JP2009057862A

JP2009057862A - 断熱排気管

Info

Publication number: JP2009057862A
Application number: JP2007224428A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Funahashi; 博舟橋; Hiroshi Endo; 浩史遠藤
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2027-08-30
Also published as: JP4689647B2

Abstract

【課題】二重管構造の断熱排気管の端部にフランジ等の別部材を接続するにあたり、断熱層を封じるための外管と内管との接合を必要最小限に抑えて高い断熱効果を維持する。
【解決手段】外管１と内管２との間に断熱層３を介在させた二重管構造の断熱排気管４に関し、内管２の先端２ａ付近をベルマウス状に拡径し、その内管２の先端２ａ全周を外管１側に対し線接触で当接せしめ、その環状の線接触箇所の周方向複数箇所を部分的に接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱排気管に関するものである。

ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気流路の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。

この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。

そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、例えばアルミナに白金等を担持させて成る酸化触媒をパティキュレートフィルタに一体的に担持させたり、パティキュレートフィルタの前段に酸化触媒を別体で配置するようにした触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用することが検討されている。

即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。

また、前述したパティキュレートフィルタ以外にも、排気ガス中のＮＯxの除去を目的としたＮＯx選択還元触媒やＮＯx吸蔵還元触媒等を後処理装置として排気流路途中に装備することも提案されており、特に近年においては、パティキュレートフィルタにＮＯx吸蔵還元触媒を組み合わせた後処理装置も開発されてきている。

ただし、これらの何れの後処理装置を採用した場合であっても、パティキュレートの確実な燃焼除去や十分な触媒活性を得るために所定温度以上の比較的高い排気温度が必要となるので、ディーゼルエンジンから排出された排気ガスの温度ができるだけ下がらないうちに後処理装置に排気ガスを導入することが重要となる。

この種の後処理装置を車両に装備するにあたり、車型によっては、ディーゼルエンジンから離れた位置にしか後処理装置の搭載スペースを確保できないケースがあり、このようなケースでは、特に雨天や冬期等の外気温度が低い場合に、ディーゼルエンジンから排気管を通して後処理装置まで排気ガスを導く間に排気温度が低下し易くなり、後処理装置が活性を有する運転領域が通常より狭まることが懸念された。

そこで、このような排気温度低下の防止策として、排気管を外管と内管とから成る二重管構造とし、これら外管と内管との間にグラスウール等の断熱材を介装したり、空間のまま残したりして断熱層を確保し、この断熱層により外管と内管との間の断熱を図ることが提案されている。

尚、この種の断熱排気管に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
特開平８−２１２３２号公報

しかしながら、図４に示す如く、従来においては、この種の外管１と内管２との間に断熱層３を介在させた二重管構造の断熱排気管４に関し、該断熱排気管４の端部（特に上流側の端部）にフランジ５を外嵌装着する場合、内管２の先端２ａ付近を外管１の内周に沿うように拡径させ、断熱排気管４の端部に断熱層３が介在しない外管１と内管２との二枚重ねの部分を構成して断熱層３を封じ、その二枚重ねの部分をフランジ５の内周部分に対し全周に亘り溶接して断熱層３への排気ガス６の侵入を阻止すると共に、フランジ５の奥側の端面の内周を全周に亘り溶接して固着するようにしていたため、フランジ５の内周部分で外管１と内管２の金属同士が面接触で繋がることにより内管２側から外管１側への熱の伝達量が増え、高い断熱効果を得ることが難しくなるという問題があった。

また、図５に示す如く、二重管構造の断熱排気管４の端部（特に上流側の端部）を同じ二重管構造を持つ別の断熱排気管４’の端部に接続するに際しても、内管２の先端２ａ付近を外管１の内周に沿うように拡径させ、断熱排気管４の端部に断熱層３が介在しない外管１と内管２との二枚重ねの部分を構成して断熱層３を封じ、その二枚重ねの部分を更に拡径して別の断熱排気管４’の端部に外嵌せしめ且つこの別の断熱排気管４’の端部の外周部分に対し全周に亘り溶接して、断熱層３への排気ガス６の侵入を阻止しつつ接合を図るようにしていたため、外管１と内管２の金属同士が面接触で繋がることにより内管２側から外管１側への熱の伝達量が増え、高い断熱効果を得ることが難しくなるという問題があった。

更に、図６に示す如く、二重管構造の断熱排気管４の端部（特に上流側の端部）に、該断熱排気管４の端部と対峙する側に同心状に筒形の補強カラー７を突設したフランジ５を接続するに際しても、内管２の先端２ａ付近を外管１の内周に沿うように拡径させ、断熱排気管４の端部に断熱層３が介在しない外管１と内管２との二枚重ねの部分を構成して断熱層３を封じ、その二枚重ねの部分を更に拡径して前記補強カラー７に外嵌せしめ且つ該補強カラー７の外周部分に対し全周に亘り溶接して、断熱層３への排気ガス６の侵入を阻止しつつ接合を図るようにしていたため、外管１と内管２の金属同士が面接触で繋がることにより内管２側から外管１側への熱の伝達量が増え、高い断熱効果を得ることが難しくなるという問題があった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、二重管構造の断熱排気管の端部にフランジ等の別部材を接続するにあたり、断熱層を封じるための外管と内管との接合を必要最小限に抑えて高い断熱効果を維持し得るようにすることを目的としている。

本発明は、外管と内管との間に断熱層を介在させた二重管構造の断熱排気管であって、内管の先端付近をベルマウス状に拡径し、その内管の先端全周を外管側に対し線接触で当接せしめ、その環状の線接触箇所の周方向複数箇所を部分的に接合したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、断熱層を封じるための外管と内管との接合が従来の面接触から線接触へと変わり、しかも、その環状の線接触箇所の周方向複数箇所だけが部分的に接合されることになるので、外管と内管との接合が必要最小限に抑えられて伝熱面積が従来よりも大幅に低減され、内管側から外管側への熱の伝達量が著しく抑制されることで高い断熱効果が維持される。

また、本発明をより具体的に実施するに際しては、外管の先端付近を軸心方向に直伸させて該先端付近にフランジを外嵌装着すると共に、該フランジの内周部分で前記外管の先端に対し内管の先端全周を線接触で当接させて部分的に接合することが可能である。

更に、外管の先端近くに該先端側へ開くテーパ部を形成し且つ該テーパ部から先端までの間を軸心方向に直伸させて同じ二重管構造を持つ別の断熱排気管の端部に外嵌装着すると共に、前記テーパ部に対し内管の先端全周を線接触で当接させて部分的に接合することも可能である。

また、フランジの一端面の内周側に該フランジの軸心方向へ向け同心状に筒形の補強カラーを突設して該補強カラーに外管を外嵌装着すると共に、前記フランジの内周部分に前記補強カラーの突出方向と逆向きに開くテーパ面を形成し、該テーパ面に対し内管の先端全周を線接触で当接させて部分的に接合することも可能である。

上記した本発明の断熱排気管によれば、外管と内管との間に断熱層を介在させた二重管構造の断熱排気管の端部にフランジ等の別部材を接続するにあたり、断熱層を封じるための外管と内管との接合を必要最小限に抑えることができ、内管側から外管側への熱の伝達量を著しく抑制して高い断熱効果を維持することができるという優れた効果を奏し得る。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明の第一の形態例を示すもので、外管１と内管２との間にグラスウール等の断熱材による断熱層３を介在させた二重管構造の断熱排気管４に関し、該断熱排気管４の端部（特に上流側の端部）に対しフランジ５を外嵌装着する場合を例示している。

ここに図示している例では、外管１の先端１ａ付近を軸心方向に直伸させて該先端１ａ付近にフランジ５を外嵌し、該フランジ５の奥側の端面の内周を全周に亘り溶接して固着すると共に、内管２の先端２ａ付近をベルマウス状に拡径し、その内管２の先端２ａ全周を前記外管１の先端１ａに対し線接触で当接せしめ、その環状の線接触箇所の周方向複数箇所（例えば、周方向に９０゜ずつ間隔を空けた計４箇所程度）を部分的に溶接して接合するようにしている。

而して、このようにすれば、断熱層３を封じるための外管１と内管２との接合が従来の面接触から線接触へと変わり、しかも、その環状の線接触箇所の周方向複数箇所だけが部分的に接合されることになるので、外管１と内管２との接合が必要最小限に抑えられて伝熱面積が従来よりも大幅に低減され、内管２側から外管１側への熱の伝達量が著しく抑制されることで高い断熱効果が維持される。

従って、斯かる第一の形態例によれば、外管１と内管２との間に断熱層３を介在させた二重管構造の断熱排気管４の端部にフランジ５を外嵌装着するにあたり、断熱層３を封じるための外管１と内管２との接合を必要最小限に抑えることができ、内管２側から外管１側への熱の伝達量を著しく抑制して高い断熱効果を維持することができる。

図２は本発明の第二の形態例を示すもので、前述の如き二重管構造の断熱排気管４の端部（特に上流側の端部）を同じ二重管構造を持つ別の断熱排気管４’の端部に接続する場合を例示している。

ここに図示している例では、外管１の先端１ａ近くに該先端１ａ側へ開くテーパ部１ｂを形成し且つ該テーパ部１ｂから先端１ａまでの間を軸心方向に直伸させて同じ二重管構造を持つ別の断熱排気管４’の端部に外嵌し、該端部の外周に対し前記外管１の先端１ａを全周に亘り溶接して固着すると共に、内管２の先端２ａ付近をベルマウス状に拡径し、その内管２の先端２ａ全周を前記テーパ部１ｂに対し線接触で当接せしめ、その環状の線接触箇所の周方向複数箇所（例えば、周方向に９０゜ずつ間隔を空けた計４箇所程度）を部分的に溶接して接合するようにしている。

この際、断熱排気管４の軸心に対する外管１のテーパ部１ｂの開き角αよりも内管２の先端２ａ付近の開き角βの方が相対的に大きくなるように設定しておき、その角度差を十分にとることで外管１のテーパ部１ｂに対し内管２の先端２ａが確実に線接触となるようにしておくことが好ましい。

従って、斯かる第二の形態例によれば、外管１と内管２との間に断熱層３を介在させた二重管構造の断熱排気管４の端部を同じ二重管構造を持つ別の断熱排気管４の端部に接続するにあたり、断熱層３を封じるための外管１と内管２との接合を必要最小限に抑えることができ、内管２側から外管１側への熱の伝達量を著しく抑制して高い断熱効果を維持することができる。

図３は本発明の第三の形態例を示すもので、前述の如き二重管構造の断熱排気管４の端部（特に上流側の端部）に、該断熱排気管４の端部と対峙する側に同心状に筒形の補強カラー７を突設したフランジ５を接続する場合を例示している。

ここに図示している例では、補強カラー７の突出方向（図３中の右方向）に徐々に縮径するテーパ形状を付した補強カラー７の外周に沿わせて外管１を外嵌し、その先端１ａを前記補強カラー７の外周に対し全周に亘り溶接して固着すると共に、内管２の先端２ａ付近をベルマウス状に拡径し、その内管２の先端２ａ全周を前記フランジ５の内周部分で前記補強カラー７の突出方向と逆向きに開くテーパ面５ａに対し線接触で当接せしめ、その環状の線接触箇所の周方向複数箇所（例えば、周方向に９０゜ずつ間隔を空けた計４箇所程度）を部分的に溶接して接合するようにしている。

この際、補強カラー７の内側をフランジ５の内周部分まで延在する内管２と前記補強カラー７の内周との間に所要のクリアランスＣを確保しておき、相互が直接的に接触しないようにすることは勿論である。

尚、前記フランジ５の内周部分に形成されているテーパ面５ａは、排気ガス６を中心側に向けて案内することで前記フランジ５の締結部の隙間へ向かう流れが極力形成されないよう従来から存在しているものを流用して構わないが、このようなテーパ面５ａが形成されていない場合には、前記フランジ５の内周部分にテーパ面５ａを新たに形成すれば良い。

この際、断熱排気管４の軸心に対するフランジ５側のテーパ面５ａの開き角αよりも内管２の先端２ａ付近の開き角βの方が相対的に大きくなるように設定しておき、その角度差を十分にとることでフランジ５側のテーパ面５ａに対し内管２の先端２ａが確実に線接触となるようにしておくことが好ましい。

従って、斯かる第三の形態例によれば、外管１と内管２との間に断熱層３を介在させた二重管構造の断熱排気管４の端部に、該断熱排気管４の端部と対峙する側に同心状に筒形の補強カラー７を突設したフランジ５を接続するにあたり、断熱層３を封じるための外管１と内管２との接合を必要最小限に抑えることができ、内管２側から外管１側への熱の伝達量を著しく抑制して高い断熱効果を維持することができる。

尚、本発明の断熱排気管は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示では外管と内管との間にグラスウール等の断熱材による断熱層を介在させた場合を例示しているが、外管と内管との間を空間のまま残して空気断熱層とすることも可能であり、このようにした場合には、例えば、内管側に外管を支えるディンプル状のサポート部を散在させる等して断熱層を確保すれば良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の第一の形態例を要部を拡大して示す断面図である。本発明の第二の形態例を要部を拡大して示す断面図である。本発明の第三の形態例を要部を拡大して示す断面図である。従来例を示す断面図である。別の従来例を示す断面図である。更に別の従来例を示す断面図である。

符号の説明

１外管
１ａ先端
１ｂテーパ部
２内管
２ａ先端
３断熱層
４断熱排気管
４’ 別の断熱排気管
５フランジ
５ａテーパ面
６排気ガス
７補強カラー

Claims

外管と内管との間に断熱層を介在させた二重管構造の断熱排気管であって、内管の先端付近をベルマウス状に拡径し、その内管の先端全周を外管側に対し線接触で当接せしめ、その環状の線接触箇所の周方向複数箇所を部分的に接合したことを特徴とする断熱排気管。
外管の先端付近を軸心方向に直伸させて該先端付近にフランジを外嵌装着すると共に、該フランジの内周部分で前記外管の先端に対し内管の先端全周を線接触で当接させて部分的に接合したことを特徴とする請求項１に記載の断熱排気管。
外管の先端近くに該先端側へ開くテーパ部を形成し且つ該テーパ部から先端までの間を軸心方向に直伸させて同じ二重管構造を持つ別の断熱排気管の端部に外嵌装着すると共に、前記テーパ部に対し内管の先端全周を線接触で当接させて部分的に接合したことを特徴とする請求項１に記載の断熱排気管。
フランジの一端面の内周側に該フランジの軸心方向へ向け同心状に筒形の補強カラーを突設して該補強カラーに外管を外嵌装着すると共に、前記フランジの内周部分に前記補強カラーの突出方向と逆向きに開くテーパ面を形成し、該テーパ面に対し内管の先端全周を線接触で当接させて部分的に接合したことを特徴とする請求項１に記載の断熱排気管。