(57)【要約】【課題】第２の配管を流れる流体を円滑に第１の配管に合流させること。【解決手段】本発明の第１の実施の形態における配管構造１００は、本管１０（第１の配管）と、分岐管２０（第２の配管）と、衝立部３０とを備えている。分岐管２０は、本管１０に接合されている。衝立部２０は、本管１０および分岐管２０の接合部４０近傍に、接合部４０よりも上流側で本管１０の内壁に、突出するように設けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の配管と、
前記第１の配管に接合された第２の配管と、
前記第１の配管および前記第２の配管の接合部近傍に、前記接合部よりも上流側で前記第１の配管の内壁に、突出するように設けられた衝立部とを備えた配管構造。
【請求項２】
前記第１の配管の中心線に対して垂直方向において、前記衝立部が形成された領域で、前記衝立部の内側の断面積は、前記接合部から前記第１の配管の上流側へ向けて、徐々に大きくなるように形成された請求項１に記載の配管構造。
【請求項３】
前記第２の配管は、
前記接合部近傍に設けられ、接合部へ向けて徐々に分岐管の内径を大きくするように形成された拡大部を有し、
前記拡大部の一端部が前記接合部で前記第１の配管と接合する請求項１に記載の配管構造。
【請求項４】
前記衝立部は、前記第１の配管の内壁に接合されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の配管構造。
【請求項５】
前記衝立部は、前記第１の配管の内壁と一体に形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の配管構造。
【請求項６】
第１の配管および第２の配管を接合して構成される配管構造を製造する方法であって、
前記第１の配管を、当該第１の配管の延在方向に沿って複数に分割する第１の配管分割ステップと、
前記分割ステップにより分割された前記第１の配管の各断片の内壁に、前記第１の配管および前記第２の配管の接合部近傍に、突出するように衝立部を設ける衝立部設定ステップと、
前記衝立部形成ステップを経た前記第１の配管の各断片を接合する第１の配管接合ステップと、
前記第１の配管接合ステップで接合された第１の配管のうち、衝立部が形成された箇所の近傍であって、衝立部が形成された箇所よりも下流側に、開口部を形成する開口部形成ステップと、
前記開口部形成ステップで形成された前記開口部に前記第２の配管を取り付けることにより、前記第１の配管と前記第２の配管を前記接合部で接合する配管接合ステップとを含む配管構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、第１の配管および第２の配管を接合して構成される配管構造等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種流体を移送する配管構造は、工場や空調設備などの様々な施設で、利用されている。工場や空調設備などでは、各種流体の合流や分岐を行うために、配管同士が接合された配管構造が適用されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１には、配下を流れる流体の合流構造および分岐構造として、本管と分岐管が互いに直交するように接合されたＴ字型の配管構造が、開示されている。
【０００４】
特許文献２には、本管と分岐管に流れる流体が混合する配管構造が、開示されている。本管に流れる流体の温度と、分岐管に流れる流体の温度は、互いに異なっている。特許文献２に記載の技術では、異なる温度の２種類の流体が混合するときに、温度境界面の変動により、熱疲労が配管に生じることを防止している。なお、分岐管に流れる流体は、本管を流れる流体よりも温度が低い。
【０００５】
特許文献３には、本管と分岐管が互いに直交するように接続された配管構造が、開示されている。特許文献３に記載の技術では、レディーサと呼ばれる漏斗状部材が、本管と分岐管の内壁に、固定されている。レディーサは、漏斗状部と、エルボ部と、先端部とを有する。漏斗状部は、分岐管内部に設けられている。漏斗状部は、上流端から下流に向かって内径が徐々に減少するように、形成されている。エルボ部は、本管と分岐管の接合部で、本管および分岐管を跨がるように、配置されている。また、エルボ部は、直角に屈曲した形状を有し、漏斗状部に接続されている。先端部は、直線状に延在する形状に形成され、本管内部に設けられ、エルボ部に接続されている。先端部は、本管の上流から下流に延在するように形成されており、本管の中心部に配置されている。なお、先端部の内径は、本管の０．３〜０．７倍である。
【０００６】
また、特許文献４にも本件発明に関連する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２４３５９５号公報
【特許文献２】特開２００９−２２８７０５号公報
【特許文献３】特開２００７−１２０７５５号公報
【特許文献４】特開２００５−０１６６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２に記載の配管構造では、本管と分岐管が垂直に接合されているため、各管内を流れる流体の流れ方向が互いに垂直になる。このため、分岐管内を流れる流体を本管内に合流させるには、分岐管内を流れる流体の流れを９０°曲げる必要がある。したがって、特許文献１、２に記載の配管構造では、分岐管内を流れる流体を本管内に合流させるのに大きな運動量の変化が生じ、分岐管（第２の配管）を流れる流体が本管（第１の配管）に円滑に合流しないという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、第２の配管を流れる流体を円滑に第１の配管に合流させることができる配管構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の配管構造は、第１の配管と、前記第１の配管に接合された第２の配管と、前記第１の配管および前記第２の配管の接合部近傍に、前記接合部よりも上流側で前記第１の配管の内壁に、突出するように設けられた衝立部とを備えている。
【００１１】
本発明の配管構造の製造方法は、第１の配管および第２の配管を接合して構成される配管構造を製造する方法であって、前記第１の配管を、当該第１の配管の延在方向に沿って複数に分割する第１の配管分割ステップと、前記分割ステップにより分割された前記第１の配管の各断片の内壁に、前記第１の配管および前記第２の配管の接合部近傍に、突出するように衝立部を設ける衝立部設定ステップと、前記衝立部形成ステップを経た前記第１の配管の各断片を接合する第１の配管接合ステップと、前記第１の配管接合ステップで接合された第１の配管のうち、衝立部が形成された箇所の近傍であって、衝立部が形成された箇所よりも下流側に、開口部を形成する開口部形成ステップと、前記開口部形成ステップで形成された前記開口部に前記第２の配管を取り付けることにより、前記第１の配管と前記第２の配管を前記接合部で接合する配管接合ステップとを含んでいる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる技術によれば、第２の配管を流れる流体を円滑に第１の配管に合流させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における配管構造の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における配管構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における配管構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における配管構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における配管構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における配管構造の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における配管構造の圧力状態を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における配管構造の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態における配管構造の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態における配管構造の製造方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態における配管構造１００の構成を示す断面図である。
【００１５】
図１に示されるように、配管構造１００は、本管１０と、分岐管２０と、衝立部３０とを備えている。本管１０は、本発明の第１の配管に対応する。分岐管２０は、本発明の第２の配管に対応する。なお、図１では、本管１０の上流側を紙面上側とし、本管１０の下流側を紙面下側とした。また、図１では、分岐管２０の上流側を紙面左側とし、分岐管２０の下流側を紙面右側とした。
【００１６】
図１に示されるように、本管１０は、中空状のパイプ形状に形成されている。本管１０に内部には、気体や液体などの流体が矢印Ａの方向に流れる。本管１０の材料には、例えば、金属や樹脂などが用いられるが、特にこれらに限定されない。本管１０は、開口部１１を有する。この開口部１１は、分岐管２０の外周と同程度の大きさになるように、形成されている。
【００１７】
図１に示されるように、分岐管２０は、中空状のパイプ形状に形成されている。分岐管２０に内部には、気体や液体などの流体が矢印Ｂの方向に流れる。分岐管２０の材料には、例えば、金属や樹脂などが用いられるが、特にこれらに限定されない。分岐管２０は、本管１０の開口部１１に取り付けられ、接合部４０で接合される。本管１０および分岐管２０の接合部４０は、開口部１１に沿って形成される。すなわち、本管１０と分岐管２０の配管構造１００は、本管１０および分岐管２０を接合することにより、構成される。本管１０および分岐管２０は、例えばろう付けや溶接により接合されるが、これに限定されない。
【００１８】
衝立部３０は、本管１０および分岐管２０の接合部４０近傍に、本管１０の内壁に、突出するように形成されている。衝立部３０は、本管１０および分岐管２０の接合部４０よりも上流側に設けられている。好ましくは、本管１０の中心線ＣＬ１に対して垂直方向において、衝立部３０の断面積は、接合部４０から本管１０の上流側へ向けて、徐々に小さくなるように形成されている。
【００１９】
言い換えると、本管１０の中心線ＣＬ１に対して垂直方向において、衝立部３０の断面積は、本管１０の上流側から下流側へ向けて、徐々に大きくなるように設定されている。つまり、本管１０の中心線ＣＬ１に対して垂直方向において、衝立部３０の断面積は、当該衝立部３０の上端部から下端部へ向けて徐々に増加する。そして、衝立部３０の下端部は、本管１０および分岐管２０の接合部４０付近に配置される。
【００２０】
このような衝立部３０を設けることにより、本管１０内を流れる流体の最大断面積が、衝立部３０の上端部から下端部へ向けて徐々に減少する。すなわち、衝立部３０を設けることにより、本管１０内を流れる流体の最大断面積が、接続部４０近傍であって接続部３０より上流側で、本管１０の上流側から下流側へ向けて徐々に減少する。
【００２１】
なお、衝立部３０は、本管１０の内壁面の少なくとも一部に設けられればいい。一方、衝立部３０は、本管１０の内壁に周方向に沿った全面に設けられてもよい。
【００２２】
図１では、１本の分岐管２０が１本の本管１０に接合されている。一方、複数本の分岐管２０が１本の本管１０に接合されてもよい。また、本管１０の内壁面には、分岐管２０の本数に対応する本数の衝立部３０が、設けられる。ただし、本管１０と複数の分岐管２０とが接合する各接合部４０の全ての近傍に、衝立部３０を設ける必要はない。
【００２３】
次に、配管構造１００の製造方法について説明する。図２〜６は、配管構造１００の製造方法を説明するための断面図である。
【００２４】
図２に示されるように、まず、本管１０を、当該本管１０の延在方向に沿って複数に分割する。ここでは、例示として、本管１０を、当該本管１０の中心線ＣＬ１に沿って２つに分割する。これにより、本管１０の断片１０ａ、１０ｂが形成される。この処理は、本発明の第１の配管分割ステップに対応する。
【００２５】
次に、図３に示されるように、分割ステップにより分割された本管１０の各断片１０ａ、１０ｂの内壁に、衝立部３０を設ける。すなわち、本管１０の各断片１０ａ、１０ｂの内壁に沿って、本管１０および分岐管２０の接合部４０近傍に、突出するように衝立部３０を設ける。このとき、例えば、ろう付けや溶接などにより、衝立部３０を各断片１０ａ、１０ｂに接合する。ただし、衝立部３０および各断片１０ａ、１０ｂを、ろう付けや溶接以外の方法によって、接合してもよい。この処理は、衝立部設定ステップに対応する。
【００２６】
次に、図４に示されるように、例えば、ろう付けや溶接などにより、衝立部３０が設定された各断片１０ａ、１０ｂを、中心線ＣＬ１で接合する。ただし、衝立部３０が設定された各断片１０ａ、１０ｂを、ろう付けや溶接以外の方法によって、接合してもよい。この処理は、本発明の第１の配管接合ステップに対応する。
【００２７】
次に、図５に示されるように、本管１０に開口部１１を形成する。より具体的には、本管１０のうち、衝立部３０が形成された箇所の近傍であって、衝立部３０が形成された箇所よりも下流側に、開口部１１を形成する。開口部１１は、貫通穴であって、その大きさは分岐管２０の外径に対応する。この処理は、開口部形成ステップに対応する。
【００２８】
最後に、図６に示されるように、本管１０の開口部１１に分岐管２０を、接合する。より具体的には、例えば、ろう付けや溶接などにより、開口部１１に分岐管２０を取り付けることにより、本管１０と分岐管２０を接合部４０で接合する。ただし、本管１０および分岐管２０を、ろう付けや溶接以外の方法によって、接合してもよい。この処理は、配管接合ステップに対応する。
【００２９】
以上の処理により、配管構造１００が完成する。
【００３０】
以上、配管構造１００の製造方法について説明した。
【００３１】
次に、配管構造１００の動作について説明する。
【００３２】
図１の矢印Ａで示されるように、第１の流体が、本管１０内を、当該本管１０の上流側から下流側へ向けて（図１紙面の上側から下側へ向けて）流れる。このとき、第１の流体は、気体であっても、液体であってもよい。
【００３３】
同様に、図１の矢印Ｂで示されるように、第２の流体が、分岐管２０内を、本管１０と分岐管２０の接合部４０へ向けて（図１紙面の左側から右側へ向けて）、流れる。このとき、第２の流体は、気体であっても、液体であってもよい。また、第２の流体は、第１の流体と同じ流体であっても、異なる流体であってもよい。
【００３４】
第１の流体が、本管１０内部を通り、衝立部３０が形成された領域に流入する。ここで、前述の通り、衝立部３０は、本管１０および分岐管２０の接合部４０近傍に、本管１０の内壁に、突出するように形成されている。また、衝立部３０は、本管１０および分岐管２０の接合部４０よりも上流側に設けられている。好ましくは、本管１０の中心線ＣＬ１に対して垂直な面において、衝立部３０の断面積は、接合部４０から本管１０の上流側へ向けて、徐々に小さくなるように形成されている。すなわち、本管１０の中心線ＣＬ１に対して垂直な面において、衝立部３０の断面積は、本管１０の上流側から下流側へ向けて、徐々に大きくなるように設定されている。
【００３５】
このため、本管１０の内壁内の断面積は、衝立部３０が形成された領域では、上流側から下流側へ向けて徐々に小さくなる。したがって、第１の流体の流速は、第１の流体が衝立部３０を通過することにより、本管１０の内壁内の断面積の減少に応じて、増加する。
【００３６】
このとき、第１の流体には、エネルギー保存則が成立する。よって、第１の流体の流速が増加したことにより、運動エネルギーが増加する。そして、この運動エネルギーの増加分だけ、第１の流体の圧力が減少する。換言すると、本管１０のうちで、衝立部３０が形成された領域では、第１の流体の流速が増加し、第１の流体の圧力が減少する。
【００３７】
本管１０と分岐管２０の接合部４０付近では、第１の流体と第２の流体が合流する。この接合部４０は、本管１０において、衝立部３０よりも下流側に設けられている。このため、衝立部３０によって第１の流体の圧力が降下することにより、接合部４０付近の第１の流体の圧力は、大気圧よりも低い負圧状態になる。
【００３８】
図７は、配管構造１００の圧力状態を示す図である。図７では、圧力が大きいほど色が濃く、圧力が小さいほど色が薄い。
【００３９】
図７に示されるように、本管１０内のうちで衝立部３０より上流側を流れる第１の流体の圧力は、分岐管２０内を流れる第２の流体の圧力よりも、大きい。しかし、本管１０内のうちで、本管１０および分岐管２０の接合部４０付近の圧力は、分岐管２０内を流れる第２の流体の圧力よりも、小さい。
【００４０】
分岐管２０内の第２の流体の圧力と、本管１０内のうちで接合部４０付近の第１の流体の圧力との間の圧力差を利用することにより、分岐管２を流れる第２の流体が、接合部４０で、本管１０の内部へ流入しやすくなる。
【００４１】
このように、本管１０内のうちで、本管１０および分岐管２０の接合部４０付近では、第１の流体の圧力は、分岐管２０を流れる第２の流体の圧力よりも、小さい。このため、例えば、図１に示すように、本管１０および分岐管２０が互いに直交するように接合された場合であっても、分岐管２０を流れる第２の流体が、接合部４０で、本管１０の内部へ流入しやすくなる。
【００４２】
以上の通り、本発明の第１の実施の形態における配管構造１００は、本管１０（第１の配管）と、分岐管２０（第２の配管）と、衝立部３０とを備えている。分岐管２０は、本管１０に接合されている。衝立部２０は、本管１０および分岐管２０の接合部４０近傍に、接合部４０よりも上流側で本管１０の内壁に、突出するように設けられている。
【００４３】
このように、衝立部２０は、本管１０および分岐管２０の接合部４０近傍に、接合部４０よりも上流側に本管１０の内壁に、突出するように設けられている。このため、本管１０の内壁内の断面積は、衝立部３０が形成された領域において、上流側から下流側へ向けて小さくなる。したがって、第１の流体の流速は、第１の流体が衝立部３０を通過することにより、本管１０の内壁内の断面積の減少に応じて、増加する。このとき、第１の流体には、エネルギー保存則が成立する。よって、第１の流体の流速が増加したことにより、運動エネルギーが増加する。そして、この運動エネルギーの増加分だけ、第１の流体の圧力が減少する。換言すると、本管１０のうちで、衝立部３０が形成された領域では、第１の流体の流速が増加し、第１の流体の圧力が減少する。
【００４４】
本管１０と分岐管２０の接合部４０付近では、第１の流体と第２の流体が合流する。この接合部４０付近は、衝立部３０よりも下流側に設けられている。このため、衝立部３０によって第１の流体の圧力が降下することにより、接合部４０付近の第１の流体の圧力は、大気圧よりも低い負圧状態になる。すなわち、本管１０内のうちで、本管１０および分岐管２０の接合部４０付近の第１の流体の圧力は、分岐管２０内を流れる第２の流体の圧力よりも、小さい。
【００４５】
したがって、分岐管２を流れる第２の流体が、接合部４０で、本管１０の内部へ流入しやすくなる。
【００４６】
以上の通り、本発明の第１の実施の形態における配管構造１００によれば、分岐管２０（第２の配管）を流れる流体を円滑に本管１０（第１の配管）に合流させることができる。
【００４７】
ここで、配管構造１００との比較例として、特許文献１、２に記載の配管構造について説明する。特許文献１、２に記載の技術では、衝立部を有していない。
【００４８】
特許文献１、２に記載の技術では、分岐管を流れる第２の流体が本管を流れる第１の流体と合流する際に、第２の流体を垂直方向に曲げる必要がある。
【００４９】
このとき、分岐管を流れる第２の流体は、流れる方向を垂直に曲げる必要があるため、第２の流体には大きな運動量の変化が発生する。このため、ポンプなどで外力を第２の流体に加えないと、第２の流体が本管内部に合流しにくくなる。
【００５０】
一方、本発明の第１の実施の形態における配管構造１００では、衝立部３０が、本管１０および分岐管２０の接合部４０近傍に、接合部４０よりも上流側で本管１０の内壁に、突出するように設けられている。これにより、本管１０および分岐管２０の接合部４０における第１の流体の圧力が減少する。この結果、分岐管２０内の第２の流体の圧力と、本管１０内のうちで接合部４０付近の圧力との間に、圧力差が生じる。そして、この圧力差により、分岐管１０内を流れる第２の流体が、本管１０の内部へ合流しやすくなる。
【００５１】
具体的な実験データを用いて説明する。衝立部３０を設けた本発明の配管構造１００は、本管と分岐管の接合部の圧力で、衝立部を設けていないＴ字型の配管構造（特許文献１、２）よりも、約５７％低かった。このことは、つまり、本実施形態における配管構造１００では、本管１０および分岐管２０の接合部４０付近を流れる第１の流体の圧力を低くすることにより、分岐管２０を流れる第２の流体が、特許文献１、２の技術と比較して、本管１０内へ流入しやすいことを示す。
【００５２】
また、本管１０および分岐管２０の間を９０度以下の鋭角とするような配管構造にする必要もなく、本管１０および分岐管２０を垂直に接合した配管構造１００であっても、分岐管２０を流れる第２の流体は本管１０内へ合流しやすくなる。つまり、本発明の配管構造１００では、本管１０および分岐管２０の間を９０度以下の鋭角とするような特別な配管構造とする必要がない。このため、配管の加工や接合にかかるコストを低減することができる。
【００５３】
また、本発明の第１の実施の形態における配管構造１００において、本管１０の中心線ＣＬ１に対して垂直方向において、衝立部３０が形成された領域で、衝立部３０の内側の断面積は、接合部４０から本管１０の上流側へ向けて、徐々に大きくなるように形成されている。換言すると、本管１０の中心線に対して垂直方向で、衝立部３０の断面積は、接合部４０から本管１０の上流側へ向けて、徐々に小さくなるように形成されている。
【００５４】
これにより、本管１０の断面積は、衝立部３０が形成された領域では、上流側から下流側へ向けて徐々に小さくなる。したがって、第１の流体の流速は、第１の流体が衝立部３０を通過する際に、本管１０の断面積の減少に応じて、徐々に増加する。よって、エネルギー保存則により、本管１０のうちで、衝立部３０が形成された領域では、第１の流体の流速が徐々に増加し、第１の流体の圧力が徐々に減少する。この結果、分岐管２０内の第２の流体の圧力と、本管１０内のうちで接合部４０付近の圧力との間の圧力差が円滑に生じるので、分岐管２を流れる第２の流体が、接合部４０で、より円滑に本管１０の内部へ流入しやすくなる。
【００５５】
本発明の第１の実施の形態における配管構造１００において、衝立部３０は、本管１０の内壁に接合されている。これにより、簡単に衝立部３０を本管１０の内壁に固定することができる。
【００５６】
本発明の第１の実施の形態における配管構造１００の製造方法は、本管１０（第１の配管）および分岐管２０（第２の配管）を接合して構成される配管構造１００を製造する方法である。本発明の第１の実施の形態における配管構造１００の製造方法は、第１の配管分割ステップと、衝立部設定ステップと、第１の配管接合ステップと、開口部形成ステップと、配管接合ステップとを含んでいる。第１の配管分割ステップでは、本管１０を、当該本管１０の延在方向に沿って複数に分割する。衝立部設定ステップでは、分割ステップにより分割された本管１０の各断片１０ａ、１０ｂの内壁に沿って、本管１０および分岐管２０の接合部４０近傍に、突出するように衝立部３０を設ける。第１の配管接合ステップでは、衝立部形成ステップを経た本管１０の各断片１０ａ、１０ｂを接合する。開口部形成ステップでは、第１の配管接合ステップで接合された本管１０のうち、衝立部３０が形成された箇所の近傍であって、衝立部３０が形成された箇所よりも下流側に、開口部１１を形成する。配管接合ステップでは、開口部形成ステップで形成された開口部１１に分岐管２０を取り付けることにより、本管と分岐管２０を接合部４０で接合する。
【００５７】
この製造方法は、上述した配管構造１００を製造する方法であるので、前述の配管構造１００の効果と同様の効果を奏する。
【００５８】
＜第２の実施の形態＞
図８は、本発明の第２の実施の形態における配管構造１００Ａの構成を示す断面図である。なお、図８では、図１〜７で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１〜７に示した符号と同等の符号を付している。
【００５９】
図８に示されるように、配管構造１００Ａは、本管１０と、分岐管２０Ａと、衝立部３０とを備えている。本管１０は、本発明の第１の配管に対応する。分岐管２０Ａは、本発明の第２の配管に対応する。なお、図８では、本管１０の上流側を紙面上側とし、本管１０の下流側を紙面下側とした。
【００６０】
ここで、図１と図８を対比する。図８では、分岐管２０Ａが拡大部２１を有している点で、図１と相違する。
【００６１】
図８に示されるように、分岐管２０Ａは、中空状のパイプ形状に形成されている。分岐管２０Ａに内部には、気体や液体などの流体が矢印Ｂ１の方向に流れる。分岐管２０Ａの材料には、例えば、金属や樹脂などが用いられるが、特にこれらに限定されない。分岐管２０Ａは、本管１０の開口部１１に取り付けられ、接合部４０で接合される。本管１０および分岐管２０Ａの接合部１０は、開口部１１に沿って形成される。すなわち、本管１０と分岐管２０Ａの分岐構造は、本管１０および分岐管２０Ａを接合することにより、構成される。本管１０および分岐管２０Ａは、例えばろう付けや溶接により接合されるが、これに限定されない。
【００６２】
図８に示されるように、分岐管２０Ａは、拡大部２１を有する。拡大部２１は、接合部４０近傍に設けられている。また、分岐管２０Ａは、本管１０と接合する側である一端部側の直径（内径）が徐々に拡大するように、形成されている。換言すると、拡大部２１は、分岐管２０Ａの一方の端部（接続部４０側の端部）に設けられている。そして、その拡大部２１の直径（内径）は、分岐管の他方の端部（接続部４０側の端部と反対側の端部）や中央部（接続部４０側の端部と、当該端部の反対側の端部との間）の直径（内径）より大きい。すなわち、拡大部２１は、接合部４０近傍に設けられ、接合部４０へ向けて徐々に分岐管２０Ａの内径を大きくするように形成されている。拡大部２１直径（内径）は、開口部１１の内径に対応している。
【００６３】
配管構造１００Ａの製造方法については、図２〜６を用いて説明した内容に準じるので、詳細な説明を省略する。
【００６４】
次に、配管構造１００Ａの動作について説明する。
【００６５】
図８の矢印Ａで示されるように、第１の流体が、本管１０内を、当該本管１０の上流側から下流側へ向けて（図８紙面の上側から下側へ向けて）流れる。このとき、第１の流体は、気体であっても、液体であってもよい。
【００６６】
同様に、図８の矢印Ｂ１で示されるように、第２の流体が、分岐管２０Ａ内を、本管１０と分岐管２０Ａの接合部４０へ向けて（図８紙面の左側から右側へ向けて）、流れる。このとき、第２の流体は、気体であっても、液体であってもよい。また、第２の流体は、第１の流体と同じ流体であっても、異なる流体であってもよい。
【００６７】
第１の流体が、第１の実施の形態で説明した内容と同様に、本管１０内部を通り、衝立部３０が形成された領域に流入する。このとき、衝立部３０は、本管１０および分岐管２０の接合部４０近傍に、本管１０の内壁に、突出するように形成されている。より具体的には、本管１０の中心線ＣＬ１に対して垂直方向において、衝立部３０の断面積は、本管１０の上流側から下流側へ向けて、徐々に大きくなるように設定されている。
【００６８】
このため、第１の実施の形態で説明したように、本管１０の断面積は、衝立部３０が形成された領域では、上流側から下流側へ向けて徐々に小さくなる。したがって、第１の流体の流速は、第１の流体が衝立部３０を通過することにより、本管１０の断面積の減少に応じて、増加する。
【００６９】
このとき、第１の流体には、第１の実施形態で説明したように、エネルギー保存則が成立する。よって、第１の流体の流速が増加したことにより、運動エネルギーが増加する。そして、この運動エネルギーの増加分だけ、第１の流体の圧力が減少する。換言すると、本管１０のうちで、衝立部３０が形成された領域では、第１の流体の流速が増加し、第１の流体の圧力が減少する。
【００７０】
図８に示されるように、分岐管２０Ａは、拡大部２１を有している。この拡大部２１は、本管１０と接合する側である一端部側の直径（内径）が徐々に拡大するように、形成されている。すなわち、分岐管２０Ａは、拡大部２１が形成された領域で、本管１０と接合する方向へ向かって、直径（内径）が徐々に拡大するように、形成されている。
【００７１】
換言すると、分岐管２０Ａの断面積は、拡大部２１が形成された領域で、本管１０および分岐管２０Ａの接合部４０に近づくにつれて、徐々に大きくなる。このように、分岐管２０Ａの断面積が接合部４０に近づくにつれて拡大するので、分岐管２０Ａから本管１０へ流れる第２の流体の流速は低減する。
【００７２】
ここで、第１の実施の形態で説明した内容と同様に、第２の流体の圧力および流速の関係では、エネルギー保存則が成立する。このため、第２の流体の流速が低減することにより運動エネルギーが低下する。この運動エネルギーの低下分だけ、第２の流体の圧力が上昇する。換言すると、分岐管２０Ａの内壁内の断面積が、拡大部２１が形成された領域で、接合部４０側の端部に近づくにつれて、徐々に増加する。このため、第２の流体の流速が低減し、第２の流体の圧力が上昇する。
【００７３】
図８に示されるように、本管１０と分岐管２０Ａの接合部４０付近では、第１の流体と第２の流体が合流する。
【００７４】
このとき、前述の通り、本管１０と分岐管２０Ａの接合部４０付近では、第２の流体の流速が低減し、第２の流体の圧力が上昇する。
【００７５】
一方、前述の通り、衝立部３０を接合部２０付近であって接合部４０より上流側に設けることにより、本管１０の内壁内の断面積は、接合部４０付近で、上流側から下流側へ向けて減少する。このため、接合部４０付近では、第１の流体の流速が増加し、これに反比例して第１の流速の圧力が低下する。そして、第１の流速の圧力は、大気圧よりも低い負圧状態になる。
【００７６】
このように、本管１０および分岐管２０Ａの接合部４０では、本管１０内を流れる第１の流体の圧力は低下し、分岐管２０Ａ内を流れる第２の流体の圧力は、増加する。したがって、第１の流体と第２の流体の圧力差が、第１の実施の形態と比較して大きくなる。換言すると、分岐管２０Ａ内を流れる第２の流体の流速は、分岐管２０Ａの拡大部２１で、低下する。このため、分岐管２０Ａ内を流れる第２の流体の圧力は、増加する。一方、上述の通り、本管１０内を流れる第１の流体の圧力は、接合部４０付近で、大気圧よりも低下している。よって、分岐管２０Ａ内を流れる第２の流体は、拡大部２１で圧力を上昇させながら、接合部４０で、圧力が大気圧よりも低くなった第１の流体に合流する。この結果、第２の実施の形態における配管構造２００では、第１の実施の形態における配管構造１００と比較して、接合部４０での第１の流速の圧力および第２の流速の圧力の間の圧力差が大きくなる。
【００７７】
以上、配管構造１００Ａの動作について説明した。
【００７８】
以上の通り、本発明の第２の実施の形態における配管構造１００Ａにおいて、分岐管２０Ａ（第２の配管）は、拡大部２１を有する。拡大部２１は、接合部４０近傍に設けられ、接合部４０へ向けて徐々に分岐管２０Ａの内径を大きくするように形成されている。そして、拡大部２１の一端部が接合部４０で本管１０と接合する。
【００７９】
このように、分岐管２０Ａには、拡大部２１が、接合部４０近傍に設けられ、接合部４０へ向けて徐々に分岐管２０Ａの内径を大きくするように形成されている。従って、分岐管２０Ａの断面積は、拡大部２１にて、本管１０および分岐管２０Ａの接合部４０に近づくにつれて、徐々に大きくなる。これにより、分岐管２０Ａから本管１０へ流れる第２の流体の流速は低減する。第２の流体の圧力および流速の関係では、エネルギー保存則が成立するため、第２の流体の流速が低減することにより運動エネルギーが低下する。この運動エネルギーの低下分だけ、第２の流体の圧力が上昇する。よって、分岐管２０Ａの内壁内の断面積が、拡大部２１が形成された領域で、接合部４０側の端部に近づくにつれて、徐々に増加する。このため、本管１０と分岐管２０Ａの接合部４０付近では、第２の流体の流速が低減し、第２の流体の圧力が上昇する。
【００８０】
一方、衝立部３０を接合部２０付近であって接合部４０より上流側に設けることにより、本管１０の内壁内の断面積は、接合部４０付近で、上流側から下流側へ向けて減少する。このため、接合部４０付近では、第１の流体の流速が増加し、これに反比例して第１の流速の圧力が低下する。そして、第１の流速の圧力は、大気圧よりも低い負圧状態になる。
【００８１】
このように、本管１０および分岐管２０Ａの接合部４０では、本管１０内を流れる第１の流体の圧力は低下し、分岐管２０Ａ内を流れる第２の流体の圧力は、増加する。したがって、第１の流体と第２の流体の圧力差が、第１の実施の形態と比較して大きくなる。換言すると、分岐管２０Ａ内を流れる第２の流体の流速は、分岐管２０Ａの拡大部２１で、低下する。このため、分岐管２０Ａ内を流れる第２の流体の圧力は、増加する。一方、上述の通り、本管１０内を流れる第１の流体の圧力は、接合部４０付近で、大気圧よりも低下している。よって、分岐管２０Ａ内を流れる第２の流体は、拡大部２１で圧力を上昇させながら、接合部４０で、圧力が大気圧よりも低くなった第１の流体に合流する。この結果、第２の実施の形態における配管構造２００では、第１の実施の形態における配管構造１００と比較して、接合部４０での第１の流速の圧力および第２の流速の圧力の間の圧力差が大きくなる。これにより、第２の実施の形態における配管構造２００では、第１の実施の形態における配管構造１００と比較して、分岐管２０Ａ内を流れる第２の流体を、接合部４０で、本管１０の内部へより円滑に効率よく合流させることができる。
【００８２】
したがって、配管構造１００Ａでは、配管構造１００と比較して、分岐管２を流れる第２の流体を、接合部４０で、本管１０の内部へより円滑に効率よく流入させることができる。
【００８３】
＜第３の実施の形態＞
図９は、本発明の第３の実施の形態における配管構造１００Ｂの構成を示す断面図である。なお、図９では、図１〜８で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１〜８に示した符号と同等の符号を付している。
【００８４】
図９に示されるように、配管構造１００Ｂは、本管１０Ａと、分岐管２０と、衝立部３０Ａとを備えている。本管１０Ａは、本発明の第１の配管に対応する。分岐管２０は、本発明の第２の配管に対応する。なお、図９では、本管１０Ａの上流側を紙面上側とし、本管１０の下流側を紙面下側とした。
【００８５】
ここで、図１と図９を対比する。図９では、本管１０Ａおよび衝立部３０Ａが同一部材で一体に設けられている点で、図１と相違する。
【００８６】
図９に示されるように、本管１０Ａは、中空状のパイプ形状に形成されている。本管１０Ａに内部には、気体や液体などの流体が矢印Ａ１の方向に流れる。本管１０Ａの材料には、例えば、金属や樹脂などが用いられるが、特にこれらに限定されない。本管１０Ａは、開口部１１を有する。この開口部１１は、分岐管２０の外周と同程度の大きさになるように、形成されている。
【００８７】
衝立部３０Ａは、本管１０Ａおよび分岐管２０の接合部４０近傍に、本管１０Ａの内壁に、突出するように形成されている。衝立部３０Ａは、本管１０Ａおよび分岐管２０の接合部４０よりも上流側に設けられている。好ましくは、本管１０Ａの中心線ＣＬ１に対して垂直方向において、衝立部３０Ａの内側の断面積は、接合部４０から本管１０Ａの上流側へ向けて、徐々に大きくなるように形成されている。つまり、本管１０Ａの中心線ＣＬ１に対して垂直方向において、衝立部３０Ａの内側の断面積は、当該衝立部４０の上端部から下端部へ向けて徐々に減少する。そして、衝立部３０Ａの下端部は、本管１０Ａおよび分岐管２０の接合部４０付近に配置される。
【００８８】
このような衝立部３０Ａを設けることにより、本管１０Ａ内を流れる流体の最大断面積が、衝立部３０Ａの上端部から下端部へ向けて徐々に減少する。すなわち、衝立部３０Ａを設けることにより、本管１０Ａ内を流れる流体の最大断面積が、接続部４０近傍であって接続部４０より上流側で、本管１０Ａの上流側から下流側へ向けて徐々に減少する。
【００８９】
なお、衝立部３０Ａは、本管１０Ａの内壁面の少なくとも一部に設けられればいい。一方、衝立部３０Ａは、本管１０Ａの内壁に周方向に沿った全面に設けられてもよい。
【００９０】
次に、配管構造１００Ｂの製造方法について、説明する。
【００９１】
図９は、配管構造１００Ｂの製造方法を説明するための断面図である。
【００９２】
図９に示されるように、中心軸ＣＬ１に対して垂直方向の面で、本管１０Ａを２つの断片１０ｃ、１０ｄに分割する。そして、本管１０Ａの断片１０ｃの下端部側を、絞り加工等によって、中心軸ＣＬ１側へ絞り込む。これにより、衝立部３０Ａが形成される。中心線ＣＬ１に対して垂直方向において、衝立部３０Ａの内側の直径は、衝立部３０Ａの先端部へ向けて徐々に小さくなる。すなわち、本管１０Ａの内壁内の面積が、衝立部３０Ａが形成された領域で、接続部４０側へ向けて、徐々に小さくなっている。
【００９３】
本管１０Ａの断片１０ｄに対しては、特に加工を行わない。本管１０Ａの断片１０ｄの上端部の直径は、本管１０Ａの断片１０ｃの下端部（衝立部３０Ａの先端部）の直径よりも、小さい。
【００９４】
次に、図９に示されるように、中心線ＣＬ１に沿って矢印Ｙの方向に断片１０ｃおよび断片１０ｄを近づけて、断片１０ｃと断片１０ｄを接合する。このとき、断片１０ｃのうちで衝立部３０Ａの上端部と、断片１０ｄの上端部とを、接合する。断片１０ｃと断片１０ｄの接合には、例えば、ろう付けや溶接などが用いられる。
【００９５】
次に、図５を用いて説明した内容と同様に、本管１０Ａに開口部１１を形成する。このとき、開口部１１は、本管１０Ａのうち、接合部４０の近傍であって衝立部３０Ａの下流側に、形成される。
【００９６】
最後に、図６を用いて説明した内容と同様に、本管１０Ａの開口部１１に分岐管２０を、接合する。
【００９７】
以上の処理により、配管構造１００Ｂが完成する。
【００９８】
以上、配管構造１００Ｂの製造方法について説明した。
【００９９】
次に、配管構造１００Ｂの動作について説明する。
【０１００】
図９の矢印Ａ１で示されるように、第１の流体が、本管１０Ａ内を、当該本管１０Ａの上流側から下流側へ向けて（図９紙面の上側から下側へ向けて）流れる。このとき、第１の流体は、気体であっても、液体であってもよい。
【０１０１】
同様に、図９の矢印Ｂで示されるように、第２の流体が、分岐管２０内を、本管１０Ａと分岐管２０の接合部４０へ向けて（図９紙面の左側から右側へ向けて）、流れる。このとき、第２の流体は、気体であっても、液体であってもよい。また、第２の流体は、第１の流体と同じ流体であっても、異なる流体であってもよい。
【０１０２】
第１の流体が、本管１０Ａ内部を通り、衝立部３０が形成された領域に流入する。このとき、衝立部３０Ａは、本管１０Ａおよび分岐管２０の接合部４０近傍に、本管１０Ａの内壁に、突出するように形成されている。また、衝立部３０Ａは、本管１０Ａおよび分岐管２０の接合部４０よりも上流側に設けられている。好ましくは、本管１０Ａの中心線ＣＬ１に対して垂直方向において、衝立部３０の内側の断面積は、上流側から接合部４０へ向けて、徐々に大きくなるように形成されている。すなわち、本管１０Ａの中心線ＣＬ１に対して垂直方向において、衝立部３０Ａの内側の面の直径は、本管１０Ａの上流側から接続部４０へ向けて、徐々に小さくなるように設定されている。
【０１０３】
このため、本管１０Ａの断面積は、衝立部３０が形成された領域では、上流側から下流側へ向けて徐々に小さくなる。したがって、第１の流体の流速は、第１の流体が衝立部３０Ａを通過することにより、本管１０Ａの断面積の減少に応じて、増加する。第１の実施の形態で説明した内容と同様に、第１の流体の流速が増加したことにより、運動エネルギーが増加する。そして、この運動エネルギーの増加分だけ、第１の流体の圧力が減少する。換言すると、本管１０のうちで、衝立部３０Ａが形成された領域では、第１の流体の流速が増加し、第１の流体の圧力が減少する。
【０１０４】
本管１０Ａと分岐管２０の接合部４０付近では、第１の流体と第２の流体が合流する。この接合部４０付近は、衝立部３０よりも下流側に設けられている。このため、衝立部３０によって第１の流体の圧力が降下することにより、接合部４０付近の圧力は大気圧よりも低い負圧状態になる。
【０１０５】
よって、本管１０Ａ内のうちで、本管１０Ａおよび分岐管２０の接合部４０付近の圧力は、分岐管２０内を流れる第２の流体の圧力よりも、小さい。この結果、分岐管２０内を流れる第２の流体は、本管１０Ａ内に合流しやすくなる。
【０１０６】
以上の通り、本発明の第３の実施の形態における配管構造１００Ｂにおいて、衝立部３０Ａは、本管１０Ａの内壁と一体に形成されている。これにより、ろう付けや溶接により衝立部を本管に接合する場合（第１の実施の形態）と比較して、強い強度を実現できる。
【０１０７】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【０１０８】
１００、１００Ａ、１００Ｂ    配管構造
１０、１０Ａ    本管
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ    断片
２０、２０Ａ    分岐管
２１    拡大部
３０    衝立部
４０    接合部
【図１】
2016075381.tif 000003
【図２】
2016075381.tif 000004
【図３】
2016075381.tif 000005
【図４】
2016075381.tif 000006
【図５】
2016075381.tif 000007
【図６】
2016075381.tif 000008
【図７】
2016075381.tif 000009
【図８】
2016075381.tif 000010
【図９】
2016075381.tif 000011
【図１０】
2016075381.tif 000012