JP2016194370A - 曲管構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】小径の曲管に適用可能で且つ流体の圧力損失を低減できる曲管構造を得る。【解決手段】曲管構造は、樹脂で形成され、軸線方向の一部に屈曲部を有する管本体と、前記屈曲部の屈曲方向内側内周に、前記管本体の軸線方向に沿って形成され、前記管本体の流路断面積を拡大するための断面積拡大部と、を有し、前記断面積拡大部は、前記軸線方向から見た形状が、前記管本体の外周側へ凸となっている凹部である。【選択図】図3

Description

本発明は、流体の流路を構成する配管の曲がり部分に適用される曲管構造に関するものである。
従来、流体の流路を構成する配管の曲がり部分に適用される曲管としては、例えば、特許文献1、2がある。特許文献1では、屈曲部の内周面内側の給水管挿入ストッパー突起をR形状に改良することで圧力損失(ヘッドロス)の少ない構成としている。また、特許文献2では、内金型の主コアの引抜移動時にアンダーカット部により揺動部材が成形位置から内方の退避位置に退避揺動すると共に、摺動部材がアンダーカット部により成形位置から内方の退避位置へ退避摺動するようになっている。そして、この揺動部材の退避揺動及び摺動部材の退避摺動により主コアを曲管から引抜くことができるようになっている。
特開2010−64472号公報 特開2009−285905号公報
本発明は、小径の曲管に適用可能で且つ流体の圧力損失を低減できる曲管構造を提供する。
本発明の第1の態様に記載の曲管構造は、樹脂で形成され、軸線方向の一部に屈曲部を有する管本体と、前記屈曲部の屈曲方向内側内周に、前記管本体の軸線方向に沿って形成され、前記管本体の流路断面積を拡大するための断面積拡大部と、を有し、前記断面積拡大部は、前記軸線方向から見た形状が、前記管本体の外周側へ凸となっている凹部である。
本発明は、上記構成としたので、小径の曲管に適用可能で且つ流体の圧力損失を低減できる。
本発明の第1実施形態に係る曲管構造を示す一部を軸線方向に直交する側方から見た断面とした斜視図である。 本発明の第1実施形態に係る曲管構造を示す斜視図である。 図2の3−3断面線に沿った拡大断面図である。 第1実施形態に係る曲管成形用金型の内金型を示す先端側から見た斜視図である。 第1実施形態に係る曲管成形用金型の内金型の一部を示す反先端側から見た斜視図である。 第1実施形態に係る曲管成形用金型の成形位置を示す曲管の軸線方向に沿った断面図である。 第1実施形態に係る曲管成形用金型の離型途中を示す曲管の軸線方向に沿った断面図である。 第1実施形態に係る曲管成形用金型の図7に続く離型途中を示す曲管の軸線方向に沿った断面図である。 本発明の第2実施形態に係る曲管構造を示す図1に対応する斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る曲管構造を示す図3に対応する断面図である。 第2実施形態に係る曲管成形用金型の内金型を示す先端側から見た斜視図である。 第2実施形態に係る曲管成形用金型の内金型の一部を示す反先端側から見た斜視図である。 本発明の第3実施形態に係る曲管構造を示す図1に対応する斜視図である。 本発明の第3実施形態に係る曲管構造を示す図3に対応する断面図である。 第3実施形態に係る曲管成形用金型の内金型を示す先端側から見た斜視図である。 本発明の第4実施形態に係る曲管構造を示す図3に対応する断面図である。 本発明の第5実施形態に係る曲管構造を示す図1に対応する斜視図である。 本発明の第6実施形態に係る曲管構造を示す曲管の軸線方向に沿った断面図である。 本発明の第7実施形態に係る曲管構造を示す曲管の軸線方向に沿った断面図である。 本発明の第8実施形態に係る曲管構造を示す曲管の軸線方向に沿った断面図である。 第9実施形態に係る曲管成形用金型の成形位置を示す曲管の軸線方向に沿った断面図である。 第9実施形態に係る曲管成形用金型の離型途中を示す曲管の軸線方向に沿った断面図である。 従来例に係る曲管構造を示す図1に対応する斜視図である。 従来例に係る曲管構造を示す図3に対応する断面図である。
次に、本発明の曲管構造の第1実施形態を図1〜図8に従って説明する。
なお、図中、同一又は対応する機能を有する部材(構成要素)には同じ符号を付して適宜説明を省略する。
(曲管構造)
図2に示すように、本実施形態の曲管10の管本体12は、断面円形の流路が軸線12Aに沿っており、軸線12Aに沿った方向の一部に略直角に屈曲された屈曲部14を有している。また、管本体12の両端部12Bは開口されており、両端部12Bにはそれぞれ、一例としてホース15が連結されるようになっている。
図1に示すように、屈曲部14の屈曲方向内側内周14Aには、軸線12Aの方向に沿って断面積拡大部としての凹部16が形成されており、この凹部16によって屈曲部14の流路断面積を拡大している。従って、屈曲部14の内部を液体等の流体(図1の矢印W)が通過する際に、この凹部16によって、流体の圧力損失を低減できるようになっている。
図3に示すように、凹部16は2点鎖線で示す屈曲部14の屈曲方向内側内周14Aに形成されている。また、凹部16は軸線12A方向から見た形状(軸線12Aに沿った方向から見た形状)が、両側壁部16B及び底面16Aが管本体12の外周側へ凸の円弧となっている。このため、図23及び図24に示す従来例のように、屈曲部104の屈曲方向内側内周104Aに断面積拡大部を形成しない管本体102に比べて、本実施形態の管本体12では、屈曲部14の流路断面積Sが大きくなっている。なお、本実施形態では、両側壁部16B及び底面16Aが滑らかに連結された円弧となっている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態の管本体12では、屈曲部14の内部を液体等の流体(図1の矢印W)が通過する際に、凹部16によって流体の圧力損失を低減できる。また、屈曲部14の屈曲方向内側内周14Aに、軸線12Aの方向に沿って凹部16を形成する構成のため、金型の構造が簡単になり、小径の曲管(例えば、内径40mm以下の曲管)にも適用できる。
また、本実施形態では、凹部16における両側壁部16B及び底面16Aの軸線12A方向から見た形状が管本体12の外周側へ凸の円弧となっており、両側壁部16B及び底面16Aが滑らかに連結された円弧となっている。このため、金型の構造をさらに簡単にできる。
(曲管成形用金型)
図6に示すように、本実施形態の曲管成形用金型20は、外金型22と内金型24とを備えている。外金型22は二分割の分割金型構造となっており、射出成形により成形する合成樹脂製の管本体12の外周面を形成するようになっている。一方、内金型24は、管本体12の内周面を成形するようになっている。内金型24は同形状の一対の主コア30と、同形状の一対の副コアとしてのヒンジコア34(副コア)とを有している。各主コア30と各ヒンジコア34は管本体12の軸線12Aの方向に沿った長尺状となっている。また、各主コア30と各ヒンジコア34は、管本体12の軸線12Aの方向へ離反引抜及び接近移動することにより、屈曲部14における軸線12Aの方向の中央部において、軸線12Aの方向で互いに分離合体可能となっている。
図4及び図5に示すように、各主コア30における屈曲部14の屈曲方向内側内周14Aに対応する部位には、管本体12の軸線12Aの方向に沿って溝部32が形成されている。このため、各主コア30の先端部30Aは、管本体12の屈曲部14の屈曲方向内側内周14A(凹部16)のアンダーカット部に係合しない形状となっている。
各ヒンジコア34は、各主コア30の溝部32に、主コア30に対して管本体12の軸線12Aの方向に沿って相対的に摺動可能に挿入されている。なお、管本体12の内周面は、主コア30の湾曲した成形面30Bとヒンジコア34の湾曲した成形面34Aとで成形されるようになっている。また、各ヒンジコア34は、長手方向の一方側の基部36と長手方向の他方側の揺動部38とがヒンジ部40によって連結されている。
図6に示すように、ヒンジコア34のヒンジ部40では、軸線12Aの方向に直交する側方から見て半円状に形成された基部36の凹部と、揺動部38の凸部とが係合している。そして、ヒンジ部40の軸心P1を中心にして、基部36に対して揺動部38が軸線12Aに接近する方向(図4の矢印B方向)と、軸線12Aから離間する方向(図4の矢印Bと反対方向)へ揺動するようになっている。また、ヒンジ部40は、付勢手段としてのコイルスプリング41を内蔵しており、コイルスプリング41の付勢力によって、基部36に対して揺動部38が軸線12Aに接近する方向(図4の矢印B方向)へ揺動するようになっている。即ち、揺動部38はヒンジ部40によって図4の矢印B方向へ付勢されており、溝部32の底部に押し付けられている。
各ヒンジコア34の揺動部38の先端38Aは、管本体12の屈曲部14の屈曲方向内側内周14Aに形成される凹部16のアンダーカット部に対応しており、凹部16に係合する湾曲形状となっている。
即ち、図6に示す成形位置では、一対のヒンジコア34の揺動部38は、先端38Aが管本体12の屈曲部14の屈曲方向内側内周14Aである凹部16を形成する位置にある。また、一対のヒンジコア34の揺動部38は、成形位置にある各主コア30の溝部32に収容されている。
図7に示すように、一対の主コア30が分離されそれぞれ成形位置から退避位置方向(図7の矢印A方向)へ移動すると、ヒンジ部40により各ヒンジコア34の揺動部38が、図7の矢印B方向へ揺動するようになっている。即ち、各ヒンジコア34の揺動部38が、図6に示す成形位置から、図7に示すように、主コア30が移動して空間となった主コア30の成形位置(揺動部38の揺動位置)へ揺動するようになっている。
図8に示すように、一対の主コア30がさらに退避位置方向(図8の矢印A方向)へ移動すると、一対の主コア30の溝部32の先端に形成された係合部50が、各ヒンジコア34の基部36に形成された凸部52に係合するようになっている。そして、一対の主コア30とともに各ヒンジコア34がそれぞれ図8の矢印A方向へ移動し、内金型24が管本体12から分離されるようになっている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態の曲管成形用金型20によって管本体12を成形する場合には、先ず、外金型22と内金型24とで形成された空間内に合成樹脂を射出し、凹部16を有する曲管の管本体12を成形する。その後、外金型22を外すと共に内金型24と管本体12とを分離する。
この際、各ヒンジコア34に対して、一対の主コア30をそれぞれ溝部32に沿って図6に示す成形位置から、軸線12Aに沿って引き抜き方向(図7の矢印A方向)へ引抜き分離する。また、一対の主コア30が分離され、それぞれ成形位置から退避位置方向へ移動すると、ヒンジ部40によって各ヒンジコア34の揺動部38が、各主コア30が移動して空間となった各主コア30の成形位置へ揺動する。このため、各ヒンジコア34の揺動部38が図7に示す揺動位置となる。次に、図8に示すように、一対の主コア30をさらに退避位置方向(図8の矢印A方向)へ移動すると、一対の主コア30の各溝部32の先端に形成された係合部50が、各ヒンジコア34の基部36に形成された凸部52に係合する。そして、一対の主コア30とともに各ヒンジコア34がそれぞれ図8の矢印A方向へ移動し、管本体12から内金型24を無理なく抜くことができる。
即ち、本実施形態の曲管成形用金型20では、内金型24の一対の主コア30の溝部32に挿入したヒンジコア34によって、管本体12の屈曲部14の屈曲方向内側内周14Aに軸線12Aの方向に沿って凹部16を形成する。このため、曲管成形用金型20の内金型24の構造が簡単になり、小径の曲管にも適用できる。また、成形された管本体12では、屈曲部14の屈曲方向内側内周14Aに軸線方向に沿って形成された凹部16によって、流体の圧力損失を低減できる。
(その他の実施形態)
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記第1実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、図9〜12に示す第2実施形態のように、凹部16における両側壁部16B及び底面16Aの軸線12A方向から見た形状が管本体12の外周側へ凸で、両側壁部16Bと底面16Aとの境Jが屈曲された円弧となっていてもよい。これにより、管本体12の屈曲部14の流路断面積を大きくできる。この結果、流体の圧力損失を低減できる。なお、屈曲された境Jが2箇所以上あってもよい。
また、図13〜15に示す第3実施形態のように、凹部16の軸線12A方向から見た形状を、両側壁部16Bがヒンジコア34の揺動方向に沿った直線で、底面16Aが管本体12の外周側へ凸の円弧としてもよい。これにより、管本体12の屈曲部14の流路断面積を大きくできる。この結果、流体の圧力損失を低減できる。また、凹部16の底面16Aは、凹部16を軸線12Aの方向に直交する側方から見て軸線12A側へ凸の湾曲面となっており、屈曲部14の流路が滑らかになっている。このため、屈曲部14の流路が滑らかになり、流体の圧力損失をさらに低減できる。
また、図16に示す第4実施形態のように、凹部16の軸線12A方向から見た形状を、両側壁部16Bがヒンジコア34の揺動方向に沿った直線で、底面16Aを両側壁部16Bに垂直な直線としてもよい。これにより、内金型24のヒンジコア34の構造を簡単にできる。なお、凹部16の軸線12A方向から見た形状は、前記各実施形態の形状に限定されず、他の形状としてもよい。
また、図17に示す第5実施形態のように、凹部16の底面16Aを、凹部16を軸線12Aの方向に直交する側方から見て傾斜面としてもよい。これにより、内金型24のヒンジコア34の構造を簡単にできる。なお、凹部16の軸線12Aの方向に直交する側方から見た形状は、前記各実施形態の形状に限定されず、他の形状としてもよい。
また、上記各実施形態では、副コアとしてのヒンジコア34のヒンジ部40に内蔵されたコイルスプリング41等の付勢手段によって、揺動部38を主コア30が移動して空間となった主コア30の成形位置(揺動部38の揺動位置)へ揺動する構成にした。これに代えて、ヒンジ部自体が弾性変形することによって、揺動部38を主コア30が移動して空間となった主コア30の成形位置(揺動部38の揺動位置)へ揺動する構成としてもよい。
また、各実施形態では、本発明の曲管構造を軸線12Aの方向の一部に略直角に屈曲された屈曲部14を有する形状の曲管に適用したが、本発明の曲管構造は他の屈曲形状の曲管にも適用可能である。例えば、図18に示す第6実施形態のように、管本体12の軸線方向の一部にT字状の屈曲部14を有する曲管にも適用可能である。また、図19に示す第7実施形態のように、管本体12の軸線方向の一部にY字状の屈曲部14を有する曲管にも適用可能である。また、図20に示す第8実施形態のように、管本体12の軸線方向の一部にX字状の屈曲部14を有する曲管にも適用可能である。
また、上記各実施形態では、内金型24を、副コアとしてのヒンジコア34を有する同形状の一対の主コア30を備えた構成とした。これに代えて、図21及び図22に示す第9実施形態のように、内金型24を、副コアとしてのヒンジコア34を有する主コア30と、副コアを有しない主コア60と、を備えた構成としてもよい。なお、本実施形態では、一つのヒンジコア34の揺動部38の先端38Aが、管本体12の屈曲部14の屈曲方向内側内周14Aに形成される凹部16の全域のアンダーカット部に対応しており、揺動部38の先端38Aが凹部16の全域に係合する湾曲形状となっている。
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
(付記1)
付記1の曲管構造は、軸線方向の一部に屈曲部を有する管本体と、前記屈曲部の屈曲方向内側内周に、前記管本体の軸線方向に沿って形成され、前記管本体の流路断面積を拡大するための断面積拡大部と、を有し、前記断面積拡大部は、前記軸線方向から見た形状が、両側壁部及び底面が前記管本体の外周側へ凸の円弧となっている凹部であり、前記屈曲部は、前記軸線方向から見て、前記凹部に対応する部分の肉厚が前記凹部を挟んで両側部分の肉厚よりも薄い。
上記付記1の曲管構造では、管本体の屈曲部の屈曲方向内側内周に管本体の軸線方向に沿って管本体の流路断面積を拡大するための断面積拡大部が形成されている。このため、管本体の屈曲部の内部を流体が通過する際に、断面積拡大部によって流体の圧力損失を低減できる。また、屈曲部の屈曲方向内側内周に管本体の軸線方向に沿って断面積拡大部を形成する構成のため、金型の構造が簡単になり、小径の曲管にも適用できる。
上記付記1の曲管構造では、断面積拡大部の軸線方向から見た形状が、両側壁部及び底面が管本体の外周側へ凸の円弧となっている凹部となっている。このため、屈曲部の流路断面積を大きくできる。この結果、流体の圧力損失を低減できる。
(付記2)
付記2の曲管構造は、付記1の曲管構造において、前記両側壁部及び前記底面が滑らかに連結された円弧となっていてもよい。
上記付記2の曲管構造では、両側壁部及び底面が滑らかに連結された円弧となっている。このため、金型の構造が簡単になる。
(付記3)
付記3の曲管構造は、付記1の曲管構造において、前記両側壁部と前記底面との境が屈曲された円弧となっていてもよい。
上記付記3の曲管構造では、両側壁部と底面との境が屈曲された円弧となっている。このため、屈曲部の流路断面積を大きくできる。この結果、流体の圧力損失を低減できる。
(付記4)
付記4の曲管構造は、軸線方向の一部に屈曲部を有する管本体と、前記屈曲部の屈曲方向内側内周に、前記管本体の軸線方向に沿って形成され、前記管本体の流路断面積を拡大するための断面積拡大部と、を有し、前記断面積拡大部は、前記軸線方向から見た形状が、両側壁部が直線で、底面が前記管本体の外周側へ凸の円弧となっている凹部であり、前記屈曲部は、前記軸線方向から見て、前記凹部に対応する部分の肉厚が前記凹部を挟んで両側部分の肉厚よりも薄い。
上記付記4の曲管構造では、管本体の屈曲部の屈曲方向内側内周に管本体の軸線方向に沿って管本体の流路断面積を拡大するための断面積拡大部が形成されている。このため、管本体の屈曲部の内部を流体が通過する際に、断面積拡大部によって流体の圧力損失を低減できる。また、屈曲部の屈曲方向内側内周に管本体の軸線方向に沿って断面積拡大部を形成する構成のため、金型の構造が簡単になり、小径の曲管にも適用できる。
また、上記の態様では、断面積拡大部の軸線方向から見た形状が、両側壁部が直線で、底面が前記管本体の外周側へ凸の円弧となっている凹部となっている。このため、屈曲部の流路断面積を大きくできる。この結果、流体の圧力損失を低減できる。
(付記5)
付記5の曲管構造は、軸線方向の一部に屈曲部を有する管本体と、前記屈曲部の屈曲方向内側内周に、前記管本体の軸線方向に沿って形成され、前記管本体の流路断面積を拡大するための断面積拡大部と、を有し、前記断面積拡大部は、前記軸線方向から見た形状が、両側壁部及び底面が直線となっている凹部であり、前記屈曲部は、前記軸線方向から見て、前記凹部に対応する部分の肉厚が前記凹部を挟んで両側部分の肉厚よりも薄い、曲管構造を提供する。
上記付記5の曲管構造では、管本体の屈曲部の屈曲方向内側内周に管本体の軸線方向に沿って管本体の流路断面積を拡大するための断面積拡大部が形成されている。このため、管本体の屈曲部の内部を流体が通過する際に、断面積拡大部によって流体の圧力損失を低減できる。また、屈曲部の屈曲方向内側内周に管本体の軸線方向に沿って断面積拡大部を形成する構成のため、金型の構造が簡単になり、小径の曲管にも適用できる。
また、上記の態様では、断面積拡大部の軸線方向から見た形状が、両側壁部及び底面が直線となっている凹部となっている。このため、金型の構造が簡単になる。
(付記6)
付記6の曲管構造は、付記1〜5の何れか1つの曲管構造において、前記凹部の底面は、前記凹部を前記軸線方向に直交する側方から見て前記軸線側に凸の湾曲面となっていてもよい。
上記付記6の曲管構造では、凹部の底面が、凹部を軸線方向に直交する側方から見て軸線側に凸の湾曲面となっている。このため、流路が滑らかになり流体の圧力損失を低減できる。
(付記7)
付記7の曲管構造は、付記1〜5の何れか1つの曲管構造において、前記凹部の底面は、前記凹部を前記軸線方向に直交する側方から見て傾斜面となっていてもよい。
付記7の曲管構造では、凹部の底面が凹部を軸線方向に直交する側方から見て傾斜面となっているため、金型の構造を簡単にできる。
(付記8)
付記8の曲管成形用金型は、付記1〜7の何れか1つの曲管構造において屈曲部の屈曲方向内側内周に断面積拡大部である凹部が形成された管本体の内周面を成形する内金型と、前記管本体の外周面を成形する外金型と、を備え、前記内金型は、前記管本体の軸線方向への離反引抜及び接近移動により互いに前記軸線方向で分離合体可能である一対の主コアと、前記一対の主コアの少なくとも一方に前記軸線方向に沿って形成された溝部に挿入され、前記溝部に沿って前記一対の主コアの少なくとも一方が成形位置と退避位置との間で相対移動可能であると共に、前記一対の主コアの少なくとも一方が前記退避位置方向へ移動することで、前記屈曲部の屈曲方向内側内周に係合する形状の先端部が前記一対の主コアの少なくとも一方の成形位置へ揺動する副コアと、を有する。
上記付記8の曲管成形用金型では、付記1〜7の何れか1つの曲管構造において屈曲部の屈曲方向内側内周に断面積拡大部である凹部が形成された管本体を、外金型と内金型とで成形した後、外金型を外すと共に内金型と管本体とを分離する。この際、内金型が有する一対の主コアが分離され、それぞれ退避位置方向へ移動する。また、一対の主コアの少なくとも一方に軸線方向に沿って形成された溝部に挿入された副コアに対して、主コアが溝部に沿って成形位置から退避位置方向へ軸線方向に沿って移動する。この主コアの移動にともなって、屈曲部の屈曲方向内側内周に係合する形状の副コアの先端部が、主コアが移動して空間となった主コアの成形位置へ揺動する。このため、管本体から内金型を無理なく抜くことができる。また、屈曲部の屈曲方向内側内周に軸線方向に沿って形成する断面積拡大部に、副コアを挿入する構成の内金型とする。このため、内金型の構造が簡単になる。この結果、小径の曲管にも適用できる。また、成形された管本体では、屈曲部の屈曲方向内側内周に軸線方向に沿って形成された断面積拡大部によって、流体の圧力損失を低減できる。
10 曲管
12 管本体
12A 軸線
14 管本体の屈曲部
14A 屈曲方向内側内周
16 凹部
16A 凹部の底面
16B 凹部の側壁部

Claims (7)

  1. 樹脂で形成され、軸線方向の一部に屈曲部を有する管本体と、
    前記屈曲部の屈曲方向内側内周に、前記管本体の軸線方向に沿って形成され、前記管本体の流路断面積を拡大するための断面積拡大部と、
    を有し、
    前記断面積拡大部は、前記軸線方向から見た形状が、前記管本体の外周側へ凸となっている凹部である、曲管構造。
  2. 前記軸線方向から見て、前記凹部の両側壁部間の距離は、前記屈曲部の屈曲方向と直交する方向の軸線における距離よりも短い、請求項1に記載の曲管構造。
  3. 前記凹部は、前記軸線方向から見た形状が、両側壁部及び底面が前記管本体の外周側へ凸の円弧となっている、請求項1又は請求項2に記載の曲管構造。
  4. 前記屈曲部の屈曲方向内側内周の中央に前記凹部が位置している、請求項1〜3の何れか1項に記載の曲管構造。
  5. 前記屈曲部の屈曲方向内側内周の中央の曲率半径よりも、前記凹部の底面の中央の曲率半径が小さくなっている、請求項4に記載の曲管構造。
  6. 前記軸線方向から見て、前記凹部は、軸線から前記屈曲部の屈曲方向に沿って延びる垂線に対して左右対称とされている、請求項1〜5の何れか1項に記載の曲管構造。
  7. 前記屈曲部は、90度以下で曲がっている、請求項1〜6の何れか1項に記載の曲管構造。
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