(57)【要約】【課題】ホースの内面ゴムの劣化具合を簡便に精度よく判定できるホースの劣化判定方法を提供する。【解決手段】所定の温度条件において内面ゴム４の破断時伸びＥｂが基準伸びＥｘに低下するまでに要する時間を所定の温度条件での内面ゴム４の寿命と設定し、事前試験を行って複数の温度条件で寿命と温度条件との相関関係Ｒを把握して演算部１０に入力し、温度センサ９により検知した流体流路３の流体Ｆの温度データを複数の所定の温度範囲に区分して、各温度範囲毎のホース２の使用時間を演算部１０により積算するとともに、各温度範囲での代表温度を温度条件として各代表温度と相関関係Ｒとにより内面ゴム４の熱老化寿命を算出し、各温度範囲でのホース２の積算使用時間と内面ゴム４の熱老化寿命との長さの比較に基づいて内面ゴム４の劣化具合を判定する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホースの流体流路を形成する内面ゴムの熱老化寿命と、前記流体流路を流れる流体の温度データとを用いるホースの劣化判定方法であって、
所定の温度条件において前記内面ゴムの破断時伸びが基準値以下になるまでに要する時間を前記所定の温度条件での前記内面ゴムの寿命と設定し、事前試験によって前記寿命と前記温度条件との相関関係を把握しておき、
前記温度データを複数の所定の温度範囲に区分してそれぞれの前記温度範囲毎の前記ホースの使用時間を積算し、それぞれの前記温度範囲での代表温度を前記温度条件として、それぞれの前記代表温度と前記相関関係とにより算出される寿命をそれぞれの前記代表温度での前記熱老化寿命とし、積算したそれぞれの前記温度範囲での積算使用時間と、算出したそれぞれの前記温度範囲での前記熱老化寿命と、に基づいて前記内面ゴムの劣化具合を判定することを特徴とするホースの劣化判定方法。
【請求項２】
前記基準値を３０％以上１００％以下の所定値にする請求項１に記載のホースの劣化判定方法。
【請求項３】
前記事前試験の前記温度条件を、前記ホースの使用温度の範囲内に設定する請求項１または２に記載のホースの劣化判定方法。
【請求項４】
前記温度データとして、５０℃以上のデータを使用する請求項１〜３のいずれかに記載のホースの劣化判定方法。
【請求項５】
それぞれの前記温度範囲の上限温度と下限温度との差異を２℃以上２０℃以下に設定する請求項１〜４のいずれかに記載のホースの劣化判定方法。
【請求項６】
前記代表温度として、それぞれの前記温度範囲の上限温度を使用する請求項１〜５のいずれかに記載のホースの劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホースの劣化判定方法に関し、さらに詳しくは、ホースの内面ゴムの劣化具合を簡便に精度よく判定できるホースの劣化判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ホースの外面層の劣化具合は、ホース外部からその外観などに基づいて判断し易い。しかしながら、ホースの内面ゴムの劣化具合を把握することは困難である。そこで、ホース寿命時の基準伸びと、その時点でのホースの内ゴム層の等価負荷推定温度とを用いてホースの寿命を予測する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１で提案されている方法で使用される内ゴム層の等価負荷推定温度は、外ゴム層の等価負荷推定温度から求められるが、これを求めるには外ゴム層の硬度のデータが使用される。即ち、ゴム硬度が、ホースの稼働中の温度および稼働時間に応じて上昇する特性を利用して寿命予測が行われる（段落００２１、００３０など）。
【０００４】
しかしながら、ゴム硬度は測定結果にばらつきが生じ易い指標なので、寿命予測の精度を向上させるには不利になる。また、ゴム硬度とホースの稼働時間から稼働中の温度を精度よく推定することも難しい。それ故、ホースの内面ゴムの劣化具合を簡便に精度よく判定するには改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１５０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ホースの内面ゴムの劣化具合を簡便に精度よく判定できるホースの劣化判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明のホースの劣化判定方法は、ホースの流体流路を形成する内面ゴムの熱老化寿命と、前記流体流路を流れる流体の温度データとを用いるホースの劣化判定方法であって、所定の温度条件において前記内面ゴムの破断時伸びが基準値以下になるまでに要する時間を前記所定の温度条件での前記内面ゴムの寿命と設定し、事前試験によって前記寿命と前記温度条件との相関関係を把握しておき、前記温度データを複数の所定の温度範囲に区分してそれぞれの前記温度範囲毎の前記ホースの使用時間を積算し、それぞれの前記温度範囲での代表温度を前記温度条件として、それぞれの前記代表温度と前記相関関係とにより算出される寿命をそれぞれの前記代表温度での前記熱老化寿命とし、積算したそれぞれの前記温度範囲での積算使用時間と、算出したそれぞれの前記温度範囲での前記熱老化寿命と、に基づいて前記内面ゴムの劣化具合を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、事前試験を行うことで内面ゴムの伸びを指標にした寿命と温度条件との相関関係を把握しておく。そして、ホースの劣化判定をする際には、ホースの流体流路を流れる流体の温度を検知することで、検知した温度データを複数の所定の温度範囲に区分してそれぞれの温度範囲でのホースの積算使用時間と、それぞれの温度範囲での代表温度と前記相関関係とにより算出した内面ゴムの熱老化寿命との長さを比較する。内面ゴムの劣化に大きく影響する流体の温度データを直接使用し、内面ゴムの劣化状態が直接的に表れる伸びを指標にした寿命を使用することで、内面ゴムの劣化具合を簡便に精度よく判定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ホースを一部切り欠いて例示する説明図である。
【図２】図１のホースの横断面図である。
【図３】本発明に用いる判定装置を例示する説明図である。
【図４】複数の温度条件での内面ゴムの伸びと試験経過時間との関係を例示するグラフ図である。
【図５】内面ゴムの寿命と温度条件との相関関係（内面ゴムの熱老化寿命）を例示するグラフ図である。
【図６】流体流路を流れる流体の温度データの経時変化を例示するグラフ図である。
【図７】それぞれの温度範囲でのホースの積算使用時間を例示するグラフ図である。
【図８】それぞれの温度範囲でのホースの積算使用時間と、内面ゴムの熱老化寿命とを例示するグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、ホースの劣化判定方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
図１、図２に例示するように、本発明による劣化の判定対象になるホース２は、内面ゴム４、補強層５、外面層６が内周側から順に同軸上に積層されて形成されている。この実施形態では補強層５が２層積層されていて、補強層５どうしの間に中間ゴム層５ｂが積層されている。内面ゴム４は最内周側に位置していて流体流路３を形成する。内面ゴム４には流体Ｆが直接接触するので、流体Ｆに対する耐久性等を考慮して適切なゴム種が採用される。流体Ｆとしては作動油、エアコン冷媒、水などを例示できるが特に限定されない。
【００１２】
補強層５は金属線や繊維等の補強線材５ａにより形成されている。この実施形態では補強層５は、補強線材５ａが編組されて形成されたブレード層になっているが、補強線材５ａを螺旋状に巻き付けたスパイラル層の場合もある。補強線材５ａの材質や補強層５の積層数はホース２に要求される耐圧性等を考慮して決定される。
【００１３】
外面層６は例えば、ゴムや樹脂等によって形成される。外面層６には耐外傷性や耐候性等を考慮して適切な材質が採用される。ホース２には必要に応じてその他の部材（層）が設けられる。
【００１４】
本発明によってホースの劣化判定を行うには、図３に例示する判定装置８を用いる。この判定装置８は、温度センサ９と演算部１０とを備えている。温度センサ９は、ホース２の流体流路３を流れる流体Ｆの温度Ｋfを逐次検知する。この実施形態では、温度センサ９はホース金具７の上流側に設置されている。
【００１５】
演算部１０には温度センサ９により検知された流体Fの温度データが逐入力される。演算部１０としてはコンピュータ等が用いられる。温度センサ９と演算部１０とは有線または無線によって通信可能に接続されている。インターネット等の通信ネットワークを介して温度センサ９と演算部１０とを通信可能に接続することで、ホース２の使用場所（設置場所）に拘わらず、使用中のホース２の流体Ｆの温度データを演算部１０に容易に逐次入力することができる。演算部１０にはその他に、後述する相関関係Ｒなどを示す様々なデータが入力されていて、演算部１０によって様々なデータ処理が行われる。演算部１０は、ホース２が使用されている自動車や建設車両に搭載することもできる。
【００１６】
ホース２の端部にホース金具７が取付けられたホース組立体１は、例えば、自動車や建設車両に搭載される部品、その他の様々な機器の部品に装着されて使用される。ホース２は使用場所のスペースに応じて様々な状態で装着され、この実施形態のように屈曲した状態だけでなく直線的な状態で装着されることもある。また、ホース２は一定状態に固定されるだけでなく、可動状態で装着されることもある。
【００１７】
本発明では、内面ゴム４の劣化具合に注目してホース２の劣化状況を判定する。そのため、内面ゴム４の熱老化寿命と流体Ｆの温度データとを用いる。
【００１８】
内面ゴム４は加熱の影響によって伸びＥが変化し、破断時伸びＥｂが基準値ＥX以下になった場合は弾性が損なわれて老化して寿命になったと見なすことができる。したがって、所定の温度条件に維持した内面ゴム４の破断時伸びＥｂが基準値ＥX以下になるまでに要する時間をこの所定の温度条件での内面ゴム４の寿命と設定できる。
【００１９】
基準値ＥXは適切な値に設定されるが、例えば破断時伸びＥｂが３０％以上１００％以下の間の所定値にする。具体的には基準値ＥXを破断時伸びＥｂ５０％に設定すると、内面ゴム４は概ね弾性が損なわれて寿命であると判断にするには妥当である。
【００２０】
そこで、本発明では事前試験として内面ゴム４の熱老化試験を行って、内面ゴム４の寿命と温度条件との相関関係Ｒを把握する。事前試験では、図４に例示するように複数の温度条件Ｋ（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）で内面ゴム４の破断時伸びＥｂを経時的に測定してデータを取得する。内面ゴム４の熱老化寿命を精度よく把握するには、この温度条件Ｋはホース２の使用温度の範囲内に設定するとよい。破断時伸びＥｂの測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１の規定に準じて行う。３水準以上の温度条件にすることが、内面ゴム４の熱劣化寿命を精度よく把握するには有利になる。取得したデータは演算部１０に入力、記憶される。
【００２１】
事前試験はホース２のサンプルを使用することも、内面ゴム４のシートサンプルを使用することもできる。ホース２のサンプルを使用する場合は例えば、ホース２の使用時に流体流路３を実際に流れる流体Ｌを所定の温度条件に加熱して、ホース２のサンプルの流体流路３に流すことにより、内面ゴム４を所定の温度条件に維持するとよい。流体流路３に流す流体Ｌの圧力（ホース内圧）は、ホース２の規定使用圧力の最大値にするとよい。破断時伸びＥｂを測定する際には、内面ゴム４の測定片をホース２から切り出す。
【００２２】
事前試験に内面ゴム４のシートサンプルを使用する場合は例えば、ホース２の使用時に流体流路３を実際に流れる流体Ｌを所定の温度条件に加熱して、内面ゴム４のシートサンプルを接触させる（浸漬させる）ことにより、内面ゴム４を所定の温度条件に維持するとよい。ホース２の使用時に流体流路３を実際に流れる流体Ｌに限らず、この流体Ｌと同等の流体等を用いることもできるが、この流体Ｌを使用すると内面ゴム４の熱劣化寿命を精度よく把握するには有利になる。
【００２３】
尚、図４に例示するデータは、内面ゴム４の破断時伸びＥｂが基準値ＥX以下になるまで試験を行って取得することに限定されない。例えば、内面ゴム４の破断時伸びＥｂが基準値ＥXになる前の短時間の試験データを、公知の解析方法で劣化促進させた計算値データを用いることもできる。
【００２４】
図４では、温度Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の条件下ではそれぞれ、内面ゴム４の破断時伸びＥｂが基準値ＥXになるまでに要する時間がｔ１、ｔ２、ｔ３になっている。したがって、温度Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の条件下での内面ゴム４の寿命がそれぞれ、ｔ１、ｔ２、ｔ３と見なされる。
【００２５】
次いで、この寿命ｔ１、ｔ２、ｔ３と温度条件Ｋ（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）との相関関係Ｒを把握する。そこで、図５に例示するように、演算部１０は図４のデータを処理することにより図５に例示するデータを算出する。図５では、縦軸を各温度条件（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）での内面ゴム４の寿命（ｔ１、ｔ２、ｔ３）の対数ｌｎ（時間ｔ）、横軸を温度条件Ｋ（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）の逆数（１／Ｋ）としてプロットされている。そして、それぞれのプロットを結ぶ直線Ｃを引く。即ち、アレニウスプロットにより直線Ｃが取得される。この直線Ｃが、内面ゴム４の寿命と温度条件Ｋとの相関関係Ｒを示していて、内面ゴム４の熱老化寿命を示すデータとなる。この相関関係Ｒは、演算部１０に入力して記憶させておく。
【００２６】
尚、内面ゴム４のゴム種、配合剤の種類、ゴムやそれぞれの配合剤の配合比率、製造条件（混練条件や加硫条件等）などが異なると、熱老化寿命にも違いが生じる。即ち、内面ゴム４の仕様が異なると熱老化寿命に違いが生じる。そこで、内面ゴム４の仕様毎に図５に例示する相関関係Ｒを把握して熱老化寿命を算出する。
【００２７】
次に、ホース２の劣化判定をする手順の一例を説明する。
【００２８】
図３に例示したように、実際に使用されているホース２の流体流路３に流れている流体Ｆの温度Ｋfが温度センサ９によって逐次検知される。図６に例示するように、演算部１０には、検知された温度データが逐次入力されて記憶される。図６の縦軸は流体Ｆの温度Ｋf、横軸はホース２の使用時間ｔを示している。
【００２９】
図６の温度ＫXは、内面ゴム４の劣化を判定する際に考慮すべき下限温度を示している。流体Ｆの温度Ｋfがそれ程高くなければ、内面ゴム４の劣化に対する影響が無視できるのでこのように下限温度ＫXを設定して、下限温度ＫXよりも低い温度データは内面ゴム４の劣化の判定に利用しないようにしてもよい。下限温度ＫXは例えば５０℃に設定して、５０℃以上のデータを内面ゴム４の劣化の判定に利用する。下限温度Ｋｘを設定するのは任意であり、すべての温度データを利用して劣化を判定することもできる。
【００３０】
次いで図７に例示するように演算部１０は、入力された温度データを複数の所定の温度範囲に区分し、区分されたそれぞれの温度範囲毎にホース２の使用時間を積算する。即ち、図６のデータを処理することで図７に例示するデータを算出する。図７では、縦軸がホース２の積算使用時間ｔの対数ｌｎ（時間ｔ）、横軸が流体Ｆの温度Ｋfの逆数（１／Ｋf）になっている。
【００３１】
図７では、温度データはｎ個の温度範囲に区分されて、それぞれの区分の温度範囲の大きさは同じになっている。即ち、k2−k1＝k3−k2＝・・・＝kn+1−kn＝一定になっている。そして、最も左側の温度範囲ではホース２の積算使用時間ｔがｔw1になっていて、順に隣り合う温度範囲では、この積算使用時間がtw2、tw3、・・・twnになっている。
【００３２】
それぞれの温度範囲の上限温度と下限温度との差異は２℃以上２０℃以上に設定するとよい。即ち、k2−k1、k3−k2、・・・、kn+1−kn＝の値は２℃以上２０℃以下にするとよい。この差異が２℃未満であるとデータ処理が煩雑になる割に内面ゴム４の劣化判定の精度の向上がそれほど期待できず、２０℃超になると劣化判定の精度を向上させることが困難になる。
【００３３】
次いで、予め把握している相関関係Ｒを用いて、それぞれの温度範囲での代表温度を温度条件Ｋとして、それぞれの代表温度と相関関係Ｒとによって内面ゴム４の熱老化寿命を演算部１０によって算出する。具合的には図８に例示するように、図５に例示したデータと図７に例示したデータと重ね合せるようにして、それぞれの温度範囲（代表温度）での熱老化寿命を算出する。
【００３４】
図８ではそれぞれの温度範囲の代表温度として、それぞれの温度範囲における上限温度（k1、k2、k3、k4・・・kn）が用いられている。そして、最も左側の温度範囲では内面ゴム４の熱老化寿命がtL1になっていて、順に隣り合う温度範囲では、この熱老化寿命がtL2、tL3、・・・tLnになっている。
【００３５】
演算部１０は、それぞれの温度範囲でのホース２の積算使用時間ｔと、それぞれの温度範囲での熱老化寿命と、に基づいて内面ゴム４の劣化具合を判定する。即ち、この積算使用時間ｔとこの熱老化寿命との長さの比較、両者の長さ比を用いて内面ゴム４の劣化具合を判定する。具体的には、下記（１）式に基づいて判断寿命Ｌを算出して劣化具合の判定を行う。
判断寿命Ｌ＝tw1／tL1＋tw2／tL2＋tw3／tL3＋・・・＋twn／tLn    （１）
【００３６】
ここで判断寿命Ｌ≧１の場合は、内面ゴム４は熱劣化が進行していて既に寿命に達しているので、継続してホース２を使用することは不適切であると判定される。一方、判断寿命Ｌ＜１の場合は、内面ゴム４は熱劣化が許容限度まで進行していない状態で未だ寿命に達していないので、継続してホース２を使用することができると判定される。即ち、図８のそれぞれの温度範囲（棒グラフで示された範囲）において、斜線で示された熱老化寿命を範囲の割合が多い程、劣化具合が進行していると判定される。
【００３７】
それぞれの温度範囲の代表温度としては、それぞれの温度範囲における上限温度に限らず、下限温度や、上限温度と下限温度との中間温度などを用いることもできる。それぞれの温度範囲の代表温度として、それぞれの温度範囲における上限温度を用いると、判断寿命Ｌがより大きくなるので、内面ゴム４の熱劣化がより進行していると見なされる。これにより、内面ゴム４の劣化状態がより厳しく判定されるので、使用中のホース２が熱劣化して使用不能になる不具合を回避するには有利になる。
【００３８】
以上説明したように、事前試験を行うことで上述した相関関係Ｒを予め把握しておき、判定対象となるホース２の流体流路３を流れる流体Ｆの温度Ｋfを検知する機器があればよいので、判定装置８を非常に簡素な構成にすることができる。ホース２の劣化具合を判定する際には、予め把握している相関関係Ｒと逐次検知した流体Ｆの温度データを用いて、演算部１０によってデータ処理を行なえばよい。データ処理としては、区分したそれぞれの温度範囲でのホース２の積算使用時間ｔと、それぞれの温度範囲での代表温度と相関関係Ｒとにより算出した内面ゴム４の熱老化寿命との長さを比較すればよい。
【００３９】
そして、劣化判定には、内面ゴム４の劣化に大きく影響する流体Ｆの温度データを直接使用するとともに、内面ゴム４の劣化状態が直接的に表れる伸びＥを指標にした寿命を使用する。そのため、内面ゴム４の劣化具合を簡便に精度よく判定するには有利になっている。
【符号の説明】
【００４０】
１  ホース組立体
２  ホース
３  流体流路
４  内面ゴム
５  補強層
５ａ  補強線材
５ｂ  中間ゴム層
６  外面層
７  ホース金具
８  判定装置
９  温度センサ
１０  演算部
Ｆ  流体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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