JP2009168195A - 分配器 - Google Patents

Abstract

【課題】
良好な分配特性が得られる分配器を安価に製造する。
【解決手段】
分配器は、主流部流路１と分岐部流路２を有し、流体の流路を複数の流路に分岐する。この分配器は、主流部流路と分岐部流路のうちの少なくとも分岐部流路が、外側部品ｂと、この外側部品の内側に接合された内側部品ａとで構成されている。内側部品ａには凹部４が形成されており、外側部品ｂとを組み合わされることにより、前記分岐部流路２が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は配管を用いて流体を移送する場合に流体を複数の流路に分配するための分配器に関し、特に冷凍空調に用いる冷媒配管に使用した好適なものである。

従来の分配器としては、特開平９−２７３８２９号公報（特許文献１）に示されたものがある。これは平板に流体を流す為の流路を形成し、この平板を２枚組み合わせて構成したもので、特に分岐の本数が異なる分配器を製造する場合には分岐本数に合わせて平板を２枚とも別設計する必要があり、高価なものとなっていた。

また、特許文献１以外の分配器としては、図７に示すように、棒状の素材に必要な流路形状を切削加工して製作した分配器ｕがある。このようなものでは、加工時間が長く切削による廃材も多く発生する。更に、この分配器ｕの分配部ｖに配管をろう付け接続するためには、分配器を予熱する必要があり、配管組み付けに多くの時間を要していた。

特開平９−２７３８２９号公報

上記従来技術のものでは、分岐の形態毎に分配器の設計が必要であり、また切削加工によって分配器を製作する場合には廃材が多くなるため、銅材の使用量を削減して原価低減を図る必要があった。更に切削加工によるものでは、ろう付けに時間が掛かるなど加工工数が多くなる課題もある。従って、従来の分配器では分配器の製造単価などが高くなる課題があった。また、銅材などを絞り加工して分配器を製作した場合には、良好な分配特性が得られ難い欠点がある。

本発明の目的は、良好な分配特性が得られる分配器を安価に製造することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、主流部流路と分岐部流路を有し、流体の流路を複数の流路に分岐する分配器において、前記主流部流路と分岐部流路のうちの少なくとも分岐部流路を、外側部品と、この外側部品の内側に接合された内側部品とで形成して構成したことを特徴とする。

ここで、前記内側部品または外側部品、或いはそれら両者に凹部を形成し、この凹部が流路となるようにすると良い。

また、前記主流部流路と分岐部流路の合流部分の内側部品端部を、前記主流部流路に向かって凸形状或いは凹形状に形成すると良い。

さらに、前記分岐部流路を形成する前記外側部品と内側部品はそれぞれ円錐状か円筒状に形成するようにすると良い。

また、前記分配器は、主流部流路と、分岐部流路と、前記主流部流路と分岐部流路の合流部分に設けられた分岐部とを備えると共に、前記主流部流路，分岐部流路及び分岐部は、それぞれ別部品で構成され、且つ焼結成形より一体化されて製作することもできる。

ここで、前記各部品はアルミニウムと銅を主成分とした合金であり、一方の端部はアルミニウムの組成比率が高く、反対側の端部は銅の組成比率を高くすると良い。

本発明によれば、分配器を、前記主流部流路と分岐部流路のうちの少なくとも分岐部流路を、外側部品と、この外側部品の内側に接合された内側部品とで形成して構成したので、板金によるプレス加工で成形することが可能となり、安価な分配器を製作できる。また、分岐流路の数など使用目的に応じて専用部品のみ別製作すれば良いので、設計工数を削減できる。更に、配管と接続するろう付け部分を薄肉化できるため、ろう付け時の予熱作業を減らすことができる。従って、本発明によれば、流体を分配することが可能な分配器を安価に製造できる効果がある。

本発明は、一つの分配器で、複数種類の分岐数に対応するために、板金をプレス加工により成形し、一方は分岐数によらず使用可能な部品とし、他方は分岐数に応じて形状を変える部品として、それらを組み合わせて製作するものである。

また、別の手段として、共用部品と専用部品を別々に金属射出成形で成形した後、焼結成形により組み合わせて使用するものである。

以下、本発明の具体的実施例を図面を用いて説明する。

図１は本発明の実施例１を示すもので、本実施例における分配器は円錐状内側部品ａと円錐状外側部品ｂの２部品で構成され、円錐状内側部品ａは円錐状外側部品ｂに嵌め込まれて一体にされている。また、円錐状内側部品ａには主流部流路１から分岐して複数の分岐部流路（支流部）２を形成するための凹部４が形成されており、円錐状外側部品ｂと組み合わされることにより、前記分岐部流路２が形成されている。分岐部流路２は分岐本数毎に適宜寸法γを決定するが、各分岐部流路２の分配比率を決定するため、分岐部流路２毎に前記寸法γを変えて、流路断面積を分岐部流路毎に変えることができる。また、各分岐部流路２と分岐管（図示せず）とを接続する分岐管接合部ｃにおける流路断面積を変えることでも分配比率を変えることは可能である。

本実施例では主流を４つの支流に分配している例を示したが、３つや５つなどに分配数を変更する場合には、円錐状内側部品ａのみ、流路を形成するための凹部が異なるものに変更し、円錐状外側部品ｂについては同一部品を使用することができる。従来の分配器は、図７のように、切削加工で製作するものが一般的であり、このような分配器では、分配数の異なる分配器を製作する場合には、穴（分岐流路）の数を切削によって増やす必要があり、加工工数が増えて製作に多くの時間が掛かる欠点があった。特に、製作数量が増えた場合には特に多くの時間を要したが、本実施例によれば円錐状内側部品ａの種類を増やすだけで様々な分岐数の分配器を実現することが可能となり、分岐数によらず製作の手間は同一にできる効果がある。

円錐状内側部品ａと円錐状外側部品ｂは、それぞれプレス加工や焼結金属など様々な方法で製作できる。別々に成形された円錐状内側部品ａと円錐状外側部品ｂの接合は、炉中ろう付け，ブレイジング，電子ビーム溶接などにより行うことができるが、これ以外の方法で接合することも可能である。

なお、本実施例では、主流部流路１から分岐部流路２に移る合流部分３の円錐状内側部品ａの端部は前記主流部流路１に向かって凸形状αに形成されており、これによって分配特性を向上させている。

図８は図１の円錐状内側部品ａの形状を変更した例を示すものである。円形の平板中心部から波板状の折り目をつけて円錐状内側部品ａ′に成形し、円錐状外側部品ｂと組み合わせて分配器を製作したものである。組み合わせ時に生じる三角形状の隙間に分岐後の配管を接続する。円錐状内側部品ａ′の先端で分流性能を向上させることも可能である。

本発明の実施例２を図２により説明する。この実施例が上記実施例１と異なるところは、主流部流路１から分岐部流路２に移る合流部分３の円錐状内側部品ｄの端部が前記主流部流路１に向かって凹形状βに形成されている点である。このように、主流部流路の端部に凹形状βを設けることにより、主流が流れ込んでくる位置で流体を拡散し、分配が均一となるようにしている。

図３，図４は図１，図２に示す実施例に対して分岐部の形状を、円錐形の内側部品及び外側部品の代わりに、円筒形の内側部品ｇ，ｈ及び外側部品ｆに変えたものである。これらの実施例では支流部流路２に掛かる圧力を円筒形で受圧するため変形を起こし難いという効果がある。

図３の例は主流部流路１から分岐部流路２に移る合流部分３の円筒状内側部品ｇの端部を、主流部流路１に向かって凸形状αに形成した例を、図４の例は、主流部流路１から分岐部流路２に移る合流部分３の円筒状内側部品ｈの端部を、主流部流路１に向かって凹形状βに形成した例を示している。

なお、図１〜図４では、内側部品ａ，ｄ，ｇ，ｈにのみ支流部流路を成形するための凹部４を形成しているが、外側部品ｂ，ｆにも支流部流路を成形するための凹部を形成することも可能であるし、或いは、内側部品ａ，ｄ，ｇ，ｈには支流部流路を成形するための凹部を成形せず、外側部品ｂ，ｆにだけ前記凹部を形成するようにしても、本発明は同様に実施できる。

図５は、（イ）図に示すように、分配器を、支流部（分岐部流路）ｊ，分岐部（合流部分）ｋ，主流部（主流部流路）ｍの３つの部品で構成した例を示すものである。それぞれの部品を金属射出成形（ＭＩＭ）や焼結などで製作することにより、低コスト化を実現可能である。（ハ）図に示すように、分岐部ｋには主流部流路１に向かって凸形状ｐが設けられ、分配特性の改善を図っているが、この凸形状ｐは必ずしも必要なものではない。（ニ）図に示すように、主流部ｍには径がｑの主流部オリフィスを設けて分配特性の改善を図っている。前記オリフィスの径ｑが流量に対して小さすぎると過大な圧力損失が発生するため、適正な断面積を与える必要がある。図５の例では４分岐の例を示したが、分岐部ｋの凹部ｒの個数が異なるものを製作しておくことにより、支流部ｊ（（ロ）図参照），主流部ｍは同一部品を使用しても異なる分岐数の分配器を製作することができる。このため、金属射出成形を使用して製作する場合でも必要となる型の数が少なくて済み、初期投資を抑えることができる。この分配器単体で分配特性を操作する為には、支流部内径ｎの異なる支流部ｊを複数種類用意しておき、これらを組み合わせることで実現可能となる。また、接続する配管径の種類に対しては分岐部の凹部ｒの径ｓを配管径の種類に合せて製作しておけば、対応可能である。

図６は図５の実施例の変形例を示し、主流部と支流部の流れ方向に分岐角度δを与えた場合の例を示すものである。本実施例では、分岐部ｋに対して分岐角度を持たせた分岐部ｔを有しており、支流部ｊ及び主流部ｍについては、分岐角度を持たない図５の実施例と同じ部品を使用することができる。

このように、図５及び図６の実施例では、分岐数や分岐角度が異なる分配器を製作する場合でも、支流部ｊ及び主流部ｍについては同一部品を使い回すことが可能であり、この結果分配器を製作するための初期投資をより少なく抑えることができる。

分配器を構成するための、支流部ｊ，分岐部ｋ，主流部ｍの３つの部品を焼結合金で製作する場合、接続する配管が銅であるため、分配器を銅合金単体で製作することが考えられるが、そのように製作すると材料費が高くなる。そこで、支流部ｊと分岐部ｋと主流部ｍとの接合部は安価な材料を使用（例えばアルミニウム）し、銅配管との接続部のみ銅を使用することで、銅どうしの接続として通常のろう付けができるようにすることが望ましい。そこで、本実施例では、支流部ｊ及び主流部ｍの銅配管との接続側端部は銅または銅合金を多く含む材料とし、それ以外の部分（接続側端部と反対側）は安価な材料であるアルミニウム合金などを多く含む材料とすることで、材料費の低減と接続の良好性を同時に確保することを可能としている。

本発明の分配器の実施例１を示す図で、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）図のＡ−Ｏ−Ｂ線矢視図。 本発明の分配器の実施例２を示す図で、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）図のＡ−Ｏ−Ｂ線矢視図。 本発明の分配器の実施例３を示す図で、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）図のＡ−Ｏ−Ｂ線矢視図。 図３の実施例の一部変形例を示す図で、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）図のＡ−Ｏ−Ｂ線矢視図。 本発明の分配器の実施例４を説明する図で、（イ）は全体構成図、（ロ）は（イ）図の支流部ｊを示す図、（ハ）は（イ）図の分岐部ｋを示す図、（ニ）は（イ）図の主流部ｍを示す図。 本発明の分配器の実施例５を説明する図で、（イ）は全体構成図、（ロ）は（イ）図の支流部ｊを示す図、（ハ）は（イ）図の分岐部ｔを示す図、（ニ）は（イ）図の主流部ｍを示す図。 従来の分配器の例を示す図で、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）図の平面断面図。 本発明の実施例１の他の例を示す分配器の斜視図。

符号の説明

１ 主流部流路
２ 分岐部流路
３ 合流部分
４，ｒ 凹部
ａ，ｄ 円錐状内側部品
ｂ 円錐状外側部品
ｃ 分岐管接合部
ｅ，ｇ，ｈ 内側部品
ｆ 外側部品
ｎ 支流部内径
ｐ，α 凸形状

ｑ 主流部オリフィスの径
ｓ 凹部ｒの径
ｔ 分岐部
ｕ 分配器
ｖ 分配部
β 凹形状
γ 分岐部流路の寸法
δ 分岐角度

Claims (9)

1. 主流部流路と分岐部流路を有し、流体の流路を複数の流路に分岐する分配器において、前記主流部流路と分岐部流路のうちの少なくとも分岐部流路を、外側部品と、この外側部品の内側に接合された内側部品とで形成して構成したことを特徴とする分配器。
2. 請求項１において、前記内側部品には凹部が形成され、この凹部が流路となることを特徴とする分配器。
3. 請求項１または２において、前記外側部品には凹部が形成され、この凹部が流路となることを特徴とする分配器。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記主流部流路と分岐部流路の合流部分の内側部品端部は前記主流部流路に向かって凸形状に形成されていることを特徴とする分配器。
5. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記主流部流路と分岐部流路の合流部分の内側部品端部は前記主流部流路に向かって凹形状に形成されていることを特徴とする分配器。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記分岐部流路を形成する前記外側部品と内側部品はそれぞれ円錐状に形成されていることを特徴とする分配器。
7. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記分岐部流路を形成する前記外側部品と内側部品はそれぞれ円筒状に形成されていることを特徴とする分配器。
8. 請求項１〜７の何れかにおいて、主流部流路と、分岐部流路と、前記主流部流路と分岐部流路の合流部分に設けられた分岐部とを備えると共に、前記主流部流路，分岐部流路及び分岐部は、それぞれ別部品で構成され、且つ焼結成形より一体化されて製作されたものであることを特徴とする分配器。
9. 請求項８において、前記各部品はアルミニウムと銅を主成分とした合金であり、一方の端部はアルミニウムの組成比率が高く、反対側の端部は銅の組成比率を高くした事を特徴とした分配器。

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