(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲する流路を有する本体部に連続して設けられた他の配管材が接続される接続部が中実とされると共に、この流路の内側コーナー部およびその近傍に当たる本体部壁が中実に形成され、前記本体部の内部に発泡樹脂からなる断熱層を備え、この断熱層を囲繞する前記本体部の内外壁と前記接続部とが射出成形により一体成形され、前記本体部の内外壁間の厚みが前記接続部の内外壁間の厚みの２倍以上である断熱層付き管継手。
【請求項２】
前記屈曲部の内側コーナー部の対角位置に設けられたゲートから非発泡性溶融樹脂および発泡性溶融樹脂を金型内に射出して成形される請求項１に記載の断熱層付き管継手の製造方法であって、接続部用キャビティおよび本体部用キャビティを有する金型内に非発泡性溶融樹脂を射出したのち、断熱層となる発泡性溶融樹脂を金型内に注入し、発泡性溶融樹脂の注入圧および／または発泡圧によって非発泡溶融樹脂の内側に入り込ませ、非発泡性溶融樹脂を金型内の接続部用キャビティに密に充填すると同時に本体部用キャビティを形成する金型内面に沿わせた状態で金型内で両溶融樹脂を冷却硬化させて本体部の範囲内に発泡樹脂からなる断熱層を備えた成形体を得る工程を備え、前記本体部用キャビティの厚みが前記接続部用キャビティの厚みの２倍以上である断熱層付き管継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断熱層付き管継手およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼管や合成樹脂管からなる配管周りをグラスウール等の保温材で被覆することによって配管周りの結露等を防止するようにしている。
しかし、上記従来の配管構造では、配管後さらに保温材を配管周りに巻いたり被せたりして被覆すると言う作業を別途行わなければならないため、作業効率が悪いとともに、狭い作業スペースでは、作業を行えない場合もある。
【０００３】
そこで、特開平７−２１７９３４号公報において、内部に予め発泡樹脂層を備えた管や管継手が本発明の出願人から提案されている。
すなわち、この管や管継手の場合、内部に発泡樹脂層を備え、発泡樹脂層の内周面および外周面に沿ってスキン層が設けられていて、発泡樹脂層によって断熱効果をもたせている。したがって、配管施工後、保温材を巻いたり被せたりする作業を行わなくても済むようになる。
【０００４】
しかしながら、この管や管継手の場合、スキン層が発泡樹脂層の内周面および外周面を加熱して形成するか、発泡性樹脂を押出機で押し出す際にその内周面および外周面を強制的に冷却して発泡を抑えることによって形成されるため、スキン層の厚みを厚くすることができず、スキン層の強度の点で問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の発明者は、特開平４−３３９６１６号公報に記載のサンドイッチ成形を用いれば、１度の射出によって表面層が非発泡性樹脂からなり、内側に発泡樹脂からなる断熱層を備えた表面強度に優れた管あるいは管継手が得られるのではないかと考えた。
しかしながら、管継手の場合、受口や差口に大きな負荷がかかるため、受口や差口の内部に断熱層を備えていると、強度的に問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みて、内部に断熱効果の優れた断熱層を有し、強度的にも優れた断熱層付き管継手およびこの断熱層付き管継手を容易に製造することができる断熱層付き管継手の製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明にかかる断熱層付き管継手（以下、「請求項１の継手」）と記す）は、屈曲する流路を有する本体部に連続して設けられた他の配管材が接続される接続部が中実とされると共に、この流路の内側コーナー部およびその近傍に当たる本体部壁が中実に形成され、前記本体部の内部に発泡樹脂からなる断熱層を備え、この断熱層を囲繞する前記本体部の内外壁と前記接続部とが射出成形により一体成形され、前記本体部の内外壁間の厚みが前記接続部の内外壁間の厚みの２倍以上とされている構成とした。
【０００８】
本発明において、接続部とは、受口および差口のいずれでも構わない。
継手の形状は、特に限定されず、たとえば、チーズ，エルボ，レジューサ，バルブソケット，ニップル等が挙げられる。また、異径のものでも構わない。
【０００９】
本発明において使用できる樹脂は、特に限定されないが、たとえば、ポリ塩化ビニル，ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂，ＡＥＳ（アクリロニトリル−ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレンゴム）−スチレン）樹脂，ポリエチレン，ポリプロピレン，アクリル樹脂等が挙げられる。
【００１０】
また、エルボやチーズ等のように屈曲する流路を有する管継手の場合、流路の内側コーナー部およびその近傍に当たる本体部壁を中実の樹脂材料で成形し、本体部の残部壁の内部に断熱層を設けておくことが好ましい。
【００１１】
他方、請求項２の発明にかかる断熱層付き管継手の製造方法（以下、「請求項２の製造方法」と記す）は、前記屈曲部の内側コーナー部の対角位置に設けられたゲートから非発泡性溶融樹脂および発泡性溶融樹脂を金型内に射出して成形される請求項１に記載の断熱層付き管継手の製造方法であって、接続部用キャビティおよび本体部用キャビティを有する金型内に非発泡性溶融樹脂を射出したのち、断熱層となる発泡性溶融樹脂を金型内に注入し、発泡性溶融樹脂の注入圧および／または発泡圧によって非発泡溶融樹脂の内側に入り込ませ、非発泡性溶融樹脂を金型内の接続部用キャビティに密に充填すると同時に本体部用キャビティを形成する金型内面に沿わせた状態で金型内で両溶融樹脂を冷却硬化させて本体部の範囲内に発泡樹脂からなる断熱層を備えた成形体を得る工程を備え、前記本体部用キャビティの厚みが前記接続部用キャビティの厚みの２倍以上である構成とした。
【００１２】
請求項２の製造方法において、前記管継手が屈曲部を備えた流路を有し、この屈曲部の内側コーナー部の対角位置に設けられたゲートから非発泡性溶融樹脂および発泡性溶融樹脂を金型内に射出するとすることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１および図２は本発明にかかる断熱層付き管継手の１つの実施の形態をあらわしている。
【００１４】
図１に示すように、この断熱層付き管継手としてのエルボＡは、本体部１ａの内壁面１１と外壁面１２との厚みが、両端の接続部としての受口２ａ，２ａの内壁面２１と外壁面２２との厚みの２倍以上になっている。
また、受口２ａは、図１に示すように、非発泡性樹脂で形成され中実になっている。
【００１５】
一方、本体部１ａは、図１および図２に示すように、内側コーナー部（ウエルド部）１６およびその近傍を除く部分の本体部１ａの内部に断熱層１３が設けられている。また、本体部１ａの断熱層１３を囲繞する内壁１４ａおよび外壁１５ａは、受口２ａと同じ樹脂で一体成形されている。
断熱層１３は、発泡樹脂で形成されている。
【００１６】
つぎに、このエルボＡの製造方法を、図３〜図７を参照しつつ詳しく説明する。
先ず、図３に示すように、射出ユニット５ａの投入口５１からバレル５２内に発泡性樹脂原料を投入し、バレル５２で溶融混練し発泡性溶融樹脂４としてバレル５２先端の計量部で計量するとともに、押出ユニット６の投入口６１から非発泡性樹脂原料を押出ユニット６のバレル６２内に投入し、非発泡性溶融樹脂７を得る。
【００１７】
つぎに、図４に示すように、押出ユニット６の吐出口６３を射出ユニット５ａの射出口５３に突き合わせ、押出ユニット６の吐出口６３に設けられたシャットオフ弁６４および射出ユニット５ａの射出口５３に設けられたシャットオフ弁５４を開放し、押出ユニット６の非発泡性溶融樹脂７を射出口５３から射出ユニット５ａのバレル５２の計量部内に充填する。すなわち、バレル５２の射出口５３側に非発泡性溶融樹脂７を、投入口５１側に発泡性溶融樹脂４を充填する。
【００１８】
そして、押出ユニット６を取り除いたのち、図５に示すように、この屈曲部の内側コーナー部の対角位置にゲート８１を備え、本体部用キャビティ８２の厚みが接続部用キャビティ８３の厚みの２倍以上である金型８ａに射出ユニット５ａをセットし、バレル５２内の非発泡性溶融樹脂７および発泡性溶融樹脂４を金型８ａ内に射出する。
【００１９】
すなわち、バレル５２には、射出口５３側に非発泡性溶融樹脂７が充填されているので、まず、図６に示すように、非発泡性溶融樹脂７が金型８ａ内に射出され、途中まで充填されたのち、図７に示すように、発泡性溶融樹脂４が金型８ａ内に射出され、非発泡性溶融樹脂７の内側に入り込む。
そして、非発泡性溶融樹脂７が、発泡性溶融樹脂４の注入圧力によって接続部用キャビティ８３側に押されたのち、発泡性溶融樹脂４の発泡圧によって金型８ａ内の接続部用キャビティ８３に密に充填されると同時に本体部用キャビティ８２を形成する金型８ａ内面に沿う。なお、発泡性溶融樹脂４は、注入圧によって抑制されているため、注入時に若干しか発泡しない。
【００２０】
この状態で金型８ａ内で両溶融樹脂４，７を冷却硬化させ、成形体Ａ´を金型８ａから取り出し、ランナー部１７を除去して図１に示すエルボＡを得るようになっている。
【００２１】
このエルボＡは、以上のように、本体部１ａの内外壁１４ａ，１５ａおよび受口２ａ，２ａが非発泡性溶融樹脂７によって一体成形されているので、本体部１ａの内外壁１４ａ，１５ａに十分な強度がある。また、本体部１ａの範囲内の内部に発泡樹脂からなる断熱層１３を備えているため、十分な断熱効果も備えている。
【００２２】
さらに、ウォーターハンマー現象が起きると、エルボＡは、その屈曲角が平常時より大きくなり、流体が止まると元に戻る。また、配管固定後に環境温度変化があると、屈曲角が大きくなったり、小さくなったりする。そして、この屈曲角の変化による曲げ応力は、コーナー部内側部分１６に大きくかかるが、このエルボＡは、コーナー部内側部分１６およびその近傍が中実になっていて断熱層１３が設けられていないため、コーナー部内側部分１６の強度がコーナー部内側部分１６の内側に断熱層を設けた場合に比べ向上する。
【００２３】
また、このエルボＡの製造方法によれば、１回の射出によって断熱層１３が同時に成形でき、生産性に優れている。しかも、本体部用キャビティ８２の厚みが受口用キャビティ８３の厚みの２倍以上あるため、確実に中実な受口２ａを成形することができる。
【００２４】
図８は本発明にかかる断熱層付き管継手の他の実施の形態をあらわしている。
図８に示すように、この断熱層付き管継手としてのバルブソケットＣは、ねじ差口２ｃおよび受口２ｄが中実になっていて、本体部１ｃの全周にわたって内部に発泡樹脂からなる断熱層１９を備えている。また、本体部１ｃの断熱層１９を囲繞する内壁１４ｃおよび外壁１５ｃは、差口２ｃおよび受口２ｄと一体成形されている。
【００２５】
また、本体部１ｃの内外壁面間の厚みは、差口２ｃおよび受口２ｄの内外壁面間の２倍以上になっている。
【００２６】
このバルブソケットＣは、図９に示すように、金型８ｃに、まず、射出機５ｃの第１シリンダ５７中の非発泡性溶融樹脂７をまず射出口５８から金型８ｃ内に射出したのち、第２シリンダ５９中の発泡性溶融樹脂４を射出口５８から金型８ｃ内に射出し、発泡性溶融樹脂４の注入圧によって非発泡性溶融樹脂７を金型８ｃの受口用キャビティ（図示せず）に充満させるとともに、本体部用キャビティ（図示せず）の金型８ｃの壁面に密着させることよって得られるようになっている。
【００２７】
本発明にかかる断熱層付き管継手およびその製造方法は、上記の実施の形態に限定されない。
【００２８】
【実施例】
以下に、本発明の実施例をより詳しく説明する。
【００２９】
（実施例１）
非発泡性樹脂としてポリ塩化ビニル、発泡性樹脂としてポリ塩化ビニルに発泡剤としてアゾジカルボアミド（大塚化学社製ＡＺ−ＨＭ）を混合したものを用い、図３〜図７に示す製造方法で、受口が非発泡性樹脂のみからなり中実で、受口の内外壁面間の厚みが３mm、本体部の内外壁間の厚みが８mm、発泡倍率２．０倍の発泡ポリ塩化ビニル断熱層を有する図１に示すようなφ３０のＤＶ継手タイプのエルボを成形した。
【００３０】
（実施例２）
非発泡性樹脂としてＡＢＳ樹脂（デンカ社製ＣＬ−３０１Ｑ）を用いた以外は、実施例１と同様にしてφ３０のＤＶ継手タイプのエルボを成形した。
【００３１】
（比較例１）
受口の内外壁面間の厚みを４．５mmとした以外は、実施例１と同様にしてφ３０のＤＶ継手タイプのエルボを成形したところ、受口の内部にも断熱層が形成されていた。
【００３２】
（実施例３）
非発泡性樹脂としてポリ塩化ビニル、発泡性樹脂としてポリ塩化ビニルに発泡剤としてアゾジカルボアミド（大塚化学社製ＡＺ−ＨＭ）を混合したものを用い、図９に示す製造方法で、ねじ差口および受口が非発泡性樹脂のみからなり中実で、差口および受口の内外壁面間の厚みが２．５mm、本体部の内外壁間の厚みが５mm、発泡倍率が１．８倍の発泡ポリ塩化ビニル断熱層を有する図８に示すようなφ２０のバルブソケットを成形した。
【００３３】
（比較例２）
受口の内外壁面間の厚みを３mmとした以外は、実施例３と同様にしてφ２０のバルブソケットを成形した。
【００３４】
上記実施例１，実施例３および比較例１，比較例２で得られたエルボ、バルブソケットのそれぞれについて受口を軸方向にダンベル（亜鈴）形状に切取って得た試験片をそれぞれ万能試験機を用いて引張試験を行い、破断時までの最大荷重を測定し、その引張強度を求め、その結果を表１に示した。
なお、引張強度は、得られた最大荷重を試験片の中間部（細い部分）の断面積で割って求めた。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
上記表１から、実施例１，３に示すエルボ、バルブソケットは、比較例１、２のエルボ、バルブソケットに比べいずれも強度的に優れていることがわかる。
【００３７】
（実施例４）
非発泡性溶融樹脂と発泡性溶融樹脂との体積比（発泡前）を表２に示すように変化させて、それぞれ金型温度４０℃、成形温度１７０〜２１０℃（両樹脂共）、冷却時間１２０秒で、本体部の内外壁間の厚みが９mm、受口部の内外壁間の厚みが３mmのＤＶ継手形状のφ５０のエルボを図３〜図７に示す製造方法によって成形し、得られたエルボの受口部の状態を調べ、その結果を表２に示した。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
【発明の効果】
本発明の請求項１にかかる断熱層付き管継手は、以上のように構成されているので、本体部の内部に断熱効果の優れた断熱層を有し、断熱性に優れていることは勿論のこと、強度的にも優れ、接続部の強度がより安定したものとなる。
【００４０】
また、エルボやチーズ等の屈曲した流路を有する管継手において、特に負荷がかかりやすい屈曲部の内側コーナー部の強度が上がり、耐久性が向上する。
【００４１】
一方、本発明の請求項２にかかる断熱層付き管継手の製造方法は、上記本発明にかかる断熱層付き管継手を容易に、より確実に製造することができると共に、接続部を非発泡性樹脂のみの中実なものにより確実に成形することができる。
【００４２】
また、請求項１の断熱層付き管継手をより確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる断熱層付き管継手の１つの実施の形態であるエルボの断面図である。
【図２】  図１の断熱層付き管継手のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】  図１の断熱層付き管継手の製造方法の製造工程を説明する説明図である。
【図４】  図１の断熱層付き管継手の製造方法の図３の次の工程を説明する説明図である。
【図５】  図１の断熱層付き管継手の製造方法の図４の次の工程を説明する説明図である。
【図６】  図１の断熱層付き管継手の製造方法の図５の次の工程を説明する説明図である。
【図７】  図１の断熱層付き管継手の製造方法の図６の次の工程を説明する説明図である。
【図８】  本発明にかかる断熱層付き管継手の他の実施の形態であるバルブソケットの断面図である。
【図９】  図８の断熱層付き管継手の製造方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
Ａ  エルボ（断熱層付き管継手）
Ａ´  成形体
Ｃ  バルブソケット（断熱層付き管継手）
１ａ，１ｃ  本体部
２ａ，２ｄ  受口（接続部）
２ｃ  ねじ差口（接続部）
４  発泡性溶融樹脂
７  非発泡性溶融樹脂
１１  内壁面（本体部）
１２  外壁面（本体部）
１３，１９  断熱層
１４  内壁（本体部）
１５  外壁（本体部）
１６  内側コーナー部
２１  内壁面（受口）
２２  外壁面（受口）
８ａ，８ｃ  金型
８２  本体部用キャビティ
８３  受口用キャビティ（接続部用キャビティ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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