JP3296966B2

JP3296966B2 - 伸縮蛇腹ダクト

Info

Publication number: JP3296966B2
Application number: JP09315496A
Authority: JP
Inventors: 弘二安藤; 国雄水野
Original assignee: Kuraray Plastics Co Ltd
Current assignee: Kuraray Plastics Co Ltd
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2016-03-21
Also published as: JPH08320090A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伸長状態および収
縮状態の安定したダクト長、およびダクト形態を有する
ダクト、特に空調用ダクトとして好適な伸縮蛇腹ダクト
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のダクトの代表的形態は（ａ）、
（ｂ）の２つのタイプにわけられる。（ａ）：合成樹脂を材質とするダクト壁に金属のコイル
を添着し、ダクト壁の縦断面における谷部および一方の
山肩部に溝を設け、伸長状態および収縮状態の安定した
ダクト長、およびダクト形態を有する伸縮蛇腹ダクト。（ｂ）：合成樹脂を材質とするダクト壁のみ（コイルを
未使用）により構成され隣り合う斜辺を厚肉と薄肉また
は長辺と短辺の関係とし、さらにもしくは（ａ）タイプ
のような溝を屈曲点として、伸長状態および収縮状態の
安定したダクト長、およびダクト形態を有する伸縮蛇腹
ダクト。この種のダクトは、未使用時はコンパクトに収
縮でき、使用時は長さが自由に調整でき、さらに曲げた
状態でも形態を保持できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の（ａ）、（ｂ）
タイプ別に問題点をあげると、（ａ）タイプは、長尺にすると伸長状態および収縮状態
で自重により垂れ下がり形態を保持できない問題が生じ
た。また補強材の役割を果たすコイルが金属であるた
め、ダクト成形時、および配管工事等での切断が容易で
ない。また廃棄に関しても、金属があるため困難であ
る。衛生面を要求される分野では、錆が問題となる。（ｂ）タイプは、いずれの構造にしても、補強材となる
コイルが無いため、ダクト径方向に対する押し潰しが非
常に弱く、また空調用途として使用してもダクト内に風
圧がかかると形状保持できなくなる為、実際には使用さ
れていない。本発明は、上述した問題を鑑みてなされた
もので、剛性の高い合成樹脂で芯材を形成し、軽量化す
ることによりダクトを長尺にして伸長状態および収縮状
態でも形態を保持でき、切断性・廃棄性が向上した伸縮
蛇腹ダクトを提供する事を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の伸縮蛇腹ダクトは、ポリプロピレンをダク
ト壁材質とする螺旋状蛇腹ダクトにおいて、ダクト縦断
面におけるダクト壁の谷部および一方の山肩部に溝を設
け、ダクト壁材質と溶融接着可能なポリプロピレンから
なる螺旋状補強コイルがダクト山部に添着され、伸長状
態において下記の（Ａ）〜（Ｆ）を満足するものであ
る。（Ａ）ダクト縦断面におけるダクト壁の谷部の溝を境と
するダクト壁がなす左右の斜辺の比が３：７〜７：３（Ｂ）ピッチ／波高が１．８〜３．２（Ｃ）波高／ダクト外径が０．０２〜０．１（Ｄ）ダクト壁材質の曲げ弾性率が２５００〜１０００
０（ｋｇｆ／ｃｍ^２）（Ｅ）コイル材質の曲げ弾性率が１５０００〜３０００
０（ｋｇｆ／ｃｍ^２）（Ｆ）波高／コイル芯径が１．５〜５

【０００５】ダクト壁材質とコイル材質が共にポリプロ
ピレン（以下ＰＰと称す）をベースとすることにより、
より軽量化、耐屈曲疲労性、易廃棄性を向上するととも
に、さらに、山肩部の溝に隣接した山部側を厚肉とし
て、ダクト外面に段落ち部を形成した場合、伸長状態お
よび収縮状態に、より安定したダクト長および形態を保
持する構造にすることができるものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】従来の炭素鋼線コイルを添着した
伸縮蛇腹ダクトは、サイズによっても多少異なるが、コ
イル重量がダクト重量の約半分を占める。そのコイルを
同じ線径の合成樹脂にした場合、コイル重量比で１／７
〜１／８になる。つまり本発明が解決しようとする課題
である、伸長状態および収縮状態に自重による垂れ下が
りの問題をダクト重量の大幅な軽量化により解決するこ
とができる。また、容易に切断することが可能になるだ
けでなく、金属などの無機物を含有しなくなり、廃棄性
が向上した。

【０００７】図面を参照してダクトの収縮過程における
各構成と作用の関係を詳しく説明する。まず従来の金属
性コイルを有する剛性の強いダクトの伸縮時の断面形状
に注目すると、図４のように伸長状態の断面形状は、溝
を屈曲点として、１ピッチ内に点１５ー１６ー１７の３
点リンク機構を構成し、ダクト軸線方向に圧縮力Ｐを加
えると、このリンク機構は点１７を軸とした斜辺１８の
クランク運動によって点１６が点１６→点１６１→点１
６２の軌跡を示し、それに伴って点１６１では斜辺１８
が斜辺１８１と変形し、ダクト壁を構成する樹脂内部
（斜辺１８１）に張力歪を生じさせ、その反発力として
図６の圧縮応力図で見られるような最大圧縮応力を発生
させる。また点１６１を越え点１６２に至る過程では、
前過程とは逆に樹脂内部の張力歪は解消する方向に作用
するので負の圧縮応力が作用してダクトは必然的に収縮
状態に長さ、および形態が保持されるような応力関係と
なる。

【０００８】したがって金属のような剛性の高いコイル
で垂れ下がりを減少しようとする場合、自重で曲がろう
とする力より図６の圧縮応力の最大値が大きければ保持
できる。最大値を大きくするためには、ある程度斜辺１
８１の張力歪が高くなる、即ちダクトの谷部を形成する
ダクト壁の縦断面における斜辺１８と斜辺１９をできる
限り等配分に近づけ、ピッチに対して波高を低くするこ
とが好ましいことがわかった。

【０００９】しかし合成樹脂のような金属と比べて剛性
の低いコイルの場合、斜辺１８１の張力歪が高くなる
と、図６の圧縮応力の最大値が大きくなり芯材となるコ
イル（点１５から点１５１に至る圧縮過程）がその最大
圧縮応力に負け、さらに圧縮力Ｐを増すとコイルは、た
わみを生じ収縮できなくなる。

【００１０】そこで本発明は合成樹脂芯材のような剛性
の低いものに対して、図６の圧縮応力の最大値を少し低
くする。つまり図５の斜辺２３１の張力歪を低くする、
即ちダクトの谷部を形成するダクト壁の縦断面における
斜辺２３と斜辺２４のピッチに対して波高を高くして、
コイルが最大圧縮応力に負けないようにすることが好ま
しい。垂れ下がりの問題については、軽量化により解決
することができる。また上記の構造にすることにより、
ダクト径方向に対する押し潰しの強いダクトが得られ
る。

【００１１】つぎに、この発明について詳細に説明す
る。図１は、本発明のダクトの伸長状態を示す一部切欠
正面例図である。尚、伸長状態とは、ダクトをダクトの
軸方向に最大限伸長し、その後外部からの力をかけずに
放置した状態をいう。図２は、その収縮状態の部分断面
例図であり、１はダクト本体、２は補強コイル、３は蛇
腹の山部、４は蛇腹の谷部、５はダクト壁、６は谷部の
溝、７は山肩部の溝を示す。また、図１における１０は
螺旋ピッチ（Ｐ）、１１は波高（山部と谷部間の距離）
（Ｈ）、１２はダクトの外径（Ｄ）、１３はダクト壁の
山肩部に溝を有しない側の斜辺部、１４はダクト壁の山
肩部に溝を有する側の斜辺部を表す。図１のダクトは、
圧縮方向の力を加えると溝６、７の部分で折れ曲がり、
図２のように収縮しその形態で保持される。

【００１２】本発明の伸縮蛇腹ダクトの壁を形成する樹
脂としては、ポリプロピレンを主成分としたものがよ
く、上記主成分にエラストマー成分を共重合または混合
して用いたほうが好ましい。なお曲げ弾性率は、２５０
０〜１００００（ｋｇｆ／ｃｍ^２）が好ましい。ダクト
壁材質の曲げ弾性率を２５００（ｋｇｆ／ｃｍ^２）未満
にした場合、収縮過程において屈曲部がゴム状弾性が大
きい為、伸長状態に戻ろうとする。したがって収縮状態
で保持できないものになりやすい。一方、ダクト壁材質
の弾性率が１００００（ｋｇｆ／ｃｍ^２）を越えた場
合、屈曲部に白化を生じ、耐屈曲疲労性に弱いものとな
る。

【００１３】コイルを形成するダクト壁と溶融接着可能
な材料は、軽量化が可能となるだけでなく、コイルに接
着剤を塗布したりダクト壁材質と溶融接着可能な合成樹
脂で被覆する必要がなく、容易に安定して生産を可能と
するため、通常ダクト壁と同種の材料が使用される。た
だし、材質としては曲げ弾性率の高いものが必要であ
り、とくに１５０００〜３００００（ｋｇｆ／ｃｍ^２）
が好ましい。コイル芯径によっても左右されるが、コイ
ル材質の曲げ弾性率を下限値未満にした場合、芯材とし
て剛性が弱く収縮過程において、たわみを生じ収縮状態
の安定したダクト長を保持できなくなりやすい。一方、
コイル材質の曲げ弾性率が３００００（ｋｇｆ／ｃ
ｍ^２）を越えた合成樹脂にした場合、芯材の剛性は上が
るが、衝撃強度は下がる為、芯材が折れやすくなる。コ
イル材質としては、高結晶化ポリプロピレンが好まし
く、さらには剛性を付与したポリプロピレンも使用でき
る。ダクト壁材質とコイル材質を共にＰＰにした場合、
耐屈曲疲労性も向上し、軽量化に有効である。尚、曲げ
弾性率とはＪＩＳーＫ７２０３の測定方法により得た数
値をいう。

【００１４】本発明では、ダクト谷部を形成するダクト
壁の縦断面において、山肩部に溝を設けた斜辺と、もう
一方の斜辺の比を３：７〜７：３という構成にしている
が、好ましくは４：６〜６：４と、等配分に近いほど、
収縮状態のピッチが小さくなり、未使用時のダクト長が
短くなる。尚、斜辺の比とは、図１に記載されていると
おり、山部３から隣の山部３までのピッチ１０を、谷部
６で分けた場合、山肩部に溝のない斜辺１３と山肩部に
溝を設けた斜辺１４の軸線方向の長さの比をいう。

【００１５】また、本発明ではピッチ／波高を１．８〜
３．２に形成する必要がある。ピッチ／波高が下限未満
の値を示す場合、圧縮過程における山肩部に溝を設けた
斜辺の張力歪が小さくなりすぎるため、最大圧縮応力の
値がより低くなる。つまり容易に収縮状態および伸長状
態になろうとするため垂れ下がりが増大する。逆に上限
の越えた値を示す場合、収縮状態で固定できなくなる。

【００１６】さらに、本発明のダクトは、波高／ダクト
外径を０．０２〜０．１としている。この下限未満の値
を示す場合、ピッチ・波高共に小さくなり、肉厚を一定
にすると、曲げに対する斜辺の剛性が高くなりすぎるた
め、収縮状態でのダクト形態を保持できなくなる。逆に
上限を越えた値を示す場合、ピッチ・波高共に大きくな
り、肉厚を一定にすると、曲げに対する斜辺の剛性が低
くなりすぎるため、垂れ下がりが増大する。

【００１７】また、本発明では、波高／コイル芯径が
１．５未満の場合、コイル芯径が大きすぎる為、伸縮率
の小さいものとなる。一方、波高／コイル芯径が５を越
える場合、コイル材質の曲げ弾性率が１５０００〜３０
０００（ｋｇｆ／ｃｍ^２）であっても、コイル芯径が小
さい為、剛性が弱く、収縮保持できなくなる。波高／コ
イル芯径は２以上であることが好ましい。コイル芯径と
してはダクトのサイズにもよるが、１ｍｍ〜６ｍｍ、さ
らには１〜４ｍｍから選ぶのが好ましい。

【００１８】このようなダクトは螺旋状をなしており、
連続成形が可能となり、長尺物が成形できる。ただし、
本発明の伸縮蛇腹ダクトは、径に対するピッチまたは波
高、もしくは径に対する肉厚については適正なバランス
があり、バランスがとれていなければ、本発明の目的に
合わないダクトとなる。

【００１９】また、本発明のダクトにおいては、図３の
ように山肩部の溝に隣接した山肩部を厚肉部８として、
ダクト外面に段落ち部９を形成した場合、収縮過程およ
び伸長過程で溝と段落ちした部分にのみ応力集中を受け
やすく、谷部とその部分のみが屈曲点となり得る。よっ
て、溝と段落ちした部分以外に応力が分散しないので、
ダクト伸長時および収縮時において安定した長さおよび
形態を保持することができる。また芯材に隣接した山肩
部を厚肉にしているため、コイルの補強的役割を果たす
事ができる。さらに、上述した理由により溝を浅く構成
しても屈曲点は定まりやすいので、屈曲疲労に強いもの
となる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例および比較例を示す。尚、表
中※印のあるものは構造的に本発明より逸脱しているこ
とを示すものである。実施例１〜３および比較例１〜３
曲げ弾性率７，０００（ｋｇｆ／ｃｍ^２）のＰＰのテー
プを押出ながら巻回して、重ね合わせ部分を溶融接着す
ることによりダクト壁を形成し、内径約６５ｍｍの実施
例品および比較例品を得た。なお谷部および山肩部の溝
は、テープ押出時にダイスにより形成した。その山肩部
の溝に隣接した山肩部を厚肉としてダクト外面に段落ち
部を形成し、ダクトの谷部を形成するダクト壁の縦断面
における斜辺の比を表１に示すとおりにした。また実施
例品については、伸縮蛇腹ダクトの山部内部に曲げ弾性
率２０，０００（ｋｇｆ／ｃｍ^２）の高結晶化ＰＰで形
成したコイル（芯径１．８ｍｍ）をＰＰテープに溶融添
着し、比較例品については、炭素組成率０．４重量％の
炭素鋼線をＰＰで被覆したコイルをＰＰテープに溶融添
着したもの、もしくはＰＰで形成したコイルでも、本発
明から逸脱したものを成形した。得られた伸縮蛇腹ダク
トについて、垂れ下がり・収縮保持性（この場合収縮状
態で保持できるかどうか）について測定した。垂れ下が
り試験は、図７に示すように伸長状態で５０ｃｍを試験
長として、ダクト先端部の垂れ下がり距離を測定した。
なお温度条件は、室温を２５℃としてダクト内に送風せ
ずに測定した。得られた結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】以上実施例並びに比較例から明かなよう
に、本発明により構成された伸縮蛇腹ダクトは、収縮保
持性を保ちながら、垂れ下がりを減少することができ、
また金属コイルの課題であった切断性・廃棄性・錆の問
題を解決することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、１００％樹脂製でありながら、伸長状態また
は収縮状態の垂れ下がりを減少し、樹脂製の利点である
軽量化、切断性の向上、廃棄の簡単さを活かすことがで
きる。さらに、山肩部の溝に隣接した山肩部を厚肉とし
て、ダクト外面に段落ち部を形成したことにより、芯材
に隣接した山肩部の厚肉の部分が補強材的役割を果た
し、また溝が浅くても、深い状態とほぼ同等の伸長状態
および収縮状態の保持力を得ることができ、溝が深い場
合の問題点であった屈曲疲労によるダクトの耐久性につ
いても解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダクト伸長状態を示す一部切欠正面図
である。

【図２】本発明のダクト収縮状態を示す部分断面図であ
る。

【図３】本発明のダクトの他の実施例を示す部分断面図
である。

【図４】作用を説明する比較例の部分簡略断面図であ
る。

【図５】作用を説明する実施例の部分簡略断面図であ
る。

【図６】収縮過程での圧縮応力図である。

【図７】垂れ下がり試験方法を説明する図である。

【符号の説明】

１ダクト２補強コイル３山部４谷部５ダクト壁６谷部の溝７山肩部の溝８厚肉部９段落ち部１０ピッチ（ｐ）１１波高（ｈ）１２外径（Ｄ）１３山肩部に溝のない斜辺１４山肩部に溝を設けた斜辺１５、１６、１７屈曲点１８山肩部に溝を設けた斜辺１９山肩部に溝のない斜辺２０、２１、２２屈曲点２３山肩部に溝を設けた斜辺２４山肩部に溝のない斜辺

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリプロピレンをダクト壁材質とする螺
旋状蛇腹ダクトにおいて、ダクトの縦断面におけるダク
ト壁の谷部および一方の山肩部に溝を設け、ダクト壁材
質と溶融接着可能なポリプロピレンからなる螺旋状補強
コイルをダクト山部に添着し、伸長状態において下記の
（Ａ）〜（Ｆ）を満足することを特徴とする伸縮蛇腹ダ
クト。（Ａ）ダクト縦断面におけるダクト壁の谷部の溝を境と
するダクト壁がなす左右の斜辺の比が３：７〜７：３（Ｂ）螺旋ピッチ／波高が１．８〜３．２（Ｃ）波高／ダクト外径が０．０２〜０．１（Ｄ）ダクト壁材質の曲げ弾性率が２５００〜１０００
０（ｋｇｆ／ｃｍ^２）（Ｅ）コイル材質の曲げ弾性率が１５０００〜３０００
０（ｋｇｆ／ｃｍ^２）（Ｆ）波高／コイル芯径が１．５〜５
【請求項２】山肩部の溝に隣接した山肩部を厚肉とし
て、ダクト外面に段落ち部を形成したことを特徴とする
請求項１に記載の伸縮蛇腹ダクト。