JP6268755B2 - タンク及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブロー成形により形成されるタンク及びその製造方法に関するものであり、特に、口部の改良に関する。

例えば水冷式内燃機関を有する車両には、ラジエータより溢れ出た冷却水を貯留するリザーブタンクが設置されている。そして、この種のリザーブタンクには、ブロー成形により製造されたブロータンクが広く用いられている（特許文献１等を参照）。

特許文献１には、タンク本体とリザーブパイプが一体構成であるリザーブタンク、及びブロー成形によるリザーブタンクの製造方法が開示されている。特許文献１に記載のリザーブタンクでは、タンク本体の上部からタンク本体の周壁に沿って下向きに延びるリザーブパイプを、タンク本体とリザーブパイプ間の連結部により連結して一体化している。

特開平７−３２４６２３号公報

ところで、前述のようなリザーブタンクにおいては、タンク本体に注水口（口部）を設ける必要があるが、密閉式のリザーブタンクの口部においては、キャップからの液漏れ等を防止するために、精度の高い成形が必要である。特に、リザーブタンクにおいては、キャップに設けた凸部を注水口に押し込むことで密閉性を確保し液漏れしないようにしているため、注水口の内面（内径）を精度良く形成する必要がある。

特許文献１等にも記載される通り、この種のリザーブタンクの成形には、ブロー成形が広く用いられているが、ブロー成形の場合、成形精度は必ずしも十分とは言えず、何らかの対処が必要である。例えば、特許文献１記載の発明では、ブロー成形の際に口部規制体を挿入することで、注水口内面の精度を向上することも試みられているが、金型から取り出す際の熱収縮等が原因で、十分な精度を得ることができないのが実情である。また、注水口の形成位置によっては、前記口部規制体の挿入が難しい場合があり、その場合には精度を注水口内面の精度を確保することは難しい。

そこで従来、ブロー成形後のタンクの口部を要求精度に応じて切削加工処理することが行われている。具体的には、タンク口部の天面や首部の精度出しのために、一つ一つ手作業で切削加工を行う。この切削加工は、成形したタンクの全数に対して行う必要がある。

前記切削加工による手法では、タンクの製造に際して製造コストを要し、作業工数も増加して生産性を著しく低下させる要因となる。また、作業者の熟練度等により精度に差が出る可能性が高く、品質も不安定となるおそれがある。切削精度も必ずしも十分とは言えない。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、精度の問題を解消することが可能であり、しかも製造コストの上昇を抑え生産性良く製造し得るタンクを提供することを目的とし、さらにはその製造方法を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明のタンクは、口部を有する樹脂製のタンクであって、タンク本体がブロー成形により形成されるとともに、タンク本体に形成された首部に射出成形された環状部材が溶着により接合されてキャップが取り付けられる口部が構成され、前記口部の天面内側が面取りされ、前記タンク本体の首部に鍔状部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明のタンクの製造方法は、口部を有する樹脂製のタンクの製造方法であって、ブロー成形により前記口部に対応して鍔状部を有する首部が形成されたタンク本体を成形し、前記鍔状部の下面に治具を当接させて支持した状態で、タンク本体の首部に環状部材を溶着し、前記口部を形成することを特徴とする。

例えば射出成形品はブロー成形品に比べて精度の高い成形が可能である。したがって、射出成形等により形成された環状部材をタンク本体の首部に溶着し口部を構成することで、切削加工等を要することなく高い精度が確保される。また、タンク本体の首部に鍔状部が形成されているので、この鍔状部の下面を治具で支持することができる。その結果、溶着の際の押し込み量等が正確に管理できるので、環状部材の取り付け精度も良好なものとなる。

本発明によれば、切削加工を行わなくても口部の精度を確保することができ、作業工数の増加や製造コストの上昇を抑えることができる。したがって、精度の高いタンクを低コストで生産性良く製造することができる。また、射出成形等によって精度が確保されるので、作業者の熟練度等による精度のばらつきがなく、品質の良いタンクを安定して供給することが可能である。

実施形態のタンクを示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 口部を拡大して示す断面図である。 環状部材とタンク本体の間の隙間を示す模式図である。 他の実施形態のタンクにおける環状部材とタンク本体の間の隙間を示す模式図である。 タンク本体の首部への環状部材の取り付け方法を説明するための模式図であり、（ａ）は溶着前の状態、（ｂ）は溶着時の状態を示す。 治具の使用状態を説明する斜視図である。 タンク本体の首部への環状部材の取り付け方法の他の例を示す模式図である。 タンク本体の首部への環状部材の取り付け方法のさらに他の例を示す模式図である。

以下、本発明を適用したタンク及びその製造方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態のタンクは、例えば自動車のエンジンを冷却するラジエータのリザーブ液を貯留するリザーブタンク等として用いられるものである。したがって、リザーブ液や蒸気をタンク外に排出して大気圧を保持するためのリザーブパイプをタンク本体やキャップ等に備えていても良いが、ここではその説明は省略する。

本実施形態のタンク１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、タンク本体２に注水口（口部）３を形成してなるものであり、注水口３は、タンク本体２に設けられた首部２ａの先端に環状部材４を溶着することにより構成されている。また、注水口３においては、天面内側にＲ面取り等の面取り加工を施すことにより、注水時のホース等の挿入性を改善するようにしている。

タンク本体２は、熱可塑性樹脂をブロー成形することにより形成されたものであり、首部２ａがその上面中央部に筒状に形成されている。熱可塑性樹脂としては任意の樹脂材料を使用することができるが、例示するならば、例えばポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂や、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ナイロン等のポリアミド樹脂等を挙げることができる。好ましくは、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂である。

一般に、リザーブタンク等においては、注水口３にキャップを取り付けて使用するが、タンク本体２に設けられた注水口３の加工精度が低いと、液漏れ等の原因となる。このため注水口３の成形には高精度が求められるが、タンク本体２をブロー成形する際に注水口を一体に形成すると、ブロー成形の特性上、十分な精度を確保することは難しく、後加工（切削加工）等が必要になる。

そこで、本実施形態のタンク１では、ブロー成形により形成されたタンク本体２の首部２ａに、予め射出成形等の精度の高い成形方法により形成した環状部材４を取り付けることで、切削加工等を施すことなく高精度の注水口３を構成するようにしている。

射出成形品は、ブロー成形品に比べて成形精度が高く、切削加工等を施さなくとも要求される精度を満たすものが得られる。したがって、射出成形により形成された環状部材４を取り付けることで、精度を確保することができ、キャップを取り付けた際に液漏れ等が発生することがなくなる。

射出成形品である環状部材４には、タンク本体２と同様、任意の樹脂材料を用いることができるが、タンク本体２の首部２ａへの溶着を考えると、タンク本体２と同様の樹脂材料により形成することが好ましい。例えばタンク本体２をポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂により成形した場合には、環状部材４もポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂により形成することで、良好な溶着強度を確保することができる。勿論、これに限らず、例えば加工精度を優先して、環状部材４をタンク本体２とは異なる樹脂材料で形成することも可能である。

前述の構成の注水口３では、環状部材４の取り付け精度の確保も重要である。環状部材４は、タンク本体２の首部２ａに対して超音波溶着等の手法により取り付けられるが、溶着の際の押し込み量が異なると、寸法精度の確保が難しくなる。したがって、前記押し込み量を正確に管理できることが好ましい。

これを実現するために、本実施形態のタンク１では、タンク本体１の首部２ａに鍔状部を設けている。図２は、タンク１の注水口３近傍を拡大して示すものであり、図示の通り、タンク本体２の首部２ａの先端から若干後退した位置に鍔状部５が設けられている。この鍔状部５を設けることで、その下面５ａに治具を入れてこれを支持することができ、超音波溶着の際の押し込み量を正確に管理することが可能になる。

また、前記鍔状部５に関連して、タンク本体２の首部２ａには、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す通り、パーティングラインＰＬに沿って凸部６が設けられている。首部２ａに凸部６を設けることで、前記鍔状部５がこの凸部６によって支えられ補強される形になる。鍔状部５には、環状部材４の溶着の際に押し込む力が加わることになるが、前記凸部６で補強することで、鍔状部５が撓むことによる押し込み量の変動を抑えることができる。

前記凸部６の形成は、鍔状部５の補強ばかりでなく、バリを取り易くする上でも効果的である。ブロー成形においては、パーティングラインＰＬに沿ってバリが発生する。製品にする場合、バリを切除する必要があるが、タンク本体２の首部２ａにおいては、鍔状部５の形成によりパーティングラインＰＬが奥に入り込む形になり、バリ取りが難しい。前記凸部６を形成すれば、パーティングラインＰＬが鍔状部５の外周面と面一になり、バリ取りの作業性を大幅に改善することができる。また、バリを確実に除去することができれば、タンク１の首部を固定治具で挟む場合等において、バリの影響により固定の不具合を起こすことを回避することが可能である。

さらに、本実施形態のタンク１では、前記環状部材４とタンク本体２（首部２ａ）との間に隙間を設けることにより、バリの発生を抑えるようにしている。

図３は、タンク本体２の首部２ａへの環状部材４の取り付け状態を説明するための図である。取り付け状態において、環状部材４の内周面４ａは、首部２ａの内周面ととも注水口３の内壁を構成する。、また、環状部材４の外周部分には、首部２ａの外径寸法より僅かに大きな内径寸法を有する外周壁部４ｂが下方に向かって形成されており、この外周壁部４ｂによって位置決めされた状態で環状部材４が首部２ａに嵌め合わされる。

環状部材４の前記外周壁部４ｂと水平壁部４ｃの境界部分には、所定の角度で傾斜するテーパー面４ｄが形成されている。テーパー面４ｄの傾斜角度は、例えば４５°である。超音波溶着の際には、前記環状部材４のテーパー面４ｄにタンク本体２の首部２ａの外側角部が当接し、この部分で溶着される。環状部材４のテーパー面４ｄに首部２ａの外側角部を当接させることで、環状部材４の中心と首部２ａの中心が一致するように位置決めされる。

この時、環状部材４の押し込み量が大きく、環状部材４の水平壁部４ｃの下面がタンク本体２の首部２ａの上面と当接すると、環状部材４の前記内周面４ａ側の端部（内周端部）において、バリが生ずることがある。前記環状部材４の内周面４ａ側の端部は、タンク１の容器内側に露出しており、ここにバリが発生すると、脱落して容器の内容物に混入されるおそれがある。

そこで、本実施形態のタンク１では、図３に示すように、環状部材４の下面とタンク本体２の首部２ａの上面の間に隙間Ｓを設け、この部分にバリが発生しないようにしている。前記隙間Ｓを設けることにより、バリの発生が回避され、バリの容器内への脱落による内容物への混入を防止することができる。

ここで、前記隙間Ｓの間隔Ｗ１は、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが好ましい。隙間Ｓの間隔Ｗ１があまり大きいと、隙間Ｓに内容物が入り込むおそれがある。したがって、隙間Ｓの間隔Ｗ１は、できる限り小さくすることが好ましいが、あまり小さく設定しすぎると、溶着の際の押し込み量の制御が難しくなり、不用意に環状部材４の下面が首部２ａの上面に当接し、バリが発生してしまう可能性が生ずる。

環状部材４や鍔状部５の形態はこれに限らず、例えば図４に示すように、鍔状部５をタンク本体２の首部２ａの先端に設けることも可能である。この場合には、前記環状部材４のテーパー面４ｄにタンク本体２の首部２ａに設けられた鍔状部５の外側角部が当接し、この部分で溶着される。環状部材４のテーパー面４ｄに鍔状部５の外側角部を当接させることで、環状部材４の中心と首部２ａの中心が一致するように位置決めされる。

また、図４に示す例の場合にも、環状部材４の下面とタンク本体２の首部２ａの上面の間に隙間Ｓを設け、この部分にバリが発生しないようにする。隙間Ｓの間隔Ｗ１は、同様に０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが好ましい。

以上が本実施形態のタンク１の構成であるが、次に、図４に示す実施形態を例に、タンク本体２の首部２ａへの環状部材４の取り付け方法について説明する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、タンク本体２の首部２ａへの環状部材４の取り付け方法を説明するための図面である。前述の通り、タンク本体２の首部２ａには鍔状部５が設けられており、この鍔状部５が設けられた首部２ａの先端面２ｂに環状部材４を載置する形で取り付ける。

超音波溶着に際しては、環状部材４を押圧しながら超音波を印加するが、この時、押し込み量を正確に制御することが必要である。押し込み量のバラツキは、注水口３の寸法精度を低下させる要因となる。

そこで、本実施形態においては、前記鍔状部５を利用し、環状部材４の押し込み量を正確に管理し、精度の高い溶着状態を実現するようにしている。具体的には、超音波溶着に際して、図５に示すように、鍔状部５の下面５ａを支持するように治具７をセットする。

治具７は、図６に示すように、２分割された形態を有し、それぞれタンク本体２の首部２ａの形状に対応する円弧状凹部７ａを有している。これら治具７は、機械的に支持されており、鍔状部５の下に差し込んで、その上面で鍔状部５の下面５ａを支持するようにセットする。この状態で環状部材４を押し込めば、鍔状部５の変形等による押し込み量の変動等は回避され、確実に同じ押し込み量とすることができる。

超音波溶着の際には、前記環状部材４のテーパー面４ｄにタンク本体２の首部２ａに設けられた鍔状部５の外側角部を当接させ、この部分で溶着する。この時、前記押し込み量を制御することにより、環状部材４の内周端部において、環状部材４とタンク本体２の間に所定の間隔Ｗ１（＝０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ）の隙間Ｓを有するように、タンク本体２の首部２ａに射出成形により形成された環状部材４を溶着する。

以上、本発明を適用した実施形態についてを説明してきたが、本発明が前述の実施形態に限られるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

例えば、先の実施形態では環状部材４にテーパー面４ｄを形成し、ここに鍔状部５の外側角部５ｂを当接させて超音波溶着を行っているが、図７に示すように、環状部材４の下面（あるいは首部２ａの先端面）に突起部８を形成しておき、この突起部８の先端を利用して超音波溶着を行うようにしてもよい。この場合にも、環状部材４の下面とタンク本体２の首部２ａの上面の間に所定の間隔Ｗ１（＝０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ）の隙間Ｓを設ける。

あるいは、先の実施形態では、環状部材４の外周部分に外周壁部４ｂを設けているが、図８に示すように、環状部材４の内周部分に内周壁部４ｅを設け、内周側のテーパー面４ｆに首部２ａの内側角部２ｃを当接させて超音波溶着を行うようにしてもよい。この場合には、環状部材４の外周端部に所定の間隔Ｗ２（＝０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ）の隙間Ｓを設ける。

容器の外側にバリが生じた場合、使用時に手触りが悪いという問題が生ずる。また、使用時にバリが周囲に脱落するという問題もある。本例の場合、環状部材４の外周端部に隙間Ｓを設けているので、このような不都合が解消される。

１ タンク
２ タンク本体
２ａ 首部
３ 注水口
４ 環状部材
５ 鍔状部
６ 凸部
７ 治具

Claims (5)

1. 口部を有する樹脂製のタンクであって、
   タンク本体がブロー成形により形成されるとともに、タンク本体に形成された首部に射出成形された環状部材が溶着により接合されてキャップが取り付けられる口部が構成され、
   前記口部の天面内側が面取りされ、
   前記タンク本体の首部に鍔状部が形成されていることを特徴とするタンク。
2. 前記タンク本体の首部において、パーティングラインに沿って凸部が形成されており、当該凸部を形成することで、パーティングラインが鍔状部の外周面と面一とされていることを特徴とする請求項１記載のタンク。
3. 口部を有する樹脂製のタンクの製造方法であって、
   ブロー成形により前記口部に対応して鍔状部を有する首部が形成されたタンク本体を成形し、
   前記鍔状部の下面に治具を当接させて支持した状態で、タンク本体の首部に環状部材を溶着し、前記口部を形成することを特徴とするタンクの製造方法。
4. 前記環状部材は射出成形により形成されたものであることを特徴とする請求項３記載のタンクの製造方法。
5. 前記タンク本体の首部において、パーティングラインに沿って凸部が形成されるように前記タンク本体をブロー成形することを特徴とする請求項３または４記載のタンクの製造方法。

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