JP6401926B2 - フレキシブルダクト - Google Patents

Description

本発明は、建物の空調設備におけるフレキシブルダクトに関する。

一般に、オフィスビルや戸建て住宅等の建物には冷暖房や換気等を行なう空調設備が設けられている。空調設備は、空気を通すダクトを備えている。近年、この種のダクトとして、軽量で柔軟性を備えたフレキシブルダクト（特許文献１〜２等参照）の需要が高まっている。

特許文献１のフレキシブルダクトは、螺旋状の金属線材からなる芯材の外周に内膜体、断熱層、外膜体を順次巻き付けたものである。芯材及び内膜体の内側に気体流路が形成されている。内膜体は、不織布の帯からなり、この帯が螺旋管状に巻かれるとともに、芯材によって内周側から保持されている。

特許文献２のフレキシブルダクトにおいては、内膜体が芯材によって外周側から保持されている。この内膜体は樹脂にて構成されている。ただし、樹脂の具体的な組成や性状については記載されていない。

実開平４−１３６４４５号公報（［０００６］、［０００８］） 特許第４７９１４２８号公報（［０００４］、［００２８］）

従来のフレキシブルダクトは、専ら芯材によって形状を保持している。内膜体は、断熱層を気体流路から隔てるカバーとして主に機能しており、フレキシブルダクトの保形強度にはほとんど寄与していない。したがって、フレキシブルダクトの保形強度を高めるには、例えば芯材の断面を大きくすることで、芯材の強度を高めるしかなかった。しかし、そうすると材料コストが高くなる。また、芯材は螺旋状線材であるため、螺旋ピッチ間の隙間への側方からの外力に対しては、殆ど抗力を有さない。したがって、フレキシブルダクトにおける前記螺旋ピッチ間隙間に当たる部位は、凹み易く、一度凹むと元に戻りにくい。これを防止するために芯材の螺旋ピッチを短くすると、芯材の延べ長さが増大し、材料コストが益々高くなる。
本発明は、前記事情に鑑み、内膜体にもフレキシブルダクトの保形強度を担わせることで、芯材の所要強度を軽減することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明は、内側に気体流路を画成する螺旋管状の内膜体と、前記内膜体の周面に沿う螺旋状の金属製の芯材とを備え、前記内膜体の互いに一ピッチずれて対向する縁どうしが前記芯材によって止着されたフレキシブルダクトにおいて、前記内膜体が、螺旋管状の状態又は幅方向にほぼ平坦な状態を自立的に保持可能な保形性を持つ樹脂製の帯からなることを特徴とする。
これによって、内膜体が芯材と協働してフレキシブルダクトの保形強度を担うことができる。すなわち、芯材だけでなく内膜体によっても、フレキシブルダクトを管状（断面環状）に維持することができる。よって、芯材の所要強度を軽減できる。特に、フレキシブルダクトにおける芯材の螺旋ピッチ間の隙間に当たる部位に側方から外力を受けた場合は、内膜体によって前記外力を受けることができ、前記螺旋ピッチ間隙間に当たる部位があまり凹まないようにすることができる。また、前記外力が解除されたときは、内膜体の弾性復元力によって前記螺旋ピッチ間隙間に当たる部位の凹みを元の状態に戻すことができる。さらには、内膜体の外周に配置される断熱層に対する支持力を高めることができる。
更に副次的効果として、内膜体を芯材で止着しながら螺旋管状に成形する際に内膜体を一旦幅方向に曲げる必要がある場合には、止着作業の終了後、内膜体を幅方向に曲げていた力を解除したとき、内膜体がそれ自体の弾性復元力によって幅方向にほぼ平坦な状態に復帰することができる。したがって、内膜体の成形及び芯材による止着を確実かつ容易に行なうことができる。

前記内膜体が、ポリエチレンテレフタレートを含むことが好ましい。
これによって、内膜体の保形性を確実に確保できる。また、気体流路を流れる気体の湿度や温度を維持でき、フレキシブルダクトの保湿性及び保温性を確保できる。

前記内膜体が、ポリエチレンの単層又はポリエチレンテレフタレートとポリエチレンとの積層体であってもよい。或いは、前記内膜体が、ナイロン単層、ポリプロピレン単層又はナイロンとポリプロピレンの積層体であってもよい。
これによって、内膜体の保形性を確実に確保できる。

本発明によれば、内膜体が芯材と協働してフレキシブルダクトの保形強度を担うことができる。或いは、内膜体によって芯材の強度を補完できる。これによって、芯材の所要強度を軽減できる。

図１は、本発明の第１実施形態を示し、フレキシブルダクトの斜視図である。 図２は、前記フレキシブルダクトの一部分を、前記フレキシブルダクトの軸線に沿って切断した断面図である。 図３は、前記フレキシブルダクトの内膜体及び芯材の成形時の様子を示す側面図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係るフレキシブルダクトの内膜体及び断熱層の拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、例えばオフィスビル等の建物の空調設備の配管として用いられるフレキシブルダクト１を示したものである。フレキシブルダクト１は、アルミダクトより軽量で、柔軟な空調用配管であり、図示しない冷暖房機や換気装置から空調エリアへ延びている。フレキシブルダクト１は、芯材１１と、内膜体１２と、断熱層１３と、外膜体１４とを備えている。

芯材１１は、鋼、鉄等の金属からなる細い板材にて構成され、螺旋線状になっている。図３に示すように、芯材１１の初期形状（成形前の形状）は、幅方向に平らである。初期形状における芯材１１の幅Ｗ_１１は、Ｗ_１１＝４ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましく、厚さは０．４ｍｍ〜０．６ｍｍ程度が好ましい。図２に示すように、この芯材１１が、内膜体１２を止着するためにＣ字断面に成形されている。

内膜体１２は、管状になっている。内膜体１２の内側に気体流路１９が画成されている。気体流路１９内を、温度調節（冷暖房）や湿度調節された空気や換気対象の空気等の被搬送気体が通される。内膜体１２の周面に沿って芯材１１が巻かれている。内膜体１２は、芯材１１の内周側に被さっている。

図１及び図２に示すように、芯材１１及び内膜体１２の外周を管状の断熱層１３が囲んでいる。断熱層１３は、グラスウールにて構成されている。断熱層１３の厚さは、好ましくは２５ｍｍ〜１００ｍｍであり、より好ましくは２５ｍｍ〜５０ｍｍである。断熱層１３の外周を管状の外膜体１４が囲んでいる。外膜体１４は、例えばポリエチレン等の樹脂単層又はポリエチレンテレフタレート等の樹脂層とアルミニウム等の金属層とを積層することによって構成されている。外膜体１４の厚さは、好ましくは０．０４ｍｍ〜０．１ｍｍであり、より好ましくは０．０４ｍｍ〜０．０８ｍｍである。

内膜体１２について更に詳述する。
内膜体１２は、樹脂製の帯にて構成されている。すなわち、図３に示すように、内膜体１２の初期形状は、一定の幅Ｗ１２（延び方向と直交する幅方向の寸法）を有して長く延びる帯状になっている。幅Ｗ１２は、好ましくはＷ１２＝３０ｍｍ〜７０ｍｍであり、より好ましくはＷ１２＝４０ｍｍ〜６０ｍｍである。この帯状の内膜体１２が、螺旋管状に巻かれるとともに、互いに一ピッチずれて対向する縁１２ｅ，１２ｆどうしが芯材１１によって外周側から止着されている。これによって、芯材１１の螺旋ピッチ間の隙間１１ｅに内膜体１２が張られている。

内膜体１２を構成する樹脂は、螺旋管状の状態又は幅方向にほぼ平坦な状態を自立的に保持可能な保形性を持っている。ここで、「螺旋管状の状態を自立的に保持可能な保形性を持つ」とは、内膜体１２が芯材１１から解放されたとしても螺旋管状に巻かれた状態を自然と保持し、外部から力を加えない限り、折り畳まれたり真っ直ぐ延ばされたり等の任意の状態にはならないことを言う。また、「幅方向にほぼ平坦な状態を自立的に保持可能な保形性を持つ」とは、例えば内膜体１２を幅方向に丸くループを描くように曲げて両端縁どうしをくっ付けた後解放した場合、内膜体１２自体の弾性復元力によって元の幅方向にほぼ平坦な状態に復帰することを言う。復帰後の内膜体１２の幅方向の両端部のなす角度が、１２０°〜１８０°、好ましくは１５０°〜１８０°であれば「ほぼ平坦」と言える。

詳しくは、内膜体１２は、ポリエチレンテレフタレート（以下「ＰＥＴ」と称す）を主成分として含む二軸延伸フィルムにて構成されている。
前記ＰＥＴの厚さは、好ましくは２０μｍ〜３０μｍ程度であり、より好ましくは２５μｍ程度である。
前記ＰＥＴの透湿度（ＪＩＳ Ｋ７１２９に準拠）は、好ましくは１５ｇ／ｍ^２・ｄａｙ〜３０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ程度であり、より好ましくは２３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ程度である。
前記ＰＥＴの酸素透過度（ＪＩＳ Ｋ７１２６に準拠）は、好ましくは５００ｍＬ／ｍ^２・ＭＰａ・ｄａｙ〜７００ｍＬ／ｍ^２・ＭＰａ・ｄａｙ程度であり、より好ましくは６２０ｍＬ／ｍ^２・ＭＰａ・ｄａｙ程度である。
前記ＰＥＴの縦方向引張破壊強度（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）は、好ましくは１８０ＭＰａ〜２８０ＭＰａ程度であり、より好ましくは２３０ＭＰａ程度である。
縦方向とは、内膜体１２を製造する際の機械進行方向と平行な方向（内膜体１２の延び方向）を言う。
前記ＰＥＴの横方向引張破壊強度（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）は、好ましくは１９０ＭＰａ〜２９０ＭＰａ程度であり、より好ましくは２４０ＭＰａ程度である。
横方向とは、縦方向と直交する方向（内膜体１２の幅方向）を言う。
前記ＰＥＴの縦方向引張破壊伸び率（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）は、好ましくは８０％〜１２０％程度であり、より好ましくは１００％程度である。
前記ＰＥＴの横方向引張破壊伸び率（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）は、好ましくは７０％〜１１０％程度であり、より好ましくは９０％程度である。
前記ＰＥＴの縦方向引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）は、好ましくは３５００ＭＰａ〜４４００ＭＰａ程度であり、より好ましくは３９２０ＭＰａ程度である。
前記ＰＥＴの横方向引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）は、好ましくは３６００ＭＰａ〜４５００ＭＰａ程度であり、より好ましくは４０２０ＭＰａ程度である。

フレキシブルダクト１の製造方法を、芯材１１及び内膜体１２を螺旋状に成形する工程を中心に説明する。
図３に示すように、芯材１１及び内膜体１２の成形は、専用の自動成形機械によって自動的に行なわれる。同図において矢印にて模式的に示すように、前記自動成形機械は、折曲作用部２ａと、止着作用部２ｂとを含む。折曲作用部２ａは、内膜体１２を一時的に幅方向に折り曲げる。このとき、内膜体１２の幅方向の中央部は、丸くループを描くように曲げることが好ましく、折り目が付かないようにすることが好ましい。続いて、止着作用部２ｂによって芯材１１を断面Ｃ字状に変形させる（カシメる）ことによって、内膜体１２の互いに一ピッチずれて対向する縁１２ｅ，１２ｆどうしを芯材１１によって止着する。この止着と前後して、折曲作用部２ａを内膜体１２から解放する。すると、図３の矢印ａに示すように、内膜体１２がそれ自体の弾性復元力によって幅方向にほぼ平坦な状態に戻る。これによって、内膜体１２を容易に、かつ確実に管状に成形することができる。この内膜体１２及び芯材１１の外周に断熱層１３を被せ、更に断熱層１３の外周に外膜体１４を被せる。このようにして、フレキシブルダクト１が作成される。

フレキシブルダクト１によれば、内膜体１２が保形性を有するＰＥＴ樹脂にて構成されているために、芯材１１と協働して内膜体１２がフレキシブルダクト１の保形強度を担うことができる。或いは、内膜体１２が芯材１１の強度を補完できる。これによって、フレキシブルダクト１を確実に管状（断面環状）に保持できるとともに、芯材１１の所要強度を軽減できる。したがって、芯材１１を細くしたり、螺旋ピッチ（螺旋ピッチ間隙間１１ｅの幅）を大きくしたりすることができる。
また、内膜体１２の断熱層１３に対する支持力を十分に確保することができる。

図２の二点鎖線にて示すように、フレキシブルダクト１における芯材１１の螺旋ピッチ間隙間１１ｅに対応する部位１ｅが側方から外力Ｆを受けた場合、この外力Ｆに対して内膜体１２が十分に抗力を発揮でき、前記部位１ｅがあまり凹まないようにできる。また、外力Ｆが解除されたときは、内膜体１２の弾性復元力によって前記部位１ｅを元の断面形状に戻すことができる。
また、フレキシブルダクト１が軸方向（長手方向）に力を受けた場合、前記軸方向への力が解除されたときは、芯材１１のばね力に加えて、内膜体１２の弾性復元力によってフレキシブルダクト１を元の長さに確実に戻すことができる。

ＰＥＴ樹脂からなる内膜体１２によって、気体流路１９内を伝わる音を減衰させることができ、フレキシブルダクト１の防音性を確保できる。
また、ＰＥＴ樹脂からなる内膜体１２は、透湿度が低いから、気体流路１９を流れる被搬送気体が加湿されている場合、その湿度を保つことができ、フレキシブルダクト１の保湿性を確保できる。言い換えると、被搬送気体の水分が内膜体１２を透過して断熱層１３に吸収されるのを防止できる。したがって、断熱層１３に臭いやカビが発生するのを防止できる。
また、ＰＥＴ樹脂からなる内膜体１２は、保温性を有しているから、気体流路１９を流れる被搬送気体の温度を保つことができ、フレキシブルダクト１の保温性を確保できる。
内膜体１２は芯材１１を気体流路１９側から覆うため、芯材１１が気体流路１９に直接晒されないようにできる。これによって、気体流路１９を流れる被搬送気体が芯材１１に接触するのを阻止できる。これによって、芯材１１の腐蝕を抑制又は防止することができる。
さらに、断熱層１３の内周面を内膜体１２にて覆うことによって、断熱層１３を構成するグラスウールの小片が気体流路１９中に飛散するのを防止できる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の実施形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
図４は、本発明の第２実施形態を示したものである。第２実施形態の内膜体１２は、第１層１２ａと第２層１２ｂとを積層（ラミネート）した積層体になっている。第１層１２ａが気体流路１９に面し、第２層１２ｂが断熱層１３に面している。

第１層１２ａは、ＰＥＴにて構成されている。これによって、気体流路１９を流れる被搬送気体の保湿性や保温性を高めることができる。第２層１２ｂは、ポリエチレン（ＰＥ）にて構成されている。
ＰＥＴからなる第１層１２ａの厚さは、好ましくは１０μｍ〜４０μｍ程度であり、より好ましくは１２μｍ〜３０μｍ程度である。ＰＥからなる第２層１２ｂの厚さは、好ましくは１０μｍ〜４０μｍ程度であり、より好ましくは１２μｍ〜３０μｍ程度である。

本発明は、前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、第２実施形態において、気体流路１９に面する第１層１２ａがＰＥにて構成され、断熱層１３に面する第２層１２ｂがＰＥＴにて構成されていてもよい。
また、第１層１２ａがナイロンにて構成され、第２層１２ｂがポリプロピレン（ＰＰ）にて構成されていてもよい。或いは、第１層１２ａがＰＰにて構成され、第２層１２ｂがナイロンにて構成されていてもよい。
さらに、内膜体１２の材質は、螺旋管状の状態又は幅方向にほぼ平坦な状態を自立的に保持可能な保形性を持つ樹脂であればよく、前記以外の樹脂にて構成されていてもよく、ＰＥＴとＰＰの積層構造等になっていてもよい。
内膜体１２が三層以上の積層構造になっていてもよい。

実施例を説明する。ただし、本発明が以下の実施例に限定されるものではない。
芯材１１として鋼製の帯を用いるとともに、内膜体１２としてＰＥＴからなる帯を用い、内膜体１２の弾性復元力を調べた。
芯材１１の幅Ｗ_１１は、Ｗ_１１＝５ｍｍであった。
芯材１１の厚さは、０．５μｍであった。
内膜体１２の幅Ｗ_１２は、Ｗ_１２＝５５ｍｍであった。
内膜体１２の厚さは、２５μｍであった。
さらに、内膜体１２を構成するＰＥＴの諸物性は以下の通りであった。
透湿度（ＪＩＳ Ｋ７１２９に準拠）…２３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ
酸素透過度（ＪＩＳ Ｋ７１２６に準拠）…６２０ｍＬ／ｍ^２・ＭＰａ・ｄａｙ
縦方向引張破壊強度（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）…２３０ＭＰａ
横方向引張破壊強度（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）…２４０ＭＰａ
縦方向引張破壊伸び率（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）…１００％
横方向引張破壊伸び率（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）…９０％
縦方向引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）…３９２０ＭＰａ
横方向引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠）…４０２０ＭＰａ

図３に示すように、この内膜体１２を専用の自動成形機械に組み込み、折曲作用部２ａによって、幅方向にループを描くように曲げて幅方向の両端部を略合わせた状態で、互いに一ピッチずれて対向する縁１２ｅ，１２ｆどうしを芯材１１で止着した。止着と前後して折曲作用部２ａを内膜体１２から解放した。すると、内膜体１２が弾性的に幅方向にほぼ平坦な状態に戻った。これによって、自動成形機械によって内膜体１２を確実に螺旋管状に成形できた。

本発明は、例えばオフィスビルの空調配管として利用できる。

１ フレキシブルダクト
１１ 芯材
１２ 内膜体
１２ｅ，１２ｆ 縁
１９ 気体流路

Claims (4)

1. 内側に気体流路を画成する螺旋管状の内膜体と、前記内膜体の外周面に沿う螺旋状の金属製のＣ字断面の芯材とを備え、前記内膜体の互いに一ピッチずれて対向する両縁どうしが前記芯材によって止着されたフレキシブルダクトにおいて、
   前記内膜体が、螺旋管状の状態又は幅方向にほぼ平坦な状態を自立的に保持可能な保形強度を持つ樹脂製の帯からなり、かつ前記帯が、幅方向に丸くループを描くように幅方向の両縁どうしがくっ付くまで曲げられた後解放されると幅方向にほぼ平坦な状態まで復帰可能な弾性復元力を有しており、螺旋状に巻かれた内膜体の前記対向する両縁どうしが互いに同じ方向かつ前記フレキシブルダクトの径方向外側へ向けられて前記芯材の内部に収まるとともに前記芯材のカシメによって止着されていることを特徴とするフレキシブルダクト。
2. 前記内膜体が、ポリエチレンテレフタレートを含むことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルダクト。
3. 前記内膜体が、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンとの積層体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブルダクト。
4. 前記内膜体が、ナイロンとポリプロピレンの積層体であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフレキシブルダクト。

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