JP2003184548A - 排気二重管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲折した排気二重管における内管の熱変形を
吸収可能な排気二重管を提供する。 【解決手段】 入口、出口フランジ１、２と、両端が入
口フランジ１と出口フランジ２とに溶接され屈曲部７を
備えた外管３と、前記外管３と所定隙間を持って略同心
状に配置され入口フランジ部１において外管３と共に溶
接された内管４と、前記所定隙間を維持するために少な
くとも出口フランジ２内において前記外管３と前記内管
４との間に、内管４に設けられ、出口フランジ２のフラ
ンジ内面に環状に線接触する環状突起４Ａにより隙間維
持部材を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気二
重管に関し、特に、入口フランジと出口フランジとの間
で曲折した排気二重管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から下流部に配置した触媒コンバー
タへ到達する排気ガスの温度低下を防止すべく排気管を
二重構造としたものが知られており、例えば、特開平９
−１５１７３０号公報に記載されたものがある。

【０００３】これによれば、二重管式の排気管の出口フ
ランジ部分において、出口フランジの板厚を薄肉に構成
してその熱容量を小さくするものが提案され、出口フラ
ンジ若しくは外管端部に内管端部を溶接固定する構成
や、出口フランジに摺動自在に内管端部を嵌合する構成
が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出口フ
ランジ若しくは外管端部に内管端部を溶接固定する構成
では、内管と外管との熱膨脹差を十分に吸収できないた
め、内管が湾曲や破断を引き起こす虞がある。

【０００５】また、出口フランジに摺動自在に内管端部
を嵌合する構成においても、入口フランジと出口フラン
ジとの間で曲折した排気二重管に適用する場合には、内
管における出口フランジとの摺動方向と交差する方向の
熱変形は許容されないため、内管が熱応力によって破損
する虞があった。

【０００６】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、曲折した排気二重管における内管の熱変形
を吸収可能な排気二重管を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、入口フラ
ンジと、出口フランジと、両端が入口フランジと出口フ
ランジとに溶接され折曲げ部を備えた外管と、前記外管
と所定隙間を持って略同心状に配置され入口フランジ部
において外管と共に溶接された内管と、前記所定隙間を
維持するために少なくとも出口フランジ内において前記
外管と前記内管との間に配置された隙間維持部材、とを
具備する排気二重管において、前記隙間維持部材は、内
管に設けられ、出口フランジのフランジ内面に環状に線
接触する環状突起により構成したことを特徴とする。

【０００８】第２の発明は、第１の発明において、前記
環状突起は、内管に円周方向全周に設けた半径方向外方
へ突出するビードにより構成したことを特徴とする。

【０００９】

【発明の効果】したがって、第１の発明では、少なくと
も出口フランジ内において前記外管と前記内管との間に
配置された隙間維持部材を、内管に設けられ、出口フラ
ンジのフランジ内面に環状に線接触する環状突起により
構成したため、内管の熱変形による傾きを許容して内管
に無理なこじりが発生せず破損が防止できる。

【００１０】第２の発明では、第１の発明の効果に加え
て、環状突起を内管に円周方向全周に設けた半径方向外
方へ突出するビードにより構成したため、別部材を追加
することなく、内管の加工により容易に環状突起を形成
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１２】図１は、本発明を適用した排気二重管の一
例を示し、図示しないエンジン側の入口フランジ１と、
出口フランジ２と、両フランジ１、２間を連結する外管
３と内管４とからなる二重管構造に構成されている。出
口フランジ２の下流には、例えば、触媒コンバータ等が
配置される。図中、入口フランジ１は水平方向に配置さ
れ、出口フランジ２は垂直方向に配置されることで排気
管は上下方向の前端部分５と前後方向の後端部分６との
間の中途部の曲折部７とで形成されている。即ち、入口
フランジ１と出口フランジ２との軸線が同一線上に配置
されていない。

【００１３】前記外管３は強度部材としての機能を発揮
する程度に厚肉に形成されている。外管３の一端（上下
方向の前端部分５の上端）は入口フランジ１の貫通穴１
Ａの内面に嵌合され、先端部３Ａが内管４の先端部４Ａ
と共に貫通穴１Ａに溶接固定されている。外管３の他端
（前後方向の後端部分６の端部）は出口フランジ２の貫
通穴２Ａとは段付状態に形成された段付穴２Ｂに挿入さ
れ、挿入状態において段付穴２Ｂの周縁との間で溶接固
定されている。

【００１４】前記内管４は外管３に対して適宜隙間をも
って略同心的に配置され、薄肉に形成される。内管４の
一端（上下方向の前端部分５の上端）は外管３の一端と
共に入口フランジ１の貫通穴１Ａの内面に溶接固定され
ている。図２（中心から片側のみ図示）にも拡大して示
すように、内管４の他端（前後方向の後端部分６の端
部）には半径方向外側に突出する環状突起４Ｂが形成さ
れ、環状突起４Ｂの先端は部分球面に形成される。環状
突起４Ｂの先端は出口フランジ２の貫通穴２Ａの内面に
接触させて配置されている。内管４と外管３との隙間に
は、断熱性を有するグラスウール等の断熱材８が適宜間
隔をおいて充填配置されている。外管３との間に形成す
る隙間は、外管３内に内管４を挿入し、断熱材８により
確保される隙間まで内管４を拡径して形成される。

【００１５】環状突起４Ｂは、図示しないが、内管４の
外周に環状に固定した別部材で形成してもよいが、図示
例のごとく、環状突起４Ｂを内管４に施した環状のビー
ドにより形成する場合には、拡径の際にビード状の窪み
を持つ型を内管４外周に配置することで容易に形成でき
る。

【００１６】上記構成になる排気二重管の作用について
説明する。排気ガスは入口フランジ１の貫通穴１Ａから
流入して出口フランジ２の貫通穴２Ａから排出される。
内管４の一端４Ａが入口フランジ１の貫通穴１Ａに外管
３の一端３Ａと共に全周に亙り溶接されているため、排
気ガスは内外管３、４の隙間に流入することなく全流量
が内管４内を流通する。

【００１７】機関の冷間始動時等は、触媒コンバータの
触媒温度が低く十分な排気ガス浄化性能が実現されない
ために、これを早期に活性化温度とすることが必要であ
る。本例のような二重管構造の排気管は、外管３と内管
４との間に形成された所定隙間が断熱層としての空気層
を形成し、また内管４が薄肉であるためにその熱容量が
小さく、それにより、機関冷間始動時等において、排気
ガス温度をあまり低下させることなく触媒コンバータに
導くことができ、触媒の早期暖機を可能とする。

【００１８】この二重管構造の排気管において、外管３
と内管４との温度差によって両管の間には特に軸線方向
の熱膨張差が発生する。内管４の前後方向の後端部分６
では屈曲部分７に連なり後端が出口フランジ２の貫通穴
２Ａに環状突起４Ｂにより摺動可能に嵌合しているた
め、そこに発生する両管の間の熱膨張差は内管４の後端
部分６の環状突起４Ｂを後方に移動させ、出口フランジ
２の貫通穴２Ａとの接触位置をずらせて吸収される。

【００１９】また、内管４の上下方向の前端部分５では
上端４Ａが入口フランジ１に固定されているため、そこ
に発生する両管の間の熱膨張差は内管４の屈曲部分７を
下方に移動させる。この屈曲部分７の下方への移動は、
環状突起４Ｂを支点として内管４の前後方向の後端部分
６を下向き（図１において反時計方向）に傾斜させる
が、この傾斜は環状突起４Ｂの上方での貫通穴２Ａへの
接触位置と環状突起４Ｂの下方での貫通穴２Ａへの接触
位置とをずらせる、即ち、環状突起４Ｂの貫通穴２Ａ内
での回動により許容される。また、内管４の屈曲部７に
おいては、屈曲状態を解消させる方向の曲げモーメント
が発生し、上記前後方向の後端部分６の傾斜をより強め
るよう作用する。

【００２０】図３は、内管４の変形状態を示す。点線図
示は熱変形前の内管４を示し、実線図示は熱膨張状態の
内管４を示す。内管４の後端部分６には熱膨張差に応じ
て矢印Ｆ方向の力が作用する。力Ｆの前後方向成分Ｆ２
は内管４の環状突起４Ｂが出口フランジ２の貫通穴２Ａ
内をスライドすることで吸収される。前記力Ｆの直角方
向成分Ｆ１は環状突起４Ｂと貫通穴２Ａとを強く接触さ
せ、出口フランジ２を経由して外管３に受け持たれる。
前記力Ｆにより生ずる内管４の弾性変形に伴う前後方向
の後端部分６の傾斜は、内管４の環状突起４Ｂが貫通穴
２Ａ内で上下接触位置を変えることで許容され、出口フ
ランジ２と内管４との間で無理なこじり等が発生しな
い。

【００２１】また、内管４は環状突起４Ｂのみで出口フ
ランジ２の貫通穴２Ａに線接触しているため、この部分
での伝熱面積が小さく、内管４から出口フランジ２へ逃
げる熱量を極端に少なく抑えられる。また、内管４は断
熱部材を介して外管３内に保持されているため、ここで
の伝熱量も小さい。従って、エンジン始動時には、内管
４が高温に保持され、排気ガスの温度低下が軽減され
る。

【００２２】本実施の態様にあっては、少なくとも出口
フランジ２内において前記外管３と前記内管４との間に
配置された隙間維持部材を、内管４に設けられ、出口フ
ランジ２のフランジ内面に環状に線接触する環状突起４
Ｂにより構成したため、内管４の熱変形による傾きを許
容して内管４に無理なこじりが発生せず破損が防止でき
る。

【００２３】環状突起４Ｂを内管４に円周方向全周に設
けた半径方向外方へ突出するビードにより構成したた
め、別部材を追加することなく、内管４の加工により容
易に環状突起４Ｂを形成できる。

【００２４】なお、上記実施形態において、排気二重管
は水平状態の入口フランジ１と垂直状態の出口フランジ
２との間に、上下方向に配置された前端部分５と前後方
向に配置された後端部分６との間に屈曲部７を備えて形
成した例について説明しているが、前端部分５および後
端部分６の間で屈曲されていれば前端部分６の傾斜や後
端部分６の傾斜がどのようなものであってもよく、言い
換えれば、入口フランジ１と出口フランジ２とが同一線
状に配置されていない排気二重管であれば適用可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す排気二重管の概略断
面図。

【図２】同じく出口フランジ部の拡大断面図。

【図３】同じく作用を示す説明図。

【符号の説明】

１ 入口フランジ ２ 出口フランジ ３ 外管 ４ 内管 ４Ａ 環状突起 ５ 前端部分 ６ 後端部分 ７ 屈曲部分 ８ 断熱材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口フランジと、出口フランジと、両端
   が入口フランジと出口フランジとに溶接され折曲げ部を
   備えた外管と、前記外管と所定隙間を持って略同心状に
   配置され入口フランジ部において外管と共に溶接された
   内管と、前記所定隙間を維持するために少なくとも出口
   フランジ内において前記外管と前記内管との間に配置さ
   れた隙間維持部材、とを具備する排気二重管において、 前記隙間維持部材は、内管に設けられ、出口フランジの
   フランジ内面に環状に線接触する環状突起により構成し
   たことを特徴とする排気二重管。
2. 【請求項２】 前記環状突起は、内管に円周方向全周に
   設けた半径方向外方へ突出するビードにより構成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の排気二重管。