JP2000291610A - 曲がり管 - Google Patents
曲がり管Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L43/00—Bends; Siphons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
- F15D1/04—Arrangements of guide vanes in pipe elbows or duct bends; Construction of pipe conduit elements for elbows with respect to flow, e.g. for reducing losses of flow
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Fluid Mechanics (AREA)
- Branch Pipes, Bends, And The Like (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
流体流通時の圧力損失の少ない曲がり管を提供する。
【解決手段】 流体を流通させる曲がり管において、曲
がり部の内周側に周方向に延びる突条を形成したことを
特徴とする曲がり管。
がり部の内周側に周方向に延びる突条を形成したことを
特徴とする曲がり管。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体を流通させる
曲がり管に関するもので、圧力損失の抑制、即ち、流量
改善を可能にしたものである。
曲がり管に関するもので、圧力損失の抑制、即ち、流量
改善を可能にしたものである。
【０００２】
【従来の技術】管内に流体を流通させる場合、壁面に沿
って発達した境界層を壁面から剥離させないことが圧力
損失を抑制する条件である。このためには、管はできる
だけ真っ直ぐなものにし、しかも、内周の壁面を滑らか
にするのが望ましい。ところが、種々の条件で曲がり管
にせざるを得ないことがあるし、又、管の内周を滑らか
にするには加工する上で難しい。
って発達した境界層を壁面から剥離させないことが圧力
損失を抑制する条件である。このためには、管はできる
だけ真っ直ぐなものにし、しかも、内周の壁面を滑らか
にするのが望ましい。ところが、種々の条件で曲がり管
にせざるを得ないことがあるし、又、管の内周を滑らか
にするには加工する上で難しい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】曲がり管には種々のも
のがあり、例えば、自動車に使用する各種の管もそうで
ある。中でも、エンジンの吸気管は、余裕がないエンジ
ンルームに設けられる各部材を避けて通すようになるか
ら、複雑な曲がりを呈している。しかし、圧力損失が大
きいと、エンジンの出力が減少し、燃費の増大を来すか
ら、ある程度の管径を確保し、曲がりの度合いも制限し
ている。従って、各部材の形状や配置も制約を受けるこ
とになり、それだけ、設計の自由度が損なわれている。
のがあり、例えば、自動車に使用する各種の管もそうで
ある。中でも、エンジンの吸気管は、余裕がないエンジ
ンルームに設けられる各部材を避けて通すようになるか
ら、複雑な曲がりを呈している。しかし、圧力損失が大
きいと、エンジンの出力が減少し、燃費の増大を来すか
ら、ある程度の管径を確保し、曲がりの度合いも制限し
ている。従って、各部材の形状や配置も制約を受けるこ
とになり、それだけ、設計の自由度が損なわれている。
【０００４】本発明は、このような事情の改善を企図し
て案出されたものであり、その趣旨は、曲がり管の曲が
り部に突条を設けて圧力損失の抑制を図ったものであ
る。尚、従来も、飛行機の翼の表面にトリップワイヤと
称される突条を風の向きと直角方向に巻いたものが知ら
れているが、この突条は、自由空間を流れる風に対して
作用するものであり、本発明のように管壁で制限された
管内を流通する流体に対しては、寧ろ、このようなもの
が存在しない方が好ましいと考えられていた。それ故
に、曲がりを少なくし、且つ、内壁面を滑らかにするこ
とのみに専念していたのであるが、本発明は、このよう
な考えを根本から覆すものである。
て案出されたものであり、その趣旨は、曲がり管の曲が
り部に突条を設けて圧力損失の抑制を図ったものであ
る。尚、従来も、飛行機の翼の表面にトリップワイヤと
称される突条を風の向きと直角方向に巻いたものが知ら
れているが、この突条は、自由空間を流れる風に対して
作用するものであり、本発明のように管壁で制限された
管内を流通する流体に対しては、寧ろ、このようなもの
が存在しない方が好ましいと考えられていた。それ故
に、曲がりを少なくし、且つ、内壁面を滑らかにするこ
とのみに専念していたのであるが、本発明は、このよう
な考えを根本から覆すものである。
【０００５】以上の課題の下、本発明は、流体を流通さ
せる曲がり管において、曲がり部の内周側に周方向に延
びる突条を形成したことを特徴とする曲がり管を提供す
る。曲がり部に設けたこのような突条が圧力損失の抑制
に効果があるのは、次のように推測される。即ち、曲が
り部では流速が低下して流体の圧力が上昇させられるこ
とになり、この圧力上昇域では、層流境界層より乱流境
界層の方が剥離が起こり難くいことが知られている。そ
こで、このような突条が存在すると、乱流境界層が生成
されるからだと思われる。
せる曲がり管において、曲がり部の内周側に周方向に延
びる突条を形成したことを特徴とする曲がり管を提供す
る。曲がり部に設けたこのような突条が圧力損失の抑制
に効果があるのは、次のように推測される。即ち、曲が
り部では流速が低下して流体の圧力が上昇させられるこ
とになり、この圧力上昇域では、層流境界層より乱流境
界層の方が剥離が起こり難くいことが知られている。そ
こで、このような突条が存在すると、乱流境界層が生成
されるからだと思われる。
【０００６】この場合における突条は、これを設けるこ
とで乱流境界層が生成されて圧力損失が抑制されること
が条件である。突条を設ける部位、或いはその大きさや
形状及び周方向への長さといったものが微妙に関係し、
中途半端なものにすると、却って圧力損失を高める。本
発明者等が検証した結果、突条が内周の中央から振り分
けに１／４〜１／２周程度延びること、この条件で、突
条の突出長を２倍したものを管径で除した値が１５％以
下であること、突条が曲がり部の手前に形成されること
が効果が高いことが判明した。
とで乱流境界層が生成されて圧力損失が抑制されること
が条件である。突条を設ける部位、或いはその大きさや
形状及び周方向への長さといったものが微妙に関係し、
中途半端なものにすると、却って圧力損失を高める。本
発明者等が検証した結果、突条が内周の中央から振り分
けに１／４〜１／２周程度延びること、この条件で、突
条の突出長を２倍したものを管径で除した値が１５％以
下であること、突条が曲がり部の手前に形成されること
が効果が高いことが判明した。
【０００７】この場合、突条は、流体の流れを遮るよう
に周方向に延びて設けられるが、必ずしも、流体の流通
方向に直角に設けられる必要はなく、交差する角度で設
けられていてもよい。一方、突条の（断面）形状は問わ
ない。要は、流体に乱流を起こさせるものであればよい
のであるが、製作面等を考慮すると、一般的には、楕円
を含む円形、半円形、多角形等になるであろう。更に、
突条の形成方法も問わない。管と一体成形するものであ
ってもよいし、後付けするものであってもよい。殊に、
樹脂管や鋳造管のように、型によって成形するもので
は、一体成形が一般的であり、その断面形状も型抜きが
できる、例えば、半円形のもの等になるであろう。
に周方向に延びて設けられるが、必ずしも、流体の流通
方向に直角に設けられる必要はなく、交差する角度で設
けられていてもよい。一方、突条の（断面）形状は問わ
ない。要は、流体に乱流を起こさせるものであればよい
のであるが、製作面等を考慮すると、一般的には、楕円
を含む円形、半円形、多角形等になるであろう。更に、
突条の形成方法も問わない。管と一体成形するものであ
ってもよいし、後付けするものであってもよい。殊に、
樹脂管や鋳造管のように、型によって成形するもので
は、一体成形が一般的であり、その断面形状も型抜きが
できる、例えば、半円形のもの等になるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例を挙げて説明する。図２は曲がり管Ａに空気を流通さ
せた場合の圧力損失を調べる実験装置の説明図である
が、送風機Ｂで起こされた空気流をチャンバーＣを経由
させることで標準的な流れとし、送風管Ｄを通して曲が
り管Ａに送り、曲がり管Ａを通過した空気流をハニカム
構造体Ｅを通してオリフィス流量計Ｆで調べるようにし
たものである。
例を挙げて説明する。図２は曲がり管Ａに空気を流通さ
せた場合の圧力損失を調べる実験装置の説明図である
が、送風機Ｂで起こされた空気流をチャンバーＣを経由
させることで標準的な流れとし、送風管Ｄを通して曲が
り管Ａに送り、曲がり管Ａを通過した空気流をハニカム
構造体Ｅを通してオリフィス流量計Ｆで調べるようにし
たものである。
【０００９】図１はこの実験に使用した試料としての曲
がり管Ａの説明図であるが、曲がり管Ａとして、Ｘ、
Ｙ、Ｚ座標を図１のように設定し、内径が７０ｍｍ、長
さ３００ｍｍの樹脂製のものを中心の曲率が５０ｍｍで
９０°曲げたものを使用した。ここで、座標を曲がり部
が始まるところ、即ち、空気の流入口よりＸ＝１１０．
７ｍｍのところの中心軸をＸ＝０、Ｙ＝０、Ｚ＝０と
し、曲がり部の手前（Ｘ＝−２０）の位置で、高さ（直
径）１．５φの突条Ｔを内周の中央（Ｘ＝０、Ｙ＝３
５、Ｚ＝０）から振り分けて周方向にそれぞれ半周に亘
って取り付け、種々の条件の下で圧力損失を調べてみ
た。
がり管Ａの説明図であるが、曲がり管Ａとして、Ｘ、
Ｙ、Ｚ座標を図１のように設定し、内径が７０ｍｍ、長
さ３００ｍｍの樹脂製のものを中心の曲率が５０ｍｍで
９０°曲げたものを使用した。ここで、座標を曲がり部
が始まるところ、即ち、空気の流入口よりＸ＝１１０．
７ｍｍのところの中心軸をＸ＝０、Ｙ＝０、Ｚ＝０と
し、曲がり部の手前（Ｘ＝−２０）の位置で、高さ（直
径）１．５φの突条Ｔを内周の中央（Ｘ＝０、Ｙ＝３
５、Ｚ＝０）から振り分けて周方向にそれぞれ半周に亘
って取り付け、種々の条件の下で圧力損失を調べてみ
た。
【００１０】図３はこの曲がり管を通過した空気流の突
条Ｔの有無によるレイノルズ係数（流速）と損失係数
（圧力損失）との特性を示すものであるが、レイノルズ
係数が高くなるほど、損失係数が下がっているのがわか
る。特に、レイノルズ係数が８×１０4 を超えたあたり
では損失係数が１０％以上下がっている。自動車の吸気
管等では、レイノルズ係数はもっと高くなるから、これ
以上の効果が期待でき、このような管に適用して効果が
あることが頷ける。
条Ｔの有無によるレイノルズ係数（流速）と損失係数
（圧力損失）との特性を示すものであるが、レイノルズ
係数が高くなるほど、損失係数が下がっているのがわか
る。特に、レイノルズ係数が８×１０4 を超えたあたり
では損失係数が１０％以上下がっている。自動車の吸気
管等では、レイノルズ係数はもっと高くなるから、これ
以上の効果が期待でき、このような管に適用して効果が
あることが頷ける。
【００１１】図４は曲がり管を通過した空気流の突条Ｔ
の有無による管内の種々の個所（Ｙ座標値）と、当該個
所の流速を平均流速で除した値との関係を示すもので、
所謂、速度の分布状態を表したものであるが、中心と内
周面の中間あたりでは、突条を設けることで、これがな
いものに較べて速度低下が少ないことがわかった。
の有無による管内の種々の個所（Ｙ座標値）と、当該個
所の流速を平均流速で除した値との関係を示すもので、
所謂、速度の分布状態を表したものであるが、中心と内
周面の中間あたりでは、突条を設けることで、これがな
いものに較べて速度低下が少ないことがわかった。
【００１２】このことから、例えば、自動車のエンジン
電子制御燃料噴射では、吸入管の吸入空気量をエアーフ
ローセンサで計量し、その量に最適のガソリン量をその
都度コンピュータで計算して送るようにしているが、こ
のエアーフローセンサを吸入管の曲がり部に設置したよ
うなときでも、このような突条を設けることにより、空
気の流れをより均一に保つことが可能となるから、流量
コントロールがより容易になる効果がある。
電子制御燃料噴射では、吸入管の吸入空気量をエアーフ
ローセンサで計量し、その量に最適のガソリン量をその
都度コンピュータで計算して送るようにしているが、こ
のエアーフローセンサを吸入管の曲がり部に設置したよ
うなときでも、このような突条を設けることにより、空
気の流れをより均一に保つことが可能となるから、流量
コントロールがより容易になる効果がある。
【００１３】図５は上記の条件の下で、管径に対する突
条の高さ（突条の高さを２倍したものを管径で除した値
−以下、相対高さという）と損失係数比（突条を設けた
場合の損失係数／突条がない場合の損失係数）の特性で
あるが、相対高さが１５％までは効果が見られたが、こ
れを超えると、空気の流れが閉塞されてしまい、却って
逆効果になる。
条の高さ（突条の高さを２倍したものを管径で除した値
−以下、相対高さという）と損失係数比（突条を設けた
場合の損失係数／突条がない場合の損失係数）の特性で
あるが、相対高さが１５％までは効果が見られたが、こ
れを超えると、空気の流れが閉塞されてしまい、却って
逆効果になる。
【００１４】図６は同様に突条の周方向の延在長さと損
失係数比の特性であるが、突条の延在長さが１／４〜１
／２周程度までが効果があり、１／２周を超えると、徐
々に効果が薄れて行く。
失係数比の特性であるが、突条の延在長さが１／４〜１
／２周程度までが効果があり、１／２周を超えると、徐
々に効果が薄れて行く。
【００１５】図７も同様に１／２周に延在させた突条の
取付け位置と損失係数比の特性を示すものであるが、突
条を曲がり部の手前側に設けると効果があり、屈曲点を
過ぎると効果が期待できない。
取付け位置と損失係数比の特性を示すものであるが、突
条を曲がり部の手前側に設けると効果があり、屈曲点を
過ぎると効果が期待できない。
【００１６】以上を総括すると、このような突条を設け
ることにより、圧力損失の抑制が図られる。従って、流
体を流通させる曲がり管に適用して効果があることは確
かである。この場合において、突条の相対高さが１５％
以下であること、突条が周方向に１／４〜１／２周程度
延在すること、突条が流通方向曲がり部の手前に形成さ
れることが効果的であることが判明した。
ることにより、圧力損失の抑制が図られる。従って、流
体を流通させる曲がり管に適用して効果があることは確
かである。この場合において、突条の相対高さが１５％
以下であること、突条が周方向に１／４〜１／２周程度
延在すること、突条が流通方向曲がり部の手前に形成さ
れることが効果的であることが判明した。
【００１７】以上は一本の曲がり管についてであるが、
分岐管や合流管もその分岐や合流する個所には曲がり部
が形成されるから、この突条をこれらの管に適用して
も、当然に効果が期待できる。又、直管であっても、効
果が期待できる。更に、流通させる流体は、気体に限ら
ないのも当然である。
分岐管や合流管もその分岐や合流する個所には曲がり部
が形成されるから、この突条をこれらの管に適用して
も、当然に効果が期待できる。又、直管であっても、効
果が期待できる。更に、流通させる流体は、気体に限ら
ないのも当然である。
【００１８】
【発明の効果】以上、本発明は、曲がり管の曲がり部に
突条を設けることで、圧力損失の抑制が可能であるか
ら、流体を流通させる管に適用して効果がある。特に、
複雑な曲がりを呈して内部を高速の流体が流通する自動
車の吸入管、例えば、エアーホース、吸気マニホール
ド、排気マニホールド等に適用すると、その派生的効果
が大きい。
突条を設けることで、圧力損失の抑制が可能であるか
ら、流体を流通させる管に適用して効果がある。特に、
複雑な曲がりを呈して内部を高速の流体が流通する自動
車の吸入管、例えば、エアーホース、吸気マニホール
ド、排気マニホールド等に適用すると、その派生的効果
が大きい。
【図１】本発明の実施例を示す曲がり管の説明図であ
る。
る。
【図２】本発明で使用した実験装置の説明図である。
【図３】本発明の実施例を示すレイノルズ係数と損失係
数の特性である。
数の特性である。
【図４】本発明の実施例を示す管内個所と速度分布の特
性である。
性である。
【図５】本発明の実施例を示す突条の相対高さと損失係
数比の特性である。
数比の特性である。
【図６】本発明の実施例を示す突条の周方向の長さと損
失係数比の特性である。
失係数比の特性である。
【図７】本発明の実施例を示す突条の位置と損失係数比
の特性である。
の特性である。
Claims (4)
- 【請求項１】 流体を流通させる曲がり管において、曲
がり部の内周側に周方向に延びる突条を形成したことを
特徴とする曲がり管。 - 【請求項２】 突条が内周の中央から振り分けに１／４
〜１／２周程度延びる請求項１に記載の曲がり管。 - 【請求項３】 突条の高さを２倍したものを管径で除し
た値が１５％以下である請求項２に記載の曲がり管。 - 【請求項４】 突条が流通方向曲がり部の手前に形成さ
れる請求項１〜３いずれかに記載の曲がり管。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096495A JP2000291610A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 曲がり管 |
| PCT/JP2000/001730 WO2000060243A1 (fr) | 1999-04-02 | 2000-03-21 | Tube cintre |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096495A JP2000291610A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 曲がり管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000291610A true JP2000291610A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14166683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11096495A Pending JP2000291610A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 曲がり管 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000291610A (ja) |
| WO (1) | WO2000060243A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2564091A (en) * | 2017-06-13 | 2019-01-09 | Tunley Eng | Variable down force motorcycle fairing device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1231173A (fr) * | 1959-04-09 | 1960-09-27 | Soc Lab Sarl | Perfectionnements à l'écoulement des fluides suivant des trajectoires non rectilignes |
| HU193674B (en) * | 1984-03-27 | 1987-11-30 | Koezponti Valo Es Hitelbank Rt | Method and mechanism for decreasing streem losses of fluid mechanics machines and apparatuses |
| EP0493302B1 (en) * | 1990-12-24 | 1995-04-12 | United Technologies Corporation | Mechanism to reduce pressure losses in angled conduits |
| US5327940A (en) * | 1992-03-09 | 1994-07-12 | United Technologies Corporation | Mechanism to reduce turning losses in angled conduits |
-
1999
- 1999-04-02 JP JP11096495A patent/JP2000291610A/ja active Pending
-
2000
- 2000-03-21 WO PCT/JP2000/001730 patent/WO2000060243A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2000060243A1 (fr) | 2000-10-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050706 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081203 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090330 |