(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記本体部材形成工程では、前記一対の内型によって、前記本体部材に、前記通路の前記曲がり部における曲げ外側の壁面を構成する、外側コーナ壁面が成形される、請求項3に記載の中空の成形品の製造方法。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、図面を参照しつつ、この発明に係る中空の成形品、及び、中空の成形品を製造する方法の実施形態を、例示説明する。
【0013】
〔中空の成形品〕
まず、
図1〜
図3を参照して、本発明の中空の成形品の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の中空の成形品としての管継手1を示す断面図である。
図1に示す管継手1は、例えば給水・給湯用の管との接続のために好適に使用できるものである。しかし、本例の管継手1は、任意の用途の管との接続のために使用でき、また、水に限らず任意の気体や液体等の流体を内部に通すために使用できるものである。
本例の管継手1は、それぞれ流体の出入口である2つの通路口10a、10b(それぞれ「第1通路口10a」、「第2通路口10b」ともいう。)を有しており、第1通路口10a及び第2通路口10bどうしを連結する通路10を、内部に構成している。第1通路口10a及び第2通路口10b間の通路10は、通路軸線Oが曲がった曲がり部10cを有する。ここで、通路軸線Oは、通路10の中心軸線を滑らかにした線を指す。すなわち、通路10内を流れる流体は、曲がり部10cで方向転換される。第1通路口10aから曲がり部10cに至るまでの通路(以下、「第1通路10d」という。)と、第2通路口10bから曲がり部10cに至るまでの通路(以下、「第2通路10e」という。)とは、それぞれまっすぐに延在している。
なお、
図1の断面は、管継手1の通路軸線Oに沿う断面である。
【0014】
図の例では、管継手1は、L字型に形成されており、第1通路10dと第2通路10eとが、略直角をなす。
しかし、第1通路10dと第2通路10eとは、鋭角をなしてもよいし、鈍角をなしてもよい。また、管継手1は、通路口を3つ以上有してもよく、その場合、いずれか一対の通路口間の通路が曲がり部を有していればよい。例えば、管継手1は、3つの通路口を有して、T字型又はY字型に形成されてもよいし、あるいは、4つの通路口を有して、十字型に形成されてもよい。
【0015】
本例の管継手1は、第1通路口10a及び第2通路口10b間の通路10の壁面うちの一部分を構成する、中空の(本例では管状の)本体部材20と、本体部材20の内周面に固定され、通路10の壁面のうちの残りの部分を構成する、インサート部材30と、を備えている。以下では、第1通路口10a及び第2通路口10b間の通路10の壁面うち、本体部材20がその内周面によって構成する通路壁面を「本体壁面」といい、インサート部材30がその内周面によって構成する通路壁面(通路10の壁面のうちの本体壁面を除く部分)を「インサート壁面」という。
本例では、本体部材20及びインサート部材30は、それぞれ樹脂製であり、それぞれ射出成形によって形成されたものである。本体部材20及びインサート部材30は、それぞれ射出成形によって形成されたものであるので、例えばブロー成形により形成された場合に比べて、強度に優れることから、管継手の設計自由度を高めることができる。
【0016】
図の例において、本体部材20は、通路10の全長にわたって延在しており、L字型をなしている。また、管継手1は、曲がり部10cの近傍で本体部材20の外周面に固定された外側部材40と、外側部材40における第1通路口10a側の端部及び第2通路口10b側の端部にそれぞれ外周側から嵌め込まれた一対のキャップ41と、をさらに備えている。そして、管継手1の第1通路口10a側の端部及び第2通路口10b側の端部には、本体部材20と、その外周側に離間配置された外側部材40及びキャップ41との間に、管継手1と接続される管を挿入するための環状の挿入空間50a、50bが、構成されている。
図1では、外側部材40及びキャップ41を破線で示している。
本例では、外側部材40及びキャップ41は、それぞれ樹脂製である。
ただし、管継手1は、外側部材40及びキャップ41を備えなくてもよい。その場合、管継手1は、管継手1と接続される管が本体部材20の内周側に挿入されるように構成されてもよい。
【0017】
図2(a)、
図2(b)は、
図1のインサート部材30をそれぞれ別々の角度から観たときの様子を示している。本例のインサート部材30は、まっすぐに延在する筒状の第1筒部32と、第1筒部32とは略直角の向きにまっすぐに延在する筒状の第2筒部33と、第1筒部32の周壁の周方向一部分と第2筒部33の周壁の周方向一部分とを連結する連結壁31と、を有している。
図1に示すように、第1筒部32は、その内周面によって第1通路10dの管壁の一部を構成しており、第2筒部33は、その内周面によって第2通路10eの管壁の一部を構成している。また、連結壁31は、その通路軸線O側を向く面が、通路軸線Oに向かって凸に滑らかに湾曲しており、曲がり部10cにおける曲げ内側の壁面を構成する内側コーナ壁面31aをなしている。
【0018】
インサート部材30は、
図2に示すように、連結壁31の内側コーナ壁面31aと対向する位置に、第1筒部32の周壁と第2筒部33の周壁とが連結されておらず、開放された、開放部34を有している。これに伴い、管継手1において、本体部材20は、
図1に示すように、曲がり部10cにおける曲げ外側の壁面を構成する、外側コーナ壁面21を有している。
【0019】
図2(b)に示すように、本例では、インサート部材30の第2筒部33の内周面に、第2筒部33の延在方向に沿って延びる突条33aが設けられている。
【0020】
本例では、
図1に示すように、管継手1の通路軸線Oに沿う断面において、内側コーナ壁面31aの少なくとも一部分(図の例では全部)が、第1通路口10aから連続する第1通路10dの壁面の内側コーナ壁面31aとの連結点での第1接線L1と、第2通路口10bから連続する第2通路10eの壁面の内側コーナ壁面31aとの連結点での第2接線L2とによって構成される、仮想内側コーナ壁面よりも、曲げ内側にある。このため、内側コーナ壁面31aは、アンダーカット形状をなしている。
本例では、管継手1の通路軸線Oに沿う断面において、内側コーナ壁面31aの少なくとも一部分が、上記仮想内側コーナ壁面よりも曲げ内側にあるので、通路内を流れる流体に、曲がり部10cで乱流が発生するのを抑制でき、ひいては、圧力損失を低減できる。
また、本例の管継手1は、曲がり部10cにおける曲げ内側の壁面が、本体部材20ではなくインサート部材30によって構成されるものである。このような構成であれば、後述するように、管継手1を射出成形により製造する場合に、従来実現できなかったアンダーカット形状をなす内側コーナ壁面31aの形成が可能となり、ひいては、管継手の設計自由度が向上される。
【0021】
なお、本例の管継手1は、管継手1の通路軸線Oに沿う断面において、内側コーナ壁面31aの少なくとも一部分が、上記仮想内側コーナ壁面よりも曲げ内側にある限り、様々な変形例が可能である。
例えば、
図3(a)に示す変形例のように、内側コーナ壁面31aは、第1通路10dの通路軸線と第2通路10eの通路軸線とのそれぞれに対して傾斜した方向に延在する平坦面からなるものでもよい。
あるいは、
図3(b)に示す他の変形例のように、内側コーナ壁面31aは、曲げ内側に凸に窪んだ、窪み面からなるものでもよい。
また、インサート部材30は、少なくとも内側コーナ壁面31aを有している限り、その他の部分の構成は任意でよく、例えば、第1筒部32及び第2筒部33のうち少なくともいずれか一方がなくてもよい。
なお、
図3(a)、
図3(b)では、外側部材40及びキャップ41の図示を省略している。
【0022】
なお、圧力損失低減の観点及び製造容易性の観点から、
図1や
図3に示す例のように、管継手1の通路軸線Oに沿う断面において、内側コーナ壁面31aは、上記第1接線L1と第2接線L2とによって構成される仮想内側コーナ壁面よりも曲げ外側にある部分を有しないことが好ましい。
【0023】
本例の管継手について上述したことは、第1通路口及び第2通路口どうしを連結する通路に、通路軸線が曲がった曲がり部を有する、他の中空の成形品(例えば、管)についても同様である。
【0024】
〔中空の成形品の製造方法〕
つぎに、
図4〜
図8を参照して、本発明の中空の成形品の製造方法の一実施形態について説明する。本発明の中空の成形品の製造方法は、上述した本発明の中空の成形品を製造するための方法である。以下では、
図1〜
図2を参照して説明した構成の管継手1を製造する場合の一例を説明する。本例の管継手の製造方法は、インサート部材形成工程と、本体部材形成工程と、外側部材形成工程と、を含んでいる。以下、各工程を順番に説明する。
【0025】
(インサート部材形成工程)
インサート部材形成工程では、インサート部材30を形成する。インサート部材30を形成する方法としては、射出成形がコスト面などから好適であるが、他の方法でもよい。ここでは、
図4〜
図5を参照して、射出成形によりインサート部材30を形成する方法を説明する。
図4は、インサート部材30を射出成形により形成するための、インサート部材成形用金型100の要部を示す、分解斜視図である。
図5は、
図4のインサート部材成形用金型100の要部を型閉めされた状態で示す、斜視図である。インサート部材成形用金型100は、一対の外型110と、一対の外型110により内部に構成されるキャビティ111内に向けて挿入される第1内型部材120及び第2内型部材130とを、有している。一対の外型110の構成は互いに同様なので、
図4及び
図5では、片方の外型110のみを図示している。
【0026】
一対の外型110により構成されるキャビティ111は、インサート部材30の第1筒部32の外周面を成形するための成形面を構成する円柱状のキャビティ部111aと、インサート部材30の第2筒部33の外周面を成形するための成形面を構成する円柱状のキャビティ部111bと、インサート部材30の連結壁31における内側コーナ壁面31aを成形するための成形面を構成するキャビティ部111cと、を有している。第1筒部32用のキャビティ部111aと連結壁31用のキャビティ部111cには、第1筒部32用のキャビティ部111aのなす円柱形状の軸線方向に隣接した凹部112が連結されている。凹部112は、第1筒部32用のキャビティ部111a及び連結壁31用のキャビティ部111cと連結された側とは反対側の端面が、外型110の外部へ開放されている。第2筒部33用のキャビティ部111bには、第2筒部33用のキャビティ部111bのなす円柱形状の軸線方向に隣接した凹部113が連結されている。凹部113は、第2筒部33用のキャビティ部111bと連結された側とは反対側の端面が、外型110の外部へ開放されている。
【0027】
第1内型部材120は、第1筒部32用のキャビティ部111a内に収容されて、第1筒部32の内周面を成形するための成形面を有する、内型部121と、連結壁31用のキャビティ部111c内に収容されて、連結壁31の内側コーナ壁面31aを成形するための成形面を有する、内型部122と、凹部112に隙間なく嵌め込まれる型ブロック部123とを、有しており、これらが一体に構成されている。
【0028】
第2内型部材130は、第2筒部33用のキャビティ部111b内に収容されて、第2筒部33の内周面を成形するための成形面を有する、内型部131と、凹部113に隙間なく嵌め込まれる型ブロック部132とを、有しており、これらが一体に構成されている。
【0029】
このように構成されたインサート部材成形用金型100を用いてインサート部材30を射出成形する際には、まず、
図4に示すように、一対の外型110のキャビティ111内へ向けて第1内型部材120、第2内型部材130を挿入する。このとき、型ブロック部123、132がそれぞれ凹部112、113に嵌め込まれることにより、内型部121、122、131がそれぞれキャビティ部111a、111c、111b内の所定位置に位置付けされる。
これと並行して、又は、この後、一対の外型110を型閉じする。このときの状態は、
図5に示すものとなる。
つぎに、キャビティ111内にインサート部材30の材料である溶融樹脂を射出する。射出した溶融樹脂が冷却、固化した後、第1内型部材120、第2内型部材130を、成形されたインサート部材30から引き抜くとともに、一対の外型110を型開きしてインサート部材30をキャビティ111から取り出す。これにより、インサート部材30が得られる。
【0030】
なお、本例で形成されるインサート部材30は、
図2(b)を参照して上述したように、連結壁31の内側コーナ壁面31aと対向する位置に開放部34を有するものである。この開放部34があることによって、上述のようにインサート部材30を射出成形する際に、内側コーナ壁面31aを成形するための成形面を有する第1内型部材120を、成形後のインサート部材30から容易に引き抜くことが可能となる。なお、この場合、
図1に示すように、管継手1の曲がり部10cにおける曲げ外側の壁面は、インサート部材30によっては構成されず、本体部材20の外側コーナ壁面21によって構成される。
【0031】
(本体部材形成工程)
本体部材形成工程では、本体部材20を、射出成形により、インサート部材形成工程で形成したインサート部材30と一体に成形する。
図6〜
図8を参照して、本体部材形成工程の一例を説明する。
図6、
図7は、それぞれ、本体部材20をインサート部材30と射出成形により一体に成形するための、本体部材成形用外型140の要部を、インサート部材30とともに示す、分解斜視図であり、
図7は、
図6よりも後の状態を示している。
図8は、
図6に示す本体部材成形用外型140の要部をインサート部材30とともに型閉めされた状態で示す、側面図である。本体部材成形用外型140は、一対の外型150と、一対の外型150の一方側の面(図では下側の面)に当接される型ブロック部160と、一対の外型150により内部に構成されるキャビティ150a内に挿入される第3内型部材170及び第4内型部材180とを、有している。一対の外型150の構成は互いに同様なので、
図6〜
図8では、片方の外型150のみを図示している。
【0032】
一対の外型150内のキャビティ150aは、本体部材20の外周面を成形するための成形面によって構成されている。
【0033】
第3内型部材170、第4内型部材180は、それぞれピン状に構成されており、
図8に示すように、それぞれの先端部が、インサート部材30の内側コーナ壁面31aと対向する位置、すなわち、キャビティ150a内における曲がり部10cの形成位置で、互いに突き合わせられるように、キャビティ150a内に収容される。第3内型部材170の外周面は、本体壁面(本体部材20が構成する通路壁面)のうち、第2通路10e(
図1参照)を構成する部分を成形するための成形面を有する。第4内型部材180の外周面は、本体壁面のうち、第1通路10d(
図1参照)を構成する部分を成形するための成形面を有する。
第3内型部材170の先端部と第4内型部材180の先端部とには、それぞれ、本体壁面(本体部材20が構成する通路壁面)の外側コーナ壁面21の一部を成形するための成形面170b、180bが形成されている。
さらに、第3内型部材170の先端部と第4内型部材180の先端部とには、互いの当接面に、互いに嵌合可能な形状からなる嵌合部170c、180cが形成されている。
【0034】
第3内型部材170は、その先端部とは反対側の端部が、型ブロック部160に固定されている。また、第3内型部材170の外周面には、第3内型部材170の先端側の部分のみに、第3内型部材170の延在方向に沿って延びる凹条170aが形成されている。
【0035】
このように構成された本体部材成形用外型140を用いて本体部材20を射出成形する際には、まず、
図6に示すように、型ブロック部160に設置された第3内型部材170に、インサート部材30の第2筒部33を、第3内型部材170の先端側から嵌め込む。このとき、インサート部材30の第2筒部33の突条33aを、第3内型部材170の凹条170aと係合させて、突条33aが凹条170aの末端に至るまで、インサート部材30を第3内型部材170上で移動させる。これにより、インサート部材30が第3内型部材170に対して、所定の位置及び姿勢に位置決めされる。
【0036】
つぎに、
図7に示すように、第4内型部材180を、インサート部材30の第1筒部32内に挿入し、第3内型部材170の嵌合部170cと第4内型部材180の嵌合部180cとを互いに嵌合させる(
図8も参照)。これにより、第4内型部材180が、インサート部材30及び第3内型部材170に対して、所定の位置及び姿勢に位置決めされる。
【0037】
これと並行して、又は、この後、一対の外型150を型閉じすると、
図8に示すような状態となる。このとき、インサート部材30は、第3内型部材170及び第4内型部材180を介して、キャビティ150a内で所定位置に位置決め(セット)される。また、このとき、第3内型部材170及び第4内型部材180は、インサート部材30の内側コーナ壁面31aに対向する位置(通路10の曲がり部10cの形成位置)で互いに突き合わせて配置される。
つぎに、キャビティ150a内に本体部材20の材料である溶融樹脂を射出する。射出した溶融樹脂が冷却、固化した後、第3内型部材170と第4内型部材180とを、成形された本体部材20とインサート部材30との一体成形品から引き抜くとともに、一対の外型150を型開きして一体成形品をキャビティ150aから取り出す。これにより、本体部材20とインサート部材30との一体成形品が得られる。
このとき、本体壁面(本体部材20が構成する通路壁面)は、互いに突き合わせられた状態での第3内型部材170及び第4内型部材180の外表面のうち、インサート部材30によって覆われなかった部分の形状が転写されることによって、成形される。
【0038】
(外側部材形成工程)
外側部材形成工程では、図示しない外型を用いて、本体部材形成工程で形成した本体部材20とインサート部材30との一体成形品の外周面上に、外側部材40を、射出成形により形成する。
外側部材40を形成した後、外側部材40の外周側からキャップ41を嵌め込む等して、管継手1を得る。
【0039】
本実施形態の中空の成形品(本例では管継手)の製造方法によれば、曲がり部10cにおける曲げ内側の壁面を構成するインサート部材30を予め準備し、これに本体部材20の材料を射出して両者を一体化し、本体部材20の成形後には第3内型部材170、第4内型部材180を引き抜くことができるので、従来実現できなかったアンダーカット形状をなす内側コーナ壁面31aの形成が可能となり、中空の成形品の設計自由度が向上される。また、例えば、圧力損失を低減できる中空の成形品の製造が可能となる。
【0040】
なお、上述した例において、インサート部材30の第1筒部32、第2筒部33は、それぞれ、第4内型部材180、第3内型部材170を介して、インサート部材30を本体部材成形用外型140のキャビティ150a内に位置付けするための役割を持つ。しかし、第1筒部32、第2筒部33は、その位置付け機能を有する限り、異なる構成からなるものでもよく、例えば、筒状ではなく、周壁が周方向一部で不連続にされたC字型に構成されてもよい。
また、第3内型部材170、第4内型部材180を介さずに、インサート部材30を本体部材成形用外型140のキャビティ150a内に位置付けできる場合は、インサート部材30は、第1筒部32及び/又は第2筒部33を有しなくてもよい。
また、インサート部材30は、金属製でもよい。
【0041】
また、インサート部材30の突条33a、第3内型部材170の凹条170aは、それぞれ凹条、突条から構成されてもよい。
【0042】
本例の管継手の製造方法について上述したことは、第1通路口及び第2通路口どうしを連結する通路に、通路軸線が曲がった曲がり部を有する、他の中空の成形品を製造する方法についても同様である。