CN101101010A

CN101101010A - 管道结构

Info

Publication number: CN101101010A
Application number: CNA2007101272709A
Authority: CN
Inventors: 东野龙也; 酒井健一; 藤川达也; 村松聪; 今泉宽; 木岛美智夫
Original assignee: Tigers Polymer Corp; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Tigers Polymer Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2027-07-05
Also published as: US7779868B2; US20080017262A1; JP2008014565A; JP4913486B2; CN101101010B

Abstract

一种管道结构，包括：在其中形成腔室的容器，所述容器包括：入口；出口，其中，所述容器构造成使得流体通过所述入口流入所述腔室，并且通过所述出口流出所述腔室；以及旋涡流抑制部件，所述旋涡流抑制部件布置在所述腔室内靠近所述出口的位置，并构造成防止在所述出口处或附近出现旋涡流。

Description

管道结构

技术领域

本发明涉及一种管道结构，该管道结构包括入口和出口。

背景技术

日本专利申请特许公开No.2002-223507(＝JP2002223507)公开了一种管道结构。例如，为了冷却安装在车辆上的电池组件(蓄电池组24)，常规管道结构通过入口将冷却空气从车厢里面引入到内部空间(腔室)中，然后再通过出口将冷却空气排出。

在JP2002-223507公开的管道结构中，车厢中的空气经管道引入到蓄电池组24(电池组件箱)中，以便冷却蓄电池组24中的电池组件，从而抑制该电池组件的温度升高。

对于上述常规管道结构，在形成管道的出口的部分产生旋涡流，从而增加空气流通阻力，因此不太可能产生可靠的性能(例如，冷却性能)。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够抑制空气流通阻力增加的管道结构，其中，所述空气流通阻力增加是由在形成管道的出口的部分产生的旋涡气流引起的。

根据本发明的一个方面，提供了一种管道结构，包括：在其中形成腔室的容器，所述容器包括：入口；出口，所述容器构造成使得流体通过所述入口流入所述腔室，并且通过所述出口流出所述腔室；以及旋涡流抑制部件，其布置在所述腔室内靠近所述出口的位置，并构造成防止在所述出口处或附近出现旋涡流。

从下面参考附图的描述中将会理解本发明的其他(多个)目的和(多个)特征。

附图说明

图1是根据本发明实施例示出了将管道结构安装在车辆上的例子的透视图。

图2是根据本发明实施例的管道结构的腔室壳体的上透视图。

图3是根据本发明实施例的管道结构的腔室壳体的下透视图。

图4是根据本发明实施例，通过局部切掉腔室壳体的下壳体来露出腔室壳体的内部(腔室)的状态的下透视图。

图5是根据本发明实施例的管道结构的腔室壳体的上壳体的下平面图。

图6是根据本发明实施例的管道结构的腔室壳体的下壳体的上透视图。

图7是沿图2中的VII-VII线的横截面图。

图8是根据本发明实施例的管道结构的腔室壳体的上壳体的(邻近出口)部分的下平面图。

图9根据本发明实施例示出了在带有旋涡流抑制部件的腔室中的气流，其中图9A是上透视图，图9B是上平面图。

图10根据对比例子示出了在不带有旋涡流抑制部件的腔室中的气流，其中图10A是上透视图，图10B是上平面图。

图11是沿图3中的XI-XI线的横截面图。

图12根据本发明实施例示出了利用从出口的开口边缘到旋涡流抑制部件的下边缘的间隔距离来减少空气流通阻力的效果，其中图12A示出了i)间隔距离与ii)效果(入口与出口之间减小的压力损失)的关系，图12B示出了数据表格。

图13是示出下面状态的下透视图：局部切掉根据本发明的实施例的修改例的管道结构2的腔室壳体的下壳体，从而露出腔室壳体的内部(腔室)。

图14是根据本发明实施例的修改例的腔室壳体的上壳体的下平面图。

具体实施方式

<实施例>

下面参考附图详细解释本发明的实施例。

图2是管道结构的腔室壳体的上透视图。

图3是腔室壳体的下透视图。

图4是以下状态的下透视图：通过局部切掉腔室壳体的下壳体来露出腔室壳体的内部(腔室)。

图5是腔室壳体的上壳体的下平面图。

图6是下壳体的上透视图。

图7是沿图2中的VII-VII线的横截面图。

图8是上壳体的(邻近出口)部分的下平面图。

图11是沿图3中的XI-XI线的横截面图。

图12示出了利用从出口的开口边缘到旋涡流抑制部件的下边缘的间隔距离来减少空气流通阻力的效果，其中图12A示出了i)间隔距离H与ii)效果(入口与出口之间减小的压力损失)的关系，图12B示出了数据表格。

在以下说明书中，在管道结构安装在车辆上的状态下定义各个方向(向前、向后、向上、向下和车辆宽度方向)。

在下文中，根据本发明的实施例，将本发明应用于向车辆的电池组引入冷却空气的管道(也称为“腔室壳体”)。然而，本发明不限于上述实施例，并可适用于包括类似管道结构的其他系统或设备。

如图1所示，根据本发明的实施例，包括电池组件的电池组件箱3安装在车辆1的后座后面。管道结构2构造成将作为流体的空气从车厢1A里面引入电池组件箱3中，并从电池组件箱3向外排出空气。具体地，操作电风扇4以从开口于车厢1A内侧的入口8引入空气，然后经腔室壳体(第一管道)5、电风扇4和第二管道6将空气引入到电池组件箱3中。而且，空气在电池组件箱3中移动，然后，经第三管道7从开口于车厢1A外侧的排出口9排出。这里，第二管道6用于连接电风扇4与电池组件箱3的开口，而非必需的结构元件。因此，例如当电风扇4和电池组件箱3彼此相邻布置时，第二管道6可以省略。

如图7所示，腔室壳体5包括第一腔室18N(以下也称为“副流动通道18N”-将在后面进行描述)和第二腔室18W(以下也称为“主流动通道18W”-将在后面进行描述)。第一腔室18N和第二腔室18W中的每一个腔室都具有用隔音材料17形成的内壁面。

具有上壳体10和下壳体11的腔室壳体5整体上形成扁平、薄、长和矩形的柱体(箱形形状)。根据本发明的实施例，腔室壳体5的第一方向X(较长方向)沿着车辆宽度方向延伸。而且，根据图7所示实施例，凸缘10d与凸缘11d相互配合以便邻接，其中，凸缘10d形成在上壳体10的周边上，凸缘11d形成在下壳体11的周边上。如图3所示，形成在凸缘10d和11d上的接合机构16(例如，卡扣机构)将凸缘10d与凸缘11d接合。

然后，如图2所示，基本上为矩形的进入管12从上壳体10的上壁10a突出。进入管12的内部形成入口8，以便将第一腔室18N和第二腔室18W与车厢1A连通。这里，进入管12的顶端部分(上端部分)张开，形成喇叭形状。

同时，如图3所示，基本上为圆柱形的排出管13从下壳体11的第二底壁11b突出。排出管13的内部形成出口14，以便将第一腔室18N和第二腔室18W与连接在排出管13上的排出管道19(如图11所示)连通。

这里，在平面图中，进入管12(和入口8)布置在沿腔室壳体5的第二方向Y(如图1所示)的第一侧(当进入管12安装在车辆1上时，在车辆前后方向上的后侧)。同时，在平面图中，排出管13(和出口14)布置为朝向沿腔室壳体5的第二方向Y(如图1所示)的第二侧(当排出管13安装在车辆1上时，在车辆前后方向上的前侧)。在腔室壳体5的投影在平面图中的矩形形状中，进入管12(和入口8)与排出管13(和出口14)沿一条对角线布置在彼此相对的角上。

在平面图中，上壳体10具有：i)第一半，其位于沿第二方向Y(如图1所示)的第一侧(当上壳体10安装在车辆1上时，在车辆前后方向上的后侧)，并且深(高)；和ii)第二半，其位于沿第二方向Y(如图1所示)的第二侧(当上壳体10安装在车辆1上时，在车辆前后方向上的前侧)，并且浅(低)，从而第一半和第二半形成了阶梯状连续布置的、由垂直壁10e连接的长上壁10a和10b。同时，下壳体11形成在带有排出管13的一侧上，并且浅(低)，具体地说，在平面图中，经斜壁11c连续地形成基本上矩形的第一底壁11a和基本上矩形的第二底壁11b，其中第一底壁11a位于与进入管12相邻的一侧上，第二底壁11b位于与排出管13相邻的一侧上，从而在第二方向Y(较短方向)上没有深度变化。

如图7所示，也就是说，腔室壳体5中的腔室(以下也称为“空间”或“空腔”)包括：i)具有大流动通道横截面的主流动通道18W；和ii)具有小流动通道横截面的副流动通道18N。主流动通道18W和副流动通道18N平行布置并合并为一体，从而形成不对称的流动通道横截面。在这种情况中，主流动通道18W的空气流通阻力小于副流动通道18N的空气流通阻力，从而更可能使空气流动。因此，如图8中的箭头示意性显示，主流动通道18W侧的空气流量大于副流动通道18N侧的空气流量。

腔室壳体5里面的空腔18N和18W(腔室)用作电风扇4上游的空气通道。也就是说，操作电风扇4以将空气从车厢1A内部经入口8引入腔室18N和18W。然后，空气流入腔室18N和18W，并经排出管道19(如图11所示)从出口14排向电风扇4。

根据具体情况，在出口14之处产生旋涡流。例如，在以下情况中可能产生上述旋涡流：

情况i)根据本发明的实施例，副流动通道18N和主流动通道18W的流动通道横截面不对称，以及

情况ii)根据本发明的实施例，将入口8和出口14布置在相对一侧，以便相对于副流动通道18N和主流动通道18W的横截面中心偏移。

无论上述情况i)还是情况ii)，上述旋涡流都会增加空气流通阻力，从而不能保证一定的流量。

于是，根据本发明的实施例，在腔室中提供作为旋涡流抑制部件的挡板15，从而抑制在出口14附近可能产生的旋涡流。根据本发明的实施例，图9A和图9B分别示出了提供挡板15时的流线。

<对比实施例>

同时，根据对比实施例，图10A和图10B分别示出了没有挡板15时的流线。

比较图9A、9B与图10A、10B，显然，提供挡板15可以减弱旋涡流的量，特别是在出口14附近的旋涡流的量。

根据本发明的实施例，如图8所示，挡板15在上壳体10的侧壁10c上突出，并且从出口14的周边14A侧向中心轴线C侧延伸。对于从出口14的周边14A侧向中心轴线C侧延伸的挡板15，可以容易地使用腔室壳体5的侧壁(根据本发明的实施例，为上壳体10的侧壁10c)设置挡板15。在这种情况中，挡板15可以与上壳体10一体模制，作为上壳体10的一部分。更优选的是，将挡板15与上壁10b和侧壁10c结合为一体。利用上述结构，可以更牢固地固定挡板15。

如没有挡板15的图10B所示，出口14附近的旋涡流中心(旋涡中心)存在于出口14的中心轴线C附近。因此，不必提供在相对的周边14A(如图8所示)之间延伸并将中心轴线C夹在其间的挡板15。换句话说，根据本发明的实施例，旋涡流可以被从周边14A侧向中心轴线C侧延伸的挡板15减弱(抑制)。这里，在相对的周边14A(如图8所示)之间延伸并将中心轴线C夹在其间的挡板15可能引起旋涡流与挡板15的表面15a(在流体排出方向上延伸的旋涡流抑制表面)之间的摩擦，从而增加空气流通的阻力。因此，如图11所示，挡板15的侧边缘15c构造成与中心轴线C基本上重合，或者与中心轴线C基本上平行。

而且，根据本发明的实施例，挡板15布置在如下位置或姿态，即使得挡板15的表面15a沿着中心轴线C(出口14的冷却剂排出方向)，更优选的是与中心轴线C平行或者包含中心轴线C。对于上述位置或姿态，挡板15的表面15a可以与旋涡流方向基本上垂直(即，在开口边缘13a的上游侧的腔室中，旋涡流基本上垂直地碰撞挡板15的表面15a)，从而有效阻挡旋涡流。根据本发明的实施例，挡板15的表面15a沿着中心轴线C。然而，即便表面15a与中心轴线C不完全平行，也可以产生类似的效果。也就是说，在能减少旋涡流的情况下，表面15a可以相对于中心轴线C具有很小角度。

而且，根据本发明的实施例，从平面图上看，挡板15布置为比中心轴线C更远离入口8的中心轴线{即，布置在使i)挡板15与入口8的中心轴线之间的第一距离大于ii)中心轴线C与入口8的中心轴线之间的第二距离的区域，也就是说，相对于图8中的中心轴线基本上向左的区域}。上述定位的原因概括如下：

在比中心轴线C更接近入口8的一侧(即，当第一距离小于第二距离时)，流速较高，从而由于旋涡流与挡板15的表面15a之间的摩擦而使空气流通阻力增加。

而且，根据本发明的实施例，挡板15布置在副流动通道18N侧，其原因如下：

如上所述，主流动通道18W中的流量大于副流动通道18N的流量，从而会增加由旋涡流与挡板15的表面15a之间的摩擦造成的空气流通阻力。

而且，如图11所示，根据本发明的实施例，挡板15在出口14侧的下边缘15b与出口14的腔室侧的开口边缘13a(开口末端)基本上平行。

这里，为了获得从开口边缘13a到挡板15的下边缘15b之间的间隔距离H的最佳值，发明人研究了不同间隔距离H下的各空气流通阻力。基于未提供挡板15状态下的入口8与出口14之间的标准压力损失(压差＝0)，图12A和图12B示出了随着间隔距离H变化的压力损失变化(改善；降低)。图12A的图表示纵坐标越大，压力损失越小，换句话说，空气流通阻力越小。

图12A表明，在挡板15的下边缘15b位于开口边缘13a的朝向腔室内的一侧，且与出口14的开口边缘13a之间略微具有间隔距离H(约5mm-约10mm)的位置A(即，图12A中图的顶点)，腔室中的空气流通阻力最小。其原因概括如下：

使挡板15的下边缘15b向开口边缘13a侧移动并将挡板15插入到排出管13中，增加了挡板15的接触旋涡流的表面面积，从而增加抑制旋涡流的效果。然而，上述操作因旋涡流与挡板15之间摩擦而增加了空气流通阻力。

从图12A和图12B中看出，显然，甚至越过开口边缘13a(向排出管道19侧)进一步向排出管13内部延伸的挡板15，即负间隔距离H，也可以产生减小空气流通阻力的效果，但在这种情况下改善(压力损失减小的效果)小(如图12B所示，例如0.01)。

这里，根据本发明的实施例，如图11所示，1)在排出管道19插入排出管13的部分设有以恒定宽度从外周壁部分13b向内侧突出的环形壁部分13c，2)内壁部分13d从环形壁部分13c的内边缘向开口边缘13a突出，以及3)开口边缘13a附近区域从第二底壁11b向腔室内侧成环形形状地突出，从而形成突出部分13e。而且，排出管道19的顶端抵靠在环形壁部分13c上，以便用作定位器，并且突出部分13e的内表面和内壁部分13d的内表面分别向腔室内侧张开形成喇叭形状，从而形成不太可能导致剥离、旋涡等的平稳流动。

<修改例>

然后，将要阐述本发明的实施例的修改例的管道结构2。图13是示出以下状态的下透视图，其中局部切掉实施例的修改例的管道结构2的腔室壳体5的下壳体11，以露出腔室壳体5的内部(腔室)。图14是腔室壳体5的上壳体10X的下平面图。

根据本修改例，挡块15X代替挡板15作为旋涡流抑制部件布置在上壳体10X上。挡块15X包括：i)基本上垂直的第一侧面15Xa(旋涡流抑制表面)，其位置与挡板15的表面15a的位置基本上相同，ii)沿腔室壳体5的第一方向X(纵向方向)基本上竖直的第二侧面15Xb，以及iii)基本上水平的底面15Xc，其位置与挡板15的下边缘15b的位置(如图11所示)基本上相同。挡块15X可以产生与使用挡板15的实施例近似相同的效果。

这里，挡块15X的刚性和强度比挡板15更高，并且比挡板15更容易固定在腔室壳体5(上壳体10X)上，所以挡块15X可以更牢固地固定，这是其优点。而且，挡块15X可以是上壳体10X的一部分。特别地是，允许向下壳体11侧形成上壁10b，即，使上壁10b向下壳体11侧凹陷，从而使上壁10b的内壁表面上的突出进入腔室的部分形成挡块15X。当然，挡块15X可以照字面意义形成为块。

另外，通过提供多个挡板来形成挡块15X可以产生类似的效果。在这种情况中，可以使用三个挡板形成挡块15X的第一侧面15Xa、第二侧面15Xb和底面15Xc，或者可以使用两个挡板仅形成第一侧面15Xa和第二侧面15Xb。

同时，有利的是，用上述隔音材料17形成挡块15X可以增加隔音效果(消除噪音的效果)。在这种情况中，使用粘合剂等可以容易地将隔音材料17固定在上壁10b上。

已经阐述了本发明的实施例及其修改例。然而，本发明不限于上述实施例或其修改例，并且本发明可以变化为更多的修改形式。也就是说，根据本发明的实施例的腔室壳体5仅作为例子描述。当在具有其他形式的腔室壳体(管道)的出口14处产生旋涡流时，根据所述其他形式适当地修改本发明同样可以抑制该旋涡流，从而抑制空气流通阻力的增加。

本申请基于在先的日本专利申请No.P2006-185861(2006年7月5日在日本递交)。在此，本申请要求该在先日本专利申请No.P2006-185861的优先权，并通过引用将其全部内容并入本文，以防止翻译错误或遗漏。

本发明的范围由下面的权利要求书限定。

Claims

1.一种管道结构，包括：

在其中形成腔室的容器，所述容器包括：

入口；

出口；

其中，所述容器构造为：流体通过所述入口流入所述腔室，通过所述出口流出所述腔室；以及

旋涡流抑制部件，其布置在所述腔室内靠近所述出口的位置，并且构造为防止在所述出口处或附近出现旋涡流。

2.根据权利要求1所述的管道结构，其中

所述旋涡流抑制部件包括沿所述出口的流体排出方向延伸的旋涡流抑制表面，从而防止在所述出口处或其附近出现旋涡流。

3.根据权利要求2所述的管道结构，其中

所述旋涡流抑制部件沿所述出口的中心轴线方向布置在所述腔室内，并相对于所述出口的腔室侧的开口边缘具有间隔距离。

4.根据权利要求2所述的管道结构，其中

所述旋涡流抑制部件从所述出口的周边向所述出口的中心侧延伸。

5.根据权利要求1所述的管道结构，其中

所述旋涡流抑制部件布置在比所述出口的中心更远离所述入口的区域。

6.根据权利要求1所述的管道结构，其中

所述腔室包括：

主流动通道；以及

副流动通道，所述副流动通道与所述主流动通道基本平行地布置，并与所述主流动通道连通，并且所述副流动通道的横截面小于所述主流动通道的横截面；

所述出口与所述主流动通道和所述副流动通道连通；以及

所述旋涡流抑制部件布置在所述副流动通道侧。

7.根据权利要求1所述的管道结构，其中

所述旋涡流抑制部件基本上呈挡板形状。

8.根据权利要求3所述的管道结构，其中

所述旋涡流抑制部件的下边缘布置在所述出口侧，并且与所述出口的腔室侧的开口边缘基本上平行。

9.根据权利要求8所述的管道结构，其中

当所述旋涡流抑制部件处于下述位置时，所述腔室中的空气流通阻力最小，所述位置为：所述旋涡流抑制部件的下边缘位于腔室内侧且与所述出口的开口边缘之间略微具有间隔距离。

10.根据权利要求9所述的管道结构，其中

所述旋涡流抑制部件的下边缘与所述出口的开口边缘之间的间隔距离为不大于10mm，优选为约5mm-约10mm。

11.根据权利要求10所述的管道结构，其中

所述容器为包括上壳体和下壳体的腔室壳体，并且

基本上呈圆柱形的排出管从所述下壳体突出，所述排出管具有内壁部分、环形壁部分和外周壁部分。

12.根据权利要求11所述的管道结构，其中

所述环形壁部分设置在排出管道插入所述排出管的部分，其以恒定宽度从所述外周壁部分向内侧突出，

所述内壁部分从所述环形壁部分的内侧边缘向所述开口边缘侧突出，并且

所述开口边缘附近区域从所述下壳体的底壁向所述腔室内侧呈环形形状地突出，从而形成突出部分。

13.根据权利要求12所述的管道结构，其中

所述排出管道的顶端抵靠在所述环形壁部分上，以便用作定位器，并且所述突出部分的内表面和所述内壁部分的内表面分别向所述腔室内侧张开形成喇叭形状。

14.根据权利要求1所述的管道结构，其中

所述旋涡流抑制部件基本上呈挡块形状，所述挡块具有旋涡流抑制面。

15.根据权利要求14所述的管道结构，其中

所述挡块包括多个挡板。

16.根据权利要求15所述的管道结构，其中

三个挡板分别形成所述挡块的第一侧面、第二侧面和底面，并且

所述第一侧面和第二侧面之一用作旋涡流抑制面。

17.根据权利要求15所述的管道结构，其中

两个挡板分别形成所述挡块的第一侧面和第二侧面，并且

所述第一侧面和第二侧面之一用作旋涡流抑制面。

18.根据权利要求14所述的管道结构，其中

所述挡块包括隔音材料，所述隔音材料固定在所述容器的上壳体的上壁上。