(57)【要約】【課題】金属ワイヤを補強線材として編組し補強層を構成した場合において、その補強層が接着剥離して離脱する現象を生じることなく良好にホースの長手方向の変形抑制効果を発揮し、これにより良好な耐久寿命の得られる金属蛇腹管複合ホースを提供する。【解決手段】金属蛇腹管２０を輸送流体の透過バリア層として有するとともに、金属ワイヤから成る補強線材を編組して成る補強層３０を有する金属蛇腹管複合ホース１０において、補強層３０における編組の密度を５５％以下の低密度且つ６％以上の密度となす。また補強層３０の編組角を静止角よりも小角度としておく。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属蛇腹管を輸送流体の透過バリア層として有するとともに、金属ワイヤから成る補強線材を編組して成る補強層を有する金属蛇腹管複合ホースにおいて、
前記補強層における編組の密度を５５％以下の低密度となしたことを特徴とする金属蛇腹管複合ホース。
【請求項２】
請求項１において、前記補強層の編組角が静止角よりも小角度であることを特徴とする金属蛇腹管複合ホース。
【請求項３】
請求項１，２の何れかにおいて、前記補強層を第２補強層として、それ以外に補強線材を編組して成る第１補強層が別途に設けてあることを特徴とする金属蛇腹管複合ホース。
【請求項４】
請求項３において、前記第１補強層の編組角が静止角よりも大角度であることを特徴とする金属蛇腹管複合ホース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車の燃料輸送用，冷媒輸送用，燃料電池で使用される水素ガス等の電池燃料の輸送用その他に好適に使用可能な金属蛇腹管を輸送流体の透過バリア層として有する金属蛇腹管複合ホースに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃料（ガソリン等エンジン用の燃料）輸送用ホース等として従来、振動吸収性，組付性等の良好な一般的なゴムホース、例えば耐ガソリン透過性の優れるＮＢＲ・ＰＶＣ（アクリロニトリルブタジエンゴムとポリ塩化ビニルとのブレンド）等が用いられて来たが、近年自動車用燃料等の透過規制は地球環境保全の観点から厳しく、今後もその規制の一層の強化が予想される。
従ってかかる燃料輸送用ホースにおいてはより一層の耐透過性が求められる。
【０００３】
また燃料電池で使用される水素ガス等の輸送用ホースや炭酸ガス冷媒の輸送用ホースにあっては、それら水素ガスや炭酸ガス等の輸送流体に対して極めて高い耐透過性が要求される。
こうした要求に対し、ゴムや樹脂等の有機材料のみで構成されたホースでは求められる要求性能を満足することは困難である。
【０００４】
このようなことから、金属蛇腹管を複合化し、これを輸送流体の透過バリア層として有する金属蛇腹管複合ホースが検討されている。
例えば下記特許文献１にこの種の金属蛇腹管複合ホースが開示されている。
【０００５】
ところでかかる金属蛇腹管複合ホースに対して内圧が繰返しかかると、金属蛇腹管に大きなストレスがかかり、これにより金属蛇腹管が早期に疲労破断してしまう恐れがある。
これを防止するために、金属蛇腹管複合ホースには金属蛇腹管を長手方向及び径方向に拘束して、その長手方向及び径方向の変形を抑制するための補強層を設けておくことが望ましい。
そこで本発明者等は主として長手方向の補強を行う補強層と、主として径方向の補強を行う補強層とを備えた金属蛇腹管複合ホースを試作し、その評価を行った。
【０００６】
図７はその一例を比較例として示したものである。
同図において２００は金属蛇腹管複合ホース（以下単にホースとする）で、輸送流体の透過バリア層としての金属蛇腹管２０２が最内層に設けてあり、その径方向外側にゴム充填材層２０４，第１補強層２０６，中間ゴム層２０８，第２補強層２１０及び外面ゴム層（カバーゴム層）２１２が積層されている。
ここで第１補強層２０６は内圧作用時の耐圧性を受け持つ部分で、有機繊維から成る補強糸を編組して成る層であり、その編組角は静止角（約５５度）よりも大角度となしてある。
【０００７】
この第１補強層２０６は主として内圧作用時にホース２００全体が膨張変形するのを抑制する働きをなす。
その膨張抑制作用は金属蛇腹管２０２にも及んでおり、この第１補強層２０６の働きによって、内圧の作用による金属蛇腹管２０２の膨張変形が抑制される。
【０００８】
一方外側の第２補強層２１０は主として長手方向の寸法変化、即ち長手方向の変形を抑制する働きを有する層で、ここでは金属ワイヤから成る補強線材を編組して構成してあり、その編組角は静止角よりも小角度とされている。
【０００９】
しかしながらこのホース２００に対して、これをＵ字状に曲げた状態で（実際の自動車用等で用いられるホースにあってはこうした曲げ状態で取り付けられることが多い）内圧を間欠的に繰返し付加する耐久性試験を行ったところ、その耐久性は必ずしも十分なものではなかった。
【００１０】
そこで耐久試験後のホースの破断箇所を調べたところ、その疲労破断はホース２００、具体的には金属蛇腹管２０２が長手方向に過度に寸法変化即ち変形した結果、早期に破断を生じたものと認められた。
このことから、第２補強層２１０による長手方向の変形抑制効果が十分ではなかったものと考え、そこで本発明者等は第２補強層２１０の編組の密度を高めたところ、耐久寿命が延びると思ったものが却って低下する結果となった。
【００１１】
そこで本発明者等は金属ワイヤから成る補強線材を編組して成る第２補強層２１０の編組の密度を高くすることによって何故耐久性が却って低下するのか、その原因を追求した。そしてその過程でかかる第２補強層２１０が、Ｕ字状曲げの内周側で隣接するゴム層から接着剥離して離脱する現象、いわゆる棚落ち現象を生じている事実が認められた。
このように第２補強層２１０が接着剥離して離脱してしまえば、当然にこの第２補強層２１０による補強の効果は十分に得られないことになる。
このようにホース２００をＵ字曲げした状態で内圧付加による耐久試験を行ったとき、そのＵ字曲げの内周側の部分で第２補強層２１０が離脱してしまうのは次のような理由によるものと考えられる。
【００１２】
即ち金属ワイヤから成る補強線材を用いた第２補強層２１０の場合、有機繊維から成る補強糸と異なってその剛性が非常に高く、従って図８（Ａ）に示すようにホース２００をＵ字状に大きく曲げると、長手方向に縮み側となるＵ字曲げの内周側で金属ワイヤに対し軸方向且つ圧縮方向の力が作用し（長手方向に伸び側となる外周側の部分では引張り方向の力となる）、その結果金属ワイヤに対し図８（Ｂ）中矢印で示す下向きの力が作用して、金属ワイヤがその力に耐え切れずに接着剥離を起し、隣接するゴム層から図中下向きに離脱（脱落）して図９に示すような棚落ち現象、詳しくは金属ワイヤ即ち第２補強層がＵ字曲げの内周側で下向きに垂れ下がった状態となる現象を生じるものと考えられる。
そしてまたこの現象は第２補強層２１０を構成する金属ワイヤの編組の密度が高くなるほど助長されるものと考えられる。
金属ワイヤの編組の密度を高くしたときに却って耐久性が低下したのは、こうした事実によるものと考えられる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１８２８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明はこのような事情を背景とし、金属ワイヤを補強線材として編組し補強層を構成した場合においても、その補強層が離脱する現象を生じることなく、良好にホースの長手方向の変形抑制効果を発揮し、これにより良好な耐久寿命の得られる金属蛇腹管複合ホースを提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
而して請求項１のものは、金属蛇腹管を輸送流体の透過バリア層として有するとともに、金属ワイヤから成る補強線材を編組して成る補強層を有する金属蛇腹管複合ホースにおいて、前記補強層における編組の密度を５５％以下の低密度となしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２のものは、請求項１において、前記補強層の編組角が静止角よりも小角度であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記補強層を第２補強層として、それ以外に補強線材を編組して成る第１補強層が別途に設けてあることを特徴とする。
【００１８】
請求項４のものは、請求項３において、前記第１補強層の編組角が静止角よりも大角度であることを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００１９】
以上のように本発明は、金属蛇腹管を輸送流体の透過バリア層として有し、また金属ワイヤから成る補強線材を編組して成る補強層を有する金属蛇腹管複合ホースにおいて、その補強層における編組の密度を５５％以下の低密度となしたものである。
かかる本発明は、本発明者等による上記の研究の結果得られた知見に基づいてなされたもので、本発明によれば、金属ワイヤを用いて成る補強層が接着剥離を起して隣接層から離脱（脱落）し、本来の長手方向の変形抑制効果を失ってしまう問題を解決し、かかる補強層に本来の機能を十分に発揮させ得て、金属蛇腹管複合ホースの耐久寿命を高寿命となすことができる。
【００２０】
尚この補強層における編組の密度は６％以上の密度としておくことが好ましい。
ここでその補強層の編組角は静止角よりも小角度となしておくことができる（請求項２）。
【００２１】
本発明ではまた、上記の補強層を第２補強層として、それ以外に補強線材を編組して成る第１補強層を別途に設けておくことができる（請求項３）。
そしてこの場合においてその第１補強層は、編組角を静止角よりも大角度となしておくことができる（請求項４）。
このようにしておけば、第２補強層による補強効果の外、第１補強層による補強効果も得られ、そしてその第１補強層によりホース即ち金属蛇腹管が径方向に寸法変化、即ち径方向に変形するのが抑制されて、金属蛇腹管が全体として長手方向にもまた径方向にも変形抑制される効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１及び図２において、１０は金属蛇腹管複合ホース（以下単にホースとする）で、１２はホース本体、１４はホース本体１２の端部に装着された継手金具である。
継手金具１４は、パイプ状のインサート金具１６と、スリーブ状のソケット金具１８とを有しており、そのソケット金具１８が縮径方向にかしめ付けられることによって、それらがホース本体１２の端部に固定されている。
【００２３】
ホース１０は金属蛇腹管２０を最内層に有し、この金属蛇腹管２０の径方向外側に弾性充填材層としてのゴム充填材層２２，硬質の樹脂層２４，第１補強層２６，中間ゴム層２８，第２補強層３０，最外層としての外面ゴム層（カバーゴム層）３２が積層されている。
【００２４】
金属蛇腹管２０は、蛇腹部３４と端部の直管状を成すストレート形状部３６とを有しており、そのストレート形状部３６の内側に上記インサート金具１６が嵌入されている。
最内層の金属蛇腹管２０は、輸送流体に対する透過バリア層としてのもので、蛇腹部３４によって可撓性を備えている。
ゴム充填材層（非発泡材のソリッドゴムの層）２２は、図３に示しているように蛇腹部３４における隣接した山部３８と３８との間の外周側の谷間空間４２を埋めて、内圧作用時の蛇腹部３４の過度の変形を抑制している。
【００２５】
中間ゴム層２８は第１補強層２６と第２補強層３０との層間のずれ及び摩耗を防止し且つこれらを一体化する働きをなし、また最外層の外面ゴム層３２は補強層３０を保護する働きをなす。
【００２６】
一方樹脂層２４は、蛇腹部３４における山部３８と３８との間の外周側の谷間空間４２に充填されたゴム充填材２２Ａをその谷間空間４２に閉じ込め、金属蛇腹管２０の変形時にそのゴム充填材２２Ａが谷間空間４２から径方向外方にはみ出すのを防止する働きをなす。
【００２７】
尚この実施形態では樹脂層２４の外面に直接第１補強層２６が形成されている。
樹脂層２４と第１補強層２６の間にゴム層を介してもよいが、樹脂層２４外面に第１補強層２６を直接編組することにより、樹脂層２４と第１補強層２６が直接接して第１補強層２６の径変化を抑制する働きを樹脂層２４に有効に作用させることができる。
【００２８】
第１及び第２補強層２６及び３０は耐圧確保のための層で、このうち第１補強層２６は主としてホース１０の径方向の寸法変化、即ち径方向の変形を抑制する層で、ここでは第１補強層２６は有機繊維から成る補強糸を編組（ブレード編組，スパイライル編組等）して構成してあり、その編組角θ２（図４参照）は静止角（約５５度）よりも大角度となしてある。
【００２９】
この第１補強層２６は、内圧が作用したとき静止角に近づこうとして径方向に縮まり、長手方向に伸びようとする。
即ちこの第１補強層２６は径方向に膨張せず、そのことによってホース１０が径方向に膨張変形するのを抑制する働きをなす。
尚この第１補強層２６は金属ワイヤから成る補強線材を編組して構成することもできる。
【００３０】
一方第２補強層３０は主として長手方向の寸法変化、即ち長手方向の変形を抑制する層で、ここでは金属ワイヤから成る補強線材を編組（ブレード編組，スパイラル編組等）して構成してあり、その編組角θ１（図４参照）は静止角よりも小角度（好ましくは３０〜４０度）となしてある。
【００３１】
この第２補強層３０は、編組角が静止角よりも小角度となしてある結果、内圧作用時に長手方向に縮まろうとする。そしてそのことによって、内圧作用時にホース１０が長手方向に伸張しようとするのを抑制する働きをなす
ホース１０は、これら第１補強層２６と第２補強層３０との上記の働きによって、全体として径方向にもまた長手方向にも変形抑制される。
【００３２】
このように第２補強層３０の編組角は静止角よりも小、好ましくは３０〜４０度となっているので、長さ方向の変化が抑制されるものの径方向には動き易くなる傾向となり、上記した棚落ちがより起こりやすくなる。
本発明はこのようにホース１０の長さ変化を抑制するために、編組角を静止角より小となした補強層（ここでは第２補強層３０）を有するホース１０に適用して効果の大なるものであり、その補強層の棚落ちによる不具合を解決することができる。
【００３３】
本実施形態において、第１補強層２６は編組の密度が約８０％とされている。
一方第２補強層３０は編組の密度が５５％以下の低密度（但し６％以上が好ましい）とされている。
具体的にはこの第２補強層３０の編組の密度は５０％程度とするのが望ましい。
尚図４の部分拡大図に示しているように、ここでは第２補強層３０は金属ワイヤから成る補強線材を引き揃えたワイヤコードをブレード編組して構成してある
【００３４】
上記金属蛇腹管２０は、求められる柔軟性，可撓性からその肉厚については０．５ｍｍ以下とすることが望ましい。
一方で金属管加工の加工性から０．１ｍｍ以上が望ましい。
この金属蛇腹管２０は単層である場合の外、これを多層で構成することも可能である。
【００３５】
またその材質については鉄鋼，アルミニウム又はアルミニウム合金，銅又は銅合金，ニッケル又はニッケル合金，チタニウム又はチタニウム合金等を用いることができ、それらの中から輸送流体に対する耐性や振動・圧力による耐久性，金属管加工性等から適宜選択されるが、特にステンレス鋼を好適に用いることができる。
この実施形態では第１補強層２６の補強線材の材質は有機繊維から成る補強糸その他様々な材質のものを用いることができ、必要に応じて金属ワイヤを用いることもできる。
【００３６】
上記中間ゴム層２８の厚みは０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲とすることができるが、第１補強層２６と第２補強層３０との摩耗防止及び一体化の観点から０．１〜０．５ｍｍの厚みとしておくことが望ましい。
またこの中間ゴム層自体も多層構造となしておくことができる。
これら中間ゴム層２８及びゴム充填材層２２の材質は隣接層との接着性，柔軟性，使用条件（外部からの液や衝撃）等に対する耐性，加工性等から適宜選択される。
【００３７】
例えばその材質として天然ゴム系、スチレン・ブタジエンゴム系，ブタジエンゴム系，イソプレンゴム系，クロロプレンゴム系，ブチルゴム系，ニトリルゴム系，エチレン・プロピレンゴム系，ハイパロンゴム系，アクリルゴム系，ウレタンゴム系，シリコンゴム系，フッ素ゴム系，ポリスルフィドゴム系，エピクロルヒドリンゴム系，プロピレンオキシドゴム系，アルフィンゴム系等から適宜選択して用いることができる。
また場合によって熱可塑性エラストマー等ゴム以外の弾性材をゴム充填材層２２，中間ゴム層２８に代えて用いることもできる。
【００３８】
次に外面ゴム層３２は使用条件によってこれを省略することも可能であるが、金属蛇腹管２０，第１補強層２６，第２補強層３０等の補強層の保護（外部からの液や衝撃等に対する保護）の観点からこれを設けておくことが望ましい。またその肉厚としては０．２〜２ｍｍ程度が望ましい。
更にその材質については隣接層との接着性，柔軟性，使用条件（外部からの液や衝撃）等に対する耐性，加工性等から適宜選択される。
【００３９】
例えばこの外面ゴム層３２の材質としては、天然ゴム系，スチレン・ブタジエンゴム系，ブタジエンゴム系，イソプレンゴム系，クロロプレンゴム系，ブチルゴム系，ニトリルゴム系，エチレン・プロピレンゴム系，ハイパロンゴム系，アクリルゴム系，ウレタンゴム系，シリコンゴム系，フッ素ゴム系，ポリスルフィドゴム系，エピクロルヒドリンゴム系，プロピレンオキシドゴム系，アルフィンゴム系等から適宜選択して用いることができる。
また場合によって熱可塑性エラストマー等ゴム以外の材質のものを用いることも可能である。
【００４０】
上記樹脂層２４は、肉厚を０．１５ｍｍ以上としておくことが望ましい。
一方その肉厚があまり厚くなるとホース全体の剛性が大きくなって柔軟性が損なわれることから、厚みの上限は０．３０ｍｍとしておくことが望ましい。
またその材質としては、ＰＡ６／ＥＰＤＭのアロイ材，ＰＥ，ＰＰ，ＰＡ６，ＰＡ１１，ＰＡ１２，ＰＥＴ，ＰＢＴ，ＰＢＮ，ＰＶＤＦ，ＥＴＦＥ，ＰＴＦＥ，ＰＰＳ，ＡＢＳ，ＥＶＡ等の樹脂を用いることができる。
【００４１】
[実施例]
表１に示す構成の金属蛇腹管複合ホースを製造した。尚第２補強層の具体的な構成については表２に示す通りとした。
これを図５に示すＵ字状に曲げて以下に示す条件で内圧の繰返し加圧による耐久試験を実施した。
＜耐久試験条件＞
曲げＲ（半径）：７０ｍｍ
温  度：１３０℃
圧  力：０⇔２２．５ＭＰａ
周波数：３０ｃｐｍ
耐久性：ホースが破壊するまでの繰返し回数
【００４２】
【表１】
2005282703.tif 000003
【００４３】
【表２】
2005282703.tif 000004
【００４４】
その結果が表３及び図６に示してある。
これらの結果に示しているように、ホース１０の耐久寿命は第２補強層３０の密度によって左右され、その密度を低くすることによって耐久性が向上することが分かる。
尚、密度６６％のものについて耐久試験後のホースを調べたところ、第２補強層３０が接着剥離を起こして離脱しているのが認められた。
一方密度５２％のものについてはそのような異常は認められず、第２補強層３０が隣接層に良好に接着したままであった。
そしてこれらの違いが、耐久試験の結果として現れたものと認められる。
【００４５】
【表３】
2005282703.tif 000005
【００４６】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態の金属蛇腹管複合ホースを示した図である。
【図２】図１の金属蛇腹管複合ホースの断面図である。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】図１のホースの補強層の編組の状態を説明するための説明図である。
【図５】耐久試験の際のホースの曲げ形状を示した図である。
【図６】第２補強層の編組の密度と耐久性との関係を示した図である。
【図７】金属蛇腹管複合ホースの比較例図である。
【図８】金属複合ホースの問題点を説明するための図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  金属蛇腹管複合ホース
２０  金属蛇腹管
２６  第１補強層
３０  第２補強層
【図１】
2005282703.tif 000006
【図２】
2005282703.tif 000007
【図３】
2005282703.tif 000008
【図４】
2005282703.tif 000009
【図５】
2005282703.tif 000010
【図６】
2005282703.tif 000011
【図７】
2005282703.tif 000012
【図８】
2005282703.tif 000013
【図９】
2005282703.tif 000014