JP2018155315A - 二重管の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化による内管の伸縮を吸収することが可能な二重管の接続構造の提供。
【解決手段】
第１二重管４の端部に設けられる第１フランジ部５は、第１フランジ内空間１８を区画する第１フランジ部内周面１９と、第１接続面２０とを有する。第２二重管６の端部に設けられる第２フランジ部７は、第２フランジ内空間２８を区画する第２フランジ部内周面２９と、第２接続面３０とを有する。第１フランジ内空間１８と第２フランジ内空間２８とが連通した状態で結合されるフランジ結合状態では、接続管３は、第１及び第２フランジ内空間１８，２８に配置され、接続管３の外周面が第１及び第２フランジ部内周面１９，２９から離間し、接続管３の両端部が第１及び第２内管１１，２１とそれぞれ密閉状態で連通し、接続管３の両端部の少なくとも一方が第１又は第２内管１１，２１に相対移動可能に支持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、二重管の接続構造に関する。

特許文献１には、外管と、外管内に外管から離隔して備えられた内管とからなる二重管構造に形成される中間パイプ（排気流通管）の構造が記載されている。外管は、ケーシングに対して着脱可能に構成された外管本体と、ケーシングに入口部の周縁から突出して固設されたケーシング側外管とから構成されている。ケーシング側外管は、ケーシングの入口部周縁に突設されており、突出端部にはフランジ部が固設されている。外管本体は、先端部から軸方向に所定距離だけ離隔した部分にフランジ部が固設されている。外管本体は、フランジ部をケーシング側外管のフランジ部に結合されて組み付けられる。内管は、外管本体との間に配設された複数のブッシュを介して、外管本体の内周面から離隔して外管本体に結合されている。

特開２０１２−００２０８５号公報

内管は、外管本体との間に配設された複数のブッシュを介して外管本体の内周面から離隔して外管本体に結合されている。このため、内管の温度変化による伸縮を吸収することができないおそれがある。

そこで、本発明は、フランジ部での断熱効果を向上させるとともに、温度変化による内管の伸縮を吸収することが可能な二重管の接続構造の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、第１二重管構造体と第２二重管構造体と接続管とを備える。第１二重管構造体は、第１外管の内側を第１内管が挿通する第１二重管の端部に第１フランジ部が固定的に設けられる。第２二重管構造体は、第２外管の内側を第２内管が挿通する第２二重管の端部に第２フランジ部が固定的に設けられる。接続管は、第１フランジ部と第２フランジ部とが結合されたフランジ結合状態で、第１内管と第２内管とを連通する。

第１フランジ部は、第１内管と連通する第１フランジ内空間を区画する第１フランジ部内周面と、第１フランジ内空間が開口する第１接続面とを有する。第２フランジ部は、第２内管と連通する第２フランジ内空間を区画する第２フランジ部内周面と、第２フランジ内空間が開口する第２接続面とを有する。第１フランジ部と第２フランジ部とは、第１接続面と第２接続面とが面接触して第１フランジ内空間と第２フランジ内空間とが連通した状態で結合されてフランジ結合状態となる。フランジ結合状態では、接続管は、第１フランジ内空間及び第２フランジ内空間に配置され、接続管の外周面は、第１フランジ部内周面及び第２フランジ部内周面から離間し、接続管の両端部は、第１内管及び第２内管とそれぞれ密閉状態で連通し、接続管の両端部の少なくとも一方は、第１内管又は第２内管に相対移動可能に支持される。

上記構成では、接続管の外周面が第１フランジ部内周面及び第２フランジ部内周面から離間している。このため、接続管の外周面と第１フランジ部内周面及び第２フランジ部内周面との間に断熱層が設けられ、断熱効果が向上する。

また、接続管の両端部の少なくとも一方が第１内管又は第２内管に相対移動可能に支持されるので、温度変化による第１内管及び第２内管の伸縮を接続管と第１内管又は第２内管との相対移動によって吸収することができる。

本発明の第２の態様は、上記第１の態様の二重管の接続構造であって、第１二重管構造体は、第１内管と、第１外管と、第１接続面を有する第１フランジ部とを備える。第１内管は、円管状の管本体と、管本体から拡径された円筒状の中間拡径部と、中間拡径部から拡径された円筒状の先端拡径部とを一体的に有する。第１フランジ部は、先端拡径部の外周面に固定される。先端拡径部の内周面は、第１フランジ部内周面を構成する。第１外管の端部は、中間拡径部の外周面に固着される。接続管は、管本体と略等しい内径を有する円管状である。接続管の一側の端部の外周面は、中間拡径部の内周面に非固定状態で面接触して、嵌合される。

上記構成では、第１内管の端部を２段階に拡径して中間拡径部及び先端拡径部を形成し、第１外管に第１内管を挿通し、第１外管の端部を中間拡径部の外周面に癒着するとともに、先端拡径部の外周面に第１フランジ部を固定するという簡易な工程によって、第１二重管構造体を製造することができる。

また、接続管の内径が第１内管の管本体の内径と略等しいので、第１内管と接続管との間で気体等を円滑に流通させることができる。

本発明によれば、フランジ部での断熱効果を向上させるとともに、温度変化による内管の伸縮を吸収することができる。

本発明の実施形態に係る二重管の接続構造を示す側面断面図であり、（ａ）は非フランジ結合状態を、（ｂ）はフランジ結合状態をそれぞれ示す。 本発明の第１に変形例を示す側面断面図である。 本発明の第２の変形例を示す側面断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る二重管の接続構造が適用される二重管は、エンジンに取付けられるターボチャージャ（図示省略）から排出される排気ガスが流通する排気管であり、第１排気管（第１二重管構造体）１と第２排気管（第２二重管構造体）２とインナチューブ（接続管）３とを備え、ターボチャージャとフレキシブルジョイント（図示省略）との間に配置される。

図１に示すように、第１排気管１は、第１二重管４と、第１二重管４の一端部に設けられる第１フランジ部５を有し、他端部にはターボチャージャが接続される。第１二重管４は、排気ガスの流通路を区画する内周面を有する第１内管１１と、第１内管１１の外周面を覆う第１外管１２とから構成される。第１内管１１の外周面と第１外管１２の内周面との間には、第１断熱層８が区画形成される。第１内管１１は、円管状の第１内管本体（小径部分）１３と、第１内管本体１３から拡径された円筒状の第１中間拡径部（中径部分）１４と、第１中間拡径部１４から拡径された円筒状の第１先端拡径部（大径部分）１５とを一体的に有する。第１外管１２は、円管状の第１外管本体１６と、第１外管本体１６から縮径された円筒状の第１縮径部１７とを一体的に有する。第１内管１１の第１中間拡径部１４の外周面に第１外管１２の第１縮径部１７の内周面が溶接により固着されることによって、第１内管１１と第１外管１２とが固定される。

第１フランジ部５は、第１内管１１と連通する第１フランジ内空間１８を区画する第１フランジ部内周面１９と、第１フランジ内空間１８が一端側へ開口する第１接続面２０とを有する。第１内管１１の第１先端拡径部１５の外周面に第１フランジ部５の内周面が溶接等により固着されることによって第１フランジ部５が第１二重管４に固定される。従って、第１内管１１の第１先端拡径部１５の内周面が第１フランジ部内周面１９を構成する。

第２排気管２は、第２二重管６と第２二重管６の一端部に設けられる第２フランジ部７を有し、他端部にはフレキシブルジョイントが設けられる。第２二重管６は、排気ガスの流通路を区画する内周面を有する第２内管２１と、第２内管２１の外周面を覆う第２外管２２とから構成される。第２内管２１の外周面と第２外管２２の内周面との間には、第２断熱層９が区画形成される。第２内管２１は、円管状の第２内管本体（小径部分）２３と、第２内管本体２３から拡径された円筒状の第２中間拡径部（中径部分）２４と、第２中間拡径部２４から拡径された円筒状の第２先端拡径部（大径部分）２５とを一体的に有する。第２外管２２は、円管状の第２外管本体２６と、第２外管本体２６から縮径された円筒状の第２縮径部２７とを一体的に有する。第２内管２１の第２中間拡径部２４の外周面に第２外管２２の第２縮径部２７の内周面が溶接により固着されることによって、第２内管２１と第２外管２２が固定される。

第２フランジ部７は、第２内管２１と連通する第２フランジ内空間２８を区画する第２フランジ部内周面２９と、第２フランジ内空間２８が一端側へ開口する第２接続面３０とを有する。第２内管２１の第２先端拡径部２５の外周面に第２フランジ部７の内周面が溶接等により固着されることによって第２フランジ部７が第２二重管６に固定される。従って、第２内管２１の第２先端拡径部２５の内周面が第２フランジ部内周面２９を構成する。

第１フランジ部５と第２フランジ部７とは、第１接続面２０と第２接続面３０とが面接触して、第１フランジ内空間１８と第２フランジ内空間２８とが連通した状態で、第１フランジ部５と第２フランジ部７とを貫通するボルト（図示省略）の締結等によって結合される。

インナチューブ３は、第１内管１１の第１内管本体１３及び第２内管２１の第２内管本体２３と略等しい内径を有する円管状部材である。インナチューブ３は、第１フランジ部５と第２フランジ部７とが連結されたフランジ連結状態で、第１フランジ内空間１８及び第２フランジ内空間２８を跨いで配置されて第１内管１１と第２内管２１とを密閉状態で連通する。インナチューブ３の軸方向の長さＬ１は、フランジ連結状態で、第１内管１１の第１中間拡径部１４の第１内管本体１３側から第２内管２１の第２中間拡径部２４の第２内管本体２３側までの軸方向の長さ（インナチューブ３の外径とほぼ等しい内径に形成された両側の中径部分と、その間の両側の大径部分との全長）Ｌ２よりも短く設定される。インナチューブ３は、フランジ結合状態において、その両端部の外周面が第１中間拡径部１４の内周面及び第２中間拡径部２４の内周面に非固定状態で面接触した状態で摺動可能に嵌合する。これにより、インナチューブ３は、第１内管１１及び第２内管２１に相対移動可能に支持されている。インナチューブ３の外周面は、フランジ結合状態で、第１フランジ部内周面（第１先端拡径部１５の内周面）１９及び第２フランジ部内周面（第２先端拡径部２５の内周面）２９から離間している。インナチューブ３の外周面と第１フランジ部５及び第２フランジ部７の内周面との間には、接続部断熱層１０が区画形成される。

上記のように構成された二重管の接続構造では、インナチューブ３の外周面が第１フランジ部内周面１９及び第２フランジ部内周面２９から離間している。このため、インナチューブ３の外周面と第１フランジ部内周面１９及び第２フランジ部内周面２９との間に接続部断熱層１０が設けられ、断熱効果が向上する。

また、インナチューブ３は、フランジ結合状態において、その両端部の外周面が第１中間拡径部１４の内周面及び第２中間拡径部２４の内周面に非固定状態で面接触した状態で摺動可能に嵌合することにより、第１内管１１及び第２内管２１に相対移動可能に支持されるので、温度変化による第１内管１１及び第２内管２１の伸縮をインナチューブ３、第１内管１１及び第２内管２１の相対移動によって吸収することができる。

また、第１及び第２内管１１，２１の端部を２段階に拡径して第１及び第２中間拡径部１４，２４と第１及び第２先端拡径部１５，２５とを形成し、第１及び第２外管１２，２２に第１及び第２内管１１，２１を挿通し、第１及び第２外管１２，２２の端部を第１及び第２中間拡径部１４，２４の外周面に溶着するとともに、第１及び第２先端拡径部１５，２５の外周面に第１及び第２フランジ部５，７の内周面を固定するという簡易な工程によって、第１及び第２排気管１，２を製造することができる。

また、インナチューブ３の内径が第１内管１１の第１内管本体１３及び第２内管２１の第２内管本体２３の内径とほぼ等しいので、第１内管１１及び第２内管１２とインナチューブ３との間で気体等を円滑に流通させることができる。

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

例えば、図２で示すように、第１及び第２内管３２，４２は円管状の内管本体３４，４４をそれぞれ有し、第１及び第２外管３３，４３は円管状の外管本体３５，４５と、外管本体３５，４５から縮径された円筒状の中間縮径部３６，４６と、中間縮径部３６，４６から拡径された円筒状の先端拡径部３７，４７とをそれぞれ一体的に有し、内管本体３４，４４の外周面に中間縮径部３６，４６の内周面が溶接により固着されることによって第１及び第２内管３２，４２と第１及び第２外管３３，４３とが固定され、先端拡径部３７，４７の外周面に第１及び第２フランジ部３８，４８の内周面が溶接等により固着されることによって第１及び第２フランジ部３８，４８が第１及び第２二重管３１，４１に固定され、インナチューブ７１は円管状のインナチューブ本体７２と、インナチューブ本体７２の両端部から拡径された円筒状のインナチューブ拡径部７３，７４とを有し、インナチューブ拡径部７３，７４のインナチューブ本体７２側同士の間の軸方向の長さＬ３は、第１及び第２内管の３２，４２の内管本体３４，４４の先端部の間の軸方向の長さＬ４よりも短く設定される構造であってもよい。この場合、先端拡径部３７，４７の内周面が第１及び第２フランジ内空間３９，４９を区画する第１及び第２フランジ部内周面４０，５０を構成し、インナチューブ拡径部７３，７４の内周面がフランジ結合状態において、内管本体３４，４４の先端部の外周面に非固定状態で面接触した状態で摺動可能に嵌合することによって、第１及び第２内管３２，４２に相対移動可能に支持され、インナチューブ７１の外周面７５は、フランジ結合状態で、第１及び第２フランジ部内周面（先端拡径部３７，４７の内周面）４０，５０から離間している。

また、図３で示すように、第１及び第２内管５２，６２は円管状の内管本体５４，６４と、内管本体５４，６４から拡径された円筒状の中間拡径部５５，６５と、中間拡径部５５，６５から径方向外側に延びる先端拡張部５６，６６とをそれぞれ一体的に有し、第１及び第２外管５３，６３は円管状の外管本体５７，６７をそれぞれ有し、外管本体５７，６７の先端部の内周面に先端拡張部５６，６６の先端縁が溶接等により固着されることによって第１及び第２内管５２，６２と第１及び第２外管５３，６３とが固定され、外管本体５７，６７の先端縁及び先端拡張部５６，６６の先端部が第１及び第２フランジ部５８，６８に溶接等によって固着されることによって第１及び第２フランジ部５８，６８が第１及び第２二重管５１，６１に固定され、インナチューブ７６の軸方向の長さＬ５は、第１及び第２内管５２，６２の中間拡径部５５，６５の内管本体５４，６４側の間の軸方向の長さＬ６よりも短く設定される構造であってもよい。この場合、第１及び第２フランジ部５８，６８の内周面が第１及び第２フランジ内空間５９，６９を区画する第１及び第２フランジ部内周面６０，７０を構成し、インナチューブ７６の両端縁７７の外周面がフランジ結合状態において、中間拡径部５５，６５の先端部の内周面に非固定状態で面接触した状態で摺動可能に嵌合することによって、第１及び第２内管５２，６２に相対移動可能に支持され、インナチューブ７６の外周面７８は、フランジ結合状態で、第１及び第２フランジ部内周面（第１及び第２フランジ部５８，６８の内周面）６０，７０から離間している。

また、インナチューブ３がフランジ結合状態において、その両端部の外周面が第１内管１１の第１中間拡径部１４の内周面及び第２内管２１の第２中間拡径部２４の内周面に非固定状態で面接触した状態で、摺動可能に嵌合することによって、第１内管１１及び第２内管２１に相対移動可能に支持される構造が例示されているが、これに限定されるものではなく、インナチューブ３の両端部の少なくとも一方が第１内管１１又は第２内管２１に相対移動可能に支持される構造であればよい。例えば、フランジ結合状態において、インナチューブ３の第１内管１１側の端部の外周面が第１中間拡径部１４の内周面に溶接され、第２内管２１側の端部の外周面が第２中間拡径部２４の内周面に非固定状態で面接触した状態で摺動可能に嵌合することによって、インナチューブ３が第２内管２１に相対移動可能に支持される構造であってもよい。

また、本実施形態では、二重管はエンジンに取付けられるターボチャージャから排出される排気ガスが流通する排気管であるが、これに限定されるものではなく、例えば、熱交換器等に用いられる二重管であってもよい。

本発明の二重管の接続構造は、トラックその他の車両に広く利用することができる。

１ 第１排気管（第１二重管構造体）
２ 第２排気管（第２二重管構造体）
３，７１，７６ インナチューブ（接続管）
４，３１，５１ 第１二重管
５，３８，５８ 第１フランジ部
６，４１，６１ 第２二重管
７，４８，６８ 第２フランジ部
８ 第１断熱層
９ 第２断熱層
１０ 接続部断熱層
１１，３２，５２ 第１内管
１２，３３，５３ 第１外管
１３，３４，５４ 第１内管本体
１４，５５ 第１中間拡径部
１５ 第１先端拡径部
１６，３５，５７ 第１外管本体
１７ 第１縮径部
１８，３９，５９ 第１フランジ内空間
１９，４０，６０ 第１フランジ部内周面
２０ 第１接続面
２１，４２，６２ 第２内管
２２，４３，６３ 第２外管
２３，４４，６４ 第２内管本体
２４，６５ 第２中間拡径部
２５ 第２先端拡径部
２６，４５，６７ 第２外管本体
２７ 第２縮径部
２８，４９，６９ 第２フランジ内空間
２９，５０，７０ 第２フランジ部内周面
３０ 第２接続面
３６，４６ 中間縮径部
３７，４７ 先端拡径部
５６，６６ 先端拡張部
７２ インナチューブ本体
７３，７４ インナチューブ拡径部
７５，７８ インナチューブの外周面
７７ インナチューブの両端縁

Claims (2)

1. 第１外管の内側を第１内管が挿通する第１二重管の端部に第１フランジ部が固定的に設けられた第１二重管構造体と、
   第２外管の内側を第２内管が挿通する第２二重管の端部に第２フランジ部が固定的に設けられた第２二重管構造体と、
   前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とが結合されたフランジ結合状態で、前記第１内管と前記第２内管とを連通する接続管と、を備え、
   前記第１フランジ部は、前記第１内管と連通する第１フランジ内空間を区画する第１フランジ部内周面と、前記第１フランジ内空間が開口する第１接続面とを有し、
   前記第２フランジ部は、前記第２内管と連通する第２フランジ内空間を区画する第２フランジ部内周面と、前記第２フランジ内空間が開口する第２接続面とを有し、
   前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とは、前記第１接続面と前記第２接続面とが面接触して前記第１フランジ内空間と前記第２フランジ内空間とが連通した状態で結合されて前記フランジ結合状態となり、
   前記フランジ結合状態では、前記接続管は、前記第１フランジ内空間及び前記第２フランジ内空間に配置され、前記接続管の外周面は、前記第１フランジ部内周面及び前記第２フランジ部内周面から離間し、前記接続管の両端部は、前記第１内管及び前記第２内管とそれぞれ密閉状態で連通し、前記接続管の両端部の少なくとも一方は、前記第１内管又は前記第２内管に相対移動可能に支持される
   ことを特徴とする二重管の接続構造。
2. 請求項１に記載の二重管の接続構造であって、
   前記第１二重管構造体は、前記第１内管と、前記第１外管と、前記第１接続面を有する前記第１フランジ部とを備え、
   前記第１内管は、円管状の管本体と、前記管本体から拡径された円筒状の中間拡径部と、前記中間拡径部から拡径された円筒状の先端拡径部とを一体的に有し、
   前記第１フランジ部は、前記先端拡径部の外周面に固定され、
   前記先端拡径部の内周面は、前記第１フランジ部内周面を構成し、
   前記第１外管の端部は、前記中間拡径部の外周面に固着され、
   前記接続管は、前記管本体と略等しい内径を有する円管状であり、
   前記接続管の一側の端部の外周面は、前記中間拡径部の内周面に非固定状態で面接触して嵌合される
   ことを特徴とする二重管の接続構造。

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