JP6779023B2 - 開口封止蓋 - Google Patents

Description

本発明は、開口封止蓋に係り、特に、繊維を含有する樹脂材料によって形成された開口封止蓋に関する。

桝蓋やマンホール蓋等の開口封止蓋は、既によく知られている。また、従来、屋外で利用される開口封止蓋の多くは、コンクリートによって成形された蓋であった。しかし、コンクリート製の開口封止蓋は、その上に車両等が載ると粉砕破壊してしまう場合がある。また、粉砕するまでに至らなくとも蓋内部にクラック（ひび）が形成されてしまう場合があり、そのような場合には、その後に人が載った際に開口封止蓋が割れてしまい、人の足が蓋の直下に落ちてしまう虞がある。

一方、コンクリート製の蓋よりも強度が高く粉砕し難い開口封止蓋として、繊維を含有する樹脂材料によって形成された開口封止蓋が既に開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の開口封止蓋は、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維を含有する熱硬化性樹脂剤によって成形された蓋である。

特開２０００−５４４７３号公報

ところで、繊維含有の樹脂材料によって形成される開口封止蓋については、強度や割れ難さの更なる向上が求められている。このため、上記の開口封止蓋については、その成形加工のし易さを活かして、強度等を向上させることができるような形状や構造を採用する必要がある。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、繊維含有の樹脂材料によって形成される開口封止蓋として、強度をより高めることが可能な構造を採用した開口封止蓋を提供することである。

前記課題は、本発明の開口封止蓋によれば、繊維を含有する樹脂材料によって形成された開口封止蓋であって、該開口封止蓋が有する平面には凸状の突出部が形成されており、該突出部は、前記平面において前記開口封止蓋の中央部から放射状に延出する複数の放射状延出部と、前記平面において同心円状に並んだ複数の環状部とを備えており、複数の前記放射状延出部は、前記平面において複数の前記環状部と交差した状態で備えられており、各々の前記放射状延出部において、該放射状延出部を構成している前記樹脂材料中の前記繊維の配向方向が前記放射状延出部の延出方向に沿っており、かつ、各々の前記環状部において、前記放射状延出部と交わる部分を除き、該環状部を構成している前記樹脂材料中の前記繊維の配向方向が前記環状部の形成方向に沿った状態となっていることにより解決される。

上記のように構成された本発明の開口封止蓋では、その中央部から放射状に延出する放射状延出部を複数備えている。そして、各放射状延出部では、当該各放射状延出部を構成している樹脂材料中の繊維の配向方向が当該各放射状延出部の延出方向に沿っている。このように放射状延出部の延出方向に沿って樹脂材料中の繊維が配置されていれば、繊維同士の絡まり（密集化）が生じ難くなる。これにより、繊維同士の絡まりに起因して蓋内で強度にむら（斑）が生じるのを効果的に抑制し、低強度部分にて開口封止蓋が壊れてしまうのを適切に抑えることが可能となる。
また上記の構成によれば、蓋内の強度が更に均一化されるため、強度むらに起因して開口封止蓋が壊れてしまうのを適切に抑えることが可能となる。

また、上記の構成において、前記開口封止蓋が有する前記平面には、前記開口封止蓋を開閉するために用いられる差し込み穴が形成され、前記放射状延出部及び前記環状部は、前記平面において前記差し込み穴と交差した状態でそれぞれ備えられており、前記放射状延出部及び前記環状部において、前記放射状延出部及び前記環状部を構成している前記樹脂材料中の前記繊維の配向方向が前記差し込み穴に向かって延出する方向に沿った状態となっていると好適である。
また、上記の構成において、複数の前記放射状延出部の中には、前記平面の中央位置から延出し、前記径方向における長さがより長い長尺部と、前記径方向において前記中央位置よりも外側の位置から延出し、前記径方向における長さがより短い短尺部と、が含まれており、前記長尺部は、前記平面の外周方向において所定間隔毎に複数配置され、前記外周方向において前記長尺部の間には一定数の前記短尺部が配置されており、各々の前記長尺部において、該長尺部を構成している前記樹脂材料中の前記繊維の配向方向が前記長尺部の延出方向に沿っており、かつ、各々の前記短尺部において、該短尺部を構成している前記樹脂材料中の前記繊維の配向方向が前記短尺部の延出方向に沿っていると好適である。
上記の構成では、開口封止蓋の平面の外周方向に沿って長尺部及び短尺部がそれぞれ均一に配置されているため、各放射状延出部における繊維の配向方向が上記の外周方向において分散することになる。これにより、上記のように構成された開口封止蓋に対してある方向の荷重（応力）が作用したとしても、当該荷重に対して適切に抗する向きに配向された繊維が存在するので、上記の荷重に十分に耐え得るようになる。

また、上記の構成において、前記突出部は、前記開口封止蓋の裏面に形成された補強リブであると好適である。
上記の構成では、突出部として形成された補強リブ中、放射状に延出した放射状延出部において、樹脂材料中の繊維の配向方向が当該放射状延出部の延出方向に沿っている。これにより、補強リブによる補強効果を活かしつつ、リブ中に存在する繊維同士の絡まりを抑制して蓋内での強度むらの発生を効果的に抑えることが可能となる。
また、上記の構成において、前記繊維としてのガラス繊維を含有する前記樹脂材料としての合成樹脂材料によって形成されていると好適である。
上記の構成では、比較的軽量且つ薄肉である開口封止蓋を形成することが可能となる。そのような開口封止蓋に対して本発明を適用することで、軽量且つ薄肉な開口封止蓋であっても、強度及び割れ難さを向上させることが可能となる。

また、上記の構成において、複数の前記環状部中、最も突出量が大きい前記環状部は、前記平面において最も外側に位置する前記環状部よりも内側に位置し、最も内側に位置する前記環状部よりも外側に位置していると好適である。
上記の構成は、最も外側にある環状部の突出量が最大となる構成に比して開口封止蓋の強度をより高められるケース（例えば、最も外側にある環状部と、当該環状部よりも内側に位置する環状部と、の間に凸状の突起が嵌合するケース）において有効なものとなる。

また、上記の構成において、前記平面は、円形であり、前記平面の径方向における前記環状部の寸法が、全ての前記環状部の間で揃っていてもよい。
上記の構成では、環状部の寸法が環状部間で相違する構成に比して、開口封止蓋に掛かる荷重をより分散させ易くなる。

本発明によれば、繊維含有の樹脂材料によって形成される開口封止蓋として、より強度が高められた開口封止蓋が実現されることになる。

本発明の一実施形態に係る開口封止蓋の表面を示す図である。 本発明の一実施形態に係る開口封止蓋の裏面を示す図である。 図１中のＡ−Ａ断面を示す図である。 突出部におけるガラス繊維の配向方向についての説明図である。

以下、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）について図１〜４を参照しながら説明する。ちなみに、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

なお、以下では、本実施形態に係る開口封止蓋として、住宅用の雨水集水桝の開口を封止するための桝蓋を具体例に挙げて説明することとする。ただし、本発明は、雨水集水桝の開口を封止すること以外の用途に用いられる開口封止蓋（例えば、マンホール蓋）にも適用可能である。

本実施形態に係る桝蓋（以下、桝蓋１）は、繊維を含有する樹脂材料によって形成されたものである。より具体的に説明すると、桝蓋１は、ガラス繊維を含有するポリ塩化ビニル系の合成樹脂材料によって形成されている。このようにガラス繊維を含有する樹脂材料によって成形された桝蓋１については、比較的に大きな積載荷重が入力されたとしても延びるように変形するので割れ難く、また蓋内部にクラックが入り難い構造となっている。

なお、繊維については、ガラス繊維に限定されず、炭素繊維であってもよい。また、樹脂材料については、熱可塑性樹脂、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、アクリロニトルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタート（ＰＥＴ）、ポリカボネード（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）を利用してもよい。

桝蓋１の形状について説明すると、図１及び図２に示すように円盤形状の蓋体となっている。すなわち、桝蓋１の表面１ａ及び裏面１ｂは、円形の平面となっている。また、厚みは、比較的薄肉となっており、後述する突出部を除く部分では厚みが８〜１２ｍｍとなっている。これは、ガラス繊維を含有する合成樹脂材料によって形成された桝蓋１であるため、比較的厚みを薄くしたとしても桝蓋として十分な強度が確保されることを反映している。

桝蓋１の表面１ａについて説明すると、図１に示すように蜘蛛の巣状の凹凸模様が施されている。また、桝蓋１の表面には、不図示の開閉器具を差し込むための穴（差し込み穴２）が、表面１ａの外周方向（すなわち、桝蓋１の外縁に沿った方向）において略１８０度離れた位置に一対形成されている。各差し込み穴２の形状については、任意に設定することができ、公知の形状を採用することが可能であるため、説明を省略することとする。

桝蓋１の裏面１ｂについて説明すると、図２に示すように補強リブ３が突出形成されている。この補強リブ３は、凸状の突出部に相当し、桝蓋１の裏面１ｂから略垂直に突出しており、詳しくは裏面１ｂにおいて蜘蛛の巣状に配置されている。かかる補強リブ３の配置パターンは、有限要素法等の強度解析手法に基づいて設定された最適なパターンとなっている。

補強リブ３について図２及び３を参照しながら説明すると、補強リブ３は、複数の放射状延出部４と複数の環状部７とによって構成されている。環状部７は、裏面１ｂの中央を中心として同心円状に並んだ部分であり、本実施形態では６つの環状部７が設けられている。ただし、環状部７の個数については、任意に設定することが可能である。

また、本実施形態では、各環状部７の幅寸法（裏面１ｂの径方向における寸法）が環状部７間で揃っており、具体的には５〜１０ｍｍに統一されている。また、本実施形態では、複数の環状部７の中で最も突出量が大きい環状部７が、裏面１ｂにおいて最も外側に位置する環状部７よりも内側に位置し、最も内側に位置する環状部７よりも外側に位置している。より具体的に説明すると、図３に示すように、最も突出量が大きい環状部７は、最も外側に位置する環状部７から数えて２番目の環状部７である。

なお、最も突出量が大きい環状部７の配置位置については上記の位置に限定されるものではないが、最も外側に位置する環状部７よりも内側に位置する環状部７とするのが望ましい。これは、より内側に位置する環状部７の突出量を最も外側に位置する環状部７の突出量よりも大きくすると、桝蓋１の強度が向上するということが実験的に明らかになっていることを反映している。

放射状延出部４は、裏面１ｂにおいて桝蓋１の中央部（厳密には、径方向中央部）から放射状に延出した部分である。また、放射状延出部４は、裏面１ｂの外周方向（すなわち、桝蓋１の外縁に沿った方向）において等間隔に複数配置されている。また、図２に示すように、放射状延出部４は、互いに延出長さ（裏面１ｂの径方向における長さ）が異なる２種類の延出部によって構成されている。

一方の延出部は、裏面１ｂの中央位置から延出し、延出長さがより長い長尺部５である。長尺部５は、裏面１ｂの外周方向において所定間隔毎に複数配置され、具体的には６０度間隔で６つ配置されている。ただし、長尺部５の個数及び配置間隔については、特に限定されるものではなく、任意に設定することが可能である。

もう一方の延出部は、裏面１ｂの径方向において裏面１ｂの中央位置よりも外側の位置、例えば、最も内側に位置する環状部７の外縁に相当する位置から延出し、延出長さがより短い短尺部６である。短尺部６は、裏面１ｂの外周方向において長尺部５の間に一定数だけ配置され、具体的には等間隔に２つ配置されている。ただし、短尺部６の個数及び配置間隔については、特に限定されるものではなく、任意に設定することが可能である。

そして、各長尺部５及び各短尺部６（すなわち、複数の放射状延出部４のそれぞれ）は、桝蓋１の裏面１ｂにおいて複数の環状部７と交差した状態で配置されている。より具体的に説明すると、各長尺部５及び各短尺部６は、それぞれの延出方向始端部が最も内側に位置する環状部７を横断し、かつ、それぞれの延出方向終端部が裏面１ｂの径方向において２番目に外側に位置する環状部７に達した状態で配置されている。

次に、上記のように構成された桝蓋１の成形方法について説明する。本実施形態では、前述したように、ガラス繊維を含有する合成樹脂材料によって桝蓋１が成形されており、具体的には射出方式により成形される。より詳しく説明すると、不図示の射出成形用金型においてガラス繊維含有の合成樹脂材料がスプルー、ランナー及びゲートを経由してキャビティ内に充填される。ここで、キャビティは、桝蓋１の外形形状と対応した空間となっている。また、ゲートは、キャビティのうち、桝蓋１の裏面１ｂの径方向中央位置に相当する箇所に設けられている。したがって、桝蓋１の射出成形では、桝蓋１が径方向中央から円状に徐々に広がりながら形成されていくことになる。

また、桝蓋１の射出成形において各放射状延出部４が形成される段階では、当該各放射状延出部４の延出方向（すなわち、桝蓋１の裏面１ｂの径方向）に沿って合成樹脂材料が流れていくことになる。この結果、完成品としての桝蓋１では、各々の放射状延出部４において、当該放射状延出部４を構成している合成樹脂材料中のガラス繊維の配向方向が放射状延出部４の延出方向に沿った状態になっている。

以下、各放射状延出部４におけるガラス繊維の配向方向について図４を参照しながら詳しく説明する。なお、図４では、ガラス繊維の配向方向を分かり易く説明するためにガラス繊維を簡略化して図示しており（具体的には、太線状の短線にて図示しており）、また、図４に図示されているガラス繊維の形状、サイズ及び数については実際のものとは若干異なっている。また、図４では、補強リブ３におけるガラス繊維のみを図示することとし、それ以外の部分（桝蓋１中、補強リブ３以外の部分である蓋本体部分）におけるガラス繊維については図示を省略することとする。

各長尺部５では、図４に示すように、当該各長尺部５を構成する合成樹脂材料中のガラス繊維の配向方向が当該各長尺部５の延出方向、すなわち、桝蓋１の裏面１ｂの径方向に沿っている。同様に、各短尺部６では、図４に示すように、当該各短尺部６を構成する合成樹脂材料中のガラス繊維の配向方向が当該各短尺部６の延出方向、すなわち、桝蓋１の裏面１ｂの径方向に沿っている。

ここで、各長尺部５（各短尺部６）を構成する合成樹脂材料中のガラス繊維の配向方向とは、当該各長尺部５（当該各短尺部６）内にあるガラス繊維の配向方向に関する分布において最も発現頻度が高い配向方向を示している。ただし、ガラス繊維の配向方向については、各長尺部５（各短尺部６）内にあるガラス繊維の平均的な配向方向としてもよい。

ちなみに、各環状部７では、長尺部５や短尺部６と交わる部分を除き、当該各環状部７を構成する合成樹脂材料中のガラス繊維の配向方向が当該各環状部７の形成方向に沿った状態（すなわち、円弧状に湾曲した方向に沿って配置された状態）となっている。

以上のように桝蓋１では、各放射状延出部４において当該各放射状延出部４を構成している合成樹脂材料中のガラス繊維の配向方向が放射状延出部４の延出方向に沿っている。このような構成であれば、ガラス繊維同士の絡まり（密集化）が生じ難くなるため、ガラス繊維同士の絡まりに起因して蓋内で強度むらが生じるのを抑えることが可能となる。この結果、強度むらが生じたことにより桝蓋１が低強度部分にて壊れてしまうのを適切に抑えることが可能となる。

また、本実施形態では、桝蓋１の裏面１ｂの外周方向に沿って長尺部５及び短尺部６がそれぞれ均一に配置されている。このため、桝蓋１では、放射状延出部４における繊維の配向方向が上記の外周方向において分散することになる。これにより、上記のように構成された桝蓋１に対してある方向の荷重（応力）が作用したとしても、当該荷重に対して適切に抗する向きに配向された繊維が存在するので、当該荷重に十分に耐え得るようになる。

以上のようにガラス繊維含有の合成樹脂材料によって桝蓋１を成形する際にガラス繊維の配向方向をコントロールすることで、より壊れ難い桝蓋１（具体的には、車両等が載ったときの荷重に十分耐え得る桝蓋１）が実現されるようになる。

１ 桝蓋（開口封止蓋）
１ａ 表面、１ｂ 裏面（平面）
２ 差し込み穴
３ 補強リブ（突出部）、４ 放射状延出部
５ 長尺部、６ 短尺部
７ 環状部

Claims (7)

1. 繊維を含有する樹脂材料によって形成された開口封止蓋であって、
   該開口封止蓋が有する平面には凸状の突出部が形成されており、
   該突出部は、前記平面において前記開口封止蓋の中央部から放射状に延出する複数の放射状延出部と、前記平面において同心円状に並んだ複数の環状部とを備えており、
   複数の前記放射状延出部は、前記平面において複数の前記環状部と交差した状態で備えられており、
   各々の前記放射状延出部において、該放射状延出部を構成している前記樹脂材料中の前記繊維の配向方向が前記放射状延出部の延出方向に沿っており、かつ、
   各々の前記環状部において、前記放射状延出部と交わる部分を除き、該環状部を構成している前記樹脂材料中の前記繊維の配向方向が前記環状部の形成方向に沿った状態となっていることを特徴とする開口封止蓋。
2. 前記開口封止蓋が有する前記平面には、前記開口封止蓋を開閉するために用いられる差し込み穴が形成され、
   前記放射状延出部及び前記環状部は、前記平面において前記差し込み穴と交差した状態でそれぞれ備えられており、
   前記放射状延出部及び前記環状部において、前記放射状延出部及び前記環状部を構成している前記樹脂材料中の前記繊維の配向方向が前記差し込み穴に向かって延出する方向に沿った状態となっていることを特徴とする請求項１に記載の開口封止蓋。
3. 複数の前記放射状延出部の中には、
   前記平面の中央位置から延出し、前記径方向における長さがより長い長尺部と、
   前記径方向において前記中央位置よりも外側の位置から延出し、前記径方向における長さがより短い短尺部と、が含まれており、
   前記長尺部は、前記平面の外周方向において所定間隔毎に複数配置され、
   前記外周方向において前記長尺部の間には一定数の前記短尺部が配置されており、
   各々の前記長尺部において、該長尺部を構成している前記樹脂材料中の前記繊維の配向方向が前記長尺部の延出方向に沿っており、かつ、
   各々の前記短尺部において、該短尺部を構成している前記樹脂材料中の前記繊維の配向方向が前記短尺部の延出方向に沿っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の開口封止蓋。
4. 前記突出部は、前記開口封止蓋の裏面に形成された補強リブであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の開口封止蓋。
5. 前記繊維としてのガラス繊維を含有する前記樹脂材料としての合成樹脂材料によって形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の開口封止蓋。
6. 複数の前記環状部中、最も突出量が大きい前記環状部は、前記平面において最も外側に位置する前記環状部よりも内側に位置し、最も内側に位置する前記環状部よりも外側に位置していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の開口封止蓋。
7. 前記平面は、円形であり、
   前記平面の径方向における前記環状部の寸法が、全ての前記環状部の間で揃っていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の開口封止蓋。

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