JP2006023026A - フランジ構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】 近接して設置される機器に継手管が干渉し難い構造でありながら、気液分離機能の向上と製造コストの大幅な低減を実現する。
【解決手段】 フランジ部１４を有し流体通路１２が内部に形成された、流体装置の本体を構成する本体部１０と、本体部１０のフランジ部１４の取付シール面にガスケット１７を介し取り付けられるプレート部材１６と、このプレート部材１６を挿通して斜め上方に傾斜した姿勢で突き出すように固定される継手管部材２０とからフランジ構造物を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車、産業機械におけるエンジン冷却系や、潤滑系の配管に用いられるフランジ構造物に関する。

エンジンの冷却系統や潤滑系統では、流体通路が形成された流体機器の本体部と配管との接続のために、流体機器の本体には、コネクターフランジと呼ばれるフランジが取り付けられることがある。

図５は、従来からあるコネクターフランジの例を示す。図５において、参照番号１は、内部に流体通路３が形成されている構造物を示す。２がコネクターフランジである。この種のコネクターフランジ２は、ボス部４が一体に形成されている構造をもっていることから、鋳造あるいは鍛造により成形される。ボス部４には、配管用のチューブ６と接続するための継手管５が圧入により固定されるようになっている。また、コネクターフランジ２の端面は構造物１との取付シール面７ａになっている。このようなコネクターフランジ２は、構造物１とコネクターフランジ２の間にガスケット８を装着してから、ボルト９によって締結されている。

構造物１の端面は、コネクターフランジ２との取付シール面７ｂになっている。この取付シール面７ａ、７ｂには、ガスケット８によるシール性を高めるために機械加工が必要となる。継手管５の圧入方向は、取付シール面７ａ、７ｂおよび継手管５の圧入孔の機械加工の容易さを考慮して、取付シール面７ａ、７ｂに垂直な方向に設定されるのが一般的である。

自動車のエンジン冷却系統や潤滑系統では、コネクターフランジ２に接近した位置に、さまざまな機器類が配置されることが多い。構造物１を設置するときに、継手管５が機器類５０に干渉しないようにするために、コネクターフランジ２のボス部４の位置を上部に設定し、継手管５の取付位置を高くすることがことが多い。

これに対して、継手管５の取付位置を低くしたコネクターフランジの従来例を図６に示す。
このコネクターフランジ２では、その中心よりやや下方にボス部４が開口し、このボス部４を斜め上方に向かって突き出す構造とすることで、継手管５が機器類５０に干渉するのを防止している。

従来のコネクターフランジが取付られた流体装置の本体部などの構造物では、冷却水や潤滑油などの流体の温度上昇による気化に由来する気泡や、外部から入り込んだ空気などの外部ガスに由来する気泡が流体に混じり、気液２相流の状態で流体通路３を流れている場合がある。気液２相流の状態で流体が流れていると、構造物の流体通路３の上方空間には、気泡５１が溜まり易くなる。

とりわけ図５のように、継手管５の取付位置が高いコネクターフランジ２では、溜まった気泡が継手管５から外部の配管に流出し易い。この気泡は、外部配管を流れる間に成長、あるいは消失し、その過程で流体の局所的な圧力変化を引き起こし、配管の起振力の原因となり、騒音を発生させるだけでなく、最悪の場合は配管を破損させることがある。

これを配管がエンジンの冷却水を循環する冷却水系統で、流体装置の本体部１が自動車の乗務員室を暖房する暖房用ヒータコアである場合を具体例にして説明すると、気泡が冷却水と混ざりヒータコアおよびその近傍配管を流れるときの流水音が不快な音として室内に響く。

この点、図６に示したようなコネクターフランジ２では、継手管５の取付位置が低いので、内部に溜まっている気泡が外部の配管に流出し難い構造として、気液分離性をある程度高めることができる。

しかしながら、その反面、他の機器類５０と干渉しないようにボス部４が斜めに突き出る構造をもっているため、鋳造や鍛造での金型の型構造が複雑になり金型製作費が高額になり、さらに、取付シール面７ａに対し、継手管５の圧入孔が角度をもつことから機械加工の手間がかかり、全体として製造コストが大幅に増加してしまうという問題がある。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、近接して設置される機器に継手管が干渉し難い構造でありながら、気液分離機能が大幅に向上し、しかも、製造コストの大幅な低減を実現できるようにしたフランジ構造物を提供することにある。

前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、フランジ部を有し流体通路が内部に形成された、流体装置の本体を構成する本体部と、前記本体部のフランジ部の取付シール面にガスケットを介し取り付けられるプレート部材と、プレート部材を挿通して斜め上方に傾斜した姿勢で当該プレート部材から突き出すように固定される継手管部材と、からなることことを特徴とするものである。

また、請求項２に係る発明は、継手管部材は、プレート部材を貫通する斜孔にロウ付けにより固定されたことを特徴とするものである。

また、請求項３に係る発明は、継手管部材の一端部は軸方向に対して傾斜した切り口を有し、この傾斜した切り口の端面が本体部の底面を向く取付姿勢で、当該継手管部材をプレート部材に固定したことを特徴とするものである。

本発明によれば、近接して設置される機器に継手管が干渉し難い構造でありながら、気液分離機能を大きく向上させ、しかも、製造コストの大幅な低減を実現できる

以下、本発明によるフランジ構造物の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態によるフランジ構造物を示す。図１において、参照番号１０は、流体装置の本体部を示す。図２は、図１のフランジ構造物の正面を示す図である。

この流体装置は、自動車のエンジン冷却水を暖房に利用する暖房用ヒータコアである。暖房用ヒータコアの本体部１０には、冷却水が流れる流体通路１２が形成されている。また、本体部１０の端面には、取付シール面を有するフランジ部１４が形成されている。

この実施形態では、図５に示した従来のボス部４をもつコネクターフランジ２の替わりに、ボス部のないプレート部材１６が用いられている。このプレート部材１６は、本体部１０のフランジ部１４に対応した寸法の金属板からなり、フランジ部１４の取付シール面との間にはガスケット１７が介装されるとともに、図２に示すように、四隅においてボルト１８により締結されている。

このようなプレート部材１６は、冷却水循環用の配管と接続するための金属製の継手管２０がロウ付けにより接合されるようになっている。この実施形態では、プレート部材１６のほぼ中央部には、斜めの方向に貫通する斜孔２２が形成されており、継手管２０は、この斜孔２２を挿通させ斜め上方に傾斜した姿勢でプレート部材１６に取り付けられている。この場合、斜孔２２の内周面に対して継手管２０をロウ付けにより接合している。

継手管２０の両端部のうち、プレート部材１６から流体通路１２に延びる方の端部である吸込口は、本体部１０のフランジ部１４のボルトボス１４ａの近辺に位置している。また、継手管２０のフランジ部１４から外部に突き出る方の端部には、冷却水循環用の配管を構成する樹脂製のチューブ２３が押入により接続されている。

以上のように構成される実施形態の作用効果について説明する。
図１において、冷却水の循環を続けていると、冷却水がエンジンの熱により昇温して発生した気泡や、外部から入り込んだ空気などの外部ガスに由来する気泡が冷却水に混じり、気液２相流の状態で流体通路１２を流れている場合がある。やがて、暖房用ヒータコアの本体部１０では、流体通路１２の上方空間に気泡５１が溜まってくる。気泡はその性質上浮き上がるため、流体流路１２の下方になるほど気泡濃度は希薄になる。

この点、図５に示した継手管５の取付位置が高いコネクターフランジ２を取り付けた従来技術では、溜まった気泡５１が継手管２０から吸い込まれやすい構造となっているのに対して、本実施形態では、プレート部材１６から斜め上方に突き出すように継手管２０を取り付けているために、継手管２０の吸込口の位置が下がり、気泡５１が吸い込まれ難い構造となっている。

しかも、他の機器類５０が本体部１０の近くに置かれた場合でも、継手管２０と機器類５０が干渉し難くなっている。したがって、干渉防止と気液分離機能を両立させることができる。

他方、製作加工という観点からは、従来のように、鋳造、あるいは鍛造したコネクタフランジを用いずに、打ち抜きプレス加工により簡単に加工できるプレート部材１６を採用しているので製作コストの大幅な削減が可能となる。

第２実施形態
次に、本発明の第２の実施形態によるフランジ構造物について図３を参照しながら説明する。
この第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、継手管部材の吸込口側の切り口の形状である。その他の構成要素は、図１の第１実施形態と同一であるので、同一の構成要素には同一の参照番号を付してその説明は省略する。

図３において、継手管３０は、吸込口となる方が傾斜した切り口３０ａを有している。そして、気液分離機能をさらに向上させるために、継手管３０の吸込口をこのような傾斜した切り口３０ａとするともに、この切り口３０ａの端面が本体部１０の底面を向く取付姿勢になるように継手管３０はプレート部材１６に固定されている。継手管３０を固定する手法は、第１実施形態と同様に、プレート部材１６の形成されている斜孔２２の内周面に対してロウ付けにより接合されている。

以上のような第２実施形態の作用並びに効果を図４を参照しながら説明する。
図４は、第１実施形態との対比において、第２実施形態の作用効果を説明する図である。図４（ａ）並びに図４（ｃ）は、第１実施形態における継手管２０を示し、図４（ｂ）は第２実施形態における継手管３０を示す。

図４（ｃ）の第１実施形態において、本体部１０のフランジ部１４のボルトボス部１４ａの形状によっては、継手管２０の吸込み口の下端がボルトボス部１４ａを乗り越えるかたちになって、継手管２０とボルトボス部１４ａが干渉することがある。その場合、第１実施形態では、図４（ａ）に示すように、継手管２０の吸込み口の位置を高くして干渉を防ぐことも考えられる。しかし、気液分離機能という観点から、図４（ｃ）の位置に吸込み口がある場合よりも気泡５１が継手管２０に流入しやすくなってしまう。

これに対して、図４（ｂ）の第２実施形態では、継手管３０の斜めの切り口３０ａの端面が底面を向く取付姿勢になっていることから、継手管３０とボルトボス部１４ａとは干渉することはなく、また、第１実施形態の継手管２０のように長さ方向と直交する切り口と較べて吸込口はより低い位置に開口することなり、流入する冷却水の気泡濃度はより希薄になるので、気液分離機能はさらに向上する。

本発明によるフランジ構造物の一実施形態を示す断面図。 図１のフランジ構造物の正面図。 本発明の第２実施形態によるフランジ構造物を示す断面図。 第２実施形態のフランジ構造物の作用効果を第１実施形態との対比で説明する図。 従来の技術に係るフランジ構造物の断面図。 従来の技術に係る他のフランジ構造物の断面図。

符号の説明

１０ 本体部
１２ 流体通路
１４ フランジ
１６ プレート部材
１７ ガスケット
２０ 継手管
２２ 斜孔
２３ チューブ

Claims (3)

1. フランジ部を有し流体通路が内部に形成された、流体装置の本体を構成する本体部と、
   前記本体部のフランジ部の取付シール面にガスケットを介し取り付けられるプレート部材と、
   前記プレート部材を挿通して斜め上方に傾斜した姿勢で当該板状部材から突き出すように固定される継手管部材と、
   からなることを特徴とするフランジ構造物。
2. 前記継手管部材は、プレート部材を貫通する斜孔にロウ付けにより固定されたことを特徴とする請求項１に記載のフランジ構造物。
3. 前記継手管部材の一端部は軸方向に対して傾斜した切り口を有し、この傾斜した切り口の端面が本体部の底面を向く取付姿勢で、当該継手管部材をプレート部材に固定したことを特徴とする請求項１に記載のフランジ構造物。

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