JP5271318B2 - 環状浮玉の製造方法および環状浮玉 - Google Patents

Description

本発明は水洗トイレの洗浄水タンクなどに使用され、洗浄水の排出弁の開閉を制御し、洗浄水の供給量を調整することなどに使われる浮玉（フロート）に関する。

水洗トイレの洗浄水タンクでは、ボールタップを用いて常に一定水量を貯水し、排出弁に連結した操作レバーを引上げることで、タンク底部に設けた洗浄水の排出弁を開放し、貯水した洗浄水を便器に供給する構造となっている。この場合に、貯水した水量をすべて排出するのではなく、排出弁に浮玉を連結し、この浮玉の浮力を利用して、排出弁の開閉を制御し、洗浄水の供給量を調整することも行われている。この調整は、浮玉の浮力、排出弁の重量、タンク内の水位および浮玉と排出弁の距離を微妙にバランスさせて行われる。そのため、限定された空間内で使用され、常に一定の浮力が確保されることが要求されるこの用途では、使用される浮玉の形状は、肉厚、体積、外形などに厳密な寸法精度が要求されると共に、水圧などの外力や温度変化に対しても形状の変形が少ないことが要求される。さらに、この浮玉の水位の変動に伴う移動方向、移動距離を制御するために、環状浮玉が用いられ、環の中央にある環央孔に鎖や誘導棒が通せるようになっている。

一般の浮玉はプラスチックの中空成形品が使用され、このような中空成形品はブロー成形により製造されることが多く、前述のボールタップなどに連結して使用される浮玉はブロー成形によるものが多い。しかし、上記の用途に使用される浮玉のように形状精度の要求される用途では、ブロー成形品は肉厚の不均一性や残存するバリの発生などで精度が確保されず、より形状精度の優れた成形品の得られる射出成形が採用される。射出成形により中空成形品を製造するには、中空成形品を二つ割りにした半割成形体をそれぞれ射出成型し、それぞれの半割成形体を突き合わせて仮接合体とし、突き合わせた接合部分を溶融して融着したり、溶接棒で溶接したりする他、溶融樹脂を接合部に注入し接合する方法が行われている。しかしながら、半割成形体は射出成形により精度よく製造されても、これらの接合に際して、接合部分が加熱されるため、この部分が変形し、中空成形品の寸法精度損なわれることが多かった。そのため、形状精度の要求される用途では、製造される中空成形品の変形を避けるため、肉厚の大きいものに限定されていた。

半割成形体を接合するに際して、このような接合部分の変形を防ぐために、二つの半割成形体を突き合せた状態で型締めした後、突き合わせた二つの半割成形体によって形成される空洞内に流体圧力を加え、加圧状態を保持したまま、突き合わせた接合部分外周に溶融樹脂を注入して硬化させる方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法では、中空成形品の内部空洞が加圧状態となっているために、溶融樹脂が内部に流れ込んだり、接合部分が変形したりすることが避けられる利点がある。

しかしながら、この方法では、内部の加圧状態を保持するためには、半割成形体の突合せ部分を精度よく仕上げ、密閉できることが必要となる。この密閉が不十であると、加圧状態の維持が難しく、また、加圧流体を連続して供給し、内部の加圧状態を維持しても、突合せ部分より洩れ出る加圧流体の影響で、接合部分を溶融樹脂により完全に包埋接合できず、ピンホールの発生が生ずることが多く、このようなピンホールが生じたのでは、浮玉として利用するには適さない。

特公平６−７３８７５号公報

本発明の課題は、水洗トイレの洗浄水タンクの排出弁の開閉を制御する用途などに使用される、浮力を精密に制御できる形状精度を持つ、プラスチックの中空成形体による環状浮玉を製造する方法および環状浮玉を提供することである。

本発明に係る環状浮玉の製造方法は、
環央孔と直交する半割面で分割された二つのプラスチック半割成形体を接合して製造する方法において、
中心部には管状貫通孔が設置され、外周部には上下両方向に張り出すフランジと、該上下フランジの外側中央全周に接合樹脂充填溝とが設置され、さらに該接合樹脂充填溝と前記管状貫通孔とを連結する接合樹脂注入路が設置され、かつ前記フランジの外面と管状貫通孔の内面とは、プラスチック半割成形体の内面に嵌合可能にされている中板を、
二つのプラスチック半割成形体の内部に配置し、
この両半割成形体の外周接合部と中板の接合樹脂充填溝とが合致するように嵌合し、金型内に配置し型締めした後、
溶融接合樹脂を環央孔より、接合樹脂注入路と、接合樹脂充填溝と、両半割成形体の接合部とに充填し、ついでこの充填樹脂を硬化させて、
前記両半割成形体と中板とを合体接合することを特徴とする。

すなわち、本発明に係る環状浮玉の製造方法では、予め射出成形により精度よく成形しておいた二つのプラスチック半割成形体を金型内で仮接合して、ついで接合部内面に接合樹脂を、上記中板の接合樹脂注入路を経由して環状浮玉の内部から注入し、硬化させるものである。

また、上記中板に設置された接合樹脂注入路は、中板の直径に沿って２本設置してあることが好ましい。

本発明に係る環状浮玉は、
中心部には管状貫通孔が設置され、外周部には上下両方向に張り出すフランジと該上下フランジの外側中央全周に接合樹脂充填溝とが設置され、さらに該接合樹脂充填溝と前記管状貫通孔とを連結する接合樹脂注入路が設置され、かつ前記フランジの外面と管状貫通孔の内面とは、プラスチック半割成形体の内面に嵌合可能にされている中板が、
環央孔と直交する半割面で分割された二つのプラスチック半割成形体の内部に配置され、
この両半割成形体の外周接合部と中板の接合樹脂充填溝とが合致するように嵌合されており、
かつ、接合樹脂注入路と、接合樹脂充填溝と、両半割成形体の接合部とに、接合樹脂が充填硬化され、
前記両半割成形体と中板とが合体接合されている環状浮玉である。

本発明の製造法では、金型内で嵌合し型締めされた二つのプラスチック半割成形体の接合部の内面に接合樹脂を注入し硬化させているため、接合部、特にその外面はまったく変形することなく確実にこの両半割成形体を接合することができる。そして、注入される接合用樹脂の量は、この両半割成形体の内部に配置された中板の接合樹脂充填溝と接合樹脂注入路で規制され、一定となる。そのため、製造の運転管理も容易であり、この方法で作成された環状浮玉は、予め成形された半割成形体の精密な寸法精度を維持した形状と一定の重量を確保できるため、水洗トイレにおける洗浄水の排出弁の制御に用いる浮玉として好適なものとなる。

また、プラスチック半割成形体の肉厚が１．５ｍｍ以下の薄いものでも、変形することがなく、浮玉を製造することができ、使用する樹脂の量を減らすことも可能である。そして、本発明に係る環状浮玉では、二つのプラスチック半割成形体の接合部は全周に亘り均一な接合樹脂が充填され硬化し強固に接合されている。さらに、中空内部に中板が配置されているために、肉厚が薄くても充分な強度を維持することができ、外力や環境温度の急激な変化などを受けても変形したり、破損したりすることがない。

本発明に係る環状浮玉とその組立説明図である。 本発明に係る環状浮玉の上面図、正面図および断面図である。 プラスチック半割成形体の上面図、正面図、下面図、断面図および外観斜視図である。 中板の上面図、正面図、側面図、断面図および斜視図である。 中板を二つのプラスチック半割成形体の内部に配置し、嵌合した状態の断面図である。 中板を二つのプラスチック半割成形体の内部に配置し、金型内で嵌合し型締めした後、結合樹脂を充填し、硬化させている状態の説明断面図である。

以下実施例である図に基づき、本発明を詳細に説明する。

図１は本発明に係る環状浮玉１とその組立説明図である。図１に示すように、環状浮玉１は、二つのプラスチック半割成形体３を中板４の上下から矢印で示すように嵌合した後、接合樹脂によりこれらを合体接合して製造される。中板４は、中心部には管状貫通孔４１が設置され、外周部には上下両方向に張り出すフランジ４２と接合樹脂充填溝４３とが設置されている。さらに中板４には、管状貫通孔４１と接合樹脂充填溝４３とを連結する接合樹脂注入路４４も設置されている。二つのプラスチック半割成形体３は、接合部３１が接合樹脂充填溝４３の上になるようにして、中板４と嵌合される。次いで、溶融接合樹脂を、接合のために接合樹脂充填溝４３や接合樹脂注入路４４などに充填し、硬化させて半割成形体３と中板４とを合体接合して環状浮玉１を製造する。

上記の製造において、環状浮玉１の内部で硬化した接合樹脂硬化物５の形状を図１の右側上部に示す。この接合樹脂硬化物５は、環央孔硬化部５１と充填溝硬化部５３と注入路硬化部５４とからなっている。環央孔硬化部５１は、管状貫通孔４１内で硬化し、その中央部は硬化後くり貫かれて貫通孔となっており、二つのプラスチック半割成形体３の環央孔接合部３２を接合している。充填溝硬化部５３は、接合樹脂充填溝４３内で硬化し、この半割成形体３の外周接合部３１を内部より接合しており、この硬化物の外周には、外周接合部３１に対応する線５５がマークされている。そして、注入路硬化部５４は樹脂注入路４４内で硬化したものである。また、図１の１−１は環状浮玉１の断面斜視説明図であり、二つの半割成形体３の内部に中板４が嵌合され、これらは接合樹脂硬化物５により接合され、一体化していることを示している。この環状浮玉１では、中央を環央孔２が突き抜けており、この孔に水中での移動を制御する鎖などが通される。

図２は環状浮玉１の上面図などを示し、２Ａは上面図、２Ｂは正面図、２ＣはＡ−Ａ線断面図、２ＤはＢ−Ｂ線断面図である。２Ｄの断面図は、図１の１−１として示した断面斜視説明図に相当する断面図であり、中板４に設置された接合樹脂注入路４４を縦断する断面図である。したがって、断面図２Ｄでは接合樹脂硬化物５としては、主に注入路硬化部５４が示され、断面図２Ｃでは環央孔硬化部５１と充填溝硬化部５３とが示され、二つの半割成形体３を接合している。

図３はプラスチック半割成形体３の上面図などを示し、３Ａは上面図、３Ｂは正面図、３Ｃは下面図、３ＤはＣ−Ｃ線断面図、３Ｅは外観斜視図である。この半割成形体３の中央には環央孔２が貫通している。図１で示したように、二つの半割成形体３を中板４の上下両方から嵌合する。この半割成形体３においては、環央孔接合部３２は外周接合部３１の位置より少し下がっており、中板４に嵌合する際には、外周接合部３１は接合樹脂充填溝４３の位置で互いにつき合わせられるが、環央孔接合部３２は後述するように図４に示す中板４のストッパー４５とつき合わせられる。両環央孔接合部３２の間が開けられているのは、環央孔２より接合樹脂を注入するための注入口を確保すると共に、この両接合部３２の間に接合樹脂を充填するためである。また、この半割成形体３の外周の内側には、嵌合用凸部３３が設けられており、中板４の接合樹脂充填溝４３の両側全周に設けられた嵌合用凹部４６と嵌合させることができる。この両部は必ずしも必須ではないが、この凸部と凹部とを嵌合させることで、二つの半割成形体３と中板４との仮接合が確実にできるので、設けておくことは有用である。尚、半割成形体３と中板４における凸部と凹部とはそれぞれ入れ替えても同様な機能を得ることができる。

図４は中板４の上面図などを示し、４Ａは上面図、４Ｂは正面図、４Ｃは側面図、４ＤはＤ−Ｄ線断面図、４ＥはＥ−Ｅ線断面図、４Ｆは外観斜視図である。中板４の中心部には管状貫通孔４１が設けられ、外周部にはフランジ４２が上下両方向に張り出すようにして設けられており、管状貫通孔４１の内面とフランジ４２の外面とは、プラスチック半割成形体３の内面と嵌合可能となっている。管状貫通孔４１と接合樹脂充填溝４３とは、接合樹脂注入路４４で連結されており、この接合樹脂注入路４４は、中板４の直径に沿って直線状に２本設けられている。接合樹脂注入路は１本でもよいが、２本設けておくことで、接合樹脂の充填がスムーズに行うことができる。さらには、浮玉の重量バランスもとりやすい。３本以上の樹脂注入路を設けることも可能であるが、このような見地から各注入路を対称的に配置することが好ましい。また、管状貫通孔４１の内部にはストッパー４５が設けられており、半割成形体３を嵌合するときに、環央孔接合部３２と突き合わせられる。そのため、環央孔接合部３２の両者の間にはストッパー４５の幅に相当する間隙が生じ、注入口４８の開口を確保することができる。さらには、必要に応じて中板基板４７にリブを設けて、中板の強度を補強することも可能である。

図５に二つの半割成形体３と中板４とを嵌合させて合体した状態の断面図を示す。半割成形体３の外周接合部３１は接合樹脂充填溝４３に合致するように配置されており、環央孔接合部３２は、管状貫通孔４１の内部に設けられたストッパー４５に突き合わせられている。このように仮接合された状態で金型の中に配置して型締めを行い、次いで樹脂を充填する。

図６は、金型６１の中に、図５の状態に仮接合された二つの半割成形体３と中板４とを配置して、型締めを行い、接合樹脂を充填し、硬化させている状態を示す断面説明図である。接合樹脂５０は射出成形機のノズル（図示はしていない）からスプルー６２およびゲート６３を経由して、管状貫通孔４１側の注入口４８から接合樹脂注入路４４に充填され、ついで充填口４９を経由して、接合樹脂充填溝４３にも充填される。接合樹脂５０を充填後、金型６１を冷却し、接合樹脂５０を硬化させる。硬化させた後、金型６１を開き、ゲート６３で硬化樹脂５０を切断し、合体接合した環状浮玉を取り出し、環央孔内で硬化している硬化樹脂切除部５６をくり貫いて、環中央硬化部５１とする。このとき、ゲートで切断することなくスプルー（またはランナー）を残した場合には、あわせて切除することになる。このようにして、図１または図２に示す環状浮玉１が製造される。

プラスチック半割成形体３や中板４は、射出成形により精度よく予め成形しておかれる。そして、この成形時の精度は、溶融樹脂による接合時の、加熱や圧力により損なわれることがなく、また接合も強硬なものが得られ、製造された環状浮玉は、安定した浮力を維持することができる。

以上、実施例である図に基づいて、本発明の説明を行ったが、種々の態様も可能であり、実施例では円環状の浮玉を示したが、環状中空体であればよく、楕円状、なす形状、多角形状であってもよい。また、半割成形体３において、環央孔接合部３２を外周接合部３１の位置より下げ、環央孔接合部３２の間に接合樹脂が充填される構造としたが、溶融接合樹脂が環央孔より注入可能な注入口の開口を確保でき、接合部に接合樹脂が充填できる溝を設ける構造であってもよい。その他、発明の趣旨を離脱しない種々の態様を取ることができる。

プラスチック半割成形体、中板、接合樹脂としては各種の熱可塑性プラスチックを用いることができる。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、スチレン、ＡＢＳ、ＡＥＳ、ＡＡＳ、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリオキシメチレンなどを例示することができる、そして、プラスチック半割成形体、中板、接合樹脂としては同一のものであることが好ましいが、溶融した接合樹脂が半割成形体や中板とにそれぞれ融着可能であれば、これらを組み合わせて使用できる。さらに、これらの熱可塑性プラスチックには、必要に応じて各種の添加剤、充填材、着色剤を加えられる。

本発明に係る環状浮玉は、水洗トイレの洗浄水タンクの排出弁の開閉を制御する浮玉に好適に用いることができるが、精度のよいフロートとして応用可能であり、その他各種タンクの水量計、油量計などのフロートとしても応用可能である。

１ 環状浮玉
２ 環央孔
３ プラスチック半割成形体
３１ 外周接合部
３２ 環央孔接合部
３３ 嵌合用凸部
４ 中板
４１ 管状貫通孔
４２ フランジ
４３ 接合樹脂充填溝
４４ 接合樹脂注入路
４５ ストッパー
４６ 嵌合用凹部
４７ 中板基板
４８ 注入口
４９ 充填口
５ 接合樹脂硬化物
５０ 接合樹脂
５１ 環中央硬化部
５３ 充填溝硬化部
５４ 注入路硬化部
５５ 線
５６ 硬化樹脂切除部
６１ 金型
６２ スプルー
６３ ゲート

Claims (3)

1. 環央孔と直交する半割面で分割された二つのプラスチック半割成形体を接合して、製造される環状浮玉の製造方法において、
   中心部には管状貫通孔が設置され、外周部には上下両方向に張り出すフランジと、該上下フランジの外側中央全周に接合樹脂充填溝とが設置され、さらに該接合樹脂充填溝と前記管状貫通孔とを連結する接合樹脂注入路が設置され、かつ前記フランジの外面と管状貫通孔の内面とは、プラスチック半割成形体の内面に嵌合可能にされている中板を、
   二つのプラスチック半割成形体の内部に配置し、
   この両半割成形体の外周接合部と中板の接合樹脂充填溝とが合致するように嵌合し、金型内に配置して型締めした後、
   溶融接合樹脂を環央孔より、接合樹脂注入路と、接合樹脂充填溝と、両半割成形体の接合部とに充填し、ついでこの充填樹脂を硬化させて、
   両半割成形体と中板とを合体接合することを特徴とする環状浮玉の製造方法。
2. 請求項１に記載の環状浮玉の製造方法において、接合樹脂注入路は中板の直径に沿って２本設置されていることを特徴とする環状浮玉の製造方法。
3. 中心部には管状貫通孔が設置され、外周部には上下両方向に張り出すフランジと該上下フランジの外側中央全周に接合樹脂充填溝とが設置され、さらに該接合樹脂充填溝と前記管状貫通孔とを連結する接合樹脂注入路が設置され、かつ前記フランジの外面と管状貫通孔の内面とは、プラスチック半割成形体の内面に嵌合可能にされている中板が、
   環央孔と直交する半割面で分割された二つのプラスチック半割成形体の内部に配置され、
   この両半割成形体の外周接合部と中板の接合樹脂充填溝とが合致するように嵌合されており、
   かつ、接合樹脂注入路と、接合樹脂充填溝と、両半割成形体の接合部とに、接合樹脂が充填硬化され、
   前記両半割成形体と中板とが合体接合されている環状浮玉。

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