JP2019065953A - 継手、配管構造、及び、継手の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内層及び外層を構成する部材同士の接合強度が高く、受口への樹脂管の接着状態を確認可能であって、耐火性に優れた継手を提供する。【解決手段】本発明に係る継手１は、複数の開口部５を有する本体２と、複数の開口部に設けられた受口３と、を備え、受口が二層構造、本体が単層構造で構成されている。受口の内層は、透明な第１樹脂で形成された管状の第１部材１２を有し、受口の外層、及び本体は、耐火性を有する第２樹脂で形成された第２部材１３を有し、第１部材と第２部材とは一体に形成されている。第１部材の外周面には、該外周面から第１部材の径方向外側に突出する凸部３５が周方向に沿って間隔をあけて複数形成され、凸部は受口の第２部材を貫通して外周面に露出している。【選択図】図１

Description

本発明は、耐火性に優れた継手、該継手を備えた配管構造、及び前記継手の製造方法に関する。

建築物等の排水システム（配管構造）には、複数の樹脂管と、樹脂管同士を接続するための樹脂製の継手（以下、単に「継手」ともいう）とで構成されたものが知られている。このような継手は、本体と、樹脂管を内嵌可能に形成された受口と、を備えている。

継手の材料は、継手に付与する機能に合わせて適宜選択される。また、継手の製造方法として、金型に樹脂材料を注入して樹脂を成形する射出成形が多く用いられる。ところが、１軸式の射出成形機を用いて単一の透明樹脂で継手を射出成形すると、受口だけではなく本体も透明になってしまう。すなわち、単一の材料で継手を射出成形すると、継手の機能が単一の材料の特性によって決まってしまうので、本体のみ、受口のみ、継手全体の各々に異なる機能や優位性を持たせるのは難しくなる。

しかしながら、本体のみ又は受口のみに何らかの機能を付与する目的で、本体と受口を同一の共通材料で形成し、本体と受口の何れかに共通材料とは異なる材料を重ねたい場合がある。例えば、特許文献１には、受口の外層と本体が樹脂管の熱伸縮応力を吸収可能な樹脂材料で構成され、受口の内層が樹脂管と接着接合可能な樹脂材料で構成された継手が開示されている。

特開２０１１−００２０１２号公報

特許文献１に記載されている継手は、インサート成形によって製造することができる。インサート成形では、受口又は本体（第１部材）を予め成形し、成形した第１部材を金型のコアに嵌め、続いて第１部材の周囲に該第１部材とは異なる樹脂材料（第２樹脂）を注入して第１部材と第２部材とを一体化する。しかしながら、実際には第１部材と第２部材との接合強度を得にくいと考えられ、第１部材及び第２部材の接合強度が高い継手が求められていた。

また、配管構造では、樹脂管と継手が確実に接着されていて、将来的な漏水事故等が発生しないように配管施工されているかを確認できることが望まれていた。さらに、耐火性能が求められる配管構造の設置エリアにおいても樹脂管と継手との接着状態の確認ができることが望まれていた。

本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、継手の内層及び外層を構成する部材同士の接合強度が高く、受口への樹脂管の接着状態を確認可能であって、耐火性に優れた継手、該継手を備えた配管構造、及び前記継手の製造方法を提供する。

本発明に係る継手は、管状に形成され、複数の開口部を有する本体と、前記複数の開口部に設けられた受口と、を備え、前記受口が二層構造、前記本体が単層構造で構成され、前記受口の内層は、透明な第１樹脂で形成された管状の第１部材を有し、前記受口の外層、及び前記本体は、耐火性を有する第２樹脂で形成された第２部材を有し、前記第１部材と前記第２部材とは一体に形成され、前記第１部材の外周面には、該外周面から前記第１部材の径方向外側に突出する凸部が前記第１部材の周方向に沿って間隔をあけて複数形成され、前記凸部は前記受口の前記第２部材を貫通して外周面に露出していることを特徴とする。

上述の継手では、受口において、第１部材の周方向の複数の箇所で、第１部材の径方向に沿って凸部が第２部材を貫通するように配置されているので、アンカー効果が発揮され、第１部材と第２部材との接合強度が高くなる。また、第１部材は透明な第１樹脂で構成されるので、外周面に露出している第１部材が窓部として機能し、窓部を通して受口の径方向外側から受口の径方向内側を視認可能になる。さらに、受口の外層、及び本体が耐火性を有する第２樹脂によって構成されるので、継手の耐火性能が高くなる。したがって、上述の継手によれば、継手の内層及び外層を構成する第１部材及び第２部材同士の接合強度を高くし、受口への樹脂管の挿入具合を確認可能とし、且つ耐火性能を良好に発揮する。

また、本発明に係る継手では、前記凸部は、前記第１部材の径方向外側から見て円形であることが好ましい。なお、「円形」は、真円形のみならず、楕円も含む。

上述の継手では、第１樹脂と第２樹脂の熱収縮特性の違いや、受口に挿入される樹脂管の伸縮等の影響によって、周囲から凸部に負荷が加わった場合でも、凸部の外周が円弧状であるため、力が局所的に集中し難い。このため、凸部及び周囲の変形や破損を抑え、第１部材と第２部材との接合強度を良好に維持することができる。製造面でも、継手の射出成型時の第２部材成形工程において、第２樹脂が凸部の周囲に回り込み易くなるので、前述のアンカー効果が高まり、第１部材と第２部材との接合強度を良好に維持することができる。

本発明に係る継手では、前記第１樹脂は透明なポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）を含み、前記第２樹脂は、塩素化ポリ塩化ビニル樹脂（ＣＰＶＣ）熱膨張性黒鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムを含む耐火剤、又は難燃剤を含むことが好ましい。なお、ＣＰＶＣは、ポリ塩化ビニル系樹脂（ＰＶＣ）の塩素化物である。

上述の継手では、第１樹脂が透明なＰＶＣを含むので、第１部材を透明にすると共に、従来法と同様の射出成形によって第１部材を容易に成形することができる。また、第２樹脂がＣＰＶＣを含むので、ＰＶＣよりも塩素原子含有量が多く、塩素による難燃効果が高い。また、第２樹脂は上述の耐火剤、又は難燃剤を含むので、第２部材の耐火性能がさらに高まる。

本発明に係る配管構造は、上述の継手と、前記継手の受口に嵌められ且つ耐火性を有する樹脂管と、を備えることを特徴とする。

上述の配管構造は、上述の継手と、耐火性を有する樹脂管と、を備えるので、配管構造全体として耐火性を得られる。また、上述の配管構造が上述の継手を備えるので、樹脂管と継手との接着状態を視認することができる。

本発明に係る継手の製造方法は、上述の継手の製造方法であって、前記第１部材を金型に装着する第１部材装着工程と、前記第１部材の周囲に前記第２樹脂を注入し、前記凸部の先端面を露出させた状態で前記第１部材と一体に前記第２部材を成形する第２部材成形工程と、ことを特徴とする。

上述の継手の製造方法では、第２部材成形工程において、第１部材の周囲（径方向外側）に第２樹脂を注入し、凸部の先端面を露出させた状態で凸部の周りに第２樹脂を回り込ませ、第１部材と第２樹脂とを良好に接合しつつ、第２部材を成形することができる。このことによって、継手の第１部材及び第２部材同士の接合強度を高くすることができる。また、凸部を窓部とし、樹脂管と継手１の受口３との接着状態を確認することができる。さらに、耐火性を有する第２樹脂の成形によって、第２部材を第１部材と一体に形成し、窓部を除いて継手の外表面を第２部材で構成するので、継手全体として耐火性を得られる。

本発明によれば、継手の内層及び外層を構成する部材同士の接合強度が高く、樹脂管と継手との接着状態を確認可能であって、耐火性に優れた継手、配管構造、及び継手の製造方法が提供される。

本発明に係る継手を備えた配管構造の斜視図である。 図１に示す継手の断面図であって、図１に示すＨ−Ｈ線で矢視した断面図である。 図１に示す継手の第１部材の側面図である。 図３に示す第１部材を金型に装着する工程を説明するための側面図である。

以下、本発明に係る継手、配管構造、及び継手の製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。

［継手及び配管構造］
図１に示すように、本発明を適用した一実施形態の配管構造８０は、樹脂製の継手１と、継手１の受口３に接続された樹脂管６と、を備える。配管構造８０は、例えば建築物の排水システムを構成する。

継手１は、管状に形成された本体２と、本体２の複数の開口部５の各々に設けられた受口３と、を備える。本実施形態の継手１は、所謂チーズ継手である。本体２は、直管部４１と、直管部４１の途中から軸方向に直交する方向に延びる分岐部４２と、を備えている。受口３は、直管部４１の軸方向の両端と、分岐部４２の先端の計３箇所の開口部５に設けられている。すなわち、継手１は、３つの受口３Ａ，３Ｂ，３Ｃを備える。以下、受口３Ａ，３Ｂ，３Ｃに共通する構成等の説明時には、これらの受口３Ａ，３Ｂ，３Ｃをまとめて受口３と記載する。

受口３には、接着剤等を介して樹脂管６の端部が内嵌されている。樹脂管６は、耐火性を有し、例えばＣＰＶＣによって構成されている。

継手１において、受口３は二層構造で構成され、本体２は単層構造で構成されている。図２に示すように、受口３の内層は、第１樹脂で形成された筒状（管状）の第１部材１２を有する。受口３の外層、及び本体２は、第１樹脂とは異なる第２樹脂で形成された第２部材１３を有する。第１部材１２と前記第２部材１３とは、インサート成形等によって一体に形成される。

第１樹脂及び第２樹脂は、継手１に付与する機能に合わせて適宜選択される。本実施形態では、受口３の透明性を高め、且つ継手１に耐火性を付与する目的で、第１樹脂として、例えば、透明性に優れ、且つ成形し易いＭＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ＰＭＭＡ樹脂やポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）を用いることが好ましい。また、第２樹脂として、例えば、耐火性に優れた耐火性に優れたポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）や塩素化ポリ塩化ビニル樹脂（ＣＰＶＣ）等の樹脂に、熱膨張性黒鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の耐火剤や、難燃剤を配合した混合樹脂を用いることが好ましい。ＣＰＶＣは、ポリ塩化ビニル樹脂の塩素化物である。第２樹脂におけるＣＰＶＣの塩素含有率は、６０質量％以上７２質量％以下であり、６２質量％以上７０質量％以下が好ましく、６４質量％以上６８質量％以下がより好ましい。ＣＰＶＣの塩素含有率が上記下限値以上であると、継手１の耐火性が向上しやすい。ＣＰＶＣの塩素含有率が上記上限値以下であると、継手１の成形性が優れる。

また、第２樹脂は、樹脂組成物は、ポリ塩化ビニル系樹脂及び塩素化塩化ビニル系樹脂から選択される１種以上を含む樹脂を含有することが好ましい。ポリ塩化ビニル系樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル単独重合体；塩化ビニルモノマーと、該塩化ビニルモノマーと共重合可能な不飽和結合を有する他のモノマーとの共重合体；ポリ塩化ビニル系樹脂以外の重合体に塩化ビニルモノマーをグラフト共重合したグラフト共重合体等が挙げられる。ポリ塩化ビニル系樹脂は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

また、第２樹脂は、上述のように非熱膨張性黒鉛を含有することが好ましい。第２樹脂が非熱膨張性黒鉛を含有すると、樹脂製透明継手１の耐火性をより向上しやすい。
さらに、第２樹脂は、無機難燃剤を含有していることが好ましい。水酸化マグネシウムは、脱水反応が３００℃以上で生じる。第２樹脂が、吸熱剤として水酸化マグネシウムを含む場合には、継手１を製造する際に脱水反応が生じることを抑制することができる。
水酸化アルミニウムは、脱水反応が２００℃程度で生じる。第２樹脂が、吸熱剤として水酸化アルミニウムを含む場合には、火災の際に継手１に伝わった熱を早めに吸熱することができる。このため、樹脂管６が熱膨張する前に継手１が変形して耐火性を損なうことを抑制することができる。

図２及び図３に示すように、第１部材１２の外周面１２ａには、外周面１２ａから径方向外側に突出する凸部３５が複数形成されている。複数の凸部３５は、軸方向に沿って所定の間隔Ｐ３５をあけて形成されている。また、複数の凸部３５は、第１部材の周方向の全体に亘り、所定の間隔Ｇ３５をあけて設けられている。凸部３５は、第１部材１２の径方向外側から見て円形である。凸部３５は透明なＰＶＣ（すなわち、第１樹脂）で構成されているので、受口３の内部を視認可能とする窓部として機能する。第１部材１２と第２部材１３との接合強度を確保し、凸部３５から受口３の内部を良好に視認可能とする観点から、凸部３５の直径は５ｍｍ以上であることが好ましく、第１部材１２の外径を考慮して適宜設定されている。第１部材１２の周方向に沿って、複数の凸部３５の中心を通って外周面１２ａを一周する仮想線Ｌ３５（図３参照）を考え、仮想線Ｌ３５の一周の長さを１００％とすると、凸部３５の直径の合計が仮想線Ｌ３５の長さの８０％以下であることが好ましい。
なお、凸部３５を受口３の端部に設ける場合には、凸部３５の直径の合計が仮想線Ｌ３５の長さの８０％以上１００％以下であってもよい。

第１部材１２の周方向に沿って、複数の凸部３５の中心を通って外周面１２ａを一周する仮想線Ｌ３５（図３参照）を考え、仮想線Ｌ３５の一周の長さを１００％とすると、仮想線Ｌ３５上に占める複数の凸部３５の合計面積は、５％以上８０％以下が好ましい。前述のように凸部３５が設けられていることで、凸部３５から受口３の内部を良好に視認可能としつつ、第１部材１２と第２部材１３との接合強度が確保される。

図１に示すように、継手１の少なくとも外表面は、窓部を除いて、第２部材１３で構成されている。図２に示すように、第２部材１３は、第１部材１２に接する積層部２１と、継手１の単層構造（すなわち、本体２）をなす単層部２２と、を有する。積層部２１には、凸部３５を径方向に貫通させ、凸部３５の先端面３５ｐを第２部材１３の外周面１３ａに露出させる貫通孔３６が形成されている。貫通孔３６は、凸部３５の形状及び形成位置に合わせて形成されている。貫通孔３６は、後段で説明する継手１の製造方法の第２部材成形工程において、溶融状態の第２樹脂が凸部３５の周囲に回り込むことで形成される孔である。

［継手の製造方法］
次いで、本発明に係る継手の製造方法を説明する。本実施形態の継手の製造方法は、継手１を製造する方法であって、少なくとも、第１部材１２を金型１５０に装着する第１部材装着工程と、第１部材１２の周囲に第２樹脂Ｍ１３を注入し、第２樹脂Ｍ１３から凸部３５の先端面３５ｐを露出させた状態で、第１部材１２と一体に第２部材１３を成形する第２部材成形工程と、を備える。本実施形態は、第１部材装着工程前に第１部材形成工程をさらに備える。

第１部材形成工程では、図１から図３に例示した第１部材１２を、従来法と同様に１軸式の射出成形機を用いた射出成形等によって成形する。第１部材１２は、第１樹脂として、透明なＰＶＣを用いて形成する。
続いて、図４に示すように、第１部材装着工程では、第１部材１２を金型のコア１００に嵌める。

次に、第２部材成形工程では、第１部材１２の周囲、すなわちキャビティ（金型１５０と第１部材１２との隙間、又は流路）１１０に第２樹脂Ｍ１３を注入する。第２部材１３は、第２樹脂Ｍ１３として、ＣＰＶＣを用いて形成する。金型１５０においては、凸部３５の先端面３５ｐがキャビティ１１０を塞ぐように金型の内側の面に当接している（図４参照）。そのため、凸部３５の先端面３５ｐが第２樹脂Ｍ１３に埋設せず、第２樹脂Ｍ１３から凸部３５の先端面３５ｐが露出した状態になる。続いて、第２樹脂に合う条件（成形温度、成形時間等）で従来法の射出成形と同様にして第２樹脂を硬化させ、第１部材１２と一体に第２部材１３を成形する。
上述の各工程を経て、継手１が完成する。

以上説明した本実施形態の継手１は第１部材１２及び第２部材１３を備え、受口３において凸部３５が第２部材１３の外周面１３ａに露出している。凸部３５は第２部材１３を径方向に貫通しているので、アンカー効果が発揮され、第１部材１２と第２部材１３との接合強度を高くすることができる。また、第１部材１２は透明な第１樹脂で構成されるので、第２部材１３の耐火性能を高める目的で第２部材１３が熱膨張性黒鉛等の耐火剤を含んで不透明であっても、第２部材１３の外周面１３ａに露出している凸部３５を窓部として機能させ、窓部を通して受口３の径方向外側から内側を視認し、受口３への樹脂管６の接着状態を確認することができる。さらに、受口３の外層、及び本体２（すなわち、継手１の外表面）が耐火性を有する第２樹脂によって構成されるので、継手１の耐火性能を高くすることができる。したがって、上述の継手によれば、継手１の内層及び外層を構成する第１部材１２及び第２部材１３同士の接合強度を高くし、受口３への樹脂管６の挿入具合を確認可能とし、且つ耐火性能を良好に発揮させることができる。

また、本実施形態の継手１によれば、凸部３５は、第１部材１２の径方向外側から見て円形である。このことによって、径方向外側から凸部３５に応力や負荷が加わった場合でも、凸部３５に対して均等に負荷がかかり、力が局所的に集中し難い。このため、凸部３５及び周囲の変形や破損を抑え、第１部材１２と第２部材１３との接合強度を良好に維持することができる。製造面でも、継手１の射出成型時の第２部材成形工程において、第２樹脂を凸部３５の周囲に回り込み易くすると共に、凸部３５及びその周囲の第２樹脂とを良好に接合し、アンカー効果を高め、第１部材１２と第２部材１３との接合強度を良好に維持することができる。

また、本実施形態の継手１では、第１樹脂が透明なＰＶＣを含むので、第１部材１２を透明にすると共に、第１部材１２を成形し易くすることができる。第２樹脂はＣＰＶＣを含むので、分子中の塩素原子の分布を均一にし、継手１全体で耐火性能を得ることができる。

本実施形態の配管構造８０は、継手１を備えるので、上述した継手１と同様の作用効果を奏する。また、継手１の受口３に耐火性を有する樹脂管６が嵌入されているので、配管構造８０全体で耐火性能を得ることができる。

本実施形態の継手の製造方法では、少なくとも第２部材成形工程において、第１部材の周囲（外側）に第２樹脂Ｍ１３を注入する。この際、凸部３５の先端面３５ｐを露出させた状態で凸部３５に第２樹脂Ｍ１３を回り込ませ、第１部材１２と第２樹脂Ｍ１３とを良好に接合しつつ、第２部材１３を成形することができる。このことによって、互いに異なる樹脂材料で構成される第１部材１２及び第２部材１３同士の接合強度を高くすることができる。また、凸部３５を窓部とし、受口３への樹脂管６の接着状態を確認することができる。さらに、耐火性を有する第２樹脂の成形によって、耐火性能を良好に発揮する第２部材１３を第１部材１２と一体に形成し、第２部材１３で受口３の外側を覆うと共に本体２を形成し、継手１全体で耐火性能を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、上述の実施形態では、耐火性を有し、且つ受口が透明な継手１（すなわち、耐火継手）を想定し、第１部材１２の第１樹脂としてＣＰＶＣを挙げ、第２部材１３の第２樹脂として透明なＰＶＣを挙げた。しかしながら、第１樹脂及び第２樹脂は前述の樹脂に限定されない。第１樹脂は射出成形可能な任意の透明樹脂であればよく、第２樹脂は射出成形可能であって任意の難燃材を有する樹脂材料や、耐火性樹脂であればよい。

また、径方向外側から見た凸部３５の好適な形状としては、円弧を含むものが好ましく、真円形の他に、楕円形、角部が丸い角丸形等が挙げられる。凸部３５が円弧を有する形状であれば、第１樹脂と第２樹脂の特性の違い等によって凸部３５に負荷が加わっても、その負荷が局所的に高くなり難く、第２樹脂の流動が阻害されにくい。なお、凸部３５にかかる負荷が小さいと見込まれる場合や、第１樹脂と第２樹脂との特性差が小さい場合は、径方向外側から見た凸部３５の好適な形状は特に限定されず、三角形、正角形、長方形、星形等の任意の形状であってもよい。
また、複数の凸部３５は互いに大きさが異なっていてもよく、形状が異なっていてもよい。
また、凸部３５の配置は、図１の様に互いに等距離でなくてもよく、互いの距離が受口３の端部に近くなるにつれて不均一であってもよい。
また、凸部３５の配置は図１の様に平行に配列していなくても良く、千鳥配置になっていてもよい。

また、上述の実施形態では、３つの開口部５を有する継手１として、所謂チーズ継手を例示して説明したが、本発明に係る継手はチーズ継手に限定されない。本発明に係る継手は、直管からなる本体と該本体の両端に開口部を有する継手や、所謂エルボ継手、ＬＴ型の継手（特許文献１等を参照）、ＹＴ型の継手等であってもよく、複数の開口部を有する継手を全て含む。

１…継手
２…本体
３…受口
４…樹脂管
５…開口部
１２…第１部材
１２ａ…外周面
１３…第２部材
３５…凸部
３５ｐ…先端面
Ｍ１３…第２樹脂

Claims (5)

1. 管状に形成され、複数の開口部を有する本体と、
   前記複数の開口部に設けられた受口と、を備え、
   前記受口が二層構造、前記本体が単層構造で構成され、
   前記受口の内層は、透明な第１樹脂で形成された管状の第１部材を有し、
   前記受口の外層、及び前記本体は、耐火性を有する第２樹脂で形成された第２部材を有し、
   前記第１部材と前記第２部材とは一体に形成され、
   前記第１部材の外周面には、該外周面から前記第１部材の径方向外側に突出する凸部が前記第１部材の周方向に沿って間隔をあけて複数形成され、
   前記凸部は前記受口の前記第２部材を貫通して外周面に露出していることを特徴とする継手。
2. 前記凸部は、前記第１部材の径方向外側から見て円形である請求項１に記載の継手。
3. 前記第１樹脂は透明なポリ塩化ビニル樹脂を含み、
   前記第２樹脂は塩素化ポリ塩化ビニル樹脂、熱膨張性黒鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムを含む耐火剤、及び難燃剤を含む請求項１または２に記載の継手。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の継手と、
   前記継手の受口に嵌められ且つ耐火性を有する樹脂管と、を備えることを特徴とする配管構造。
5. 請求項１から３の何れか一項に記載の継手の製造方法であって、
   前記第１部材を金型に装着する第１部材装着工程と、
   前記第１部材の周囲に前記第２樹脂を注入し、前記凸部の先端面を露出させた状態で前記第１部材と一体に前記第２部材を成形する第２部材成形工程と、
   を備えることを特徴とする継手の製造方法。

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