(57)【要約】      （修正有）【課題】配管を流れる流体の圧力損失を抑制しながら、流速変動が大きい場合においても、流速変動の全範囲において良好な脈動抑止効果が得られる脈動防止装置を実現する。【解決手段】脈動防止装置２４は油冷回路で電動オイルポンプの吐出側配管２２に設けられている。脈動防止装置２４は、複数の径が異なる管状体２６ａ〜２６ｅで構成され、軸方向長さは夫々異なっている。各管状体２６ａ〜２６ｅの軸方向長さは、各管状体の内部を流れる流体の流速と各管状体の内部で起る脈動ｐの周期との積で算出される脈動ｐの半波長より長く構成され、各管状体の内部へ流入した半波長がより短い波長の流体の脈動は、管状体の内部で反射する。これによって、脈動エネルギを有効に減少できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体機械から吐出された流体が流れる配管に設けられた脈動防止装置であって、
前記配管の内部に、両端が開放された流路断面積が異なる複数の中空筒体が流体流れ方向に並列に配置されていることを特徴とする脈動防止装置。
【請求項２】
前記複数の中空筒体の長さが異なることを特徴とする請求項１に記載の脈動防止装置。
【請求項３】
前記中空筒体の軸方向長さは、該中空筒体の内部を流れる流体が形成する圧力の脈動の周期と該中空筒体の内部を流れる流体の流速との積で算出される前記圧力の脈動の半波長より長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の脈動防止装置。
【請求項４】
前記複数の中空筒体の入口端又は出口端の少なくとも一方が流体流れ方向の同一位置に揃えてあることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の脈動防止装置。
【請求項５】
前記配管の前記複数の中空筒体が設けられた部位を拡径して断面積を大きくし、前記拡径した断面積の増加分は、前記複数の中空筒体の隔壁の断面積と等しくしたことを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の脈動防止装置。
【請求項６】
前記複数の中空筒体は、流路断面積が大きい中空筒体が前記配管の流路断面の周辺部に配置され、流路断面積が小さい中空筒体が前記配管の流路断面の中心部に配置されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の脈動防止装置。
【請求項７】
前記複数の中空筒体は、流路断面積が大きい中空筒体が前記配管の流路断面の中心部に配置され、流路断面積が小さい中空筒体が前記配管の流路断面の周辺部に配置されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の脈動防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプの吐出動作などによって発生する配管内の液体の脈動を防止する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両などでは、駆動用モータや発電機等を冷却する場合、これらの機器に油冷回路を接続し、油冷回路に冷却油を循環させて冷却している。油冷回路に設けられるオイルポンプにトロコイドロータ式ポンプなどのポンプを使用した場合、油冷回路を流れる冷却油に圧力の脈動が発生する場合がある。この原因は、オイルポンプから吐出される冷却油の流れが連続していても、実際には断続的な吐出動作が絶え間なく繰り返されており、この吐出動作の繰り返しの結果、油冷回路を流れる冷却油に圧力の脈動が生起されるためである。この圧力の脈動によって油冷回路に振動や騒音が発生しやすい。
【０００３】
この圧力の脈動を防止する対策として、例えば、ポンプの吐出側の配管に、配管径の５〜６倍の径を有する中空のチャンバーを設けている。圧力の脈動が発生した液体をチャンバー内の広い空間に導入して圧力の脈動を分散させると共に、この脈動をチャンバーの壁面で反射させ、互いに打消し合わせることで、圧力の脈動を抑制している。
【０００４】
その他の脈動防止手段として、例えば、特許文献１には、タンクの液入口部に、多数の同径の細管を並列に配置した細管集合体を内蔵する案内管を連結した構成が開示されている。この構成では、液体を細管集合体を通すことで、液体がもつ脈動エネルギを減衰させると共に、各細管の長さを異ならせ、各細管の出口から出る圧力波の位相を異ならせることで、圧力波を打ち消し合わせて脈動を抑えるようにしている。
【０００５】
また、特許文献２には、圧縮機から吐出した冷媒ガスを前記細管集合体と類似した構成の流路に導入し、冷媒ガスの脈動を抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２２７２８０号公報
【特許文献２】特開２００５−２３３４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
配管にチャンバーを設ける手段は、配管径より５〜６倍の径を有するチャンバーを設ける必要があるため、大きな設置スペースを必要とし、また、設置スペースが狭い所では採用できない問題がある。
また、特許文献１及び２に開示された手段は、流体を並列配置された細管集合体に通すため、特許文献２の図１（ｂ）に図示されたように、振幅及び周期が大きな圧力波形を形成する脈動を、図３に図示されたように、振幅及び周期が小さな圧力波形を有する脈動にすることができる。しかし、他方、多数の細管に流体を通すことで、流体の圧力損失が大きくなり、流体の流量を確保できなくなるおそれがある。
【０００８】
また、特許文献２の段落［００２３］には、図３に示すように、脈動の圧力波形を一定周期にするために、複数の流路の配管径は同径の方が好ましい、と記載されている。
しかし、複数の流路の配管径を同一としたとき、配管を流れる流体の流速変動が大きく変動する場合においては、流速変動範囲の全域に亘って、良好な脈動防止効果が得られないおそれがある。
【０００９】
本発明は、前記の問題点に鑑みなされたものであり、ポンプや圧縮機等の流体機械から吐出した流体の脈動防止対策として、配管を流れる流体の圧力損失を抑制しながら、流体の流速変動が大きい場合においても、流速変動の全範囲において良好な脈動抑止効果が得られる脈動防止装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明の脈動防止装置は、流体機械の液体吐出側部位の配管の内部に、両端が開放された流路断面積が異なる複数の中空筒体が液体流れ方向に並列に配置されている。各中空筒体は軸方向に同一の断面積を有するようにする。
本発明では、複数の中空筒体の流路断面積は夫々異なるため、各中空筒体の流路断面積に応じて、各中空筒体の内部を流れる流体の脈動の周期及び振幅に大きなバラツキが生じる。また、各中空筒体の開放端で圧力波の反射波が発生する。そのため、各中空筒体の出口から流出した流体の圧力波は異なる位相で互いに干渉し合い、夫々の流体がもつ圧力波を打消し合う。さらに、各中空筒体の開放端の反射波が中空筒体の中を行き来し、流体の圧力波と干渉して流体の圧力波の振幅を低減する。これらの相乗効果によって、脈動を有効に抑制でき、配管の振動及び騒音を有効に抑制できる。
【００１１】
本発明では、異なる流路断面積の中空筒体を用いることで、各中空筒体に流入した流体の圧力の脈動の周期及び振幅のバラツキ度を増大できるので、特許文献１及び２にように、同径の細管からなる細管集合体を用いた場合と比べて、前記相乗効果を発揮でき、脈動抑止効果を向上できる。このように、配管を流れる流体の流速変動が大きい場合でも、中空筒体の流路断面積及び長さを調整することで、流速変動の全範囲において圧力の脈動を抑止できる。
【００１２】
本発明の一実施態様として、さらに、各中空筒体の長さを異ならせることができる。これによって、各中空筒体の出口において圧力の脈動の位相を容易に異ならせることができる。
【００１３】
本発明の一実施態様として、各中空筒体の軸方向長さを、中空筒体の内部を流れる流体が形成する圧力の脈動の周期と該中空筒体の内部を流れる流体の流速との積で算出される脈動の半波長より長くすることができる。
これによって、流体が複数の中空筒体の内部に流入したとき、各中空筒体の内部で、各中空筒体の流路断面積に応じた流体の周期及び振幅を確実に形成できる。各中空筒体に流入した流体は、圧力波形の周期及び振幅が縮小されるため、脈動エネルギが減少する。
【００１４】
本発明の一態様として、複数の中空筒体の入口端又は出口端の少なくとも一方を流体流れ方向の同一位置に配置することができる。このように、複数の中空筒体の少なくとも一方の端部を軸方向の同一位置に配置することで、複数の中空筒体の製造及び配管内部への組付けが容易になる。
【００１５】
本発明の一態様として、複数の中空筒体が設けられた配管の部位を拡径し、配管の流路断面積から複数の中空筒体の隔壁断面積を差し引いた実質流路断面積を配管の他の部位の流路断面積と等しくすることができる。これによって、複数の中空筒体を設けたことで、配管の流路断面積が減少した分を補い、他の配管部位と同様に、流体の安定した流れを維持できる。
【００１６】
本発明の一態様として、流路断面積が大きい中空筒体を配管の流路断面の周辺部に配置し、流路断面積が小さい中空筒体を配管の流路断面の中心部に配置することができる。
配管内を流れる流体の流速分布は、中心部で流速が大きく、周辺部で流速が小さくなる放物線状となることは公知である。そのため、配管の中心部に流路断面積が小さい中空筒体を配置し、流速が大きく大きな脈動エネルギをもつ流体の周期及び振幅を縮小することで、配管の中心部を流れる流体の脈動エネルギを有効に減少できる。
流速が小さい周辺部には、大きな脈動エネルギは存在しないので、中心部と比べて流路断面積が大きい中空筒体を配置することで、流体の圧力損失を抑制しながら、脈動エネルギを減少できる。
【００１７】
一方、脈動抑止効果よりも流量確保を優先する場合には、流路断面積が大きい中空筒体を配管の流路断面の中心部に配置し、流路断面積が小さい中空筒体を配管の流路断面の周辺部に配置するとよい。流速が大きい中心部に流路断面積が大きい中空筒体を配置することで、配管を流れる流体の流量を確保し、かつ圧力損失を抑制しながら、圧力の脈動を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、配管の内部に流路断面積が異なる複数の中空筒体を液体流れ方向に並列に配置することで、配管を流れる流体の圧力損失を抑制しながら、良好な脈動抑止効果を達成できる。また、流体の流速変動が大きい場合においても、各中空筒体の流路断面積を調整することで、流速変動の全範囲で良好な脈動抑止効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用した油冷回路を示す系統図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る脈動防止装置の斜視図である。
【図３】前記第１実施形態における管状体(中空筒体)の斜視図である。
【図４】比較例としての管状体の斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る脈動防止装置のほぼ正面の斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る脈動防止装置の斜視図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る脈動防止装置の横断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る脈動防止装置の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２１】
（実施形態１）
次に、本発明の第１実施形態を図１〜図４により説明する。図１は、電動車両の油冷回路を示す。図１において、油冷回路１０に、オイルクーラ１２と、オイルクーラ１２に冷風を送ってオイルクーラ１２を流れる冷却油を冷却する冷却ファン１４とが設けられている。油冷回路１０には、例えばトロコイドロータ式ポンプなどの電動オイルポンプ１６及び電動車両を駆動する油冷の駆動モータ１８が設けられている。また、電動オイルポンプ１６から出た冷却油をオイルクーラ１２をバイパスさせて駆動モータ１８へと冷却油を循環させるバイパスバルブ２０が設けられている。そして、電動オイルポンプ１６とバイパスバルブ２０との間で、電動オイルポンプ１６の出口側の油冷回路１０に、本実施形態に係る脈動防止装置２４（図中Ａ部）が設けられている。
【００２２】
以下、図２により、脈動防止装置２４の構成を説明する。図２において、油冷回路１０を構成する配管２２は円形断面を有し、軸方向に直線形状をなし、かつ軸方向全長に亘って同一の径を有している。脈動防止装置２４は、径が異なる複数の管状体(中空筒体)２６ａ〜２６ｅで構成されている。各管状体２６ａ〜２６ｅは両端が開放され、かつ冷却油ｒの流れ方向に並列に配置されている。各管状体２６ａ〜２６ｅの軸方向長さは夫々異なり、入口端及び出口端は、配管２２の軸方向で異なる位置に配置されている。管状体２６ａ〜２６ｅは、例えば、鉄、銅、ステンレス、真鍮、樹脂等、種々の材料で構成することができる。
以下、図３及び図４により、管状体２６ａ〜２６ｅの軸方向長さと各管状体の内部を流れる冷却油の脈動との関係を説明する。
【００２３】
図３に示すように、管状体２６Ａの内部に流入した冷却油ｒの圧力脈動ｐは、管状体２６Ａの開放端で反射する。この反射が管状体の内部で繰り返されることで、管状体２６Ａの内部を流れる冷却油ｒの圧力脈動ｐは、管状体２６Ａの内径ｄに応じた小さな周期及び振幅となり、脈動エネルギは減少する。各管状体の内部で形成される脈動の半波長Ｌ２は、各管状体の内部を流れる冷却油ｒの流速と脈動ｐの周期との積で算出される。
図３は、管状体２６Ａの軸方向長さＬ１が管状体２６Ａの内部で形成される圧力波の半波長Ｌ２より長い例を示し、図４は、管状体２６Ｂの軸方向長さＬ１が、内部を流れる冷却油ｒの半波長Ｌ２より短い例を示している。
【００２４】
図４に示すように、管状体２６Ｂの軸方向長さＬ１が圧力脈動ｐの半波長Ｌ２より短い場合は、半波長がＬ２より長い波長の脈動は管状体２６Ｂの内部で反射しない。そのため、圧力脈動ｐは管状体２６Ｂの内部で脈動エネルギが減少することなく管状体２６Ｂから流出する。
従って、図３に示すように、脈動防止装置２４を構成する管状体２６ａ〜２６ｅの軸方向長さＬ１は、管状体の内部で形成される圧力脈動ｐの半波長Ｌ２より長くする必要がある。管状体の軸方向長さＬ１が長いほど、管状体の内部で脈動流の反射が起る脈動流の波長の範囲が広くなるため、圧力脈動ｐの減衰効果は増大する。しかし、逆に軸方向長さＬ１が長いほど圧力損失が増大するので、軸方向長さＬ１は圧力損失を考慮して決定する必要がある。
【００２５】
また、管状体２６ａ及び２６ｄのように、管状体２６ａ〜２６ｅの中に大径の管状体を含ませることで、配管２２を流れる冷却油ｒの圧力損失の増大を抑制できる。
【００２６】
かかる構成において、電動オイルポンプ１６の吐出動作などに起因して冷却油ｒに圧力脈動ｐが発生する。圧力脈動ｐを起した冷却油ｒは脈動防止装置２４で各管状体２６ａ〜２６ｅの内部に流入し、各管状体の内径に応じて、圧力脈動ｐは振幅及び周期が小さくなることで、脈動エネルギが減衰する。本実施形態では、管状体２６ａ〜２６ｅの軸方向長さＬ１を、各管状体の内部を流れる冷却油ｒが形成する脈動の半波長Ｌ２より長くしたことで、各管状体の内部へ流入した冷却油ｒの半波長がＬ２より短い圧力脈動ｐは、管状体の内部で反射する。これによって、圧力脈動ｐの脈動エネルギを有効に減少できる。
【００２７】
本実施形態では、複数の管状体２６ａ〜２６ｅの流路断面積及び長さが異なるため、各管状体の内径ｄ（流路断面積）に応じて、各管状体の内部に形成される圧力脈動ｐの周期及び振幅に大きなバラツキを生じさせることができる。そのため、各管状体の出口で各管状体から流出した冷却油ｒの圧力脈動ｐは互いに干渉し合い打消し合う。これによって、各管状体の出口で圧力脈動ｐを有効に抑制できる。
また、管状体２６ａ〜２６ｅの流路断面積を調整することで、設計の自由度を広げることができ、そのため、配管２２を流れる流体の流速変動が大きい場合でも、流速変動の全範囲において脈動を抑止できる。
【００２８】
また、各管状体２６ａ〜２６ｅの流路断面積が異なるため、特許文献１及び２に開示された細管集合体のように、各管状体の軸方向長さを異ならせることなく、各管状体から流出する脈動流の位相のバラツキ度を大きくできる。
【００２９】
（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図５に基づいて説明する。本実施形態は、管状体２６ａ〜２６ｅの入口端を配管２２の軸方向長さの同一位置に配置したものである。各管状体の軸方向長さは異なるため、各管状体の出口端の軸方向位置はバラツキがある。
本実施形態によれば、前記第１実施形態の作用効果を有することに加えて、各管状体の入口端が軸方向に同一位置にあるので、管状体２６ａ〜２６ｅの製造及び配管２２への組付けが容易になるという作用効果を有する。
【００３０】
なお、本実施形態の変形例として、各管状体の入口端及び出口端の軸方向位置を同一にすることもできる。かかる構成においても、各管状体は流路断面積が異なるので、各管状体の出口における圧力脈動ｐの位相を異ならせることができる。この変形例によれば、管状体２６ａ〜２６ｅの製造及び配管２２への取付けをさらに容易にできる。
【００３１】
（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態を図６に基づいて説明する。図６に示すように、本実施形態では、脈動防止装置２４が設けられた配管２２の部位２２ａが拡径されている。拡径部位２２ａの流路断面積から管状体２６ａ〜２６ｅの隔壁断面積を差し引いた拡径部位２２ａの実質流路断面積は配管２２の他の部位の流路断面積と同一となるように構成されている。本実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の脈動抑止効果を保持し、かつ拡径部位２２ａにおける冷却油ｒの圧力損失を増大させることなく、拡径部位２２ａの流量及び流速を配管２２の他の部位と同一に保持できる。これによって、前記第１実施形態で得られる作用効果に加えて、配管２２における冷却油ｒの安定した流れを維持できる。
【００３２】
（実施形態４）
次に、本発明の第３実施形態を図７に基づいて説明する。図７において、本実施形態の脈動防止装置３０は、複数の管状体３２で構成されている。各管状体３２は、円断面で軸方向に直線形状をなし、かつ軸方向全長に亘って同一の径を有している。また、各管状体３２は両端が開放され、冷却油ｒの流れ方向に並列に配置されている。各管状体３２の軸方向長さは夫々異なっているが、必ずしも異ならせる必要はなく、同一長としてもよい。本実施形態では、配管２２の流路断面積の中心部に管径が小さい管状体が配置され、中心部から半径方向外側へ行くほど順々に管径が大きい管状体が配置されている。
【００３３】
配管２２の流路を流れる冷却油ｒの流速は中心部が最も大きく、半径方向外側へ行くほど小さくなる放物線を描く。このことは従来から公知である。流速が大きいほど、脈動流がもつ脈動エネルギは大きくなる。本実施形態は脈動抑止効果を向上させることを主目的とした例である。本実施形態では、流速が大きい中心部に管径が小さい管状体を設けたことで、脈動エネルギが大きい中心部の冷却油ｒの圧力脈動を有効に減少できるので、配管２２の振動や騒音の抑止効果を向上できる。
【００３４】
冷却油ｒの流速が小さい周辺部には、大きな脈動エネルギは存在しないので、中心部と比べて管径が大きい管状体３２を設けたことで、冷却油ｒの圧力損失を抑制しながら、脈動エネルギを減少できる。
なお、流路断面積の中心部ほど管状体の軸方向長さを大きくすることで、脈動抑止効果をさらに向上できる。
【００３５】
（実施形態５）
次に、本発明の第４実施形態を図８により説明する。図８において、本実施形態の脈動防止装置４０は、複数の管状体４２で構成されている。複数の管状体４２は、配管２２の流路断面積の中心部に管径が大きい管状体が配置され、中心部から半径方向外側へ行くほど順々に管径が小さい管状体が配置されている。また、中心部に配置された管径の大きい管状体の軸方向長さと周辺部に配置された管径の小さい管状体の長さは、必要に応じて夫々異なっていても、同一長であってもよい。その他の構成は前記第４実施形態と同一である。
【００３６】
本実施形態は、冷却油ｒの流量の確保を主目的とした例である。冷却油ｒの流速が大きい流路断面の中心部に管径が大きい管状体を配置することで、冷却油ｒの圧力損失を抑えつつ、冷却油ｒの流量を確保している。また、周辺部では管径が小さい管状体を配置することで、周辺部を流れる冷却油ｒに対する脈動抑止効果を高め、脈動防止装置全体として脈動抑止効果が減少しないようにしている。
【００３７】
なお、前記実施形態では、脈動防止装置を構成する管状体はいずれも円形断面を有するものを用いているが、前記管状体は必ずしも円形断面に限定される必要がない。脈動防止装置が設けられる配管の断面形状に合わせて、例えば角形などの形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、配管を流れる流体の圧力損失を抑制しながら、流速変動が大きい場合においても、流速変動の全範囲において良好な脈動抑止効果を得ることができるので、油圧回路や油冷回路への利用に適している。
【符号の説明】
【００３９】
１０                                  油冷回路
１２                                  オイルクーラ
１４                                  冷却ファン
１６                                  電動オイルポンプ
１８                                  駆動モータ
２０                                  バイパスバルブ
２２                                  配管
２４、３０、４０                      脈動防止装置
２６ａ〜２６ｅ、２６Ａ、２６Ｂ、３２、４２    管状体（中空筒体）
Ｌ１                                  軸方向長さ
Ｌ２                                  半波長
ｐ                                    圧力脈動
ｒ                                    冷却油
【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】
2015094387.tif 000009
【図８】
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