(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入する管本体の内面に固着される帯状シート体において、
帯状基材を備え
帯状基材の表面に基材の長手方向に対して所定角度だけ傾斜して直線状に延びる複数の凸状部が形成され、
凸状部の所定角度θは、θ0 −１０゜≦θ≦θ0 ＋１０゜により定まり、
管本体の内周長をＬ、シート体の幅をｄとしたとき、ｃｏｓθ0 ＝ｄ／Ｌとなっていることを特徴とする帯状シート体。
【請求項２】
凸状部の所定角度θ＝θ0 となっていることを特徴とする請求項１記載の帯状シート体。
【請求項３】
流体が流入する管本体の内面に固着される帯状シート体の製造装置において、
帯状基材を供給するシート供給部と、
外周にその軸線に対して略直交する多数の溝が形成され、シート供給部からの帯状基材に対して直線状に延びる複数の凸状部を形成してシート体を作製する溝付シリンダと、
溝付シリンダからの帯状シート体を巻取るシート巻取部とを備え、
シート供給部とシート巻取部は溝付シリンダに対して、シート供給部から溝付シリンダへ延びる基材が溝付シリンダに対して所定角度傾斜するよう配置されていることを特徴とする帯状シート体の製造装置。
【請求項４】
基材と溝付シリンダの所定傾斜角度θは、θ0 −１０゜≦θ≦θ0 ＋１０゜により定まり、
管本体の内周長をＬ、シート体の幅をｄとしたとき、ｃｏｓθ0 ＝ｄ／Ｌとなっていることを特徴とする請求項３記載の帯状シート体の製造装置。
【請求項５】
所定傾斜角度θ＝θ0 となっていることを特徴とする請求項４記載の帯状シート体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば可燃性ガス、水等の流体を流入させるとともに、内壁に生じる摩擦抵抗を減少させることができる流体用流入管に用いられる帯状シート体およびその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以前より航空機の燃料消費節減のため、流体と流体が流れる機体表面との間の摩擦抵抗を減少させる試みが検討されており、リブレットと呼ばれる凹凸溝を機体表面に取り付けることにより摩擦抵抗が減少することが報告されている。さらに流体を流す管の内壁にリブレットを適用した例が報告されているが、いずれも実験室レベルの研究報告であり、管径は小さく、管の内壁に直接各種のリブレット形状が形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの管は材料のうち内壁にあたる部分にリブレット形状を形成した後に、材料を管状に加工するものであり、材料、大きさ等に大きな制約がある。また、管の製造に時間とコストを要するものである。
【０００４】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、内壁に生じる摩擦抵抗を減少させることができる流体用流入管を製造する際用いられる帯状シート体およびその製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、流体が流入する管本体の内面に固着される帯状シート体において、帯状基材と、帯状基材の表面に、基材の長手方向に対して所定角度だけ傾斜して直線状に延びる複数の凸状部が形成され、凸状部の所定角度θは、θ0 −１０゜≦θ≦θ0 ＋１０゜により定まり、管本体の内周長をＬ、シート体の幅をｄとしたとき、ｃｏｓθ0 ＝ｄ／Ｌとなっていることを特徴とする帯状シート体、および
流体が流入する管本体の内面に固着される帯状シート体の製造装置において、帯状基材を供給するシート供給部と、外周にその軸線に対して略直交する多数の溝が形成され、シート供給部からの帯状基材に対して直線状に延びる複数の凸状部を形成してシート体を作製する溝付シリンダと、溝付シリンダからの帯状シート体を巻取るシート巻取部とを備え、シート供給部とシート巻取部は溝付シリンダに対して、シート供給部から溝付シリンダへ延びる基材が溝付シリンダに対して所定角度傾斜するよう配置されていることを特徴とする帯状シート体の製造装置である。
【０００６】
本発明によれば、帯状シート体を管本体内にらせん状に巻いて固着するだけで管本体内に流体の流入方向に沿って直線状に延びる凸状部を形成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図７は本発明による帯状シート体およびその製造装置を示す図である。
【０００８】
まず図４乃至図７により流体が流入する流体用流入管１０について説明する。
【０００９】
図４乃至図７に示すように、流体用流入管１０は可燃性ガス、または流体等の流体が流入する円筒状管本体１１と、管本体１１内面に固定されたシート体１２とを備え、シート体１２は管本体１１の内面形状に合わせた形状に湾曲している。
【００１０】
このうち管本体１１としては、鉄管、銅管、ステンレス管、および塩化ビニル管等が考えられるが、流体を流入させるものであれば、その材料は特に限定されない。
【００１１】
またシート体１２は基材３４と、基材３４の内面側に設けられ流体の流入方向に沿って直線状に延びる複数の凸状部（リブレット形状）３３とを有し、基材３４の外面側には、シート体１２を管本体１１の内面に接合するための接着層３５が設けられている。
【００１２】
このうち複数の凸状部３３は断面形状が三角形となっており、各々流体の流入方向に沿って互いに平行に直線状に延びるとともに流体の摩擦抵抗を減少させるよう機能するようになっている。
【００１３】
シート体１２としては、管本体１１の管径に応じて適度な曲げ適性（柔軟性）を有していることが必要であるが、一方で管本体１１に配置する際の取り扱い易さを考えて適度なコシを有していることが望ましい。使用する材質等によって異なるが、一般的にシート体１２の厚さとしては全体として５０μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。
【００１４】
シート体１２の材質は、管内に使用じる圧力、温度変化、衝撃や流れる流体により化学的に劣化することがなく、またリブレット形状３３の変形や管本体１１からの剥がれ等によりその効果が著しく低下することがないような耐性を有していることが必要である。
【００１５】
ここで基材３４の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメタアクリル酸メチル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテン、ポリビニルアセタール、セルローストリアセテートなどの有機材料を用いることができるが、上記に限らず適度な柔軟性を有する材料であれば金属箔等の材料でも良く特に限定されるものでは無い。
【００１６】
また凸状部（リブレット形状）３３の材料としては、例えば電離放射線硬化性樹脂が考えられる。
【００１７】
また、凸状部３３と基材３４との間に必要に応じて接着層を設けて密着性を上げることも可能である。その場合の接着層組成物としては、熱可塑性樹脂と反応硬化型樹脂組成物からなる樹脂組成物が特に好ましく用いられる。
【００１８】
上記の接着層組成分のうち熱可塑性樹脂を主成分とするものには、線状ポリエステル、ポリウレタン、アクリル系樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアミド、塩化ビニル・酢酸ビニル系共重合体などに、所望に応じて可塑剤や光安定剤を加えたバインダーを使用することができる。
【００１９】
また、反応硬化型の樹脂組成物のバインダーには、ポリエステルポリオール・ポリイソシアネート、ポリエーテルポリオール・ポリイソシアネート、ポリアクリルポリール系ポリオール・ポリイソシアネート、エポキシ・ポリイソシアネートの他、電離放射線硬化型樹脂を使用することもできる。
【００２０】
そして、ポリイソシアネートには、芳香族及び／又は脂肪族のジイソシアネートやトリイソシアネートが広く使用される。
【００２１】
また凸状部３３を構成する電離放射線硬化型樹脂組成物は、多価アルコールなどの多官能化合物の（メタ）アクリレート（以下本明細書では、アクリレートとメタアクリレートとを（メタ）アクリレートと記載する。）などのオリゴマー又はプレポリマー及び反応性の希釈剤を比較的多量に含むものから構成することができる。上記希釈剤としては、エチル（メタ）アクリレート、エチルヘキシル（メタ）アクリレート、スチレン、ビニルトルエン、Ｎ−ビニルピロリドンなどの単官能モノマー、並びに多官能モノマー、例えばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレートなどがある。
【００２２】
更に、凸状部３３を構成する電離放射線硬化型樹脂を紫外線硬化型樹脂として使用するときは、これらの中に光重合開始剤として、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、チオキサントン類や、光増感剤としてｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリｎ−ブチルホスフィンなどを混合して使用する。
【００２３】
上記の電離放射線硬化型樹脂には、次の反応性有機ケイ素化合物を含ませることもできる。
【００２４】
このような化合物はＲm Ｓｉ（ＯＲ′）n で表せる化合物であり、ここでＲ、Ｒ′は炭素数１〜１０のアルキル基を表し、ｍ＋ｎ＝４であり、そしてｍ及びｎはそれぞれ整数である。更に具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、テトラペンタエトキシシラン、テトラペンタ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、テトラペンタ−ｎ−プロポキシシラン、テトラペンタ−ｎ−ブトキシシラン、テトラペンタ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラペンタ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルプロポキシシラン、ジメチルブトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシランなどがあげられる。
【００２５】
なお、凸状部３３層は、上記の反応硬化型樹脂ばかりでなく、熱可塑性樹脂を用いて形成することもできる。例えば、メチルメタアクリレート、エチルメタアクリレートなどのアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、ポリカーボネートや、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリハイドロカーボン、６，６ナイロン、６ナイロンなどのポリアミド、エチレン・酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリ塩化ビニル、アセチルセルロースなどの熱可塑性樹脂から選択できる。
【００２６】
また管本体１１にシート体１２を接合するために、シート体１２は接着層３５を有している。
【００２７】
接着層３５としては、熱活性化接着剤、溶媒活性化接着剤または感圧接着剤のような材料から選択できる。例えば有用な接着剤としては、ポリアクリレート接着剤、天然ゴム接着剤、熱可塑性ゴム接着剤が良く知られており、管中を流れる流体に対して耐性を有し、圧力、温度変化、衝撃に対しても耐性を有するものが望ましい。
【００２８】
接着層３５の厚さは特に限定は無いが一般的には１０〜１００μｍの範囲である。
【００２９】
なお管本体１１とシート体１２を接合する際には、接着層３５表面に剥離シートをあらかじめ貼り合わせておくことにより剥離シートを剥がしながら接合することができ、より管本体１１の接合作業が容易になる。
【００３０】
複数のシート体１２を互いにつなぎ目Ａで連結してもよいが、このつなぎ目Ａは極力小さくすることが望ましい。また管本体１１と管本体１１の接合部分では、リブレット形状３３ａの断面を合わせて接合することが望ましい。
【００３１】
なお、シート体１２の基材３４が接着性を有していれば、接着層３５は必ずしも設けなくてよい。
【００３２】
次に図７により、シート体１２のリブレット形状３３の代表的な形状を示す。図７は便宜上接着層３５を除いたシート体１２を示している。図７に示すようにリブレット形状３３としては、断面が三角形状のもの（図７（ａ））、断面が半円形のもの（かまぼこ体）（図７（ｂ））、または断面が内側に向かって湾曲する二側辺３６を有する三角形のもの（逆かまぼこ体）（図７（ｃ））のものが考えられる。例えば断面が三角形状のものでは、高さｈ、綾線間隔をｓとすると、ｈ＝０．１〜１０００μｍ、好ましくは１〜１０００μｍ、最も好ましくは１〜５００μｍ、ｓ＝０．１〜１０００μｍ、好ましくは１〜１０００μｍ、最も好ましくは１〜５００μｍとなっている。この他に、リブレット形状３３として断面がサインカーブ状、上半部（山部）がサインカーブ状、下半部（谷部）がＶ形状、台形状、柱状のものを複数、その軸線が１次元方向に実質上平行となるように隣接して配列して構成してもよい。
【００３３】
次に図１乃至図３により、管本体１１に固着される前のシート体１２の形状について説明する。シート体１２は図１に示すように帯状に形成され、凸状部３３の長手方向（矢印Ｌ1 方向）は帯状シート体１２の長手方向（矢印Ｌ2 ）に対して所定角度θだけ傾斜している。
【００３４】
この場合、シート体１２の基材３４も矢印Ｌ2 方向へ帯状に延び、かつ基材３４上の凸状部３３が基材３４に対して所定角度θだけ傾斜することになる。
【００３５】
次にこの所定角度θについて以下に述べる。
【００３６】
管本体１１の内周長をＬ、シート体１２の幅をｄとしたとき、ｃｏｓθ0 ＝ｄ／Ｌを満たすような角度θ0 を考える。上記所定角度θ＝θ0 のとき、シート体１２を管本体１１の内面に凸状部３３の長手方向Ｌ1 が管本体１１の長手方向に一致するようらせん状に巻いて管本体１１の内面に固着することにより、管本体１１の内面に管本体１１の長手方向と略一致する方向に延びる凸状部３３を設けることができる。このとき、シート体１２は管本体１１の内面に重ならないようすき間なく巻かれる。
【００３７】
ここで、管本体１１の内周長Ｌは、管本体１１が円筒管の場合、Ｌ＝２πＲ（Ｒ＝管本体の半径）で求めることができ、後述のように管本体１１が４角筒管の場合（図８参照）、Ｌ＝４Ｄ（Ｄ＝一辺の長さ）で求めることができる。
【００３８】
また所定角度θを、θ0 −１０゜≦θ≦＋１０゜として、シート体１２を管本体１１の内面にらせん状に巻付けた場合、管本体１１の内面に形成された凸状部３３は管本体１１の長手方向に対して±１０゜の範囲で傾くことになるが、凸状部３３がこの程度傾いたとしても、凸状部３３による摩擦抵抗の減少効果は変化しない。
【００３９】
次にシート体１１の製造方法について、図２および図３により説明する。
【００４０】
シート体の製造装置は図２および図３に示すように、帯状基材３４を供給するシート供給部２３と、帯状基材３４に対して直線状に延びる複数の凸状部３３を形成して帯状シート体１２を作製する溝付シリンダ２０と、帯状シート体１２を巻取るシート巻取部２４とを備えている。
【００４１】
このうち溝付シリンダ２０は凸状部３３に対して逆形状となる溝２０ａを有し、この溝２０ａは溝付シリンダ２０の外周に溝付シリンダ２０軸線に対して略直交するよう形成されている。またシート供給部２３とシート巻取部２４は溝付シリンダ２０に対して、シート供給部２３から溝付シリンダ２０へ延びる基材３４が溝付シリンダ２０に対して所定角度θだけ、すなわち基材３４に対する凸状部３３の傾斜角θと同一角度傾斜するよう配置されている。このためシート体１２の凸状部３３の方向を基材３４の方向に対して所定角度θだけ傾斜させることができる。
【００４２】
図２および図３において、シート供給部２３から供給された基材３４はローラ２８によって溝付シリンダ２０へ導びかれる。この間、溝付シリンダ２０の溝２０ａ内に電離放射線硬化性樹脂液が充てん装置２６から充てんされ、溝２０ａ内の電離放射線硬化性樹脂液が基材３４上に塗布される。次に基材３４上の放射線硬化性樹脂液が、紫外線照射装置２５からの紫外線により硬化し、基材３４上に凸状部３３が形成されてシート体１２が作製される。シート体１２はその後ローラ２９を経てシート巻取体２４へ導びかれて巻取られる。
【００４３】
なお、図２において、便宜的にローラ２８，２９、充てん装置２６および紫外線照射装置２５は取除かれている。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、シート体１２を管本体１１の内面に重ならないようすき間なく巻くことにより、管本体１１内面に凸状部３３を容易に形成することができる。
【００４５】
次に図８および図９により本発明の変形例について説明する。図４乃至図６において、管本体１１として円筒状のものを用いた例を示したが、これに限らず管本体１１として角筒状のものを用いてもよい（図８）。
【００４６】
またシート体１２として、基材３４と凸状部３３とを有するものを示したが、シート体１２を、内面に設けられた凸状部（リブレット形状）４３ａを有する基材４４から構成し、基材４４の外面側に接着層４５を設けてもよい（図９）。
【００４７】
図９に示すようなシート体１２の製造方法としては、例えば公知の熱プレス法（特開昭５６−１５７３１０号公報記載）などを用いることが可能である。この場合、シート体１２の基材４４の材質としては、ポリオレフィン（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン／酢酸ビニル重合体、エチレン／アクリル酸エチル重合体）、ビニル重合体（例えばポリ塩化ビニル、塩化ビニル／酢酸ビニル重合体、塩化ビニル／ビニルアルコール重合体、ポリ塩化ビニリデン）、ポリウレタン（例えばポリエステル及びポリエーテルウレタン）、セルロース系（例えば酢酸セルロース）及びポリアミド（例えばナイロン）等のシートが望ましいが特にこれに限定されるものではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、長手方向に傾斜して設けられた凸状部を有する帯状シート体を容易に製造することができる。また管本体内面にシート体をらせん状に巻付けるだけで、容易に管本体内に凸状部を形成することができ、凸状部の製造工程および製造コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による帯状シート体を示す図。
【図２】本発明による帯状シート体の製造方法を示す斜視図。
【図３】本発明による帯状シート体の製造方法を示す側面図。
【図４】流体用流入管を示す斜視図。
【図５】流体用流入管の拡大断面図。
【図６】シート体の拡大断面図。
【図７】凸状部の代表的な形状を示す図。
【図８】角筒部の管本体とシート体を示す図。
【図９】シート体の変形例を示す図。
【符号の説明】
１０  流体用流入管
１１  管本体
１２  シート体
２０  溝付シリンダ
２０ａ  溝
２３  シート供給部
２４  シート巻取部
３３  凸状部
３４  基材
３５  接着層
【図１】
0004346144.tif 000002
【図２】
0004346144.tif 000003
【図３】
0004346144.tif 000004
【図４】
0004346144.tif 000005
【図５】
0004346144.tif 000006
【図６】
0004346144.tif 000007
【図７】
0004346144.tif 000008
【図８】
0004346144.tif 000009
【図９】
0004346144.tif 000010