(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-09
(45)【発行日】2022-02-18
(54)【発明の名称】導管及び給湯システム
(51)【国際特許分類】
F16L 11/11 20060101AFI20220210BHJP
E04D 13/17 20060101ALI20220210BHJP
F24H 9/02 20060101ALI20220210BHJP
【FI】
F16L11/11
E04D13/17
F24H9/02 301B
(21)【出願番号】P 2017217744
(22)【出願日】2017-11-10
【審査請求日】2020-09-24
(32)【優先日】2017-01-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】000004709
【氏名又は名称】株式会社ノーリツ
(73)【特許権者】
【識別番号】390024877
【氏名又は名称】東京ガスリノベーション株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000243803
【氏名又は名称】未来工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000659
【氏名又は名称】特許業務法人広江アソシエイツ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】菅谷 昌輝
(72)【発明者】
【氏名】永野 貴則
(72)【発明者】
【氏名】松永 洋直
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 剛英
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 泰英
(72)【発明者】
【氏名】金本 清美
(72)【発明者】
【氏名】川村 裕一
(72)【発明者】
【氏名】松田 翔平
【審査官】竹下 和志
(56)【参考文献】
【文献】実開昭55-092984(JP,U)
【文献】特開2002-181257(JP,A)
【文献】特開2004-028149(JP,A)
【文献】実開昭57-056279(JP,U)
【文献】米国特許出願公開第2016/0060873(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2012/0318395(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16L 9/00 - 11/26
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内面及び外面を有し、長尺方向に凹部及び凸部が交互に連続して屈曲可能な合成樹脂製の導管であって、
長尺方向に第1幅で延びる外方壁部と、
前記外方壁部の径方向内方に位置し、長尺方向に第2幅で延びる内方壁部と、
前記外方壁部及び前記内方壁部が長尺方向に交互に連続するように、前記外方壁部と前記内方壁部とを連結する側壁部と、を備え、
前記外方壁部は、長尺方向の両端において、中央部分より相対的に肉厚となる壁部を形成するように半径方向に前記外面から突出する突出部を有
し、
前記内方壁部の外面には、中実の隆起部が前記側壁部に隣接して形成され、前記隆起部は、縦断面形状において径方向外方に先細りした略台形状を有することを特徴とする導管。
【請求項2】
前記第2幅が前記第1幅よりも大きいことを特徴とする請求項
1に記載の導管。
【請求項3】
h
1が前記側壁部の高さであり、tが前記外方壁部の中央における厚みであり、[h
1-t]が約2.2mm以下であることを特徴とする請求項1
または2に記載の導管。
【請求項4】
h
1が前記側壁部の高さであり、h
2が前記突出部の高さであり、h
3が前記隆起部の高さであり、[h
1+h
2-h
3]が約2.3mm以下であることを特徴とする請求項
1または2に記載の導管。
【請求項5】
前記突出部の高さh
2が0.1mm~0.6mmであることを特徴とする請求項
4に記載の導管。
【請求項6】
建物の屋内に設置され、排気口を有する給湯器と、
前記建物の壁又は屋根に形成された排気トップと、
前記給湯器と前記排気トップとの間に配置される外管と、
前記外管の内部に配管され、前記排気口と前記排気トップとを接続する合成樹脂製の導管と、
を備える給湯装置であって、
前記導管は、内面及び外面を有し、長尺方向に凹部及び凸部が交互に連続して屈曲可能であり、
前記導管は、
長尺方向に第1幅で延びる外方壁部と、
前記外方壁部の径方向内方に位置し、長尺方向に第2幅で延びる内方壁部と、
前記外方壁部及び前記内方壁部が長尺方向に交互に連続するように、前記外方壁部と前記内方壁部とを連結する側壁部と、を備え、
前記外方壁部は、長尺方向の両端において、中央部分より相対的に肉厚となる壁部を形成するように半径方向に前記外面から突出する突出部を有
し、
前記内方壁部の外面には、中実の隆起部が前記側壁部に隣接して形成され、前記隆起部は、縦断面形状において径方向外方に先細りした略台形状を有することを特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、機器等に接続され、気体を運搬するための導管、及び、該導管が配管された給湯システムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、建物の屋内に配置された給湯器の排気口から排出される高温ガスを屋外に導くべく、給湯器の排気口に長尺且つ可撓性の合成樹脂の導管が接続される。従来の合成樹脂製の波付き導管は、凹部及び凸部が交互に長尺方向に連続する蛇腹形状を有し、自在に屈曲可能である。このような合成樹脂製の導管は、真空成形工程やブロー成形工程などにより形成され、柔軟性、軽量性を有する。
【0003】
給湯システムの例は、米国特許文献US2016/60873A1に開示されている。特には、導管の一端が給湯器の排気口に接続される。該導管は屋内で延在し、屈曲しつつ配管される。建物には、その外壁又は屋根を貫通し、外部と連通する排気トップ(ディフューザ)が設けられている。そして、導管の他端がこの排気トップに接続される。すなわち、屋内で屈曲するように配管された導管が、給湯器からの排気ガスを運搬して排気トップへと導き、排気トップを介して排気ガスを外気に放出する。そして、導管を保護するための外管が、導管を内挿するように排気トップと給湯器との間に配置される。一般的に、外管は、アルミニウム合金やスチールなどを含む直状の金属筒で構成される。導管の経路に沿って外管が屈折するように、複数の直状の金属筒がビスで連結される。ビスのヘッドが金属筒の外面側に位置するように、ビスが金属筒を貫通する。その結果、ビスの鋭利な先端が、金属筒の内面から内方に突出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
給湯システムは、給湯器とディフューザとの間に屈折した外管が配置され、その外管の中に導管が挿通されるように、構築される。導管は、外管の一端の開口から内部に導入される。導管が外管の内部を通過する際、外管の内面に突出したビス先端が導管の外面に当接し得る。このような導管外面とビスとの接触によって、導管の外面は傷つき易い。特には、導管の凸部のエッジがビスの鋭利な先端によって傷ついて、導管に穴が簡単に形成される。穴の存在により導管から気体が外に漏れるという不具合が存在する。あるいは、導管に穴が発見されると、導管は新たに交換されなければならない。上記課題を解決するために、本発明は、ビスによる引っ掻きに対する高い耐性を有する導管を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施形態の導管は、
内面及び外面を有し、長尺方向に凹部及び凸部が交互に連続して屈曲可能な合成樹脂製の導管であって、
長尺方向に第1幅で延びる外方壁部と、
前記外方壁部の径方向内方に位置し、長尺方向に第2幅で延びる内方壁部と、
前記外方壁部及び前記内方壁部が長尺方向に交互に連続するように、前記外方壁部と前記内方壁部とを連結する側壁部と、を備え、
前記外方壁部は、長尺方向の両端において半径方向に前記外面から突出する突出部を有することを特徴とする。
【0007】
本発明の一実施形態の導管によれば、外方壁部の外面には、長尺方向の両端において半径方向に突出する突出部が設けられている。つまり、外方壁部の長尺方向の両エッジにおいて、壁部が肉厚となっている。それ故、ビスが内部に突出する外管の内部に導管を導入するときに、ビス先端に導管の外方壁部の両エッジが接触したとしても、エッジ付近の壁部が肉厚になることから、導管に穴が形成されることが抑えられる。また、外管の内部に導管を送り込むときに、外管の内面と導管の突出部とが接触する。このように導管と外管との接触面積が比較的小さくなるので、導管を外管に送り込むときに生じる抵抗が軽減される。
【0008】
本発明のいくつかの実施形態の導管では、内方壁部は外面に隆起部を有してもよい。隆起部は、実質的な凹部の深さを小さくする。その結果、ビスが凹部に入り込んで引っ掛かることが防止される。また、隆起部は、縦断面形状において径方向外方に先細りした略台形状を有してもよい。さらに、隆起部と側壁部との間にビスの先端が嵌まり込む隙間を形成しないように、隆起部は側壁部に隣接して形成されてもよい。そして、隣接する側壁部間にビスの先端が嵌まり込むことを防ぐように、内方壁部の第2幅が外方壁部の第1幅よりも大きくてもよい。
【0009】
本発明のいくつかの実施形態の導管では、h1が前記側壁部まで高さであり、h2が前記突出部の高さであり、h3が前記隆起部の高さであり、tが外方壁部101の中央における厚みであるとして定義される。[h1-t]が約2.2mm以下であってもよい。これにより、導管は、適度なフレキシブル性を有し得る。また、[h1+h2-h3]が約2.3mm以下であってもよい。これにより、外管の内方に約10mmで突出したビスが導管の外面を引っ掻いたときに、ビスが凹部に引っ掛かることが抑えられる。さらに、h2が0.1mm以上であってもよい。これにより、外方壁部の両エッジの厚みが増し、ビスによる引っ掻きに対する導管の耐性が増加する。
【0010】
本発明の他の特徴及び態様は、例示の目的で添付図面と併せて、様々な実施例に従った特徴に関する以下の詳細な説明から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】
図1は、本発明の一実施形態に従った、給湯システムの概略図である。
【
図2】
図2は、本発明の一実施形態に従った、給湯システムの部分拡大図である。
【
図3】
図3は、本発明の一実施形態に従った給湯システムを構築する方法において、外管に導管を導入する工程を示す概略図である。
【
図4】
図4は、本発明の一実施形態に従った給湯システムを構築する方法において、外管に導管を導入する工程を示す概略図である。
【
図5】
図5は、本発明の一実施形態に従った、導管の側面図である。
【
図9】
図9は、本発明の一実施形態に従った実施例の導管の外管への導入試験の結果を示す写真である。
【
図10】
図10は、比較例の導管の外管への導入試験の結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本実施形態の導管100は、屋内に配管されて、屋内に配置された給湯器11からの排気を屋外へと導く用途に用いられる。導管100は、給湯器11から排気トップ13へと屈曲するように配管される。
【0013】
図1は、給湯システム10の概略図である。
図1に示すように、給湯システム10は、建物の内部に構築されている。給湯システム10は、建物の床に設置された給湯器11と、屋外に排気するための排気トップ13と、給湯器11と排気トップ13との間に配置された外管15と、外管15の内方で給湯器11と排気トップ13とに接続された導管100と、を備える。給湯システム10では、導管100の一端が給湯器11の排気口に接続されている。導管100の他端が、屋根の煙突に形成された排気トップ13に接続されている。そして、外管15及び導管100が屋内で屈折して配設されている。すなわち、給湯システム10では、導管100を介して、給湯器11の高温の排気が屋外に排出される。また、外管15が導管100をカバーして保護している。なお、外管15は給湯器11と離れた位置から排気トップ13まで配設されてもよい。
【0014】
導管100が可撓性の合成樹脂製の波付管であるのに対し、外管15は金属製の硬質な筒体からなる。外管15は、複数の直筒16がエルボ17を介して連結されることにより、屈折した形状で配管される。
図2は、給湯システム10のエルボ17近傍の部分拡大図である。
図2に示すように、1本のビス18によって長尺の直筒16がエルボ17に結合される。本システム10では、45度で屈折したエルボ17が2箇所に配置されている。ビス18は、各エルボ17の下側部分で、カーブの内側ではなく外側の壁部に取り付けられている。なぜなら、設置後の給湯システム10において、導管100は、カーブの外側よりもカーブの内側へと移動し易いからである。ビス18のヘッドがエルボ17の外側に位置し、ビス18の鋭利な先端が直筒16の内部に突出するように、ビス18が直筒16の外壁及びエルボ17の外壁を貫通している。
図2に示すように、構築された給湯システム10では、導管100は、ビス18を避けるように、外管15内部に屈曲して配管されている。
【0015】
給湯システム10は、外管15の端部から導管100を挿入し、導管100を外管15内部に送り込むことによって構築される。より詳細には、外管15の開口から導入された導管100が送り込まれるにつれて、導管100の先端が外管15内部を進行する。直筒16内では、導管100は直線的に進行する。次いで、
図3に示すように、導管100はエルボ17に到達し、導管100の先端がエルボ17の傾斜面に当接する。そのまま導管100が押し込まれると、導管100がエルボ17の傾斜面に沿って屈曲する。このとき、導管100は、外管15のカーブの外側へと膨らむように屈曲する。その結果、
図4に示すように、ビス18先端と導管100外面とが接触する。そして、ビス18先端が導管100外面に接触した状態で、導管100が送り込まれると、導管100外面に傷が生じる。特には、導管100の凸部のコーナーがビス18先端に接触して傷付きやすい。
【0016】
本発明の導管100は、ビス18先端が外面を引っ掻いたときに、外面に傷が付いても、穴が形成されないように構成されている。また、導管100は、ビス18が外面の凹部に引っ掛かることがないように構成されている。
【0017】
図5乃至
図8を参照して、本発明の一実施形態の導管100の構成を説明する。
図5は、導管100の概略側面図である。
図6は、導管100の正面図である。
図7は、導管100のA-A断面図である。
図8は、導管100の部分拡大断面図である。
【0018】
本実施形態の導管100は、合成樹脂からなる長尺の蛇腹状の可撓管である。導管100は、円形の横断面を有する。導管100は、内面及び外面を有し、長尺方向に凹部及び凸部が交互に連続して屈曲可能に構成されている。導管100は、蛇腹の凸面を構成する外方壁部101と、蛇腹の凹面を構成する内方壁部103とを備える。横断面視において、外方壁部101は大径の環状体であり、内方壁部103は小径の環状体である。そして、外方壁部101の端部と内方壁部103の端部とが、導管100の径方向に延びる側壁部105によって連結されている。その結果、外方壁部101及び内方壁部103が側壁部105を介して長尺方向に交互に連続している。なお、本実施形態の導管は、(難燃)ポリプロピレン、(難燃)ポリエチレン等の樹脂材料から成形可能である。
【0019】
図8に示すように、外方壁部101は、長尺方向に所定の第1幅w
1で延びている。この第1幅w
1は、導管100の外面における外方壁部101の幅である。また、外方壁部101は、中央において厚みtを有する。内方壁部103は、外方壁部101の径方向内方に位置し、長尺方向に所定の第2幅w
2で延びている。この第2幅w
2は、導管100の外面における内方壁部103の幅である。第2幅w
2は第1幅w
1よりも大きい。そして、側壁部105は、内方壁部103外面から外方壁部101外面まで高さh
1を有する。外方壁部101、内方壁部103及び側壁部105は、ピッチw
pで長尺方向に交互に連続している。
【0020】
外方壁部101の外面には、長尺方向の両端において、一対の突出部102が形成されている。各突出部102は、外方壁部101外面からその頂部まで高さh2を有する。そして、一対の突出部102は、第3幅w3で離隔している。つまり、外方壁部101の隆起していない部分は、第3幅w3を有する。結果として、外方壁部101は、相対的に肉厚な両エッジを有する。また、各突出部102のエッジは湾曲している。なお、導管100の外径Dは、導管100の突出部102の外面における径として定義される。
【0021】
内方壁部103の外面には、隆起部107が隆起形成されている。隆起部107の高さh
3は側壁部105の高さh
1よりも小さい。隆起部107は、導管100外周に沿って円環状に延在する。隆起部107は、
図8に示すように、縦断面形状において径方向外方に先細りした略台形形状を有している。略台形状の隆起部107は、内方壁部103の外方側に位置する上底部と、内方壁部103に一体的に結合された下底部と、を備える。つまり、下底部と上底部との間の距離が隆起部107の高さh
3に相当する。上底部は、長尺方向に幅w
4を有する。本実施形態では、上底部の幅w
4は、内方壁部103の第2幅w
2の約1/2~2/3である。隆起部107の下底部の両側端は、内方壁部103外面の両端に位置している。つまり、
図8において、隆起部107の下底部の幅が内方壁部103の第2幅w
2と等しい。また、導管100外面におけるプロファイルが漸次的に変化している。内方壁部103外面では、両側壁部105に隣接して隆起部107の傾斜面が形成され、略中央で平坦面が形成されている。隆起部107と側壁部105との間には、V字又は楔形状の隙間が形成されている。
【0022】
また、導管100の外面が比較的直線的に形成されているのに対し、導管100の内面は、外面と比べて若干丸みを帯びている。つまり、内方壁部103の内面は、緩やかに湾曲した凸曲面を定める。これは、導管100の成形工程(真空成形等)に起因するものである。本実施形態では、内方壁部103の外面に隆起部107を設けるように設計したことにより、内方壁部103の内面の内方への膨出が比較的抑えられている。内方壁部103の平坦に近い内面プロファイルは、ホースの内面全体により滑らかな外観を与え、ホース内部の空気抵抗が削減されることに寄与する。結果として、排気における圧力損失が軽減する。
【0023】
該内方壁部103は全体的に肉厚に形成されているが、内方壁部103(又は隆起部107)両端の地点が最も肉薄である。そして、外方壁部101を隔てて対向する側壁部105の内面間の距離が導管100の径方向内側につれて狭くなるように、側壁部105内面が傾斜している。つまり、側壁部105は、外方壁部101側で肉薄であり、内方壁部103側で肉厚である。
【0024】
導管100が曲がる際、内方壁部103両端の最も肉薄の部分、及び、側壁部105外方の最も肉薄の部分が撓み変形し易い。これに対し、比較的肉厚な外方壁部101及び内方壁部103が屈折しにくい。すなわち、導管100を曲げた際、肉薄部分が優先的に曲がることにより、内方壁部103自体が屈折することが抑えられる。
【0025】
本実施形態の導管100の寸法において、[h1-t]が導管100のフレキシブル性に影響する。適度なフレキシブル性を確保するために、好ましくは、[h1-t]は、ピッチwPの45%以下である。あるいは、外管15からの内部へのビス18の突出量を10mmと想定した場合、好ましくは、[h1-t]は、約1.8mm以上であり、且つ約2.2mm以下である。また、[h1+h2-h3]が、導管100の凹部へのビス18の食い込み易さに影響する。好ましくは、[h1+h2-h3]は、ビス18が凹部に引っ掛かることを防止するように、ピッチwPの46%以下である。あるいは、外管15からの内部へのビス18の突出量を10mmと想定した場合、好ましくは、[h1+h2-h3]は、約2.3mm以下である。ただし、フレキシブル性への影響を踏まえると、[h1+h2-h3]は、約2.0mm以上であることが好ましい。そして、h2が、導管100とビス18とが擦れたときの導管100の耐久性に影響する。外管15からの内部へのビス18の突出量を約10mmと想定した場合、導管100外面に穴が形成される可能性を軽減するように、好ましくは、h2は0.1mm以上である。しかしながら、導管100の外径増大又は突出部102の突出に伴う導管100の取り扱い性への影響を踏まえると、h2は、好ましくは約0.6mm以下であり、より好ましくは、約0.4mm以下である。
【0026】
次に、導管100の実施例が説明される。本実施例の導管100は、一般的な真空成形工程を経て製造された。真空成形工程では、加熱軟化したシート状の樹脂材料が型の周囲に配置され、材料と型の間の空間が真空引きされて、材料が型に密着される。その結果、合成樹脂製の導管が成形された。
【0027】
本実施例の導管100は、例えば、以下の寸法を有する。
・w1= 2.2mm
・w2= 2.8mm
・w3= 0.9mm
・w4= 1.3mm
・wP= 5.0mm
・h1= 2.7mm
・h2= 0.2mm
・h3= 0.7mm
・t= 0.8mm
・D =56.4mm
【0028】
導管100は、ビス18の突出量約10mmとの想定の下で設計された。この実施例では、以下の要件を満たす。
h1-t=1.9mm<2.2mm
h1+h2-h3=2.2mm<2.3mm
h2=0.2mm>0.1mm
【0029】
本実施例の導管100を対象として、ビスによる引っ掻きに対する耐性試験が行われた。試験は、導管100を屈折した外管15に導入することによって行われた。具体的には、
図1,2のように配管された(2箇所の45°のエルボ17及び2本のビス18を有する)外管15に対して、直進方向の比較的強い力(0.36kg/m)で導管100を押し込み、その後、導管100の外観を観察した。また、ビス18の外管15内面への突出量は10mmである。また、外管15の内径は76.2mm(3インチ)である。比較例として、突出部を形成しない導管を用いた。比較例の導管は、突出部を有しないことを除いて、本実施例の導管と寸法形状は同じである。
【0030】
図9は、試験後の本実施例の導管100の外観の写真である。
図9に示すように、導管100の凸部に傷が付いているものの、穴が形成されていないことが分かる。
図10は、比較例の導管の写真である。
図10に示すように、導管の外面に傷が付いていると同時に、その傷の中で複数の穴が形成されている。同様の試験を何度も行ったが、同様の結果が得られた。
【0031】
すなわち、本発明の導管は、外面がビスによって引っ掻かれたときに穴が形成され難いという利点を有する。その結果、本発明は、ビスによる引っ掻きに対する高い耐性を有する導管を提供する。
【0032】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の実施形態や変形例を取り得る。
【0033】
本発明の導管は、上記用途に限定されることはなく、当業者であれば、種々の用途に用いることができる。例えば、本発明の導管は、換気用の配管やエアコンの配管等の用途に用いられてもよい。
【0034】
本発明の導管は、上記実施形態の形状寸法に限定されない。すなわち、実施例の形状寸法は例示を目的としたものであり、当業者は、本発明の技術範囲から逸脱することなく、任意にその形状寸法を変更可能である。例えば、導管は、楕円形、長円形、多角形の横断面形状を有していてもよい。
【0035】
本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限りにおいて種々の態様で実施しうるものである。
【符号の説明】
【0036】
10 給湯システム
11 給湯器
13 排気トップ
15 外管
17 エルボ
18 ビス
100 導管
101 外方壁部
102 突出部
103 内方壁部
105 側壁部
107 隆起部