱く、垂れ下がりが大きい。 （ｂ）タイプは、短辺側が反転すると、収縮過程におい
て谷径変位が小さいため辺の圧縮応力が低い。したがっ
て保持力が低く、伸長状態の垂れ下がりが大きい。 （ｃ）タイプの中でも、軸線方向のピッチに対して波高
が大きいものは、（ｂ）タイプ同様、斜辺が急斜面にな
るため、収縮過程において、谷径変位が小さくなり斜辺
の圧縮応力が低い。したがって保持力が低く、伸長状態
の垂れ下がりが大きい。 本発明は、上述した問題を鑑みてなされたもので、ホー
スを伸長状態で長尺にしても、形態を保持できる。つま
り伸長状態でのホース自重による垂れ下がりが少なく、
特に高温の気体を送気する場合、もしくは高温環境下で
ホースを伸長状態で使用する場合でも従来のものより安
定して形態を保持し、ホース自重による垂れ下がりが少
なく、収縮状態でも形態を保持できる伸縮蛇腹ホースを
提供する事を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は合成樹脂を材質とする蛇腹ホースの伸長状
態において、ホース谷部を形成するホース壁の縦断面に
おける一方の山肩部に溝を設け、この斜辺と、もう一方
の斜辺の比を４：６〜６：４とし、ピッチ／波高を２．
８〜４．０とし、波高×２／ホース外径を０．０８〜
０．１２に形成する。

【０００５】上記構造のなかでも、山肩部の溝に隣接し
た山部側を厚肉として、ホース外面に段落ち部を形成し
た場合、伸長時により安定したホース長さおよび形態を
保持する構造にすることができる。ホース壁を螺旋状に
形成することにより、連続成形が可能となり長尺物が成
形できる。ホース壁の支軸としてコイルを山部に添着さ
せた場合、より安定したホース形状で、両溝を屈曲点と
して山肩部に溝を有する斜辺を他方の斜辺と同方向に反
転させ、伸長状態から収縮状態にすることができ、さら
に耐押し潰し性能が向上する。ホースの軽量化またはホ
ースの自重による垂れ下がりを減少させたい場合は、コ
イル材質に合成樹脂を用いるとよい。また、成形後、ホ
ースからコイルのみ取り出したコイル径（以下、コイル
自由径と称す）をホース外径の１．０〜５．０倍にする
と、伸長状態での垂れ下がりを、より減少させることが
できる。特に、耐押し潰し性能を要求される場合は、コ
イル材質に炭素鋼線を用いるのが好ましい。また、コイ
ル自由径をホース外径の１．０〜２．０倍にすると、伸
長状態の垂れ下がりを、より減少させることができる。

【０００６】

【作用】伸長状態の伸縮蛇腹ホースを曲げる場合、曲部
外周側のホース壁は伸長方向に応力がかかり、曲部内周
側のホース壁は収縮方向に応力がかかる。伸長状態の場
合、曲部外周側のホース壁は、よりピッチが大きく、波
高が低くなろうとし、曲部内周側のホース壁は伸長状態
から収縮状態になろうとする。上記のように構成された
伸縮蛇腹ホースにおいては、軸線方向のピッチに対する
波高、および外径と波高、さらにホースの谷部を形成す
るホース壁の縦断面における斜辺の比を最適にしたた
め、伸縮蛇腹ホースを曲げた場合、伸長状態の曲部外周
側は伸長方向に応力がかかるが、これ以上はピッチが大
きくなりにくい。そして、曲部内周側は谷径変位が大き
いため、形態保持力が高く収縮状態になりにくい。よっ
て伸長状態で小さな力では曲がりにくく、長尺にしても
垂れ下がりが少なくなる。

【０００７】図面を参照してホースを曲げた場合の各構
成と作用の関係を詳しく説明する。図５は伸長状態から
９０゜曲げた時の状態図で、伸長状態のピッチ１５と比
較して曲げた時の曲部外周側のピッチ１６は大きくなっ
ている。一方、曲部内周側は伸長状態から収縮状態にな
りピッチ１７が小さくなっている。

【０００８】曲部外周側の断面形状に注目するとピッチ
に対して波高が大きい場合図６（イ）は谷部１８が変位
１９し（ロ）になり（イ）のピッチ２０が（ロ）のピッ
チ２０１となり、２１の分ピッチが変化する。一方、ピ
ッチに対して波高が小さい場合（ハ）は、谷部１８が変
位１９し（ニ）になり（ハ）のピッチ２２が（ニ）のピ
ッチ２０１となり、２３の分ピッチが変化する。このよ
うに谷部１８が同様に変位してもピッチが大きく異なり
（イ）と比較して（ハ）の方が垂れ下がりが少ない。

【０００９】曲部内周側の断面形状に注目すると、図７
のように伸長状態の断面形状は溝を屈曲点として、１ピ
ッチ内に点２４−２５−２６の３点リンク機構を構成
し、ホース軸線方向に圧縮力（この場合は曲げる力）Ｐ
を加えると、このリンク機構は点２６を中心に半径（斜
辺２７）とするクランク運動によって点２５が点２５→
点２５１→点２５２の軌跡を示し、それに伴って点２５
１では谷径２８は谷径２９にまで収縮し、ホース壁を構
成する樹脂内部（特に斜辺２７）に張力歪を生じさせ、
その反発力として図８の圧縮応力図で見られるような最
大圧縮応力を発生させる。また、点２５１を越え点２５
２に至る過程では、前過程とは逆に樹脂内部の張力歪は
解消する方向に作用するので負の圧縮応力が作用してホ
ースは必然的に収縮状態に長さおよび形態が保持される
ような応力関係となる。

【００１０】したがって垂れ下がりを減少しようとする
場合、自重による曲がろうとする力より図６の圧縮応力
の最大値が大きければ形状が保持できる。最大値を大き
くするためには谷径２８と谷径２９の差、即ち谷径変位
３０が大きい程良く、そのためにはホースの谷部を形成
するホース壁の縦断面における斜辺２７と斜辺３１をで
きる限り等配分に近づけ、ピッチに対して波高を低くす
ることが好ましい。

【００１１】図３のように山肩部の溝に隣接した山肩部
を厚肉として、ホース外面に段落ち部を形成した場合、
収縮過程で溝と段落ちした部分にのみ応力集中を受けや
すく、その部分のみが屈曲点となり得る。よって、溝と
段落ちした部分以外に応力が分散しないので、ホース伸
長時において安定した長さおよび形態を保持することが
できる。さらに、上述した理由により溝を浅く構成して
も屈曲点は定まりやすいので、屈曲疲労に強いものとな
る。

【００１２】ホース壁を螺旋状に形成した場合、連続成
形が可能となり、長尺物が成形できる。

【００１３】図４のようにコイルをホース山部に添着さ
せた場合、ホースの芯材となり断面形状を保持する役割
をする。したがって図７のようなクランク運動をする場
合、点２４・点２６が径変化を起こさないため、収縮過
程に、より安定した圧縮応力を発生させ伸長状態におけ
る保持力を高め、垂れ下がりを少なくすることができ
る。

【００１４】コイルを合成樹脂製にした場合、ホースの
軽量化に付与し、安定した長さおよび、形態を保持する
場合に問題となるホースの自重による垂れ下がりについ
て解決することができる。

【００１５】そして、コイルは螺旋状になっているた
め、伸縮過程でねじれが生じる。伸長過程では１ピッチ
のコイル長が長くなり、収縮過程では短くなる。したが
って、コイル自由径をホース外径の１．０〜５．０倍に
した場合、１ピッチのコイル長が長くなる方向に作用す
るため、伸長方向へ応力がかかる。よって、伸長時の垂
れ下がりを減少することができる。

【００１６】また、コイルを炭素鋼線にした場合、剛性
により耐押し潰し性能を向上することができる。

【００１７】そして、合成樹脂製のコイル同様、螺旋状
になっているため、伸縮過程にねじれが生じる。伸長過
程では１ピッチのコイル長が長くなり、収縮過程では短
くなる。したがって、コイル自由径をホース外径の１．
０〜２．０倍にした場合、１ピッチのコイル長が長くな
る方向に作用するため、伸長方向へ応力がかかる。よっ
て、伸長時の垂れ下がりを減少することができる。

【００１８】つぎに、この発明について詳細に説明す
る。本発明の伸縮蛇腹ホースは、ホースの谷部を形成す
るホース壁の縦断面において、山肩部に溝を設けた斜辺
と、もう一方の斜辺の比を４：６〜６：４と等配分に近
い構成にしている。これは、図７を参照すると、等配分
に近いほど、圧縮過程における谷径変位が大きくなるた
め、ホース壁を構成する樹脂内部（特に斜辺２６）に大
きな張力歪を生じ、その反発力として図８の圧縮応力図
でみられるような最大圧縮応力を発生させ、自重による
伸張方向にかかる力を最大圧縮応力以下にすることによ
り、垂れ下がりを少なくすることができる。次に、ピッ
チ／波高を２．８〜４．０に形成していることについて
説明する。ピッチ／波高が下限以下の値を示す場合、圧
縮過程における谷径変位が小さくなるため、最大圧縮応
力の値も低くなり、容易に収縮状態になろうとするた
め、垂れ下がりが増大する。逆に上限以上の値を示す場
合、収縮状態で固定できなくなる。次に、２×波高／ホ
ース外径を０．０８〜０．１２に形成していることにつ
いて説明する。下限以下の値を示す場合、ピッチ・波高
共に小さくなり、肉厚を一定にすると、曲げに対する斜
辺の剛性が高くなりすぎるため、収縮状態でのホース形
態を保持できなくなる。逆に上限以上の値を示す場合、
ピッチ・波高ともに大きくなり、肉厚を一定にすると、
曲げに対する斜辺の剛性が低くなりすぎるため、垂れ下
がりが増大する。

【００１９】伸長状態および収縮状態の伸縮蛇腹ホース
の１ピッチのコイル長は、伸長状態の方が長くなる。し
たがって、伸長状態から収縮状態に移る場合、１ピッチ
のコイル長は短くなるため、捻りながら収縮することに
なる。本発明の伸縮蛇腹ホースは、コイル材質が合成樹
脂の場合、コイル自由径をホース外径の１．０〜５．０
倍、炭素鋼の場合、１．０〜２．０倍に形成している。
コイル材質が上記の範囲内である場合、ホース外径より
コイル自由径が大きいため、コイル長を長くする方向に
力が作用する。したがって、伸長状態で伸長方向に力が
作用し、伸長状態での垂れ下がりは減少する。下限以下
すなわちホース外径よりコイル自由径が小さい場合、コ
イル長を短くする方向に力が作用するため、伸長状態で
伸長方向に力が作用する。よって伸長状態での垂れ下が
りが増大する。逆に上限以上の値を示す場合、コイルの
外側への力が増大しすぎるため、成形できない。

【００２０】本発明の伸縮蛇腹ホースは、ホース壁を形
成するテープ層のみ、またはテープ層およびコイルから
構成される。上記テープ材料の主成分としては、例えば
ポリエチレン、ポリプロピレン等があげられるが、好ま
しくはヒンジ効果のある合成樹脂が用いられ、例えばポ
リプロピレン等があるが、これらは単独で若しくはポリ
エチレン、ポリスチレン等と共重合、または混合して用
いられる。さらには、上記主成分にエラストマー成分を
共重合若しくは混合して用いることも可能であるが、曲
げ弾性率で２，５００〜１５，０００（ｋｇ／ｃｍ²）
が好ましい。コイルとして炭素鋼線を使用する場合は、
重量が増加するので曲げ弾性率を５，０００〜１５，０
００（ｋｇ／ｃｍ²）にすることが更に望ましい。

【００２１】上記コイルの材料としては、炭素鋼や高剛
性タイプの合成樹脂が用いられる。コイル材料の炭素鋼
としては、剛性および成形性を考慮すると炭素組成率が
０．２〜１．０重量％のものが好ましい。そしてホース
壁と接着するために、炭素鋼コイルに接着剤を塗布する
かもしくはホース壁と溶融着可能な合成樹脂で炭素鋼コ
イルを被覆することが好ましい。コイル材料の合成樹脂
主成分としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリカーボネート、ナイロン等があり、こ
れらは単独でまたは混合してもしくは共重合したものを
用いる事が可能であるが、曲げ弾性率で５，０００〜４
０，０００（ｋｇ／ｃｍ²）が好ましく、剛性を有する
ものであれば特に限定するものではない。そして炭素鋼
線コイルと同様にホース壁と溶融着可能な合成樹脂をコ
イル材料として用いない場合は、合成樹脂製コイルに接
着剤を塗布するかもしくはホース壁と溶融着可能な合成
樹脂でコイルを被覆することが好ましい。

【００２２】さらにホースを構成するテープおよびコイ
ルをすべて炭素、酸素および水素元素からなる合成樹脂
材料を使用した場合、容易に焼却破棄する事ができる。

【００２３】本発明の伸縮蛇腹ホースの製造方法は、テ
ープを巻回してその重なり部分を熱融着してホースを成
形する方法、ブロー成形法などが適用できる。

【００２４】

【実施例】本発明の実施例および比較例を示す。尚、表
中※印のあるものは構造的に本発明より逸脱しているこ
とを示すものである。 実施例 １〜３ 曲げ弾性率７，０００（ｋｇ／ｃｍ²）ポリプロピレン
のテープを押出しながら巻回して、重ね合わせ部分を接
着することによりホース壁を形成し呼び径７５ｍｍの実
施例品および比較例品を得た。なお、谷部および山肩部
の溝は、テープ押出時にダイスにより形成し、ホースの
谷部を形成するホース壁の縦断面における斜辺の比を
１：１にした。得られた伸縮蛇腹ホースについて、垂れ
下がり・伸縮保持性（この場合収縮状態で保持できるか
どうか）について測定した。垂れ下がり試験は、図９に
示すように伸長状態で５０ｃｍを試験長として、ホース
先端部の垂れ下がり距離を測定した。なお温度条件は、
２５℃の場合、室温を２５℃として、ホース内に送風せ
ずに測定。８０℃の場合、室温２５℃として、ホース内
に８０℃の熱風を送風して測定した。比較例品として、
実施例品と同一素材・同肉厚で、伸長時のホースの谷部
を形成するホース壁の縦断面における斜辺の比を１：１
にして本発明から逸脱したものを成形し、同様に測定し
た。得られた結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例 ４〜５ 上記の伸縮蛇腹ホースの山部内側に曲げ弾性率２０，０
００（ｋｇ／ｃｍ²）のポリプロピレン製のコイルを添
着し、コイル自由径をホース外径の１．０〜５．０倍の
本発明にて定めた範囲の実施例品、並びに本発明にて定
めた範囲から逸脱した比較例品を成形し、垂れ下がり・
成形性を測定した。結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】実施例 ６〜７ 上記の伸縮蛇腹ホースの山部内側に、炭素組成率が０．
６重量％の炭素鋼線にホース壁と接着するため、ポリプ
ロピレンで被覆し、コイル自由径をホース外径の１．０
〜２．０倍の本発明にて定めた範囲の実施例品、並びに
本発明にて定めた範囲から逸脱した比較例品を成形し、
垂れ下がり・成形性を測定した。結果を表３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】以上実施例並びに比較例から明かなよう
に、本発明により構成された伸縮蛇腹ホースは、伸縮保
持性・成形性を保ちながら、ホース伸長状態の垂れ下が
りを高温時にも減少することができた。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。ホー
スの伸長状態において、ホース谷部を形成するホース壁
の縦断面における一方の山肩部に溝を設け、この斜辺
と、もう一方の斜辺の比を４：６〜６：４とし、ピッチ
／波高を２．８〜４．０とし、波高×２／ホース外径を
０．０８〜０．１２に形成したことにより、ホース壁を
構成する樹脂内部の圧縮応力の作用を利用し、本発明が
解決しようとする課題である伸長状態での垂れ下がりを
減少することができた。

【００３２】山肩部の溝に隣接した山肩部を厚肉とし
て、ホース外面に段落ち部を形成したことにより、溝が
浅くても、深い状態とほぼ同等の伸長状態の保持力が得
ることができ、かつ、溝が深い場合の問題点であった屈
曲疲労によるホースの耐久性についても解決することが
できた。

【００３３】ホース壁を螺旋状に形成したことにより、
連続成形が可能となり長尺物ができるようになった。

【００３４】ホース壁の支軸としてコイルを山部に添着
させたことにより、より安定したホース形状で伸長状態
からの収縮過程で両溝を屈曲点として山肩部に溝を有す
る斜辺を他方の斜辺と同方向に反転させることができ
た。

【００３５】コイル材質に合成樹脂を用いることにより
軽量化することができた。よって、ホースの自重による
垂れ下がりが減少した。

【００３６】また、合成樹脂製のコイル自由径をホース
外径の１．０〜５．０倍にすることにより伸長時の垂れ
下がりを減少することができた。

【００３７】コイル材質に炭素鋼を用いることにより耐
押し潰し性能を向上することができた。

【００３８】また、炭素鋼線のコイル自由径をホース外
径の１．０〜２．０倍にすることにより伸長時の垂れ下
がりを減少することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホース伸長状態を示す一部切欠正面図
である。

【図２】本発明のホース収縮状態を示す部分断面図であ
る。

【図３】本発明のホースの他の実施例を示す部分断面図
である。

【図４】本発明のホースの他の実施例を示す部分断面図
である。

【図５】曲げた時の状態図

【図６】作用を説明する比較例および本発明の曲部外周
側部分簡略断面図である。

【図７】作用を説明する曲部内周側部分簡略断面図であ
る。

【図８】収縮過程での曲部内周部分の圧縮応力図であ
る。

【図９】垂れ下がり試験方法を説明する図である。

【符号の説明】

１…ホース ２…コイル ３…山部 ４…谷部
５…ホース壁 ６…谷部の溝 ７…山肩部の溝 ８…厚肉部 ９
…段落ち部 １０…ピッチ（ｐ） １１…波高（ｈ） １２…外
径（Ｄ） １３…山肩部に溝のない斜辺 １４…山肩部に溝を設
けた斜辺 １５…伸長状態のピッチ １６…曲部外周側のピッチ １７…曲部内周側のピッチ １８…谷部 １９…変
位量 ２０…ピッチ ２１…ピッチ増加量 ２２…ピッチ ２３…ピッチ
増加量 ２４、２５、２６…屈曲点 ２７…山肩部に溝を設
けた斜辺 ２８、２９…谷径 ３０…谷径変位 ３１…山肩部
に溝のない斜辺

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂を材質とする蛇腹ホースの伸長
   状態において、ホース谷部を形成するホース壁の縦断面
   における一方の山肩部に溝を設け、この斜辺と、もう一
   方の斜辺の比を４：６から６：４とし、ピッチ／波高を
   ２．８〜４．０とし、波高×２／ホース外径を０．０８
   〜０．１２に形成した伸縮蛇腹ホース。
2. 【請求項２】 山肩部の溝に隣接した山肩部を厚肉とし
   て、ホース外面に段落ち部を形成したことを特徴とする
   請求項１記載の伸縮蛇腹ホース。
3. 【請求項３】 ホース壁を螺旋状に形成したことを特徴
   とする請求項１または請求項２記載の伸縮蛇腹ホース。
4. 【請求項４】 コイルをホース山部に添着した請求項３
   記載の伸縮蛇腹ホース。
5. 【請求項５】 コイルの材質を合成樹脂にした請求項４
   記載の伸縮蛇腹ホース。
6. 【請求項６】 コイル自由径をホース外径の１．０〜
   ５．０倍にした請求項５記載の伸縮蛇腹ホース。
7. 【請求項７】 コイルの材質を炭素鋼線にした請求項４
   記載の伸縮蛇腹ホース。
8. 【請求項８】 コイル自由径をホース外径の１．０〜
   ２．０倍にした請求項７記載の伸縮蛇腹ホース。