(57)【要約】【課題】振動や取り付け誤差等を吸収しつつ、内管と外管との充分なシール機能を確保できる二重管継手構造を提供する。また、部品点数の増加を抑えて配管構造を簡略化できる等の利点を有する二重管継手構造を提供する。【解決手段】上流側排気管６０ａと下流側排気管６０ｂとは、それぞれ内管６及び外管４からなる二重管である。これら排気管６０a、６０ｂは、継手１で接続されている。継手１は、内管６同士を接続する内管シール部材１３と、外管４同士を接続する外管シール部材１２を有する。両シール部材１３、１２は一例でともにスチールウール製であるが、外管シール部材１２は内管シール部材１３よりも高密度であってバネ定数が大きく形成されており、さらに内管シール部材１３の軸方向の長さＬ1は外管シール部材１２の軸方向の長さＬ２よりも長く形成されている。【選択図】  図２
2010230045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管及び外管からなる二重管同士を突き合わせて接続する二重管継手構造であって、
前記内管同士を接続する内部継手部材と、
前記外管同士を接続する外部継手部材とを備え、
前記内部継手部材と前記外部継手部材とはバネ定数が異なっており、
前記内部継手部材と前記外部継手部材のうちバネ定数が小さい方の部材は大きい方の部材よりも、前記二重管の軸方向の長さが長いことを特徴とする二重管継手構造。
【請求項２】
前記内部継手部材と前記外部継手部材とはそれぞれ環状に形成されており、これら両者の間は橋渡し用の部材で一体に繋がれていることを特徴とする請求項１記載の二重管継手構造。
【請求項３】
前記内部継手部材又は前記外部継手部材のうち少なくとも前記バネ定数が小さい方の部材により接続される前記内管又は前記外管の端部に、前記バネ定数が小さい方の部材と面接触するインロー部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の二重管継手構造。
【請求項４】
前記バネ定数が小さい方の部材の端部は、凸曲面に形成されており、
前記インロー部は、前記凸曲面を受ける凹曲面を有することを特徴とする請求項３記載の二重管継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内管及び外管からなる二重管同士を突き合わせて接続する二重管継手構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジン、特にディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：以下ＰＭと称する）やＮＯｘ（窒素酸化物）が多く含まれている。近年、環境保全対策として自動車の排ガス規制は強化される傾向にあり、特にディーゼルエンジン車においては、排ガス中のＰＭ及びＮＯｘの規制が強化されている。
【０００３】
排ガス中のＰＭを低減させる浄化装置として、エンジンの排ガスの排気通路中にディーゼルパティキュレートフィルター（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ：以下ＤＰＦと称する）を備えるものが知られている。このような排気浄化装置では、排ガス中のＰＭをＤＰＦによって捕集して、大気中に放出されるＰＭの量を低減することができる。
【０００４】
また、排ガス中のＮＯｘを低減させる手段の一つとして、エンジンの排ガスの排気通路中から排ガスの一部を抜き出して吸気側に戻す排ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：以下ＥＧＲと称する）が知られている。ＥＧＲを備えるエンジンでは、吸気側に戻された排ガス（以下ＥＧＲガスと称する）は吸気と比べて比熱が高く多量の熱を吸収できることを利用して、ＥＧＲガスで燃焼室内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯｘの発生を低減することができる。
【０００５】
ＥＧＲとして、ターボチャージャを構成するタービンの上流側からターボチャージャを構成するコンプレッサ上流へＥＧＲガスを戻す高圧ＥＧＲのほか、ターボチャージャを構成するタービンの下流側からコンプレッサ上流へＥＧＲガスを戻す低圧ＥＧＲが知られており、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲとを組み合わせることが可能であることも知られている。
【０００６】
排ガス中のＮＯｘ及びＰＭの両方を低減させるためには、ＤＰＦとＥＧＲを併用することが有効である。その場合、低圧ＥＧＲを使用するにあたってはコンプレッサ上流に戻すＥＧＲガスに含まれる煤等でＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラが汚れないようにするためにＤＰＦを通過した後の排ガスを吸気側に戻す必要がある。しかし、このようにして、ＤＰＦを通過した後のＥＧＲガスを吸気側に戻すと、吸気側に戻すＥＧＲガスの通路は長尺となり、車載のレイアウトが困難となるという問題がある。
【０００７】
そこで、ＤＰＦを収容するフィルタケースを二重殻構造とするとともに、フィルタケースからターボチャージャを構成するタービンに至る排気管を二重管構造として、フィルタケース及び排気管の外層部分にＤＰＦを経た排気ガスを給気側へ戻すリターン流路を形成することが知られている（例えば特許文献１参照）。このようにすることで、ＤＰＦを通過した後の排気ガスを給気側に戻すＥＧＲガスはその行程の大半をリターン流路内とすることができるため全体構造がコンパクトとなる。さらに、リターン流路を流れるＥＧＲガスの熱によりＤＰＦ全体が効率よく高温化して捕集済みＰＭの燃焼が促進され確実にＤＰＦの再生を行うことができる。
【０００８】
ところで、特許文献１の構造は、フィルタケースや排気管を分割し、分割した両者をボルト等で剛に結合するようになっている。このように、接続部分が剛に結合されていると、エンジンの振動に伴う排気管の振動が車体側に伝わることを抑制する、あるいは、排気管の取り付け誤差を吸収する等の機能を実現しにくいため、車両の排気系に適用することは好ましくない。
【０００９】
さらに、特許文献１のような内外二重管を突き合わせて接続する継手構造においては、内管と外管との間のシールが不充分であると、エンジンからの排気ガス中のＰＭがＤＰＦでは捕集されずにＥＧＲで燃焼室に戻される可能性がある。このため、内外管のシール機能は、上述した排気管の振動等が生じたとしても、充分に密な状態を維持できるものでなければならない。
【００１０】
一方、二重管を成す排気管同士を継手で接続する構造としては、図５に示す形態が知られている。図５に示す排気管１０２は、外管１０４と内管１０６からなる二重管であり、内管１０６の内側を排気が流れ、外管１０４と内管１０６との間に形成される二重管部１０８内をＥＧＲガスが流れるように構成されている。
排気管１０２は、球面継手部１１０近傍の溶接部１２０で外管１０４と内管１０６が溶接されて単管構造となっている。
【００１１】
球面継手部１１０は、球面状の摺接面を備えたガスケット１１２を、球面状の座面を備えたフランジ１１４と１１６との間に挟み込んでボルト１１８で締め付けることにより、球面継手部１１０前後の排気管を接続している。さらに、球面継手部１１０前後の二重管部１０８を外配管１２２で接続している。
このような構成とすることで、球面継手部１１０におけるシール性を確保することができるとともに、内管１０６の内側空間及び二重管部１０８の排ガスの通流を可能とすることができる。
【００１２】
ところが、図５に示した継手構造においては、球面継手部１１０の個数と同数の外配管１２２が必要となる。そのため、部品点数が増加し、配管構造全体が複雑化する。これにより、車載レイアウトが困難になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−３４８８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、内管と外管との充分なシール機能を確保できる二重管継手構造を提供することを目的とする。また、部品点数の増加を抑えて配管構造を簡略化できる二重管継手構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため本発明においては、内管及び外管からなる二重管同士を突き合わせて接続する二重管継手構造であって、前記内管同士を接続する内部継手部材と、前記外管同士を接続する外部継手部材とを備え、前記内部継手部材と前記外部継手部材とはバネ定数が異なっており、前記内部継手部材と前記外部継手部材のうちバネ定数が小さい方の部材は大きい方の部材よりも、前記二重管の軸方向の長さが長いことを特徴とする。
【００１６】
例えば前記内部継手部材に前記外部継手部材よりもバネ定数の小さい部材を用いた場合、すなわち、バネ定数が小さい即ち柔らかい内部継手部材と、内部継手部材よりも硬い外部継手部材を用いた場合、外管側ではより硬い外部継手部材でおおよその二重管の軸方向の長さを規定しつつシール性を確保し、外部継手部材よりも二重管の軸方向に長く且つ柔らかい内部継手部材が二重管の軸方向に潰れることでシール面を確保することができる。これにより、内管と外管の双方のシール性を確保した二重管継手構造が可能となる。
なお、前記内部継手部材に前記外部継手部材よりもバネ定数の大きい部材を用いた場合も同様に、内部継手部材で二重管の軸方向の長さを規定しつつシール性を確保し、外部継手部材が二重管の軸方向に潰れることでシール面を確保することができ、内管と外管の双方のシール性を確保した二重管構造が可能である。
【００１７】
前記内部継手部材及び前記外部継手部材に使用される材料は、前記二重管内を通流する流体に対して耐性があれば特に限定されるものではないが、二重管内を通流する流体がエンジンの排気である場合には金属系材料が好ましく、例えばスチールウールなどを使用することができる。前記内部継手部材及び外部継手部材にスチールウールを材料として使用する場合には、内部継手部材と外部継手部材に異なる密度のスチールウールを使用することで内部継手部材及び外部継手部材のバネ定数を異ならせることが可能である。
【００１８】
また、前記内部継手部材と前記外部継手部材とはそれぞれ環状に形成されており、これら両者の間は橋渡し用の部材で一体に繋がれていることを特徴とする。
これにより、前記内部継手部材と前記外部継手部材の間が橋渡し用の部材で一体に繋がれるので、内部継手部材と外部継手部材が別体である場合と比較すると部品点数を削減することができる。さらに、内部継手部材と外部継手部材が一体に繋がれることで、組み付け時に内部継手部材と外部継手部材とを一体として組み込めるため位置決め作業が容易となる。
【００１９】
また、前記内部継手部材又は前記外部継手部材のうち少なくとも前記バネ定数が小さい方の部材により接続される前記内管又は前記外管の端部に、前記バネ定数が小さい方の部材と面接触するインロー部が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、前記内部継手部材と外部継手部材のうちバネ定数が小さい方の部材の位置を確実に固定することができるため、シール性をより確実に確保することができる。
さらに、前記橋渡し部材が劣化、損傷しても継手部材が位置ずれしにくく、橋渡し部材の状態に経時変化があってもシール性を確保することができる。
【００２１】
また、前記バネ定数が小さい方の部材の端部は、凸曲面に形成されており、前記インロー部は、前記凸曲面を受ける凹曲面を有することを特徴とする。
これにより、前記バネ定数が小さいほうの部材の端部と、前記インロー部との接触面積を大きく確保することができ、シール性をさらに確実に確保することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上記載のごとく本発明によれば、内管と外管との充分なシール機能を確保できる二重管継手構造を提供することができる。また、部品点数の増加を抑えて配管構造を簡略化できる二重管継手構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の二重管継手構造が使用される排ガス処理系統の概略構成図である。
【図２】本実施例における排気管の継手構造を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】外部シール部材と内部シール部材の断面形状を示す断面図である。
【図５】従来の二重管の継手部分の構造の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例】
【００２５】
図１は、本発明の二重管継手構造が使用される排ガス処理系統の概略構成図である。図１に基づいて本発明の二重管継手構造が使用される排ガス処理系統について説明する。
図１において、５０は車両に搭載されるエンジンである。また、５２はエンジン５０の給気通路であり、給気通路５２上には吸気流れの上流側から順にエンジン５０への吸気量を測定するエアフロメーター５４、エンジンへの吸気量を調整するスロットバルブ５６、ターボチャージャ５８を構成するコンプレッサ５８ａが設けられている。また、６０はエンジン５０の排気通路であり、排気通路６０上には排気流れの上流側から順にターボチャージャ５８を構成するタービン５８ｂ、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を無害化するとともに排気中の酸化活性を高める酸化触媒６２、排気中のＰＭを捕集するＤＰＦ６４が設けられている。ターボチャージャ５８はコンプレッサ５８ａとタービン５８ｂから主に構成され、排気通路６０内を流れる排気のエネルギーによりタービン５８ｂが回転すると、その回転力により空気をエンジン５０内に過給するものである。
【００２６】
また、酸化触媒６２及びＤＰＦ６４を含む酸化触媒６２の上流側からＤＰＦ６４の下流に至る排気通路６０の周囲には環状空間８が形成されている。環状空間８は、酸化触媒６２の上流側からＤＰＦ６４の下流に至る排気通路６０を内管６とし、その周囲に外管４を配置して二重管部２を形成することによって構成される。環状空間８は、その一端付近でＥＧＲガス取入口６６を介してＤＰＦ６４の下流に開口され、他端はＥＧＲ通路７４に接続されている。
【００２７】
ＥＧＲ通路７４は、一端が前述の通り環状空間８に接続されるとともに、他端がコンプレッサ５８ａの上流側で給気通路５２に接続されており、ＥＧＲガス取入口６６を介して環状空間８に取り込まれたＥＧＲガスをコンプレッサ５８ａの上流側へ供給可能に構成されている。ＥＧＲ通路７４には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ７０と、エンジン５０に供給する給気中のＥＧＲ率（ＥＧＲガス量）を調整するＥＧＲバルブ７２が設けられている。
【００２８】
このように構成された排ガス処理系統においては、ＥＧＲバルブ７２が開状態における運転時には、ＤＰＦ６４下流側とコンプレッサ５８ａ上流側との差圧によって、ＥＧＲガス取入口６６から二重管部２の内管６の内側空間３を流れる排気の一部（ＥＧＲガス）が環状空間８に入って流れ、ＥＧＲ通路７４を通ってコンプレッサ５８ａ上流側に供給される。このように構成することにより、ＤＰＦ６４通過後の清浄な排気の一部がＥＧＲガスとなるため、コンプレッサ５８ａや、ＥＧＲクーラ７０及びＥＧＲバルブ７２を含むＥＧＲ通路７４への煤などの付着を確実に防止することができる。さらに、環状空間８を設けることで、ＥＧＲガスを図１に参考に示した３０のような排気通路６０とは別の長尺なＥＧＲガスの通路を設ける必要がないため全体構造をコンパクト化することができる。
【００２９】
なお、環状空間８は、ＥＧＲバルブ７２が開状態である場合にはＥＧＲガスの通路の一部となり、ＥＧＲバルブ７２が閉状態である場合には酸化触媒６２の上流からＤＰＦ６４の下流に至る排気通路６０の周囲を包む断熱層となり、ＤＰＦ６４の再生効率を向上させることができる。
【００３０】
以上のように図１を用いて説明したエンジンの排気通路６０は、エンジン５０の振動に伴う排気通路６０の振動が車体側に伝わることを抑制する、あるいは、排気通路６０の取り付け誤差を吸収するために、排気通路６０の所定位置に排気管継手を設ける必要がある。
【００３１】
図２及び図３を用いて本実施例における排気管の継手構造について説明する。
図２は本実施例における排気管の継手構造を示す断面図であり、図３は後述するシール体の断面図であり、図２のＡ−Ａ線断面図である。
図２及び図３を用いて説明する排気管の継手構造は、排気通路６０の二重管部２に設けられるものであり、例えば酸化触媒６２の上流側、酸化触媒６２とＤＰＦ６４との間、ＤＰＦ６４とＥＧＲガス取入口６６との間などに設けられるものである。
【００３２】
図２において、排気管の継手１は、排気の上流側即ちエンジン５０側に連結され内管６及び外管４からなる上流側排気管６０ａと、上流側排気管６０ａの端面６１ａと隙間を残して対峙した端面６１ｂを有し排気の下流側即ち大気側に連結され内管６及び外管４からなる下流側排気管６０ｂと、上流側排気管６０ａ及び下流側排気管６０ｂそれぞれの外管端部にプレス成形されたフランジ１６及び１４と、上流側排気管６０ａ及び下流側排気管６０ｂそれぞれの内管端部の外周面に溶接等により固着された両端インロー部２４と、後述するシール体１０と、ボルト１８から構成されている。
フランジ１４及び１６は何れも、外管４の端部にプレス成形されるとともに球面状の座面を有する溶接部２０と、この溶接部２０から外側に延びたフランジ部１９から構成されている。フランジ部１９には、ボルト１８を挿入するボルト孔が形成されている。
また、シール体１０は、環状に形成された外管シール部材１２と、内管シール部材１３と、これら両者の間を一体に繋いでいる内管−外管橋渡材１５とから構成されている。
【００３３】
シール体１０を構成する外管シール部材１２及び内管シール部材１３は何れもスチールウールを材料としている。本実施の形態では、内管シール部材１３よりも外管シール部材１２の方が高密度のスチールウールを使用することで、内管シール部材１３よりも外管シール部材１２の方がバネ定数が大きくなるようにしている。
また、内管シール部材１３の軸方向の長さＬ１が、外管シール部材の軸方向の長さＬ２よりも長く形成されている。また、内管−外管橋渡材１５はスチールからなっており、外管シール部材１２、内管シール部材１３のスチールウールを成型する際に組み込んで一体成形している。
【００３４】
このように構成される排気管の継手１は、図２に示すように、外管シール部材１２をフランジ１４と１６の間にそれぞれの溶接部２０の球面状の座面と接触するように挟み込むとともに、内管シール部材１３を両端インロー部２４に面あたりし、互いの突合せ部に、互いの径方向への移動は拘束しつつ、互いを軸方向に沿って殆ど隙間なく摺動させて着脱可能に嵌め合わせて挟み込む。そして、ボルト１８で締め付けることにより、上流側排気管６０ａと下流側排気管６０ｂとを外管４、内管６ともに接続する。
【００３５】
なお、外部シール部材１２と内部シール部材１３の断面形状として図４に示すような略長円形で、両端部が湾曲したかまぼこ形状が適しており、図４では、外部シール部材１３のバネ定数が大きく、内部シール部材１３のバネ定数が小さい場合を示している。このように、長円形で、両端部が湾曲した形状とすることで、外部シール部材１２の両端部は溶接部２０の球面状の座面との接触が良好に得られシール性が十分確保され、内部シール部材１３の両端部は、インロー部２４に面あたりしてインロー部２４との接触が良好に得られシール性が十分確保される。
【００３６】
このような排気管の継手１によれば、内部シール部材１３を外部シール部材１２よりもバネ定数を小さくしているので、バネ定数が小さい即ち柔らかい内部シール部材１３と、内部シール部材１３よりも硬い外部シール部材１２により、内管６及び外管４をそれぞれ接続すると、内管６及び外管４それぞれのシール性は、以下の通りに実現される。すなわち、外管４側ではより硬い外部シール部材１２でおおよその二重管の長手方向の長さ（Ｌ２と略等しくなる）を規定しつつシール性を確保し、外部シール部材１２よりも二重管の軸方向に長く且つ柔らかい内部シール部材１３が二重管の軸方向に潰れることでシール面を確保することができる。これにより、内管６と外管４の双方のシール性を確保した二重管継手構造が可能となる。
なお、本実施例においては内部シール部材１３を外部シール部材１２よりもバネ定数を小さくしたが、逆に外部シール部材１２に内部シール部材１３よりもバネ定数の小さい部材を用いた場合も同様に、内部シール部材１３で二重管の軸方向の長さを規定しつつシール性を確保し、外部シール部材１２が二重管の軸方向に潰れることでシール面を確保することができ、内管６と外管４の双方のシール性を確保した二重管構造が可能となる。
【００３７】
また、外部シール部材１２と内部シール部材１３とを内管−外管橋渡材１５によって一体に繋いでシール体１０を構成しているので、外部シール部材１２と内部シール部材１３とが別体である場合と比較すると部品点数を削減することができる。さらに、外部シール部材１２と内部シール部材１３を一体に繋ぐことで、組み付け時に外部シール部材１２と内部シール部材１３の位置決め作業が容易となる。
なお、内管−外管橋渡材１５は、排気管の継手１の組み付け後は必要なく、排気の風圧などによって折れたりしても特に問題となるものではない。
【００３８】
また、両端インロー部２４を設けることで、バネ定数が小さい内部シール部材１３の位置を確実に固定することができるため、シール性をより確実に確保することができるとともに、橋渡し部材１５が劣化、損傷しても継手部材が位置ずれしにくく、橋渡し部材の状態に経時変化があってもシール性を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
内管と外管との充分なシール機能を確保できる二重管継手構造として利用することができる。また、部品点数の増加を抑えて配管構造を簡略化できる二重管継手構造として利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１    継手
４    外管
６    内管
１２    外管シール部材
１３    内管シール部材
１５    内管−外管橋渡部材
【図１】
2010230045.tif 000003
【図２】
2010230045.tif 000004
【図３】
2010230045.tif 000005
【図４】
2010230045.tif 000006
【図５】
2010230045.tif 000007