(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱体形状の本体と、
前記本体のいずれかの面に形成された取付け穴と、
前記取付け穴内に配置され、流体の流量を制御する電磁弁と、
前記本体と前記電磁弁との間に形成された緩衝ブロックと、を有し、
前記本体と前記電磁弁は異種金属であり、前記緩衝ブロックは、イオン化傾向において前記本体と前記電磁弁の金属の間のいずれかの金属であることを特徴とする流体分配器。
【請求項２】
前記本体と前記電磁弁は直接接触しない構造であることを特徴とする請求項１に記載の流体分配器。
【請求項３】
前記本体はアルミニウムであり、前記電磁弁は銅を含む金属であり、前記緩衝ブロックは鉄を含む金属であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体分配器。
【請求項４】
前記本体のいずれかの面に形成され、流体を前記本体の内部に流入させる流体流入部と、
前記本体のいずれかの面に形成され、流体を前記本体の外部に流出させる複数の流体流出部と、
前記流体流入部および前記流体流出部に設置された配管と、を有し、
前記配管は、前記本体と異なる金属でありかつ前記本体とイオン化傾向が近い金属であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の流体分配器。
【請求項５】
前記緩衝ブロックは、円筒形状であり、前記緩衝ブロックの下端部に切欠き部が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流体分配器。
【請求項６】
前記緩衝ブロックは、円筒形状であり、前記緩衝ブロックの上部にフランジ部が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流体分配器。
【請求項７】
前記緩衝ブロックは、テーパー部を有する形状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流体分配器。
【請求項８】
前記緩衝ブロックは、多角柱形状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流体分配器。
【請求項９】
前記本体のろう付部側に切欠き状のろう材の固定部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の流体分配器。
【請求項１０】
本体となる本体ブロックを成形する工程と、
前記本体ブロックに流体流入部および流体流出部、電磁弁の取付け穴を加工する工程と、
緩衝ブロックを前記取付け穴に、配管を前記流体流入部、前記流体流出部にそれぞれ挿入し、炉中ろう付により接合する工程と、
前記取付け穴に前記緩衝ブロックを介して前記電磁弁を取りつける工程と、を有し、
前記本体ブロックと前記電磁弁は異なる金属であり、前記緩衝ブロックは、イオン化傾向において前記本体ブロックと前記電磁弁の金属の間のいずれかの金属であり、
前記配管は、前記本体ブロックと異なる金属であり、かつ前記本体ブロックとイオン化傾向が近い金属であることを特徴とする流体分配器の製造方法。
【請求項１１】
前記本体ブロックにアルミニウムあるいはアルミニウム合金を、前記緩衝ブロックおよび前記配管に低炭素系のステンレスを使用するとともに、アルミニウムーシリコン系のろう材を使用し、窒素雰囲気を使用した電気炉で炉中ろう付を行うことを特徴とする請求項１０に記載の流体分配器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体を所定の分配比率に分配する流体分配器およびその製造方法に関し、特に、空調機において冷媒として気液二相流体を用いた時に、流体を所定の比率に分配する流体分配器およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和装置において、冷媒として使用される気液二相流体を所定比率で分配する流体分配装置が必要となる。この装置は、管をろう付等により組み合わせて構成されるものが多いが、構造の簡素化をねらい、ブロックを加工することで流路を形成し、電磁弁によって流れ方向、流量を制御しているものも存在する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１５３７０１号公報
【特許文献２】特許第４５００２７４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】M.ROULIN etc,“Strength and Structure of Furnace-Brazed Joints between Aluminum and Stainless Steel”, The Welding Journal, MAY 1999, pp.151-155
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の流体分配器にあっては、流体分配器に接続する電磁弁および配管において、流体分配器本体と異なる金属を使用した場合が一般的であり、結露等によって水分が両金属間に留まった場合に、イオン化傾向の大きい方の金属が水分中に溶けだし、この結果、イオン化傾向の大きい方の金属が腐食されてしまうという問題点があった。
これを回避する最善の方法として、電磁弁の接触部や配管に同種金属を使用すればよいが、アルミニウムなどの他の金属に比べ降伏応力が低い金属を使用した際には、使用中および固定中にかかる力によって、電磁弁または配管が変形してしまうという問題点もあった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、流体分配器の本体、配管および電磁弁の材料が異種金属の場合でも、腐食が起こりにくく接合信頼性を確保した流体分配器およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる流体分配器は、箱体形状の本体と、前記本体のいずれかの面に形成された取付け穴と、前記取付け穴内に配置され、流体の流量を制御する電磁弁と、前記本体と前記電磁弁との間に形成された緩衝ブロックとを有し、前記本体と前記電磁弁は異種金属であり、前記緩衝ブロックは、イオン化傾向において前記本体と前記電磁弁の金属の間のいずれかの金属であることを特徴とするものである。
また、この発明に係わる流体分配器の製造方法は、本体となる本体ブロックを成形する工程と、前記本体ブロックに流体流入部および流体流出部、電磁弁の取付け穴を加工する工程と、緩衝ブロックを前記取付け穴に、配管を前記流体流入部、前記流体流出部にそれぞれ挿入し、炉中ろう付により接合する工程と、前記取付け穴に前記緩衝ブロックを介して前記電磁弁を取りつける工程と、を有し、前記本体ブロックと前記電磁弁は異なる金属
であり、前記緩衝ブロックは、イオン化傾向において前記本体ブロックと前記電磁弁の金属の間のいずれかの金属であり、前記配管は、前記本体ブロックと異なる金属であり、かつ前記本体ブロックとイオン化傾向が近い金属であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の流体分配器によれば、流体分配器を異種金属で構成した場合でも腐食が起こりにくく、長期間の使用において接合信頼性を確保することができる。
また、この発明の流体分配器の製造方法によれば、炉中ろう付によって配管および緩衝ブロックのろう付が一度にでき、工程を自動化できるので生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１における流体分配器の構造を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１における流体分配器の構造を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２における緩衝ブロックを示す平面図および断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２における緩衝ブロックの別の形状を示す平面図および断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２における緩衝ブロックの別の形状を示す平面図および断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２における緩衝ブロックの別の形状を示す平面図および断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３における本体ブロックと緩衝ブロックのろう付構造を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３における本体ブロックと配管のろう付構造を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態４における流体分配器の製造方法のフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態４における流体分配器の製造方法を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態５における流体分配器を構成する緩衝ブロックおよび配管に使用する金属の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における流体分配器を示す斜視図である。また図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。以下、図１及び図２に基づいてこの発明の実施の形態１について説明する。
この発明の流体分配器は、主として気液二相流体を冷媒とする空気調和装置等の冷媒回路中に設けられ、流体分配器に流入する流体を、空気調和装置等の運転状態によって、所定の分配比率に分配するものである。なお、実施の形態１では、１つの流入部から３つの流出部に流体を分配する場合を用いて説明するが、これに限定するものではなく、電磁弁、流体流出部の流路を追加して、４つ以上の流路に流体を分配してもよい。
【００１１】
図１において、この流体分配器１００の本体にあたる本体ブロック１は、金属製で箱体形状を有している。本体ブロック１には、緩衝ブロック２ａ、２ｂを固定するための取付け穴１ａ、１ｂが形成されている。また、本体ブロック１には、緩衝ブロック２ａ、２ｂにそれぞれ固定される電磁弁３ａ、３ｂが機能するための流路９ａ、９ｂ、流体流入部１ｃ、流体流出部１ｄ、１ｅ、１ｆ用の穴および弁の動作を補助するブリード１ｇ、１ｈ用の穴が機械加工等の加工によって形成されている。
また、本体ブロック１と電磁弁３ａ、３ｂは、直接接触しない構造を有している。電磁弁３ａ、３ｂの側面と本体ブロック１との間には、緩衝ブロック２ａ、２ｂが形成されている。電磁弁３ａ、３ｂは、緩衝ブロック２ａ、２ｂにより固定される。また、電磁弁３ａ、３ｂの底面と本体ブロック１との間は、空隙部であり非金属のシール材８ａ、８ｂが設けられている。
【００１２】
図１では、流体流入部１ｃ、流体流出部１ｄ、１ｅ用の穴が、電磁弁３ａ、３ｂの流路９ａ、９ｂと直角をなす面に設けられているが、同一平面上に設置してもよく、これら流体流入部１ｃ、流体流出部１ｄ、１ｅの３つの穴の位置は、電磁弁が動作する範囲において自由に設定をすることができる。
緩衝ブロック２ａ、２ｂに金属を使用する場合、使用する金属は本体ブロック１と電磁弁３ａ、３ｂを構成する金属により決定される。本体ブロック１と電磁弁３ａ、３ｂに使用される金属が同一金属ではない場合、本体ブロック１と電磁弁３ａ、３ｂを固定する部分を構成する金属のイオン化傾向を比較し、イオン化傾向として中間に相当する金属を緩衝ブロック２ａ、２ｂの金属として用いる。
例えば、本体ブロック１の金属としてアルミニウムを、電磁弁３ａ、３ｂを構成する金属として黄銅などの銅合金、つまり銅を含む金属を使用した場合には、緩衝ブロック２ａ、２ｂにはイオン化傾向としてアルミニウムと銅を含む金属の間のいずれかの金属で、好ましくはイオン化傾向の中間に相当する鉄系金属であるステンレスを使用する。
【００１３】
これは、結露などによって水などの液体が両金属間の隙間に入り込んだ場合、イオン化傾向の大きいアルミニウムがイオン化して液体に溶けだすことによってアルミニウムが腐食され、両金属を十分固定できなくなることを防ぐためである。また、この腐食によって広がった隙間から、冷媒が外部に放出され、空調装置全体の性能が低下することも防ぐことができる。
さらに、本体ブロック１の流体流入部１ｃに配管４ａを、流体流出部１ｄに配管４ｂを、流体流出部１ｅに配管４ｃを、流体流出部１ｆに配管４ｄを固定する。配管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに金属を使用し、本体ブロック１と同一金属でない場合には、本体ブロック１とイオン化傾向が近い金属を配管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとして使用する。例えば、本体ブロック１の金属としてアルミニウムを使用した場合、配管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにはイオン化傾向が近い鉄系合金であるステンレスを使用する。
【００１４】
このような構成によれば、本体ブロック１と電磁弁３ａ、３ｂが同一金属でなく、かつイオン化傾向として離れた金属を使用したとしても、緩衝ブロック２ａ、２ｂの金属によってイオン化傾向差が緩和されることにより、腐食が生じにくくなる。実施の形態１では、緩衝ブロック２ａ、２ｂを介することなく本体ブロック１と電磁弁３ａ、３ｂを直接接触させる場合に比べて、長期間両金属の固定や冷媒の流出を抑制することが可能になる。
これにより、アルミニウムと銅のようにイオン化傾向に大きな差がある金属を本体ブロック１および電磁弁３ａ、３ｂの材料として組み合わせが可能になり、本体ブロック１としてアルミニウムのような密度の小さい金属を使用することができるようになるため、流体分配器全体の軽量化、材料費の削減をすることが可能になる。
【００１５】
また、配管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにおいても、本体ブロック１とイオン化傾向が近い金属を使用することで腐食が生じにくくなる。
なお、実施の形態1では本体ブロック１の外形形状を直方体の箱体形状として説明したが、流体による内圧によって流路が変形しない範囲で、本体ブロック１を切削もしくはブロック成形時に直方体でない形状にしてもよい。これにより、本体ブロック１の軽量化が図れるとともに、材料費の削減が可能となる。
【００１６】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２における緩衝ブロックの形状を示す平面図と断面図である。図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図３において、緩衝ブロック２ａ、２ｂの形状として、円筒形状を使用している。また、図３（ｂ）を参照して、緩衝ブロック２ａ、２ｂは、緩衝ブロック２ａ、２ｂの外形の下端部の一部に炉中ろう付に使用するろう材が入る程度の切欠き部２ｄが設けられている。
このような構成にすることにより、本体ブロック１と緩衝ブロック２ａ、２ｂを炉中ろう付で接合させる場合に、ろう材の位置を固定することが可能となる。また、ろう付後はろう材でこの隙間が充填されるため、切欠き部２ｄがない場合に比べて接合部の面積が大きくなり、接合力を大きくすることが可能となる。
【００１７】
また、図４から図６は、実施の形態２の別の形状を示す平面図および断面図を示す。図４は、円筒の外形形状の一部にフランジ部６を設けた形状である。図４において（ａ）は平面図、（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。例えば、図４（ｂ）に示すように、緩衝ブロック２ａ、２ｂの上部にフランジ部６が設けられている。
また、図５は円筒の外形形状全体にテーパー部７を有する円錐形状である。図５において、（ａ）は平面図、（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。また、図６は外形形状を直方体形状とした場合である。図６において、（ａ）は平面図、（ｂ）は図６（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。これら３つの形状において、図３のように一部に切欠き部２ｄを設けてもよい。また、図６においては直方体以外の多角柱形状にしてもよい。
【００１８】
なお、図４から図６の形状の緩衝ブロック２ａ、２ｂを使用する場合には、この形状に合わせて、本体ブロック１の取付け穴１ａ、１ｂを加工し、炉中ろう付などの方法で本体ブロック１と緩衝ブロック２ａ、２ｂを固定する。このような構成にすることで、本体ブロック１と緩衝ブロック２ａ、２ｂの接触面積を大きくすることができ、接合による固定力を大きくすることが可能となる。
その他の流体分配器１００の構成および緩衝ブロック２ａ、２ｂの作用は、実施の形態１と同一の構成であるので説明は省略する。
【００１９】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３における流体分配器の本体ブロックと緩衝ブロックのろう付部構造を示す断面図である。また、図８は、この発明の実施の形態３における流体分配器の配管のろう付構造を示す断面図である。図７および図８において、本体ブロック１のろう付部側に切欠き状のろう材５の固定部１０を設ける。
このような構成にすることにより、炉中内で溶融したろう材５が本体ブロック１と緩衝ブロック２ａ、２ｂあるいは配管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの間にあるろう付用のクリアランス１１に侵入しやすくなり、接合信頼性が増加する。
【００２０】
実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４による流体分配器の製造方法を示すフローチャートである。また、図１０は、この発明の実施の形態４における流体分配器の製造方法を示す図である。以下に図９および図１０に基づいて、流体分配器の製造方法について説明する。
まず、ステップＳ１０１において、本体ブロック１の外形形状が、押出し加工、鍛造、鋳造のいずれか１つの方法によって成形される。次に、ステップＳ１０２に示すように、この本体ブロック１を機械加工によって取付け穴１ａ、１ｂおよび緩衝ブロック２ａ、２ｂにそれぞれ固定される電磁弁３ａ、３ｂが機能するための流路９ａ、９ｂ、流体流入部１ｃ、流体流出部１ｄ、１ｅ、１ｆ用の穴および弁の動作を補助するブリード１ｇ、１ｈ用の穴を加工する。また、ステップＳ１０３に示すように、別工程でプレス成形や鍛造、機械加工によって緩衝ブロック２ａ、２ｂや配管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを加工する。
【００２１】
この後、ステップＳ１０４に示すように、緩衝ブロック２ａ、２ｂを取付け穴１ａ、１ｂに、配管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを本体ブロック１の流体流入部１ｃ、流体流出部１ｄ、１ｅ、１ｆにそれぞれ挿入し、ステップＳ１０５に示すように、電気炉を使用して炉中ろう付によって接合する。その後、ステップ１０６に示すように、電磁弁３ａ、３ｂをねじ等によって機械的に固定する。なお、炉中ろう付後に緩衝ブロック２ａ、２ｂに、電磁弁３ａ、３ｂを固定するためのねじ等の機械加工をしてもよい。以上のような製造方法により、本体ブロック１と電磁弁３ａ、３ｂおよび配管４ａ〜４ｄとが一体化した流体分配器１００が作製される。
このような構成によれば、作業者が加工する工程を自動機に置き換えることが可能となる。これにより、流体分配器の生産効率を高めるとともに、作業者による品質ばらつきを抑えることができ、品質の安定化を図ることが可能となる。
【００２２】
実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５による流体分配器を構成する緩衝ブロックおよび配管の金属の構成を示す斜視図である。実施の形態５では、本体ブロック１にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を使用し、緩衝ブロック２ａ、２ｂや配管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに低炭素系ステンレスを使用するとともに、アルミニウムーシリコン系のろう材を使用し、窒素雰囲気を使用した電気炉で炉中ろう付を行う。
低炭素系ステンレスとしては低炭素系のＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｌを使用することが望ましい。アルミニウムおよびアルミニウム合金とステンレスの間には、ろう付時間が長くなるにつれて脆弱な鉄−アルミニウム系の金属間化合物が形成され、接合強度が低下するので、ろう付はこの金属間化合物が形成される前に終わらせることが望ましい。
【００２３】
このような構成にすることにより、電磁弁に黄銅などの、アルミニウムとイオン化傾向に差があり、アルミニウムをイオン化させやすい金属を使用した場合であっても、アルミニウムの腐食を防げると共に、炉中ろう付時の長時間の高温にさらされた場合でも、ステンレス内部で炭化物や金属間化合物で形成されにくく、脆化や耐食性低下を防ぐことが可能となる。さらに、アルミニウムおよびアルミニウム合金とステンレスのろう付部にたとえ金属間化合物が形成されたとしても、接合信頼性低下の影響を最小限に留めることができる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１：本体ブロック、  １ａ：取付け穴、  １ｂ：取付け穴、  １ｃ：流体流入部、
１ｄ：流体流出部、  １ｅ：流体流出部、  １ｆ：流体流出部、  １ｇ：ブリード、
１ｈ：ブリード、  ２ａ：緩衝ブロック、  ２ｂ：緩衝ブロック、  ２ｄ：切欠き部、
３ａ:電磁弁、  ３ｂ:電磁弁、  ４ａ:配管、  ４ｂ:配管、  ４ｃ:配管、  ４ｄ:配管、５：ろう材、  ６：フランジ部、  ７：テーパー部、  ８ａ：シール材、
８ｂ：シール材、  ９ａ：流路、  ９ｂ：流路、  １０：固定部、
１１：クリアランス、  １００：流体分配器。
【図１０】
0006009479.tif 000002
【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】
0006009479.tif 000008
【図７】
0006009479.tif 000009
【図８】
0006009479.tif 000010
【図９】
0006009479.tif 000011
【図１１】
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