JP4360841B2

JP4360841B2 - Ｕ字管継手及びその製造方法

Info

Publication number: JP4360841B2
Application number: JP2003168669A
Authority: JP
Inventors: 雅敏小野
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2023-06-13
Also published as: JP2005003135A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｕ字管継手とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先端をＵ字管継手で連結した２本の直管を地中、約１００ｍ深く埋設し、前記管内に熱媒体を充填し、地中熱と熱交換させて屋内の暖房や冷房、あるいは屋外の融雪等に利用する地中熱利用ヒートポンプシステムがある（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８９５３３号公報
【０００４】
前記Ｕ字管継手の製造方法として、従来、次の方法が用いられている。第１の製造方法は、Ｕ字形状のコアを金属等で作成し、このコアをインサートとして射出成形型内にセットした後、コアの周囲に樹脂を射出して成形し、その後コアと共に成形品を脱形し、続いてコアを成形品から抜き取る方法である。また、第２の製造方法は、中空体の製造方法として多用されているブロー成形により、Ｕ字形中空状のＵ字管継手を直接製造する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記第１の製造方法では、前記コアの外周に形成されたＵ字形の管部から前記コアを抜き取らねばならず、前記抜き取りを可能にするための工夫及びＵ字管継手における形状の制限がある。例えば、前記コアをＵ字形の折り返し部で半割にしても、前記コアの半割体がＪ字形状のアンダーカット形状となるため、前記Ｕ字形の管部を通常のＵ字形としたのでは、前記コアの半割体が抜けなくなる不都合がある。そこで、前記不都合を回避するため、前記Ｕ字形の管部を前記コアの半割体が抜ける形状にしなければならず、その結果、前記Ｕ字形の折り返し部付近を滑らかなＵ字形にできなくなって熱媒体のスムーズの流れが損なわれるおそれがある。
【０００６】
また、前記第２の製造方法では、加熱した樹脂を筒状に押し出して得られるパリソンをブロー成形型で挟み、前記パリソン内に圧搾空気を吹き込んで前記パリソンを膨張させ、前記型面形状に賦形することにより中空成形品を得る公知のブロー成形法によってＵ字管継手が製造される。そのため、得られるＵ字管継手は、その内面がブロー成形時に型面と当接することなく空気の押圧により成形されており、肉厚や内径寸法にバラツキを生じやすい。特に、Ｕ字管継手の折り返し部には熱媒体により高い圧力が加わるため、前記Ｕ字管継手にかなりの剛性、物理的強度が求められるが、前記のようにブロー成形では、肉厚や内径寸法にバラツキを生じやすいため、得られるＵ字管継手の強度が一定しない問題がある。
【０００７】
この発明は、前記の点に鑑みなされたもので、強度が高く、しかも容易に製造できるＵ字管継手及びその製造方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
Ｕ字管継手に関する発明は、Ｕ字形管部を備えた樹脂成形体と、前記樹脂成形体の外面に形成された外殻とよりなるＵ字管継手であって、前記Ｕ字形管部を備えた樹脂成形体は、前記Ｕ字形管部と一体に形成された片に孔を備え、前記外殻は、前記片を覆う部分に、前記片の孔と連通して貫通孔を構成する孔を備え、前記Ｕ字形管部を備えた樹脂成形体は、中空環状部を備え該中空環状部の外面に前記片が一体に形成された樹脂成形体を切断したものからなり、前記外殻は前記中空環状部を備えた前記樹脂成形体の外面に形成されたものであり、前記外殻の片面は、他のＵ字管継手との重ね合わせ可能面となっており、前記重ね合わせ面に他のＵ字管継手を背中合わせに重ねた状態で、前記貫通孔を介して他のＵ字管継手と固定することにより、２つのＵ字管継手を結合して使用することができ、少なくとも２本の直管の先端を前記Ｕ字形管部で接続して前記直管を地中深く埋設可能な地中熱利用ヒートポンプシステム用いられるＵ字管継手に係る。
【０００９】
Ｕ字管継手の製造方法に関する発明は、孔を備える片が外面に一体に形成された中空環状部を備えた樹脂成形体をブロー成形する樹脂成形体成形工程と、前記樹脂成形体の外面に前記中空環状部内と通じる液体注入孔を設け、前記中空環状部に液体を注入して凍結させる凍結工程と、前記孔を射出成形型内の位置決めピンに挿入して位置決めし、前記液体が凍結した樹脂成形体をインサートとしてＵ字管継手の外殻を、前記孔を備える片が前記外殻に埋設されるように射出成形することにより、前記樹脂成形体と外殻が一体になった第１中間体を得る外殻形成工程と、前記第１中間体の前記中空環状部から前記液体を排出する液体排出工程と、前記中空環状部を横断する位置で前記第１中間体を切断して前記切断位置の一側を除去することにより、前記片が一体に形成されたＵ字形管部を備えた樹脂成形体と前記外殻が一体になったＵ字管継手を得る切断工程と、からなる地中熱利用ヒートポンプシステムに用いられるＵ字管継手の製造方法に係る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例に係るＵ字管継手の斜視図、図２は同実施例のＵ字管継手の裏面側斜視図、図３は同実施例に用いられた中空環状部を備えた樹脂成形体の斜視図、図４はブロー成形型の閉型前を示す概略断面図、図５は圧搾空気吹き込み後を示すブロー成形型の概略断面図、図６は液体が凍結した樹脂成形体を射出成形型に配置した状態における一方の型の平面図、図７は液体が凍結した樹脂成形体を射出成形型に配置した状態の断面図、図８は液体排出時の第１中間体を示す図、図９は第１中間体の切断時及び切断により得られたＵ字管継手を示す図である。
【００１１】
図１及び図２に示すＵ字管継手１０は、前記地中熱利用ヒートポンプシステムにおける２本の直管を接続するためのものであり、Ｕ字形管部１２を備えた樹脂成形体１１と、前記樹脂成形体１１の外面に形成された外殻２１とよりなる。
【００１２】
前記Ｕ字形管部１２を備えた樹脂成形体１１は、図３に示すように、ブロー成形された中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａを、前記中空環状部１３で切断したものからなる。前記切断位置は、前記切断前の中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａにおける中空環状部１３の両端１３ａ、１３ｂ間に設定された外殻形成限度位置Ｋとされる。この実施例では、前記中空環状部１３は長円環状とされ、その長軸方向両端１３ａ，１３ｂ間のほぼ中央を横断する位置が前記外殻形成限度位置Ｋに設定されている。さらに、この実施例では、前記外殻２１で覆われる前記Ｕ字形管部１２には、折り返し部１２ａの外面に片１５が一体に形成されている。前記片１５は、前記中空環状部１３の長軸方向一端１３ａにおける前記中空環状部１３の外面に、前記中空環状部１３と一体に形成されたもので、前記片１５には孔１６が形成されている。前記中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａは、ブロー成形可能な熱可塑性樹脂、例えば塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン系樹脂等で形成されている。また、この実施例では、前記中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａは、前記中空環状部１３における前記片１５とは反対側の外面に板状部１７が形成され、前記板状部１７には後記する射出成形型への位置決め用孔１７ａが形成されている。符号１７ｂは、前記樹脂成形体１１ａのブロー成形後に形成された液体注入孔であり、符号１７ｃは後記するＵ字管継手の製造時に前記中空環状部１３に充填される液体の充填量を設定するためのオーバーフロー孔であり、前記外殻形成限度位置Ｋを基準にして前記片１５とは反対側に形成されている。
【００１３】
前記外殻２１は、前記中空環状部１３を備えた前記樹脂成形体１１ａにおいて、前記片１５から前記外殻形成限度位置Ｋまでの外面に射出成形されている。前記外殻２１は、射出成形可能な熱可塑性樹脂、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン系樹脂等からなる。この実施例では、前記外殻２１は、先端２１ａが幅の細くなった外形とされ、前記片１５を覆う部分には、前記片１５の孔１６と連通して貫通孔２３を構成する孔２２を備えている。さらに、この実施例では、前記外殻２１の片面は、他のＵ字管継手との重ね合わせ可能面２４となっており、他のＵ字管継手を背中合わせに重ね合わせた状態で、前記貫通孔２３にボルトなどを挿入してねじ止めすることによって、２つのＵ字管継手を結合して使用することができる。
【００１４】
前記構造のＵ字管継手１０は、前記Ｕ字形管部１２の両端１２ｂに直管が挿入されて使用される。なお、前記直管が前記Ｕ字形管部１２の径と等しい場合には、前記Ｕ字形管部１２の両端１２ｂを所要長削って、前記Ｕ字形管部１２の両端１２ｂを前記外殻２１の端面２５よりも奥まった位置にして、前記Ｕ字形管部１２の両端１２ｂと前記外殻２１の端面２５間に前記直管の先端挿入部を形成する。
【００１５】
前記Ｕ字管継手１０の製造方法は、樹脂成形体成形工程と、凍結工程と、外殻形成工程と、液体排出工程と、切断工程とからなる。
【００１６】
前記樹脂成形体成形工程では、図４に示すように、加熱軟化した筒状のパリソンＰを、前記中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａの外形状からなる型面３１ａ，３１ｂを有するブロー成形型３１内に配置して前記型面３１ａ，３１ｂで挟み、公知のブロー成形法に従い、前記パリソンＰ内に圧搾空気を吹き込んで膨らませる。それによって、図５に示すように、前記パリソンＰを型面形状に賦形する。冷却後、図３に示した前記中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａを、前記ブロー成形型３１から取り出す。なお、前記ブロー成形型３１から取り出された前記中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａは、前記中空環状部１３で包囲される中央部１３ｃに薄膜（図示せず）が形成されているが、この実施例では、前記中央部１３ｃの薄膜を、前記樹脂成形体１１ａの外周のバリ（図示せず）と共に除去している。さらに、この実施例では、前記脱型後に、前記片１５の孔１６、前記オーバーフロー孔１７ｃ、位置決め用孔１７ａをドリル等で形成している。
【００１７】
凍結工程では、まず、前記ブロー成形された中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａの外面に、前記中空環状部１３内に至る液体注入孔１７ｂを形成する。この実施例では、前記片１５とは反対の端部外面に前記液体注入孔１７ｂが形成され、前記液体注入孔１７ｂの近くに前記オーバーフロー孔１７ｃが存在する。次に、前記液体注入孔１７ｂから凍結用液体を注入する。この実施例では凍結用液体として水が用いられる。前記液体の注入時、前記中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１は、前記片１５を下、前記液体注入孔１７ｂを上にし、前記オーバーフロー孔１７ｃから液体が溢れるまで、前記液体が前記環状中空部１３に注入される。前記オーバーフロー孔１７ｃから液体が溢れることによって、前記中空環状部１３内に未充填空間を残して、少なくとも前記外殻形成限度位置Ｋまで液体が充填される。続いて、前記液体注入後の樹脂成形体１１ａを、前記片１５を下にしたまま冷凍庫に収納して、前記中空環状部１３内の液体を凍結させる。その際、前記中空環状部１３内には液体の未充填空間が存在しているため、前記凍結によって液体の体積が増加しても、前記中空環状部１３が破損するおそれがない。
【００１８】
外殻形成工程では、まず、前記液体が凍結した前記中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａを、図６に示すように射出成形型４１の一方の型４３にセットし、図７に示すように前記一方の型４３と他方の型４４を閉型して、前記射出成形型４１内に前記液体が凍結した前記中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａをインサートとして配置する。その際、前記片１５の孔１６及び前記位置決め用孔１７ａは、前記射出成形型４１内での位置決め用に利用される。前記片１５の孔１６は、図７に示す射出成形型４１内の位置決めピン４２に挿入される。次いで、図示しない射出成形機から樹脂を射出し、前記中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａの片１５から前記外殻形成限度位置Ｋまでを覆う前記外殻２１を射出成形し、前記中空環状部１３を備えた樹脂成形体１１ａと前記外殻２１が一体になった第１中間体１０Ａ（図８に示す。）を得る。前記片１５とは反対側端部から前記外殻形成限度位置Ｋまでの残部は、前記外殻２１で覆われない露出部１８とされる。また、前記射出成形により、前記外殻２１には、前記片１５の孔１６と通じて貫通孔２３を構成する孔２２が形成される。符号Ｌ１は液体の凍結により形成された凍結体である。
【００１９】
前記射出成形時、前記中空環状部１３を有する樹脂成形体１１ａは、前記片１５から前記外殻形成限度位置Ｋまで充填された液体が凍結しているため、射出樹脂の圧力や射出樹脂の保有熱によって前記中空環状部１３が変形するのを抑えることができる。なお、前記一方の型４３と他方の型４４は、固定型と可動型を構成する。また、符号４５はスプルー、４６はランナ、４７はゲート、４８は射出成形空間である。前記射出成形空間４８は、前記外殻２１の外形状と等しくされ、前記射出成形空間４８に樹脂が射出される。射出される樹脂は、射出成形可能な樹脂、例えば塩化ビニル樹脂やポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂とされる。
【００２０】
液体排出工程では、前記射出成形型４１から脱型された前記第１中間体１０Ａに対して、図８に示すように、前記中空環状部１３内の液体Ｌを排出させる。前記中空環状部１３内の液体Ｌは、前記射出成形までは凍結体Ｌ１となっているが、前記射出成形時の熱によって溶解して液体となる。なお、前記射出成形によっては前記凍結体が完全に溶解しない場合、脱型後しばらく自然放置する等によって完全に溶解させて液体にした後、前記液体注入孔１７ｂから液体を排出させる。
【００２１】
切断工程では、液体排出後の前記第１中間体１０Ａを、図９に示すように、前記外殻で覆われていない露出部１８の前記中空環状部１３を横断する位置Ｃで公知の切断装置により切断し、前記切断位置Ｃの一側、この例では、前記片１５とは反対側を除去する。これによって、前記Ｕ字形管部１２を備えた樹脂成形体１１と前記外殻２１が一体になった、図１及び図２のＵ字管継手１０が得られる。
【００２２】
なお、前記のように、前記Ｕ字管継手１０に挿入される直管が前記Ｕ字形管部１２の径と等しい場合には、前記Ｕ字形管部１２の両端１２ｂを所要長削って、前記Ｕ字形管部１２の両端１２ｂと前記外殻２１の端面２５間に前記直管の先端挿入部を形成する。
【００２３】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明のＵ字管継手は、Ｕ字形管部を備えた樹脂成形体と、前記樹脂成形体の外面に形成された外殻とで構成され、前記Ｕ字形管部を備えた樹脂成形体が、中空環状部を備えた樹脂成形体を切断したものからなり、前記外殻が、前記中空環状部を備えた樹脂成形体の外面に形成されたものからなるため、Ｕ字形管部と外殻との一体構造によって高い強度が得られ、地中熱利用ヒートポンプシステムにおいて、地中深く埋設されるＵ字管継手として好適である。
【００２４】
また、この発明の製造方法によれば、コアの抜き取りが困難になったり、コアの抜き取りを可能にするためにＵ字管継手の形状に制限を受けたりすることがなく、熱媒体の流れがスムーズなＵ字管継手を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係るＵ字管継手の斜視図である。
【図２】同実施例のＵ字管継手の裏面側斜視図である。
【図３】同実施例に用いられた中空環状部を備えた樹脂成形体を示す斜視図である。
【図４】ブロー成形型の閉型前を示す概略断面図である。
【図５】圧搾空気吹き込み後を示すブロー成形型の概略断面図である。
【図６】液体が凍結した樹脂成形体を射出成形型に配置した状態における一方の型の平面図である。
【図７】液体が凍結した樹脂成形体を射出成形型に配置した状態の断面図である。
【図８】液体排出時の第１中間体を示す図である。
【図９】第１中間体の切断時及び切断により得られたＵ字管継手を示す図である。
【符号の説明】
１０Ｕ字管継手
１０Ａ第１中間体
１１Ｕ字形管部を備えた樹脂成形体
１１ａ中空環状部を備えた樹脂成形体
１２Ｕ字形管部
１３中空環状部
１５片
１６片の孔
１７ｂ液体注入孔
２１外殻
２２外殻の孔
２３貫通孔
２４重ね合わせ可能面
Ｋ外殻形成限度位置

Claims

Ｕ字形管部（１２）を備えた樹脂成形体（１１）と、前記樹脂成形体（１１）の外面に形成された外殻（２１）とよりなるＵ字管継手であって、
前記Ｕ字形管部（１２）を備えた樹脂成形体（１１）は、前記Ｕ字形管部（１２）と一体に形成された片（１５）に孔（１６）を備え、
前記外殻（２１）は、前記片（１５）を覆う部分に、前記片の孔（１６）と連通して貫通孔（２３）を構成する孔（２２）を備え、
前記Ｕ字形管部（１２）を備えた樹脂成形体（１１）は、中空環状部（１３）を備え該中空環状部（１３）の外面に前記片（１５）が一体に形成された樹脂成形体（１１ａ）を切断したものからなり、
前記外殻（２１）は前記中空環状部（１３）を備えた前記樹脂成形体（１１ａ）の外面に形成されたものであり、
前記外殻（２１）の片面は、他のＵ字管継手との重ね合わせ可能面（２４）となっており、
前記重ね合わせ面（２４）に他のＵ字管継手を背中合わせに重ねた状態で、前記貫通孔（２３）を介して他のＵ字管継手と固定することにより、２つのＵ字管継手を結合して使用することができ、少なくとも２本の直管の先端を前記Ｕ字形管部（１２）で接続して前記直管を地中深く埋設可能な地中熱利用ヒートポンプシステム用いられるＵ字管継手。
孔（１６）を備える片（１５）が外面に一体に形成された中空環状部（１３）を備えた樹脂成形体（１１ａ）をブロー成形する樹脂成形体成形工程と、
前記樹脂成形体（１１ａ）の外面に前記中空環状部（１３）内と通じる液体注入孔（１７ｂ）を設け、前記中空環状部（１３）に液体を注入して凍結させる凍結工程と、
前記孔（１６）を射出成形型（４１）内の位置決めピン（４２）に挿入して位置決めし、前記液体が凍結した樹脂成形体（１１ａ）をインサートとしてＵ字管継手の外殻（２１）を、前記孔（１６）を備える片（１５）が前記外殻（２１）に埋設されるように射出成形することにより、前記樹脂成形体（１１ａ）と外殻（２１）が一体になった第１中間体（１０Ａ）を得る外殻形成工程と、
前記第１中間体（１０Ａ）の前記中空環状部（１３）から前記液体を排出する液体排出工程と、
前記中空環状部（１３）を横断する位置で前記第１中間体（１０Ａ）を切断して前記切断位置の一側を除去することにより、前記片（１５）が一体に形成されたＵ字形管部（１２）を備えた樹脂成形体（１１）と前記外殻（２１）が一体になったＵ字管継手を得る切断工程と、
からなる地中熱利用ヒートポンプシステムに用いられるＵ字管継手の製造方法。
前記外殻形成工程では、前記中空環状部（１３）の両端（１３ａ，１３ｂ）間に設定された外殻形成限度位置（Ｋ）と前記中空環状部を備えた樹脂成形体（１１ａ）の一端（１４ａ）間に前記外殻（２１）を形成し、前記中空環状部（１３）を備えた樹脂成形体（１１ａ）の残部については前記外殻（２１）で覆われない露出部（１８）とし、
前記切断工程では、前記第１中間体（１０Ａ）を前記露出部（１８）で切断すると共に、前記Ｕ字形管部（１２）の両端（１２ｂ）を削って、前記Ｕ字形管部（１２）の両端（１２ｂ）と前記外殻（２１）の端面（２５）間に直管の先端挿入部を形成することを特徴とする請求項２に記載のＵ字管継手の製造方法。