JP2011143562A - 中空体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産効率がよく、中空部を有していても一体に成形可能な中空体の製造方法を提供すること。
【解決手段】給水装置Ｘに用いられ、中空部を有する中空体Ｙの製造方法として、中空体Ｙの外形に対応した金型１００内に、水溶性又は加水分解型の第１の樹脂材料の中子１０３を配置させ、金型１００に非加水分解型であって疎水性を有する第２の樹脂材料を充填し、中空体Ｙを射出成形する工程と、射出成形された中空体Ｙの中空部に位置する中子１０３を加水分解により除去させる工程と、を備える構成とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、樹脂材料で成形された耐圧容器等の中空体の製造方法に関する。

水の給水に用いられるチェック弁やポンプ等の給水装置は、製造コストや重量の低減の観点から、樹脂材料により中空体、具体的にはチェック弁やポンプの耐圧容器が成形されている。

このような中空体の製造方法としては、金型内に中子を配置して樹脂材料により射出成形し、この成形物を金型から脱離させるとともに、中子を除去する方法が知られている。しかし、中空体の中空部の形状が複雑な場合や、成形物の開口よりも中空部の外形状が大の場合には中子を抜き出すことができない。

このため、中子を除去可能とするために、中空体を分割して成形するものや、スライドコアや溶融コア等の複数のコアを組み合わせて中空体の形状とした中子を用いて成形するもの（例えば特許文献１参照）等が知られている。また、このような中子に水溶性の中子を用い、成形後に中子を水によって溶かす方法が知られている（例えば特許文献２〜４参照）。

特開２００３−２６６４８１号公報 特開平０７−２４１８５７号公報 特開平０７−７６０２７号公報 特開平０８−２０７０５５号公報

上述した中空体の製造方法では、次のような問題があった。即ち、中空体を分割すると、ボルトやパッキン等が必要となり、組立工程や部品数の増大となる。また、給水装置の中空体は、耐圧容器として用いる場合には、組立部の強度の向上や、組立部のシール等の処理が必要となる。また、中空体の中空部の形状によっては中子を抜くことが困難であり、一体に成形可能な形状に制約がある。

また、複数のコアを組み合わせた中子を用いると、中子及び型が複雑になりコストが高くなる。さらに、水溶性の中子を用いる場合には、中子の耐熱温度が１００℃未満と、限界があるため、製品の材料として、スーパーエンジニアプラスティック等の高温成形する材料には適用できない、という問題もある。また、中子の除去に約１日程度の時間を要するため、生産性が低いという問題があった。一方、除去された中子は再利用できないという問題もある。

そこで本発明は、生産効率がよく、中空部を有していても一体に成形可能な中空体の製造方法を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の中空体の製造方法は次のように構成されている。

本発明の一態様として、給水装置に用いられ、その内部空間の内周面積よりも小さい開口部をその外面有する中空体の製造方法であって、前記中空体の外形に対応した成形型内に、前記内部空間の形状に形成された水溶性又は加水分解型の第１の樹脂材製の中子を配置させ、前記中空体の成形空間を形成する工程と、前記成形型内の前記成形空間に非加水分解型であって疎水性を有する第２の樹脂材を充填し、前記中空体を射出成形する工程と、前記射出成形された前記中空体の前記内部空間に位置する前記中子を加水分解により除去させる工程と、を備えることを特徴とする中空体の製造方法が提供される。

本発明によれば、生産効率がよく、且つ、一体成形が可能な中空部を有する中空体の製造方法を提供することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る中空体を用いた給水装置の構成を示す断面図。 同中空体の構成を示す断面図。 同中空体の構成を一部断面で示す平面図。 同中空体の製造方法に用いられる金型及び中子の構成を示す断面図。 同金型及び中子を用いて射出成形された中空体を示す断面図。 同中子を除去する工程を示す断面図。 本発明の第１の変形例に係る中空体を用いた給水装置の構成を示す斜視図。 同中空体の構成を示す上面図。 同中空体の構成を示す下面図。 同中空体の製造方法に用いられる金型、中子及び射出成形された中空体の要部を断面で示す説明図 本発明の第２の変形例に係る給水装置に用いられる中空体の構成を背面から示す平面図。 同中空体の構成を背面から示す断面図。 同中空体の構成を側面から示す断面図。 同中空体の製造方法に用いられる金型、中子及び射出成形された中空体の要部を断面で示す説明図。

以下、本発明の一実施の形態に係る給水装置に用いられる中空体の製造方法を図１〜６を用いて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る中空体Ｙを用いた給水装置Ｘの構成を示す断面図、図２は中空体Ｙの構成を示す断面図、図３は中空体Ｙの構成を一部断面で示す正面図、図４は同中空体Ｙの製造方法に用いられる金型１００及び金型１００に用いられる中子１０３の構成を一部断面で示す説明図、図５は同金型１００及び中子１０３を用いて射出成形された中空体Ｙの製造方法の一を示す断面図、図６は同中空体Ｙの中子１０３を除去する工程を示す断面図である。

なお、本実施の形態では、中空体Ｙは、一例としてチェック弁１に用いられる弁箱１１について説明する。以下、この弁箱１１を用いた給水装置Ｘの一であるチェック弁１の構成、及び、弁箱１１の製造方法を説明する。
図１に示すように、チェック弁１は、弁箱１１と、開閉弁１２と、を備えている。チェック弁１は、その二次側から一次側への水の逆流を防止可能に形成されている。

図１〜３に示すように、弁箱１１は、２面（主面）２１ａ，２１ｂが略正方形に形成されている。また、弁箱１１は、開閉弁１２の一部がその内部に配置される弁室２１と、この弁室２１と連続する吸込口２２と、弁室２１に設けられた吐出口２３と、弁室２１及び吸込口２２に接続された止め弁口２４と、弁室２１に設けられた接続口２５と、を備えている。

弁箱１１は、中空部である弁室２１の内部形状が、その開口部（例えば、吸込口２２及び吐出口２３）に比べて大に形成されている。弁箱１１は、樹脂材料を用いた射出成形により形成されている。なお、弁箱１１を形成する樹脂材料は、後述する第２の樹脂材料が用いられる。

弁室２１は、弁箱１１の一方の主面２１ａ側から開口して形成された開閉弁１２の一部を弁箱１１内に収納する中空部である。図１，３に示すように、弁室２１は、一方の主面２１ａ側の開口の周縁の一部、具体的には、等間隔に配置された４箇所に、開閉弁１２の一部をボルトＢ等で固定させる取付部２６が形成されている。

また、弁室２１は、弁室２１内に設けられ吸込口２２と連続する開口部２７の縁部に、開閉弁１２の一部が当接する弁座２８が形成されている。

吸込口２２は、他方の主面２１ｂに設けられ、弁室２１の開口部２７と連続して形成されている。吐出口２３は、その一方の主面２１ａに設けられ、一方の主面２１ａに接続された他の給水装置と接続することで、流路を形成する。

止め弁口２４は、弁箱１１の上面の一部から円筒状に開口し、その底面に設けられた吸込口２２と連続する第１孔部２４ａと、その底面付近の内側面の一部に設けられ弁室２１と連続する第２孔部２４ｂと、を備えている。また、止め弁口２４は、その内周面の上方に、雌ねじ部２４ｃが形成されている。なお、第１孔部２４ａの開口縁は、弁座が形成されている。また、止め弁口２４は、その内部に挿脱自在に形成された止め弁２９が設けられている。

止め弁２９は、円筒状に形成され、雌ねじ部２４ｃと螺合する雄ねじ部２９ａと、その先端に形成された弁部２９ｂと、雄ねじ部２９ａ及び弁部２９ｂの間であって、その側面に設けられたパッキン２９ｃと、その周面間を挿通する挿通孔２９ｄと、を備えている。

止め弁２９は、弁部２９ｂを第１孔部２４ａに当接することで、第１孔部２４ａを閉塞可能に形成されている。また、止め弁２９は、弁部２９ｂを第１孔部２４ａから離間させることで、その周囲及び挿通孔２９ｄを介して第１孔部２４ａ及び第２孔部２４ｂを連続させ、吸込口２２及び弁室２１を連通可能に形成されている。即ち、止め弁２９は、吸込口２２及び弁室２１をバイパスし、チェック弁１をバイパス水路とする場合に用いられる。

なお、簡単に説明すると、このような止め弁口２４に設けられる止め弁２９は、交互並列ポンプにチェック弁１を用いる場合等に、一方のポンプの揚水完了後に、他方のポンプに設けられた止め弁２９を開とすることで、他方のポンプ内に水を充填し、呼水の手間を省略可能とする場合に用いられる。また、吸い上げに用いるポンプ等において、吸込み側フート弁に微小漏れがある場合に、ポンプ内の落水を回避するために、ポンプ吐出側配管内の水を連通可能とする場合にも用いられる。なお、ここでは、止め弁２９の構成及び用途については、省略する。

接続口２５は、弁箱１１の下面の一部から開口して形成され、弁室２１と連続する挿通孔により形成されている。また、接続口２５は、その内面に、雌ネジ部２５ａが形成され、雄ねじ部を有するプラグ等により閉塞可能に形成されている。この接続口２５は、例えば、圧力測定時に圧力計等の機器を接続可能な接続部である。

開閉弁１２は、弁体３１と、この弁体３１を往復動可能に支持するとともに、弁箱１１に固定される支持座３２と、を備えている。

弁体３１は、軸体３５と、この軸体３５に設けられ、弁座２８と当接可能に形成された弁部３６と、弁部３６を弁座２８に所定の押圧力で押圧可能な弾性部材３７と、を備えている。弁部３６は、軸体３５と一体に成形され、弾性部材３７の一方の端部が当接する座部３６ａと、この座部３６ａに設けられ、少なくとも弁座２８と当接することで、弁座２８をシール可能なシール部３６ｂと、を備えている。なお、シール部３６ｂは、例えば、樹脂部材により形成されている。

支持座３２は、取付部２６にボルトＢ等により固定可能に形成された固定部３８と、軸体３５を往復動可能に案内し、且つ、支持する孔部３９と、を備えている。また、支持座３２は、弾性部材３７の他方の端部が当接する座部３２ａが形成されている。なお、弾性部材３７は、弁体３１がフリーの状態、即ち、圧力の印加がない状態で、シール部３６ｂが弁座２８に当接可能なバネ係数を有していればよい。

このように構成された、チェック弁１に用いられる中空体Ｙである弁箱１１は、金型１００及び中子１０３を用いた射出成形により製造される。次に、弁箱１１の製造方法、及び、弁箱１１の製造に用いられる金型１００及び中子１０３について、図４〜６を用いて説明する。
図４に示すように、金型１００は、給水装置Ｘの中空体Ｙを成形する射出成形機の金型（成形型）である。金型１００は、主型１０１と、主型１０１に接離可能に組み合う副型１０２とから構成される。また、金型１００は、その内部に中子１０３が配置される。

主型１０１の内面には、図４及び図５にその形状を示す弁箱１１の一方側（以下、「下方」として説明）の外形状が形成されている。また副型１０２の内面には、同弁箱１１の他方側（以下「上方」として説明）の外形が形成されている。

金型１００は、主型１０１及び副型１０２の内面に、弁箱１１の外面の形状（外形状）を成形するための外形状成形部１０４と、中子１０３の組み込み時に、中子１０３の一部を狭持する狭持部１０５と、が形成されている。主型１０１には、その外面から内面にかけて貫通する、樹脂注入口１０６が設けられている。

なお、金型１００は、主型１０１及び副型１０２が、それぞれ弁箱１１の外形状の下方及び上方の外形が形成されているとしたが、弁箱１１の前方及び後方（図１、２、４では左側及び右側）の外形がそれぞれ形成される構成であってもよい。

中子１０３は、その外形状が、弁箱１１の内形状である、弁室２１、吸込口２２、吐出口２３、止め弁口２４及び接続口２５と略同一形状に形成されている。即ち、中子１０３は、その外形状が、弁箱１１の内面形状（中空体Ｙの中空部の形状）に形成されている。中子１０３は、主型１０１及び副型１０２の狭持部１０５により狭持される保持部１０７を有している。

中子１０３は、第１の樹脂材料により形成されている。第１の樹脂材料は、水溶性または加水分解型であって高い成形温度に耐えられる樹脂材料である。具体的には、第１の樹脂材料は、水溶性ポリアクリル酸誘導体又はポリメタクリル酸誘導体等で形成されている。このような第１の樹脂材料は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリヒドロキシエチルメタクリレート（ＰＨＥＭＡ）等である。

次に、この金型１００及び中子１０３を用いた弁箱１１の製造方法を説明する。
先ず、金型１００内に、中子１０３を組み込む（インサートする）。具体的には、中子１０３の保持部１０７を、狭持部１０５に狭持させ、金型１００内に中子１０３を配置させる。このように、金型１００に中子１０３をインサートさせることで、外形状成形部１０４と中子１０３の外面との間に、弁箱１１の形状（弁箱１１の肉部形状）の空間Ｈが形成されることとなる。

次に、中子１０３のインサートを終えた金型１００を用いて、射出成形を行う。具体的には、金型１００の樹脂注入口１０６から空間Ｈへ、弁箱１１の成形に必要な体積の第２の樹脂材料を射出する。

なお、第２の樹脂材料は、非加水分解型であり、具体的には、汎用樹脂、エンジニアリングプラスティック、又は、スーパーエンジニアリングプラスティック等である。このような第２の樹脂材料には、成形温度の高い高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等がある。

このような中空体の外郭を形成する第２の樹脂材料は、第１の樹脂材料の除去時、具体的には、後述するオートクレーブ法により、第１の樹脂材料が水蒸気または熱水により容易にかつ完全に除去される際にも、影響を及ぼされず、良好な形態保持性を維持することが可能となる。

第２の樹脂材料の射出により、空間Ｈに第２の樹脂材料が注入され、例えば、１２０〜１５０℃の成形温度で成形される。この射出成形により、図５に示すように、中子１０３がその内部に設けられた弁箱１１が成形される。

射出成形後、図５に示すように、金型１００内から中子１０３を有する弁箱１１を脱離させるとともに、図６に示すように、オートクレーブ法により、弁箱１１から中子１０３を除去する。

なお、オートクレーブ法は、例えば、中空体Ｙ（弁箱１１）及び中空体Ｙに設けられた中子１０３を高温・高圧水蒸気雰囲気下にさらす方法、又は、高温・高圧水蒸気内の熱水と接触させる方法等である。

本実施の形態では、図６に示すように、オートクレーブ法として、例えば、高温・高圧の水蒸気雰囲気内に設置された水槽内の熱水Ｗ中に射出成形体である弁箱１１及び中子１０３を浸漬させる方法を用いる。このようなオートクレーブ法は、中子１０３を形成する第１の樹脂材料を、中子１０３の外部と接触している部分等から完全に溶出・除去させることができる。

中子１０３は、水溶性若しくは加水分解性の第１の樹脂を使用し、弁箱１１の外郭を構成する第２の樹脂は非加水分解性樹脂で疎水性の樹脂を使用している。このため、オートクレーブ法により、第１の樹脂材料（中子１０３）は、水蒸気及び熱水による第１の樹脂材料の加水分解や溶解、熱による溶融や融解等により、熱水Ｗ中に完全に溶出される。また、第２の樹脂は熱水Ｗ中に溶出されない。

また、オートクレーブ法における温度は、第２の樹脂の融点よりも低く、かつ、第１の樹脂の融点よりも高いことが必要であり、例えばオートクレーブ内の圧力や温度は、より具体的には、圧力が２〜１５気圧、望ましくは３〜１０気圧、より望ましくは７〜１０気圧、温度が１０５℃〜２００度、望ましくは１３０〜１８０℃、より望ましくは１６５〜１８０℃であることが好ましい。

これらの条件でオートクレーブ法を行なうことにより、６〜１５時間程度で、第１の樹脂材料が完全に熱水Ｗ中に溶出する。中子１０３が全て除去されると、図２及び図３に示されるように、弁箱１１の全体の成形を終える。このようにして、中空部が複雑な形状を有する中空体である弁箱１１を、寸法精度が良好に製造することができる。

なお、中子１０３の成形は射出成形でよい。しかも、弁箱１１の内部からの中子１０３の溶出は、中子１０３の弁箱１１から外部に露出する部分に水蒸気や熱水を接触させるだけでよい。

このようにして得られた弁箱１１を乾燥させることにより、所望の複雑な中空構造（中空部）を有し、継ぎ目のない中空体Ｙ（弁箱１１）を得ることができる。

このように構成された給水装置Ｘの一であるチェック弁１は、二次側から一次側への逆流を防止する逆流防止機能を有している。また、チェック弁１に用いられる弁箱１１は、第２の樹脂材料によりその形状が一体に成形されているため、高い耐圧性能を有する耐圧容器となる。このため、弁箱１１の破損を防止することが可能となり、チェック弁１の信頼性の向上となる。

即ち、チェック弁１の弁箱１１は、耐圧容器として、給水時、又は、逆流防止時において、高い水圧が印加される場合がある。しかし、本実施の形態に係る弁箱１１はその複雑な形状が射出成形により一体に成形されているため、分割して成形した中空体に比べ、その耐久圧力は高い。このため、弁箱１１の破損を確実に防止可能となり、チェック弁１の信頼性を向上することが可能となる。

また、弁箱１１を成形するに際し、中子１０３を構成する第１の樹脂材料に水溶性もしくは加水分解型の樹脂材料を用いたため、分解時間が早く、生産効率が良い。しかも、溶け出した第１の樹脂材料は再利用できるという効果もある。なお、ここで、第１の樹脂材料の再利用とは、第１の樹脂材料の原料は、他の製品の成型過程で発生した廃スプランナー等の廃材を利用できる点、及び、第１の樹脂材料の加水分解除去後に、セメント工場等のサーマルリサイクル源燃料として活用可能となる点、等がある。なお、このようなことにより、化石燃料の使用量を削減可能となり、環境負荷を低減できる。

また、中子１０３を形成する第１の樹脂材料に、耐熱温度が高いものを用いたことで、射出成形する中空体を形成する第２の樹脂材料も高い耐熱温度を有する材料を用いることが可能となる。また、第２の樹脂材料は、第１の樹脂材料の融点温度よりも高い材料とすることで、第２の樹脂材料の融点温度より低い温度の水蒸気及び熱水により、第１の樹脂材料を除去可能となる。即ち、第１の樹脂材料の除去において、水による分解作用だけでなく、熱による分解作用も得られることから、中子１０３の除去時間が短縮されることとなる。

上述したように本発明の給水装置Ｘに用いられる中空体Ｙによれば、樹脂材料により中空体Ｙを成形するに際し、中子を構成する水溶性または加水分解型の第１の樹脂材を水蒸気又は熱水で除去するため、分解時間が早く、生産効率が良い。また、中子１０３は、第１の樹脂材料として水溶性又は加水分解型の樹脂材を用いるため、複雑な中子１０３とすることが可能となり、中空体Ｙを分割して成形することもない。

即ち、一体中空体Ｙの一体成形が可能となる。しかも、溶け出した第１の樹脂材料は再利用できる。このため、製造コストを低減させ、生産性を向上することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。即ち、給水装置Ｘに用いられる耐圧容器であって、中空部を有する中空体Ｙであれば、上述したチェック弁１に用いられる弁箱１１と同様の効果を得ることができる。以下、本発明の一実施の形態に係る給水装置Ｘ及び中空体Ｙの製造方法の第１の変形例を説明する。

本発明の一実施の形態の第１の変形例に係る給水ポンプ１Ａ（給水装置Ｘ）及び給水ポンプ１Ａに用いられるベース１１Ａ（中空体Ｙ）、及び、その製造方法を図７〜１０を用いて説明する。なお、上述した一実施の形態に係る給水装置Ｘ（１）及び中空体Ｙ（１１）の製造方法と同様の構成には同一符号を付すとともに、その構成及び製造方法についての説明は省略する。

図７は本発明の一実施の形態の第１の変形例に係るベース１１Ａを用いた給水ポンプ１Ａの構成を示す斜視図、図８はベース１１Ａの構成を示す上面図、図９はベース１１Ａの構成を示す下面図、図１０は同ベース１１Ａの製造方法に用いられる金型１００Ａ、中子１０３Ａ及び射出成形されたベース１１Ａの要部を断面で示す説明図である。

図７に示すように、給水ポンプ１Ａは、樹脂材で一体成形されたベース１１Ａと、ベース１１Ａに設けられ、モータ４１を有するポンプ（不図示）と、ベース１１Ａ上にビスやクランプ等の固定部材４２ａで固定される、ベース１１Ａ上を覆うカバー４２と、を備えている。また、給水ポンプ１Ａは、アキュムレータ（蓄圧装置）４３と、ポンプの吐出流量及び吐出圧力の少なくとも一方を検出する検出器４４と、モータ４１の制御を行なうインバータ４５と、配管等と接続するフランジ部４６と、を備えている。また、給水ポンプ１Ａは、検出器４４やインバータ４５に接続され、外部電源から電力を供給する電源ケーブル４７と、接地をおこなうアース４８と、を備えている。

図７〜１０に示すように、ベース１１Ａは、その上面に各構成品を配置させる凹凸を適宜有し、給水ポンプ１Ａの設置の際にその下部で接地させるベース本体５１と、このベース本体５１に一体成形され流路を形成する流路部５２及び自吸部５３と、を備えている。即ち、ベース１１Ａは、ベース本体５１、流路部５２及び自吸部５３が一体に成形されることで構成されている。ベース本体５１は、接地側が開口する箱状に形成され、その内部には、図８、９に示すように補強用のリブ５５が複数設けられている。

図８、１０に示すように、流路部５２は、吸込口５６ａを有する吸込流路部（吸込流路）５６と、吸込流路部５６と連続し、ポンプのインペラを収納するポンプケーシング５７と、ポンプケーシング５７に連通された自吸部５３の自吸室５８と、を備えている。

また、流路部５２は、自吸室５８と検出器４４を介して連続する吐出流路部５９と、を備えている。なお、吐出流路部５９には、アキュムレータ４３を取付可能なアキュムレータ取付部５３ａ、及び、吐出口５９ｂが設けられている。

自吸部５３は、その下部がその内側面積と同一、又は、内側面積より拡口して開口し、ベース本体５１に一体成形された自吸室５８を備えている。また、自吸部５３は、自吸室５８内部を底部側で仕切るとともに天井部で連続する２つの空間に仕切る気液分離板６０が形成されている。即ち、自吸部５３は、気液分離板６０により、自吸室５８の内部空間が天井側で連続する２つの空間に仕切られている。

自吸部５３は、ベース本体５１の上面に設けられ、自吸室５８内部を外部と連続することで、検出器４４への流路を形成する開口部５８ａと、プラグＰ等により閉塞自在に形成された呼水用の呼水穴５８ｂと、を備えている。なお、開口部５８ａは、その開口面積が、自吸室５８の内周面積よりも小さい。なお、自吸部５３の底面は、ベース本体５１と一体に形成されている。

ポンプは、例えばカスケードポンプ（渦流れポンプ）が用いられる。ポンプは、鉛直方向に配置されるモータ４１の回転軸に固定される羽根車が、ポンプケーシング５７に収納されることで形成される。なお、ポンプケーシング５７と羽根車との間には、インナーケーシングを有していても良い。

検出器４４は、インバータ４５に電気的に接続され、自吸室５８から吐出流路部５９までの流路を形成し、この間の流量及び圧力の少なくとも一方を検出可能に形成されている。

インバータ４５は、モータ４１及び検出器４４に電気的に接続され、検出器４４で検出された流量又は圧力に基づいて、モータ４１を制御可能に形成されている。このようなインバータ４５は、例えば家庭用電源に電源ケーブル４７を接続することで電力が供給される。フランジ部４６は、吸込口５６ａに接続される吸込フランジ４６ａと、吐出口５９ａに接続される吐出フランジ４６ｂと、を備えている。

このように構成された給水装置Ｘである給水ポンプ１Ａの中空体Ｙであるベース１１Ａは、射出成形により形成される。次に、中空体であるベース１１Ａの製造方法、及び、ベース１１Ａの製造に用いられる金型１００Ａについて、図７〜１０を用いて説明する。

図１０に示すように、金型１００Ａは、給水装置の中空体を成形する射出成形機の金型（成形型）である。金型１００Ａは、主型と、主型に接離可能に組み合う副型とから構成される。なお、図１０には、副型１０２ａのみを表示し、主型は省略して説明する。

主型の内面には、ベース１１Ａの下方側（以下「下方」として説明）の外形状が形成されている。また副型１０２Ａの内面には、同ベース１１Ａの他方側（以下「上方」として説明）の外形が形成されている。

即ち、金型１００Ａは、主型及び副型１０２Ａの内面に、ベース１１Ａの外面の形状（外形状）を成形するための外形状成形部１０４Ａと、中子１０３Ａの組み込み時に、中子１０３Ａの一部を狭持する狭持部１０５Ａが形成されている。なお、図示しない主型には、主型１０１と同様に、その外面から内面にかけて貫通する、樹脂注入口１０６が設けられている。なお、金型１００Ａは、主型及び副型１０２Ａが、それぞれベース１１Ａの外形状の下方及び上方の外形が形成されているとしたが、これに限定されない。

中子１０３Ａは、ベース１１Ａの内部形状である流路部５２と略同一形状に形成されている。このため、金型１００Ａに中子１０３Ａをインサートすることで、金型１００Ａの内面と中子１０３Ａの外面との間に、ベース１１Ａの形状（ベース１１Ａの肉部形状）の空間が形成されることとなる。また、中子１０３Ａは、主型及び副型１０２Ａの狭持部１０５Ａにより狭持される保持部１０７Ａを有している。なお、中子１０３Ａは、上述した中子１０３と同様に、第１の樹脂材料により形成されている。

次に、この金型１００Ａ及び中子１０３Ａを用いて、中空部である自吸室５８を有するベース１１Ａの製造方法を説明する。
先ず、金型１００Ａの狭持部１０５Ａに中子１０３Ａの保持部１０７Ａを狭持させて金型１００Ａに中子１０３Ａを組み込む。次に、中子１０３Ａのインサートを終えた金型１００Ａを用いて、射出成形を行う。具体的には、金型１００Ａの樹脂注入口１０６から金型１００Ａ内の空間Ｈへ、ベース１１Ａの成形に必要な体積の第２の樹脂材料を射出する。

第２の樹脂材料の射出により、金型１００Ａ及び中子１０３Ａ間の空間Ｈに第２の樹脂材料が注入され、その中空部（内部）に中子１０３Ａが設けられた状態のベース１１Ａ（中空体）が、例えば、１２０〜１５０℃の成形温度にて、射出成形される。この射出成形後、金型１００Ａ内から中子１０３Ａを有するベース１１Ａを脱離させ（取り出し）、オートクレーブ法により、ベース１１Ａから中子１０３Ａを除去する。なお、ベース１１Ａから中子１０３Ａをオートクレーブ法により除去する工程は、上述した弁箱１１から中子１０３を除去する工程と略同一であるため、その詳細な説明は省略する。

中子１０３Ａを除去したベース１１Ａを乾燥させることにより、所望の複雑な中空部である流路部５２及び自吸室５８を有し、継ぎ目のないベース１１Ａ（中空体）を得ることが可能となる。

このように構成された給水装置の一である、給水ポンプ１Ａによれば、ベース１１Ａとして、ベース本体５１に流路部５２である、吸込流路部５６、ポンプケーシング５７、自吸室５８及び吐出流路部５９を第２の樹脂材料により一体成形することで形成される。このように、ベース１１Ａにベース本体５１と流路部５２を一体成形することで、製造コストを低減することが可能となる。

また、従来、このような給水ポンプでは、自吸部５３は、その自吸室５８が開口部５８ａよりも大きいため、自吸室５８内の型（中子）を開口部５８ａから抜くことができず、例えば、自吸部５３の底面を別体として、分離可能とし、この底面を開口させて中子を抜く構成としていた。このため、自吸部５３と、その底面との接続には、ボルト等の他の構成品が必要となるとともに、その接続部の強度が弱く、信頼性の低下にもなる。

即ち、このような構成は、中子の抜き等を考慮する必要がある。特に自吸部５３のように、一部が開口し、その内部に所定の容積を有する空間を成形するには、型の抜き等を考慮するか、若しくは、溶融中子を用いる必要がある。型抜きを行なう場合、特に、自吸部５３のように、その内部に空間を有し、内部空間の容積よりも開口部が小さい形状から中子を抜くのは容易でない。また、溶融中子を用いる場合、溶融中子は一度使用後溶融してしまうため、費用が高くなる。

しかし、ベース１１Ａは、金型１００Ａ及び第１の樹脂材料により形成された中子１０３Ａで形成された空間Ｈに、第２の樹脂材料を射出して成形することで、自吸部５３の自吸室５８をベース本体５１に一体に成形可能となる。即ち、ベース１１Ａは、ベース本体５１及び流路部５２を樹脂により一体に成形することが可能となり、ベース１１Ａが、複数の部材を別途組み立てる構成とする必要がない。また、ベース１１Ａは、金型１００Ａ及び中子１０３Ａによりその形状が形成されるため、複雑な形状であっても、製造時間を短縮することが可能となる。

また、ベース１１Ａは、ベース１１Ａの成形用の金型１００Ａを一度製作すれば、ベース１１Ａの成形が繰返し可能となり、量産に適している。また、ベース１１Ａを、第２の樹脂材料で成形することで、金属材料と比較して樹脂材料は安価である。このため、ベース１１Ａ及び給水ポンプ１Ａの製造コストの低減が可能となる。また、ベース１１Ａは、軽量化となる。これにより、ベース１１Ａを用いた給水ポンプ１Ａの軽量化にもなる。

さらには、ベース１１Ａは、一体に成形されているため、高い耐圧性能を有する耐圧容器となる。このため、ベース１１Ａの破損を防止することが可能となり、給水ポンプ１Ａの信頼性の向上となる。

即ち、給水ポンプ１Ａのベース１１Ａは、給水装置Ｘの中空体Ｙとして、給水時、又は、逆流防止時において、高い水圧が印加される場合がある。しかし、本実施の形態に係るベース１１Ａは、一体成形されているため、ベース１１Ａを分割して成形したものに比べ、その耐久圧力は高い。このため、ベース１１Ａの破損を確実に防止可能となり、給水ポンプ１Ａの信頼性を向上することが可能となる。

上述したように、第１の変形例に係る給水ポンプ１Ａ及びベース１１Ａは、上述したチェック弁１及び弁箱１１と同様の効果を有することとなる。また、給水ポンプ１Ａ及びベース１１Ａの強度が向上し、給水ポンプ１Ａの信頼性を向上することが可能となる。

次に、本発明の一実施の形態の第２の変形例に係る渦巻きポンプ１Ｂ（給水装置Ｘ）及び渦巻きポンプ１Ｂに用いられるポンプケーシング１１Ｂ（中空体Ｙ）の製造方法を図１１〜１４を用いて説明する。なお、上述した給水装置Ｘ（１，１Ａ）及び中空体Ｙ（１１、１１Ａ）の製造方法と同様の構成には同一符号を付すとともに、その構成及び製造方法についての説明は省略する。

図１１は本発明の一実施の形態の第２の変形例に係る渦巻きポンプ１Ｂに用いられるポンプケーシング１１Ｂの構成を背面から示す平面図、図１２は同ポンプケーシング１１Ｂの構成を背面から示す断面図、図１３はポンプケーシング１１Ｂの構成を側面から示す断面図、図１４は同ポンプケーシング１１Ｂの製造方法に用いられる金型１００Ｂ、中子１０３Ｂ及び射出成形されたポンプケーシング１１Ｂの要部を断面で示す説明図である。

なお、本第２の変形例では、給水装置Ｘの一として渦巻きポンプ１Ｂに用いられる、中空体であるポンプケーシング１１Ｂの構成、及び、ポンプケーシング１１Ｂの製造方法を説明する。なお、渦巻きポンプ１Ｂの詳細な構成等の説明は省略する。
図１１〜１３に示すように、渦巻きポンプ１Ｂに用いられる中空体であるポンプケーシング１１Ｂは、皿状に形成されている。具体的には、ポンプケーシング１１Ｂは、その一方の端面（図１３中左側面に位置）に設けられた吸込口７１と、その外周面に設けられた吐出口７２と、その内面側に設けられインペラを収納するインペラ室７３と、を備えている。

また、ポンプケーシング１１Ｂは、吸込口７１が設けられた面とは他方の端面に設けられ、ポンプケーシング１１Ｂの皿状を形成する開口部７４と、その下方であってその外面からインペラ室７３に貫通し、ポンプケーシング１１Ｂ内の水抜きが可能な貫通孔７５を備えている。インペラ室７３の外面に連続して設けられ、インペラ室７３で増圧されたまた、ポンプケーシング１１Ｂは、吸込口７１に設けられた吸込フランジ７１ａと、吐出口７２に設けられた吐出フランジ７２ｂと、を備えている。

インペラ室７３は、渦巻きポンプ１Ｂに設けられるインペラ９０を収納可能に形成されている。なお、図１１，１２中、インペラ９０の外形線を二点鎖線で示す。インペラ室７３は、その内面形状が、吐出口７２の延長上の一部がインペラの外径と略同一の半径であって、図１１，１２中、時計回りに漸次その半径が増大し、吐出口７２と連続する部位で最大半径を形成するインボリュート曲線状により形成されている。即ち、吐出口７２の延長上の一部から、略３６０°回転して、吐出口７２の延長上の若干手前までのインペラ室７３の内周面とインペラ９０の外周面（周縁部）との差が漸次大となる形状に形成されている。

これにより、インペラ室７３の内周面とインペラ９０の周縁部が位置する隙間が、吐出口７２の延長上から漸次拡口して吐出口７２へと連続することで、インペラ９０により増圧された水が効率よく吐出口７２へと流れるように、水の流路部が形成されている。

この流路部は、ポンプケーシング１１Ｂの開口部７４よりもその外形が大に形成されている。即ち、図１１においては、開口部７４側からインペラ室７３の外周面の一部は視認できない形状であり、インペラ室７３から開口部７４側へ、中子等をスライドさせて抜くことができない形状に形成されている。

次に、ポンプケーシング１１Ｂの製造方法、及び、ポンプケーシング１１Ｂの製造に用いられる金型１００Ｂ及び中子１０３Ｂについて、図１４を用いて説明する。

図１４に示すように、金型１００Ｂは、給水装置の中空体を成形する射出成形機の金型（成形型）である。金型１００Ｂは、主型１０１Ｂと、主型１０１Ｂに接離可能に組み合う副型１０２Ｂとから構成される。例えば、主型１０１Ｂの内面には、図１４にその形状を示すポンプケーシング１１Ｂの上方の外形状が形成されている。また副型１０２Ｂの内面には、同ポンプケーシング１１Ｂの上方の外形が形成されている。

金型１００Ｂは、主型１０１Ｂ及び副型１０２Ｂの内面に、ポンプケーシング１１Ｂの外形状を成形するための外形状成形部１０４Ｂと、中子１０３Ｂの組み込み時に、中子１０３Ｂの一部を狭持する狭持部１０５Ｂが形成されている。なお、主型１０１Ｂには、主型１０１Ｂと同様に、その外面から内面にかけて貫通する、樹脂注入口１０６が設けられている。なお、金型１００Ｂは、主型１０１Ｂ及び副型１０２Ｂが、ポンプケーシング１１Ｂの外形状を成形可能であれば、例えば複数に分割されていてもよく、他の形状構成であってもよい。

次に、この金型１００Ｂを用いて、ポンプケーシング１１Ｂの製造方法を説明する。
先ず、金型１００Ｂの狭持部１０５Ｂに中子１０３Ｂを配置し、金型１００Ｂに中子１０３Ｂを組み込む（インサートする）。

この中子１０３Ｂは、ポンプケーシング１１Ｂの内部形状である吸込口７１、吐出口７２、インペラ室７３、開口部７４及び貫通孔７５等と、略同一形状に形成されている。このため、金型１００Ｂに中子１０３Ｂをインサートすることで、金型１００Ｂの内面と中子１０３Ｂの外面との間に、ポンプケーシング１１Ｂの形状（ポンプケーシング１１Ｂの肉部形状）の空間Ｈが形成される。また、中子１０３Ｂは、狭持部１０５Ｂで狭持される保持部１０７Ｂを有している。なお、この中子１０３Ｂは、第１の樹脂材料により形成されている。

次に、中子１０３Ｂのインサートを終えた金型１００Ｂを用いて、射出成形を行う。具体的には、樹脂注入口１０６から金型１００Ｂの空間Ｈ内へ、ポンプケーシング１１Ｂの成形に必要な体積の第２の樹脂材料を射出する。

このような第２の樹脂材料の射出により、図１４に示すように、その中空部（内部）に中子１０３Ｂが設けられた状態のポンプケーシング１１Ｂが、例えば、１２０〜１５０℃の成形温度にて、射出成形される。

この射出成形後、金型１００Ｂ内から中子１０３Ｂを有するポンプケーシング１１Ｂを脱離させ（取り出し）、オートクレーブ法により、ポンプケーシング１１Ｂから中子１０３Ｂを除去する。なお、ポンプケーシング１１Ｂから中子１０３Ｂをオートクレーブ法により除去する工程は、上述した弁箱１１及びベース１１Ａから中子を除去する工程を略同一であるため、その詳細な説明は省略する。

次に、中子１０３Ｂを除去したポンプケーシング１１Ｂを乾燥させることにより、吸込口７１、吐出口７２、インペラ室７３、開口部７４及び貫通孔７５等の所望の複雑な中空部を有し、且つ、継ぎ目のない一体に成形されたポンプケーシング１１Ｂ（中空体）を得ることができる。

このように構成された給水装置Ｘの中空体Ｙの一である、渦巻きポンプ１Ｂのポンプケーシング１１Ｂによれば、ポンプケーシング１１Ｂは、複雑な中空部を有していても一体に成形されているため、高い耐圧性能を有する中空体Ｙとなる。このため、ポンプケーシング１１Ｂの破損を防止することが可能となり、渦巻きポンプ１Ｂの信頼性の向上となる。

即ち、渦巻きポンプ１Ｂのポンプケーシング１１Ｂは、給水装置Ｘの中空体Ｙとして、給水時、又は、逆流防止時において、高い水圧が印加される場合があるが、上述した弁箱１１及びベース１１Ａと同様に、分割して成形した中空体に比べ、その耐久圧力は高い。このため、ポンプケーシング１１Ｂの破損を確実に防止可能となり、渦巻きポンプ１Ｂの信頼性を向上することが可能となる。

また、ポンプケーシング１１Ｂを成形するに際し、中子１０３Ｂを上述した中子１０３，１０３Ａと同一材料の第１の樹脂材料を用いたため、上述した弁箱１１及びベース１１Ａと同様に、分解時間が早く、生産効率が良い。しかも、溶け出した第１の樹脂材料は再利用できるという効果もある。

同様に、中子１０３Ｂを形成する第１の樹脂材料に、耐熱温度が高いものを用いたことで、射出成形するポンプケーシング１１Ｂを形成する第２の樹脂材料も高い耐熱温度を有する材料を用いることが可能となる。

即ち、上述した弁箱１１及びベース１１Ａと同等の効果を有することとなる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。上述した例では、給水装置は、チェック弁１、給水ポンプ１Ａ及び渦巻きポンプ１Ｂを用いて説明したが、これに限定されない。即ち、第１の樹脂材料で成形した中子を用いて第２の樹脂材料で成形した中空体を用いる給水装置であれば、他のポンプや弁であってもよく、また、配管類であってもよい。

同様に、上述した例では、中空体は、弁箱１１、ベース１１Ａ及びポンプケーシング１１Ｂを用いて説明したが、これに限定されない。中空体は、上述したように、第１の樹脂材料で成形された中子により、その中空部（中空構造）を有する第２の樹脂材料で成形されたものであれば、他の構成であってもよい。また、上述した例では、金型１００〜１００Ｂは２つの型（１０１〜１０１Ｂ、１０２〜１０２Ｂ）を用いた例を説明したが、これに限定されない。即ち、金型は、主型と複数の副型等のように、２つ以上の型によって構成されてもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

再利用できる中子を用いるとともに、中子の除去時間を短縮することで、多種少量生産には適した、その内部に中空部を有し、中子の引き抜きが困難な中空部を有する中空体を提供できる。

１…チェック弁、１Ａ…給水ポンプ、１Ｂ…渦巻きポンプ、１１…弁箱、１１Ａ…ベース、１１Ｂ…ポンプケーシング、１２…開閉弁、２１…弁室、２１ａ…一方の主面、２１ｂ…他方の主面、２２…吸込口、２３…吐出口、２４…止め弁口、２４ａ…第１孔部、２４ｂ…第２孔部、２５…接続口、２５ａ…雌ネジ部、２６…取付部、２７…開口部、２８…弁座、２９…止め弁、２９ｂ…弁部、３１…弁体、３２…支持座、３２ａ…座部、３５…軸体、３６…弁部、３６ａ…座部、３６ｂ…シール部、３７…弾性部材、３８…固定部、３９…孔部、４１…モータ、４２ａ…固定部材、４２…カバー、４３…アキュムレータ、４４…検出器、４５…インバータ、４６…フランジ部、４６ａ…吸込フランジ、４６ｂ…吐出フランジ、４７…電源ケーブル、４８…アース、５１…ベース本体、５２…流路部、５３…自吸部、５３ａ…アキュムレータ取付部、５５…リブ、５６ａ…吸込口、５６…吸込流路部、５７…ポンプケーシング、５８…自吸室、５８ａ…開口部、５８ｂ…呼水穴、５９…吐出流路部、５９ｂ…吐出口、５９ａ…吐出口、６０…気液分離板、７１…吸込口、７１ａ…吸込フランジ、７２…吐出口、７２ｂ…吐出フランジ、７３…インペラ室、７４…開口部、７５…貫通孔、９０…インペラ、１００〜１００Ｂ…金型、１０１〜１０１Ｂ…主型、１０２〜１０２Ｂ…副型、１０３〜１０３Ｂ…中子、１０４〜１０４Ｂ…外形状成形部、１０５〜１０５Ｂ…狭持部、１０６…樹脂注入口、１０７〜１０７Ｂ…保持部、Ｂ…ボルト、Ｈ…空間、Ｐ…プラグ、Ｗ…熱水、Ｘ…給水装置、Ｙ…中空体。

Claims (4)

1. 給水装置に用いられ、その内部空間の内周面積よりも小さい開口部をその外面有する中空体の製造方法であって、
   前記中空体の外形に対応した成形型内に、前記内部空間の形状に形成された水溶性又は加水分解型の第１の樹脂材製の中子を配置させ、前記中空体の成形空間を形成する工程と、
   前記成形型内の前記成形空間に非加水分解型であって疎水性を有する第２の樹脂材を充填し、前記中空体を射出成形する工程と、
   前記射出成形された前記中空体の前記内部空間に位置する前記中子を加水分解により除去させる工程と、
   を備えることを特徴とする中空体の製造方法。
2. 前記第１の樹脂材は、水溶性ポリアクリル酸誘導体又はポリメタクリル酸誘導体であることを特徴とする請求項１に記載の中空体の製造方法。
3. 前記第２の樹脂材は、汎用樹脂又はエンジニアリングプラスティックであることを特徴とする請求項１に記載の中空体の製造方法。
4. 前記第２の樹脂材は、前記第１の樹脂材よりも融点が高いことを特徴とする請求項１に記載の中空体の製造方法。

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