(57)【要約】【課題】  複数の通路内蔵台座を立体化して設置面積を少なくすると共に、一部の通路内蔵台座のみを短時間で交換可能にしたカセット式通路内蔵台座を提供する。【解決手段】  要素別又は機能別に、複数の通路内蔵台座５をカセット式のモジュールとして構成し、これらを支持架台となる通路内蔵台座３に、逆止弁を有し、容易に着脱可能な接続機構（アダプタ２７、逆止弁３３）を用いて連結したカセット式通路内蔵台座。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の第１プレートと平板状の第２プレートの少なくとも一方の接合面に、流体の通路及び配線の通路となる第１溝が所定の側端面側から貫通して形成され、前記第１プレートと前記第２プレートの少なくとも一方のプレートに、該プレートの表面に配設される部品、機器と連通する第１連通孔が形成され、前記第１プレートと前記第２プレートとを接合することにより、前記部品、機器が前記第１連通孔を介して前記第１溝に連通されると共に、前記所定の側端面側に前記第１溝に連通する接続手段を設けた少なくとも１組の第１通路内蔵台座と、
平板状の第３プレートと平板状の第４プレートの少なくとも一方の接合面に、流体の通路及び配線の通路となる第２溝が形成され、前記第３プレートと前記第４プレートの少なくとも一方のプレートに、前記接続手段が接続される被接続手段が配設されると共に前記被接続手段と連通する第２連通孔が形成され、前記第３プレートと前記第４プレートとを接合することにより、前記被接続手段が前記第２連通孔を介して前記第２溝に連通される少なくとも１組の第２通路内蔵台座とを有し、
前記第２通路内蔵台座を支持架台として、前記第１通路内蔵台座が連結され、前記接続手段及び前記被接続手段により、前記第１溝と前記第２溝が連通されたことを特徴とするカセット式通路内蔵台座。
【請求項２】
請求項１記載のカセット式通路内蔵台座において、
前記接続手段及び被接続手段は、押込み又は引き抜きにより容易に脱着可能であることを特徴とするカセット式通路内蔵台座。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のカセット式通路内蔵台座において、
前記接続手段及び被接続手段、又は、前記接続手段若しくは被接続手段は、逆止弁を有することを特徴とするカセット式通路内蔵台座。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のカセット式通路内蔵台座において、
前記第１通路内蔵台座は、要素別又は機能別に、部品、機器が配設されたことを特徴とするカセット式通路内蔵台座。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカセット式通路内蔵台座において、
前記第１通路内蔵台座は、前記第２通路内蔵台座に、ボルト及びクランプ、又は、ボルト若しくはクランプを用いて固定されたことを特徴とするカセット式通路内蔵台座。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管、配線等を装置内に組込んでユニット化した通路内蔵台座に関し、特に、要素別又は機能別に分割した複数の通路内蔵台座をカセット式とし、該通路内蔵台座を支持架台となる他の通路内蔵台座に立体的に連結したカセット式通路内蔵台座に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載用燃料電池発電システムや各種産業用の流体制御装置等において、配管や配線等を装置内に一体的に組込んで、コンパクトにユニット化した通路内蔵台座が多く利用されるようになった。
【０００３】
図６に、従来の一般的な通路内蔵台座の構成を示す。
図６に示す通路内蔵台座は、上面にあらかじめ適当な幅と深さの溝５５が任意の方向に形成された下プレート５３の上に、上プレート５２を重ね合せ、溝５５の周辺に沿って、例えば、摩擦攪拌接合法等によって接合することで構成される。そして、上プレート５２上に配置される部品５７や機器５８が、上プレート５２のボルト穴５９、６０に通された植込みボルト６１とナット６２を用いて、上プレート５２と共に一体的に固定される。又、部品５７や機器５８は、連通孔５４、５６を介して、溝５５と連通されている。
【０００４】
図７（ａ）〜図７（ｃ）に、従来の通路内蔵台座の構成の一部を詳細に図示する。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ線矢視断面図を示し、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＦ−Ｆ線矢視図を示す。
図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、下プレート５３の上面には、上プレート５２上に配置される部品５７や機器５８の間を連結する流路として、溝５５が形成されており、溝５５は、流動する流体の速度に適した所定の断面積を有し、かつ、部品５７や機器５８の位置に対応した適当な長さと方向を有している。下プレート５３の上面に重ね合された上プレート５２は、溝５５の周辺に沿って摩擦攪拌接合法等によって接合される（図７（ａ）〜図７（ｃ）の接合部を参照。）。そして、溝５５は、上プレート５２に設けた連通孔５４、５６により、対応する部品５７や機器５８と連通され、両者を連結する管路となる。即ち、溝５５及び連通孔５４、５６は、流体やガスが流動する配管の機能を担うものとなる。同様に、配線についても、溝５５及び連通孔５４、５６等の管路内に組込んで一体化される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０５０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図６、図７に示したような従来の通路内蔵台座に対して、近年、産業技術の高度化に伴い、装置が大型化、複雑化すると共に、精度向上に対する要求も益々強まってきている。更に、省スペース化やメンテナンス性に対する要求も強いものとなってきている。しかしながら、従来の通路内蔵台座は大面積の平面型であったため、大きな設置スペースを必要としていた。又、メンテナンス性についても、例えば、１個所の流体の漏れであっても、システム全体を停止し、通路内蔵台座の該当部分を修理したり、通路内蔵台座全体を交換したりする必要があったため、その時間的、経済的損失は多大であった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、複数の通路内蔵台座を立体化して設置面積を少なくすると共に、一部の通路内蔵台座のみを短時間で交換可能にしたカセット式通路内蔵台座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】
【０００８】
上記課題を解決する本発明に係るカセット式通路内蔵台座は、
平板状の第１プレートと平板状の第２プレートの少なくとも一方の接合面に、流体の通路及び配線の通路となる第１溝が所定の側端面側から貫通して形成され、前記第１プレートと前記第２プレートの少なくとも一方のプレートに、該プレートの表面に配設される部品、機器と連通する第１連通孔が形成され、前記第１プレートと前記第２プレートとを接合することにより、前記部品、機器が前記第１連通孔を介して前記第１溝に連通されると共に、前記所定の側端面側に前記第１溝に連通する接続手段を設けた少なくとも１組の第１通路内蔵台座と、
平板状の第３プレートと平板状の第４プレートの少なくとも一方の接合面に、流体の通路及び配線の通路となる第２溝が形成され、前記第３プレートと前記第４プレートの少なくとも一方のプレートに、前記接続手段が接続される被接続手段が配設されると共に前記被接続手段と連通する第２連通孔が形成され、前記第３プレートと前記第４プレートとを接合することにより、前記被接続手段が前記第２連通孔を介して前記第２溝に連通される少なくとも１組の第２通路内蔵台座とを有し、
前記第２通路内蔵台座を支持架台として、前記第１通路内蔵台座が連結され、前記接続手段及び前記被接続手段により、前記第１溝と前記第２溝が連通されたことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明に係るカセット式通路内蔵台座は、
上記カセット式通路内蔵台座において、
前記接続手段及び被接続手段は、押込み又は引き抜きにより容易に脱着可能であることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する本発明に係るカセット式通路内蔵台座は、
上記カセット式通路内蔵台座において、
前記接続手段及び被接続手段、又は、前記接続手段若しくは被接続手段は、逆止弁を有することを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する本発明に係るカセット式通路内蔵台座は、
上記カセット式通路内蔵台座において、
前記第１通路内蔵台座は、要素別又は機能別に、部品、機器が配設されたことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する本発明に係るカセット式通路内蔵台座は、
上記カセット式通路内蔵台座において、
前記第１通路内蔵台座は、前記第２通路内蔵台座に、ボルト及びクランプ、又は、ボルト若しくはクランプを用いて固定されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、要素別又は機能別に構成した複数の第１通路内蔵台座をカセット式にモジュール化し、これらを基盤台座となる第２通路内蔵台座に連結し、各通路内蔵台座同士を相互に有機的に結合するので、通路内蔵台座の構成を立体化して、省スペース化を図ることができる。更に、大型装置や大型システムにおいては、基盤台座となる第２通路内蔵台座を複数に分割し、各第２通路内蔵台座に複数の第１通路内蔵台座を連結すると共に、各第２通路内蔵台座同士を相互に連結することも可能である。
【００１４】
又、本発明によれば、逆止弁を有し、容易に着脱可能な接続機構を用いて、第１通路内蔵台座〜第２通路内蔵台座間の通路を連通するので、一部の第１通路内蔵台座に故障や不具合等がある場合、一部の第１通路内蔵台座を交換するのみで修復ができるため、低コスト、短時間で修理可能であり、更に、保守、点検も、各第１通路内蔵台座を個別に脱着して実施できるため、容易かつ短時間に行うことができる。又、システムを改良したい場合にも、一部の第１通路内蔵台座を交換することで、システムをフレキシブルに変更可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１〜図５を用いて、本発明に係る実施形態を説明する。
なお、図１〜図５において、同等の構成要素については同じ符号を用い、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明に係る実施形態の一例を示すカセット式通路内蔵台座の平面図である。図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線矢視図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線矢視図、図３は図１のＣ−Ｃ線矢視断面図である。又、図４（ａ）、図４（ｂ）は、図３のＤ部分の詳細を示すものであり、図４（ａ）は離脱状態、図４（ｂ）は装着状態を示すものである。
【００１７】
本実施例のカセット式通路内蔵台座１は、主に、支持架台の機能を兼ねるラック３（第２通路内蔵台座）と、流体制御装置の機能を担うカセット５（第１通路内蔵台座）とを有しており、少なくとも１組又は複数のカセット５を支持架台となるラック３上に立設し、後述する接続機構（図４、図５参照）により、ラック３とカセット５が容易に脱着可能に連結されて、ボルト９又は他の適当なクランプ等によって固定されている。これは、所謂、電子基板のマザーボードとドーターボードの関係に似た構成であり、カセット式通路内蔵台座１自体は、全体で一式の装置又はシステムが構成されるように構成されている。
【００１８】
各カセット５は、一式の装置又はシステムの要素別又は機能別に分けられて構成されている。具体的には、流体の種類別、流体の温度別、メンテナンスの必要頻度別に、各カセット５を構成したり、又、電磁切換弁のみで構成されるもの、減圧弁のみで構成されるもの等で、各カセット５を構成したりする。例えば、流体の温度別に、各カセット５を構成した場合、互いの温度の影響が無いように、間隔を離して配置するようにする。又、カセット５を電磁切換弁のみで構成した場合、流体の流路の切り換え機能を、そのカセット５に担わせるように構成する。
【００１９】
カセット５には、平板状の上プレート６（第１プレート）と平板状の下プレート７（第２プレート）の少なくとも一方の接合面、本実施例の場合、下プレート７の接合面側に流体の通路及び配線の通路となる溝８（第１溝）が、ラック３への装着面となる側端面４側から貫通して形成されている。又、上プレート６と下プレート７の少なくとも一方のプレート、本実施例の場合、上プレート６に、該プレートの表面に配設される部品１１、機器１３と連通する図示しない第１連通孔が形成されている。そして、上プレート６と下プレート７とを摩擦攪拌接合法等で接合することにより、部品１１、機器１３が第１連通孔を介して溝８に連通される。又、側端面４側には、溝８に連通するアダプタ２７（接続手段）が設けられている。なお、部品１１、機器１３としては、例えば、流量調整器、電磁切換弁、減圧弁等が用いられる。
【００２０】
又、ラック３には、平板状の上プレート１６（第３プレート）と平板状の下プレート１７（第４プレート）の少なくとも一方の接合面、本実施例の場合、下プレート１７の接合面側に、流体の通路及び配線の通路となる溝１８（第２溝）が形成されている。又、上プレート１６と下プレート１７の少なくとも一方のプレート、本実施例の場合、上プレート１６及び下プレート１７に、アダプタ２７が接続される逆止弁３３（被接続手段）が配設されると共に逆止弁３３と連通する第２連通孔２１が形成されている。そして、上プレート１６と下プレート１７とを摩擦攪拌接合法等で接合することにより、逆止弁３３が第２連通孔２１を介して溝１８に連通される。ラック３は、支持架台としての機能だけでなく、各カセット５を連結してシステム化したり、ユーティリティを供給したりする機能を有している。又、必要とする流体や電力の供給のため、外部からの配管接続口１９や配線接続口２０が配設されている。
【００２１】
上記ラック３、カセット５は、図６に示した従来の通路内蔵台座の製作方法と同様な方法に基づいて製造されており、例えば、カセット５であれば、下プレート７上に必要とする溝８を形成し、これに上プレート６を重ね合せ、溝８の周囲に沿って摩擦攪拌接合法等によって接合することで、溝８を管路となしている。そして、上プレート６上の適切な位置に、部品１１や機器１３を固定し、部品１１や機器１３の直下の上プレート６に形成された第１連通孔を介して、部品１１や機器１３が溝８に連通される。なお、必要とする流体の通路及び配線の通路全てを、上プレート７、下プレート８の間に溝８により内蔵することが望ましいが、必要がある場合は、外部配管１５等を設けて、部品１１、機器１３等を接続するようにしてもよいし、又、外部と電力又は電気信号を接続するためのコネクタ１０を設けるようにしてもよい。
【００２２】
なお、ラック３、カセット５を構成する上プレート６、１６、下プレート７、１７は、部品１１や機器１３、そして、カセット５を支持できるように、剛性のある金属、例えば、アルミニウムのような素材が好ましいが、例えば、通路を流れる流体を視認したい場合があるときは、プレート全体若しくは一部を透明の樹脂材料を用いて構成し、点検時等のときに、容易に視認できるようにしてもよい。
【００２３】
次に、図４（ａ）及び図４（ｂ）にラック３とカセット５の接続機構を示し、その連結方法を説明する。
【００２４】
カセット５の下プレート７には、溝８と連通する連通部２５が設けられており、この連通部２５にアダプタ２７（接続手段）がねじ部２８によって取付けられている。連通部２５とアダプタ２７の間には、Ｏ−リング等のシール材２９によって、流体の漏洩防止がなされている。又、ラック３の上プレート１６、下プレート１７にも、連通部３１が設けられており、この連通部３１に逆止弁３３（被接続手段）がねじ部３４によって取付けられている。連通部３１と逆止弁３３の間にも、Ｏ−リング等のシール材３５により、連通部３１からの流体の漏洩防止がなされている。更に、アダプタ２７と逆止弁３３の間は、シール材３９により漏洩防止がなされている。
【００２５】
カセット５がラック３から離脱されているとき、つまり、アダプタ２７が逆止弁３３から引き抜かれているとき（図４（ａ）参照）、ラック３では、逆止弁３３の内部のポペット３６が、圧縮ばね３８により所定の押圧力でシート３７に押付けられることで、ポペット３６とシート３７の間がシールされ、流路が閉じて流体の供給が停止され、ラック３内の所定圧力の流体が漏洩するのを防止している。
【００２６】
カセット５がラック３に装着されているとき、つまり、アダプタ２７が逆止弁３３に押し込まれたとき（図４（ｂ）参照）、カセット５のアダプタ２７の先端部でポペット３６を押し下げ、シート３７とポペット３６の間に隙間が生じ、流路が開放されるので、流体がアダプタ２７中心部の流路を通り、カセット５内の溝８を経由して、部品１１や機器１３に供給したり、又、カセット５内の溝８を経由して、アダプタ２７及び逆止弁３３の他の接続部分等から流体が排出したりする構成になっている。
【００２７】
上記構成の接続機構により、アダプタ２７を逆止弁３３に押し込むだけで、ラック３の通路（溝１８）とカセット５の通路（溝８）との接続が行え、互いの通路を容易に連通することが可能となり、又、メンテナンス時には、アダプタ２７を逆止弁３３から引き抜くだけで、互いの通路が容易に非連通状態となる。又、本実施例の場合、ラック３側からの流体の漏洩も防止することができる。
【００２８】
図４では、流体の通路の接続機構について図示したが、カセット５の連通部２５やラック３の連通部３１に、配線接続用のコネクタを各々配設し、これらのコネクタを容易に着脱可能な構成にして、ラック３側からの電源や信号等を、カセット５に設置した部品１１、機器１３等に供給できるようにしてもよい。
【実施例２】
【００２９】
図４は、本発明に係る実施形態の他の一例を示すものであり、具体的には、ラック３〜カセット５間の接続機構の他の一例を示すものである。図５（ａ）は離脱状態、図５（ｂ）は装着状態を示し、図５（ａ）及び図５（ｂ）に基づいて、ラック３とカセット５の連結方法を説明する。なお、本実施例において、ラック３側の構成は、図４に示した実施例１のものと同等のものであるため、重複する説明は省略する。
【００３０】
カセット５の下プレート７には、溝８と連通する連通部２５が設けられており、この連通部２５に逆止弁付きアダプタ４０（接続手段）がねじ部２８によって取付けられている。連通部２５と逆止弁付きアダプタ４０の間には、シール材２９によって、流体の漏洩防止がなされている。本実施例の場合、カセット５側にも逆止弁機能を持たせており、具体的には、逆止弁付きアダプタ４０内のポペット４１がシート４２に接触し、圧縮ばね４３により所定の押圧力で押付けられることで、ポペット４１とシート４３の間がシールされ、カセット５内の流体が漏洩するのを防止している。なお、逆止弁付きアダプタ４０と逆止弁３３の間は、シール材３９により漏洩防止がなされている。
【００３１】
カセット５がラック３から離脱されているとき、つまり、逆止弁付きアダプタ４０が逆止弁３３から引き抜かれているとき（図５（ａ）参照）、ラック３では、逆止弁３３内の圧縮ばね３８の作用によりポペット３６がシート３７に押付けられ、ラック３内の流体がシールされ、カセット５では、逆止弁付きアダプタ４０内の圧縮ばね４３の作用によりポペット４１がシート４２に押付けられ、カセット５内の流体がシールされて、共に流路を閉じることになり、流体の供給が停止され、外部への流体の流出を防止している。
【００３２】
カセット５がラック３に装着されているとき、つまり、逆止弁付きアダプタ４０が逆止弁３３に押し込まれたとき（図５（ｂ）参照）、逆止弁付きアダプタ４０のポペット４１の先端部と逆止弁３３のポペット３６の先端部が互いに押し合い、シート３７とポペット３６の間及びシート４２とポペット４１の間に隙間が生じ、共に流路が開放されるので、流体が開放された流路を通り、カセット５内の溝８を経由して、部品１１や機器１３に供給したり、又、カセット５内の溝８を経由して、逆止弁３３及び逆止弁付きアダプタ４０の他の接続部分等から流体が排出されたりする構成になっている。
【００３３】
上記構成の接続機構により、逆止弁付きアダプタ４０を逆止弁３３に押し込むだけで、ラック３の通路（溝１８）とカセット５の通路（溝８）との接続が行え、互いの通路を容易に連通することが可能となり、又、メンテナンス時には、逆止弁付きアダプタ４０を逆止弁３３から引き抜くだけで、互いの通路が容易に非連通状態となる。本実施例の場合、ラック３側及びカセット５からの流体の漏洩も防止することができる。
【００３４】
上述したように、本発明に係るカセット式通路内蔵台座は、要素別又は機能別に、複数の通路内蔵台座をカセット式のモジュールとして構成し、これらを支持架台となる通路内蔵台座に、逆止弁を有し、容易に着脱可能な接続機構を用いて連結し、各通路内蔵台座を相互に有機的に結合したものである。従来の通路内蔵台座では、必要とする配管、配線を組み込み、平板状に構成していたため、複数の通路内蔵台座を用いる場合、通路内蔵台座同士の配管、配線の接続が複雑であり、特に、メンテナンス時には、配管、配線の着脱が容易ではなく、又、着脱時に流体の漏洩が発生していたりしていた。これに対して、本発明では、要素別又は機能別に通路内蔵台座を構成し、この通路内蔵台座に、逆止弁を有し、容易に着脱可能な接続機構を設けたので、システムの保守、点検時に、例えば、一部に故障や不具合がある場合、一部の要素又は機能を担う一部の通路内蔵台座のみを着脱して、交換、修理を行えばよいので、メンテナンスが容易かつ短時間に行え、システムのダウンタイムを少なくでき、低コストを図ることができる。又、システムの一部の仕様を変更して、改良を図りたい場合でも、一部の通路内蔵台座のみに改良を施せばよいので、フレキシブルな変更が可能である。更に、本発明では、支持架台となる通路内蔵台座に、カセットモジュール化した通路内蔵台座を立設したので、システムを立体化して省スペース化を図ることができる。
【００３５】
又、大型装置や大型システムの場合、基盤台座となるラック側の通路内蔵台座を複数に分割し、ラック側の各通路内蔵台座に複数のカセット側の通路内蔵台座を連結し、更に、ラック側の通路内蔵台座同士を相互に連結することで、本発明に係るカセット式通路内蔵台座を適用可能である。この場合、１部のカセット側の通路内蔵台座に基盤台座の機能を持たせ、そのカセット側の通路内蔵台座に、複数の通路内蔵台座を連結するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る実施形態の一例を示すカセット式通路内蔵台座の平面図である。
【図２】図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線矢視図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図３】図１のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図４】図３のＤ部分の詳細を示す図であり、図４（ａ）は離脱状態、図４（ｂ）は装着状態を示す。
【図５】本発明に係る実施形態の他の一例を示す図であり、図５（ａ）は離脱状態、図５（ｂ）は装着状態を示す。
【図６】従来の一般的な通路内蔵台座の構成図である。
【図７】従来の通路内蔵台座の構成の一部を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ線矢視断面図、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＦ−Ｆ線矢視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  カセット式通路内蔵台座
３  ラック
４  側端部
５  カセット
６  上プレート
７  下プレート
８  溝
９  ボルト
１０  コネクタ
１１  部品
１３  機器
１５  外部配管
１６  上プレート
１７  下プレート
１８  溝
１９  配管接続口
２０  配線接続口
２１  連通孔
２５  連通部
２７  アダプタ
２８  ねじ
２９  シール材
３１  連通部
３３  逆止弁
３４  ねじ
３５  シール材
３６  ポペット
３７  シート
３８  圧縮ばね
３９  シール材
４０  逆止弁付きアダプタ
４１  ポペット
４２  シート
４３  圧縮ばね
５１  通路内蔵台座
５２  上プレート
５３  下プレート
５４  連通孔
５５  溝
５６  連通孔
５７  部品
５８  機器
５９  ボルト穴
６０  ボルト穴
６１  植込みボルト
６２  ナット
【図１】
2006029547.tif 000003
【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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