(57)【要約】【課題】配管の熱膨張が発生したときでも、配管の破損、および配管同士の接続部の損壊を防止することができる配管接続構造を提供する。【解決手段】配管接続構造は、流体継手の作動流体が流れる接続管３４と、接続管３４が挿入される通孔３５ａを有する支持部材３５と、接続管３４の外周面３４ａと通孔３５ａとの間の隙間を封止する環状シール４８と、環状シール４８を支持部材３５に押し付けるフランジ部材６６とを備える。接続管３４の外周面３４ａの直径は、通孔３５ａの直径よりも小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体継手の作動流体が流れる接続管と、
前記接続管が挿入される通孔を有する支持部材と、
前記接続管の外周面と前記通孔との間の隙間を封止する環状シールと、
前記環状シールを前記支持部材に押し付けるフランジ部材とを備え、
前記接続管の外周面の直径は、前記通孔の直径よりも小さいことを特徴とする配管接続構造。
【請求項２】
前記通孔は、該通孔の端部に向かって徐々に広がる環状斜面を有しており、
前記環状シールは、前記環状斜面と、前記接続管の外周面と、前記フランジ部材に接触していることを特徴とする請求項１に記載の配管接続構造。
【請求項３】
前記接続管は金属から構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の配管接続構造。
【請求項４】
前記フランジ部材に連結される外部フランジを有する外部管をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配管接続構造。
【請求項５】
前記接続管の端部と前記外部管の端部との間には、隙間が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の配管接続構造。
【請求項６】
前記フランジ部材の内径は、前記接続管の外周面の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配管接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方の配管を他方の配管に接続するための配管接続構造に関し、特に、流体継手の作動流体が流れる配管に適用される配管接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体継手は、入力側羽根車であるインペラと、出力側羽根車であるランナとの間に存在する作動流体を介して入力軸の回転を出力軸に伝達する装置である。作動流体には、例えば、作動油が使用される。流体継手は、インペラとランナとの間に形成される流体室内にある作動流体の量を増減するスクープチューブ（すくい管）を備えている。流体室内の作動流体の量を増減することにより、入力軸に対する出力軸の回転速度を無段階に変えることができる。
【０００３】
作動流体は、インペラにより高速で回転されるため、作動流体の圧力および温度は増加する。例えば、作動流体の温度は１００度に達することもある。スクープチューブによってすくい取られた高温の作動流体は、流体冷却装置に送られ、流体冷却装置で冷却された後、流体室に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９６６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
作動流体は、配管を通って流体室と流体冷却装置との間を循環する。しかしながら、上述したように、作動流体は高温になるため、配管は作動流体の熱によって膨張し、配管および配管同士の接続部に負荷がかかる。そして、これが原因で配管の破損や接続部の損壊が起こり、作動流体が漏洩するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、配管の熱膨張が発生したときでも、配管の破損、および配管同士の接続部の損壊を防止することができる配管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】
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、流体継手の作動流体が流れる接続管と、前記接続管が挿入される通孔を有する支持部材と、前記接続管の外周面と前記通孔との間の隙間を封止する環状シールと、前記環状シールを前記支持部材に押し付けるフランジ部材とを備え、前記接続管の外周面の直径は、前記通孔の直径よりも小さいことを特徴とする配管接続構造である。
【０００８】
本発明の好ましい態様は、前記通孔は、該通孔の端部に向かって徐々に広がる環状斜面を有しており、前記環状シールは、前記環状斜面と、前記接続管の外周面と、前記フランジ部材に接触していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記接続管は金属から構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記フランジ部材に連結される外部フランジを有する外部管をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記接続管の端部と前記外部管の端部との間には、隙間が形成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記フランジ部材の内径は、前記接続管の外周面の直径よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、接続管は支持部材の通孔に緩やかに挿入されているので、接続管が熱膨張したときに接続管はその軸方向に動くことが許容される。したがって、接続管には負荷がかからず、接続管の破損を防止することができる。さらに、環状シールは接続管の外周面と通孔との隙間を封止しているため、作動流体の漏洩を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】流体継手を模式的に示す平面図である。
【図２】配管接続構造の一実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、流体継手を模式的に示す平面図である。図１に示すように、流体継手は、互いに向き合って配置されたインペラ１およびランナ２と、インペラ１が固定された駆動軸１１と、ランナ２が固定された出力軸１２とを備える。インペラ１は入力側羽根車、ランナ２は出力側羽根車とも呼ばれる。インペラ１およびランナ２は、それぞれ内側に複数の放射状翼を有する半球形状を有しており、インペラ１とランナ２との間には流体室５が形成される。
【００１２】
駆動軸１１と平行に、入力軸１５が配置されている。この入力軸１５は、ラジアル軸受１６，１７によって支持されている。入力軸１５には大歯車２１が固定され、駆動軸１１には、大歯車２１に噛み合う小歯車２２が固定されている。入力軸１５の端部は、図示しない原動機（電動機やガスタービンなど）に接続されている。原動機の回転は、入力軸１５から大歯車２１および小歯車２２を介して駆動軸１１に伝達される。
【００１３】
流体継手は、インペラ１とランナ２との間に形成される流体室５に作動流体を供給する作動流体循環システム２５と、流体室５内にある作動流体の量を増減させるためのスクープチューブ（すくい管）３０とをさらに備えている。このスクープチューブ３０の先端３０ａは、インペラケーシング７内に位置している。インペラケーシング７は、インペラ１に固定され、ランナ２を囲む形状を有している。インペラケーシング７は、インペラ１とともに回転する。
【００１４】
スクープチューブ３０には油圧サーボなどのアクチュエータ３１が接続されており、このアクチュエータ３１によってスクープチューブ３０はインペラ１およびランナ２の半径方向に移動可能となっている。インペラ１およびインペラケーシング７が回転しているとき、作動流体（例えば作動油）は、回転するインペラケーシング７に保持される。このインペラケーシング７内の作動流体は、回転するインペラ１によって流動し、この流動した作動流体がランナ２を回転させる。
【００１５】
インペラ１が回転しているとき、作動流体には遠心力が発生し、作動流体の圧力が高まる。スクープチューブ３０の先端３０ａは、インペラケーシング７内の作動流体をすくい取り、作動流体はスクープチューブ３０内を通ってインペラケーシング７から排出される。作動流体循環システム２５は、作動流体を冷却するための流体冷却装置２６と、この流体冷却装置２６を貫通して延びる作動流体循環ライン２７とを備えている。作動流体循環ライン２７の入口は、スクープチューブ３０に接続されており、作動流体循環ライン２７の出口は、インペラ１とランナ２との間の流体室５に連通している。
【００１６】
インペラケーシング７からスクープチューブ３０を通って排出された作動流体は、作動流体循環ライン２７を流れて流体冷却装置２６に送られる。作動流体は、冷却水との熱交換によって冷却された後、さらに作動流体循環ライン２７を通って流体室５に戻される。このように、作動流体は、回転するインペラ１によって上昇された自身の圧力によって、流体室５と流体冷却装置２６との間を循環する。
【００１７】
インペラ１は駆動軸１１に固定されており、ランナ２は出力軸１２に固定されている。駆動軸１１の回転は、インペラ１から作動流体を介してランナ２に伝えられ、出力軸１２が回転する。ランナ２の回転速度は、インペラ１とランナ２との間に形成された流体室５内の作動流体の量によって変化する。具体的には、作動流体の量が多いほど、ランナ２の回転速度は高くなる。
【００１８】
流体室５内の作動流体の量は、スクープチューブ３０の位置に依存して変わる。すなわち、スクープチューブ３０の先端３０ａが半径方向外側に移動すると、作動流体の量が減り、スクープチューブ３０の先端３０ａが半径方向内側に移動すると、作動流体の量が増える。このように、アクチュエータ３１でスクープチューブ３０を操作することによって、流体室５内の作動流体の量、すなわち、出力軸１２の回転速度を変えることができる。
【００１９】
図２は配管接続構造の一実施形態を示す断面図である。図２に示すように、配管接続構造は、流体継手の作動流体が流れる接続管３４と、接続管３４が挿入される通孔３５ａを有する支持部材３５とを備えている。支持部材３５は、例えば、上述したインペラ１およびランナ２などの構成要素を収容するケーシングである。
【００２０】
接続管３４は、金属から構成されている。接続管３４の外周面３４ａの直径（すなわち、接続管３４の外径）は、通孔３５ａの直径よりも僅かに小さく、接続管３４は支持部材３５に支持されている。接続管３４は、支持部材３５の通孔３５ａに緩やかに挿入されているので、接続管３４はその軸方向に動くことが許容される。したがって、接続管３４の一方の端部３４ｂは自由端である。
【００２１】
接続管３４の他方の端部３４ｃは、ねじなどの締結具４４によって固定部材３３に固定されている。したがって、接続管３４の端部３４ｃは固定端である。固定部材３３は、例えば、上述したスクープチューブ３０を通って排出された作動流体が流れる配管、または他の配管である。接続管３４は、上述した作動流体循環ライン２７の一部を構成している。
【００２２】
接続管３４の外周面３４ａには、接続管３４の外周面３４ａと支持部材３５の通孔３５ａとの間の隙間を封止する環状シール４８が設けられている。支持部材３５の通孔３５ａは、通孔３５ａの端部に向かって徐々に広がる環状斜面５５を有している。環状シール４８は、接続管３４の外周面３４ａと環状斜面５５との間に配置されている。環状シール４８は、例えばＯリングである。
【００２３】
接続管３４の外周面３４ａは、接続管３４の先端が端部３４ｂに向かって徐々に細くなるテーパー面５６を有している。このテーパー面５６は、例えば、研削加工によって形成される。接続管３４が支持部材３５に支持された状態で、環状シール４８はテーパー面５６に案内されて接続管３４の外周面３４ａに装着される。このように、テーパー面５６を設けることにより、環状シール４８を傷付けずに環状シール４８を接続管３４の外周面３４ａに装着することができる。
【００２４】
環状シール４８は、環状のフランジ部材６６によって支持部材３５の環状斜面５５に押し付けられている。このフランジ部材６６は、複数のねじ７５によって外部管６０の外部フランジ６１に連結されている。フランジ部材６６と外部フランジ６１との間には環状のシール部材７１が配置されている。シール部材７１は、例えば環状のガスケットである。ねじ７５は、外部フランジ６１、シール部材７１、およびフランジ部材６６を貫通して延び、支持部材３５に形成された複数のねじ穴３５ｃに螺合している。外部管６０の他端は、例えば、上述した流体冷却装置２６に接続されている。
【００２５】
フランジ部材６６は、支持部材３５の端面３５ｂに接触しており、フランジ部材６６と接続管３４とは同心状に配置されている。フランジ部材６６が接続管３４の軸方向への移動を阻害しないように、フランジ部材６６の内径は、接続管３４の外周面３４ａの直径よりも大きく、さらに通孔３５ａの直径よりも大きい。したがって、フランジ部材６６は接続管３４に非接触である。環状シール４８は、支持部材３５の環状斜面５５と、接続管３４の外周面３４ａと、フランジ部材６６に接触している。
【００２６】
接続管３４は外部管６０から離間している。より具体的には、接続管３４の自由端３４ｂと外部管６０の端部６０ａとの間には隙間８０が形成されている。隙間８０は、接続管３４が作動流体の熱によって膨張しても外部管６０に接触しない程度の大きさである。接続管３４を流れる作動流体は、この隙間８０を通って外部管６０に流入する。
【００２７】
ねじ７５を締め付けると、フランジ部材６６と外部フランジ６１との間の隙間がシール部材７１によって封止される。同時に、環状シール４８はフランジ部材６６によって支持部材３５の環状斜面５５に押し付けられ、環状シール４８は環状斜面５５に案内されて接続管３４の外周面３４ａに強く押し付けられる。結果として、環状シール４８は、支持部材３５の端面３５ｂとフランジ部材６６とが接する面、および支持部材３５の通孔３５ａと接続管３４の外周面３４ａとの間の隙間を封止する。したがって、環状シール４８は作動流体の漏洩することを防止することができる。
【００２８】
本実施形態によれば、接続管３４は支持部材３５の通孔３５ａに緩やかに挿入されており、接続管３４は外部管６０に接触していない。環状シール４８は接続管３４の外周面３４ａに密接しているが、接続管３４の軸方向の位置を拘束していない。したがって、作動流体の熱によって接続管３４がその軸方向に膨張しても、接続管３４には応力が発生せず、結果として、接続管３４の破損を防止することができる。
【００２９】
さらに、本実施形態によれば、環状シール４８を設けることにより、作動流体が接続管３４の外周面３４ａと支持部材３５の通孔３５ａとの間および／または支持部材３５の端面３５ｂとフランジ部材６６との間から漏洩することを防止することができる。
【００３０】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１      インペラ
２      ランナ
５      流体室
７      インペラケーシング
１１      駆動軸
１２      出力軸
１５      入力軸
１６，１７      ラジアル軸受
２１      大歯車
２２      小歯車
２５      作動流体循環システム
２６      流体冷却装置
２７      作動流体循環ライン
３０      スクープチューブ
３０ａ    先端
３１      アクチュエータ
３３      固定部材
３４      接続管
３４ａ    外周面
３４ｂ    自由端
３４ｃ    固定端
３５      支持部材
３５ａ    通孔
３５ｂ    端面
３５ｃ    ねじ穴
４４      締結具
４８      環状シール
５５      環状斜面
５６      テーパー面
６０      外部管
６０ａ    端部
６１      外部フランジ
６６      フランジ部材
７１      シール部材
７５      ねじ
８０      隙間
【図１】
2017101725.tif 000003
【図２】
2017101725.tif 000004