JP2012082941A

JP2012082941A - 流体ダイオード

Info

Publication number: JP2012082941A
Application number: JP2010231681A
Authority: JP
Inventors: Akira Iijima; 章飯島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】逆方向流れのエネルギー損失をより大きくすることで、単独使用（渦室の数が１個）でも流動抵抗差の充分大きな流体ダイオードを提供する。
【解決手段】流体の流れの向きによって異なる流動抵抗を有する流体ダイオード１であって、流体が導入される渦室４と、渦室４の幅方向中心Ｃに対して一端側にずらして渦室４に連通させた入口側流路５と、渦室４の幅方向中心Ｃに対して他端側にずらし且つ入口側流路５とは反対方向に延びるように渦室４に連通させた出口側流路６と、渦室４と入口側流路５との接続部分に設けられ、流体が出口側流路６から渦室４内へ流入した際に渦室４内に渦の流れＡ２を生じさせる凸部７とを備え、凸部７によって生じた渦の流れＡ２を出口側流路６側に向かい流れるように方向付けるべく、凸部７は、渦室４の幅方向中心Ｃ側に臨む案内面８の曲率半径Ｒが凸部７の基端７ａ側から先端７ｂ側に向かい小さくなるように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の流れの向きによって異なる流動抵抗を有する流体ダイオードに関する。

流体ダイオード（フルイドダイオード）は、所謂流体素子の一種で、流れの向きによって異なる流動抵抗を有するものである。

例えば図３に示すような流体ダイオード３０がある。

図３に示す従来例に係る流体ダイオード３０では、図３（ａ）に示すように、流体が図３中の右側の入口側流路３１から渦室３２内へ流入するとき（順方向流れ）は、流体は渦室３２の壁面３２ａに従ってスムーズに流れる。よって、順方向流れでは、流動抵抗は低い。

一方、図３（ｂ）に示すように、流体が図３中の左側の出口側流路３３から渦室３２内へ流入するとき（逆方向流れ）は、流体が渦室３２内で渦を巻くことにより流体のエネルギーの一部が失われる。また、渦の流れ（図３（ｂ）中の実線矢印Ａ２）が渦室３２の壁面３２ａに従う流れ（図３（ｂ）中の破線矢印Ａ１）を妨げる。よって、逆方向流れでは、流動抵抗が高い。

なお、特許文献１には、流体ダイオードを用いたヒートポンプの流体ダイオード型膨張装置が開示されている。

特表２００７−５２３３１５号公報

ところで、図３に示す従来例に係る流体ダイオード３０は、１個（渦室の数が１個）では順方向流れと逆方向流れとの流動抵抗差が充分ではないことがあり、２〜３個直列に接続して（渦室の数を２〜３個として）使われることがあるため、搭載性、重量、コストに問題がある。

そこで、本発明の目的は、逆方向流れのエネルギー損失をより大きくすることで、単独使用（渦室の数が１個）でも流動抵抗差の充分大きな特性を得ることにある。

前記目的を達成する為に、本発明は、流体の流れの向きによって異なる流動抵抗を有する流体ダイオードであって、流体が導入される渦室と、該渦室の幅方向中心に対して一端側にずらして前記渦室に連通させた入口側流路と、前記渦室の幅方向中心に対して他端側にずらし且つ前記入口側流路とは反対方向に延びるように前記渦室に連通させた出口側流路と、前記渦室と前記入口側流路との接続部分に設けられ、流体が前記出口側流路から前記渦室内へ流入した際に前記渦室内に渦の流れを生じさせる凸部とを備え、前記凸部によって生じた渦の流れを前記出口側流路側に向かい流れるように方向付けるべく、前記凸部は、前記渦室の幅方向中心側に臨む案内面の曲率半径が前記凸部の基端側から先端側に向かい小さくなるように形成されているものである。

前記渦室の中央部に、前記凸部の案内面との間に渦室内流路を形成する流路形成部を設けているものであっても良い。

前記渦室内流路は、流路幅が前記凸部の基端側から先端側に向かい狭くなるように形成されているものであっても良い。

本発明によれば、逆方向流れのエネルギー損失をより大きくすることで、単独使用（渦室の数が１個）でも流動抵抗差の充分大きな特性を得ることが出来るという優れた効果を奏する。

本発明の第一実施形態に係る流体ダイオードを示し、（ａ）は入口側流路側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。本発明の第二実施形態に係る流体ダイオードを示し、（ａ）は入口側流路側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。従来例に係る流体ダイオードの断面図であり、（ａ）は順方向流れを示し、（ｂ）は逆方向流れを示す。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

先ず、第一実施形態に係る流体ダイオード１を図１により説明する。

第一実施形態に係る流体ダイオード１は、例えば、大型の内燃機関（エンジン）の吸気系と排気系との間で生じる逆流の発生を防止するために、内燃機関の排気系と吸気系とを連通するＥＧＲダクトに配設されるものである。

図１に示すように、第一実施形態に係る流体ダイオード１は、ダイオード本体３と、ダイオード本体３に設けられ、流体が導入される渦室４と、渦室４の幅方向中心Ｃに対して一端側にずらして渦室４に連通させた入口側流路５と、渦室４の幅方向中心Ｃに対して他端側にずらし且つ入口側流路５とは反対方向に延びるように渦室４に連通させた出口側流路６と、渦室４と入口側流路５との接続部分に設けられ、流体が出口側流路６から渦室４内へ流入した際に渦室４内に渦の流れを生じさせる凸部７とを備えている。

第一実施形態に係る流体ダイオード１（ダイオード本体３）は、例えば、鉄やアルミニウム等の金属材料から形成される。

第一実施形態では、入口側流路５及び出口側流路６は、入口側流路５の幅ｈ１（流路面積）と出口側流路６の幅ｈ２（流路面積）とが略同一となるように形成されている（図１（ｂ）参照）。

ここで、第一実施形態に係る流体ダイオード１は、図３に示す流体ダイオード３０に対し、ダイオード本体３内の流路形状を変更したものである。

第一実施形態では、凸部７は、渦室４の幅方向中心Ｃ側に臨む案内面８の曲率半径Ｒが凸部７の基端７ａ側から先端７ｂ側に向かい（図１（ｂ）中に矢印Ｓ１で示す範囲で）徐々に小さくなるように形成されている。

第一実施形態の作用を説明する。

第一実施形態では、入口側流路５から渦室４内へ流入して渦室４内から出口側流路６へと流出する流れが「順方向流れ」（不図示）とされ、出口側流路６から渦室４内へ流入して渦室４内から入口側流路５へと流出する流れが「逆方向流れ」（図１（ｂ）参照）とされる。

図示はしないが、順方向流れでは、流体が渦室４の壁面４ａに従ってスムーズに流れるので、流動抵抗が低い。一方、図１（ｂ）に示すように、逆方向流れでは、流体が渦室４内で渦を巻くことにより流体のエネルギーの一部が失われるので、流動抵抗が高い。

第一実施形態では、凸部７の案内面８の曲率半径Ｒが凸部７の基端７ａ側から先端７ｂ側に向かい徐々に小さくなるように形成されているので、凸部７の案内面８によって生じる渦の流れＡ２の強さが単一（或いは一定）の曲率半径Ｒとした図３に示す従来例に係る流体ダイオード３０より強くなる。よって、逆方向流れの流動抵抗を増加させることが出来る。

また、凸部７の案内面８によって生じる渦の流れＡ２が渦室４の壁面４ａに従う流れＡ１をダイレクトに阻止する向きに流れるように方向付けられるので、渦の流れＡ２で失う流体のエネルギーが従来例に係る図３に示す流体ダイオード３０と比較して増える。よって、逆方向流れの流動抵抗を増加させることが出来る。

従って、第一実施形態に係る流体ダイオード１によれば、単独使用（渦室の数が１個）でも流動抵抗差の充分大きな特性を得ることが出来るので、搭載性、重量、コストにおいて有利となる。

次に、第二実施形態に係る流体ダイオード２を図２により説明する。

図１と実質的に同一の部位には同一符号を付して説明を省略する。

第二実施形態では、渦室４の中央部に、凸部７の案内面８との間に渦室内流路（ノズル）９を形成する流路形成部（へそ部）１０を設けている。

また、第二実施形態では、渦室内流路（ノズル）９は、流路幅Ｌが凸部７の基端７ａ側から先端７ｂ側に向かい狭くなるように形成されている。具体的には、凸部７と流路形成部１０との間に形成される渦室内流路９は、入口部及び中間部（図２（ｂ）中に矢印Ｓ２で示す範囲）で流路幅Ｌが一定に形成され、出口部（図２（ｂ）中に矢印Ｓ３で示す範囲）で流路幅Ｌが凸部７の基端７ａ側から先端７ｂ側に向かい徐々に狭くなるように形成されている。

第二実施形態の作用を説明する。

第二実施形態では、渦室４の中央部に、凸部７の案内面８との間に渦室内流路９を形成する流路形成部１０を設けているので、渦室内流路９によって渦の流れＡ２の流速が早くなり、渦の流れＡ２が渦室４の壁面４ａに従う流れＡ１をより効率的に阻止するようになるので、逆方向流れのエネルギー損失をより大きくすることが出来る。よって、逆方向流れの流動抵抗をより増加させることが出来る。

従って、第二実施形態に係る流体ダイオード２によれば、単独使用（渦室の数が１個）でも流動抵抗差の充分大きな特性を得ることが出来るので、搭載性、重量、コストにおいて有利となる。

１流体ダイオード
２流体ダイオード
４渦室
５入口側流路
６出口側流路
７凸部
８案内面
９渦室内流路
１０流路形成部（へそ部）

Claims

流体の流れの向きによって異なる流動抵抗を有する流体ダイオードであって、
流体が導入される渦室と、該渦室の幅方向中心に対して一端側にずらして前記渦室に連通させた入口側流路と、前記渦室の幅方向中心に対して他端側にずらし且つ前記入口側流路とは反対方向に延びるように前記渦室に連通させた出口側流路と、前記渦室と前記入口側流路との接続部分に設けられ、流体が前記出口側流路から前記渦室内へ流入した際に前記渦室内に渦の流れを生じさせる凸部とを備え、
前記凸部によって生じた渦の流れを前記出口側流路側に向かい流れるように方向付けるべく、前記凸部は、前記渦室の幅方向中心側に臨む案内面の曲率半径が前記凸部の基端側から先端側に向かい小さくなるように形成されている
ことを特徴とする流体ダイオード。
前記渦室の中央部に、前記凸部の案内面との間に渦室内流路を形成する流路形成部を設けている
請求項１に記載の流体ダイオード。
前記渦室内流路は、流路幅が前記凸部の基端側から先端側に向かい狭くなるように形成されている
請求項２に記載の流体ダイオード。