(57)【要約】【課題】防振効果が高く、簡単な構造の制振用ベローズを提供すること。【解決手段】制振継手１０は、ステンレス製のインナー部材１２とアウター部材１４との間に防振層としての防振ゴム１６を介在させ、制振用のベローズ１８に成形した構造である。ステンレス板の材料には、例えばオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４を用いる。また、ベローズの１８両端には、配管との接続を行うためのフランジ２０，２０が設けられている。前記防振ゴム１６は、シリコンゴム等から構成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に伸縮自在な形状を有する管であって、該管は内側に配置されるインナー部材と、該インナー部材に沿うように外側に配置されるアウター部材と、から構成され、前記インナー部材及びアウター部材の間に粘弾性部材が配置されていることを特徴とする制振用管。
【請求項２】
蛇腹形状のインナー部材と、このインナー部材に沿った形状のアウター部材との間に当該アウター部材及びインナー部材より弾性率の低い材料または構造からなる防振層を有することを特徴とする制振用管。
【請求項３】
前記粘弾性部材若しくは前記弾性率の低い材料は、シリコンゴムその他のゴム材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の制振用管。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の制振用管を含む制振継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、伸縮自在な制振用管、この制振用管を有する継手及びその製造装置、並びに制振用管等の成形方法に関し、更に詳しくは、配管の振動や配管内を流れる流体に起因した脈動が伝播するのを防止する伸縮自在な制振用管、この制振用管を有する継手及びその製造装置、並びに制振用管等の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、防振特性が改善された可とう伸縮管として、ベローズ状金属管の外周を耐熱性ゴム層で包む可とう伸縮管も提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、極めて複雑な形状をしており、生産性がよくない。
【０００３】
また、例えば、薄板複数層からなるベローズ部を有する防振用ベローズ管継手が提案されている（例えば、特許文献２）。しかし、構造が複雑であると同時に同種類の薄板を複数層重ねているために、制振能力が十分とは言えない。
【０００４】
また、内管と外管との間に制振材からなる制振層を設けた管が提案されている（例えば、特許文献３）。しかし、可とう性がないため継手として不十分である。
【０００５】
更に、図８は、別の従来の制振継手の一例である構成図を示す（例えば、特許文献４）。この制振継手５００は、配管６０１同士の間にベローズ５０１を介在させ、このベローズ５０１の一方側に可動オリフィス５０２を設けた構成である。ベローズ５０１端部及び配管６０１端部の外側には、断面Ｌ字のフランジ５０３，６０２が張り出しており、このフランジ端部同士は所定隙間を持って突き合わされ、内部にハウジング５０４を形成している。可動オリフィス５０２は、ディスク状板の中央にオリフィス５０５を形成し、その外周に円環状に形成した環状部５０６が設けられている。この環状部５０６は、ハウジング５０４内に配置される。
【０００６】
環状部５０６の内径側とベローズ端部５０１ａ及び配管端部６０１ａとの間には、環状の防振ゴム５０７，５０８が配置されている。具体的には、両防振ゴム５０７，５０８の外側面は、可動オリフィス５０２の環状部５０６の内側面に密着し、一方の防振ゴム５０７の内側面はベローズ端部５０１ａの外周面に密着するとともに、他方の防振ゴム５０８の外側面は配管端部６０１ａの外周面に密着する。また、前記フランジ５０３，６０２同士は、突き合わせた状態で若干の隙間を有しており、結局のところ配管６０１とベローズ５０１とは、防振ゴム５０７，５０８を介在させた可動オリフィス５０２により接続された状態となる。
【０００７】
ここで、上記制振継手を集合住宅やホテルなどの建築設備にて使用するにあたり、配管６０１にコンプレッサーやポンプ等の振動を発生する装置を取り付けた場合、その振動は配管６０１を介して伝わるが、この振動は可動オリフィス５０２の防振ゴム５０７，５０８により吸収減衰される。また、内部を流れる流体に脈動が含まれることがあり、そのような場合に生じた可動オリフィス５０２の振動は、同様に防振ゴム５０７，５０８により吸収される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１５９４７８号公報
【特許文献２】
特開平１０−２５２９６３号公報
【特許文献３】
特開平１０−２５２９５２号公報
【特許文献４】
特開平８−３０３６７９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の制振継手５００では、可動オリフィス５０２周囲に制振構造を形成しており、その構造が複雑になるという問題点がある。
【００１０】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単な構造で防振効果の高い制振用ベローズを提供することを目的とする。また、制振用ベローズの製造装置、並びに制振用ベローズの成形方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、軸方向に伸縮自在な形状を有する管において、該管を構成する内側のインナー部材及び外側のアウター部材の間に粘弾性部材を配置することを特徴とする管を提供する。
【００１２】
制振用管に接続した配管等から軸方向及び／又はそれに垂直な方向の振動が伝わると、この振動は伸縮自在な管で振動の緩和が生じるだけでなく、前記インナー部材とアウター部材との間に設けた粘弾性部材により少なくともその一部が吸収される。同様に管内に流れる流体による脈動についても、当該粘弾性部材がその脈動の少なくとも一部を吸収する。なお、上記制振用管と配管との取りあいは、フランジによる接続等公知の技術を採用できる。
【００１３】
具体的には、以下のものを提供する。
【００１４】
（１）  軸方向に伸縮自在な形状を有する管であって、該管は内側に配置されるインナー部材及び該インナー部材に沿うように外側に配置されるアウター部材から構成され、前記インナー部材及びアウター部材の間に粘弾性部材を配置することを特徴とする制振用管。
【００１５】
ここで、管とは、内側に通過させるべき流体等を通すことができる内部と外部を隔てるものであって、ある軸に沿って延びるものであってよい。例えば、筒形状が該当する。但し、断面が円形である必要はなく、矩形であってもよい。ある軸は、真直ぐ延びる必要はなく、曲がっていてもよい。伸縮自在な形状とは、例えば、ベロー形状や蛇腹（じゃばら）形状等を含んでよい。また、基本的な管形状を変形することなく、前記軸方向に延び又は縮むことができる形状を含んでよい。例えば、しわが寄った形状及び／又はしわを寄らせることができる形状を含んでよい。更に、軸方向以外に、変形を許す形状であってもよい。前記管は、上述のように、インナー部材及びアウター部材からなる二重構造となる部分を含んでよい。インナー部材及び／又はアウター部材は、特に限定されないが、金属性でもよく、エンジニアリングプラスチックのような有機材料、セラミックスのような無機材料であってもよいが、より好ましくは、金属材料からなる。更に好ましくは、ステンレスから構成されてよい。粘弾性部材は、例えば、エラストマーのような材料から構成されてよく、より好ましくは、シリコンゴムから構成されてよい。
【００１６】
（２）  蛇腹（じゃばら）形状のインナー部材と、このインナー部材に沿った形状のアウター部材との間に当該アウター部材及びインナー部材より弾性率の低い材料または構造からなる防振層を有することを特徴とする制振用管。
【００１７】
弾性率の低い材料とは、例えば、インナー部材及びアウター部材がステンレスで構成された場合、より軟質な金属材料や樹脂やプラスチックのような有機材料等を含んでよい。好ましくは、エラストマーであってよく、より好ましくはシリコンゴムでよい。
【００１８】
（３）  前記粘弾性部材若しくは前記弾性率の低い材料は、シリコンゴムその他のゴム材であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の制振用管。
【００１９】
防振層としてゴムを用いることでインナー部材及びアウター部材に伝わった振動を効果的に吸収できる。
【００２０】
（４）  上記（１）から（３）の制振用管を含む制振継手。
【００２１】
ここで、制振継手は、継ぎ手として相手に接続される部材、例えば、フランジ等を有してよい。このような継ぎ手は、以下のような装置や方法によって製造することができる。
【００２２】
例えば、両端に第１及び第２のフランジを有する制振継手を製造する装置であって；  前記第１のフランジに前記制振継手の外側の面に面するベースプレートと；  前記第１のフランジに前記制振継手の外側の面に対して略直角に設けられ、静水圧により前記制振継手のベロー形状に成形する前の筒材に挿通される内押型と；  前記第２のフランジの外側の面に面する移動プレートと；  前記第１及び第２のフランジの間に複数設けられ、前記移動プレートにより前記第２のフランジが押されたときの前記第２のフランジの移動量に対してそれぞれ所定量移動する外押型と；  を備えたことを特徴とする制振継手の製造装置、である。
【００２３】
また、例えば、両端に第１及び第２のフランジを有する筒状体から制振継手を製造する方法であって；  前記第１のフランジをベースプレートの面に当接させ；  前記制振継手のベロー形状成形前の筒状体に静水圧により膨らみ得る内押型を挿入し；  前記筒体の周りに複数の外押型を配置し；  前記第２のフランジに移動プレートを当接させ；  前記内押型を静水圧で膨らませると同時に、前記移動プレートを前記ベースプレート側へと移動させ、このとき、前記内押型の膨らみ量と、前記移動プレートの移動量が、相互に関連付けられて制御されることを特徴とする制振継手の製造方法、である。
【００２４】
更に、上記の制振継手を製造する方法であって、前記筒状体は、内側に配置されるインナー部材及び該インナー部材に沿うように外側に配置されるアウター部材から構成され、前記インナー部材及びアウター部材の間に粘弾性部材が予め配置されていることを特徴とする制振継手の製造方法、もより好ましく適用されてよい。
【００２５】
この構成では、インナー部材とアウター部材との間に防振層を有する状態で張り出し成形する。即ち、インナー部材とアウター部材の拡張変形に伴い、この防振層も変形することになり、筒材を一体で成形することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、所謂当業者により置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００２７】
図１は、この発明の実施の形態に係る制振継手を示す断面図である。この制振継手１０は、同図（ａ）に示すように、ステンレス製のインナー部材１２とアウター部材１４との間に防振層としての防振ゴム１６を介在させ、制振用のベローズ１８に成形した構造である。同図（ｂ）に一部拡大図を示す。ステンレス板の材料には、例えばオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４、低炭素、高Ｎｉで耐食性を高めたＳＵＳ３１６を用いる。また、ベローズ１８の両端には、図示しない配管との接続を行うためのフランジ２０，２０が溶接部２０ｂ、２０ｂにおいて溶接により接続されて設けられている。前記防振ゴム１６は、シリコンゴム、ポリイソプレン、ポリブタジェン、ポリクロロプレン、フッ素ゴム等から構成される。また、図示しないが前記防振層は、成形性がよいものであればゴムに限定されない。例えば、可撓性の合成樹脂、フェルト等の不職布等の複合材であってもよい。
【００２８】
合成樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ），ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等をあげることができる。特に、ポリスチレンを発泡剤である二酸化炭素で多孔質化し、スポンジ状に形成した材料を用いると、防振する振動の種類により振動の吸収性が高まる場合がある。また、これらは全体として固まったものである必要はなく、フレーク状、顆粒状、粉末状等の種々の形態の集合体であってもよい。材料はゴム、金属、樹脂、セラミックス等ほとんどのものが使用することが可能である。集合体が十分に凝集していないときは、インナー部材１２とアウター部材１４との間に封入することがより好ましいが、吸収する振動の種類により振動吸収性に優れており、材料選定の範囲が広い。例えば、フッ素ゴムのように比較的耐熱性の高いものを用いれば、高温環境下でも好適に使用でき得る。また、電蝕防止等の観点からインナー部材１２及びアウター部材１４は、電位の異ならない金属同士又は同種の金属で作成することがより好ましい。
【００２９】
この実施例においては、前記インナー部材１２及びアウター部材１４は、オーステナイト系ステンレス製であるが、これに限定されない。例えば、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０など）であってもよい。Ｍｇ系アルミニウム合金、Ｍｎ系アルミニウム合金等を用いることもできる。また、上記防振ゴム１６は、２層以上積層したものを用いてもよい。
【００３０】
ベローズ１８を成形するには、図２（ａ）に示すように、まず所定厚さのステンレス板１２ａを円筒状に成形して端面同士を溶接し、同図（ｂ）に示すような円筒状のインナー部材１２を成形する。このとき突き合せ部分１２ｂの溶接は、薄板でありかつＨＡＺの抑制等の観点からレーザ溶接とするのがより好ましい。この他、高周波溶接、アプセット溶接等を用いてもよいが、管内を流れる流体等の漏れを防止するような連続溶接が好ましい。次に、同図（ｃ）に示すように、帯状の防振ゴム１６ａをインナー部材１２の周囲に巻き付け、接着剤などで固定する。そして、同図（ｄ）に示すように、防振ゴム１６上にアウター部材１４となるステンレス板１４ａを巻き付け、その端面同士若しくはオーバーラップした部分１４ｂを溶接する。その際、レーザの溶け込み深さを調節して、内部の防振ゴム１６を溶融しないようにすることが好ましく、この観点から、オーバーラップ溶接がより好ましい。このようにしてベローズ１８成形前の筒材１８ａを形成する。
【００３１】
この筒材１８ａは、その両側に描かれているフランジ用の開口部付きの円板２１ａ，２１ａに溶接される。まず、筒材１８ａの端部が上記円板２１ａ，２１ａの開口部にはめ込まれ、同図（ｆ）に示すように、その内周部２１ｂにおいて溶接される。このようにして、制振継手の前駆体であるフランジ付き円筒１１（図２（ｆ））ができる。
【００３２】
上記方法により形成したフランジ付き円筒１１は、静水圧を利用した成形装置によりベロー形状（又は蛇腹形状）に成形される。この成形装置は、ベースプレートに対して略直角に内側から筒部を押すことによりベロー形状に成形する円柱状の内押型が取り付けられており、当該内押型の軸方向に沿って移動することができる移動プレートがベースプレートに対向するように配置されている。前記ベースプレート及び移動プレートとの間に略等間隔で分離して複数設けられたた外押型が配置されている。この外押型は、ベロー形状に成形される円筒１１の外側にあって、内押型によってベロー形状に成形されるべく変形して膨らんでくる筒部を受け止め、筒部のベロー形状成形を行なう型である。移動プレートには、内押型を差し込む開口部が設けられている。分離された各外押型は、移動プレートの移動に伴い、所定の比率で軸方向に移動する。また、成形品の脱着のために外押型は半円環状に分割可能である。移動構造は、例えば移動プレートと各外押型とをラックアンドピニオンにより機械的に結合し、そのギア比を調整して各外押型の移動量を調整するようにしてもよいし、個々の外押型をアクチュエータにより制御するようにしてもよい。また、外押型の押え端付近は成形されるベローズ１８の曲げ部形状に合わせて曲面に成形されている。
【００３３】
上記内押型がフランジ付き円筒１１の筒部中空に挿入されるように円筒１１をスライドさせ、円筒１１の一方のフランジをベースプレートに当接させる。各外押型及び移動プレートに内押型が挿入されるように成形装置に装着する。この状態でフランジ付き円筒１１の一端はベースプレートの面に当接し、他端は移動プレートの面に当接し、当該ベースプレートと移動プレートとの間にフランジ付き円筒１１が拘束される。そして、内押型に静水圧が加えられ、筒部を外側に膨らませつつ、移動プレートを、油圧シリンダー等により加圧し、移動させる。また、移動プレートの移動に伴い、外押型もそれぞれ所定量軸方向に移動する。また、当該外押型は、フランジ付き円筒１１の外側面を押えながら移動する。
【００３４】
その結果、フランジ付き円筒１１は内押型に挿入された状態であることから、移動プレートによる加圧で筒軸径方向に張り出し変形する。そして、フランジ付き円筒１１の張り出し部分は、外押型の内側端部を谷とし、外押型の外側曲面に沿った山に変形される。変形後、外押型を分割して取り外し、移動プレートを内押型から抜き、成形したベローズ１８を内押型から抜き取る。このようにフランジ付き円筒１１を軸方向に圧縮しながら拡張成形するようにすれば、インナー部材１２及びアウター部材１４並びに防振ゴム１６の厚さをあまり変えることなくベローズ１８を成形可能である。
【００３５】
また、上記以外の方法でベローズ１８を成形することもできる。例えば、前記フランジ付き円筒１１はインナー部材１２とアウター部材１４との間にイソプレン、ブタジエンなどの材料を硫黄と共に介在させ、これらを上記成形方法にてベローズ１８に成形した後、加熱加硫するようにしてもよい。これにより、内部の高分子に架橋反応が生じて高弾性率を有する防振ゴム１６が生成される。また、インナー部材１２とアウター部材１４との間に上述のような粉体等の集合物を封入して上記のように成形してもよい。
【００３６】
上記のように成形した制振継手１０を集合住宅やホテルなどの建築設備にて使用するにあたり、図示しない配管にコンプレッサーやポンプ等の振動を発生する装置を取り付けた場合、その振動は配管を介して伝わるが、この振動は、上記防振ゴム１６により吸収され減衰される。また、内部を流れる流体に脈動が含まれることがあり、そのような場合に生じたベローズ１８の振動は、同様に防振ゴム１６により吸収される。
【００３７】
次に、上記ベローズ１８の振動吸収特性を実験により確かめた。図３に、試験装置の構成図を示す。この試験装置７０は、所定の周波数の振動を発生する加振器７２の上に配管７４を設置し、その配管７４の途中に上記ベローズ１８を設置するようにしたものである。ベローズ１８の径は、内径約６５ｍｍ、外形約９５ｍｍであり、インナー部材１２及びアウター部材１４ともＳＵＳ３０４を用いた。インナー部材１２とアウター部材１４の間には、シリコンゴムからなる防振ゴム１６を介装した。インナー部材１２及びアウター部材１４の板厚が約０．３ｍｍ、防振ゴム１６の厚さが約０．５ｍｍ、ベローズ１８の外側曲げ径が平均約４．５ｍｍ、内側曲げ径が平均約２．８ｍｍである。ベローズ１８の山は５つである。試験周波数は、１Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲とした。また、ベローズ１８を介した配管７４に加速度ピックアップ７６を取り付け、この電気信号を振動測定装置７８で測定した。
【００３８】
比較用の試験片として、網ブレード式の制振継手８０を用いた。図４にそのような制振継手を示す。この制振継手８０は、ベローズ８２の周囲に金属線群８４，８６を２層に巻くと共にこの金属線群８４，８６の巻き方向を逆にして金属の網状にした構成である。
【００３９】
この試験の結果、図５（ａ）のグラフに示すように、比較片である制振継手８０では約２５０Ｈｚあたりに最も大きなピークを有し、約３５０Ｈｚあたりに次に大きなピークを有しており、最高６０ｄＢ程度を記録した。これに対して、同図（ｂ）のグラフに示すように、本発明のベローズ１８では、上記周波数の範囲において平均的に振動吸収効果が見られた。約２０Ｈｚあたり、約１５０Ｈｚあたりを除けば、５００Ｈｚにまでわたる全体において２０ｄＢ程度と低く、約２５０Ｈｚ付近でも３０ｄＢを下回る。従って、比較例に比べて、２００から４００Ｈｚの振動に対して特に顕著な効果が見られることとなった。この音域は、比較的低い可聴音域であり、この振動を制御できることは、環境的に大変好ましい。例えば、１の配管がポンプに接続されており、別の配管である２の配管が音振を嫌う装置等に接続されている場合であって、これら、１及び２の配管をこの実施例のような制振継手で接続した場合、ポンプ（又は、駆動するモータ）の振動を効果的にこの継ぎ手によって遮断できることが期待される。
【００４０】
図６は、ここで得られたベローズ１８を用いた別の実施の形態に係る制振継手１０を示す斜視図である。これは、略直角に交差する配管１０２、１０２をつなぐために用いたものであるが、ベローズ部分があるため、継ぎ手を曲げて使えるのである。より具体的には、フランジ２０を図示しないボルト等で固定して配管１０２及び１０２をつなぐ。このような状態で使用しても、防振ゴムの効果により、十分な制振機能を発揮するのである。
【００４１】
図７に、もう１つの実施の形態である制振継手３０の断面図を示す。両端にリング２４を有する以外は、図１の制振継手１０と同様である。両端のリング２４は、制振継手３０のベローズ部のインナー部材１２及びアウター部材１４が相互に重なり合ってできるフレア状の端部２６により包含され、固定される。このリング２４を有する制振継手３０は、例えば、２点差線で描かれたフランジ２２と組み合わさって、使用することができる。このように、フランジ２２とリング２４を含む端部を分離可能にすることにより、フランジの取り付け穴の位置を、つなぐ配管のフランジの取り付け穴に容易に一致させることができ、作業効率が向上する。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による制振用ベローズでは、簡単な構成の制振用ベローズにより振動等を効果的に吸収できる。また、この発明の制振用ベローズの製造装置及び制振用ベローズの成形方法によれば、制振用ベローズを簡単に成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る制振継手を示す断面図である。
【図２】ベローズの成形過程を示す説明図である。
【図３】試験装置の一例を示す構成図である。
【図４】比較例である試験片に係る制振継手を示す構成図である。
【図５】試験結果を示すグラフ図である。
【図６】制振継手を別の実施の態様で用いた場合を示す斜視図である。
【図７】別の実施の形態である制振継手を示す断面図である。
【図８】従来の制振継手の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０、３０  制振継手
１１  フランジ付円筒
１２  インナー部材
１４  アウター部材
１６  防振ゴム
１８  ベローズ
２０、２２  フランジ
２４  リング
【図１】
2004251291.tif 000003
【図２】
2004251291.tif 000004
【図３】
2004251291.tif 000005
【図４】
2004251291.tif 000006
【図５】
2004251291.tif 000007
【図６】
2004251291.tif 000008
【図７】
2004251291.tif 000009
【図８】
2004251291.tif 000010