(57)【要約】【課題】内管や外管や排気ガス導入管の材料強度の低い箇所に、熱応力による歪が集中することを回避することで、寿命を長くすることができる配管の接続構造を提供する。【解決手段】内管９と外管１１とを備え、内管９の内側を高温のガスが流れる第１の配管３と、第１の配管３のガス吐出口に接続され、内側を高温のガスが流れる第２の配管５と、外周が外管１１の内周の一部に接続され、内周が内管９の外周の一部に接続されているとともに、内周もしくは外周が第２の配管５に接続されるようにして、第１の配管３と第２の配管５との接続部１２に設けられているカラー７とを有する配管の接続構造１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管と外管とを備え、前記内管の内側を高温のガスが流れる第１の配管と、
前記第１の配管のガス吐出口に接続され、内側を前記高温のガスが流れる第２の配管と、
外周が前記外管の内周の一部に接続され、内周が前記内管の外周の一部に接続されているとともに、内周もしくは外周が前記第２の配管に接続されるようにして、前記第１の配管と前記第２の配管との接続部に設けられているカラーと、
を有することを特徴とする配管の接続構造。
【請求項２】
請求項１に記載の配管の接続構造において、
前記カラーは、大径部と小径部とを備えており、
前記小径部が、前記第１の配管のガス流れ方向の上流側に位置し、前記大径部が前記第１の配管のガスの流れ方向の下流側に位置しており、
前記大径部の外周が前記外管の内周に係合し、前記小径部の内周が前記内管の外周に係合しており、
前記第２の配管の外周が前記大径部の内周に係合し、前記第２の配管の内周が前記内管の外周に係合していることを特徴とする配管の接続構造。
【請求項３】
請求項１に記載の配管の接続構造において、
前記カラーは、大径部と小径部とを備えており、
前記小径部が、前記第１の配管のガス流れ方向の下流側に位置し、前記大径部が前記第１の配管のガスの流れ方向の上流側に位置しており、
前記大径部の外周が前記外管の内周に係合し、前記小径部の内周が前記内管の外周に係合しており、
前記第２の配管の外周が前記外管の内周に係合し、前記第２の配管の内周が前記小径部の外周に係合していることを特徴とする配管の接続構造。
【請求項４】
外管と内側を高温のガスが流れる内管とを備えた第１の配管と、
前記第１の配管のガス吐出口に接続され、内側を前記高温のガスが流れる第２の配管と、
前記内管に発生する熱応力、前記外管に発生する熱応力、前記第２の配管に発生する熱応力のうちの少なくともいずれかの熱応力を緩和するために、前記第１の配管と前記第２の配管との接続部に設けられているカラーと、
を有することを特徴とする配管の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の接続構造に係り、特に、第１の配管と第２の配管との接続部にカラーを設けたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図３で示すような配管の接続構造３０１が知られている。
【０００３】
配管の接続構造３０１では、内管３０３と外管３０５とを備えたエンジンのエキゾーストマニフォールド３０７に、ターボチャージャのタービン部の排気ガス導入管３０９が接続されている。
【０００４】
さらに説明すると、内管３０３と外管３０５との間の間隙に、排気ガス導入管３０９を挿入し、排気ガス導入管３０９の外周３１１の全周をエキゾーストマニフォールド３０７に溶接接続している。
【０００５】
なお、従来の技術に関連するものとしてたとえば特許文献１を掲げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−７０６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、内管３０３、外管３０５および排気ガス導入管３０９は鋼材で構成されているが、それぞれの材料強度は異なっている。
【０００８】
配管の接続構造３０１において、内管３０３や排気ガス導入管３０９の内側を高温の排気ガスが流れると、熱応力によって、内管３０３や外管３０５や排気ガス導入管３０９の材料強度の低い箇所に歪が集中し、配管の接続構造３０１の寿命が短くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、内管や外管や排気ガス導入管の材料強度の低い箇所に、熱応力による歪が集中することを回避することで、寿命を長くすることができる配管の接続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】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、内管と外管とを備え、前記内管の内側を高温のガスが流れる第１の配管と、前記第１の配管のガス吐出口に接続され、内側を前記高温のガスが流れる第２の配管と、外周が前記外管の内周の一部に接続され、内周が前記内管の外周の一部に接続されているとともに、内周もしくは外周が前記第２の配管に接続されるようにして、前記第１の配管と前記第２の配管との接続部に設けられているカラーとを有する配管の接続構造である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の配管の接続構造において、前記カラーは、大径部と小径部とを備えており、前記小径部が、前記第１の配管のガス流れ方向の上流側に位置し、前記大径部が前記第１の配管のガスの流れ方向の下流側に位置しており、前記大径部の外周が前記外管の内周に係合し、前記小径部の内周が前記内管の外周に係合しており、前記第２の配管の外周が前記大径部の内周に係合し、前記第２の配管の内周が前記内管の外周に係合している配管の接続構造である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の配管の接続構造において、前記カラーは、大径部と小径部とを備えており、前記小径部が、前記第１の配管のガス流れ方向の下流側に位置し、前記大径部が前記第１の配管のガスの流れ方向の上流側に位置しており、前記大径部の外周が前記外管の内周に係合し、前記小径部の内周が前記内管の外周に係合しており、前記第２の配管の外周が前記外管の内周に係合し、前記第２の配管の内周が前記小径部の外周に係合している配管の接続構造である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、外管と内側を高温のガスが流れる内管とを備えた第１の配管と、前記第１の配管のガス吐出口に接続され、内側を前記高温のガスが流れる第２の配管と、前記内管に発生する熱応力、前記外管に発生する熱応力、前記第２の配管に発生する熱応力のうちの少なくともいずれかの熱応力を緩和するために、前記第１の配管と前記第２の配管との接続部に設けられているカラーとを有する配管の接続構造である。
【発明の効果】
【００１４】
内管や外管や排気ガス導入管の材料強度の低い箇所に、熱応力による歪が集中することを回避することで、寿命を長くすることができる配管の接続構造を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る配管の接続構造を示す図である。
【図２】変形例に係る配管の接続構造を示す図である。
【図３】従来の配管の接続構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る配管（異種配管）の接続構造（接合構造）１は、図１、図２で示すように、たとえば、自動車のエンジンのエキゾーストマニフォールド３と、ターボチャージャのタービン部の排気ガス導入管５とを接続するものであり、第１の配管（エキゾーストマニフォールド）３と、第２の配管（排気ガス導入管）５と、カラー（たとえば筒状のカラー）７とを備えている。
【００１７】
エキゾーストマニフォールド３は、筒状の内管９と、内管９が内側に入るようにして内管９を外側から覆っている筒状の外管１１とを備えている。また、内管９の内側を高温のガス（排気ガス）が流れるようになっている。
【００１８】
内管９と外管１１と排気ガス導入管５とは、たとえば鋼で構成されているが、内管９と外管１１と排気ガス導入管５とは材料強度が異なっている。
【００１９】
エキゾーストマニフォールド３では、自動車のエンジンから出てくる排気ガスが内管９の内部を流れるようになっている。エキゾーストマニフォールド３は、上述したように、二重配管構造になっており、内管９と外管１１との間には筒状の間隙１３が形成されている。
【００２０】
ターボチャージャのタービン部の排気ガス導入管５は、エキゾーストマニフォールド３のガス吐出口（排気ガス吐出口）に、たとえば溶接によって接続されており、内側を高温のガス（エキゾーストマニフォールド３の内管９内を流れてきた排気ガス）が流れるようになっている。
【００２１】
カラー７もたとえば鋼で構成されている。カラー７は、この外周が外管１１の内周の一部にたとえば溶接によって接続されており、内周が内管９の外周の一部にたとえば溶接によって接続されているとともに、内周もしくは外周が排気ガス導入管５にたとえば溶接によって接続されるようにして、エキゾーストマニフォールド３と排気ガス導入管５との接続部１２に設けられている。
【００２２】
また、カラー７は、たとえば、温度変化による熱応力でエキゾーストマニフォールド３や排気ガス導入管５に発生する歪を小さくするために設けられている。
【００２３】
さらに説明すると、エキゾーストマニフォールド３や排気ガス導入管５を高温の排気ガスが断続的に流れることによって、エキゾーストマニフォールド３と排気ガス導入管５とにヒートサイクルが発生し、エキゾーストマニフォールド３の内管９と外管１１と排気ガス導入管５とに熱変形が繰り返し発生する。そして、エキゾーストマニフォールド３の内管９や外管１１や排気ガス導入管５の強度が異なることによって、内管９や外管１１や排気ガス導入管５の強度が弱いところに集中した歪で、配管の接続構造１の寿命が短くなることがあるが、これを防止するために、カラー７が設けられている。
【００２４】
図１を参照しつつ、配管の接続構造１についてさらに詳しく説明する。
【００２５】
カラー７は、円筒状の大径部１５と円筒状の小径部１７とを備えている。大径部１５の中心軸と小径部１７の中心軸とはお互いが一致している。そして、これらの中心軸の延伸方向で大径部１５が一方の側に位置しており、小径部１７が他方の側に位置している。大径部１５と小径部１７とは、円錐台側面状の連結部１９で接続されている。
【００２６】
エキゾーストマニフォールド３の内管９と外管１１も円筒状に形成されている。小径部１７は、エキゾーストマニフォールド３の排気ガスの流れ方向の上流側に位置し、大径部１５がエキゾーストマニフォールド３の排気ガスの流れ方向の下流側に位置している。
【００２７】
そして、大径部１５の外周が外管１１の内周の一部に、しまり嵌め、中間嵌め、もしくは隙間嵌めで係合しており、小径部１７の内周が内管９の外周の一部に、しまり嵌め、中間嵌め、もしくは隙間嵌めで係合している。
【００２８】
また、円筒状の排気ガス導入管５の外周の一部が大径部１５の内周に、しまり嵌め、中間嵌め、もしくは隙間嵌めで係合しており、排気ガス導入管５の内周の一部が内管９の外周の一部に、しまり嵌め、中間嵌め、もしくは隙間嵌めで係合している。
【００２９】
さらに、配管の接続構造１では、外管１１の中心軸と内管９の中心軸と排気ガス導入管５の中心軸とカラー７の中心軸とがお互いに一致しており、高温の排気ガスは、内管９の内側と排気ガス導入管５の内側とを、エキゾーストマニフォールド３側から排気ガス導入管５側に向かって上記中心軸の延伸方向に流れるようになっている。
【００３０】
なお、すでに理解されるように、外管１１の内径は、大径部１５の外径と等しくなっている。大径部１５の内径は、内管９の外径よりも大きくなっており、排気ガス導入管５の外径と等しくなっている。排気ガス導入管５の内径は、内管９の外径および小径部１７の内径と等しくなっている。
【００３１】
上記中心軸の延伸方向では、外管１１の端は、内管９の端よりも高温排気ガス流れ方向の上流側に位置しており、大径部１５の端（小径部１７とは反対側の端）は、外管１１の端と同じところに位置しており、小径部１７の端（大径部１５とは反対側の端）は、外管１１の端よりも高温排気ガス流れ方向の上流側に位置しており、大径部１５と小径部１７との連結部１９は、大径部１５の端と小径部１７の端との間に位置しており、排気ガス導入管５の端は、外管１１の端とカラー７の連結部１９との間に位置している。
【００３２】
なお、上記中心軸の延伸方向で、外管１１の端、内管９の端、排気ガス導入管５の端の位置が、適宜入れ替わっていてもよい。たとえば、大径部１５の端が、外管１１の端よりも高温排気ガス流れ方向の下流側に位置してもよいし、外管１１の端と内管９の端とが同じところに位置していてもよい。
【００３３】
配管の接続構造１によれば、エキゾーストマニフォールド３と排気ガス導入管５との接続部１２にカラー７を設けたことで、内管９や外管１１や排気ガス導入管５の肉部の一部の板厚を厚くすることができる。これにより、内管９や外管１１や排気ガス導入管５の歪集中部位（材料強度の弱い箇所）で材料強度を局所的に上げることができる。
【００３４】
そして、内管９や外管１１や排気ガス導入管５の材料強度の低い箇所に、熱応力による歪が集中することが回避され、配管の接続構造１の寿命を長くすることができる。また、配管の接続構造１の劣化による排気ガスの逆流を防ぐことができ、溶接部の壁温を下げることができる。
【００３５】
また、配管の接続構造１によれば、カラー７の大径部１５の外周がエキゾーストマニフォールド３の外管１１の内周に係合し、カラー７の小径部１７の内周がエキゾーストマニフォールド３の内管９の外周に係合し、排気ガス導入管５の外周がカラー７の大径部１５の内周に係合し、排気ガス導入管５の内周が内管９の外周に係合しているので、配管５，９，１１同士の接続部１２が補強されており、温度変化による内管９と外管１１との間の隙間量の変動を少なくすることができる。
【００３６】
また、エキゾーストマニフォールド３と排気ガス導入管５との接続部１２やこの近傍では、内管９と外管１１との間にカラー７が入っているので、外管１１の温度上昇の分布を均一化することができ、外管１１における歪の集中を抑制することができる。
【００３７】
次に、変形例に係る配管の接続構造１ａについて、図２を参照しつつ説明する。
【００３８】
変形例に係る配管の接続構造１ａはカラー７の設置等の態様が、上記説明に係る配管の接続構造１と異なっているが、他の箇所は、上記説明に係る配管の接続構造１と同様に構成されており、上記説明に係る配管の接続構造１と同様の効果を奏する。
【００３９】
変形例に係る配管の接続構造１ａのカラー７も、円筒状の大径部１５と円筒状の小径部１７と連結部１９とを備えている。
【００４０】
小径部１７は、エキゾーストマニフォールド３の排気ガスの流れ方向の下流側に位置し、大径部１５は、エキゾーストマニフォールド３の排気ガスの流れ方向の上流側に位置している。
【００４１】
そして、大径部１５の外周が外管１１の内周の一部に、しまり嵌め、中間嵌め、もしくは隙間嵌めで係合しており、小径部１７の内周が内管９の外周の一部に、しまり嵌め、中間嵌め、もしくは隙間嵌めで係合している。
【００４２】
また、排気ガス導入管５の外周の一部が外管１１の内周一部に、しまり嵌め、中間嵌め、もしくは隙間嵌めで係合し、排気ガス導入管５の内周の一部がカラー７の小径部１７の外周に、しまり嵌め、中間嵌め、もしくは隙間嵌めで係合している。
【００４３】
さらに説明すると、配管の接続構造１ａでは、外管１１の中心軸と内管９の中心軸と排気ガス導入管５の中心軸とカラー７の中心軸とがお互いに一致しており、高温の排気ガスは、内管９の内側と排気ガス導入管５の内側とを、エキゾーストマニフォールド３側から排気ガス導入管５側に向かって上記中心軸の延伸方向に流れるようになっている。
【００４４】
なお、すでに理解されるように、外管１１の内径は、大径部１５の外径および排気ガス導入管５の外径と等しくなっている。大径部１５の内径は、内管９の外径よりも大きくなっている。小径部１７の外径は排気ガス導入管５の内径と等しくなっている。小径部１７の内径は、内管９の外径と等しくなっている。
【００４５】
上記中心軸の延伸方向で、外管１１の端は、内管の端よりも高温の排気ガスの流れ方向の上流側に位置しており、小径部１７の端（大径部１５とは反対側の端）は、外管１１の端と内管９の端との間に位置しており、大径部１５の端（小径部１７とは反対側の端）は、外管１１の端よりも排気ガスの流れ方向の上流側に位置しており、大径部１５と小径部１７との連結部１９は、小径部１７の端と大径部１５の端との間に位置しており、排気ガス導入管５の端は、外管１１の端と連結部１９との間に位置している。
【００４６】
なお、第１の実施形態の場合と同様にして、上記中心軸の延伸方向で、外管１１の端、内管９の端、小径部１７の端の位置が、適宜入れ替わっていてもよい。たとえば、小径部１７の端が、内管の端９と同じところに位置していてもよい。
【００４７】
なお、上述した配管の接続構造１，１ａは、外管と内側を高温のガスが流れる内管とを備えた第１の配管と、前記第１の配管のガス吐出口に接続され、内側を前記高温のガスが流れる第２の配管と、前記内管に発生する熱応力、前記外管に発生する熱応力、前記第２の配管に発生する熱応力のうちの少なくともいずれかの熱応力を緩和するために、前記第１の配管と前記第２の配管との接続部に設けられているカラーとを有する配管の接続構造の例である。
【符号の説明】
【００４８】
１、１ａ  配管の接続構造
３  第１の配管
５  第２の配管
７  カラー
９  内管
１１  外管
１２  接続部
１５  大径部
１７  小径部
【図１】
2016037872.tif 000003
【図２】
2016037872.tif 000004
【図３】
2016037872.tif 000005