JP5768303B2 - 中空体の製造方法及び中子支持用部材 - Google Patents

Description

本発明は、中空体の製造方法及び中子支持用部材に関する。

特許文献１には、樹脂製水道メータケースの製造方法が記載されている。この樹脂製水道メータケースの製造方法は、樹脂製水道メータケースの中空部を形成するための中子を、中子樹脂を用いて射出成形する中子成形工程と、樹脂製水道メータケースの外周面形状に対応した成形内周面を備えた射出成形型の内部に中子をセットし、この状態で射出成形型内に、中空成形体を成形するための樹脂材料である外殻樹脂を射出して、中子が一体化された複合成形体を成形する複合成形体成形工程と、オートクレーブ養生により複合成形体の中子を溶解して除去することにより、樹脂製水道メータケースに対応した形状の中空成形体を得る中子除去工程とを有している。

特許文献２には、樹脂中子を有する中空体から樹脂中子を熱溶出して中空体が形成され得る中空体製造用の中子が記載されている。この中空体製造用の中子は、樹脂中子の内部に、金属の粉体又は粒体を含有させてなることを特徴としている。なお、樹脂中子の材質はポリオレフィン系樹脂である。

特許文献３には、鋳造金型の中子支持体が記載されている。この鋳造金型の中子支持体は、芯金の端に芯金の直径より大の鍔部を設け、芯金の外周に凹凸条を設けている。

特開２０１０−１１２８８５号公報 特開平１０−２９６７５２号公報 特開平８−７１６９９号公報

本発明は、中空体にねじを形成する工程を省略できる中空体の製造方法及び中子支持用部材を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る中空体の製造方法は、中子を形成する工程と、
前記中子に、前記中子を支持する支持部、金型に流し込まれる成形材料が接触する雄ねじが形成された雄ねじ部、及び該雄ねじ部を軸回りに回転させるための回転部を有する中子支持用部材を取り付ける工程と、
前記金型に、前記中子支持用部材を介して前記中子を配置する工程と、
前記中子が配置された前記金型の内部に、前記成形材料を流し込む工程と、
前記成形材料が硬化した後、前記金型を取り外し、前記中子を除去する工程と、
前記中子支持用部材の回転部を使用して前記雄ねじ部を軸周りに回転させ、該中子支持用部材を取り外す工程と、を含む。
第１の発明に係る中空体の製造方法において、前記中子支持用部材が、金属製であることが好ましい。

前記目的に沿う第２の発明に係る中子支持用部材は、中子を支持する支持部と、
金型に流し込まれる成形材料が接触する雄ねじが形成された雄ねじ部と、
前記雄ねじ部を軸回りに回転させるための回転部と、を備える。

本発明に係る中空体の製造方法及び中子支持用部材によれば、中空体にねじを形成する工程を省略できる。

本発明の一実施の形態に係る中空体の製造方法により製造された中空体の断面図である。 同中空体の製造方法において使用される金型に、中子及び中子支持用部材が取り付けられた状態を示す断面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。

本発明の一実施の形態に係る中空体の製造方法は、図１に示すような、複雑な中空形状を有する樹脂製の水道メータのケーシング（中空体の一例）１０を製造できる。なお、中空体は水道メータのケーシングに限定されるものではない。他の中空体として例えば、給水ポンプのケーシングが挙げられる。

水道の流量を計測する水道メータのケーシング（以下、単に「ケーシング」という。）１０の内部には、回転する羽根車１２が設けられている。羽根車１２は金属製であることが一般的である。羽根車１２とケーシング１０との間には僅かな隙間が設けられている。

ここで、ケーシング１０の成形材料として用いられる樹脂は、例えば、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエータル）樹脂、及びＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂（熱可塑性樹脂）である。
このような樹脂材料は、吸水率が小さく、線膨張係数が小さい（線膨張係数が金属の値に近い）という性質がある。従って、この樹脂材料を用いてケーシング１０を形成することにより、羽根車１２とケーシング１０との間の僅かな隙間が所定の大きさ以下に維持される。また、このような樹脂材料は、耐熱性が高く、有害物質を含有しないという性質もある。

ケーシング１０の両端部には、それぞれ上流側及び下流側に配置された導管をねじ接続するための雌ねじが形成された上流側ねじ部１４ａ及び下流側ねじ部１４ｂが形成されている。
ケーシング１０の内部には、上流側ねじ部１４ａに通じる第１の空間部１６ａ、及び下流側ねじ部１４ｂに通じる第２の空間部１６ｂが形成されている。
第１の空間部１６ａは、羽根車１２が嵌合する嵌合部１８を介して第２の空間部１６ｂに通じている。
第２の空間部１６ｂには、羽根車１２が配置されている。

水道水は、上流側ねじ部１４ａを通って第１の空間部１６ａに導入される。第１の空間部１６ａに入った水道水は、嵌合部１８を通って第２の空間部１６ｂに入り、羽根車１２を回転させ、下流側ねじ部１４ｂから水道メータの外部へと運ばれる。

次に、ケーシング１０の製造方法について説明する。ケーシング１０は、図２に示す上型５０ａ及び下型５０ｂにより少なくとも構成される金型５０に前述の成形材料を流し込むことによって製造される。詳細には、ケーシング１０は、以下の工程に従って製造される。

（工程Ｓ１）
中子２０を形成するための中子材料を準備する。この中子材料は、融点が８０〜１６０℃のオレフィン系のワックス材（オレフィン系樹脂）及び粒状体を含んでいる。
オレフィン系のワックス材は、例えば、分子量が１，０００〜１０，０００の低分子ポリエチレン又はポリプロピレンが好ましい。ただし、溶融時の粘度が低く流動性に富み、溶融時の流動性及び離型性が優れたオレフィン系のワックス材であれば、任意の材料でよい。
オレフィン系ワックス材により、中子材料としての強度、融点、及び離型性が調整される。

粒状体は、粒径が例えば０．２〜１．０ｍｍの人体に無害な材料であり、例えば、非金属の自然素材である砂である。粒状体を添加することにより、中子材料の収縮率が予め決められた設計値よりも大きくなることが抑制される。
なお、前述のオレフィン系ワックス及び粒状体に他の天然系ワックス材や他の粒状体を混合して、融点や離型性を更に調整してもよい。
前述のオレフィン系ワックス材及び粒状体は、人体に対して有害性が低いため、製造されるケーシング１０の内部を流れる水道水の食品安全性が確保される。

（工程Ｓ２）
ワックス材に、粒状体を添加し撹拌することによって中子材料を生成する。その後、生成された中子材料を加熱し、中子２０の金型（不図示）に流し込み、中子２０を形成する。

（工程Ｓ３）
工程Ｓ２にて製造された中子２０の両側部に、中子支持用部材３０ａ、３０ｂをそれぞれ取り付ける。

中子支持用部材３０ａは、例えば金属製であり、中子支持部３０２ａ、雄ねじ部３０４ａ、被支持部３０６ａを有している。
中子支持部３０２ａは、例えば円筒状の円筒部材３０１ａの内周面に設けられている。中子支持部３０２ａに中子２０の側部が挿入されることによって、中子２０を支持できる。
雄ねじ部３０４ａは、円筒部材３０１ａの外周面に設けられ、雄ねじが形成されている。

被支持部３０６ａは、円筒部材３０１ａの中子２０を支持する側とは反対側に設けられている。被支持部３０６ａの形状は、例えば円柱状である。被支持部３０６ａは、金型５０によって支持される。被支持部３０６ａには、円筒部材３０１ａとは反対側に六角柱状の突起３０８ａが設けられている。突起３０８ａには、金型５０の外側からレンチ等の工具がかけられ、中子支持用部材３０ａを雄ねじ部３０４ａの軸回りに回転させるための力が被支持部３０６ａに加えられる。なお、突起３０８ａに代えて断面が多角形状の孔（不図示）が被支持部３０６ａに形成され、この孔に工具が挿入されることにより、中子支持用部材３０ａを雄ねじ部３０４ａの軸回りに回転させるための力が加えられてもよい。

中子支持用部材３０ｂは、例えば金属製であり、中子支持部３０２ｂ、雄ねじ部３０４ｂ、被支持部３０６ｂを有している。
中子支持部３０２ｂは、例えば円柱状の突起である。中子支持部３０２ｂは、中子２０の側部に挿入され、中子２０を支持できる。
雄ねじ部３０４ｂは、中子支持部３０２ｂの一方の側に配置された円柱状の円柱部材３０１ｂの外周面に設けられ、雄ねじが形成されている。

被支持部３０６ｂは、円柱部材３０１ｂの中子支持部３０２ｂとは反対側に設けられている。被支持部３０６ｂの形状は、例えば円柱状である。被支持部３０６ｂは、金型５０によって支持される。被支持部３０６ｂには、円柱部材３０１ｂとは反対側に六角柱状の突起３０８ｂが設けられている。突起３０８ｂには、金型５０の外側からレンチ等の工具がかけられ、中子支持用部材３０ｂを雄ねじ部３０４ｂの軸回りに回転させるための力が被支持部３０６ｂに加えられる。なお、突起３０８ｂに代えて断面が多角形状の孔（不図示）が被支持部３０６ｂに形成され、この孔に工具が挿入されることにより、中子支持用部材３０ｂを雄ねじ部３０４ｂの軸回りに回転させるための力が加えられてもよい。

（工程Ｓ４）
中子支持用部材３０ａ、３０ｂがそれぞれ取り付けられた中子２０を金型５０に設置する。中子支持用部材３０ａの被支持部３０６ａは、金型５０の側面に形成された孔５０２ａに嵌って支持される。中子支持用部材３０ｂの被支持部３０６ｂは、金型５０の側面に形成された孔５０２ｂに嵌って支持される。すなわち、中子２０は、中子支持用部材３０ａ、３０ｂを介して支持され、金型５０に配置される。
なお、従来は、中子を支持するために、金型の内部に支えが設けられていた。しかし、この支えによって、成形材料が流し込まれる隙間に本来不要な構造が形成され、成形材料が流し込まれる際の障害となる場合があった。本実施の形態に係るケーシング１０の製造方法によれば、この支えが不要となるので、本来不要な構造が形成されることが回避される。

（工程Ｓ５）
金型５０の温度を、例えば５０℃〜８０℃に予熱する。射出成形により樹脂注入口５０４から成形材料を注入し、金型５０の内部に、成形材料を流し込む。金型５０に流し込まれた成形材料は、中子２０と金型５０との間の隙間に充填される。その際、中子支持用部材３０ａ、３０ｂの各雄ねじ部３０４ａ、３０４ｂの表面（雄ねじ）全体は、成形材料で覆われる。

（工程Ｓ６）
成形材料が硬化した後、金型５０を取り外す。その後、ケーシング１０の内部にある中子２０を溶融し、除去する。中子２０を除去した後、ケーシング１０に固定されている中子支持用部材３０ａを取り外すため、中子支持用部材３０ａの被支持部３０６ａに設けられた突起３０８ａに工具をかけ、中子支持用部材３０ａを雄ねじ部３０４ａの軸回りに回転させる。成形されたケーシング１０から中子支持用部材３０ａを取り外すと、ケーシング１０には、図１に示す上流側ねじ部１４ａが形成されている。同様に、ケーシング１０に固定されている中子支持用部材３０ｂを取り外すと、下流側ねじ部１４ｂが形成されている。

このように、本実施の形態に係るケーシング１０の製造方法によれば、中子支持用部材３０ａ、３０ｂを回して取り外すとケーシング１０に上流側ねじ部１４ａ及び下流側ねじ部１４ｂが形成されているので、雌ねじを後加工する工程が省略される。また、従来、ケーシング１０を形成した後の工程にて取り付けられていたインサートが不要となり、水道メータの部品点数が削減される。

なお、中子２０を形成する場所の近傍に、ケーシング１０の製造に使用した中子２０を加熱して溶融し、中子２０の材料を生成する溶融装置（不図示）を設けることにより、ケーシング１０を形成した中子２０が再び中子材料に戻される。すなわち、中子２０の材料がその場でリサイクルされる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。

１０：ケーシング、１２：羽根車、１４ａ：上流側ねじ部、１４ｂ：下流側ねじ部、１６ａ：第１の空間部、１６ｂ：第２の空間部、１８：嵌合部、２０：中子、３０ａ、３０ｂ：中子支持用部材、５０：金型、５０ａ：上型、５０ｂ：下型、３０１ａ：円筒部材、３０１ｂ：円柱部材、３０２ａ、３０２ｂ：中子支持部、３０４ａ、３０４ｂ：雄ねじ部、３０６ａ、３０６ｂ：被支持部、３０８ａ、３０８ｂ：突起、５０２ａ、５０２ｂ：孔、５０４：樹脂注入口

Claims (3)

1. 中子を形成する工程と、
   前記中子に、該中子を支持する支持部、金型に流し込まれる成形材料が接触する雄ねじが形成された雄ねじ部、及び該雄ねじ部を軸回りに回転させるための回転部を有する中子支持用部材を取り付ける工程と、
   前記金型に、前記中子支持用部材を介して前記中子を配置する工程と、
   前記中子が配置された前記金型の内部に、前記成形材料を流し込む工程と、
   前記成形材料が硬化した後、前記金型を取り外し、前記中子を除去する工程と、
   前記中子支持用部材の回転部を使用して前記雄ねじ部を軸周りに回転させ、該中子支持用部材を取り外す工程と、を含む中空体の製造方法。
2. 請求項１記載の中空体の製造方法において、
   前記中子支持用部材が、金属製である中空体の製造方法。
3. 中子を支持する支持部と、
   金型に流し込まれる成形材料が接触する雄ねじが形成された雄ねじ部と、
   前記雄ねじ部を軸回りに回転させるための回転部と、を備えた中子支持用部材。