JP2001159478A

JP2001159478A - 可とう伸縮管及び可とう伸縮継手

Info

Publication number: JP2001159478A
Application number: JP34405499A
Authority: JP
Inventors: Kenji Noda; 憲治野田; Shizuo Yokobori; 志津雄横堀
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2001-06-12

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた耐熱性等のベローズ状金属管の特性を
生かしながら、伸縮性や偏心特性に優れ、更に耐久性や
防振特性が改善された可とう伸縮管、及びそれを使用し
た可とう伸縮継手を提供する。【解決手段】ベローズ状金属管１と、その外周を被覆
する耐熱性ゴム層２と、その耐熱性ゴム層２に埋設さ
れ、各々逆方向のらせん状に織らずに配列された金属線
材群３ａ，３ｂよりなる補強層３とを備える可とう伸縮
管、及びそれを使用した可とう伸縮継手。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベローズ状金属管
を使用した可とう伸縮管及び可とう伸縮継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、施工時の変位、地盤の不等沈
下による接続配管もしくはその接続部の破損を防止する
目的で、各種の可とう伸縮継手が使用されている。この
ような可とう伸縮継手としては、可とう伸縮部にベロー
ズ状金属管やゴムホースを使用したものが知られている
が、耐熱性、耐薬品性、耐油性等が要求される用途には
前者のタイプが主に使用されてきた。

【０００３】上記の金属ベローズタイプでは、一般的に
ＳＵＳ製のベローズ管が使用され、図５（ａ）に示すよ
うに、内外圧補強などを目的として、ＳＵＳ製のブレー
ド２０を円筒状に織り上げた補強層２１がベローズ管の
外周部に設けられていた。また、図５（ｂ）に示すよう
に、ブレード２０の代わりにＳＵＳ製の線材２２を複数
並べたものを円筒状に織り上げた補強層２３が設けられ
ていた。そして、上記の如き補強層はＳＵＳベローズ管
の拡径と軸方向の伸びを拘束するものであり、両者間に
介在する接着剤層又は充填層などは存在しなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような金属ベローズタイプでは、補強層が金属ブレード
等を織り上げたものであり、交差するブレード同士の角
度を僅かに変えられる程度であるため補強層の伸縮量が
小さく、配管の伸縮時や偏心時に継手に変形が生じにく
く、このため接続配管やその接続部に破損が生じ易かっ
た。そして、ブレードの代わりにＳＵＳ製の線材を用い
たものでは、この現象が多少改善されるものの、複数並
んだ線材の間隔が変化しない点はブレードの場合と同様
であるため、配管の伸縮時や偏心時の継手の変形量が十
分とは言えなった。

【０００５】また、ベローズ状金属管の構造上、局部的
に応力が集中し易く、その部分で金属疲労による破損が
生じ易かった。更に、ベローズ状金属管と上記補強層と
の組合せでは、流体や接続配管を介して伝達される振動
（特に周波数の高い振動）を減衰できないため、防振継
手としては不適当であり、またポンプまわりに使用され
た継手が短期間で金属疲労を起こすなどの問題が生じ易
い。

【０００６】一方、特開平１１−２９４６５８号公報に
は、補強構造を有するゴムホースの内部にベローズ状金
属管を設けて、両者間に断熱性を有する発泡ゴム層を介
在させた可とう伸縮継手が開示されている。しかし、ゴ
ムホース自体の耐熱性が改善されていないため、上記の
発泡ゴム層の介在のみでは耐熱性が十分改善できなかっ
た。

【０００７】そこで、本発明の目的は、優れた耐熱性等
のベローズ状金属管の特性を生かしながら、伸縮性や偏
心特性に優れ、更に耐久性や防振特性が改善された可と
う伸縮管、及びそれを使用した可とう伸縮継手を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の如き
本発明により達成できる。即ち、本発明の可とう伸縮管
は、ベローズ状金属管と、その外周を被覆する耐熱性ゴ
ム層と、その耐熱性ゴム層に埋設され、各々逆方向のら
せん状に織らずに配列された金属線材群よりなる補強層
とを備えるものである。ここで、耐熱性ゴムとは、従来
のゴムホースに使用される汎用ゴムと比較して、より耐
熱性に優れるものを指し、使用可能温度範囲が１００℃
を超えるものを含む。

【０００９】上記において、前記耐熱性ゴム層がシリコ
ーンゴムで形成されていることが好ましい。

【００１０】また、前記耐熱性ゴム層の内周部が、前記
ベローズ状金属管の外周面の凹部に充填されていること
が好ましい。

【００１１】一方、本発明の可とう伸縮継手は、可とう
伸縮部とその両端に設けた相手管の接続部とを備える可
とう伸縮継手において、前記可とう伸縮部が上記何れか
の可とう伸縮管にて形成されていることを特徴とする。

【００１２】また、本発明の可とう伸縮継手は、可とう
伸縮部とその両端に設けた相手管の接続部とを備える可
とう伸縮継手において、前記可とう伸縮部が上記いずれ
かに記載の可とう伸縮管にて形成されていると共に、前
記ベローズ状金属管の端部の環状凹部内に前記金属線材
の端部近傍を折り込んで環状に配置可能な係止部材で係
止してあることが好ましい。

【００１３】〔作用効果〕本発明の可とう伸縮管による
と、ベローズ状金属管の外周を耐熱性ゴム層で被覆して
あるため、ベローズ状金属管に生じる振動を減衰するこ
とができ、しかも耐熱性ゴムを使用するため、ベローズ
状金属管の耐熱性を損ないにくい。また、その耐熱性ゴ
ム層に埋設された金属線材群は、各々逆方向のらせん状
に織らずに配列されているため、交差する金属線材同士
の角度変化が容易に行え、また、並列する金属線材同士
の間隔も容易に変えられるので、補強層が内外圧補強を
行いつつ十分な伸縮や偏心が可能となる。そして、この
ように補強された耐熱性ゴム層が、ベローズ状金属管を
外周から拘束するため、耐久性を向上させることができ
る。その結果、優れた耐熱性等のベローズ状金属管の特
性を生かしながら、伸縮性や偏心特性に優れ、更に耐久
性や防振特性が改善された可とう伸縮管を提供すること
ができた。

【００１４】また、前記耐熱性ゴム層がシリコーンゴム
で形成されている場合、シリコーンゴムは他のゴム材料
に比べて耐熱性が格段に高いため、耐熱性をより向上さ
せることができる。このため、２００℃以上での使用が
可能であり、高温（７０〜１２０℃）で使用される衛生
設備、給湯設備等の可とう伸縮継手等に特に有用とな
る。しかも、シリコーンゴムは、それ程高価でなく、ま
た、液状から固形状のものまで種々の原料が入手でき、
製造上も有利な面が多い。

【００１５】前記耐熱性ゴム層の内周部が、前記ベロー
ズ状金属管の外周面の凹部に充填されている場合、ベロ
ーズ状金属管の外周面の凹部に存在する耐熱性ゴムが、
ベローズ状金属管に生じる局部的な応力集中を分散させ
るため、金属疲労による破損を起こりにくくして、より
耐久性を高めることができる。

【００１６】一方、本発明の可とう伸縮継手によると、
可とう伸縮部が本発明の可とう伸縮管にて形成されてい
るため、上記の如き作用効果により、優れた耐熱性等の
ベローズ状金属管の特性を生かしながら、伸縮性や偏心
特性に優れ、更に耐久性や防振特性が改善されたものと
なる。

【００１７】また、前記可とう伸縮部が上記いずれかに
記載の可とう伸縮管にて形成されていると共に、前記ベ
ローズ状金属管の端部の環状凹部内に前記金属線材の端
部近傍を折り込んで環状に配置可能な係止部材で係止し
てある場合、ベローズ状金属管の環状凹部を利用して、
金属線材の折り込みと係止部材による係止という簡易な
構造により、引き抜き力に対して高い強度が得られ、継
手端部の強度や耐久性を効率良く高めることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、可とう伸縮管、可とう伸縮継手の順で説明する。

【００１９】〔可とう伸縮管〕本発明の可とう伸縮管
は、図１に示すように、ベローズ状金属管１と、その外
周を被覆する耐熱性ゴム層２と、その耐熱性ゴム層２に
埋設され、各々逆方向のらせん状に織らずに配列された
金属線材群３ａ，３ｂよりなる補強層３とを備える。

【００２０】ベローズ状金属管１は、ジャバラ管、コル
ゲート管などと呼ばれ、径の細い部分（凹部１ａ）と太
い部分（凸部１ｂ）が長手方向に交互に設けられた金属
管である。図１に示すように凹部１ａが環状に形成され
たものの他、凹部１ａがらせん状に形成されたもの等が
使用可能である。ベローズ状金属管１を構成する材料
は、通過させる流体に応じて適宜選択されるが、ステン
レス鋼、メッキした鉄、アルミニウム、真鍮等が使用可
能であり、一般的にはステンレス鋼を使用することが耐
蝕性の点で好適である。

【００２１】ベローズ状金属管１の厚さは、内圧等を考
慮してて適宜設定されるが、０．２〜１．０ｍｍのもの
が好適に使用される。また、内径や長さも用途に応じて
適宜設定されるが、可とう伸縮継手に用いる場合、０．
２〜０．６ｍｍ程度が好ましい。

【００２２】耐熱性ゴム層２は、ベローズ状金属管１の
外周を被覆するものであり、必ずしもその内周部が、ベ
ローズ状金属管１の外周面の凹部１ａに充填されている
必要はないが、前述の理由より、図１に示すように凹部
１ａにまで充填されていることが好ましい。

【００２３】耐熱性ゴム層２を形成するゴム材料として
は、使用可能温度範囲が１００℃を超えるものであれ
ば、何れのゴム材料も使用可能であるが、シリコーンゴ
ム（フッ化シリコーンゴムを含む）、フッ素ゴムなど
が、特に耐熱性が高いため好ましく、シリコーンゴムが
最も好ましい。また、耐熱性ゴム層２の硬度は、ＪＩＳ
Ａ硬度で６０°以下が好ましい。なお、耐熱性ゴム層２
は、発泡した耐熱性ゴムで形成してもよい。

【００２４】シリコーンゴムの原料としては、液状から
固形状のものまで種々の原料が種々市販されており、こ
れを加熱加硫して耐熱性ゴム層２を形成することができ
る。その際、シート状の原料を内・外層に用いると、後
述のように可とう伸縮管の製造が容易になる。なお、液
状又は液状に近い原料を使用して、適当な金型（外型）
を用いて、原料を注入することも可能である。

【００２５】補強層３は、らせん状に配列された金属線
材群３ａと、それとは逆方向のらせん状に配列された金
属線材群３ｂよりなる。図１に示す例では、金属線材群
３ａ，３ｂは何れも略平行で略等間隔に配置された多数
の金属線材で構成されており、各金属線材の隙間、及び
金属線材群３ａと３ｂとの間隙には、いずれも耐熱性ゴ
ムが充填されている。このように金属線材間に耐熱性ゴ
ムが充填されることにより、管の変形時や内圧負荷時
に、線材間の摺動による摩滅等を効果的に防止すること
ができる。

【００２６】金属線材としては、ステンレス鋼、鋼線、
又はこれらの撚り線などが好ましく、直径０．１〜２．
０ｍｍ程度のものが材質、管の外径等に応じて選択され
る。なお、金属線材同士の間隔は、ゴム材料が入り込む
だけの隙間が有ればよく、金属線材の直径以上の間隔を
あけるのが好ましい。

【００２７】らせん状に配列する際の軸線に対する補強
角度θは、いわゆる静止角（約５５℃）に近い方が耐圧
性が高くなるが、偏心時の後退量（引き込み量）を小さ
くするには、静止角よりやや大きい方が好ましい。

【００２８】耐熱性ゴム層２と、金属線材やベローズ状
金属管１とは接着でも、非接着でもよいが、非接着で
も、構造上、金属線材やベローズ状金属管１からの離反
が生じにくい。例えばシリコーンゴムとの接着を行う場
合、金属線材及びベローズ状金属管１をプライマー処理
し、加硫接着する等すればよい。

【００２９】本発明の可とう伸縮管は、次のようにして
製造される。図２に示すように、まず、ベローズ状金属
管１の外周にシート状の原料ゴム（例えば東レシリコン
ＳＨ５２Ｕなど）を巻き付け、必要によりテープ等で外
周を締め付けることにより、耐熱性ゴム層２の内側層２
ａをベローズ状金属管１の外周に形成する。その際、原
料ゴムを加熱すると凹部１ａへの充填が容易になる。次
に、内側層２ａの外径と略同じ内径を有し、金属線材群
３ａがらせん状に配列された金属線材円筒体３Ａを、拡
径する方向に両端から回転力を与えつつ内側層２ａに外
挿した後、一端から他端にかけて、縮径する方向に順次
回転力を与えることで、内側層２ａに金属線材群３ａを
埋入させることができる。必要により薄いシート状の原
料ゴムを巻き付けてから、同様にして、金属線材群３ｂ
がらせん状に配列された金属線材円筒体３Ｂを巻き付け
た後、更にシート状の原料ゴムを巻き付けることによ
り、耐熱性ゴム層２の外側層２ｂを形成する。その後、
布テープ等を用いて外周部から十分な締め付けを行うこ
とにより、金属線材同士の間に原料ゴムを充填すること
ができる。これを必要により分割可能な外型内に入れ
て、水蒸気加硫や高温での空気加硫を行う。シリコーン
ゴムを使用する場合、比較的低温（例えば１４０〜１６
０℃）での一次加硫と、比較的高温（例えば２２０〜２
６０℃）での二次加硫を行うことで、諸物性を向上させ
ることができる。

【００３０】なお、金属線材円筒体３Ａ，３Ｂとして
は、図２に示すように、金属線材群３ａ，３ｂを円柱表
面等にらせん状に巻いて円筒状にした後、その配列を保
持するための環状保持部材４を接合（例えば抵抗溶接）
したものが好適に使用できる。この環状保持部材４を逆
方向に回転させることにより、金属線材円筒体３Ａ，３
Ｂを容易に拡径又は縮径させることができる。

【００３１】〔可とう伸縮管の他の実施形態〕（１）前述の実施形態では、金属線材群３ａと金属線材
群３ｂとを２層に間隔をおいて配置した例を示したが、
更に層数を増やしてもよい。その場合、各々逆方向のら
せん状に配列された金属線材群の補強のバランスをとる
のが好ましく、偶数層とするのが好ましい。また、金属
線材群３ａと金属線材群３ｂとを間隔をあけずに配置し
てもよい。

【００３２】（２）前述の実施形態では、予め作製した
金属線材円筒体３Ａ，３Ｂを用いて補強層３を形成した
ものの例を示したが、耐熱性ゴム層２の内側層２ａをベ
ローズ状金属管１の外周に形成した後、その内側層２ａ
の外周面に、ベローズ状金属管１の内側層２ａを軸方向
に往復動させながら金属線材を巻き付けて、各々逆方向
のらせん状に織らずに配列された金属線材群よりなる補
強層を形成してもよい。その場合、１本又は少数本の金
属線材が使用される。即ち、本発明にいう金属線材群と
は、らせん状に配列された金属線材部分の集合を指し、
１本の金属線材で形成される場合を包含する。

【００３３】（３）前述の実施形態では、金属線材群３
ａと金属線材群３ｂとが何れも耐熱性ゴム層２に埋設さ
れている例を示したが、最も外周側に配置される金属線
材の一部が部分的に露出していてもよい。従って、耐熱
性ゴム層の外側層として、シート状の原料ゴムを巻き付
ける工程を省略することも可能である。

【００３４】〔可とう伸縮継手〕本発明の可とう伸縮継
手は、可とう伸縮部とその両端に設けた相手管の接続部
とを備える可とう伸縮継手において、前記可とう伸縮部
が以上のような可とう伸縮管にて形成されていることを
特徴とする。

【００３５】本実施形態では、図３に示すように、前記
接続部が、接続のためのボルト孔１０ｂを有するフラン
ジ部材１０、平板リング状のガスケット部材１１、及び
２つ割りの割リング１２により形成される例を示す。

【００３６】可とう伸縮管のベローズ状金属管１の末端
部１ｃは、端面が平坦化されて、ガスケット部材１１に
溶接又は接着等にて接合されている。その際、末端部１
ｃが予めフレアー加工されたものを用いてもよい。ベロ
ーズ状金属管１の端部の環状凹部１ａ内には、金属線材
の端部近傍を折り込んであり、環状に配置可能な係止部
材である割リング１２で係止してある。割リング１２は
フランジ部材１０に接合されて外れないようにしてある
が、フランジ部材１０の継手端部側の内周を切り欠い
て、割リング１２を内嵌保持できるようにしてもよい。

【００３７】なお、円筒状の環状保持部材４はフランジ
部材１０の内周近傍に配置されており、フランジ部材１
０と可とう伸縮管の境界部の応力集中を緩和している。
また、フランジ部材１０及び割リング１２としては、例
えば鋼材、ステンレス鋼などの各種金属が使用でき、ガ
スケット部材１１としては、例えばテフロン等の耐熱性
樹脂やそれと金属との複合体が使用できる。

【００３８】上記のような本発明の可とう伸縮継手の性
能を、ＳＵＳ製ベローズ管の外周部にＳＵＳ製ブレード
を円筒状に織り上げた補強層（図５（ａ）参照）を設け
た従来の可とう伸縮継手と較すると、下記の表１のよう
になる。

【００３９】

【表１】 *1) 後退量とは、可とう伸縮継手が偏心したとき、軸長が変化しない分、取付面間の距離が縮小する際の縮小量をいう。この後退量が大きいと配管を引っ張ってしまうことになる。

【００４０】本発明の可とう伸縮継手は、例えば次のよ
うにして製造される。前述のようにして可とう伸縮管を
製造する際に、予めベローズ状金属管１の末端部１ｃの
端面を平坦化しておき、金属線材群３ａ，３ｂをその末
端部１ｃより若干長めに残しつつ、耐熱性ゴム層２をベ
ローズ状金属管１の端部の環状凹部１ａを残して形成す
る。次いで、適当なジグ等又は割リング１２により、金
属線材の端部近傍を環状凹部１ａに折り込んで、割リン
グ１２で金属線材を係止する。その後、他方より挿通し
たフランジ部材１０を割リング１２に接合し、また、ベ
ローズ状金属管１の末端部１ｃにガスケット部材１１を
溶接又は接着等にて接合する。他方の接続部も同様にし
て作製するが、フランジ部材１０を予め可とう伸縮管に
挿通しておけばよい。その後、必要により適当な外型を
使用して、可とう伸縮管の場合と同様に加熱加硫を行え
ばよい。

【００４１】〔可とう伸縮継手の他の実施形態〕（１）前述の実施形態では、ベローズ状金属管の端部の
環状凹部内に金属線材の端部近傍を折り込んで環状に配
置可能な係止部材で係止してある例を示したが、図４に
示すように、接続部に金属線材を溶接等にて接合しても
よい。その場合、内周側の金属線材群３ａの端部を割リ
ング１２に突き合わせて溶接等すると共に、外周側の金
属線材群３ｂの端部をフランジ部材１０の内周部１０ａ
に溶接等すればよい。その際、環状保持部材４としての
機能をフランジ部材１０が有することになり、金属線材
群３ｂの環状保持部材４は省略できる。

【００４２】（２）前述の実施形態では、相手管の接続
部がフランジタイプの可とう伸縮継手の例を示したが、
相手管の接続部としては、ベベルタイプ、メカニカルタ
イプ、ビクトリップタイプ、ニップルタイプ、雌ねじタ
イプなど、公知の接続部が何れも使用可能である。

【００４３】その場合、いずれの接続部に対しても、可
とう伸縮管の金属線材群３ａ，３ｂを接合又は係止等に
より接続部に強固に保持させるのが好ましい。また、ガ
スケット部材１１を使用する接続部に対しては、ガスケ
ット部材１１をベローズ状金属管１の端部に接合等する
のが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可とう伸縮管の一例を示す部分破断正
面図

【図２】本発明の可とう伸縮管の一例を示す組み立て図

【図３】本発明の可とう伸縮継手の一例を示す要部断面
図

【図４】本発明の可とう伸縮継手の他の例を示す要部断
面図

【図５】従来の可とう伸縮継手を示す要部拡大図

【符号の説明】

１ベローズ状金属管１ａ凹部２耐熱性ゴム層３補強層３ａ，３ｂ金属線材群１２割リング（係止部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｌ 27/10 Ｆ１６Ｌ 27/10 Ａ 33/00 33/26 33/28 33/00 Ｂ 33/26 Ｆターム(参考） 3H017 CA03 3H104 JA07 JA08 JB02 JC01 JC04 JC10 JD09 LB01 LB38 LC02 LC13 3H111 AA03 BA01 BA12 CA44 CA47 CA52 CB03 CB10 CB14 CB27 CC07 DA11 DA26 DB17 3J039 AA02 BB01 GA01 3J045 AA04 AA06 AA09 AA14 AA20 BA03 BA04 CB10 CB11 CB12 CB14 CB21 DA05 EA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベローズ状金属管と、その外周を被覆す
る耐熱性ゴム層と、その耐熱性ゴム層に埋設され、各々
逆方向のらせん状に織らずに配列された金属線材群より
なる補強層とを備える可とう伸縮管。
【請求項２】前記耐熱性ゴム層がシリコーンゴムで形
成されている請求項１に記載の可とう伸縮管。
【請求項３】前記耐熱性ゴム層の内周部が、前記ベロ
ーズ状金属管の外周面の凹部に充填されている請求項１
又は２に記載の可とう伸縮管。
【請求項４】可とう伸縮部とその両端に設けた相手管
の接続部とを備える可とう伸縮継手において、前記可とう伸縮部が請求項１〜３いずれかに記載の可と
う伸縮管にて形成されていることを特徴とする可とう伸
縮継手。
【請求項５】可とう伸縮部とその両端に設けた相手管
の接続部とを備える可とう伸縮継手において、前記可とう伸縮部が請求項１〜３いずれかに記載の可と
う伸縮管にて形成されていると共に、前記ベローズ状金
属管の端部の環状凹部内に前記金属線材の端部近傍を折
り込んで環状に配置可能な係止部材で係止してあること
を特徴とする可とう伸縮継手。