JPH0547335U - 自動車排ガス管用断熱複合管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 すぐれた断熱性能と曲げ加工性とを備え、特
に自動車排ガス管として適する断熱管を提供する。 【構成】 断熱材の中間層１３の肉厚が２〜１０mm、内
外層の金属管の内厚／外径比が０.０３〜０.１である自
動車排ガス管用断熱複合管。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内外金属管の接合面に断熱材料からなる中間層を介在せしめた複合 鋼管に係り、特に自動車の排気管のように管内を流れる高温ガスの温度低下およ び外部雰囲気温度の上昇を抑制するのに適し、かつ曲げ加工性に優れた断熱複合 管に関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車の排気系統は、図２に示すごとく、エンジン１での燃焼ガスはエキゾー ストマニホールド２で集められ、触媒内蔵のフィルター３により清浄化された後 、マフラー４で消音され、エンドパイプ５を通して大気中に放出される構成とな っている。この排気系統における燃焼ガス温度は、エンジン１に近いほど高温と なっており、エキゾーストマニホールド２内では通常約８００〜９００℃に達す るため、従来エキゾーストマニホールド２には耐熱性、耐酸化性に優れたステン レス鋳鋼が用いられている。

【０００３】 ところが、近年地球環境保護の観点から、自動車の燃費向上に対する要求が高 まるに伴い、薄肉鋼管をエキゾーストマニホールドに適用することが考案され、 薄肉軽量化による燃費向上を達成しようとする試みがなされつつある。このエキ ゾーストマニホールドの薄肉軽量化は、同時に触媒の使用量を低減できるという 付加的な効果を生じるため、そのもたらす効果は大きいとされている。すなわち 厚肉の鋳物管から薄肉の鋼管に変更することによりエキゾーストマニホールドの 熱容量が減少し、エンジン出口からフィルター３入口までの間における排気ガス 温度の低下が抑制され、触媒量を低減しても十分なガスの清浄化が可能となるか らである。

【０００４】 しかしながら、単なる薄肉鋼管では外部への熱流出も多くなり、エンジンルー ム内の他部品に対し熱的な障害を与えるおそれがある。特に、近年自動車に多用 されるようになった電子部品は耐熱性が極めて低いため、この熱影響の問題は重 要である。この熱影響対策としては、例えばエキゾーストマニホールドと他部品 との間に遮熱板を設けることが考えられるが、重量増加となるため好ましくない 。そこで、鋼管自体に断熱性を付与するのが有効と考えられ、断熱性を有する非 金属材料からなる中間層を有する多層管が開発されている（特公昭６０−５４８ ０３号公報参照）。ここに開示された多層管は、二重管の内管と外管との間にグ ラスウール等の非金属材料を介在させた構造で、断熱、遮音、制振効果が得られ るとしたものである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記した多層管を例えばエキゾーストマニホールドに適用する 場合、施工上の問題が生じる場合がある。すなわち、前記多層管は一般に単層鋼 管に比べ曲げ加工性能に劣り、曲げ加工部の断面座屈が容易に発生する傾向にあ り、エキゾーストマニホールドのような曲り配管には適応し難い。 また、中間層である断熱性非金属材料（セラミックスやグラスウール）を適正 に構成しなければ所望の断熱効果が得られないという別の問題も前記多層管は有 しているのである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案者は中間層が断熱材、内外層が金属からなる３層複合管につき、その曲 げ加工性能と断熱特性に関し検討し、本考案を完成するに至ったものである。

【作 用】

【０００７】 本考案において、断熱特性は中間層の断熱材により得られる。このため、断熱 材としては、熱伝導率の低い（好ましくは熱伝導率が0.１kcal/mh ℃以下）材料 が良く、例えばシリカ、グラスウール等を使用する。さらに、本考案では中間層 の肉厚を２mm以上１０mm以下とする。下限は、後述の実施例で示すように、断熱 特性は中間層の肉厚に大きく影響され、肉厚が厚いほど断熱特性が良好となるた めであり、２mm未満の肉厚では所望の特性が得られないことによる。また上限は 、肉厚の増加とともに曲げ加工性能が低下するためであり、１０mmを超えると実 用上必要な曲げ加工性能が得られないことによる。

【０００８】 次に、本考案では内外層に金属を使用する。これは、金属が延性に富み、複合 管としての曲げ加工性能を当内外層で持たせること、さらには、本考案の複合管 をエキゾーストマニホールドに採用した場合、万一不測の事態により断熱材が損 傷しばらばらとなっても、内外層で密封されているため排気系統下流の触媒に害 を与えることがないことによる。

【０００９】 このような内外層の材料としては、特に内層材は耐熱性、耐酸化性に優れると ともにコスト的にもそれほど高価でないことから、ステンレス鋼が好ましい。外 層材は内層材に比べ耐熱性、耐酸化性がそれほど必要ではないため、より安価な 金属を使用してもよい。

【００１０】 また、本考案では内外層を形成する金属管の肉厚／外径比をともに０.０３以 上０.１以下とする。これは、後述の実施例で示すようにこの範囲で、ほぼ良好 な曲げ加工性能が得られるためである。すなわち、肉厚／外径比が０.０３未満 では曲げ加工部に断面座屈が発生しやすくなること、０.１以上では曲げ加工力 が過大となることによる。ただし、金属管の重量低減（軽量化による自動車燃費 向上）の観点から肉厚／外径比は上記範囲の内でより小さいものとすることが好 ましい。

【００１１】 なお、内外金属管の肉厚は断熱特性にはほとんど影響しない。 本考案の断熱複合管の製造方法としては、例えばそれぞれ別個に作られた内・ 外管用金属管を用い、内管外表面あるいは外管内表面に断熱材を貼付した後、内 管と外管を遊嵌し、引抜き等の手段により絞り一体化する方法、あるいは断熱材 条帯を中間層としその表裏面に内外管形成用金属条帯を重ね合せて設けた複合素 材を電縫造管する方法を採用することができる。

【００１２】

【実施例】

図１は本考案に係る断熱複合金属管を一部切断して示す斜視図であり、１１は 内管（金属）、１２は外管（金属）、１３は中間層（断熱材）である。 表１に示す素材を用い、内管と外管の間に中間層を遊嵌し、ダイスで引抜いて 内径３７.７mmの断熱複合管を製造し、該複合管の曲げ加工性能および断熱性能 を調査した結果を表２に示す。ここで、曲げ加工性能は、曲げ半径７５mmで９０ 度曲げ加工を行うことにより評価した。また、断熱性能は、供試管内部に温度９ ００℃のＬＰＧ燃焼ガスを連続的に流し、１０分後の管外表面温度を測定して評 価した。

【００１３】

【表１】

【００１４】 表１の結果より本考案管は曲げ加工において何らの問題を生じることなく、ま た管外表面温度もほぼ４００℃以下に低減され優れた断熱性を有していることが わかる。なお、管外表面温度は中間層の厚さが増加するとともに低下する。 一方、比較例複合管の結果は次のようであった。すなわち、Ｆ材は中間層厚さ が１３mmと厚いため外表面温度は約１８０℃と非常に低くなるが、曲げ加工部で しわが発生し曲げ加工性能に劣る。Ｇ材は曲げ加工において何らの問題を生じる ことがなかったが、断熱性能が劣っている。また、Ｈ、Ｉ材では、ほぼ良好な断 熱性能が得られているものの、曲げ加工性能に劣っている。

【００１５】

【発明の効果】

以上説明したように、本考案の断熱複合管はすぐれた断熱性能および実用上充 分な曲げ加工性能を有するため、自動車排気管として使用可能であるとともに内 部を流れる高温ガスの温度低下および外部雰囲気温度の上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る断熱複合管の一部を切断して示す
斜視図である。

【図２】自動車の排気系統の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１：エンジン ２：エキゾーストマニホールド ３：触媒 ４：マフラー ５：エンドパイプ 11：内管 12：外管 13：中間層

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 中間層が断熱材、内外層が金属からなる３層複合管であ
   り、中間層の肉厚が２mm以上１０mm以下、内外層を形成
   する金属管の肉厚／外径比が0.０３以上0.１以下である
   ことを特徴とする自動車排ガス管用断熱複合管。