JP2000274988A - 積層流路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍サイクル等の流路を構成する複雑な配管
とその接続作業を簡単にして容積を小さくする。 【解決手段】 流路パターン(22,52) を有する中間基板
(2〜5)を、流路パターンの上側開口面又は下側開口面を
封鎖する上下の基板(1,6) で挟持し、複数の基板を相互
に水密的に固着して基板内に流体の流路を形成する。基
板には穴(11,31,41,51,61)を形成し、流路と連通するよ
うに電磁弁等の能動的機能部品を嵌挿して固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は積層流路基板に関
し、特に冷凍サイクル等の配管に用いられる基板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、空調装置等では冷媒回路の流路
は銅管等のパイプを引き回して構成されるのが一般的で
ある。また、中空の流路を形成する場合、ロストワック
ス方式の鋳造技術を利用して形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、銅管等のパイ
プで流路を構成すると、パイプが複雑に交錯して電磁弁
等との接続に手間を要するとともに、配管が占める空間
が大きくなる。

【０００４】また、鋳造技術を利用して中空の流路を形
成する場合、製造工程が複雑となるばかりでなく、後加
工を必要とし、安価な製品を提供することができないと
いう問題もあった。

【０００５】本発明の目的は上記の欠点を解消すること
にあり、配管の占める空間を省略し、又電磁弁等の機能
部品を簡単に接続できるようにすることにある。また、
流路基板に印刷回路基板を固定し又は一体化し、電磁弁
等の機能部品のリード線を接続できるようにすることも
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本件発明者らは上述の課
題を解決すべく鋭意研究した結果、電子回路の印刷基板
を応用し、流路を基板として構成し、電磁弁等の機能部
品を電子部品のように標準化し系列化して流路基板に固
定し接続することによって必要な流路が形成されるよう
にすればよいことに着目し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００７】即ち、本発明に係る積層流路基板は、流路
パターンを有する中間基板を、流路パターンの上側開口
面又は下側開口面を封鎖する上下の基板で挟持して構成
され、該複数の基板が相互に固着されて流体の流路が形
成されていることを特徴とする。

【０００８】本発明の特徴の１つは複数の基板を積層
し、積層基板内に流路を構成するようにした点にある。
これにより、電子部品を接続する印刷回路基板のよう
に、電磁弁等の能動的機能部品を積層流路基板に接続し
固定すれば、流体回路が完成するので、管体を使用した
複雑な配管に比較して接続作業時間を大幅に短縮でき、
又従来の配管方式に比して流路が占める空間が小さくな
り、システムの小型化に寄与できる。

【０００９】さらに、流路パターンの寸法や形状を任意
に設計できるので、流体回路間の余白を利用して比較的
大きな容積を必要とするアキュムレータを構成し、ある
いは流路パターンの途中を狭くして絞り弁を形成でき、
個別に装着していた受動的機能部品を排除できて経済的
である。

【００１０】また、上側、下側及び／又は中間の基板に
は穴を形成し、電磁弁等の能動的機能部品が流路と連通
するように嵌挿されて固定されるのがよい。

【００１１】中間基板は１枚で構成してもよいが、基板
の標準化という点からは複数の基板を積層して構成する
のがよい。即ち、中間基板が各々流路パターンを有する
複数の基板を積層して構成されているのが好ましい。

【００１２】特に、このように中間基板を複数の積層基
板で構成すると、中間基板を構成する複数の基板の間に
は流路を上下に分離する１又は複数の基板が介在されて
流路を層状に構成することができる。これにより、従来
の配管方式において流路が交錯する場合、これを回避
し、複雑な流体回路に対応することができる。

【００１３】基板同士は接着剤で相互に固着することが
できるが、基板にろう材でクラッドした金属板を用い、
該金属板を積層した後、炉の中で加熱することによって
クラッドされたろう材が溶け、金属板同士をろう付け固
着するようにしてもよい。

【００１４】また、基板の余白を利用し、あるいは流路
の面積を任意に設計し、流路の一部に受動的な機能部位
を形成することもできる。即ち、流路の一部が受動的機
能部位を構成することもできる。この受動的機能部位に
はアキュムレータや絞りが含まれる。

【００１５】また、流路が積層基板内に形成されている
ので、電気回路や電子回路を備えた印刷回路基板を積層
流路基板の表面に一体的に固定し、又は積層流路基板の
上側の基板を印刷回路基板に置換し、電磁弁等の電気接
続を容易にできるようにすることができる。

【００１６】即ち、上側又は下側の基板には電気回路及
び／又は電子回路を備えた印刷回路基板が一体的に固定
され、又上側又は下側の基板には電気回路及び／又は電
子回路を具える印刷回路基板が用いられることもでき
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す具体例
に基づいて説明する。図１ないし図１２は本発明に係る
積層流路基板の好ましい実施形態の構造例を示す図、図
１３ないし図１６は上記積層流路基板に電磁弁を装着し
た例を示す図、図１７ないし図２０は上記積層流路基板
に流路口部材や電磁弁を装着し固定する方法を模式的に
示す図、図２１は積層流路基板を用いて電磁弁のみで空
調機システムの一部を構成した例を模式的に示す流体回
路図、図２２は図２１に示される電磁弁の電気接続回路
図、図２３は従来の空調機のシステム例を示す系統図で
ある。

【００１８】まず、本発明の理解を容易にすべく、パイ
プ等で構成される流路を含む空調装置における冷凍サイ
クルのシステム構成例を説明する。図２３において、冷
凍サイクルのシステムではポンプ２００、アキュムレー
タ３００及び四方弁４００によって１つの冷媒の流通経
路が構成され、又四方弁４００、室内熱交換器５００、
室外熱交換器６００、流路を開閉する電磁弁７００ａ、
７００ｂ及び双方向型の膨張弁８００によってもう１つ
の冷媒の流通経路が構成されている。

【００１９】暖房運転の場合、四方弁４００は実線で示
されるようにセットされ、冷媒の流通方向は実線矢印Ｂ
に示す方向になる。電磁弁７００ａに通電して弁体を離
間させると、圧縮された冷媒が室内熱交換器５００に至
って放熱し、膨張弁８００、電磁弁７００ａ、７００
ｂ、室外熱交換器６００及び四方弁４００を経由してポ
ンプ２００に戻る。電磁弁７００ｂは実線矢印方向に阻
止機能を有しないので、無通電の状態で冷媒が通過す
る。

【００２０】冷房運転の場合は、四方弁４００が破線で
示されるようにセットされ、冷媒の流動方向は破線矢印
Ｃに示す方向になり、暖房の時とは逆に室外熱交換器６
００、通電して開路状態となった電磁弁７００ｂ、電磁
弁７００ａ及び膨張弁８００を通り、室内熱交換器５０
０に入って吸熱した後、四方弁４００を経由してポンプ
２００に戻る。冷房の場合は電磁弁７００ａは破線矢印
方向には阻止機能を有しないので、無通電の状態で冷媒
が通過する。

【００２１】以上のように構成された冷凍サイクルのシ
ステムはポンプ等の機能部品２００、３００、４００、
５００、６００、７００ａ、７００ｂ、８００が各々銅
管等のパイプ９００ａ〜９００ｉで相互に接続されて冷
媒の流路を形成している。

【００２２】上記説明の通り、従来の冷凍サイクルのシ
ステムでは冷媒を流通させるためには機能部品をパイプ
で相互に接続してなる配管を必要とし、機能部品に対し
てパイプを溶接やろう付け等の手段で繋ぎ込む方法を採
用しているので、作業に手間がかかり、しかも配管のス
ペースが大きい。

【００２３】図２１は本発明の考え方を模式的に示し、
これは流路を積層流路基板で構成し、図２３における冷
凍サイクルのポンプ２００、室内熱交換器５００及び室
外熱交換器６００を除く部品を標準化し、電磁弁だけで
等価の冷凍サイクルを構成した場合における流体回路図
である。図において、四方弁４００は４つの電磁弁８ａ
〜８ｄに置換し、電磁弁７００ａ、７００ｂ及び膨張器
８００は断続制御によって膨張弁の機能を併有する２つ
の電磁弁８ｅ、８ｆに置換し、アキュムレータ３００を
流体回路の途中に形成したものである。

【００２４】図２３に示される従来のシステムではパイ
プ９００ａ〜９００ｉを繋ぐべき８点の機能部品２０
０、３００、４００、５００、６００、７００ａ、７０
０ｂ、８００の流路口２０１、２０２、３０１、３０
２、４０１〜４０４、５０１、５０２、６０１、６０
２、７０１ａ、７０１ｂ、７０２ａ、７０２ｂ、８０
１、８０２が合計で１８ヵ所あったのに対し、図２１に
示されるシステムでは６カ所の流路口９ａ〜９ｆを含む
１２ヵ所に減少させることできる。

【００２５】図１ないし図１０は本発明に係る積層流路
基板の好適な実施形態を示し、これは２層の流路を形成
した例を示す。図において、積層流路基板１０は第１〜
第６の基板１〜６を積層して構成され、第１〜第３の基
板１〜３によって第１層の流路が、第４〜第６の基板４
〜６によって第２層の流路が形成され、全体として２層
の積層流路基板１０が構成されている。

【００２６】第１、第３、第４、第６の基板１、３、
４、６には図３、図５、図６及び図８に示されるように
電磁弁等の機能部品を固定するための穴１１、１３、１
４、１６が形成され、又第２の基板２は図２の(a) に示
されるように複数枚が積層されて各々には図４に示され
るように流路２２が、第５の基板５はこれも図２の(a)
に示されるように複数枚が積層されて各々には図７に示
されるように穴５１及び流路５２が形成されている。以
下では各基板１〜６の穴又は流路を区別する必要がある
場合には説明の便宜上、符号ａ、ｂ・・・を添えて説明
する。

【００２７】図１ないし図８において、第１の穴１１及
び第３の穴３１は電磁弁８等を嵌挿する部位を、流路パ
ターン２２及び５２は流路を、穴４１、５１、６１はナ
ット８９、９９の収容部を各々構成している。流路２２
ｃ、２２ｄ、２２ｅ、５２は穴３１ｓ、３１ｔ及び３１
ｕで互いに連通されて１つのアキュムレータのための空
間を構成し、穴３１を介して流路２２ｆに接続されてい
る。なお、具体的に示していないが、流路パターン２２
を必要な設計値に絞って絞り弁等の受動的な機能を形成
することもできる。

【００２８】また、基板１〜６は図９に示されるよう
に、固着剤７を各基板１〜６の間に間挿した状態で積層
され、加熱等の工程を経て一体化される。

【００２９】本例の積層流路基板の材質は流路が必要と
する耐圧性能や環境条件に適合するものであれば金属材
料でもよく、非金属材料でもよく、固着剤７は基板１〜
６の材質に応じて熱硬化性や自然硬化性の接着剤、ろう
材等を適宜に選択することができる。本例では固着剤７
を基板１〜６の間に間挿する構造例を示したが、基板１
〜６の表面に接着剤を直接塗布する方法でもよい。ま
た、積層するべき基板１〜６の厚さは同じものを使用し
てもよく、又積層枚数についても本例にとらわれず適宜
に決定することができる。

【００３０】図１０は金属製の基板１〜６の各々にろう
材１３〜６３をクラッドした例を示し、これを積層して
水素炉等を用いてろう付けすることにより積層流路基板
１０を完成させることができる。

【００３１】本例では基板１〜６の表面全体に固着剤７
を用いる例を示したが、基板１〜６の外周縁を溶接等の
手段で封止するようにしてもよい。

【００３２】図１１及び図１２は本発明に係る積層流路
基板の他の実施形態を示す。本例では積層流路基板１０
に印刷回路基板７０が固定され、積層流路基板１０に固
定した電磁弁等のリード線を接続して電気回路が形成さ
れるようになっている。

【００３３】本例では印刷回路基板７０を積層流路基板
１０と別体で構成したが、印刷回路基板７０を積層流路
基板１０の第１の基板１に置き換えるようにしてもよ
い。

【００３４】図１３ないし１８は上記実施形態における
積層流路基板１０に流路口部材９・・・及び電磁弁８・
・・を固定して流体回路を構成した例を示す。図１７に
おいて、流路口部材９ではスタッド９１にパイプ９５が
ろう付け等の手段で固着され、パイプ９５の穴９６及び
スタッド９１の縦穴９３と横穴９４が相互に連通されて
いる。この流路口部材９は積層流路基板１０の穴１１，
３１に図１７の(a) に示される矢印の方向に挿通され、
スタッド９１のボルト９２にナット９９が締付けられ
て、図１７の(b) に示されるように、流路口部材９の横
穴９４が積層流路基板１０の流路２２に開放されて連通
する。なお、図１７の(a) 及び(b) に示される積層流路
基板１０の断面では穴と流路の関係を分かり易くするた
めに各基板１・・・の固着部の線を省略している。図１
７の(c) は図１７の(b) に示される構造を具体的に示
す。

【００３５】図１８ないし図２０は電磁弁８を積層流路
基板１０に固定する構造例を示す。この電磁弁８はその
流入口及び流出口の横穴８１、８２及びボルト８３、８
４が積層流路基板１０の穴１１，３１に図１８に示され
る矢印の方向に挿通され、図１９に示されるように、ボ
ルト８３、８４にナット８９、８９が締付けられて、図
１７で示した流路口部材９の場合と同様に、流入口の横
穴８１及び流出口の横穴８２が各々積層流路基板１０の
流路２２，２２に開放されて連通する。電磁弁８の横穴
９４が積層流路基板１０の流路２２に開放されて連通す
る。なお、図１８及び図１９に示される積層流路基板１
０の断面では穴と流路の関係を分かり易くするために各
基板１・・・の固着部の線を省略している。図２０は図
１９に示される構造を具体的に示す。なお、図中、８５
は励磁コイルである。

【００３６】図１３及び図１４は積層流路基板１０に電
磁弁８・・・及び流路口部材９・・・を固定して空調シ
ステムの一部を構成した例を示し、通電指令された電磁
弁８は矢印Ａに示す方向に冷媒の流通を可能にする。

【００３７】図１５及び図１６は印刷回路基板７０を固
着した積層流路基板１０に電磁弁８・・・、流路口部材
９・・・及びコネクタ７１を固定して空調システムの一
部を構成した例である。電磁弁８・・・のリード線８
６，８７・・・及びコネクタ７１の端子７５・・・は各
々印刷回路基板７０の印刷回路７４・・・にはんだ付け
等の手段で接続され、図２２に示すような電気回路が流
体回路と一体的に構成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る積層流路基板の好ましい実施形
態を示す平面図である。

【図２】 図１のＳ−Ｓ線断面(a) 及びその基板間の固
着部位の線を省略した断面(b) を示す図である。

【図３】 上記実施形態における第１の基板を示す平面
図である。

【図４】 第２の基板を示す平面図である。

【図５】 第３の基板を示す平面図である。

【図６】 第４の基板を示すの平面図である。

【図７】 第５の基板を示す平面図である。

【図８】 第６の基板を示す平面図である。

【図９】 第１ないし第６の基板及び固着剤の積層位置
関係を示す断面図である。

【図１０】 第１ないし第６の基板とクラッド材との積
層位置関係を示す断面図である。

【図１１】 他の実施形態を示す平面図である。

【図１２】 図１１のＳ−Ｓ線断面図である。

【図１３】 上記実施形態の使用例を示す平面図であ
る。

【図１４】 図１３のＳ−Ｓ線断面図である。

【図１５】 上記実施形態の他の使用例を示す平面図で
ある。

【図１６】 図１５のＳ−Ｓ線断面図である。

【図１７】 上記使用例において積層流路基板に流路口
部材を固定する例を模式的に示す図である。

【図１８】 上記使用例において積層流路基板に電磁弁
を固定する例を模式的に示す図である。

【図１９】 図１８において積層流路基板に電磁弁を固
定した構造を模式的に示す図である。

【図２０】 図１９の具体的な構造を示す図である。

【図２１】 本発明に係る積層流路基板を空調装置冷凍
サイクルの一部に適用した例を模式的に示す流体回路図
である。

【図２２】 本発明に係る積層流路基板の電気接続回路
例を示す図である。

【図２３】 従来の空調装置の冷凍サイクルを示すシス
テム構成図である。

【符号の説明】

１、２、３、４、５、６ 基板 １１、３１、４１、５１、６１ 穴 １３、２３、３３、４３、５３、６３ クラッド層 ２２、５２ 流路パターン ７０ 印刷回路基板 ７４ 印刷回路（銅箔） １０ 積層流路基板 ３００ アキュムレータ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路パターンを有する中間基板を、上記
   流路パターンの上側開口面又は下側開口面を封鎖する上
   下の基板で挟持して構成され、該複数の基板が相互に水
   密的に固着されて上記基板内に流体の流路が形成されて
   いることを特徴とする積層流路基板。
2. 【請求項２】 上記上側、下側及び／又は中間の基板に
   は能動的機能部品が上記流路と連通するように嵌挿され
   て固定される穴が形成されている請求項１記載の積層流
   路基板。
3. 【請求項３】 上記中間基板が各々流路パターンを有す
   る複数の基板を積層して構成されている請求項１又は２
   記載の積層流路基板。
4. 【請求項４】 上記中間基板を構成する複数の基板の間
   には流路を上下に分離する１又は複数の基板が介在され
   て上記流路が層状に構成されている請求項３記載の積層
   流路基板。
5. 【請求項５】 上記上側、下側及び中間の基板がろう材
   でクラッドされた金属板からなり、該金属板が積層され
   てろう付け固着されている請求項１ないし４のいずれか
   に記載の積層流路基板。
6. 【請求項６】 上記流路の一部が受動的機能部位を構成
   している請求項１ないし５のいずれかに記載の積層流路
   基板。
7. 【請求項７】 上記受動的機能部位が絞り又はアキュム
   レータである請求項６記載の記載の積層流路基板。
8. 【請求項８】 上記上側又は下側の基板には電気回路及
   び／又は電子回路を備えた印刷回路基板が一体的に固定
   されている請求項１ないし７のいずれかに記載の積層流
   路基板。
9. 【請求項９】 上記上側又は下側の基板には電気回路及
   び／又は電子回路を具える印刷回路基板が用いられてい
   る請求項１ないし７のいずれかに記載の積層流路基板。