(57)【要約】【課題】主管を流れる流体の抵抗を低減することができるとともに副管内の流体の吸引効果を向上させることができる流体管路を提供する。【解決手段】径の大きな主管１０に対し径の小さい副管２０が直交する方向からその先端が主管１０内に突出する状態で連結され、主管１０を流れる流体における副管２０の集合部の流速が速くなることにより副管２０内の流体を吸引する。副管２０における主管１０内での開口面は、主管１０内での上流側に設けられ、主管１０の軸線Ｌ１０に対し平行なる方向に延びる第１部位２３と、主管１０内での下流側に設けられ、主管１０の軸線Ｌ１０に対し斜めとなる方向に延びる第２部位２４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径の大きな主管に対し径の小さい副管が直交する方向からその先端が前記主管内に突出する状態で連結され、主管を流れる流体における前記副管の集合部の流速が速くなることにより前記副管内の流体を吸引する流体管路において、
前記副管における前記主管内での開口面は、
前記主管内での上流側に設けられ、主管の軸線に対し平行なる方向に延びる第１部位と、
前記主管内での下流側に設けられ、主管の軸線に対し斜めとなる方向に延びる第２部位と、
を有する
ことを特徴とする流体管路。
【請求項２】
前記主管の軸線に対し平行なる方向における前記副管の内径に対する前記第２部位の長さの割合を５０〜７０％にした
ことを特徴とする請求項１に記載の流体管路。
【請求項３】
前記第２部位は前記主管の軸線に対し斜め方向に直線的に延びている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の流体管路。
【請求項４】
前記主管の軸線と第２部位とでなす角度を４０〜５０°とした
ことを特徴とする請求項３に記載の流体管路。
【請求項５】
前記副管における前記主管内部への突出部において前記第２部位の主管下流側を切り欠いた
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体管路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体管路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの冷却水流れの様な、流体が流れる管から流量の一部を（支流へ）取り出し、所定のデバイス（例えばクーラやワックス式作動部品）を通し元の管に戻すシステムでは、十分な取り出し量を確保するために、
（ｉ）図９に示すように主流となる主管１００から支流となる副管１０１が分岐する構成において副管１０１の径を大きくする、
（ｉｉ）図９において取り出し口で副管１０１を滑らかにつなぐ、
（ｉｉｉ）図１０に示すように主管１００の取り出し口と戻し口の間に抵抗となるデバイス１１０を入れる、
などが一般に行われている。
【０００３】
また、図１１に示すように主管１００に窪み１２０をつけ、その前後に先が斜めにカットされた副管（取り出し口と戻し口）１０１を配置するものも提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−４７０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記（ｉｉ）の手法は、設計が容易でなく、加工費を要するため、避ける方が望ましい。また、（ｉ），（ｉｉｉ）は加工コストを要するのみならず、搭載性（搭載の容易性は言うまでもなく、配置スペースの量や、組み付けを行うためのスペースの量を確保すること等）において不利となるため、避けた方がよい場合が多い。特許文献１は主流の抵抗が大きくなる事が課題である。主流抵抗がより小さく、且つ、副管に流れやすい構造は、設計自由度が増えるため望ましいことといえる。  
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、主管を流れる流体の抵抗を低減することができるとともに副管内の流体の吸引効果を向上させることができる流体管路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、径の大きな主管に対し径の小さい副管が直交する方向からその先端が前記主管内に突出する状態で連結され、主管を流れる流体における前記副管の集合部の流速が速くなることにより前記副管内の流体を吸引する流体管路において、前記副管における前記主管内での開口面は、前記主管内での上流側に設けられ、主管の軸線に対し平行なる方向に延びる第１部位と、前記主管内での下流側に設けられ、主管の軸線に対し斜めとなる方向に延びる第２部位と、を有することを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、副管における主管内での開口面について、主管の軸線に対し斜めとなる方向に延びる第２部位により主管での流体抵抗を低減することができる。また、主管の軸線に対し平行なる方向に延びる第１部位により「吸引」効果が発揮される。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の流体管路において、前記主管の軸線に対し平行なる方向における前記副管の内径に対する前記第２部位の長さの割合を５０〜７０％にするとよい。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の流体管路において、前記第２部位は前記主管の軸線に対し斜め方向に直線的に延びているとよい。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の流体管路において、前記主管の軸線と第２部位とでなす角度を４０〜５０°とするとよい。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体管路において、前記副管における前記主管内部への突出部において前記第２部位の主管下流側を切り欠くとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、主管を流れる流体の抵抗を低減することができるとともに副管内の流体の吸引効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は本実施形態における流体管路１の断面図であり、図２は図１のＡ矢視図である。本実施形態においてはエンジン冷却水の循環系に適用している。
【００１３】
流体管路１は主管１０と副管２０を備えている。主管１０と副管２０は共に円管であり、主管１０は径が大きく、副管２０は径が小さい。具体的には、主管１０は内径φ３が１２．３ｍｍである。副管２０は外径φ２が８．０ｍｍ、内径φ１が６．６ｍｍである。
【００１４】
径の大きな主管１０の内部に主流となるエンジン冷却水が図１において左から右に流れる。図１において左側、即ち、上流側において径の大きな主管１０から径の小さい副管２０が分岐し、さらに、図１において右側、即ち、下流側において径の大きな主管１０に対し径の小さい副管２０が集合している。この集合部において副管２０は主管１０に対し直交する方向からその先端が主管１０内に突出する状態で連結されている。図１，２において副管２０のうち符号２１で示す部位が主管１０の外部に位置し、符号２２で示す部位が主管１０の内部に突出している。
【００１５】
副管２０における主管１０の外部に位置する部位２１の途中にはワックス式作動部材（例えばワックス式エアバルブ）３０が挿入されており、ワックス式作動部材３０は副管２０を流れるエンジン冷却水の温度が変化することにより作動する。
【００１６】
副管２０の主管１０への戻し側の集合部において、主管１０の内部に副管２０の戻し口を突き出すと、主流流路面積が小さくなり流速が上がる。その結果、負圧となり副管２０内の支流の流体を「吸い出す」効果が生じる。
【００１７】
ここで、図４のように、主管１０に対し副管２０を直交する方向からその先端が主管１０内に突出する状態で連結することにより、主管１０を流れる流体における副管２０の集合部の流速が速くなり副管２０内の流体を吸引することができる。このとき、主管１０での主流と副管２０での支流が垂直に交わるため、大きな流れ抵抗となる。これを解決するために、図５に示すように副管２０の先端を斜めにカットする。すると、カット先端（鋭角のエッジ）が主流の抵抗となる。
【００１８】
本実施形態においては図１に示すように、副管２０の先端に、主管１０の軸線Ｌ１０に対し平行なる方向に延びる第１部位２３に対し、その下流側の一部を斜めにカットした第２部位２４を形成している。つまり、副管２０における主管１０内での開口面は、主管１０内での上流側に設けられ、主管１０の軸線Ｌ１０に対し平行なる方向に延びる第１部位２３と、主管１０内での下流側に設けられ、主管１０の軸線Ｌ１０に対し斜めとなる方向に延びる第２部位２４と、を有する。本実施形態では、第２部位２４は主管１０の軸線Ｌ１０に対し斜め方向に直線的に延び、その第２部位２４と主管１０の軸線Ｌ１０とでなす角度、即ち、カット角θは４５°である。また、第２部位２４の主管１０の軸線Ｌ１０に沿った方向での長さＬ１は４ｍｍであり、副管２０の内径φ１との比は６０％（＝４／６．６×１００）である。
【００１９】
また、主管１０の内部を流れる主流の流量は１３リットル／分、副管２０の内部を流れる支流の流量は１リットル／分である。主管１０の内部を流れる主流における副管２０との集合部（突出部）よりも上流側での圧力Ｐ１は４ｋＰａであり、主管１０の内部を流れる主流における副管２０との集合部（突出部）よりも下流側での圧力Ｐ３は０ｋＰａであり、副管２０の内部を流れる支流における主管１０との集合部（突出部）よりも上流側での圧力Ｐ２は低いほうが吸引性がよい。
【００２０】
これにより、副管２０における主管１０内での開口面について、主管１０の軸線Ｌ１０に対し斜めとなる方向に延びる第２部位２４により主管１０での流体抵抗を低減することができる。また、主管１０の軸線Ｌ１０に対し平行なる方向に延びる第１部位２３により「吸引」効果が発揮される。その結果、主管１０を流れる流体の抵抗を低減することができるとともに副管２０内の流体の吸引効果を向上させることができる。つまり、主流の抵抗を図５の場合より抑えつつ、支流から効果的に流体を「吸い出す」ことが実現できる。
【００２１】
図３には、流体シミュレーション結果を示す。図３について、横軸にはカット範囲ηをとり、縦軸には吸出し圧力ΔＰをとっている。横軸のカット範囲ηとは、図１の円管である副管２０の内径φ１に対する副管２０における第２部位２４の長さＬ１の比Ｌ１／φ１である。図３の縦軸の吸出し圧力ΔＰとは、主管１０に対する副管２０の集合箇所における、主管１０における副管２０の集合部よりも下流側の圧力Ｐ３を一定の圧力に保持する条件下での主管１０における副管２０の集合部よりも上流側の圧力Ｐ１と副管２０の内部圧力Ｐ２の差（＝Ｐ１−Ｐ２）である。図１のカット角（主管１０の軸線Ｌ１０と第２部位２４とでなす角度）θとして、図３では１５°、３０°、４５°の三種類を用いている。また、他の条件（流量、主流抵抗）は同じである。
【００２２】
図３に示したシミュレーション結果に基づいて、カット角θは４０〜５０°、カット範囲ηは５０〜７０％がもっとも効果があることが分かった。図３で説明するならば、図５に示すように副管２０の先端を単純に斜めカットの場合に比べ、吸い出す圧力（負圧）が少なくとも約５％増加する。具体的には、図３においてθ＝４５°のときの吸出し圧力ΔＰの最大値は６．６ｋＰａであり、カット範囲η＝１００％でのθ＝３０°のときの吸出し圧力ΔＰの最大値は６．３ｋＰａであるので、（６．６−６．３）／６．３×１００≒５％となる。
【００２３】
このとき、構造は副管２０の先端の切断方法を変えるだけであり、コストアップは切断加工費のみであり廉価である。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００２４】
（１）副管２０における主管１０内での開口面は、主管１０内での上流側に設けられ、主管１０の軸線Ｌ１０に対し平行なる方向に延びる第１部位２３と、主管１０内での下流側に設けられ、主管１０の軸線Ｌ１０に対し斜めとなる方向に延びる第２部位２４と、を有する。これにより、主管１０を流れる流体の抵抗を低減することができるとともに副管２０内の流体の吸引効果を向上させることができる。
【００２５】
（２）主管１０の軸線Ｌ１０に対し平行なる方向における副管２０の内径に対する第２部位２４の長さの割合を５０〜７０％にすると、吸引性がよい（図３参照）。
（３）第２部位２４は主管１０の軸線Ｌ１０に対し斜め方向に直線的に延び、主管１０の軸線Ｌ１０と第２部位２４とでなす角度（カット角θ）を４０〜５０°とすると、吸引性がよい（図３参照）。
【００２６】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・今まではエンジン冷却水を例にとり説明をしたが、これに限るものではなく、乱流・ニュートン流・非圧縮（マッハ数＜０．３）と見なせる条件においては、気体・液体、形状スケール（例えば主管・副管の管径の大小）、流速を問わず使用可能である。
【００２７】
・図６のように副管２０の主管１０への突き出し量が大きい場合には、図７に示すように切り欠き部８０を設けることにより、図６で発生していた渦の発生（流れ抵抗）を抑制することができる。このようにして、副管２０における主管１０内部への突出部２２において第２部位２４の主管下流側を切り欠くと、渦を抑制して主流の抵抗を減少させることができるとともに「吸出し負圧」を大きくすることができる。
【００２８】
・主管１０から一部流体を取り出し、主管１０に戻す場合に限らず、図８に示すように、タンクＴやボンベ等から副管２０を通して主管１０に流体を追加する場合にも使用することができる。具体的には、例えばボンベに気体燃料（メタン等）が入っており、主管１０に外気を導入してエンジンのシリンダに導入するシステムに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態における流体管路の断面図。
【図２】図１のＡ矢視図。
【図３】流体シミュレーション結果を示す図。
【図４】流体管路の断面図。
【図５】流体管路の断面図。
【図６】（ａ）は流体管路の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図。
【図７】（ａ）は別例の流体管路の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図。
【図８】別例の流体管路を示す図。
【図９】従来技術を説明するための流体管路の断面図。
【図１０】従来技術を説明するための流体管路の図。
【図１１】従来技術を説明するための流体管路の断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１…流体管路、１０…主管、２０…副管、２３…第１部位、２４…第２部位、８０…切り欠き部、Ｌ１０…主管の軸線、θ…カット角（主管の軸線と第２部位とでなす角度）、φ１…副管の内径。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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