(57)【要約】【課題】分岐接続体としての枝管や継手金具の内端周縁部に発生する応力集中を軽減して内圧疲労強度を向上させることが可能な燃料蓄圧容器における分岐接続体の接続構造を提供する。【解決手段】蓄圧容器の周壁部に設けた貫孔の少なくとも軸方向位置の内周壁面部に偏平部が設けられ、前記貫孔に分岐接続体を深く挿入して該分岐接続体の先端部を容器内周壁面より前記流通路内部もしくは容器内部まで突出させて接続構成してなる枝管の接続構造において、前記偏平部の幅または径を少なくともろう付けのフィレットの最大幅または最大径より大きくしたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状もしくは球面状の内周湾曲壁面を有する燃料容器内にあって、内部の流通路に通ずる円筒状容器の軸方向にわたる周壁部もしくは球状容器の周壁部に少なくとも１つの個所での貫孔を設け、該貫孔に分岐枝管もしくは分岐継手金具からなる分岐接続体を嵌挿した状態をもって相互に接合して接続構成してなる接続構造であって、前記貫孔の少なくとも軸方向位置の内周壁面部に偏平部が設けられ、前記貫孔に分岐接続体を深く挿入して該分岐接続体の先端部を容器内周壁面より前記流通路内部もしくは容器内部まで突出させて接続構成してなる円筒状燃料蓄圧容器もしくは球状燃料蓄圧容器における分岐接続体の接続構造において、前記偏平部の幅または径を少なくともろう付けのフィレットの最大幅または最大径より大きくしたことを特徴とする燃料蓄圧容器における分岐接続体の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧燃料多岐管や高圧燃料ブロックのような円筒状燃料蓄圧容器や球状燃料蓄圧容器における分岐枝管もしくは分岐継手金具による接続体の接続構造に係り、特にディーゼル内燃機関での１０００ｋｇｆ／ｃｍ２以上にも及ぶ高圧燃料を供給する燃料蓄圧容器における分岐接続体の接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円筒状の内周壁面を有する円筒状燃料蓄圧容器は、内部を流通路とする円筒状燃料容器としての円筒状容器に、分岐接続体としての枝管を直接または継手金具等を介して接続した構成となしたもので、その接続構造として、円筒状容器の周壁部に設けた該流通路に通ずる貫孔に枝管側の管径そのままの接続端部を嵌挿した状態をもって相互に接合（ろう着等）して接続構成したものが知られている。
【０００３】
また、球面状の内周壁面を有する球状燃料蓄圧容器は、少なくとも一部に球面状の内周壁面を有する空間となす球状燃料容器としての球状容器に、分岐接続体としての枝管を直接または継手金具等を介して接続した構成となしたもので、その接続構造としては、球状容器の周壁部に設けた該空間に通ずる貫孔に枝管側の管径そのままの接続端部を嵌挿した状態をもって相互に接合（ろう着等）して接続構成したものが知られている。
【０００４】
しかしながら、このような接続構造にあっては、１０００ｋｇｆ／ｃｍ２以上にも及ぶ高圧流体の絶えず繰返される供給圧力の急激な変動と、特に機関からの加振及び雰囲気温度の上昇、下降による相手部材（相手座面）どうしの相対寸法変化に起因して、該分岐接続体としての枝管の蓄圧容器開口内端部に大きな応力が発生し、当該開口内端部が起点となって亀裂が生じ易く、しばしば燃料の漏れ等を招く可能性があった。
【０００５】
かかる対策として、本発明者は、分岐接続体としての枝管や継手金具の内端周縁部に発生する最大応力値を下げて内圧疲労強度を向上させることが可能な燃料蓄圧容器における分岐接続体の接続構造を先に提案した（特願２００２−３４２８２０）。
【０００６】
この接続構造は、円筒状もしくは球面状の内周湾曲壁面を有する燃料容器内にあって、内部の流通路に通ずる円筒状容器の軸方向にわたる周壁部もしくは球状容器の周壁部に少なくとも１つの個所での貫孔を設け、該貫孔に分岐枝管もしくは分岐継手金具からなる分岐接続体を嵌挿した状態をもって相互に接合して接続構成してなる接続構造であって、前記貫孔の少なくとも軸方向位置の内周壁面部に偏平部が設けられ、前記貫孔に分岐接続体を深く挿入して該分岐接続体の先端部を容器内周壁面より前記流通路内部もしくは容器内部まで突出させて接続構成したものである。
【０００７】
図５は円筒状燃料容器における分岐接続体の接続構造の一例を示したもので、内部を流通路３１−１となした円筒状の内周壁面を有する円筒状容器３１の軸方向にわたる周壁部の内周壁面に偏平部３１−２を設け、この偏平部に接して穿設した貫孔３１−３に枝管３２の接続端部３２−２を挿入するとともに、該接続端部３２−２を深く挿入して該枝管の先端部を偏平部３１−２より流通路３１−１内部まで突出させて突出部３２−３を形成した状態をもって相互にろう付けして接続構成したものである。３２−１は流路、３３はろう付けフィレットである。
【０００８】
図６は球状燃料容器における分岐接続体の接続構造の一例を示したもので、内部が球状の空間４１−１となした球面状の内周壁面を有する球状容器４１の周壁部の内周壁面に偏平部４１−２を設け、この偏平部に接して穿設した貫孔４１−３に枝管３２の接続端部３２−２を挿入するとともに、該接続端部３２−２を深く挿入して該枝管の先端部を偏平部４１−２より空間４１−１内部まで突出させて突出部３２−３を形成した状態をもって相互にろう付けして接続構成したものである。
【０００９】
すなわち、上記した接続構造は、分岐接続体の先端部を円筒状容器または球状容器の偏平部内周壁面より深く挿入して流通路内部に突出させることにより、分岐接続体としての枝管や継手金具の内端周縁部に発生する疲労応力を、その突出部にかかる内圧と外圧との相殺により軽減するのみならず、偏平部内周壁面による形状効果に伴なう応力分散作用により、分岐接続体としての枝管や継手金具の内端周縁部に発生する最大引張応力値をよりいっそう下げるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、円筒状容器または球状容器の内周壁面に接合用貫孔に接するように偏平部を設け、この偏平部に接して穿設された貫孔に分岐接続体の先端部を該偏平部内周壁面より深く挿入して流通路内部に突出させてろう付け等の手段により接続してなる接続構造の場合、以下に記載する問題点があることが知見された。即ち、円筒状容器を例にとり説明すると、図７〜図９に示すように、円筒状容器３１の内周壁面に接合用貫孔３１−２に接するように設けた最大幅Ｚの偏平部３１−３に対し、ろう付けにより最大幅Ｙのフィレット３１−４が生じた場合、偏平部３１−３の端部Ｆ１の外側に、ろう付けにより生じるフィレット３１−４の端部Ｆ２が重なり位置する。その結果、図８に示すごとく、偏平部３１−３とフィレット３１−４の交点であるＱ１〜Ｑ４の４か所の各点に応力集中が起こり、この応力集中の相乗効果により内圧疲労強度の低下をもたらし、Ｑ１〜Ｑ４の各点が疲労破壊時の起点となることが判明した。このような現象は、偏平端部Ｆ１とフィレット端部Ｆ２がほぼ同一箇所あるいは近傍している場合にも同様に発生する。またこのような現象は、球状容器の場合も同様である。
【００１１】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、前記フィレット端部と偏平端部の部分に大きな応力集中が発生しない構造とすることによって、内圧疲労強度の優れた耐久性に富む燃料蓄圧容器における分岐接続体の接続構造を提案しようとするものである。
【００１２】
本発明に係る燃料蓄圧容器における分岐接続体の接続構造は、前記フィレット端部の外側に偏平端部が位置するように偏平部を形成することにより、応力集中の相乗効果による内圧疲労強度の低下を防止する方法であり、その要旨は、円筒状もしくは球面状の内周湾曲壁面を有する燃料容器内にあって、内部の流通路に通ずる円筒状容器の軸方向にわたる周壁部もしくは球状容器の周壁部に少なくとも１つの個所での貫孔を設け、該貫孔に分岐枝管もしくは分岐継手金具からなる分岐接続体を嵌挿した状態をもって相互に接合して接続構成してなる接続構造であって、前記貫孔の少なくとも軸方向位置の内周壁面部に偏平部が設けられ、前記貫孔に分岐接続体を深く挿入して該分岐接続体の先端部を容器内周壁面より前記流通路内部もしくは容器内部まで突出させて接続構成してなる円筒状燃料蓄圧容器もしくは球状燃料蓄圧容器における分岐接続体の接続構造において、前記偏平部の幅または径を少なくともろう付けのフィレットの最大幅または最大径より大きくした点にある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の円筒状の内周壁面を有する円筒状燃料容器における分岐接続体の接続構造に係る枝管による接続部の実施例を示す断面図、図２は図１のａーａ矢示図、図３は本発明の球面状の内周壁面を有する球状燃料容器における分岐接続体の接続構造に係る枝管による接続部の実施例を示す断面図、図４は図３のｂーｂ矢示図である。
【００１４】
図１に示す円筒状の内周壁面を有する円筒状容器１は、内部を流通路１−１、となして管径２５ｍ／ｍ程度以上の高圧配管用炭素鋼管あるいはステンレス鋼管等の厚肉鋼管材からなるものである。この円筒状容器１は、該流通路１−１に通じて軸方向にわたる周壁部の内周壁面に単数もしくは周方向あるいは軸方向に間隔を保持して複数個所での偏平部１−２を設け、この偏平部に接しかつ該偏平部の軸芯方向中心線とその中心をほぼ一致させて貫孔１−３を有している。
【００１５】
一方、分岐接続体としての枝管２は、共に管径１５ｍ／ｍ程度以下の前記円筒状容器１と同種鋼管材もしくは鋼材からなるものである。２−１は流路である。
【００１６】
図１、図２に示す接続構造は、内部を流通路１−１となした円筒状の内周壁面を有する円筒状容器１の軸方向にわたる周壁部の内周壁面に、例えば外圧方式にて押圧力を付与して偏平部１−２を設け、この偏平部に接して貫孔１−３を穿設したもので、枝管２は貫孔１−３に管径そのままの接続端部２−２を深く挿入して該枝管２の先端部を偏平部１−２より流通路１−１内部まで突出させて突出部２−３を形成した状態をもって相互にろう付けにて接合して接続構成するものであって、その際前記偏平部１−２は該偏平端部Ｆ１がこの側のろう付けのフィレット３のフィレット端部Ｆ２より所望の径方向幅（間隔）ｋを隔てて外側に位置するように形成する。すなわち、偏平部１−２の最小幅（径）Ｄ１をろう付けのフィレット３の最大幅（径）Ｗ１より径方向幅ｋ大きくする。
【００１７】
また、図３、図４に示す球面状の内周壁面を有する球状容器１１は、内部に直径５０ｍ／ｍ程度の球面状部を有する空間１１−１が形成され、枝管１２が接続される周壁部は１５ｍ／ｍ程度以上の厚肉で、容器自体は炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等の各種鋼材からなるものである。なおここでは、球状容器１１の周壁部の内周壁面に単数もしくは間隔を保持して複数個所での偏平部１１−２を設け、この偏平部に接して貫孔１１−３を有する球状容器を例示した。
すなわち、図３、図４に示す接続構造は、内部が球状の空間１１−１となした球面状の内周壁面を有する球状容器１１の周壁部の内周壁面に偏平部１１−２を設けたもので、この場合も図４と同様、枝管１２は前記偏平部１１−２に接して設けた貫孔１１−３に管径そのままの接続端部１２−２を深く挿入して該枝管１２の先端部を偏平部１１−２より空間１１−１内部まで突出させて突出部１２−３を形成した状態をもって相互にろう付けして接続構成するものであって、この接続構造の場合も、前記と同様、偏平部１１−２は該偏平端部Ｆ１１がこの側のろう付けのフィレット１３のフィレット端部Ｆ１２より所望の径方向幅（間隔）ｋを隔てて外側に位置するように形成する。すなわち、球状容器１１の場合は、図４に示すように、円形の偏平部１１−２の直径Ｄ１１をろう付けのフィレット１３の最大径Ｗ１１より径方向幅ｋ大きくする。
【００１８】
一方、分岐接続体としての枝管１２は、前記枝管２と同様、管径２０ｍ／ｍ程度以下の前記円筒状容器１または球状容器１１と同種鋼管材もしくは鋼材からなるものである。１２−１は流路である。
【００１９】
本発明における前記ｋの寸法は、特に限定するものではないが、少なくとも０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上とするのが適当である。すなわち、０．５ｍｍ未満では、フィレット端部Ｆ１２と偏平端部Ｆ１１間の隙間がほとんどなくなり、当該部分に大きな応力集中が発生し、この応力集中の相乗効果により内圧疲労強度の低下をもたらすためである。
【００２０】
なお、本発明における上記偏平部の形成方法としては、例えば外圧方式にて押圧力を付与して内周面に偏平部を形成する方法や、鍛造時に内周壁面に偏平部を形成する方法、押出し成形時に偏平部を形成する方法等を採用することができる。このうち、外圧方式にて押圧力を付与して内周壁面に偏平部を形成する方法では、偏平部は内方に突出する円弧状面を含む面となる場合がある。したがって、本発明における偏平部は、完全な平坦面ではなく前記円弧状面、楕円状面等、種々の曲面形状を呈した湾曲した丘状の膨出面を含むことはいうまでもない。
【００２１】
また、本発明における枝管２、１２からなる分岐接続体のろう付け接合手段としては、銅ろう付け、銀ろう付け、ニッケルろう付けなどの炉中ろう付けが好ましい。
【００２２】
本発明では、上記のごとく円筒状容器または球状容器の内周壁面に形成する偏平部の幅または径を少なくともろう付けのフィレットの最大幅または最大径より大きくすることにより、ろう付けフィレット端部と偏平端部の部分に応力集中の発生がなくなり、大きな内圧疲労強度が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による円筒状燃料蓄圧容器や球状燃料蓄圧容器における分岐接続体の接続構造は、円筒状容器または球状容器の内周壁面に形成する偏平部の外側端部をろう付けフィレットの最大端部の外側に所望の距離隔てて位置させることにより、蓄圧容器開口端部における疲労応力を著しく軽減せしめ、内圧疲労強度を大幅に向上できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円筒状の内周壁面を有する円筒状燃料容器における分岐接続体の接続構造に係る枝管による接続部の実施例を示す断面図である。
【図２】図１のａーａ矢示図である。
【図３】本発明の球面状の内周壁面を有する球状燃料容器における分岐接続体の接続構造に係る枝管による接続部の実施例を示す断面図である。
【図４】図３のｂーｂ矢示図である。
【図５】本発明の対象とする従来の円筒状の内周壁面を有する円筒状燃料容器における分岐接続体の接続構造に係る枝管による接続部の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の対象とする従来の球面状の内周壁面を有する球状燃料容器における分岐接続体の接続構造に係る枝管による接続部の一例を示す一部断面図である。
【図７】図５に示す接続部を拡大して示す断面図である。
【図８】図５のｃーｃ矢示図である。
【図９】図７に示す接続部のろう付けフィレット部の一部を拡大して示す断面図である
。
【符号の説明】
１  円筒状容器
１−１  流通路
１−２、１１−２  偏平部
１−３、１１−３  貫孔
２、１２  枝管
２−１、１２−１  流路
２−２、１２−２  接続端部
２−３  突出部
３、１３  ろう付けのフィレット
１１  球状容器
１１−１  空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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