(57)【要約】【課題】いわゆるヘッダ分岐形の分配装置に抵抗を組み込む方式では一体成形が困難であり、製造方法に難点があった。本発明の目的は、質量が小さい分配器を実現することにある。【解決手段】上記目的は、流体の流路を複数の流路に分岐する分配器において、形成する材料に非金属を用いた分配器によって達成される。これによって、質量低減が可能となる。また、レーザ加工を導入すれば流路成形の自由度が改善されることになる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路を複数の流路に分岐する分配器において、
形成する材料に非金属を用いた分配器。
【請求項２】
請求項１において、
前記材料はガラスであることを特徴とする分配器。
【請求項３】
請求項１において、
前記材料は樹脂であることを特徴とする分配器。
【請求項４】
請求項３において、
前記材料はレーザ加工が可能な程度に光透過率の高い樹脂であることを特徴とした分配器。
【請求項５】
請求項３において、
前記分配器は、その内部の通路がレーザ加工機で成形されたことを特徴とする分配器。
【請求項６】
請求項２から５の何れかにおいて、
接続用の金属配管が挿入された状態で前記材料が充填されたことを特徴とする分配器。
【請求項７】
請求項６において、
前記挿入された前記金属配管の内側にまで前記充填材が侵入することを防止するために、前記金属配管に芯金が挿入されていることを特徴とする分配器。
【請求項８】
請求項７において、
前記芯金は前記接続配管よりも充填材側に突出していることを特徴とする分配器。
【請求項９】
請求項５において、
レーザ照射側面を平面としたことを特徴とする分配器。
【請求項１０】
請求項５において、
前記分配器の流路に直角方向をなす断面形状を多角形形状としたことを特徴とする分配器。
【請求項１１】
請求項１から５において、
前記分配器に接続される配管を、接着剤で固定したことを特徴とした分配器。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記分配器と前記配管との接合部に溝加工を施したことを特徴とする分配器。
【請求項１３】
請求項１から１２の何れかにおいて、
分岐後の流路が前記分配器内で方向を変えていることを特徴とする分配器。
【請求項１４】
請求項１から１３の何れかにおいて、
分岐後の流路方向と分岐前の流路方向とを互いに平行にしたことを特徴とする分配器。
【請求項１５】
請求項１から１３において、
分岐後の流路方向と分岐前の流路方向とを互いに垂直にしたことを特徴とする分配器。
【請求項１６】
請求項１５において、
分岐後の流路が一直線上に整列されていることを特徴とする分配器。
【請求項１７】
請求項１から１６の何れかにおいて、
流路表面または前記分配器の外表面に、ガスバリア性を持たせたことを特徴とする分配器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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技術であり、特に冷凍空調に用いる冷媒配管に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
強度の高い樹脂が開発されてきており、金属以外でも耐圧性能を確保した部品の製作が可能となってきている。
【０００３】
また、レーザ加工技術が高度化しており、樹脂内面への加工が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２２３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の分岐方法は分岐部では分岐後の冷媒流量が均一になるように分配する構造が求められており、分岐後の配管等の抵抗を工夫することにより熱交換器の性能を発揮させようとしている。このため、熱交換器との接続配管の仕様が分岐毎に異なり、配管肉厚，長さの組合せ数が多くなってしまう。また、厚肉の配管を使用すると材料の使用量が増し原価を押し上げてしまう。
【０００６】
また、特許文献１に示されたいわゆるヘッダ分岐形の分配装置に抵抗を組み込む方式では一体成形が困難であり、製造方法に難点があった。
【０００７】
本発明の目的は、質量が小さい分配器を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
樹脂やガラスといった金属以外の材料を使用して分配装置を製造する。
【０００９】
特に耐圧性を備え、光透過率の高いアクリルのような樹脂を使用した場合、レーザ加工により分岐流路を成形する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、分配器の質量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】分配器。
【図２】分配器の製造過程。
【図３】分配器。
【図４】分配器。
【図５】分配器と配管の接合部。
【図６】出口方向が入口方向と直行した分配器。
【図７】分岐後の出口が一直線に並んだ分配器。
【図８】一般的な空気調和機の冷凍サイクル。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【００１３】
図８に空気調和機の冷凍サイクルを示す。
【００１４】
一般的に空気調和機は一点鎖線で区別された室外ユニット１００と室内ユニット２００で形態が分離されて構成されている場合が多い。この中の冷凍サイクルは、圧縮機１１，熱源側熱交換器１２，絞り機構１３，利用側熱交換器１４、により構成され、それぞれの構成部品は、接続配管１６ａ〜１６ｉ，阻止弁２０ａ，２０ｂにより接続されている。また、熱源側，利用側の熱交換器には、それぞれ送風機１５ａ，１５ｂを備えており、熱交換器に送風することにより冷媒と空気の熱交換をさせ空調を行う。また、室外ユニット１００には上記説明の機器以外に運転状態調整のためのバイパス回路１７や冷房，暖房を切り替える為の四方切換弁１８、設置状況による冷媒の過不足を調節する冷媒量調節器１９が設置されている。さらに熱源側熱交換器１２と絞り機構１３の間および利用側熱交換器１４と絞り機構１３の間には分配器１が設置され、冷媒の流れを分割して熱交換器に流入させる構造となっていることが一般的である。
【００１５】
図１に分配器１の上面図および断面図を示す。
【００１６】
空気調和機の場合、冷凍サイクルにはフロンなどの常温で大気圧以上になる流体を使用するため、各容器が圧力に耐える材料，寸法で設計される必要がある。一般的には接続配管部は銅やアルミ、容器は鉄鋼、分配器１は真鍮や鉄が材料とされている。
【００１７】
分配器１は棒状の材料形状から切削加工などにより内部に通路を成形することが一般的である。
【００１８】
近年、空気調和機の高性能化が必要とされており、熱交換器１２・１４に使用される配管部品の小径化が進み、熱交換器の分割数いわゆるパス数の増加が進んでいる。これに伴い、分配器１もその分配経路数の増加や接続配管に合わせた流路径の小径化が必要となり、加工時間の増大や外形そのものの大型化による質量増が避けられず、コストアップの一員となっている。
【００１９】
分配器１には被削性が良好でロウ付けもしやすい真鍮が用いられることが多い。しかし本実施例では、真鍮と引張り強度などの物性値が類似しており耐圧性能の高いガラスや、いわゆるエンジニアリングプラスチックを材料とする。このとき、内部流路は金属の場合と同様に切削加工での成形やロストワックス法による成形が可能である。
【００２０】
更に、エンジニアリングプラスチックの中でも、非結晶性で透明性のある材料を用いた場合には、レーザ加工により内部を融解しながら流路を成形することが可能である。
【００２１】
非金属を材料とした場合、冷媒流路に用いられた金属製の配管との接続が課題となる。そこで、図２に示したように、予め接続するインサート配管２をインサート成形する方法を説明する。この場合、インサート部以外の流路は後加工となるため、下図の下側から冷媒が入ることになる。流路が分岐した後は直線形状であれば、切削加工が可能である。図２のように流路が出口付近つまり、右下図の○で囲んだ部分等で入り口流路と平行になる場合には、切削加工が使用できないため、レーザ加工が有効となる。
【００２２】
レーザ加工の場合には透明性のある材料を使用するが、レーザ加工ではレーザ光が遮断されると加工できないため、配管の内側には加工することができない。そこで、インサート配管２の内側にさらにインサート３を設け、配管内部に材料が充填されないようにしておく。それとともに、予めインサート配管２よりも突出した形状（４）としておくことで、レーザ加工で内部形状の成形を容易にすることができる。また、入り口側ではインサート３の先端部に凹みを設けておくことで、この凹みに材料が充填され、分配に必要な分岐用突起６の成形を充填時に行うことができる。
【００２３】
図３は分配器の外形を直方体にした例である。この図を用いて流路の曲がりを説明する。入り口（図３（ｂ）の下側）から入った流体を分流角度８で必要な分岐数に分流した後、分流したそれぞれの流路が再度曲がり角度９で流路を曲げることにより、入り口流路と平行な流路とすることができる。このように、流路を平行としておくと樹脂の射出成形などの場合にはインサートの動作方向と型の動作方向を一致させることができるため、型の製作費を抑えることができる。
【００２４】
また、レーザ加工による内部流路成形の場合、透明性の高い樹脂を使用するだけでなく、材料表面におけるレーザ光の反射に留意が必要である。一般的な分配器の形状である円筒状の場合にレーザ光を照射した場合、円筒状の表面でレーザ光が反射してしまい、加工点に焦点を作ることができなくなる。
【００２５】
そこで、レーザ光照射面を平面にすることで、レーザ光の反射を抑えることが重要になる。図３では直方体の図を示したが、照射面だけが平面であれば充分であり、円筒の一部を軸方向に切断して平面を作った、いわゆるかまぼこ形状でもよい。照射方向は図３（ａ）のａ，ｂの何れでも加工可能であるが、レーザ加工後は加工面の透明性が失われるため、照射面から遠くにある流路から成形する必要がある。ａの場合、（ｚ１・ｚ２），（ｚ３・ｚ４），（ｚ５・ｚ６）の順で加工するが（  ）内は同じ距離であるのでどちらを先に加工してもよい。
【００２６】
図４では流路に直角方向の断面、すなわち図４（ａ）の方向の形状が、流路数と同じ多角形になった例を示す。この形状にした場合には、多角形の辺の数と流路が対になるため、各平面から対となる流路を１本ずつ加工することができる。このとき、加工側の材料を回転しながら加工していけば、照射面と流路の位置関係は全ての照射面に対して同じになっていることから、加工プログラムの簡略化が可能になるとともに、照射面から流路までの距離が短くできるため加工時間も短縮可能になる。
【００２７】
図１，図３，図４では分配器１を単独で成形した図を示したが、加工後に接続用の配管を組付ける必要がある。分配器１の材料が非金属であるため、金属製の分配器で用いられるロウ付け接合はできない。そのため、耐熱性の高いエポキシ系の樹脂を用いて組付ける。
【００２８】
このとき、図５に示すように、配管に凹凸を加工しておき（右上図）、接着剤との接触面積を増やすことにより接合力を高めるとともに、熱収縮による変形時にも隙間が発生しないようにする。本図では配管側に凹凸を成形しているが、分配器側に凹凸を設けたり、配管と分配器の両方に凹凸を設けてもよい（右下図）。配管と分配器の両方に凹凸をつける場合には相互の凹の位置に相手の凸が組み合わされる形状になると穴と配管の中心がずれてしまう可能性があるため、これを回避する凹凸配置とする必要がある。樹脂の充填成形の場合には配管側に凹凸をつけておくことが望ましい。
【００２９】
図６に内部加工の応用例を示す。入り口側の流れ方向に対して全ての分岐出口を所定の角度をつけて同じ方向に向けた例であり、特に直角にした例である。空気調和機は小型化の要請もあり、配管を収めるための空間が充分に確保されない場合も増えてきている。分配器は分配後の流量を均一に保つために、入り口側では直線的に流体を流す必要があることは一般的に知られている。このため、分配器直前では曲がり形状をつけることができない。図６では、分岐後に分配器内部で同一方向に流路を曲げることにより、入り口側で流路を曲げることと同じ配置を実現できるとともに、分配器前の配管を曲げる必要がないため、分配性能を確保しつつ全体の流路を変えることが可能となる。
【００３０】
このとき、分岐後の抵抗を同じくするため、分配器内の配管長さを揃えておくことが好ましく、分岐面よりも遠い位置の流路を入り口近くで曲げ、分岐面に近い位置の流路を入り口から遠くなってから曲げることで、分岐内の流路長さを揃えることができる。しかし、流路長さで内部の抵抗を揃えるだけでなく、流路径でも抵抗を変えることができるのはいうまでもない。
【００３１】
図７では更に分岐後の流路を一直線上に揃えた。これにより、分岐後の配管が整列されていることから、組立てがしやすくなり、配管をインサート成形する場合にも型を小さくできるという効果が得られる。
【００３２】
以上、材料を非金属とした分配器１について特に樹脂を材料とした場合の形状と成形方法について述べてきたが、樹脂は気体の透過性を有している場合があり、長時間の耐圧環境下使用では微少な漏洩が発生する場合があることも知られている。そこで、分配器の流路成形後に、流路内壁面にガスバリア性を持たせる処理を行う。一般的な炭酸飲料用ＰＥＴボトルにも採用されている酸化ケイ素系の表面処理などが有効である。
【００３３】
光透過率の高い樹脂にレーザ加工で分岐流路を成形するため流路形状が直線でなければ成形できないといった制約が少なくなり、流量の分配が自由に設計可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１  分配器
２  インサート配管
３  インサート
４  インサート突出部
５  レーザ加工開始点用の空間
６  分岐用突起
７  分流経路
８  分流角度
９  曲がり角度
１１  圧縮機
１２  熱源側熱交換器
１３ａ，１３ｂ  絞り機構
１４  利用側熱交換器
１５ａ，１５ｂ  送風機
１６ａ〜１６ｉ  接続配管
１７  バイパス回路
１８  四方切換弁
１９  冷媒量調節器
２０ａ，２０ｂ  阻止弁
１００  室外ユニット
２００  室内ユニット
【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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