(57)【要約】【課題】タービンの車室が加熱されても、車室に締結されるボルトに加わる応力を低減することが可能なボルトの締結構造を提供する。【解決手段】タービンの車室の上部水平フランジ５ａに形成されるボルト穴１４と、ボルト穴１４に挿入されるスタッドボルト１０と、スタッドボルト１０とボルト穴１４との隙間に設けられ、ボルト穴１４とスタッドボルト１０とに接触して、ボルト穴１４とスタッドボルト１０との間で熱を伝達可能な伝熱機構１２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンの車室に形成されるボルト穴と、
前記ボルト穴に挿入されるボルトと、
前記ボルトと前記ボルト穴との隙間に設けられ、前記ボルト穴と前記ボルトとに接触して、前記ボルト穴と前記ボルトとの間で熱を伝達可能な伝熱機構と、を備えることを特徴とするボルトの締結構造。
【請求項２】
前記伝熱機構は、熱によって変化する前記隙間に対して、前記ボルト穴と前記ボルトとに接触するように、変形可能となっていることを特徴とする請求項１に記載のボルトの締結構造。
【請求項３】
前記伝熱機構は、
前記隙間の前記ボルト側に設けられ、前記ボルトの軸方向に対して傾斜する第１テーパ面を有する第１テーパ部材と、
前記隙間の前記ボルト穴側に設けられ、前記第１テーパ面に当接すると共に前記ボルトの軸方向に対して傾斜する第２テーパ面を有する第２テーパ部材と、
前記第１テーパ部材及び前記第２テーパ部材の少なくともいずれか一方を、前記第１テーパ部材及び前記第２テーパ部材が相対的に近づく方向に押圧する押圧部材と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のボルトの締結構造。
【請求項４】
前記伝熱機構は、
前記ボルトの周方向に向かう波状となる板バネを有し、
前記板バネは、頂部が前記ボルト穴に接触し、谷部が前記ボルトに接触することを特徴とする請求項１または２に記載のボルトの締結構造。
【請求項５】
前記伝熱機構は、
前記ボルトの軸方向に向かう波状となる板バネを有し、
前記板バネは、頂部が前記ボルト穴に接触し、谷部が前記ボルトに接触することを特徴とする請求項１または２に記載のボルトの締結構造。
【請求項６】
前記板バネは、前記頂部が前記ボルト穴の内周面に面接触する曲面を有し、前記谷部が前記ボルトの外周面に面接触する曲面を有することを特徴とする請求項４または５に記載のボルトの締結構造。
【請求項７】
前記伝熱機構は、
前記隙間に設けられ、粒子状となる複数の粒子部材と、
前記隙間に設けられ、複数の前記粒子部材を内部に収容する収容部材と、
前記収容部材の内部に収容された複数の前記粒子部材を、圧縮する方向に押圧する押圧部材と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のボルトの締結構造。
【請求項８】
前記伝熱機構は、
前記隙間に設けられ、繊維状となる繊維部材と、
前記繊維部材を圧縮する方向に押圧する押圧部材と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のボルトの締結構造。
【請求項９】
前記ボルト穴は、貫通穴であり、
前記ボルトは、軸方向の一方側に頭部を有し、
前記ボルトの軸方向の他方側に締結されるナットを備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のボルトの締結構造。
【請求項１０】
前記ボルト穴は、貫通穴であり、
前記ボルトは、前記貫通穴に挿入され、
前記ボルトの軸方向の両端側に締結される一対のナットを備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のボルトの締結構造。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のボルトの締結構造を組み立てるボルトの締結方法であって、
前記ボルト穴に前記ボルトを挿入するボルト挿入工程と、
前記ボルトと前記ボルト穴との隙間に伝熱機構を配置する伝熱機構配置工程と、
前記ボルトを前記車室に締結するボルト締結工程と、を備えることを特徴とするボルトの締結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンの車室に締結されるボルトの締結構造及びボルトの締結方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タービンケーシングの水平フランジに設けたボルト孔の端部を皿もみし、この端部の皿もみ面に合う円錐面を有する熱膨張率の小さい材料の座金を入れて、ボルト孔にボルトを挿入してナットに締め付ける構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６０−８７３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ボルトが締結されたタービンケーシングは、運転が開始されると、内部に流通する熱媒（例えば、蒸気または燃焼ガス）によって加熱される。これにより、加熱されたタービンケーシングは熱膨張する。ここで、タービンケーシングに締結されているボルトは、タービンケーシングに接触する面積が小さい。このため、ボルトは、タービンケーシングとの接触部分からの熱と、接触部分以外からの輻射熱とによって加熱されることから、ボルトへの入熱量が少なくなる。また、ボルトおよびナットは、外気と接する部分から放熱される。この場合、ボルトが加熱され難くなることから、タービンケーシングとボルトとの温度差が広がる。
【０００５】
タービンケーシングとボルトとの温度差が広がると、タービンケーシングに締結されたボルトは、タービンケーシングが熱膨張することで軸方向に引っ張られる。このため、ボルトには、軸方向に応力が加わることになる。
【０００６】
そこで、本発明は、タービンの車室が加熱されても、車室に締結されるボルトに加わる応力を低減することが可能なボルトの締結構造及びボルトの締結方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のボルトの締結構造は、タービンの車室に形成されるボルト穴と、ボルト穴に挿入されるボルトと、ボルトとボルト穴との隙間に設けられ、ボルト穴とボルトとに接触して、ボルト穴とボルトとの間で熱を伝達可能な伝熱機構と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、タービンの車室が加熱された場合、車室に設けられたボルト穴から、伝熱機構によってボルトへ熱を伝熱することができる。このため、車室からの熱によってボルトが加熱され易くなり、車室とボルトとの温度差が広がり難くなる。よって、ボルトは、車室の熱膨張に追従して熱膨張することから、ボルトの軸方向に与えられる応力を低減することができる。
【０００９】
この場合、伝熱機構は、熱によって変化する隙間に対して、ボルト穴とボルトとに接触するように、変形可能となっていることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、熱によって隙間が変化しても、変化する隙間に追従して伝熱機構を変形させることができるため、ボルト穴とボルトとの接触を維持することができる。このため、熱によって隙間が変化しても、車室からボルトへの熱の伝達を好適に維持することができる。
【００１１】
この場合、伝熱機構は、隙間のボルト側に設けられ、ボルトの軸方向に対して傾斜する第１テーパ面を有する第１テーパ部材と、隙間のボルト穴側に設けられ、第１テーパ面に当接すると共にボルトの軸方向に対して傾斜する第２テーパ面を有する第２テーパ部材と、第１テーパ部材及び第２テーパ部材の少なくともいずれか一方を、第１テーパ部材及び第２テーパ部材が相対的に近づく方向に押圧する押圧部材と、を有することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、押圧部材により第１テーパ部材及び第２テーパ部材を近づく方向に移動させることで、第１テーパ部材及び第２テーパ部材の隙間に対する厚みを厚くすることができる。このため、熱によって隙間が変化しても、変化する隙間に追従して、第１テーパ部材及び第２テーパ部材の隙間に対する厚みを変化させることができ、ボルト穴とボルトとの接触を維持することができる。よって、熱によって隙間が変化しても、車室からボルトへ熱を伝達することができる。このとき、第１テーパ部材は、ボルトに接触する接触面積を大きくでき、同様に、第２テーパ部材は、ボルト穴に接触する接触面積を大きくできることから、伝熱効率の高いものとすることができる。
【００１３】
この場合、伝熱機構は、ボルトの周方向に向かう波状となる板バネを有し、板バネは、頂部がボルト穴に接触し、谷部がボルトに接触することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、波状の板バネを、ボルトの径方向に弾性変形させることができる。このため、熱によって隙間が変化しても、変化する隙間に追従して、板バネをボルトの径方向に変化させることができ、ボルト穴とボルトとの接触を維持することができる。よって、熱によって隙間が変化しても、車室からボルトへ熱を伝達することができる。このとき、入手し易い波状の板バネを、ボルトの周方向に沿って、隙間に容易に設置することができるため、伝熱機構を簡素で安価な構成とすることができる。
【００１５】
この場合、伝熱機構は、ボルトの軸方向に向かう波状となる板バネを有し、板バネは、頂部がボルト穴に接触し、谷部がボルトに接触することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、波状の板バネを、ボルトの径方向及び軸方向に弾性変形させることができる。このため、熱によって隙間が変化しても、変化する隙間に追従して、板バネをボルトの径方向及び軸方向に変化させることができ、ボルト穴とボルトとの接触を維持することができる。よって、熱によって隙間が変化しても、車室からボルトへ熱を伝達することができる。このとき、波状の板バネは、ボルトの周方向に沿って曲げられた形状となる。
【００１７】
この場合、板バネは、頂部がボルト穴の内周面に面接触する曲面を有し、谷部がボルトの外周面に面接触する曲面を有することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、板バネのボルト穴及びボルトに対する接触面積を大きくすることができるため、伝熱効率の高いものとすることができる。
【００１９】
この場合、伝熱機構は、隙間に設けられ、粒子状となる複数の粒子部材と、複数の粒子部材を内部に収容する収容部材と、収容部材の内部に収容された複数の粒子部材を、圧縮する方向に押圧する押圧部材と、を有することが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、押圧部材により複数の粒子部材を圧縮する方向に押圧することで、複数の粒子部材を隙間において広がる方向に流動させることができる。このため、熱によって隙間が変化しても、変化する隙間に追従して、複数の粒子部材を流動させることができ、ボルト穴とボルトとの接触を維持することができる。よって、熱によって隙間が変化しても、車室からボルトへ熱を伝達することができる。このとき、複数の粒子部材は、ボルトに接触する接触点を多くでき、同様に、ボルト穴に接触する接触点を多くできることから、伝熱効率の高いものとすることができる。
【００２１】
この場合、伝熱機構は、隙間に設けられ、繊維状となる繊維部材と、繊維部材を圧縮する方向に押圧する押圧部材と、を有することが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、押圧部材により繊維部材を圧縮する方向に押圧することで、繊維部材を隙間において広がる方向に変形させることができる。このため、熱によって隙間が変化しても、変化する隙間に追従して、繊維部材を変形させることができ、ボルト穴とボルトとの接触を維持することができる。よって、熱によって隙間が変化しても、車室からボルトへ熱を伝達することができる。このとき、入手し易い繊維部材を、隙間に容易に設置することができるため、伝熱機構を簡素で安価な構成とすることができる。
【００２３】
この場合、ボルト穴は、貫通穴であり、ボルトは、軸方向の一方側に頭部を有し、ボルトの軸方向の他方側に締結されるナットを備えることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、ボルト穴が貫通穴である場合であっても、ボルト穴とボルトとの間に伝熱機構を配置して、ボルトを車室に締結することができる。
【００２５】
この場合、ボルト穴は、貫通穴であり、ボルトは、貫通穴に挿入され、ボルトの軸方向の両端側に締結される一対のナットを備えることが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、ボルト穴が貫通穴である場合であっても、ボルト穴とボルトとの間に伝熱機構を配置して、ボルトを車室に締結することができる。
【００２７】
本発明のボルトの締結方法は、上記のボルトの締結構造を組み立てるボルトの締結方法であって、ボルト穴にボルトを挿入するボルト挿入工程と、ボルトとボルト穴との隙間に伝熱機構を配置する伝熱機構配置工程と、ボルトを車室に締結するボルト締結工程と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、ボルト穴にボルトを挿入し、ボルトとボルト穴との隙間に伝熱機構を配置して、ボルトを車室に締結することができる。このため、ボルトの締結構造を適切に組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、実施例１に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。
【図２】図２は、実施例１に係るボルトの締結構造を軸方向に直交する面で切ったときの断面図である。
【図３】図３は、実施例１に係るボルトの締結方法に関する説明図である。
【図４】図４は、実施例１に係るボルトの締結方法に関するフローチャートである。
【図５】図５は、実施例２に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。
【図６】図６は、実施例３に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。
【図７】図７は、実施例３に係るボルトの締結構造を軸方向に直交する面で切ったときの断面図である。
【図８】図８は、実施例３の変形例に係るボルトの締結構造を軸方向に直交する面で切ったときの断面図である。
【図９】図９は、実施例４に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。
【図１０】図１０は、実施例４に係るボルトの締結構造を軸方向に直交する面で切ったときの断面図である。
【図１１】図１１は、実施例４の変形例に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。
【図１２】図１２は、実施例５に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。
【図１３】図１３は、実施例６に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。
【図１４】図１４は、実施例７に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００３１】
図１は、実施例１に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。また、図２は、実施例１に係るボルトの締結構造を軸方向に直交する面で切ったときの断面図である。図１に示すように、実施例１に係るボルトの締結構造１は、スタッドボルト１０と、ナット１１と、伝熱機構１２とを含む締結構造となっている。先ず、スタッドボルト１０が締結されるタービンの車室について簡単に説明する。
【００３２】
図示は省略するが、タービンの車室は、分割構造の車室となっており、例えば、車室合わせ面Ｐ５（図１参照）を境にして上部車室と下部車室とに分割されている。図１に示すように、上部車室には、下部車室と当接する上部水平フランジ５ａが設けられ、下部車室には、上部水平フランジ５ａと当接する下部水平フランジ５ｂが設けられている。
【００３３】
上部水平フランジ５ａには、ボルト１０が挿通されるボルト穴１４が貫通形成されている。このボルト穴１４は、内周面が円筒面となっている。下部水平フランジ５ｂには、ボルト１０の先端が締結される締結穴１５が形成されている。この締結穴１５は、ボルト穴１４よりも小径となっており、内周面にねじ溝が形成されている。つまり、締結穴１５は、雌ねじとなっている。そして、上部水平フランジ５ａと下部水平フランジ５ｂとは、ボルト穴１４と締結穴１５とが重なるように、車室合わせ面Ｐ５において面合わせされる。
【００３４】
なお、タービンとしては、内部に熱媒としての蒸気が流通する蒸気タービン、または内部に熱媒としての燃焼ガスが流通するガスタービンがあり、いずれのタービンにボルトの締結構造１を適用してもよい。
【００３５】
ボルトの締結構造１において、スタッドボルト１０は、他方の端部（下端部）がタービンの車室に締結され、一方の端部（上端部）がナット１１に締結される。これにより、ボルトの締結構造１は、車室合わせ面Ｐ５において面合わせされた上部水平フランジ５ａと下部水平フランジ５ｂとを締結している。
【００３６】
スタッドボルト１０は、円柱形状に形成され、外周面にねじ溝が形成されている。つまり、スタッドボルト１０は、雄ねじとなっている。このとき、スタッドボルト１０のねじ溝は、ナット１１及び締結穴１５と締結する部分のみ形成されている。そして、このスタッドボルト１０の締結穴１５に対する締結力は、予め規定された所定の締結力となっている。
【００３７】
ナット１１は、ボルト穴１４よりも大きく形成されており、その中心にスタッドボルト１０の一方の端部が締結される締結穴１６が貫通形成されている。この締結穴１６は、内周面にねじ溝が形成されている。つまり、締結穴１６は、雌ねじとなっている。
【００３８】
伝熱機構１２は、スタッドボルト１０とボルト穴１４との隙間Ｃに設けられ、車室からスタッドボルト１０へ熱を伝達している。なお、隙間Ｃは、環状の中空空間となっている。伝熱機構１２は、第１テーパ部材２１と、第２テーパ部材２２と、押さえバネ（押圧部材）２３とを含んで構成されている。
【００３９】
隙間Ｃに設けられる第１テーパ部材２１は、金属等の伝熱材料を用いて構成され、スタッドボルト１０に接触して設けられている。図２に示すように、第１テーパ部材２１は、環状となる隙間Ｃの周方向に沿って、所定の間隔を空けて複数（実施例１では、例えば４つ）設けられている。各第１テーパ部材２１は、スタッドボルト１０に接触するボルト接触面Ｐ１と、ボルト接触面Ｐ１の反対側の面となる第１テーパ面Ｐ２とを有している。ボルト接触面Ｐ１は、スタッドボルト１０の外周面に倣って設けられていることから、スタッドボルト１０の軸方向に沿って切った断面において、スタッドボルト１０の軸方向と同方向に延在している。一方で、スタッドボルト１０の軸方向に沿って切った断面において、第１テーパ面Ｐ２は、ボルト接触面Ｐ１に対して、つまりスタッドボルト１０の軸方向に対して傾斜している。このとき、第１テーパ面Ｐ２は、ナット１１側の締結穴１６から車室側の締結穴１５に向かって広がるテーパ面となっている。
【００４０】
一方で、隙間Ｃに設けられる第２テーパ部材２２は、金属等の伝熱材料を用いて構成され、ボルト穴１４に接触して設けられている。第２テーパ部材２２は、環状となる隙間Ｃの周方向に沿って、所定の間隔を空けて複数（実施例１では、例えば４つ）設けられている。各第２テーパ部材２２は、ボルト穴１４に接触する穴接触面Ｐ３と、穴接触面Ｐ３の反対側の面となる第２テーパ面Ｐ４とを有している。穴接触面Ｐ３は、ボルト穴１４の内周面に倣って設けられていることから、スタッドボルト１０の軸方向に沿って切った断面において、ボルト穴１４の軸方向と同方向に延在している。一方で、スタッドボルト１０の軸方向に沿って切った断面において、第２テーパ面Ｐ４は、穴接触面Ｐ３に対して、つまりボルト穴１４の軸方向に対して傾斜している。このとき、第２テーパ面Ｐ４は、ナット１１側の締結穴１６から車室側の締結穴１５に向かって広がるテーパ面となっている。そして、第２テーパ面Ｐ４は、第１テーパ面Ｐ２に当接すると共に、第１テーパ面Ｐ２と相補的形状となっている。
【００４１】
第１テーパ部材２１及び第２テーパ部材２２は、第１テーパ面Ｐ２と第２テーパ面Ｐ４とが面合わせされる。そして、面合わせされた第１テーパ面Ｐ２及び第２テーパ面Ｐ４を挟んで、第１テーパ部材２１は、車室の締結穴１５側に設けられ、第２テーパ部材２２は、ナット１１の締結穴１６側に設けられる。
【００４２】
押さえバネ２３は、軸方向のボルト穴１４側におけるナット１１の端面（下面）と、第２テーパ部材２２のナット１１側の端面（上面）との間に設けられている。押さえバネ２３は、ナット１１と第２テーパ部材２２との間が離れる方向に付勢することで、第２テーパ部材２２と第１テーパ部材２１とが近づく方向に押圧している。
【００４３】
従って、伝熱機構１２では、押さえバネ２３が第２テーパ部材２２を押圧することで、第１テーパ部材２１に対し第２テーパ部材２２を近づける。すると、第１テーパ部材２１及び第２テーパ部材２２は、隙間Ｃに対する厚みが厚くなる。第１テーパ部材２１及び第２テーパ部材の厚みが厚くなると、第１テーパ部材２１のボルト接触面Ｐ１がスタッドボルト１０に接触し、第２テーパ部材２２の穴接触面Ｐ３がボルト穴１４に接触する。一方で、隙間Ｃが狭くなると、押さえバネ２３の付勢力に抗して、第１テーパ部材２１に対し第２テーパ部材２２が離れる方向に移動する。すると、第１テーパ部材２１及び第２テーパ部材２２は、第１テーパ部材２１のボルト接触面Ｐ１がスタッドボルト１０に接触し、第２テーパ部材２２の穴接触面Ｐ３がボルト穴１４に接触した状態で、隙間Ｃに対する厚みが薄くなる。
【００４４】
次に、図３及び図４を参照して、上記のボルトの締結構造１を組み立てるボルトの締結方法について説明する。図３は、実施例１に係るボルトの締結方法に関する説明図である。図４は、実施例１に係るボルトの締結方法に関するフローチャートである。図４に示すように、このボルトの締結方法は、ボルト挿入工程Ｓ１１と、伝熱機構配置工程Ｓ１２と、ボルト締結工程Ｓ１３と、を備えている。以下、ボルトの締結方法について具体的に説明する。
【００４５】
ボルトの締結方法では、先ず、ボルト挿入工程Ｓ１１を実行する。ボルト挿入工程Ｓ１１は、ボルト穴１４にスタッドボルト１０を挿入する工程である。図３に示すように、先ず、ボルト挿入工程Ｓ１１では、スタッドボルト１０の他端部（下端部）を、下部水平フランジ５ｂの締結穴１５に締結する（ステップＳ１１ａ）。続いて、ボルト挿入工程Ｓ１１では、スタッドボルト１０の一端部（上端部）側から、上部水平フランジ５ａのボルト穴１４がスタッドボルト１０に挿入される（ステップＳ１１ｂ）。ステップＳ１１ｂの後、伝熱機構配置工程Ｓ１２が実行される。
【００４６】
伝熱機構配置工程Ｓ１２は、スタッドボルト１０とボルト穴１４との隙間Ｃに、上記の伝熱機構１２を配置する工程である。伝熱機構配置工程Ｓ１２では、隙間Ｃに、伝熱機構１２の複数の第１テーパ部材２１を、スタッドボルト１０の外周面に沿わせて設置する（ステップＳ１２ａ）。続いて、伝熱機構配置工程Ｓ１２では、隙間Ｃに、伝熱機構１２の複数の第２テーパ部材２２を、ボルト穴１４の内周面に沿わせて設置すると共に、第１テーパ部材２１の第１テーパ面Ｐ２に第２テーパ面Ｐ４を当接させて設置する（ステップＳ１２ｂ）。そして、伝熱機構配置工程Ｓ１２では、設置した複数の第２テーパ部材２２の上面に押さえバネ２３を設置する（ステップＳ１２ｃ）。ステップＳ１２ｃの後、ボルト締結工程Ｓ１３が実行される。
【００４７】
ボルト締結工程Ｓ１３は、ナット１１によりスタッドボルト１０を車室に締結することで、上部車室と下部車室とを一体に締結する工程である。ボルト締結工程Ｓ１３では、スタッドボルト１０の一端部（上端部）に、ナット１１を締結する（ステップＳ１３）。このとき、ナット１１は、ボルト穴１４よりも大きいため、ナット１１の下面の外側の縁部は、上部水平フランジ５ａの上面に当接する。また、ナット１１の下面の内側には、押さえバネ２３が当接し、ナット１１が締め付けられることで押さえバネ２３が圧縮される。そして、圧縮された押さえバネ２３は、第２テーパ部材２２を第１テーパ部材２１へ近づけるように押圧する。
【００４８】
以上のように、実施例１の構成によれば、タービンの車室が加熱された場合、車室の上部水平フランジ５ａに設けられたボルト穴１４から、伝熱機構１２によってスタッドボルト１０へ熱を伝熱することができる。このため、上部水平フランジ５ａからの熱によってスタッドボルト１０が加熱され易くなり、車室の上部水平フランジ５ａとスタッドボルト１０との温度差が広がり難くなる。よって、スタッドボルト１０は、上部水平フランジ５ａの熱膨張に追従して熱膨張することから、スタッドボルト１０の軸方向に与えられる応力を低減することができ、スタッドボルト１０の耐用寿命を長くすることができる。
【００４９】
また、実施例１の構成によれば、熱によって隙間Ｃが変化しても、変化する隙間Ｃに追従して伝熱機構１２を変形させることができる。すなわち、隙間Ｃが広くなった場合、押さえバネ２３により第１テーパ部材２１及び第２テーパ部材２２を近づく方向に移動させることで、第１テーパ部材２１及び第２テーパ部材２２の隙間Ｃに対する厚みを厚くすることができる。一方で、隙間Ｃが狭くなった場合、押さえバネ２３の付勢力に抗して、第１テーパ部材２１に対し第２テーパ部材２２が離れる方向に移動することで、第１テーパ部材２１及び第２テーパ部材２２の隙間Ｃに対する厚みを薄くすることができる。これにより、伝熱機構１２は、ボルト穴１４とスタッドボルト１０との接触を維持することができるため、熱によって隙間Ｃが変化しても、車室の上部水平フランジ５ａからスタッドボルト１０へ熱を好適に伝達することができる。
【００５０】
また、実施例１の構成によれば、第１テーパ部材２１は、スタッドボルト１０に接触するボルト接触面Ｐ１の接触面積を大きくでき、同様に、第２テーパ部材２２は、ボルト穴１４に接触する穴接触面Ｐ３の接触面積を大きくできるため、伝熱機構１２の伝熱効率の高いものとすることができる。
【００５１】
また、実施例１の構成によれば、車室の上部水平フランジ５ａのボルト穴１４にスタッドボルト１０を挿入し、スタッドボルト１０とボルト穴１４との隙間に伝熱機構１２を配置して、スタッドボルト１０を車室に締結する。これにより、ボルトの締結構造１を適切に組み立てることができる。
【実施例２】
【００５２】
次に、図５を参照して、実施例２に係るボルトの締結構造３０について説明する。なお、実施例２では、実施例１と重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。図５は、実施例２に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。実施例１では、スタッドボルト１０を下部水平フランジ５ｂの締結穴１５に締結したが、実施例２では、下部水平フランジ５ｂに下部ボルト穴３５が貫通形成されており、スタッドボルト１０に代えて、頭部３１ａを有するボルト３１が用いられ、このボルト３１にナット１１が締結されている。以下、ボルトの締結構造３０について説明する。
【００５３】
図５に示すように、実施例２のボルトの締結構造３０は、ボルト３１と、ナット１１と、伝熱機構１２とを有している。なお、ナット１１は、実施例１と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００５４】
上部水平フランジ５ａには、ボルト３１が挿通される上部ボルト穴３４が貫通形成されている。なお、上部ボルト穴３４は、実施例１のボルト穴１４と同様の構成となっている。また、下部水平フランジ５ｂには、ボルト３１が挿通される下部ボルト穴３５が貫通形成されている。下部ボルト穴３５は、内周面が円筒面となっており、上部ボルト穴３４と同径となっている。そして、上部水平フランジ５ａと下部水平フランジ５ｂとは、上部ボルト穴３４と下部ボルト穴３５とが重なるように、車室合わせ面Ｐ５において面合わせされる。
【００５５】
ボルト３１は、頭部３１ａと、軸部３１ｂとを有しており、一体に形成されている。ボルト３１は、下部ボルト穴３５、上部ボルト穴３４の順に下方側から挿通される。ボルト３１の頭部３１ａは、下部ボルト穴３５よりも大きく形成されている。ボルト３１の軸部３１ｂは、その先端部が上部ボルト穴３４から突出するように形成される。軸部３１ｂは、外周面にねじ溝が形成される、雄ねじとなっている。そして、ボルト３１の軸部３１ｂの先端部には、ナット１１が締結される。
【００５６】
伝熱機構１２は、ボルト３１の軸部３１ｂと上部ボルト穴３４及び下部ボルト穴３５との隙間Ｃに設けられ、車室からボルト３１へ熱を伝達している。なお、隙間Ｃは、環状の中空空間となっている。伝熱機構１２は、第１テーパ部材２１と、第２テーパ部材２２と、押さえバネ２３とを含んで構成されている。
【００５７】
第１テーパ部材２１は、実施例１とほぼ同様の構成となっており、上部ボルト穴３４及び下部ボルト穴３５に亘って設けられ、ボルト３１の頭部３１ａ側に配置されている。第２テーパ部材２２も、実施例１とほぼ同様の構成となっており、上部ボルト穴３４及び下部ボルト穴３５に亘って設けられ、ナット１１側に配置されている。押さえバネ２３も、実施例１とほぼ同様の構成となっており、ナット１１と第２テーパ部材２２との間が離れる方向に付勢することで、第２テーパ部材２２と第１テーパ部材２１とが近づく方向に押圧している。
【００５８】
以上のように、実施例２の構成によれば、車室のボルト穴が貫通穴である場合、つまり、上部水平フランジ５ａ及び下部水平フランジ５ｂが、上部ボルト穴３４及び下部ボルト穴３５によって貫通形成されている場合であっても、ボルト３１及びナット１１を用いることにより、車室を締結することができる。
【実施例３】
【００５９】
次に、図６及び図７を参照して、実施例３に係るボルトの締結構造４０について説明する。なお、実施例３でも、実施例１と重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。図６は、実施例３に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。図７は、実施例３に係るボルトの締結構造を軸方向に直交する面で切ったときの断面図である。実施例１は、第１テーパ部材２１、第２テーパ部材２２及び押さえバネ２３を含む伝熱機構１２となっていたが、実施例３は、板バネ４１を含む伝熱機構１２となっている。以下、ボルトの締結構造４０について説明する。
【００６０】
図６及び図７に示すように、実施例３のボルトの締結構造４０において、伝熱機構１２は、板バネ４１を含んでおり、板バネ４１は、金属等の伝熱材料を用いて構成されている。板バネ４１は、頂部４１ａ及び谷部４１ｂを有する波状に形成されている。この板バネ４１は、その進行方向が、スタッドボルト１０の周方向となり、その振動方向が、スタッドボルト１０の径方向となるように、隙間Ｃに配置されている。このとき、板バネ４１は、その頂部４１ａがボルト穴１４の内周面に線接触し、その谷部４１ｂがスタッドボルト１０の外周面に線接触する。つまり、スタッドボルト１０の径方向において、板バネ４１の頂部４１ａから谷部４１ｂまでの長さは、隙間Ｃの長さに比して長く形成されている。板バネ４１は、熱による隙間Ｃの形状の変化に追従して、スタッドボルト１０の径方向に弾性変形する。
【００６１】
上記のボルトの締結構造４０を組み立てるボルトの締結方法において、伝熱機構配置工程Ｓ１２では、スタッドボルト１０とボルト穴１４との隙間Ｃに板バネ４１を配置する。ここで、配置前の波状の板バネ４１は、進行方向が直線となる形状となっている。伝熱機構配置工程Ｓ１２では、進行方向が直線となる板バネ４１を、進行方向が隙間Ｃの周方向となるように曲げ、この状態で、隙間Ｃに挿入することで設置する。以上により、伝熱機構配置工程Ｓ１２が終了する。伝熱機構配置工程Ｓ１２の後、ボルト締結工程Ｓ１３が実行される。
【００６２】
以上のように、実施例３の構成によれば、波状の板バネ４１を、スタッドボルト１０の径方向に弾性変形させることができる。このため、板バネ４１は、熱によって隙間Ｃが変化しても、変化する隙間Ｃに追従して弾性変形することができるため、ボルト穴１４とスタッドボルト１０との接触を維持することができる。よって、板バネ４１は、熱によって隙間Ｃが変化しても、上部水平フランジ５ａからスタッドボルト１０へ熱を伝達することができる。
【００６３】
また、実施例３の構成によれば、入手し易い波状の板バネ４１を用いることができ、また、この板バネ４１を用いて、隙間Ｃに容易に設置することができるため、伝熱機構１２を簡素で安価な構成とすることが可能となる。
【００６４】
なお、実施例３では、波状の板バネ４１の頂部４１ａをボルト穴１４の内周面に線接触させ、谷部４１ｂをスタッドボルト１０の外周面に線接触させたが、例えば、図８に示す変形例の構成としてもよい。図８は、実施例３の変形例に係るボルトの締結構造を軸方向に直交する面で切ったときの断面図である。変形例に係る板バネ４１は、その頂部４１ａがボルト穴１４の内周面に面接触し、その谷部４１ｂがスタッドボルト１０の外周面に面接触している。つまり、板バネ４１の頂部４１ａは、ボルト穴１４の内周面に倣った曲面に形成されている。また、板バネ４１の谷部４１ｂは、スタッドボルト１０の外周面に倣った曲面に形成されている。
【００６５】
この構成によれば、板バネ４１のボルト穴１４及びスタッドボルト１０に対する接触面積を大きくすることができるため、伝熱効率の高いものとすることができる。
【実施例４】
【００６６】
次に、図９及び図１０を参照して、実施例４に係るボルトの締結構造５０について説明する。なお、実施例４でも、実施例１と重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。図９は、実施例４に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。図１０は、実施例４に係るボルトの締結構造を軸方向に直交する面で切ったときの断面図である。実施例４は、板バネ５１を含む伝熱機構１２となっている。以下、ボルトの締結構造５０について説明する。
【００６７】
図９及び図１０に示すように、実施例４のボルトの締結構造５０において、伝熱機構１２は、複数の板バネ５１を含んでおり、各板バネ５１は、金属等の伝熱材料を用いて構成されている。複数の板バネ５１は、スタッドボルト１０の周方向において、隙間Ｃに所定の間隔を空けて配置されていることから、図１０に示す断面において、各板バネ５１は、扇状に形成されている。各板バネ５１は、頂部５１ａ及び谷部５１ｂを有する波状に形成されている。この板バネ５１は、その進行方向が、スタッドボルト１０の軸方向となり、その振動方向が、スタッドボルト１０の径方向となるように、隙間Ｃに配置されている。このとき、板バネ５１は、その頂部５１ａがボルト穴１４の内周面に線接触し、その谷部５１ｂがスタッドボルト１０の外周面に線接触する。つまり、スタッドボルト１０の径方向において、板バネ５１の頂部５１ａから谷部５１ｂまでの長さは、隙間Ｃの長さに比して長く形成されている。板バネ５１は、熱による隙間Ｃの形状の変化に追従して、スタッドボルト１０の軸方向及び径方向に弾性変形する。
【００６８】
上記のボルトの締結構造５０を組み立てるボルトの締結方法において、伝熱機構配置工程Ｓ１２では、スタッドボルト１０とボルト穴１４との隙間Ｃに複数の板バネ５１を配置する。伝熱機構配置工程Ｓ１２では、各板バネ５１を、進行方向がスタッドボルト１０の軸方向となるように隙間Ｃに挿入することで設置する。以上により、伝熱機構配置工程Ｓ１２が終了する。伝熱機構配置工程Ｓ１２の後、ボルト締結工程Ｓ１３が実行される。
【００６９】
以上のように、実施例４の構成によれば、波状の板バネ５１を、スタッドボルト１０の軸方向及び径方向に弾性変形させることができる。このため、板バネ５１は、熱によって隙間Ｃが変化しても、実施例３に比して変化する隙間Ｃに好適に追従して弾性変形することができるため、ボルト穴１４とボルト１０との接触を維持することができる。よって、板バネ５１は、熱によって隙間Ｃが変化しても、上部水平フランジ５ａからスタッドボルト１０へ熱を伝達することができる。
【００７０】
なお、実施例４では、波状の板バネ５１の頂部５１ａをボルト穴１４の内周面に線接触させ、谷部５１ｂをスタッドボルト１０の外周面に線接触させたが、例えば、図１１に示す変形例の構成としてもよい。図１１は、実施例４の変形例に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。変形例に係る板バネ５１は、その頂部５１ａがボルト穴１４の内周面に面接触し、その谷部５１ｂがスタッドボルト１０の外周面に面接触している。つまり、板バネ５１の頂部５１ａは、ボルト穴１４の内周面に倣った曲面に形成されている。また、板バネ５１の谷部５１ｂは、スタッドボルト１０の外周面に倣った曲面に形成されている。
【００７１】
この構成によれば、板バネ５１のボルト穴１４及びスタッドボルト１０に対する接触面積を大きくすることができるため、伝熱効率の高いものとすることができる。
【実施例５】
【００７２】
次に、図１２を参照して、実施例５に係るボルトの締結構造６０について説明する。なお、実施例５でも、実施例１と重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。図１２は、実施例５に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。実施例５は、粒子部材６１を用いた伝熱機構１２となっている。以下、ボルトの締結構造６０について説明する。
【００７３】
図１２に示すように、実施例５のボルトの締結構造６０において、伝熱機構１２は、複数の粒子部材６１と、収容ネット６２と、押さえ板６３と、押さえバネ（押圧部材）６４とを含んで構成されている。
【００７４】
粒子部材６１は、金属等の伝熱材料を用いて球形となる粒子状に形成されている。複数の粒子部材６１は、隙間Ｃに充填され、隙間Ｃを流動可能となっている。収容ネット６２は、環状の中空空間となる隙間Ｃの内面に沿わせて設けられており、ナット１１側の面を開口して形成されている。収容ネット６２は、その内部に複数の粒子部材６１を収容しており、粒子部材６１の隙間Ｃの外部への流出を抑制している。押さえ板６３は、隙間Ｃに収容可能な環状の薄板に形成されており、収容ネット６２に収容された複数の粒子部材６１上に設置されている。押さえバネ６４は、軸方向のボルト穴１４側におけるナット１１の端面（下面）と、押さえ板６３のナット１１側の面（上面）との間に設けられている。押さえバネ６４は、ナット１１と押さえ板６３との間が離れる方向に付勢することで、複数の粒子部材６１を圧縮する方向に押圧している。このため、複数の粒子部材６１は、隙間Ｃの形状の変化に追従して流動する。
【００７５】
上記のボルトの締結構造６０を組み立てるボルトの締結方法において、先ず、伝熱機構配置工程Ｓ１２では、スタッドボルト１０とボルト穴１４との隙間Ｃに収容ネット６２を配置する。この後、伝熱機構配置工程Ｓ１２では、収容ネット６２の内部に、複数の粒子部材６１を充填することで、隙間Ｃを複数の粒子部材６１で満たす。そして、伝熱機構配置工程Ｓ１２では、複数の粒子部材６１上に押さえ板６３を配置すると共に、押さえ板６３上に押さえバネ６４を設置する。以上により、伝熱機構配置工程Ｓ１２が終了する。伝熱機構配置工程Ｓ１２の後、ボルト締結工程Ｓ１３が実行される。
【００７６】
以上のように、実施例５の構成によれば、押さえバネ６４により複数の粒子部材６１を圧縮する方向に押圧することで、隙間Ｃにおいて複数の粒子部材６１をスタッドボルト１０の径方向に広がる方向に流動させることができる。このため、複数の粒子部材６１は、熱によって隙間Ｃが変化しても、変化する隙間Ｃに好適に追従して流動することができるため、ボルト穴１４とボルト１０との接触を維持することができる。よって、複数の粒子部材６１は、熱によって隙間Ｃが変化しても、上部水平フランジ５ａからスタッドボルト１０へ熱を伝達することができる。
【００７７】
また、実施例５の構成によれば、複数の粒子部材６１は、スタッドボルト１０に接触する接触点を多くでき、同様に、ボルト穴１４に接触する接触点を多くできることから、伝熱効率の高いものとすることができる。
【実施例６】
【００７８】
次に、図１３を参照して、実施例６に係るボルトの締結構造７０について説明する。なお、実施例６でも、実施例１と重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。図１３は、実施例６に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。実施例６は、繊維部材７１を用いた伝熱機構１２となっている。以下、ボルトの締結構造７０について説明する。
【００７９】
図１３に示すように、実施例６のボルトの締結構造７０において、伝熱機構１２は、繊維部材７１と、押さえ板７２と、押さえバネ７３とを含んで構成されている。
【００８０】
繊維部材７１は、金属等の伝熱材料を用いて繊維状に形成されたものであり、例えば、スチールウールが適用される。繊維部材７１は、隙間Ｃに詰めて設けられ、隙間Ｃにおいて広がるように変形可能となっている。押さえ板７２は、隙間Ｃに収容可能な環状の薄板に形成されており、隙間Ｃに収容された繊維部材７１上に設置されている。押さえバネ７３は、軸方向のボルト穴１４側におけるナット１１の端面（下面）と、押さえ板７２のナット１１側の面（上面）との間に設けられている。押さえバネ７３は、ナット１１と押さえ板７２との間が離れる方向に付勢することで、繊維部材７１を圧縮する方向に押圧している。このため、繊維部材７１は、隙間Ｃの形状の変化に追従して変形する。
【００８１】
上記のボルトの締結構造７０を組み立てるボルトの締結方法において、先ず、伝熱機構配置工程Ｓ１２では、スタッドボルト１０とボルト穴１４との隙間Ｃに繊維部材７１を配置する。この後、伝熱機構配置工程Ｓ１２では、繊維部材７１上に押さえ板７２を配置すると共に、押さえ板７２上に押さえバネ７３を設置する。以上により、伝熱機構配置工程Ｓ１２が終了する。伝熱機構配置工程Ｓ１２の後、ボルト締結工程Ｓ１３が実行される。
【００８２】
以上のように、実施例６の構成によれば、押さえバネ７３により繊維部材７１を圧縮する方向に押圧することで、隙間Ｃにおいて繊維部材７１をスタッドボルト１０の径方向に広がる方向に変形させることができる。このため、繊維部材７１は、熱によって隙間Ｃが変化しても、変化する隙間Ｃに好適に追従して変形することができるため、ボルト穴１４とスタッドボルト１０との接触を維持することができる。よって、繊維部材７１は、熱によって隙間Ｃが変化しても、上部水平フランジ５ａからスタッドボルト１０へ熱を伝達することができる。
【００８３】
また、実施例６の構成によれば、入手し易い繊維部材７１を用いることができ、また、この繊維部材７１を用いて、隙間Ｃに容易に設置することができるため、伝熱機構１２を簡素で安価な構成とすることが可能となる。
【実施例７】
【００８４】
次に、図１４を参照して、実施例７に係るボルトの締結構造８０について説明する。なお、実施例７では、実施例１と重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。図１４は、実施例７に係るボルトの締結構造を軸方向に沿って切ったときの断面図である。実施例１では、スタッドボルト１０を下部水平フランジ５ｂの締結穴１５に締結したが、実施例７では、実施例２と同様に、下部水平フランジ５ｂに下部ボルト穴３５が貫通形成されており、スタッドボルト１０の軸方向の両側に、ナット１１がそれぞれ締結されている。以下、ボルトの締結構造８０について説明する。
【００８５】
図１４に示すように、実施例７のボルトの締結構造８０は、スタッドボルト１０と、一対のナット１１と、伝熱機構１２とを有している。なお、上部水平フランジ５ａ、下部水平フランジ５ｂ及び伝熱機構１２は、実施例２と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００８６】
スタッドボルト１０は、円柱形状に形成され、外周面にねじ溝が形成されている。つまり、スタッドボルト１０は、雄ねじとなっている。スタッドボルト１０は、その一端部（上端部）が上部ボルト穴３４から突出するように形成され、その他端部（下端部）が下部ボルト穴３５から突出するように形成されている。そして、スタッドボルト１０は、その一端部にナット１１ａが締結され、その他端部にナット１１ｂが締結される。このとき、スタッドボルト１０のねじ溝は、ナット１１ａ、１１ｂと締結する部分のみ形成されている。
【００８７】
一対のナット１１は、実施例１のナット１１と同様の構成であり、一方のナット１１ａが上部ボルト穴３４よりも大きく形成され、他方のナット１１ｂが下部ボルト穴３５よりも大きく形成されている。
【００８８】
以上のように、実施例７の構成によれば、車室のボルト穴が貫通穴である場合、つまり、上部水平フランジ５ａ及び下部水平フランジ５ｂが、上部ボルト穴３４及び下部ボルト穴３５によって貫通形成されている場合であっても、スタッドボルト１０及び一対のナット１１を用いることにより、車室を締結することができる。
【００８９】
なお、実施例１から実施例７の構成は、適宜組み合わせてもよい。例えば、実施例２の構成を、実施例３から６に適用してもよい。また、実施例１、実施例２、実施例５及び実施例６の構成では、押さえバネ２３，６４，７３を、ボルト穴１４のナット１１側（上部側）に設けたが、この構成に限らず、ボルト穴１４の底部側に設けてもよい。つまり、実施例１及び２において、押さえバネ２３は、第１テーパ部材２１及び第２テーパ部材２２が相対的に近づく方向に押圧可能であればよい。また、実施例５において、押さえバネ６４は、複数の粒子部材６１を圧縮する方向に押圧可能であればよい。さらに、実施例６において、押さえバネ７３は、繊維部材７１を圧縮する方向に押圧可能であればよい。
【００９０】
また、実施例１から実施例７において、ナット１１（またはボルト３１の頭部３１ａ）と、上部水平フランジ５ａ（または下部水平フランジ５ｂ）との間に、座金を設けた構成であってもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１  ボルトの締結構造
５ａ  上部水平フランジ
５ｂ  下部水平フランジ
１０  スタッドボルト
１１  ナット
１２  伝熱機構
１４  ボルト穴
１５  下部水平フランジの締結穴
１６  ナットの締結穴
２１  第１テーパ部材
２２  第２テーパ部材
２３  押さえバネ
３０  ボルトの締結構造（実施例２）
３１  ボルト
３１ａ  ボルトの頭部
３１ｂ  ボルトの軸部
３４  上部ボルト穴
３５  下部ボルト穴
４０  ボルトの締結構造（実施例３）
４１  板バネ
４１ａ  板バネの頂部
４１ｂ  板バネの谷部
５０  ボルトの締結構造（実施例４）
５１  板バネ
５１ａ  板バネの頂部
５１ｂ  板バネの谷部
６０  ボルトの締結構造（実施例５）
６１  粒子部材
６２  収容ネット
６３  押さえ板
６４  押さえバネ
７０  ボルトの締結構造（実施例６）
７１  繊維部材
７２  押さえ板
７３  押さえバネ
Ｃ  隙間
Ｐ１  ボルト接触面
Ｐ２  第１テーパ面
Ｐ３  穴接触面
Ｐ４  第２テーパ面
Ｐ５  車室合わせ面
【図１】
2014095436.tif 000003
【図２】
2014095436.tif 000004
【図３】
2014095436.tif 000005
【図４】
2014095436.tif 000006
【図５】
2014095436.tif 000007
【図６】
2014095436.tif 000008
【図７】
2014095436.tif 000009
【図８】
2014095436.tif 000010
【図９】
2014095436.tif 000011
【図１０】
2014095436.tif 000012
【図１１】
2014095436.tif 000013
【図１２】
2014095436.tif 000014
【図１３】
2014095436.tif 000015
【図１４】
2014095436.tif 000016