(57)【要約】【課題】簡易な構成により、シール性の低下を抑制しつつ、繋いだ排気管同士の相対的な揺動を吸収することのできる排気管継手を提供する。【解決手段】この排気管継手１００は、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２との間にシール部材１１０を挟み、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とをボルト１２０で締結することにより、第２の排気管２００と第１の排気管３００とを繋ぐ。第１のフランジ１０１には、第１のボルト孔１０３よりも外側の部分に、第２のフランジ１０２に向かって突出する突出部１０５が設けられている。これにより、ボルト１２０で締結した際に、突出部１０５が第２のフランジ１０２に当接し、第１のフランジ１０１における第１のボルト孔１０３が設けられている部分と、第２のフランジ１０２における第２のボルト孔１０４が設けられている部分との間に空隙が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の排気管のそれぞれに設けられたフランジ同士の間にシール部材を挟み、前記フランジ同士をボルトで締結することにより、前記一対の排気管を繋ぐ排気管継手であり、
締結される一対のフランジのうち、少なくとも一方のフランジにおけるボルト孔よりも外側の部分に、他方のフランジに向かって突出する突出部が設けられており、
ボルトで締結した際に、前記突出部が他方のフランジに当接し、前記一対のフランジの前記ボルト孔が設けられている部分同士の間に空隙が形成される
ことを特徴とする排気管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気管に設けられたフランジ同士を締結して排気管を繋ぐ排気管継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排気管に設けられたフランジを締結するボルトと、フランジとの間にコイルばねを介在させ、コイルばねを介して排気管を締結した排気管継手が開示されている。
【０００３】
このようにコイルばねを介して排気管を締結することにより、コイルばねによる付勢力を利用してシール性の低下を抑制しつつ、繋いだ排気管同士の相対的な揺動を吸収して耐久性を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８‐０９５８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような排気管継手では、コイルばねによってフランジに付勢力を作用させることにより、繋いだ排気管同士の相対的な揺動を許容しながらもシール性を確保している。そのため、コイルばねが必要になり、継手の構造が複雑になってしまう。
【０００６】
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成により、シール性の低下を抑制しつつ、繋いだ排気管同士の相対的な揺動を吸収することのできる排気管継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための排気管継手は、一対の排気管のそれぞれに設けられたフランジ同士の間にシール部材を挟み、前記フランジ同士をボルトで締結することにより、前記一対の排気管を繋ぐものである。この排気管継手では、締結される一対のフランジのうち、少なくとも一方のフランジにおけるボルト孔よりも外側の部分に、他方のフランジに向かって突出する突出部が設けられている。そして、ボルトで締結した際に、前記突出部が他方のフランジに当接し、前記一対のフランジの前記ボルト孔が設けられている部分同士の間に空隙が形成されるようになっている。
【０００８】
上記構成によれば、一方のフランジに設けられた突出部が他方のフランジに当接し、ボルト孔が設けられている部分同士の間に空隙が形成されるため、ボルトで締結したときにフランジが撓み、フランジが弾性変形した状態になる。
【０００９】
そのため、弾性変形したフランジの復元力を利用して、コイルばねを備える排気管継手と同様に、シール性の低下を抑制することができる。
また、フランジ同士の間に空隙が存在しているため、フランジが空隙の内側に変形可能であり、繋がれた排気管同士の相対的な揺動をこうしたフランジの変形によって吸収することができる。
【００１０】
したがって、フランジの広範囲に応力を分散させ、フランジの付け根の部分への応力の集中を抑制しつつ、繋がれた排気管同士の相対的な揺動を吸収することができる。
すなわち、上記構成によれば、コイルばねなどを用いることなく、簡易な構成により、シール性の低下を抑制しつつ、繋いだ排気管同士の相対的な揺動を吸収することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態の排気管継手の正面図。
【図２】同実施形態にかかる排気管継手の図１における２−２線に沿った部分の断面図。
【図３】同実施形態にかかる排気管継手の締結過程におけるフランジの状態を示す断面図。
【図４】同実施形態にかかる排気管継手の締結完了時におけるフランジの状態を示す断面図。
【図５】比較例の排気管継手によって繋がれている排気管の一方が傾いたときの状態を示す断面図。
【図６】同実施形態にかかる排気管継手によって繋がれている排気管の一方が傾いたときの状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、排気管継手の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、この実施形態にかかる排気管継手１００は、第２の排気管２００に設けられた第２のフランジ１０２と、第１の排気管３００に設けられた第１のフランジ１０１とをシール部材１１０を挟んだ状態でボルト１２０及びナット１３０によって締結することにより、第１の排気管３００と第２の排気管２００とを繋ぐものである。
【００１３】
図２に示すように、第２のフランジ１０２は、第２の排気管２００の端部に溶接されている。なお、第２のフランジ１０２は、金属の薄板をプレス加工することによって形成されている。
【００１４】
この第２のフランジ１０２には、ボルト１２０が挿通される第２のボルト孔１０４が、図２に示すように第２の排気管２００及び第１の排気管３００の中心軸Ｘを挟んで対称な位置に１つずつ、合計２つ設けられている。
【００１５】
また、第１のフランジ１０１は、第１の排気管３００の端部に溶接されている。なお、第１のフランジ１０１も、第２のフランジ１０２と同様に金属の薄板をプレス加工することによって形成されている。
【００１６】
この第１のフランジ１０１には、ボルト１２０が挿通される第１のボルト孔１０３が、図２に示すように第２の排気管２００及び第１の排気管３００の中心軸Ｘを挟んで対称な位置に１つずつ、合計２つ設けられている。
【００１７】
こうした第１のフランジ１０１における第１のボルト孔１０３の配設位置、並びに第２のフランジ１０２における第２のボルト孔１０４の配設位置は、図２に示すように、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とを重ねた際に、これら第１のボルト孔１０３と第２のボルト孔１０４とが重なるように設定されている。これにより、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とを重ねた際に、これら第１のボルト孔１０３と第２のボルト孔１０４とにボルト１２０を挿通させることができるようになっている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、第１のフランジ１０１では、中心軸Ｘを挟むように位置する２つ第１のボルト孔１０３の中心同士を結ぶ直線に沿った方向における第１のフランジ１０１の外側の端部が折り曲げられている。そして、この折り曲げられた部分が、第２のフランジ１０２に向かって突出する突出部１０５になっている。
【００１９】
この排気管継手１００によって第１の排気管３００と第２の排気管２００とを繋ぐ際には、第１の排気管３００に溶接された第１のフランジ１０１と、第２の排気管２００に溶接された第２のフランジ１０２とを対向させ、これら第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２との間にシール部材１１０を挟む。
【００２０】
なお、この排気管継手１００におけるシール部材１１０は、主材料として膨張黒鉛を用い、補強材としてステンレスの芯材を組み合わせた複合材料を利用したものであり、円環状に形成されている。
【００２１】
そして、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２との間にシール部材１１０を挟んだ状態で、ボルト１２０を第１のフランジ１０１側から第１のボルト孔１０３と第２のボルト孔１０４とに挿通させる。
【００２２】
その上で、ボルト１２０に第２のフランジ１０２側からナット１３０を螺合させ、ボルト１２０を締め付けることによって第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とを締結する。
【００２３】
こうしてシール部材１１０を挟んだ状態で、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とがボルト１２０及びナット１３０によって締結されることにより、図２に示すように第２の排気管２００と第１の排気管３００とが連結された状態になる。
【００２４】
次に、図３及び図４を参照して、この排気管継手１００の構成についてさらに詳しく説明する。
図３に示すように、本実施形態の排気管継手１００におけるボルト１２０には、螺子山が形成されている螺子部１２２の根本の部分に、円柱状の段付き部１２１が設けられている。
【００２５】
この段付き部１２１は、その高さｈ１が、第１のフランジ１０１の突出部１０５の高さｈ２よりも小さくなるように設計されている。そして、この段付き部１２１の直径は、第１のフランジ１０１に設けられた第１のボルト孔１０３の直径よりも小さく、且つ第２のフランジ１０２に設けられた第２のボルト孔１０４の直径よりも大きくなっている。
【００２６】
また、図３の右側に示すようにこの排気管継手１００におけるシール部材１１０の第１のフランジ１０１側の面は、一部が突出している。そして、この突出した部分は、その断面の形状が円弧状になっている。
【００２７】
こうした第１のフランジ１０１やシール部材１１０を備える排気管継手１００において、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とを締結する際にボルト１２０を締め付けていくと、図３に示すように、シール部材１１０におけるこの突出した部分が、はじめに第１のフランジ１０１に当接することになる。
【００２８】
そして、さらにボルト１２０を締め付けていくと、シール部材１１０を変形させながら第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とが近づいていき、第１のフランジ１０１の突出部１０５が第２のフランジ１０２に当接するようになる。
【００２９】
上述したように、第１のフランジ１０１の突出部１０５の高さｈ２は、ボルト１２０の段付き部１２１の高さｈ１よりも大きいため、段付き部１２１が第２のフランジ１０２に当接するまでボルト１２０を締め付けると、図４に示すように第１のフランジ１０１が撓み、第１のフランジ１０１が弾性変形した状態になる。
【００３０】
なお、本実施形態の排気管継手１００では、このように段付き部１２１が第２のフランジ１０２に当接するまでボルト１２０を締め付けることにより締結を完了させる。
なお、説明の便宜上、図４では第１のフランジ１０１が変形している様子を実際よりも誇張して表現している。
【００３１】
このように本実施形態の排気管継手１００では、第１のフランジ１０１を弾性変形させた状態で第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とが締結されている。
また、第１のフランジ１０１は、突出部１０５の部分のみで第２のフランジ１０２と当接している。
【００３２】
そのため、ボルト１２０による締結が完了した状態では、図２や図４に示すように、第１のフランジ１０１における第１のボルト孔１０３が形成されている部分と、第２のフランジ１０２における第２のボルト孔１０４が形成されている部分との間に、空隙が形成されている。
【００３３】
次に本実施形態にかかる排気管継手１００の作用について図５及び図６を参照して説明する。
なお、図５は比較例としての排気管継手５００の断面図である。
【００３４】
図５に示すように、この排気管継手５００では、第１の排気管３００に溶接された第１のフランジ５０１に第１のボルト孔５０３が設けられているとともに、第２の排気管２００に溶接された第２のフランジ５０２に第２のボルト孔５０４が設けられている。
【００３５】
そして、第１のフランジ５０１と第２のフランジ５０２との間にシール部材５１０を挟んだ状態で、ボルト５２０を第１のフランジ５０１側から第１のボルト孔５０３と第２のボルト孔５０４とに挿通させ、このボルト５２０に第２のフランジ１０２側からナット５３０を螺合させて第１のフランジ５０１と第２のフランジ５０２とを締結している。
【００３６】
なお、第１のフランジ５０１には、排気管継手１００における第１のフランジ１０１に設けられているような突出部は設けられていない。そのため、この排気管継手５００では、第１のフランジ５０１における第１のボルト孔５０３が設けられている部分と、第２のフランジ５０２における第２のボルト孔５０４が設けられている部分とが密着しており、第１のフランジ５０１と第２のフランジ５０２との間には空隙が設けられていない。
【００３７】
こうした排気管継手５００によって第１の排気管３００と第２の排気管２００とを繋いでいる場合、図５に示すように、第１の排気管３００に矢印で示す方向の荷重が作用し、第１の排気管３００が第２の排気管２００に対して右側に傾いたときには、第１のフランジ５０１における点Ｅ及び点Ｆで示す部分に応力が集中的に作用することになる。
【００３８】
これは、第１のフランジ５０１と第２のフランジ５０２とが密着しており、第１の排気管３００が傾いたときに第１の排気管３００に溶接されている第１のフランジ５０１に変形の余地があまりないためである。
【００３９】
これに対して、図６に示すように、本実施形態の排気管継手１００では、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２との間に空隙が形成されている。そのため、図６に示すように、第１の排気管３００に矢印で示す方向の荷重が作用し、第１の排気管３００が第２の排気管２００に対して右側に傾いたときに、第１のフランジ１０１がこの空隙の内側に変形可能になっている。そのため、本実施形態の排気管継手１００では、こうした荷重の作用により第１の排気管３００が傾いたときに、第１のフランジ１０１が変形し、第１のフランジ１０１における点Ａや点Ｂで示す第１の排気管３００と溶接されている部分の近傍だけでなく、点Ｃや点Ｄで示す部分にも応力が作用するようになる。
【００４０】
すなわち、本実施形態の排気管継手１００では、第１の排気管３００が第２の排気管２００に対して傾いた場合に作用する応力を、第１のフランジ１０１の広範囲に分散させることができる。そのため、第１の排気管３００と第２の排気管２００とが相対的に揺動した場合に応力集中が生じにくくなる。
【００４１】
また、図４を参照して説明したように、本実施形態の排気管継手１００では、第１のフランジ１０１が弾性変形した状態で、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とが締結されている。そのため、シール部材１１０がクリープし、応力緩和を起こした場合でも第１のフランジ１０１の復元力によりシール部材１１０に荷重が作用し続ける。そのため、シール性が確保されるようになる。
【００４２】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）第１のフランジ１０１に設けられた突出部１０５が第２のフランジ１０２に当接し、第１のボルト孔１０３が設けられている部分と第２のボルト孔１０４が設けられている部分との間に空隙が形成されるため、ボルト１２０で締結したときに第１のフランジ１０１が撓み、第１のフランジ１０１が弾性変形した状態になる。そのため、弾性変形した第１のフランジ１０１の復元力を利用して、コイルばねを備える排気管継手と同様に、シール性の低下を抑制することができる。
【００４３】
また、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２との間に空隙が存在しているため、第１のフランジ１０１や第２のフランジ１０２が空隙の内側に変形可能であり、第１の排気管３００と第２の排気管２００との相対的な揺動をこうした第１のフランジ１０１及び第２のフランジ１０２の変形によって吸収することができる。
【００４４】
したがって、第１のフランジ１０１や第２のフランジ１０２の広範囲に応力を分散させ、第１のフランジ１０１や第２のフランジ１０２の付け根の部分への応力の集中を抑制しつつ、この排気管継手１００によって繋がれた第１の排気管３００と第２の排気管２００との相対的な揺動を吸収することができる。
【００４５】
すなわち、この排気管継手１００によれば、コイルばねなどを用いることなく、簡易な構成により、シール性の低下を抑制しつつ、この排気管継手１００によって繋がれた第１の排気管３００と第２の排気管２００との相対的な揺動を吸収することができるようになる。
【００４６】
（２）シール部材１１０の主材料がステンレスや銅などの金属と比較して変形しやすい膨張黒鉛であるため、ボルト１２０及びナット１３０により第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とを締結した際に、シール部材１１０が第１のフランジ１０１及び第２のフランジ１０２となじみやすい。
【００４７】
（３）シール部材１１０に補強材としてステンレスの芯材を入れているため、シール部材１１０を膨張黒鉛のみで構成した場合と比較してシール部材１１０の耐久性が向上し、シール性の低下を抑制できる。
【００４８】
（４）シール部材１１０の第１のフランジ１０１側の面を断面が円弧状になるように突出させているため、第１のフランジ１０１とシール部材１１０との接触面積を小さくし、シール面における面圧を確保することができる。したがって、シール性の確保に必要な締結荷重を小さくすることができる。
【００４９】
（５）上記実施形態の排気管継手１００では、第１のフランジ１０１や第２のフランジ１０２を厚くして耐久性を確保するのではなく、薄板状の第１のフランジ１０１の弾性変形を利用して耐久性を確保するようにしている。そのため、第１のフランジ１０１や第２のフランジ１０２を厚くして耐久性を確保する場合と比較して、第１のフランジ１０１や第２のフランジ１０２を構成するために必要な素材の量を削減できる。
【００５０】
なお、耐蝕性の高い素材を用いる場合など、単価の高い素材を用いて第１のフランジ１０１や第２のフランジ１０２を形成する場合には、第１のフランジ１０１や第２のフランジ１０２を厚くして耐久性を確保する場合にコストが増大しやすくなる。
【００５１】
すなわち、本実施形態の排気管継手１００のように第１のフランジ１０１や第２のフランジ１０２を構成するための素材の量の増やすことなく耐久性を確保することのできる構成は、単価の高い素材を用いて第１のフランジ１０１や第２のフランジ１０２を形成する場合に、特にコスト削減に貢献することになる。
【００５２】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、第１のフランジ１０１の端部を折り曲げることにより、突出部１０５を形成する構成を例示した。
【００５３】
これに対して、第２のフランジ１０２に突出部１０５を当接させることにより、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２との間に空隙を形成した状態で、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とを締結させることができるのであれば、突出部１０５の形状や、突出部１０５を形成する方法は適宜変更可能である。
【００５４】
たとえば、突出部１０５は、第１のフランジ１０１の表面にリブを溶接することによって形成したものであってもよい。
また、突出部１０５を半球状に形成し、その先端部を第２のフランジ１０２に当接させるようにしてもよい。
【００５５】
・上記実施形態では、第１のフランジ１０１の端部に突出部１０５を形成する構成を例示したが、突出部１０５の位置は、第１のボルト孔１０３よりも第１のフランジ１０１の外側であればよく、第１のフランジ１０１の端部でなくてもよい。
【００５６】
たとえば、第１のフランジ１０１の外側の端部と第１のボルト孔１０３との間の位置に突出部１０５を設けるようにしてもよい。
・上記実施形態では、第１のフランジ１０１に突出部１０５を設け、締結時に突出部１０５を第２のフランジ１０２に当接させる構成を例示した。しかし、少なくとも一方のフランジに、他方のフランジに向かって突出する突出部が設けられていれば、上記実施形態の排気管継手１００と同様に、フランジ同士の間に隙間を形成することができ、上記の（１）と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
したがって、第１のフランジ１０１に第２のフランジ１０２に向かって突出する突出部１０５を設ける構成に替えて、第２のフランジ１０２に第１のフランジ１０１に向かって突出する突出部を設けるようにする構成を採用することもできる。
【００５８】
この場合には、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とを締結した際に、第２のフランジ１０２に設けられた突出部が第１のフランジ１０１に当接し、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２との間に空隙が形成されるようになる。すなわち、こうした構成を採用した場合にも、上記実施形態と同様に、上記（１）と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２の双方に突出部を設ける構成を採用することもできる。なお、この場合にも、ボルト１２０で締結したときに、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２との間に空隙が形成されれば、上記（１）と同様の効果を得ることができるようになる。そのため、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２との間に空隙が形成されるようになるのであれば、第１のフランジ１０１に設けられた突出部１０５と第２のフランジ１０２に設けられた突出部とが当接するように各突出部の位置を設定してもよい。また、第１のフランジ１０１の突出部１０５が第２のフランジ１０２における突出部以外の部分に当接するとともに、第２のフランジ１０２の突出部が第１のフランジ１０１における突出部１０５以外の部分に当接するように各突出部の位置を設定してもよい。
【００６０】
・上記実施形態では、主材料として膨張黒鉛を用い、補強材としてステンレスの芯材を組み合わせた複合材料を利用したシール部材１１０を備えた構成を例示した。しかし、シール部材１１０は、必ずしも膨張黒鉛とステンレスの芯材との複合材料を用いたものでなくてもよい。
【００６１】
たとえば、シール部材１１０の芯材の素材を他の金属などに変更することもできる。
また、耐クリープ性を確保できるのであれば、芯材を省略して膨張黒鉛のみからなるシール部材１１０を採用してもよい。
【００６２】
さらに、膨張黒鉛を用いたシール部材１１０に限らず、銅などの金属製のシール部材を用いるようにしてもよい。
・上記実施形態では、シール部材１１０の第１のフランジ１０１側の面に突出した部分を設ける構成を例示したが、シール部材１１０の第２のフランジ１０２側の面にも突出した部分を設けるようにしてもよい。
【００６３】
また、シール部材１１０における突出した部分は必ずしも断面が円弧状になっていなくてもよく、その形状は適宜変更可能である。
たとえば、突出した部分は断面が矩形であってもよいし、三角形であってもよい。
【００６４】
さらに、シール部材１１０にこうした突出した部分を設けずにシール面を平坦な形状にしてもよい。ただし、この場合には、接触面積を小さくしてシール性の確保に必要な締結荷重を低減させるという上記の（４）の効果は得られなくなる。
【００６５】
・上記実施形態では、ボルト１２０に円柱形状の段付き部１２１を設けた構成を例示したが、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２との間に空隙を形成した状態で、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とを締結させることができるのであれば、ボルト１２０の形状は適宜変更可能である。
【００６６】
たとえば、段付き部１２１は必ずしも円柱状である必要はなく、段付き部１２１を断面が矩形の柱状に形成するようにしてもよい。
また、空隙を確保した状態で第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とを締結させることができるのであれば、ボルト１２０に段付き部１２１が設けられていなくてもよい。
【００６７】
・上記実施形態では、第１のフランジ１０１及び第２のフランジ１０２をプレス加工によって形成することを例示したが、第１のフランジ１０１及び第２のフランジ１０２は、プレス加工に限らず、他の加工方法によって形成してもよい。
【００６８】
・上記実施形態では、２箇所をボルト１２０とナット１３０により締結する構成を例示したが、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２との間に空隙を形成した状態で、第１のフランジ１０１と第２のフランジ１０２とを締結することができるのであれば、上記（１）の効果を得ることができるため、締結箇所の数は、２つに限らない。
【００６９】
たとえば、第１のボルト孔１０３及び第２のボルト孔１０４をそれぞれ３つ以上設け、３箇所以上をボルト１２０とナット１３０により締結する構成を採用することもできる。
また、シール性を確保しつつ、第１の排気管３００と第２の排気管２００とを繋ぐことができるのであれば、第１のボルト孔１０３及び第２のボルト孔１０４をそれぞれ１つずつ設け、１箇所をボルト１２０とナット１３０により締結する構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１００…排気管継手、１０１…第１のフランジ、１０２…第２のフランジ、１０３…第１のボルト孔、１０４…第２のボルト孔、１０５…突出部、１１０…シール部材、１２０…ボルト、１２１…段付き部、１３０…ナット、２００…第２の排気管、３００…第１の排気管、５００…排気管継手、５０１…第１のフランジ、５０２…第２のフランジ、５０３…第１のボルト孔、５０４…第２のボルト孔、５１０…シール部材、５２０…ボルト、５３０…ナット。
【図１】
2015165099.tif 000003
【図２】
2015165099.tif 000004
【図３】
2015165099.tif 000005
【図４】
2015165099.tif 000006
【図５】
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【図６】
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