KR20230124735A - 배기관, 및 엔진 - Google Patents

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KR20230124735A
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하지메 스즈키
미노루 에사키
다케시 가도와키
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미츠비시 쥬고 엔진 앤드 터보차저 가부시키가이샤
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Abstract

배기관은, 축선을 중심으로 하는 통형상을 이루는 동시에, 축선방향으로 배열되며, 내부에 엔진 본체로부터 인도된 배기가 유통하는 복수의 관 본체와, 인접하는 한쌍의 상기 관 본체끼리를 접속하는 접속부와, 관 본체와 접속부 사이에 마련된 개스킷을 구비하고, 관 본체의 축선방향에 있어서의 단부에는 외주측을 향하여 돌출되는 플랜지가 마련되며, 접속부는 축선을 중심으로 하는 통형상의 접속부 본체와, 플랜지 사이의 간극에 개스킷을 끼운 상태에서 플랜지에 대향하는 대향면이 형성된 가압 링을 가지며, 둘레방향으로 간격을 두고 마련되며, 플랜지와 가압 링을 결합하는 결합 부재와, 간극의 외주측의 영역에 마련된 변형 방지 부재를 더 구비한다.

Description

배기관, 및 엔진
본 개시는 배기관, 및 엔진에 관한 것이다.
본 원은 2021년 1월 25일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제 2021-009890 호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.
디젤 엔진이나 가스 엔진은, 피스톤을 수용하는 복수의 연소실이 형성된 엔진 본체와, 이 엔진 본체에서 발생한 배기를 과급기 등의 외부 기기로 인도하는 배기관과, 지관을 구비하고 있다. 각각의 연소실은 지관을 거쳐서 배기관에 접속되어 있다. 즉, 각 지관으로부터 합류된 배기가 배기관 내를 유통한다. 배기관은 축선을 중심으로 한 통형상을 이루며, 축선방향에 있어서의 중도 위치에는 각각 상기의 지관이 접속되어 있다.
여기에서, 엔진의 운전 중, 배기의 온도는 500℃ 정도에 달한다. 이 배기의 열응력에 의해, 배기관은 축선방향으로 열변형되는 일이 있다. 이와 같은 열변형을 흡수하기 위해서, 예를 들면, 하기 특허문헌 1에 기재된 기술이 이용되어 있다. 하기 특허문헌 1에는, 축선방향으로 배열된 복수의 배기 본관끼리의 사이에, 축선방향으로 신축 가능한 신축관이 마련되어 있다. 배기 본관의 열변형에 맞추어 신축관이 신축하는 것에 의해, 당해 열변형의 영향을 회피할 수 있다고 되어 있다.
상기와 같은 배기 본관과 신축관은, 하기 특허문헌 2에 도시되는 바와 같은 플랜지에 의해 서로 접속되는 것이 일반적이다. 구체적으로는, 배기 본관의 단부에는 외주측으로 넓어지는 플랜지가 마련되어 있다. 신축관의 단부를 링형상 부재에 의해 플랜지와의 사이에 협지된다. 링형상의 부재와 플랜지는 볼트 및 너트에 의해 결합된다. 또한, 이와 같은 접속부에는, 배기의 누설을 시일하기 위해 개스킷이 마련된다. 개스킷은 상기 링형상의 부재와 플랜지 사이에 끼워져 있다.
일본 특허 공개 제 2003-286842 호 공보 일본 실용신안 공개 제 소61-51431 호 공보
여기에서, 엔진의 경년 사용에 따라서, 개스킷을 정기적으로 교환할 필요가 있다. 이 때, 플랜지에는 열응력에 의한 변형이 생기는 일이 있다. 이 때문에, 볼트를 규정의 토크로 체결하여도 플랜지와 링형상 부재 사이에 적정한 면압이 확보되지 않을 우려가 있다. 그 결과, 배기 본관과 신축관 사이의 시일 성능이 저하되어 버린다.
본 개시는 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 배기의 누설이 더욱 저감된 배기관, 및 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 개시에 따른 배기관은 축선을 중심으로 하는 통형상을 이루는 동시에, 축선방향으로 배열되며, 내부에 엔진으로부터 인도된 배기가 유통하는 복수의 관 본체와, 상기 축선방향으로 인접하는 한쌍의 상기 관 본체끼리를 접속하는 접속부와, 상기 관 본체와 상기 접속부 사이에 마련된 개스킷을 구비하고, 상기 관 본체의 상기 축선방향에 있어서의 단부에는 외주측을 향하여 돌출되는 플랜지가 마련되며, 상기 접속부는 상기 축선을 중심으로 하는 통형상의 접속부 본체와, 상기 플랜지 사이의 간극에 상기 개스킷을 끼운 상태에서 상기 플랜지에 대향하는 대향면이 형성된 가압 링을 가지며, 둘레방향으로 간격을 두고 마련되며, 상기 플랜지와 상기 가압 링을 결합하는 결합 부재와, 상기 간극의 외주측의 영역에 마련된 변형 방지 부재를 더 구비한다.
본 개시에 의하면, 배기의 누설이 더욱 저감된 배기관, 및 엔진을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시형태에 따른 엔진의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시형태에 따른 배기관의 측면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 있어서의 단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 있어서의 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시형태에 따른 배기관의 변형예를 도시하는 요부 확대 단면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시형태에 따른 배기관의 새로운 변형예를 도시하는 요부 확대 단면도이다.
도 7은 본 개시의 제 2 실시형태에 따른 배기관의 요부 확대 단면도이다.
<제 1 실시형태>
이하, 본 개시의 일 실시형태에 따른 엔진(100), 및 배기관(90)에 대해, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
(엔진의 구성)
엔진(100)은 예를 들면, 선박이나 발전소의 동력원으로서 이용되는 디젤 엔진, 또는 가스 엔진이다. 엔진(100)은 엔진 본체(1)와, 배기관(90)과, 지관(2A)을 구비하고 있다. 엔진 본체(1)는 블록형상을 이루며, 그 내부에는 복수(일 예로서, 12개)의 연소실(2)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 6개의 연소실(2)이 2열에 걸쳐서 형성되어 있다. 이들 연소실(2) 내에는 피스톤(도시 생략)이 수용되어 있다.
예를 들면, 디젤 엔진의 경우, 연소실(2)에 공급된 연료가 피스톤의 진퇴 이동에 의해 압축되며, 당해 연료가 자연 발화한다. 이와 같은 동작이 각 연소실(2)에서 타이밍을 상이하게 하면서, 연속하여 생기는 것에 의해, 엔진(100)의 출력축이 회전한다. 출력축의 회전 에너지는 축단으로부터 취출되고, 여러 가지의 이용(예를 들면, 선박의 경우에는 프로펠러의 구동, 발전소의 경우에는 발전기의 구동)에 제공된다.
각 연소실(2)에서는, 연료의 연소에 수반하여 배기(배기 가스)가 발생한다. 이 배기는 배기관(90)에 의해 외부의 과급기에 인도된다. 보다 상세하게는, 각각의 연소실(2)에는 배기가 유통하는 지관(2A)의 일단이 접속되어 있다. 지관(2A)의 타단은 배기관(90)에 접속되어 있다. 즉, 배기관(90)에는, 합계 12개의 지관(2A)이 접속되어 있다. 배기관(90)은 연소실(2)의 배열되어 있는 방향을 따라서 연장되어 있다.
(배기관의 구성)
다음에, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 배기관(90)의 구성에 대해 설명한다. 도 2 또는 도 4에 도시하는 바와 같이, 배기관(90)은 복수의 관 본체(10)와, 플랜지(11)와, 접속부(20)와, 개스킷(G)(도 4 참조)과, 결합 부재(30)와, 변형 방지 부재(40)를 구비하고 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 관 본체(10)는 배기관(90)의 축선(Ac)방향으로 간격을 두고 복수 배열되어 있다. 관 본체(10)는 축선(Ac)을 중심으로 하는 통형상을 이루고 있다. 관 본체(10)의 외경 치수는 일 예로서, 600㎜ 정도이다. 또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 관 본체(10)의 축선(Ac)방향에 있어서의 단부에는 플랜지(11)가 마련되어 있다. 플랜지(11)는 관 본체(10)로부터 외주측을 향하여 돌출되는 것에 의해 원환상을 이루고 있다. 플랜지(11)는 관 본체(10)에 대해 용접에 의해 결합되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 접속부(20)는 서로 인접하는 한쌍의 관 본체(10)끼리를 접속하고 있다. 접속부(20)는 접속부 본체(21)와, 가압 링(22)을 갖고 있다. 접속부 본체(21)는 축선(Ac)방향으로 신축 가능하게 되어 있다. 구체적으로는 도 4에 도시하는 바와 같이, 접속부 본체(21)는 칼라부(21A)와, 평행부(21B)와, 신축부(21C)를 갖고 있다. 칼라부(21A)는 상기의 플랜지(11)와 후술하는 가압 링(22) 사이에 끼워지는 부분이다.
칼라부(21A)는 축선(Ac)을 중심으로 하는 원환 판형상을 이루고 있다. 평행부(21B)는, 이 칼라부(21A)의 내주측의 단연(端緣)으로부터 축선(Ac)방향으로 연장되는 통형상을 이루고 있다. 신축부(21C)는 평행부(21B)에 있어서의 칼라부(21A)와는 반대측의 단연에 접속되어 있다. 신축부(21C)는 외주측을 향하여 단면에서 보아 곡면형상으로 확경되어 있다. 신축부(21C)에 축선(Ac)방향으로부터 힘이 가해진 경우, 당해 신축부(21C)가 휘는 것에 의해 접속부 본체(21) 전체가 신축된다.
가압 링(22)은 축선(Ac)을 중심으로 하는 원환상을 이루고 있다. 가압 링(22)의 내주측의 단연(링 내주연(22T))은 직경방향에 있어서 플랜지(11)의 내주측의 단연보다 내측에 위치하고 있다. 또한, 이 링 내주연(22T)은 상기의 평행부(21B)에 접촉하고 있다. 가압 링(22)은 축선(Ac)방향으로부터 플랜지(11)의 축선(Ac)방향 한쪽측의 면(플랜지 대향면(11S))에 간극(S)을 두고 대향하고 있다.
가압 링(22)의 축선(Ac)방향 다른쪽측을 향하는 면(플랜지(11)에 대향하는 면)은 대향면(22S)으로 되어 있다. 즉, 상기의 간극(S)은 플랜지 대향면(11S)과 대향면(22S)에 의해 축선(Ac)방향으로부터 둘러싸여 있다. 이 간극(S)에는, 개스킷(G)과, 상기의 칼라부(21A)가 끼워져 있다. 구체적으로는, 개스킷(G)은 간극(S) 내에 있어서의 축선(Ac)방향 다른쪽측에 위치하며, 칼라부(21A)는 축선(Ac)방향 한쪽측에 위치하고 있다. 이들 개스킷(G)과 칼라부(21A)는 서로 밀착되어 있다. 개스킷(G)은 축선(Ac)을 중심으로 하는 원환 판형상을 이루고 있다. 개스킷(G)은 예를 들면, SUS에 의해 일체로 형성되어 있다. 상세하게는 도시하지 않지만, 개스킷(G)의 내부는 중공으로 되어 있으며, 축선(Ac)방향 양측으로부터 가압된 경우에 휘도록 구성되어 있다.
가압 링(22)의 대향면(22S)에 있어서의 볼트(후술함)보다 직경방향 외측의 영역에는, 축선(Ac)방향 한쪽측을 향하여 오목한 동시에 둘레방향으로 연장되는 원환상의 노치(22R)가 형성되어 있다. 이 노치(22R)는 후술하는 변형 방지 부재(40)를 보지하기 위해 마련되어 있다.
결합 부재(30)는 상기와 같이 개스킷(G)과 칼라부(21A)를 간극(S)에 끼운 상태에서 플랜지(11)와 가압 링(22)을 결합하고 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 결합 부재(30)는 둘레방향으로 간격을 두고 복수(일 예로서, 12개) 마련되어 있다. 결합 부재(30)는 볼트 및 너트에 의해 구성되어 있다. 즉, 플랜지(11)와 가압 링(22)에는, 이 볼트가 관통 삽입되는 구멍이 형성되어 있다. 칼라부(21A)의 외주측의 단연(칼라부 단연(21t))과, 개스킷(G)의 외주측의 단연(개스킷 단연(Gt))은 간극(S) 내에서 이 볼트보다 직경방향 내측에 위치하고 있다. 즉, 볼트의 중간부는 간극(S)에 드러나 있다.
상술한 간극(S)에는, 변형 방지 부재(40)가 배치되어 있다. 변형 방지 부재(40)는 플랜지(11)와 가압 링(22) 사이에서, 면압을 직경방향으로 균등하게 분산시키기 위해 마련되어 있다. 도 3 또는 도 4에 도시하는 바와 같이, 변형 방지 부재(40)는 간극(S)에 대해 외주측으로부터 삽입되어 있다. 또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 변형 방지 부재(40)는 둘레방향으로 간격을 두고 복수(일 예로서, 12개) 마련되어 있다. 이 변형 방지 부재(40)의 둘레방향 위치는, 결합 부재(30)의 둘레방향 위치와 일치하고 있다. 즉, 1개의 결합 부재(30)의 외주측에 1개의 변형 방지 부재(40)가 마련되어 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 변형 방지 부재(40)는 외주측에 위치하는 기부(41)와, 기부(41)로부터 내주측을 향하여 연장되는 테이퍼부(42)를 갖고 있다.
기부(41)는 축선(Ac)방향으로부터 보아 원호형상의 단면형상을 갖는 판형상을 이루고 있다. 기부(41)에는 둘레방향으로 연장되는 관통 구멍(h)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(h)에는 와이어(W)가 관통 삽입되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 와이어(W)는 복수의 변형 방지 부재(40)를 탈락 불능으로 보지하기 위해 마련되어 있다. 다시 도 4에 도시하는 바와 같이, 테이퍼부(42)는 기부(41)의 직경방향 내측의 단부면에 일체로 마련되며, 직경방향 내측을 향함에 따라서 축선(Ac)방향의 치수가 점차 작게 되어 있다. 즉, 테이퍼부(42)는 축선(Ac)을 포함하는 단면에서 보아 삼각형상의 단면형상을 갖고 있다. 테이퍼부(42)의 축선(Ac)방향 양측을 향하는 면은 각각 테이퍼면(42S)으로 되어 있다. 변형 방지 부재(40)가 간극(S)에 삽입되어 있는 상태에서는, 한편의 테이퍼면(42S)이 상기의 노치(22R)의 외주측의 단연에 접촉하고, 다른쪽의 테이퍼면(42S)이 플랜지 대향면(11S)의 외주측의 단연에 접촉하고 있다.
(작용 효과)
계속해서, 본 실시형태에 따른 배기관(90)의 조립 방법, 및 엔진(100)을 운전하고 있을 때의 배기관(90)의 거동에 대해 설명한다.
배기관(90)을 조립할 때에는, 우선, 복수의 관 본체(10)를 접속부(20)에 의해 접속한다. 구체적으로는, 개스킷(G), 및 접속부 본체(21)의 칼라부(21A)를 플랜지(11)와 가압 링(22)에 의해 사이에 끼운다. 이 상태에서 결합 부재(30)로서의 볼트 및 너트에 의해 플랜지(11)와 가압 링(22)을 체결한다. 이 때의 볼트의 조임 토크는, 미리 정해진 규정값으로 되어 있다. 또한, 이 규정값을 초과하여 볼트를 조인 경우, 플랜지(11)가 관 본체(10)와의 접합부(용접부)를 지점으로 하여 축선(Ac)방향 한쪽측을 향하여 무너지도록 변형되는 일이 있다. 환언하면, 규정값은 이들 변형이 생기지 않는 범위에서 적절히 결정된다.
다음에, 상기 상태에서, 간극(S)에 외주측으로부터 변형 방지 부재(40)를 삽입한다. 구체적으로는, 우선, 와이어(W)가 관통 삽입된 복수의 변형 방지 부재(40)를 간극(S)의 외주측에 각각 배치한다. 또한, 변형 방지 부재(40)의 기부(41)에 대해 해머 등으로 타격력을 부여하여, 간극(S)에 압입한다. 이에 의해, 변형 방지 부재(40)의 테이퍼면(42S)이 플랜지(11)와 가압 링(22)에 밀착되어, 탈락 불능인 상태가 된다. 마지막에 와이어(W)를 조인다. 이에 의해, 배기관(90)의 조립이 완료된다.
이어서, 엔진(100)을 운전하고 있을 때의 배기관(90)의 거동에 대해 설명한다. 엔진(100)의 운전 중에는, 연소실(2) 내에서 500℃ 정도의 배기가 발생한다. 이 배기는 지관(2A)을 통하여 배기관(90)에 송입된다. 배기의 열에 의해, 배기관(90)에는 축선(Ac)방향으로의 열변형이 생긴다. 이 열변형은 접속부(20)의 신축부(21C)가 상기와 같이 축선(Ac)방향으로 휘는 것에 의해 흡수된다. 이에 의해, 배기관(90)과 지관(2A)의 상대 위치가 유지되어, 엔진(100)을 계속 안정적으로 운전하는 것이 가능해진다.
여기에서, 경년 사용에 따라서, 개스킷(G)의 시일 성능이 저하한 경우에는, 결합 부재(30)로서의 볼트 및 너트를 분리한 후, 개스킷(G)을 교환하여 다시 볼트 및 너트를 체결하는 작업이 필요하게 된다. 이 때, 배기의 열에 의해 플랜지(11) 자체에도 열변형이 생기는 경우가 있다. 구체적으로는, 플랜지(11)와 관 본체(10)의 접합부를 지점으로 하여 플랜지(11)가 축선(Ac)방향으로 무너지도록 변형되는 경우가 있다. 즉, 간극(S)의 외주측의 영역에서, 축선(Ac)방향의 치수가 초기보다 작게 되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 볼트 및 너트를 규정의 토크로 체결하여도, 체결력이 플랜지(11)와 가압 링(22) 사이에 충분히 전달되지 않아, 개스킷(G)에 대한 면압이 확보 가능하게 될 우려가 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 상기와 같이 변형 방지 부재(40)가 간극(S)에 마련되어 있다. 구체적으로는, 플랜지(11)와 가압 링(22) 사이에 형성된 간극(S)의 외주측의 영역에 변형 방지 부재(40)가 마련되어 있다. 이 변형 방지 부재(40)가 간극(S)에 배치되어 있는 것에 의해, 간극(S)의 외주측의 영역에서 플랜지(11)와 가압 링(22)이 역학적으로 결합된 상태가 된다. 즉, 플랜지(11)와 가압 링(22)을 결합 부재(30)에 의해 조이면, 변형 방지 부재(40)를 거쳐서 체결력이 이들 플랜지(11)와 가압 링(22) 사이에 전달되게 된다. 따라서, 플랜지(11)에 변형이 생겨 축선(Ac)방향으로 경사져 있는 경우여도, 플랜지(11)의 변형이 시정되는 것에 의해, 플랜지(11)와 가압 링(22) 사이에 개스킷(G)에 대한 면압을 확보할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 변형 방지 부재(40)는 직경방향 외측으로부터 내측을 향함에 따라서 축선(Ac)방향의 치수가 점차 축소되는 테이퍼부(42)를 갖는다. 상기 구성에 의하면, 간극(S)에 대한 테이퍼부(42)의 삽입량을 플랜지(11)와 가압 링(22) 사이의 간극(S)의 축선(Ac)방향 치수를 따라서 조정하는 것에 의해, 여러 가지 크기의 간극(S)에 변형 방지 부재(40)를 배치할 수 있다. 특히, 플랜지(11)의 열변형은 둘레방향으로 불균일하게 생기는 경우가 많다. 상기 구성에 의하면, 이와 같은 불균일한 열변형이 생긴 경우여도, 테이퍼부(42)의 삽입량을 변경하는 것에 의해 균일하게 개스킷(G)의 면압을 확보할 수 있다.
부가하여, 본 실시형태에서는, 대향면(22S)의 직경방향 외측의 영역에는, 축선(Ac)방향으로 오목한 동시에 둘레방향으로 연장되는 노치(22R)가 형성되어 있다. 상기 구성에 의하면, 가압 링(22)에 노치(22R)가 형성되어 있으므로, 변형 방지 부재(40)를 더욱 원활히 삽입하는 것이 가능해진다. 또한, 노치(22R)가 형성되어 있지 않은 경우에 비해 변형 방지 부재(40)의 삽입량을 크게 할 수 있으므로, 당해 변형 방지 부재(40)가 탈락할 가능성을 저감할 수도 있다.
또한 부가하여, 본 실시형태에서는, 변형 방지 부재(40)는 둘레방향으로 간격을 두고 복수 마련되어 있다. 이들 복수의 변형 방지 부재(40)에는 와이어(W)가 관통 삽입되어 있다. 상기 구성에 의하면, 둘레방향으로 간격을 두고 복수의 변형 방지 부재(40)가 마련되어 있으므로, 둘레방향에 있어서의 개스킷(G)의 면압의 분포를 균일화할 수 있다. 또한, 이들 복수의 변형 방지 부재(40)가 와이어(W)에 접속되어 있으므로, 당해 변형 방지 부재(40)의 탈락을 억제할 수 있다. 부가하여, 와이어(W)를 거쳐서 변형 방지 부재(40)끼리가 열적으로도 접속되어 있으므로, 둘레방향에 있어서의 배기로부터의 입열량의 분포가 평준화된다. 이에 의해, 관 본체(10)에 생기는 열팽창량을 둘레방향으로 균일화하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 변형 방지 부재(40)는 둘레방향으로 결합 부재(30)와 일치하는 위치에 각각 마련되어 있다. 상기 구성에 의하면, 결합 부재(30)에 의한 체결력이 집중적으로 생기는 개소에 변형 방지 부재(40)가 마련되므로, 당해 체결력을 변형 방지 부재(40)에 의해 둘레방향 및 직경방향으로 분산시킬 수 있다. 이에 의해, 플랜지(11)에 변형이 생길 가능성을 더욱 저감할 수 있다.
이상, 본 개시의 제 1 실시형태에 대해 설명했다. 또한, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 한에 있어서, 상기의 각 구성으로 여러 가지의 변경이나 개수를 실시하는 것이 가능하다.
예를 들면, 변형예로서 도 5에 도시하는 구성을 취하는 것도 가능하다. 동일한 도면의 예에서는, 개스킷(G)의 외주측의 단연(개스킷 단연(Gt')이 직경방향에 있어서 플랜지(11)의 외주측의 단연과 동일한 위치까지 연장되어 있다. 또한, 칼라부(21A)의 외주측의 단연(칼라부 단연(21t')도 직경방향에 있어서 플랜지(11)의 외주측의 단연과 동일한 위치까지 연장되어 있다. 즉, 이들 개스킷(G), 및 칼라부(21A)는, 플랜지 대향면(11S)의 전면을 덮고 있다. 이에 의해, 개스킷(G)의 결합 부재(30)보다 외주측의 부분과, 칼라부(21A)의 결합 부재(30)보다 외주측의 부분이 변형 방지 부재(40b)를 구성하고 있다.
상기 구성에 의하면, 개스킷(G)이 플랜지(11)의 전면을 덮고 있다. 또한, 이 개스킷(G)의 직경방향 외측(외주측)의 부분이 변형 방지 부재(40)로서 기능한다. 이에 의해, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 개스킷(G)에 대한 면압을 확보할 수 있다. 또한, 상기 구성에 의하면, 개스킷(G) 및 칼라부(21A)의 일부가 변형 방지 부재(40b)를 구성하므로, 부품 점수가 삭감되어, 배기관(90)의 제조나 메인터넌스에 필요로 하는 비용을 저감할 수 있다.
또한, 새로운 변형예로서 도 6에 도시하는 구성을 취하는 것도 가능하다. 동 도면의 예에서는, 개스킷 단연(Gt)은 결합 부재(30)보다 내주측에 위치하고 있다. 칼라부 단연(21t')도 결합 부재(30)보다 내주측에 위치하고 있다. 이와 같은 구성에 의해서도 도 5에 따른 변형예와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도 6의 예에서는, 칼라부 단연(21t')은 직경방향으로 절곡되어 있다. 부가하여, 개스킷(G)에 결합 부재(30)로서의 볼트를 관통 삽입하기 위한 구멍을 형성할 필요가 없으므로, 당해 구멍을 통한 배기의 누설이 생길 가능성을 더욱 저감하는 것이 가능해진다.
<제 2 실시형태>
다음에, 본 개시의 제 2 실시형태에 대해, 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 제 1 실시형태 및 그 변형예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 상세한 설명을 생략한다.
본 실시형태에서는, 결합 부재(30)로서의 볼트의 주위에, 당해 볼트를 외주측으로부터 덮는 파이프(P)가 마련되어 있다. 즉, 플랜지(11) 및 가압 링(22)에 형성되어 있는 볼트의 관통 삽입 구멍의 직경은 제 1 실시형태보다 크다. 또한, 이 파이프(P)는 축선(Ac)방향에 있어서, 플랜지(11), 개스킷(G), 칼라부(21A), 및 가압 링(22)의 각각의 두께를 합계한 만큼만 연장되어 있다. 또한, 이 합계값은 설계시에 미리 정해진 값이며, 플랜지(11)에 상술의 열변형이 생기지 않은 경우의 값이다. 이 파이프(P)는 변형 방지 부재(40c)를 구성하고 있다.
상기 구성에 의하면, 볼트를 체결할 때에 변형 방지 부재(40c)로서의 파이프(P)에 의해 당해 볼트의 체결량이 제한된다. 구체적으로는, 파이프(P)가 플랜지(11), 개스킷(G), 칼라부(21A), 및 가압 링(22)의 각각의 두께를 합계한 만큼만 연장되어 있다. 축선(Ac)방향에 있어서의 파이프(P)의 강성에 의해, 당해 두께의 합계값을 초과하여 볼트를 체결하는 것이 억제된다. 따라서, 볼트의 과도한 체결이 회피되어, 플랜지(11)의 변형을 방지할 수 있다. 그 결과, 개스킷(G)에 대한 면압을 확보하는 것이 가능해진다.
이상, 본 개시의 각 실시형태에 대해 설명했다. 또한, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 한에 있어서, 상기의 각 구성으로 여러 가지의 변경이나 개수를 실시하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기의 각 실시형태에서는 선박용의 엔진(100)을 예에 배기관(90)의 구성에 대해 설명했다. 그렇지만, 배기관(90)의 적용 대상은 선박용의 엔진으로 한정되지 않으며, 다른 수송 기계나 발전 설비 등의 엔진에도 배기관(90)을 적용하는 것이 가능하다.
또한, 상기의 각 실시형태에서는, 결합 부재(30)로서의 볼트 및 너트가 둘레방향으로 12개 배열되어 있는 예에 대해 설명했다. 그렇지만, 볼트 및 너트의 개수는 12개로 한정되지 않으며, 설계나 사양에 따라서 적절히 변경하는 것이 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는, 개스킷(G)이 SUS로 형성되어 있는 예에 대해 설명했다. 그렇지만, 개스킷(G)의 재질은 SUS로 한정되지 않으며, 내열성을 갖는 수지나 세라믹스에 의해 개스킷(G)을 형성하는 것도 가능하다.
또한, 상기 각 실시형태, 및 그 변형예로 설명한 변형 방지 부재(40, 40b, 40c)를 조합하여 적용하는 것도 가능하다.
<부기>
각 실시형태에 기재의 배기관(90), 및 엔진(100)은 예를 들면, 이하와 같이 파악된다.
(1) 제 1 태양에 따른 배기관(90)은, 축선(Ac)을 중심으로 하는 통형상을 이루는 동시에, 축선(Ac)방향으로 배열되며, 내부에 엔진 본체(1)로부터 인도된 배기가 유통하는 복수의 관 본체(10)와, 상기 축선(Ac)방향으로 인접하는 한쌍의 상기 관 본체(10)끼리를 접속하는 접속부(20)와, 상기 관 본체(10)와 상기 접속부(20) 사이에 마련된 개스킷(G)을 구비하고, 상기 관 본체(10)의 상기 축선(Ac)방향에 있어서의 단부에는 외주측을 향하여 돌출되는 플랜지(11)가 마련되며, 상기 접속부(20)는 상기 축선(Ac)을 중심으로 하는 통형상의 접속부 본체(21)와, 상기 플랜지(11) 사이의 간극(S)에 상기 개스킷(G)을 끼운 상태에서 상기 플랜지(11)에 대향하는 대향면(22S)이 형성된 가압 링(22)을 가지며, 둘레방향으로 간격을 두고 마련되며, 상기 플랜지(11)와 상기 가압 링(22)을 결합하는 결합 부재(30)와, 상기 간극(S)의 외주측의 영역에 마련된 변형 방지 부재(40)를 더 구비한다.
상기 구성에 의하면, 플랜지(11)와 가압 링(22) 사이에 형성된 간극(S)의 외주측의 영역에 변형 방지 부재(40)가 마련되어 있다. 이에 의해, 예를 들면, 플랜지(11)에 변형이 생겨, 축선(Ac)방향으로 경사져 있는 경우여도, 변형 방지 부재(40)가 개재되는 것에 의해, 플랜지(11)와 가압 링(22) 사이에 개스킷(G)에 대한 면압을 확보할 수 있다.
(2) 제 2 태양에 따른 배기관(90)에서는, 상기 변형 방지 부재(40)는 직경방향 외측으로부터 내측을 향함에 따라서 상기 축선(Ac)방향의 치수가 점차 축소되는 테이퍼부(42)를 가져도 좋다.
상기 구성에 의하면, 간극(S)에 대한 테이퍼부(42)의 삽입량을 플랜지(11)와 가압 링(22) 사이의 간극(S)의 축선(Ac)방향 치수를 따라서 조정하는 것에 의해, 여러 가지 크기의 간극(S)에 변형 방지 부재(40)를 배치할 수 있다.
(3) 제 3 태양에 따른 배기관(90)에서는, 상기 대향면(22S)의 직경방향 외측의 영역에는, 상기 축선(Ac)방향으로 오목한 동시에 둘레방향으로 연장되는 노치(22R)가 형성되어 있어도 좋다.
상기 구성에 의하면, 가압 링(22)에 노치(22R)가 형성되어 있으므로, 변형 방지 부재(40)를 더욱 원활히 삽입하는 것이 가능해진다.
(4) 제 4 태양에 따른 배기관(90)에서는, 상기 변형 방지 부재(40)는 둘레방향으로 간격을 두고 복수 마련되며, 이들 복수의 변형 방지 부재(40)를 서로 접속하는 와이어(W)를 더 가져도 좋다.
상기 구성에 의하면, 둘레방향으로 간격을 두고 복수의 변형 방지 부재(40)가 마련되어 있으므로, 둘레방향에 있어서의 면압의 분포를 균일화할 수 있다. 또한, 이들 복수의 변형 방지 부재(40)가 와이어(W)와 접속되어 있으므로, 당해 변형 방지 부재(40)의 탈락을 억제할 수 있다. 부가하여, 와이어(W)를 거쳐서 변형 방지 부재(40)끼리가 열적으로도 접속되어 있으므로, 둘레방향에 있어서의 입열량의 분포가 평준화된다. 이에 의해, 관 본체(10)에 생기는 열팽창량을 둘레방향으로 균일화하는 것이 가능해진다.
(5) 제 5 태양에 따른 배기관(90)에서는, 상기 변형 방지 부재(40)는 둘레방향으로 상기 결합 부재(30)와 일치하는 위치에 각각 마련되어 있어도 좋다.
상기 구성에 의하면, 결합 부재(30)에 의한 체결력이 집중적으로 생기는 개소에 변형 방지 부재(40)가 마련되므로, 당해 체결력을 변형 방지 부재(40)에 의해 분산시킬 수 있다. 이에 의해, 플랜지(11)에 변형이 생길 가능성을 저감할 수 있다.
(6) 제 6 태양에 따른 배기관(90)에서는, 상기 개스킷(G)은 상기 플랜지(11)의 전면을 덮는 환상을 이루며, 당해 개스킷(G)의 직경방향 외측에 있어서의 환상의 부분이 상기 변형 방지 부재(40b)를 이루고 있어도 좋다.
상기 구성에 의하면, 개스킷(G)이 플랜지(11)의 전면을 덮고 있다. 또한, 이 개스킷(G)의 직경방향 외측의 부분이 변형 방지 부재(40b)로서 기능한다. 이에 의해, 부품 점수가 삭감되어, 배기관(90)의 제조나 메인터넌스에 필요로 하는 비용을 저감할 수 있다.
(7) 제 7 태양에 따른 배기관(90)에서는, 상기 접속부(20)는 상기 축선(Ac)방향으로 신축 가능한 신축부(21C)와, 당해 신축부(21C)의 단부에 마련되며, 외주측으로 돌출되는 칼라부(21A)를 가지며, 상기 칼라부(21A)의 직경방향 외측에 있어서의 환상의 부분이 상기 변형 방지 부재(40b)를 이루고 있어도 좋다.
상기 구성에 의하면, 칼라부(21A)의 직경방향 외측의 부분이 변형 방지 부재(40b)로서 기능한다. 이에 의해, 부품 점수가 삭감되어, 배기관(90)의 제조나 메인터넌스에 필요로 하는 비용을 저감할 수 있다.
(8) 제 8 태양에 따른 배기관(90)에서는, 상기 플랜지(11), 및 상기 가압 링(22)에는, 상기 축선(Ac)방향으로 연장되는 관통 구멍이 각각 형성되며, 상기 결합 부재(30)는 상기 관통 구멍에 관통 삽입되는 볼트, 및 당해 볼트에 체결되는 너트를 가지며, 상기 변형 방지 부재(40c)는 상기 관통 구멍에 관통 삽입되며, 상기 볼트를 외주측으로부터 덮는 동시에, 미리 정해진 만큼만 상기 축선(Ac)방향으로 연장되는 파이프(P)여도 좋다.
상기 구성에 의하면, 볼트를 체결할 때에 파이프(P)에 의해 당해 볼트의 체결량이 제한된다. 이에 의해, 볼트의 과도한 체결이 억제되어, 플랜지(11)의 변형을 방지할 수 있다.
(9) 제 9 태양에 따른 엔진(100)은 배기관(90)과, 상기 배기를 상기 배기관(90)으로 송입하는 연소실(2)이 형성된 엔진 본체(1)를 구비한다.
상기 구성에 의하면, 배기의 누설이 더 저감된 배기관(90)을 구비하는 엔진(100)을 제공할 수 있다.
본 개시에 의하면, 배기의 누설이 더욱 저감된 배기관, 및 엔진을 제공할 수 있다.
100: 엔진 90: 배기관
1: 엔진 본체 2: 연소실
2A: 지관 10: 관 본체
11: 플랜지 11S: 플랜지 대향면
20: 접속부 21: 접속부 본체
21A: 칼라부 21B: 평행부
21C: 신축부 21t, 21t': 칼라부 단연
22: 가압 링 22R: 노치
22S: 대향면 22T: 링 내주연
30: 결합 부재 40, 40b, 40c: 변형 방지 부재
41: 기부 42: 테이퍼부
42S: 테이퍼면 Ac: 축선
G: 개스킷 Gt, Gt': 개스킷 단연
h: 관통 구멍 P: 파이프
W: 와이어

Claims (9)

  1. 축선을 중심으로 하는 통형상을 이루는 동시에, 축선방향으로 배열되며, 내부에 엔진 본체로부터 인도된 배기가 유통하는 복수의 관 본체와,
    상기 축선방향으로 인접하는 한쌍의 상기 관 본체끼리를 접속하는 접속부와,
    상기 관 본체와 상기 접속부 사이에 마련된 개스킷을 구비하고,
    상기 관 본체의 상기 축선방향에 있어서의 단부에는 외주측을 향하여 돌출되는 플랜지가 마련되며,
    상기 접속부는,
    상기 축선을 중심으로 하는 통형상의 접속부 본체와,
    상기 플랜지와의 사이의 간극에 상기 개스킷을 끼운 상태에서 상기 플랜지에 대향하는 대향면이 형성된 가압 링을 가지며,
    둘레방향으로 간격을 두고 마련되며, 상기 플랜지와 상기 가압 링을 결합하는 결합 부재와,
    상기 간극의 외주측의 영역에 마련된 변형 방지 부재를 더 구비하는
    배기관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형 방지 부재는 직경방향 외측으로부터 내측을 향함에 따라서 상기 축선방향의 치수가 점차 축소되는 테이퍼부를 갖는
    배기관.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 대향면의 직경방향 외측의 영역에는, 상기 축선방향으로 오목한 동시에 둘레방향으로 연장되는 노치가 형성되어 있는
    배기관.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변형 방지 부재는 둘레방향으로 간격을 두고 복수 마련되며,
    이들 복수의 변형 방지 부재를 서로 접속하는 와이어를 더 갖는
    배기관.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변형 방지 부재는 둘레방향으로 상기 결합 부재와 일치하는 위치에 각각 마련되어 있는
    배기관.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개스킷은 상기 플랜지의 전면을 덮는 환상을 이루며, 상기 개스킷의 직경방향 외측에 있어서의 환상의 부분이 상기 변형 방지 부재를 이루고 있는
    배기관.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접속부는,
    상기 축선방향으로 신축 가능한 신축부와,
    상기 신축부의 단부에 마련되며, 외주측에 돌출되는 칼라부를 가지며,
    상기 칼라부의 직경방향 외측에 있어서의 환상의 부분이 상기 변형 방지 부재를 이루고 있는
    배기관.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랜지, 및 상기 가압 링에는, 상기 축선방향으로 연장되는 관통 구멍이 각각 형성되며,
    상기 결합 부재는, 상기 관통 구멍에 관통 삽입되는 볼트, 및 상기 볼트에 체결되는 너트를 가지며,
    상기 변형 방지 부재는, 상기 관통 구멍에 관통 삽입되며, 상기 볼트를 외주측으로부터 덮는 동시에, 미리 정해진 만큼만 상기 축선방향으로 연장되는 파이프인
    배기관.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 배기관과,
    상기 배기를 상기 배기관으로 송입하는 연소실이 형성된 엔진 본체를 구비하는
    엔진.
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