JP2018176259A - 分岐管製造装置及び、分岐管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管材を破断させないで、分岐管を容易に製造することができる分岐管製造装置及び、分岐管の製造方法を提供する。【解決手段】分岐管製造装置１は、管材３が収容可能に形成され、管材３が収容された場合の、管材３の管軸方向へ開口部が形成された管材収容室１２と、管材収容室１２から管軸と交差する方向へ分岐する分岐室１３と、が形成され、開口部から管材３の管内部へ粉末状充填材が充填可能な金型１０と、管材３が管材収容室１２に収容され、粉末状充填材が管材３の管内部に充填された場合に、開口部から挿入され、管材３の管内部に充填された粉末状充填材を加圧する充填材加圧部材と、管材３が管材収容室１２に収容された場合に、開口部から挿入され、管材３の管端面３Ａを押圧する管端面押圧部材と、を備える。充填材加圧部材は、管材３を分岐室１３に向けて膨張させる。管端面押圧部材は管材３を管軸の方向へ圧縮する。【選択図】図１

Description

本発明は分岐管製造装置及び、分岐管の製造方法に関する。

分岐管製造装置には、管材の管内部から圧力を加え、管材の管軸方向の中間部を管状に膨張させて分岐部を製造するバルジ加工、ハイドロフォーミングと称される製造方法を使用するものがある。

例えば、特許文献１には、管材の管内部を水で満たし、管内部を満たす水を加圧して分岐管を製造する分岐管製造装置が開示されている。

特許文献１に記載の分岐管製造装置は、固定金型と、固定金型と対向し、管材が収容可能かつ固定金型に対して可動して拡張可能な成形室を形成する可動金型と、成形室に収容され、水が充填された管材の両端に当接してシーリングすると共に、その管材の両端を押す一対の押圧部材と、を備える。そして、押圧部材が管材の両端を押圧した状態で、可動金型を固定金型に対して可動させることで、成形室を拡張させて管材が膨張する空間を形成し、その空間へ管材が膨張することで、管材に分岐部を形成する。

特許文献２には、管内部に充填された樹脂を加圧して分岐管を製造する分岐管製造装置が開示されている。

特許文献２に記載の分岐管製造装置は、管内部に樹脂が充填された管材を収容可能なＴ字状の成形室が形成された金型と、成形室に収容された管材の両端を押圧する押圧部材と、を備える。そして、押圧部材が管材の両端を押圧することで、管材をＴ字状に変形させて管材に分岐部を形成する。特許文献２に記載の分岐管製造装置では、分岐部を形成した後、管内部で硬化した樹脂を加熱して燃焼させ、分岐管を製造する。

特開２０１３−３１８８６号公報 特開２０１３−１０４４６５号公報

特許文献１に記載の分岐管製造装置では、水が充填された管材を押圧部材によってシーリングするため、装置の構造が複雑であり、分岐管の製造が容易でない。

また、特許文献１に記載の分岐管製造装置では、押圧部材で管材の両端を押圧するため、管材の管端面と管内部に充填された水とに同じ圧力がかかる。このため、管材の膨張部分に管材を供給するための圧力と、管材を膨張させるための圧力と、が同じである。その結果、膨張部分の断面が管材の断面よりも小さい場合や、膨張部分の形状が複雑な場合等、管材が供給されにくい膨張部分である場合に、膨張部分に管材が十分供給されないことがある、その結果、膨張部分が薄くなり、管材が破断してしまうことがある。

特許文献２に記載の分岐管製造装置では、分岐部を形成した後、管内部で硬化した樹脂を加熱して燃焼させるため、燃焼や防火の設備が必要である。その結果、装置の構造が複雑であり、分岐管の製造が容易でない。

また、特許文献２に記載の分岐管製造装置でも、押圧部材で管材の両端を押圧するため、管材の管端面と管内部に充填された樹脂とに同じ圧力がかかる。このため、特許文献１と同様に、管材の膨張部分に管材を供給するための圧力と、管材を膨張させるための圧力と、が同じなり、その結果、膨張部分が薄くなり、管材が破断してしまうことがある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、管材を破断させないで、分岐管を容易に製造することができる分岐管製造装置及び、分岐管の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る分岐管製造装置は、管材が収容可能に形成され、管材が収容された場合の、管材の管軸方向へ開口部が形成された管材収容室と、管材収容室から管軸と交差する方向へ分岐する分岐室と、が形成され、開口部から管材の管内部へ粉末状充填材が充填可能な金型と、管材が管材収容室に収容され、粉末状充填材が管材の管内部に充填された場合に、開口部から挿入され、管材の管内部に充填された粉末状充填材を加圧する充填材加圧部材と、管材が管材収容室に収容された場合に、開口部から挿入され、管材の管端面を押圧する管端面押圧部材と、を備える。充填材加圧部材は、管材を分岐室に向けて膨張させる。管端面押圧部材は、管材を管軸の方向へ圧縮する。

本発明の構成によれば、管材の管内部に粉末状充填材を充填して分岐管を製造するため、シーリングや防火等のための設備が不要である。このため、分岐管の製造が容易である。また、管材の管内部に充填された粉末状充填材と管材の管端面とを別々の部材で、加圧又は押圧するため、管材の膨張と管材の供給とを容易に調整することができる。その結果、管材の破断を防止することができる。

本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置の本体部を示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置の押し出し部材、管端面押圧部材、充填材加圧部材を示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置の本体部を構成する金型を示す分解斜視図 本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置の金型を示す断面図 本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置で製造される分岐管を示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置の充填材注入部材の注入孔に粉末状充填材を注入した状態を示す断面図 本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置の充填材注入部材の注入孔に注入された粉末状充填材を押し固めた状態を示す断面図 本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置の充填材注入部材の注入孔から成形室の管材収容室へ粉末状充填材を押し出した状態を示す断面図 本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置の成形室の管材収容室に収容された管材が粉末状充填材で充填された状態を示す断面図 本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置で管材を成形している状態を示す断面図 本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置の管端面押圧部材を充填材加圧部材よりも押し込んで管材を成形している状態を示す断面図 本発明の実施の形態２に係る分岐管製造装置の金型を示す分解斜視図 本発明の実施の形態３に係る分岐管製造装置の金型を示す分解斜視図 本発明の実施の形態１−３に係る分岐管製造装置１の金型の変形例を示す断面図

以下、本発明の実施の形態に係る分岐管製造装置及び、分岐管の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。図に示す直交座標系ＸＹＺにおいて、分岐管製造装置の金型の左右方向がＸ軸、上下方向がＺ軸、Ｘ軸とＺ軸とに直交する方向がＹ軸である。以下、適宜、この座標系を引用して説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る分岐管製造装置は、円筒状かつ直管状の管材を成形して、直管部から分岐部が分岐する分岐管を製造する装置である。この分岐管製造装置では、金型に形成された成形室に管材を収容し、その管材に粉末状充填材を充填する。そして、その管材に充填された粉末状充填材と管材の管端面を加圧して、管材を成形室の形状に変形させて分岐管を製造する。まず、図１−図５を参照して、分岐管製造装置の構成について説明し、続いて、図６Ａ−図６Ｆを参照して、この分岐管製造装置を用いた分岐管の製造方法について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置１の本体部２を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置１の押し出し部材４０、管端面押圧部材５０、充填材加圧部材６０を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置１の本体部２を構成する金型１０を示す分解斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置１の金型１０を示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置１で製造される分岐管５を示す斜視図である。
なお、図２では、一対ずつ存在する管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０のうち、一方の管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０だけを図示している。もう一方の管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０は、同じ構成を備えるため、図示を省略する。

分岐管製造装置１は、図１に示すように、管材３を成形する成形室１１が形成された金型１０、成形室１１に粉末状充填材を注入するための注入孔２１を有する充填材注入部材２０及び、金型１０の成形室１１と充填材注入部材２０の注入孔２１とを連通させる連通部材３０を有する本体部２で構成されている。さらに、分岐管製造装置１は、図２に示すように、注入孔２１から粉末状充填材を押し出すための押し出し部材４０と、成形室１１に収容された管材３の管端面３Ａを押圧するための管端面押圧部材５０と、管材３の管内部３Ｂに充填された粉末状充填材を加圧するための充填材加圧部材６０と、で構成されている。

金型１０は、図１に示すように、立方体状に形成されている。そして、金型１０は、成形室１１に管材３を取り付け可能、又は成形室１１から成形された管材３（すなわち、後述する分岐管５）を取り外し可能にするため、組立、分解可能に構成されている。

詳細には、図３に示すように、金型１０は、ＹＺ平面に平行な平面によって、２つの直方体状の金型部品１０Ａと１０Ｂに分割され、その結果、組立、分解可能である。金型１０では、金型部品１０Ａの＋Ｘ面と金型部品１０Ｂの−Ｘ面が、金型１０の接合面であり、これらの面があわされることで、組立可能である。金型部品１０Ａの＋Ｘ面と金型部品１０Ｂの−Ｘ面には、成形室１１の一部であり、Ｚ方向に沿って延びる凹み部１２Ａ、１２Ｂが形成されている。また、金型部品１０Ａの凹み部１２Ａには、金型部品１０ＡをＸ方向に貫通する、後述する分岐室１３が形成されている。ここで、凹み部１２Ａ、１２Ｂは、成形室１１の、後述する管材収容室１２を形成する部分である。金型部品１０Ａと金型部品１０Ｂでは、金型部品１０Ａと金型部品１０Ｂを分離した状態で、凹み部１２Ａ、１２Ｂのいずれかに管材３の取り付けが可能であり、管材３を成形した後、凹み部１２Ａ、１２Ｂから成形された管材３の取り外しが可能である。
なお、金型部品１０Ａと金型部品１０Ｂは、組み立てられたときに、図示しない締結部材で互いに固定可能である。

金型１０は、図５に示す分岐管５を成形するための金型である。ここで、成形される分岐管５は、直管部５Ａと、直管部５Ａから分岐する分岐部５Ｂとが、Ｔ字状に組み合わされた形状を有する。このような形状の分岐管５を製造するため、金型１０は、図１及び図４に示すように、Ｔ字状の成形室１１を有する。すなわち、金型１０は、Ｚ方向へ貫通する管材収容室１２と、管材収容室１２から−Ｘ方向へ分岐する分岐室１３と、で構成された成形室１１を有する。
なお、管材収容室１２は上述した凹み部１２Ａ、１２Ｂによって形成されている。

管材収容室１２は、成形材料である管材３を収容する空間である。また、管材３を分岐管５の直管部５Ａに成形するための空間である。管材収容室１２は、管材３を収容し、かつ分岐管５の直管部５Ａを成形するため、管材３と分岐管５の直管部５Ａに応じた形状、大きさに形成されている。

詳細には、管材収容室１２は、管材３と分岐管５の直管部５Ａが円筒状であるため、円孔状である。そのＸＹ断面の内径は、管材３を収容するため、管材３の外径よりもわずかに大きい。また、管材収容室１２は、管材３が直管状であるため、そのＸＹ断面の円形状のまま、Ｚ方向へ直線的に延びている。そして、管材収容室１２は、後述する管端面押圧部材５０、充填材加圧部材６０が挿入可能にするため、金型１０を貫通している。そして、金型１０の＋Ｚ面及び−Ｚ面に開口部を有する。

一方、分岐室１３は、分岐管５の分岐部５Ｂを成形するための空間である。分岐室１３は、分岐管５の分岐部５Ｂを成形するため、分岐部５Ｂに応じた形状、大きさに形成されている。

詳細には、分岐室１３は、分岐部５Ｂが直管部５Ａの中央から分岐する形状であるため、管材収容室１２のＺ方向中央で、管材収容室１２から分岐している。分岐室１３は、分岐部５Ｂが直管部５Ａから垂直に延びているため、管材収容室１２から−Ｘ方向へ延びている。そして、金型１０の−Ｘ側面まで達している。分岐室１３は、円筒状の分岐部５Ｂを成形するため、円孔状である。また、分岐室１３では、直管部５Ａの管軸と分岐部５Ｂの管軸が交わる形状であるため、図４に示す、分岐室１３の円孔の中心軸Ｃ１３が、管材収容室１２の円孔の中心軸Ｃ１２と交わっている。分岐室１３のＹＺ断面の内径は、分岐部５Ｂが直管部５Ａよりも細いため、管材収容室１２の内径よりも小さい。

図１に戻って、金型１０の＋Ｚ面には、充填材注入部材２０と連通部材３０が、＋Ｚ側から充填材注入部材２０と連通部材３０の順序で、重ね合わされた状態で配置されている。ここで、充填材注入部材２０と連通部材３０とは同径の円柱状である。

充填材注入部材２０には、上述した粉末状充填材を注入するための注入孔２１と、管端面押圧部材５０を挿入するための押圧部材挿入孔２２と、が形成されている。一方、連通部材３０には、充填材注入部材２０の注入孔２１と連通するための注入用連通孔３１と、充填材注入部材２０の押圧部材挿入孔２２と連通するための押圧部材用連通孔３２が形成されている。

注入孔２１と注入用連通孔３１は、充填材注入部材２０と連通部材３０の＋Ｚ面、かつ径方向に開口している。注入孔２１と注入用連通孔３１は、円孔状に形成され、充填材注入部材２０と連通部材３０をＺ方向に貫通している。後述するように、充填材注入部材２０と連通部材３０は、金型１０に固定された軸部材２３を中心に回転可能である。注入孔２１と注入用連通孔３１では、このような充填材注入部材２０と連通部材３０が回転した場合に、注入孔２１と注入用連通孔３１を管材収容室１２に連通可能にするため、注入孔２１と注入用連通孔３１の円孔の中心軸Ｃ２１が充填材注入部材２０と連通部材３０の円柱軸Ｃ２０から距離Ｒに位置している。この距離Ｒは、充填材注入部材２０と連通部材３０の円柱軸Ｃ２０から管材収容室１２の円孔の中心軸Ｃ１２までの距離と同じである。注入孔２１と注入用連通孔３１のＸＹ断面の内径は、管材３に粉末状充填材を注入可能にするため、管材３の内径よりもわずかに小さい。また、注入孔２１と注入用連通孔３１のＸＹ断面の内径は、押し出し部材４０を挿入可能とするため、押し出し部材４０の後述する円柱部４１の外径よりもわずかに大きい。

押圧部材挿入孔２２と押圧部材用連通孔３２は、充填材注入部材２０と連通部材３０の＋Ｚ面、かつ注入孔２１と注入用連通孔３１が形成された径方向とは別の径方向に開口している。そして、押圧部材挿入孔２２と押圧部材用連通孔３２は、円孔状に形成され、充填材注入部材２０と連通部材３０をＺ方向に貫通している。押圧部材挿入孔２２と押圧部材用連通孔３２のＸＹ断面の内径は、管端面押圧部材５０の後述する円筒部５１を挿入可能とするため、管端面押圧部材５０の円筒部５１の外径よりもわずかに大きい。また、管端面押圧部材５０の円筒部５１を管材収容室１２へ案内するため、管材収容室１２のＸＹ断面の内径よりもわずかに小さい。また、押圧部材挿入孔２２と押圧部材用連通孔３２のＸＹ断面の内径は、充填材加圧部材６０の後述する円柱部６１を挿入可能とするため、充填材加圧部材６０の円柱部６１よりも大きい。押圧部材挿入孔２２と押圧部材用連通孔３２の円孔の中心軸Ｃ２２は、充填材注入部材２０と連通部材３０が回転した場合に、押圧部材挿入孔２２と押圧部材用連通孔３２を管材収容室１２に連通可能にするため、充填材注入部材２０と連通部材３０の円柱軸Ｃ２０から距離Ｒに位置している。

上述したように、押圧部材挿入孔２２と押圧部材用連通孔３２は、注入孔２１と注入用連通孔３１と異なる位置に形成されている。充填材注入部材２０と連通部材３０は、このような孔それぞれを成形室１１の管材収容室１２に連通可能とするため、円柱軸Ｃ２０を中心にして回転可能に設けられている。

詳細には、充填材注入部材２０と連通部材３０の円柱軸Ｃ２０には、図示しない貫通孔が形成されている。その図示しない貫通孔には、金型１０に固定された軸部材２３が緩挿されている。これにより、充填材注入部材２０と連通部材３０は、円柱軸Ｃ２０に位置する軸部材２３を中心にして回転可能である。そして、注入孔２１及び注入用連通孔３１の円孔の中心軸Ｃ２１、押圧部材挿入孔２２及び押圧部材用連通孔３２の円孔の中心軸Ｃ２２並びに、管材収容室１２の円孔の中心軸Ｃ１２は、上述したように、円柱軸Ｃ２０から同じ距離Ｒに位置している。これにより、充填材注入部材２０と連通部材３０は、軸部材２３を中心にして別々に回転されて、注入孔２１、注入用連通孔３１及び、管材収容室１２が連通する状態又は、連通しない状態にすることが可能である。充填材注入部材２０と連通部材３０は、押圧部材挿入孔２２、押圧部材用連通孔３２及び、管材収容室１２が連通する状態又は、連通しない状態にすることが可能である。

充填材注入部材２０と連通部材３０では、注入孔２１、注入用連通孔３１及び、管材収容室１２が連通する状態で、押し出し部材４０を管材収容室１２に挿入可能である。また、押圧部材挿入孔２２、押圧部材用連通孔３２及び、管材収容室１２が連通する状態で、管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０を管材収容室１２に挿入可能である。その結果、分岐管製造装置１では、後述する工程に応じて、押し出し部材４０、管端面押圧部材５０、充填材加圧部材６０を選択して、管材収容室１２に挿入することが可能である。

押し出し部材４０は、上述した、粉末状充填材を注入孔２１から管材収容室１２へ押し出すための部材である。また、押し出し部材４０は、注入孔２１に注入された粉末状充填材を押し固めるための部材である。押し出し部材４０は、粉末状充填材を注入孔２１で押し固め、かつ管材収容室１２へ押し出すことを可能にするため、図２に示すように、管材収容室１２、注入孔２１及び、注入用連通孔３１に挿入可能な円柱部４１を有している。

円柱部４１の円柱軸は、Ｚ方向へ延びている。その長さＬ２は、管材収容室１２に挿入可能にするため、図１に示す充填材注入部材２０と連通部材３０のＺ方向の長さＬ１よりも大きい。また、円柱部４１の外径は、管材収容室１２よりも小さい。また、管材３の管内部３Ｂまで粉末状充填材を押し出し可能とするため、円柱部４１の外径は、管材３の内径よりも小さい。

なお、円柱部４１の＋Ｚ端には、円柱部４１の外径よりも大きい外径を有する円板状の把手部４２が設けられている。把手部４２は、円柱部４１と同心である。

これに対して、管端面押圧部材５０は、上述したように、管材収容室１２に収容された管材３の管端面３Ａを押圧するための部材である。管端面押圧部材５０は、図２に示すように、管端面３Ａを押圧可能にするため、管材収容室１２に挿入可能な外径を有する円筒部５１を有している。

円筒部５１の円筒軸の長さ、すなわち、Ｚ方向の長さＬ３は、管材収容室１２に挿入可能にするため、図１に示す、充填材注入部材２０と連通部材３０のＺ方向の長さＬ１よりも大きい。そして、長さＬ３は、押し出し部材４０の円柱部４１の長さＬ２よりも大きい。これにより、円筒部５１は、押し出し部材４０の円柱部４１よりも、管材収容室１２の奥側に挿入可能である。円筒部５１の外径は、管材３を押圧可能にするため、管材３の内径よりも大きい。また、円筒部５１の外径は管材３の外径より大きく、かつ円筒部５１の内径は管材３の内径よりも大きい。円筒部５１の内径は、充填材加圧部材６０の後述する円柱部６１を挿入可能にするため、円柱部６１の外径と同径か、又は円柱部６１の外径よりも大きい。

円筒部５１の＋Ｚ端には、円柱部４１の外径よりも大きい外径を有するドーナツ状の把手部５２が設けられている。把手部５２は、円筒部５１と同心に配置され、その円板中心には、把手部５２を貫通し、円筒部５１の内周部と連続する加圧部材挿入孔５３が形成されている。加圧部材挿入孔５３の内径は、充填材加圧部材６０の後述する円柱部６１を挿入可能にするため、円筒部５１の内径と同径又はわずかに大きい。管端面押圧部材５０は、充填材加圧部材６０の円柱部６１が加圧部材挿入孔５３に挿入された状態で、充填材加圧部材６０と共に用いられる。

充填材加圧部材６０は、管内部３Ｂの粉末状充填材を加圧可能にするため、管内部３Ｂに挿入可能な円柱部６１を有している。

円柱部６１の円柱軸の長さ、すなわち、Ｚ方向の長さＬ５は、管端面押圧部材５０全体のＺ方向の長さ（すなわち、図２に示す長さＬ３と把手部５２のＺ方向の長さＬ４との和）と同じである。これは、円柱部６１が管端面押圧部材５０の加圧部材挿入孔５３に挿入された状態で、管端面押圧部材５０の円筒部５１と共に管材収容室１２に挿入された場合に、管端面押圧部材５０による管端面３Ａの押圧と同時に、円柱部６１による管内部３Ｂの粉末状充填材の加圧を可能にするためである。また、円柱部６１の外径は、管材３の内周部に密嵌可能とするため、円柱部６１が管内部３Ｂで摺動可能な程度に、管材３の内径よりも小さい。ここで、密嵌とは、円柱部６１が管材３の内周部に密着した状態で、円柱部６１が管材３に嵌まることである。
なお、円柱部６１の＋Ｚ端には、円柱部６１と同心で、かつ円柱部６１の外径よりも大きい外径を有する円柱状の把手部６２が設けられている。

上述したように、図２では、一対ずつ設けられる管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０のうちの一方だけを図示している。もう一方の管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０は、図２を参照して説明した管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０とＸＹ平面に平行な平面に対して対称であること以外、同じ構成である。このため、その構成の説明を省略する。分岐管製造装置１では、もう一方の管端面押圧部材５０の円筒部５１と充填材加圧部材６０の円柱部６１が、図１に示す管材収容室１２の−Ｚ端から管材収容室１２の内部へ挿入されて用いられる。

なお、上述した金型１０、充填材注入部材２０、連通部材３０、押し出し部材４０、管端面押圧部材５０、充填材加圧部材６０は、分岐管５の製造で高い圧力がかかるため、鉄鋼材料（例えば、工具用炭素鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼、超硬合金）で形成されている。これらの部材の材料は、分岐管５の製造でかかる圧力で塑性変形しない程度の強度を有する材料であることが望ましい。

次に、図６Ａ−図６Ｆを参照して、分岐管製造装置１を用いた分岐管５の製造方法について説明する。
図６Ａは、本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置１の充填材注入部材２０の注入孔２１に粉末状充填材４を注入した状態を示す断面図である。図６Ｂは、本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置１の充填材注入部材２０の注入孔２１に注入された粉末状充填材４を押し固めた状態を示す断面図である。図６Ｃは、本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置１の充填材注入部材２０の注入孔２１から成形室１１の管材収容室１２へ粉末状充填材４を押し出した状態を示す断面図である。図６Ｄは、本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置１の成形室１１の管材収容室１２に収容された管材３が粉末状充填材４で充填された状態を示す断面図である。図６Ｅは、本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置１で管材３を成形している状態を示す断面図である。図６Ｆは、本発明の実施の形態１に係る分岐管製造装置１の管端面押圧部材５０を充填材加圧部材６０よりも押し込んで管材３を成形している状態を示す断面図である。

まず、上述した形状、大きさの管材３を用意する。管材３には、アルミニウム、銅又はこれらの合金で形成されたものが望ましい。管材３は、成形室１１の管材収容室１２に収容可能な長さに予め切断する。

次に、金型部品１０Ａ、１０Ｂに分解して、管材３を、分解された金型部品１０Ａ、１０Ｂの管材収容室１２に嵌める（この工程を管材収容工程という）。その後、金型部品１０Ａ、１０Ｂを組み合わせて金型１０を組み立てる。これにより、管材３が収容された金型１０が用意される。

並行して、粉末状充填材４を用意する。粉末状充填材４は、金属材料、非金属材料（有機、無機材料を含む）いずれでもあってもよく、予め実験をして、分岐管５の形状に応じた粒径、材質の粉末状充填材４を選択することが望ましい。

次に、用意した金型１０の、充填材注入部材２０と連通部材３０を、図１に示す軸部材２３を中心にして回転させ、充填材注入部材２０の注入孔２１が、連通部材３０の注入用連通孔３１と連通しない状態、すなわち、注入孔２１と注入用連通孔３１がＸＹ平面でずれた状態にする。これにより、注入孔２１の−Ｚ側の開口が連通部材３０で閉鎖され、注入孔２１内に、粉末状充填材４を溜めることが可能な状態になる（以下、この工程を注入孔閉鎖工程という）。
なお、この工程で、図６Ａに示すように、注入孔２１を金型１０の管材収容室１２の＋Ｚ方向に位置させることが望ましい。この場合、後述する、粉末状充填材４をブロック状にした後で、充填材注入部材２０の回転が不要になる。

次に、−Ｚ側の開口が連通部材３０によって閉鎖された注入孔２１に、用意した粉末状充填材４を注入する。粉末状充填材４の注入は、注入孔２１が粉末状充填材４で満たされるまで行う（以下、この工程を充填材注入工程という）。

次に、図６Ａに示すように、押し出し部材４０の円柱部４１を、注入孔２１の＋Ｚ端に配置する。また、一対の管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０のうち、説明を省略した管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０を用意し、その管端面押圧部材５０の円筒部５１を、金型１０の管材収容室１２の−Ｚ端に配置する。さらに、その管端面押圧部材５０の加圧部材挿入孔５３に、充填材加圧部材６０の円柱部６１を挿入する。これにより、金型１０の管材収容室１２の−Ｚ端で、管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０とが一体に組み立てられる。

続いて、図６Ｂに示すように、注入孔２１の＋Ｚ端に配置された押し出し部材４０の円柱部４１を、矢印Ａ１の方向へ押して、円柱部４１を注入孔２１に挿入する。続いて、注入孔２１内の粉末状充填材４を押圧して圧縮する。これにより、粉末状充填材４が押し固められる。そして、粉末状充填材４がブロック状になる（以下、この工程を充填材押し固め工程という）。

次に、粉末状充填材４をブロック状にした後、充填材注入部材２０と連通部材３０を、軸部材２３を中心にして回転させて、図６Ｃに示すように、注入孔２１と注入用連通孔３１を、金型１０の管材収容室１２と連通する状態にする。すなわち、注入孔２１、注入用連通孔３１、管材収容室１２をＺ方向に連続させる。これにより、注入孔２１の−Ｚ側の開口が連通部材３０で開放された状態になり、その結果、注入孔２１のブロック状の粉末状充填材４が管材収容室１２に移動可能となる（以下、この工程を注入孔開放工程という）。

続いて、押し出し部材４０の円柱部４１を、図６Ｃに示す矢印Ａ２の方向へ押して、ブロック状の粉末状充填材４を、注入孔２１から管材収容室１２へ押し出し、管材収容室１２内の管材３の管内部３Ｂへ入れる（以下、この工程を充填材充填工程という）。

上述した注入孔閉鎖工程、充填材注入工程、充填材押し固め工程、注入孔開放工程、充填材充填工程を、この順序で繰り返して、管材収容室１２内の管材３の管内部３Ｂが粉末状充填材４で満たされた状態にする。

次に、管内部３Ｂを粉末状充填材４で満たした後、押し出し部材４０の円柱部４１を、充填材注入部材２０の注入孔２１から引き抜く。

続いて、充填材注入部材２０と連通部材３０を、軸部材２３を中心にして回転させ、充填材注入部材２０の押圧部材挿入孔２２と連通部材３０の押圧部材用連通孔３２を管材収容室１２の＋Ｚ方向に位置させる。すなわち、押圧部材挿入孔２２、押圧部材用連通孔３２、管材収容室１２をＺ方向に連続させる。そして、金型１０の管材収容室１２の−Ｚ端に配置された管端面押圧部材５０とは別の管端面押圧部材５０の円筒部５１を、押圧部材挿入孔２２の＋Ｚ端に配置する。その管端面押圧部材５０の加圧部材挿入孔５３に、管材収容室１２の−Ｚ端に配置された充填材加圧部材６０とは別の充填材加圧部材６０の円柱部６１を挿入する。これにより、図６Ｄに示すように、一体的に組み立てられた管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０を押圧部材挿入孔２２の＋Ｚ端に位置させる。

次に、図６Ｅに示すように、押圧部材挿入孔２２の＋Ｚ端に配置された管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０を、押圧部材挿入孔２２に挿入して、さらに矢印Ａ３の方向へ押し込む。また、管材収容室１２の−Ｚ端に配置された管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０を、管材収容室１２に挿入して、さらに矢印Ａ４の方向へ押し込む。これにより、管端面３Ａと粉末状充填材４とに押圧を加える（この工程のうち、管端面３Ａを押圧する工程を管端面押圧工程、粉末状充填材４を押圧する工程を充填材加圧工程という。管端面押圧工程と充填材加圧工程とは並行して行われる）。その結果、分岐室１３に向かって管材３が膨張して、管材３が変形する。

続けて、図６Ｆに示すように、押圧部材挿入孔２２に挿入され、かつ押し込まれた管端面押圧部材５０を、充填材加圧部材６０よりも矢印Ａ５の方向へ押し込む。また、管材収容室１２の−Ｚ側から押し込まれた管端面押圧部材５０を、充填材加圧部材６０よりも矢印Ａ６の方向へ押し込む。これにより、管材３を圧縮して、管材３を分岐室１３側に供給する。このように、管端面押圧部材５０と充填材加圧部材６０とを別々に押し込んで、管端面３Ａにかかる圧力と粉末状充填材４にかかる圧力とを別々に調整する。その結果、図５に示す分岐管５が成形される。

その後、金型１０を、金型部品１０Ａ、１０Ｂに分解して、成形された分岐管５を取り出す。続いて、取り出された分岐管５から粉末状充填材４を取り除き、分岐部５Ｂの先端を切断して、分岐管５を完成させる。

以上のように、実施の形態１に係る分岐管製造装置１では、管内部３Ｂに粉末状充填材４を充填して分岐管５を成形するので、シーリング、加熱機器等の複雑な構成が不要である。このため、分岐管製造装置１では、分岐管５を容易に製造することができる。

分岐管製造装置１では、管材３を管端面押圧部材５０で、粉末状充填材４を充填材加圧部材６０で、それぞれ押圧又は加圧する。このため、管端面押圧部材５０による分岐部５Ｂへの管材３の供給と、充填材加圧部材６０による管材３の膨張を別々に調整することができる。これにより、管材３が破断することを防止することができる。特に、分岐部５Ｂが直管部５Ａよりも細く、成形において管材３の供給が難しい場合に、管材３の破断を効果的に防止することができる。

（実施の形態２及び３）
実施の形態１では、金型１０がＸＺ平面に平行な平面で分割可能であるが、本発明では、金型は、その他の平面で分割可能であってもよい。実施の形態２及び３に係る分岐管製造装置は、実施の形態１の金型１０と異なる平面で分割可能な金型１１０、２１０を備える。以下に、図７及び図８を参照して実施の形態２及び３に係る分岐管製造装置１の構成を説明する。実施の形態２及び３では、実施の形態１と異なる構成について説明する。

図７は、本発明の実施の形態２に係る分岐管製造装置１の金型１１０を示す分解斜視図である。図８は本発明の実施の形態３に係る分岐管製造装置１の金型２１０を示す分解斜視図である。
実施の形態２に係る分岐管製造装置１の金型１１０は、図７に示すように、金型１１０がＸＺ平面に平行な平面で分割されている。

詳細には、金型１１０は、金型部品１１０Ａと、＋Ｙ面で金型部品１１０Ａと接合可能な金型部品１１０Ｂと、で構成されている。金型部品１１０Ａは、金型部品１１０Ｂと接合可能な−Ｙ面を有している。金型部品１１０Ａの−Ｙ面と、金型部品１１０Ｂの＋Ｙ面は、管材収容室１２と分岐室１３を円筒軸方向に沿って２つに分割されている。なお、金型部品１１０Ａと１１０Ｂは、図示しない締結部材によって固定されて組み立てられ、また、締結部材を緩めることで分解される。

金型１１０では、分解された金型部品１１０Ａと１１０Ｂのいずれか一方の管材収容室１２に管材３を入れ、その後、金型部品１１０Ａの−Ｙ面と金型部品１１０Ｂの＋Ｙ面があわされて、締結部材が固定されることにより、管材３を収納する。成形された管材３の取り出し、すなわち、分岐管５の取り出しは、その逆の手順で行われる。

一方、実施の形態３に係る分岐管製造装置１の金型２１０は、図８に示すように、金型２１０をＸＹ平面に平行な平面で分割された金型部品２１０Ａと金型部品２１０Ｂで構成されている。金型部品２１０Ａは、金型部品２１０Ｂと接合可能な−Ｚ面を有している。金型部品２１０Ｂは、金型部品２１０Ａと接合可能な＋Ｚ面を有している。金型部品２１０Ａの−Ｚ面と、金型部品２１０Ｂの＋Ｚ面は、分岐室１３を円筒軸方向に沿って２つに分割している。また、管材収容室１２を円筒軸方向と垂直な方向に２つに分割している。なお、金型２１０においても、図示しない締結部材で互いに固定されて組み立てられ、また、締結部材を緩めることで分解される。

金型２１０では、金型部品２１０Ａ又は２１０Ｂの管材収容室１２に管材３を差し込み、その後、金型部品２１０Ａの−Ｚ面と金型部品２１０Ｂの＋Ｚ面があわされて、締結部材が固定されることで管材３を収納する。成形された分岐管５の取り出しは、その逆の手順で行われる。

以上のように、実施の形態２に係る分岐管製造装置１の金型１１０は、管材収容室１２と分岐室１３を円筒軸方向に沿って分割する面で分割されている。また、実施の形態３に係る分岐管製造装置１の金型２１０は、分岐室１３を円筒軸方向に沿うと共に、管材収容室１２を円筒軸方向と垂直な方向に分割する面で分割されている。金型１１０及び２１０でも、金型１０と同様に、管材３を収納させ、その後、成形された分岐管５を取り出すことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、実施の形態１−３では、成形対象が金属製の管材３であるが、管材３の材料は、塑性変形する材料である限り、任意である。

実施の形態１−３では、管材３の管断面は円形であるが、管材３の管断面も任意である。例えば、管断面が楕円、四角形等であってもよい。また、管材３は、管断面に凹部が形成された、いわゆる溝付きの管材であってもよい。この場合、金型１０、１１０、２１０に管材３の管断面に応じた管材収容室１２を形成すればよい。また、管材３は直管状であるが、管材３の形状は、管材収容室１２に挿入可能であれば、例えば、湾曲していてもよい。この場合、金型１０、１１０、２１０に管材３の管材３の形状に応じた管材収容室１２を形成すると共に、その管材収容室１２に挿入可能な形状の管端面押圧部材５０、充填材加圧部材６０を用いればよい。

実施の形態１−３では、金型１０、１１０、２１０の分岐室１３が管材収容室１２のＺ方向中央から分岐している。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、製造される分岐管が分岐部を有していればよく、このため、管材収容室１２から分岐室１３が分岐していればよい。従って、管材収容室１２から分岐室１３が分岐している限り、管材収容室１２と分岐室１３との位置関係、大きさは任意である。

図９は、本発明の実施の形態１−３に係る分岐管製造装置１の金型１０、１１０、２１０の変形例を示す断面図である。図９に示すように、金型１０、１１０、２１０では、分岐室１３が管材収容室１２のＺ方向中央からずれた位置から分岐してもよい。
また、実施の形態１−３では、金型１０、１１０、２１０の分岐室１３が管材収容室１２に対して垂直に設けられているが、分岐室１３は、管材収容室１２に対して斜め方向に分岐してもよい。また、分岐室１３は、管材収容室１２と同じ内径を有してもよい。また、分岐室１３の円孔の中心軸Ｃ１３は、管材収容室１２の円孔の中心軸Ｃ１２と交わらなくてもよく、Ｙ方向にずれていてもよい。

実施の形態１−３では、管端面押圧部材５０が円筒部５１、充填材加圧部材６０が円柱部６１、を有している。しかし、本発明はこれに限定されない。管端面押圧部材５０は、管材３の管端面３Ａを押圧可能である限り、管端面押圧部材５０の形状は任意である。また、充填材加圧部材６０は、管材３の管内部３Ｂに充填された粉末状充填材４を加圧可能である限り、充填材加圧部材６０の形状は任意である。このため、円筒部５１は筒状体、円柱部６１は柱状体であってもよい。
なお、管端面押圧部材５０は、管端面３Ａを押圧するため、管材加圧パンチと称されてもよい。また、充填材加圧部材６０は、充填材加圧パンチと称されてもよい。

実施の形態１−３では、充填材注入部材２０と連通部材３０は同径の円柱状に形成されているが、その形状は任意である。充填材注入部材２０と連通部材３０は、角柱、楕円板等の形状であってもよい。また、充填材注入部材２０と連通部材３０は軸部材２３を中心にして回転可能であるが、連通部材３０は、金型１０と隣接した状態で、金型１０に対して移動可能であってもよく、この場合、充填材注入部材２０は、連通部材３０と隣接した状態で、連通部材３０に対して移動可能であってもよい。このような形態の場合、充填材注入部材２０と連通部材３０とを移動させて、その結果、注入孔２１と注入用連通孔３１、押圧部材挿入孔２２と押圧部材用連通孔３２、注入用連通孔３１又は押圧部材用連通孔３２と管材収容室１２、が連通すればよい。

１ 分岐管製造装置、２ 本体部、３ 管材、３Ａ 管端面、３Ｂ 管内部、４ 粉末状充填材、５ 分岐管、５Ａ 直管部、５Ｂ 分岐部、１０ 金型、１０Ａ、１０Ｂ 金型部品、１１ 成形室、１２ 管材収容室、１２Ａ、１２Ｂ 凹み部、１３ 分岐室、２０ 充填材注入部材、２１ 注入孔、２２ 押圧部材挿入孔、２３ 軸部材、３０ 連通部材、３１ 注入用連通孔、３２ 押圧部材用連通孔、４０ 押し出し部材、４１ 円柱部、４２ 把手部、５０ 管端面押圧部材、５１ 円筒部、５２ 把手部、５３ 加圧部材挿入孔、６０ 充填材加圧部材、６１ 円柱部、６２ 把手部、１１０ 金型、１１０Ａ、１１０Ｂ 金型部品、２１０ 金型、２１０Ａ、２１０Ｂ 金型部品、Ａ１−Ａ６ 矢印、Ｃ１２、Ｃ１３ 円孔の中心軸、Ｃ２０ 円柱軸、Ｃ２１、Ｃ２２ 円孔の中心軸、Ｌ１−Ｌ５ 長さ、Ｒ 距離。

Claims (10)

1. 管材が収容可能に形成され、前記管材が収容された場合の、前記管材の管軸方向へ開口部が形成された管材収容室と、該管材収容室から前記管軸と交差する方向へ分岐する分岐室と、が形成され、前記開口部から前記管材の管内部へ粉末状充填材が充填可能な金型と、
   前記管材が前記管材収容室に収容され、前記粉末状充填材が前記管材の管内部に充填された場合に、前記開口部から挿入され、前記管材の管内部に充填された前記粉末状充填材を加圧して前記管材を前記分岐室に向けて膨張させる充填材加圧部材と、
   前記管材が前記管材収容室に収容された場合に、前記開口部から挿入され、前記管材の管端面を押圧して前記管材を前記管軸の方向へ圧縮する管端面押圧部材と、
   を備える、
   分岐管製造装置。
2. 前記充填材加圧部材は、前記管材の内周部に密嵌可能な柱状体を有する、
   請求項１に記載の分岐管製造装置。
3. 前記管端面押圧部材は、前記柱状体が挿入可能かつ、前記管端面に当接可能な筒状体を有する、
   請求項２に記載の分岐管製造装置。
4. 前記粉末状充填材が注入可能かつ、前記金型の前記開口部に連結可能な注入孔が形成された充填材注入部材を備える、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の分岐管製造装置。
5. 前記充填材注入部材に形成された前記注入孔に挿入され、前記注入孔に注入された前記粉末状充填材を押し出す押し出し部材を備える、
   請求項４に記載の分岐管製造装置。
6. 貫通孔が形成された連通部材であって、
   前記充填材注入部材に形成された前記注入孔と、前記金型に形成された前記開口部との間に、前記貫通孔が前記注入孔と前記開口部とを連通させる位置と、前記連通させる位置からずれた位置と、に移動可能に設けられた前記連通部材を備える、
   請求項４又は５に記載の分岐管製造装置。
7. 管材が収容可能に形成され、前記管材が収容された場合の、前記管材の管軸方向へ開口部が形成された管材収容室と、該管材収容室から前記管軸と交差する方向へ分岐する分岐室と、が形成された金型を用いて分岐管を製造する分岐管の製造方法であって、
   前記管材収容室に前記管材を収容する管材収容工程と、
   前記開口部から前記管材収容室に収容された前記管材の管内部へ、粉末状充填材を充填する充填材充填工程と、
   充填材加圧部材を前記開口部から挿入し、挿入された前記充填材加圧部材で、前記管材の管内部に充填された前記粉末状充填材を加圧して前記管材を前記分岐室に向けて膨張させる充填材加圧工程と、
   管端面押圧部材を前記開口部から挿入し、挿入された前記管端面押圧部材で、前記管材収容室に収容された前記管材の管端面を押圧して、前記管材を前記管軸の方向へ圧縮する管端面押圧工程と、
   を備える、
   分岐管の製造方法。
8. 前記充填材加圧部材は、前記管材の内周部に密嵌可能な柱状体を有し、
   前記充填材加圧工程では、前記柱状体を前記管材の内周部に密嵌させ、前記管軸の方向へ移動させて前記粉末状充填材を加圧する、
   請求項７に記載の分岐管の製造方法。
9. 前記管端面押圧部材は、前記柱状体が挿入可能かつ、前記管端面に当接可能な筒状体を有し、
   前記管端面押圧工程では、前記柱状体を前記筒状体に挿入し、前記柱状体が挿入された前記筒状体を、前記柱状体の前記管軸の方向への移動と独立して、前記管軸の方向へ移動させ、前記管端面に当接させて前記管端面を押圧する、
   請求項８に記載の分岐管の製造方法。
10. 前記充填材加圧工程と前記管端面押圧工程は、並行して行われる、
    請求項７から９のいずれか１項に記載の分岐管の製造方法。

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