KR20230141503A

KR20230141503A - 플랜지

Info

Publication number: KR20230141503A
Application number: KR1020230036498A
Authority: KR
Inventors: 마호 사카구치; 히데오 오카무라
Original assignee: 가부시키가이샤 자판엔진코포레숀
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2023-03-21
Publication date: 2023-10-10
Also published as: CN116892657A; JP2023151266A

Abstract

(과제) 응력 집중에 의한 파손을 억제할 수 있는 플랜지를 제공하는 것.
(해결 수단) 본 발명의 일 양태인 플랜지는, 코너부 및 변부를 갖는 환상의 플랜지로서, 상기 코너부를 형성하는 코너 형성부를 갖는 제 1 플랜지 부재와, 상기 변부를 형성하는 변 형성부를 갖고, 상기 제 1 플랜지 부재에 접합되는 제 2 플랜지 부재를 구비한다. 상기 코너 형성부는, 소정의 곡률 반경을 갖고, 상기 코너부의 내주면을 형성하는 원호면과, 상기 원호면의 단부로부터 이간되는 방향으로 연장되고, 상기 변 형성부에 접합되는 연장부를 구비한다. 상기 연장부와 상기 변 형성부의 접합부는, 상기 곡률 반경과 상기 변 형성부의 폭을 기초로 설정되는 이간 거리 이상, 상기 원호면의 단부로부터 이간되어 있다.

Description

플랜지{FLANGE}

본 발명은, 플랜지에 관한 것이다.

선박에 탑재되는 선박용 디젤 엔진에 있어서는, 연소용 기체 등의 유체를 유통시키는 각종 관에는, 당해 유체를 취급하는 냉각기 등의 장치 또는 다른 관과 접합시키기 위한 플랜지가 형성되어 있다. 일반적으로, 플랜지는, 유체의 유로를 둘러싸는 환상 (環狀) 으로 형성되고, 관의 둘레 가장자리 단부 (端部) 에 형성된다. 당해 플랜지는, 볼트 등의 체결 부재에 의해, 대상으로 하는 장치의 개구 단부 또는 관의 둘레 가장자리 단부에 형성된 다른 플랜지와 접합된다. 이로써, 이들 장치와 관, 또는 관끼리가 접합된다.

상기와 같은 플랜지의 일례로서, 종래, 복수의 판상 부재를 환상으로 접합시킴으로써 형성되는 것이 있다. 예를 들어, 도 8A 에 나타내는 바와 같이, 종래의 플랜지 (201) 는, 4 개의 판상 부재 (202 ∼ 205) 로 이루어지고, 판상 부재 (202, 204) 의 각 단면 (端面) 과 판상 부재 (203, 205) 의 각 단부 측면을 접합시킴으로써, 직사각형의 환상으로 형성된다. 또, 도 8B 에 나타내는 바와 같이, 종래의 플랜지 (211) 는, 4 개의 판상 부재 (212 ∼ 215) 로 이루어지고, 판상 부재 (212, 214) 의 각 단면과 판상 부재 (213, 215) 의 각 단면을 접합시킴으로써, 직사각형의 환상으로 형성된다. 이들 종래의 플랜지 (201, 211) 의 각 판상 부재끼리의 접합은, 예를 들어, 용접 등에 의해 실시된다 (특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 평9-323170호

일반적으로, 관의 플랜지에 있어서는, 관의 내부를 흐르는 유체의 압력이 플랜지의 내주면측으로부터 가해지고, 이로써, 당해 플랜지의 코너부 (특히 내주면의 모서리부) 에 응력 집중이 발생한다. 상기 서술한 종래의 플랜지 (201, 211) 에 예시되는 바와 같이, 복수의 판상 부재끼리를 접합시켜 형성되는 플랜지에서는, 당해 플랜지의 응력 집중부가 당해 판상 부재끼리의 접합부 (예를 들어 도 8A, 도 8B 에 나타내는 접합부 (206, 216)) 에 위치하고 있다. 이 때문에, 당해 판상 부재끼리의 접합부가 응력 집중의 영향을 받아, 플랜지의 파손을 초래할 우려가 있다. 이와 같은 플랜지의 문제는, 예를 들어, 선박용 디젤 엔진의 연소용 기체 등의 고압의 유체를 유통시키는 관의 플랜지에 있어서 현저하게 발생한다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 응력 집중에 의한 파손을 억제할 수 있는 플랜지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 서술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관련된 플랜지는, 코너부 및 변부를 갖는 환상의 플랜지로서, 상기 코너부를 형성하는 코너 형성부를 갖는 제 1 플랜지 부재와, 상기 변부를 형성하는 변 형성부를 갖고, 상기 제 1 플랜지 부재에 접합되는 제 2 플랜지 부재를 구비하고, 상기 코너 형성부는, 소정의 곡률 반경을 갖고, 상기 코너부의 내주면을 형성하는 원호면과, 상기 원호면의 단부로부터 이간되는 방향으로 연장되고, 상기 변 형성부에 접합되는 연장부를 구비하고, 상기 연장부와 상기 변 형성부의 접합부는, 상기 곡률 반경과 상기 변 형성부의 폭을 기초로 설정되는 이간 거리 이상, 상기 원호면의 단부로부터 이간되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 플랜지는, 상기 발명에 있어서, 상기 이간 거리는, 상기 곡률 반경의 증가에 수반하여 감소하고, 상기 곡률 반경의 감소에 수반하여 증가하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 플랜지는, 상기 발명에 있어서, 체결 부재를 삽입 통과시키는 삽입 통과공을 추가로 구비하고, 상기 연장부와 상기 변 형성부의 접합부는, 상기 삽입 통과공으로부터 벗어나도록 위치하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 플랜지는, 상기 발명에 있어서, 상기 제 1 플랜지 부재 및 상기 제 2 플랜지 부재는, 각각 복수인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 플랜지는, 상기 발명에 있어서, 상기 제 1 플랜지 부재는, 상기 코너 형성부와 일체로 형성된 상기 변 형성부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 플랜지는, 상기 발명에 있어서, 당해 플랜지는, 선박용 디젤 엔진의 연소용 기체를 유통시키는 배관의 둘레 가장자리 단부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 응력 집중에 의한 플랜지의 파손을 억제할 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지의 일 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지를 구성하는 복수의 판상 부재의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지를 형성하는 복수의 판상 부재의 접합 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지를 구성하는 복수의 플랜지 부재를 잘라내는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는, 재료판으로부터 일체형 플랜지를 잘라내는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지의 일 적용예를 나타내는 모식도이다.
도 7 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지의 일 변형예를 나타내는 모식도이다.
도 8A 는, 종래의 플랜지의 제 1 예를 나타내는 모식도이다.
도 8B 는, 종래의 플랜지의 제 2 예를 나타내는 모식도이다.

이하에, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관련된 플랜지의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시형태에 의해, 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 도면은 모식적인 것이며, 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과는 상이한 경우가 있는 것에 유의할 필요가 있다. 도면의 상호 간에 있어서도, 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 경우가 있다. 또, 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호가 붙여져 있다.

(플랜지의 구성)

먼저, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지의 구성에 대해 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지의 일 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지를 구성하는 복수의 판상 부재의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 2 에는, 도 1 에 나타내는 플랜지를 당해 판상 부재별로 분할한 상태가 도시되어 있다. 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지 (1) 는, 코너부 및 변부를 갖는 환상의 플랜지이며, 예를 들어 도 1 에 나타내는 바와 같이, 중심축 (C) 의 방향에서 본 평면에서 봤을 때에 직사각형 (본 실시형태에서는 정방형) 을 이룬다. 또한, 중심축 (C) 은, 플랜지 (1) 가 형성되는 관 (도시 생략) 의 중심축이다. 당해 관에 의해 형성되는 유로 (105) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 플랜지 (1) 의 내측에 둘러싸인다. 이와 같은 플랜지 (1) 는, 복수의 판상 부재, 예를 들어 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 와, 2 개의 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 를 구비한다.

제 1 플랜지 부재 (2, 3) 의 각각은, 플랜지 (1) 의 코너부를 형성하는 코너 형성부를 갖는 판상 부재의 일례이다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 의 각각은, 예를 들어, 플랜지 (1) 에 있어서의 1 쌍의 코너부와, 당해 1 쌍의 코너부 사이의 변부를 일체로 형성한다. 이와 같은 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 중, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 플랜지 부재 (2) 는 1 쌍의 코너 형성부 (21, 22) 와 변 형성부 (23) 를 갖고, 제 1 플랜지 부재 (3) 는 1 쌍의 코너 형성부 (31, 32) 와 변 형성부 (33) 를 갖는다.

1 쌍의 코너 형성부 (21, 22) 는, 플랜지 (1) 에 있어서의 1 쌍의 코너부를 형성하는 판상 부재이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 코너 형성부 (21) 는, 예를 들어, 직사각형의 환상을 이루는 플랜지 (1) 가 갖는 4 개의 코너부 중 1 개의 코너부 (도 1 에서는 좌상측의 코너부) 를 형성하는 것이다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 코너 형성부 (21) 는, 코너 형성부 본체 (24) 와, 연장부 (25) 와, 원호면 (26) 을 갖는다.

코너 형성부 본체 (24) 는, 코너 형성부 (21) 중, 플랜지 (1) 에 있어서의 1 개의 코너부와 동일한 구조를 갖는 부분이다. 예를 들어, 코너 형성부 본체 (24) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 플랜지 (1) 에 있어서의 좌상측의 코너부와 동일하게, 모서리 (외측 코너) 를 포함하는 외주면과 원호상의 내주면 (후술하는 원호면 (26)) 을 갖는다. 또, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 코너 형성부 본체 (24) 의 양 단부 (24a, 24b) 중, 일방의 단부 (24a) 는 당해 내주면의 일방의 원호 단부 (원호면 (26) 의 원호 단부 (26a)) 에 위치하고, 타방의 단부 (24b) 는 당해 내주면의 타방의 원호 단부 (원호면 (26) 의 원호 단부 (26b)) 에 위치한다.

연장부 (25) 는, 코너 형성부 (21) 중, 상기 서술한 코너 형성부 본체 (24) 로부터 연장되는 부분이다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연장부 (25) 는, 코너 형성부 본체 (24) 의 일방의 단부 (24a) 로부터 제 2 플랜지 부재 (4) 의 변 형성부 (41) 를 향하여 연장되도록, 코너 형성부 본체 (24) 와 이음매없이 일체로 형성된다. 여기서, 코너 형성부 본체 (24) 의 원호상의 내주면은, 후술하는 원호면 (26) 이다. 연장부 (25) 는, 이 원호면 (26) 의 단부 (도 1, 도 2 에 나타내는 원호 단부 (26a)) 로부터 이간되는 방향으로 연장되어 있다. 예를 들어, 당해 방향은, 원호 단부 (26a) 에 있어서의 접선 방향, 즉, 코너 형성부 본체 (24) 의 단부 (24a) 에 대하여 수직인 방향이다. 이와 같은 연장부 (25) 의 단부 (도 2 에 나타내는 연장 단부 (25a)) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 2 플랜지 부재 (4) 의 변 형성부 (41) 에 접합된다. 연장부 (25) 는, 이 변 형성부 (41) 와 함께, 플랜지 (1) 의 변부를 형성한다.

원호면 (26) 은, 코너 형성부 (21) 중, 플랜지 (1) 의 코너부에 있어서의 원호상의 내주면을 형성하는 것이다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 원호면 (26) 은, 소정의 곡률 반경 (R) 을 갖는 원호상의 면이고, 코너 형성부 본체 (24) 의 내주면에 해당한다. 원호면 (26) 은, 플랜지 (1) 의 4 개의 코너부 중, 이 코너 형성부 본체 (24) 에 대응하는 좌상측의 코너부의 내주면을 형성한다. 또, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 원호면 (26) 의 양 단부 (원호 단부 (26a, 26b)) 중, 일방의 원호 단부 (26a) 는, 상기 서술한 연장부 (25) 측의 원호 단부이고, 코너 형성부 본체 (24) 와 연장부 (25) 의 경계부 (즉 단부 (24a)) 에 위치한다. 타방의 원호 단부 (26b) 는, 변 형성부 (23) 측의 원호 단부이고, 코너 형성부 본체 (24) 와 변 형성부 (23) 의 경계부 (즉 단부 (24b)) 에 위치한다.

또, 코너 형성부 (22) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 플랜지 (1) 가 갖는 4 개의 코너부 중 1 개의 코너부 (도 1 에서는 좌하측의 코너부) 를 형성하는 것이다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 코너 형성부 (22) 는, 코너 형성부 본체 (27) 와, 연장부 (28) 와, 원호면 (29) 을 갖는다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 코너 형성부 (22) 는, 상기 서술한 코너 형성부 (21) 와 쌍을 이루는 것이다. 이와 같은 코너 형성부 (22) 는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 플랜지 부재 (2) 에 있어서의 변 형성부 (23) 를 사이에 두고 코너 형성부 (21) 와 대칭적으로 형성되어 있다.

즉, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 코너 형성부 본체 (27) 는, 변 형성부 (23) 를 사이에 두고, 상기 서술한 코너 형성부 본체 (24) 와 대칭적으로 형성된다. 이와 같은 코너 형성부 본체 (27) 는, 예를 들어, 플랜지 (1) 에 있어서의 좌하측의 코너부와 동일한 외주면과 내주면 (후술하는 원호면 (29)) 을 갖는다. 또, 코너 형성부 본체 (27) 의 양 단부 (27a, 27b) 중, 일방의 단부 (27a) 는 당해 내주면의 일방의 원호 단부 (원호면 (29) 의 원호 단부 (29a)) 에 위치하고, 타방의 단부 (27b) 는 당해 내주면의 타방의 원호 단부 (원호면 (29) 의 원호 단부 (29b)) 에 위치한다.

또, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연장부 (28) 는, 변 형성부 (23) 를 사이에 두고, 상기 서술한 코너 형성부 본체 (24) 로부터의 연장부 (25) 와 대칭적으로 형성된다. 즉, 연장부 (28) 는, 코너 형성부 본체 (27) 의 일방의 단부 (27a) 로부터 제 2 플랜지 부재 (5) 의 변 형성부 (51) 를 향하여 연장되도록, 코너 형성부 본체 (27) 와 이음매없이 일체로 형성된다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연장부 (28) 는, 코너 형성부 본체 (27) 의 원호상의 내주면인 원호면 (29) 의 단부 (원호 단부 (29a)) 로부터 이간되는 방향으로 연장되어 있다. 예를 들어, 당해 방향은, 원호 단부 (29a) 에 있어서의 접선 방향, 즉, 코너 형성부 본체 (27) 의 단부 (27a) 에 대하여 수직인 방향이다. 이와 같은 연장부 (28) 의 단부 (도 2 에 나타내는 연장 단부 (28a)) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 2 플랜지 부재 (5) 의 변 형성부 (51) 에 접합된다. 연장부 (28) 는, 이 변 형성부 (51) 와 함께, 플랜지 (1) 의 변부를 형성한다.

또, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 원호면 (29) 은, 변 형성부 (23) 를 사이에 두고, 상기 서술한 코너 형성부 (21) 의 원호면 (26) 과 대칭적으로 형성된다. 즉, 원호면 (29) 은, 코너 형성부 본체 (27) 의 내주면에 해당하는, 곡률 반경 (R) 의 원호면이다. 원호면 (29) 은, 플랜지 (1) 의 4 개의 코너부 중, 이 코너 형성부 본체 (27) 에 대응하는 좌하측의 코너부의 내주면을 형성한다. 또, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 원호면 (29) 의 양 단부 (원호 단부 (29a, 29b)) 중, 일방의 원호 단부 (29a) 는, 연장부 (28) 측의 원호 단부이고, 코너 형성부 본체 (27) 와 연장부 (28) 의 경계부 (즉 단부 (27a)) 에 위치한다. 타방의 원호 단부 (29b) 는, 변 형성부 (23) 측의 원호 단부이고, 코너 형성부 본체 (27) 와 변 형성부 (23) 의 경계부 (즉 단부 (27b)) 에 위치한다.

변 형성부 (23) 는, 플랜지 (1) 가 갖는 복수 (도 1 에서는 4 개) 의 변부 중 1 개의 변부를 형성하는 것이다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 변 형성부 (23) 는, 코너 형성부 (21, 22) 의 사이에 개재되도록, 코너 형성부 (21, 22) 와 이음매없이 일체로 형성된다. 즉, 변 형성부 (23) 의 일단부는 일방의 코너 형성부 본체 (24) 의 단부 (24b) 와 일치하고, 변 형성부 (23) 의 타단부는 타방의 코너 형성부 본체 (27) 의 단부 (27b) 와 일치한다. 이와 같은 변 형성부 (23) 는, 플랜지 (1) 에 있어서의 4 개의 변부 중, 상기 서술한 코너 형성부 (21, 22) 에 의해 각각 형성되는 1 쌍의 코너부 (도 1 에서는 좌상측의 코너부 및 좌하측의 코너부) 의 사이에 개재되는 변부를 형성한다.

또, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 플랜지 부재 (3) 는, 플랜지 (1) 를 형성할 때의 배치 방향이 상기 서술한 제 1 플랜지 부재 (2) 와 상이한 (예를 들어 중심축 (C) 둘레로 180°반전된 방향인) 것 이외에, 상기 서술한 제 1 플랜지 부재 (2) 와 동일한 구조를 갖는다.

상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 플랜지 부재 (3) 는, 1 쌍의 코너 형성부 (31, 32) 와 변 형성부 (33) 를 갖는다. 1 쌍의 코너 형성부 (31, 32) 는, 상기 서술한 제 1 플랜지 부재 (2) 에 있어서의 1 쌍의 코너 형성부 (21, 22) 가 각각 중심축 (C) 둘레로 180°반전된 구조의 것이다. 즉, 코너 형성부 (31) 는, 플랜지 (1) 에 있어서의, 코너 형성부 (21) 와는 대칭적인 위치의 코너부 (도 1 에서는 우상측의 코너부) 를 형성한다. 코너 형성부 (32) 는, 플랜지 (1) 에 있어서의, 코너 형성부 (22) 와는 대칭적인 위치의 코너부 (도 1 에서는 우하측의 코너부) 를 형성한다.

이와 같은 1 쌍의 코너 형성부 (31, 32) 중, 코너 형성부 (31) 는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 코너 형성부 본체 (34) 와, 연장부 (35) 와, 원호면 (36) 을 갖는다. 코너 형성부 본체 (34) 는, 코너 형성부 (31) 중, 플랜지 (1) 에 있어서의 1 개의 코너부와 동일한 구조를 갖는 부분이다. 예를 들어, 코너 형성부 본체 (34) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 플랜지 (1) 에 있어서의 우상측의 코너부와 동일한 외주면과 내주면 (후술하는 원호면 (36)) 을 갖는다. 또, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 코너 형성부 본체 (34) 의 양 단부 (34a, 34b) 중, 일방의 단부 (34a) 는 당해 내주면의 일방의 원호 단부 (원호면 (36) 의 원호 단부 (36a)) 에 위치하고, 타방의 단부 (34b) 는 당해 내주면의 타방의 원호 단부 (원호면 (36) 의 원호 단부 (36b)) 에 위치한다.

연장부 (35) 는, 코너 형성부 (31) 중, 상기 서술한 코너 형성부 본체 (34) 로부터 연장되는 부분이다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연장부 (35) 는, 코너 형성부 본체 (34) 의 일방의 단부 (34a) 로부터 제 2 플랜지 부재 (4) 의 변 형성부 (41) 를 향하여 연장되도록, 코너 형성부 본체 (34) 와 이음매없이 일체로 형성된다. 즉, 연장부 (35) 는, 코너 형성부 본체 (34) 의 원호상의 내주면인 원호면 (36) 의 단부 (도 1, 도 2 에 나타내는 원호 단부 (36a)) 로부터 이간되는 방향으로 연장되어 있다. 예를 들어, 당해 방향은, 원호 단부 (36a) 에 있어서의 접선 방향, 즉, 코너 형성부 본체 (34) 의 단부 (34a) 에 대하여 수직인 방향이다. 이와 같은 연장부 (35) 의 단부 (도 2 에 나타내는 연장 단부 (35a)) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 2 플랜지 부재 (4) 의 변 형성부 (41) 에 접합된다. 연장부 (35) 는, 이 변 형성부 (41) 와 함께, 플랜지 (1) 의 변부를 형성한다.

원호면 (36) 은, 코너 형성부 (31) 중, 플랜지 (1) 의 코너부에 있어서의 원호상의 내주면을 형성하는 것이다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 원호면 (36) 은, 상기 서술한 제 1 플랜지 부재 (2) 의 원호면 (29) 과 동일하게 곡률 반경 (R) 의 원호면이고, 코너 형성부 본체 (34) 의 내주면에 해당한다. 원호면 (36) 은, 플랜지 (1) 의 4 개의 코너부 중, 이 코너 형성부 본체 (34) 에 대응하는 우상측의 코너부의 내주면을 형성한다. 또, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 원호면 (36) 의 양 단부 (원호 단부 (36a, 36b)) 중, 일방의 원호 단부 (36a) 는, 상기 서술한 연장부 (35) 측의 원호 단부이고, 코너 형성부 본체 (34) 와 연장부 (35) 의 경계부 (즉 단부 (34a)) 에 위치한다. 타방의 원호 단부 (36b) 는, 변 형성부 (33) 측의 원호 단부이고, 코너 형성부 본체 (34) 와 변 형성부 (33) 의 경계부 (즉 단부 (34b)) 에 위치한다.

또, 코너 형성부 (32) 는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 코너 형성부 본체 (37) 와, 연장부 (38) 와, 원호면 (39) 을 갖는다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 코너 형성부 (32) 는, 상기 서술한 코너 형성부 (31) 와 쌍을 이루는 것이다. 이와 같은 코너 형성부 (32) 는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 플랜지 부재 (3) 에 있어서의 변 형성부 (33) 를 사이에 두고 코너 형성부 (31) 와 대칭적으로 형성되어 있다.

즉, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 코너 형성부 본체 (37) 는, 변 형성부 (33) 를 사이에 두고, 상기 서술한 코너 형성부 본체 (34) 와 대칭적으로 형성된다. 이와 같은 코너 형성부 본체 (37) 는, 예를 들어, 플랜지 (1) 에 있어서의 우하측의 코너부와 동일한 외주면과 내주면 (후술하는 원호면 (39)) 을 갖는다. 또, 코너 형성부 본체 (37) 의 양 단부 (37a, 37b) 중, 일방의 단부 (37a) 는 당해 내주면의 일방의 원호 단부 (원호면 (39) 의 원호 단부 (39a)) 에 위치하고, 타방의 단부 (37b) 는 당해 내주면의 타방의 원호 단부 (원호면 (39) 의 원호 단부 (39b)) 에 위치한다.

또, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연장부 (38) 는, 변 형성부 (33) 를 사이에 두고, 상기 서술한 코너 형성부 본체 (34) 로부터의 연장부 (35) 와 대칭적으로 형성된다. 즉, 연장부 (38) 는, 코너 형성부 본체 (37) 의 일방의 단부 (37a) 로부터 제 2 플랜지 부재 (5) 의 변 형성부 (51) 를 향하여 연장되도록, 코너 형성부 본체 (37) 와 이음매없이 일체로 형성된다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연장부 (38) 는, 코너 형성부 본체 (37) 의 원호상의 내주면인 원호면 (39) 의 단부 (원호 단부 (39a)) 로부터 이간되는 방향으로 연장되어 있다. 예를 들어, 당해 방향은, 원호 단부 (39a) 에 있어서의 접선 방향, 즉, 코너 형성부 본체 (37) 의 단부 (37a) 에 대하여 수직인 방향이다. 이와 같은 연장부 (38) 의 단부 (도 2 에 나타내는 연장 단부 (38a)) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 2 플랜지 부재 (5) 의 변 형성부 (51) 에 접합된다. 연장부 (38) 는, 이 변 형성부 (51) 와 함께, 플랜지 (1) 의 변부를 형성한다.

또, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 원호면 (39) 은, 변 형성부 (33) 를 사이에 두고, 상기 서술한 코너 형성부 (31) 의 원호면 (36) 과 대칭적으로 형성된다. 즉, 원호면 (39) 은, 코너 형성부 본체 (37) 의 내주면에 해당하는, 곡률 반경 (R) 의 원호면이다. 원호면 (39) 은, 플랜지 (1) 의 4 개의 코너부 중, 이 코너 형성부 본체 (37) 에 대응하는 우하측의 코너부의 내주면을 형성한다. 또, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 원호면 (39) 의 양 단부 (원호 단부 (39a, 39b)) 중, 일방의 원호 단부 (39a) 는, 연장부 (38) 측의 원호 단부이고, 코너 형성부 본체 (37) 와 연장부 (38) 의 경계부 (즉 단부 (37a)) 에 위치한다. 타방의 원호 단부 (39b) 는, 변 형성부 (33) 측의 원호 단부이고, 코너 형성부 본체 (37) 와 변 형성부 (33) 의 경계부 (즉 단부 (37b)) 에 위치한다.

변 형성부 (33) 는, 예를 들어 플랜지 (1) 가 갖는 4 개의 변부 중, 상기 서술한 제 1 플랜지 부재 (2) 의 변 형성부 (23) 와는 대칭적인 위치의 변부를 형성하는 것이다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 변 형성부 (33) 는, 코너 형성부 (31, 32) 의 사이에 개재되도록, 코너 형성부 (31, 32) 와 이음매없이 일체로 형성된다. 즉, 변 형성부 (33) 의 일단부는 일방의 코너 형성부 본체 (34) 의 단부 (34b) 와 일치하고, 변 형성부 (33) 의 타단부는 타방의 코너 형성부 본체 (37) 의 단부 (37b) 와 일치한다. 이와 같은 변 형성부 (33) 는, 플랜지 (1) 에 있어서의 4 개의 변부 중, 상기 서술한 코너 형성부 (31, 32) 에 의해 각각 형성되는 1 쌍의 코너부 (도 1 에서는 우상측의 코너부 및 우하측의 코너부) 의 사이에 개재되는 변부를 형성한다.

또, 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 는, 플랜지 (1) 의 변부를 형성하는 변 형성부를 갖는 판상 부재의 일례이다. 본 실시형태에 있어서, 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 는, 예를 들어, 서로 동일한 직선상의 구조를 갖는다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 는, 각각 변 형성부 (41, 51) 를 갖는다.

제 2 플랜지 부재 (4) 의 변 형성부 (41) 는, 플랜지 (1) 가 갖는 복수의 변부 중 1 개의 변부를 형성하는 것이다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 변 형성부 (41) 는, 그 길이 방향의 양측으로부터, 제 1 플랜지 부재 (2) 의 코너 형성부 (21) 와 제 1 플랜지 부재 (3) 의 코너 형성부 (31) 에 접합된다. 이 때, 변 형성부 (41) 의 길이 방향에 있어서의 양 단부 (도 2 에 나타내는 변 단부 (41a, 41b)) 중, 일방의 변 단부 (41a) 는 코너 형성부 (21) 의 연장부 (25) 에 접합되고, 타방의 변 단부 (41b) 는 코너 형성부 (31) 의 연장부 (35) 에 접합된다. 즉, 제 1 플랜지 부재 (2) 와 제 2 플랜지 부재 (4) 의 접합부 (11) 는, 연장 단부 (25a) 와 변 단부 (41a) 의 접합부이다. 제 1 플랜지 부재 (3) 와 제 2 플랜지 부재 (4) 의 접합부 (12) 는, 연장 단부 (35a) 와 변 단부 (41b) 의 접합부이다. 이와 같은 변 형성부 (41) 는, 플랜지 (1) 에 있어서의 4 개의 변부 중, 상기 서술한 코너 형성부 (21, 31) 에 의해 각각 형성되는 1 쌍의 코너부의 사이에 개재되는 변부 (도 1 에서는 상측의 변부) 를 형성한다.

제 2 플랜지 부재 (5) 의 변 형성부 (51) 는, 예를 들어 플랜지 (1) 가 갖는 4 개의 변부 중, 상기 서술한 제 2 플랜지 부재 (4) 의 변 형성부 (41) 와는 대칭적인 위치의 변부를 형성하는 것이다. 상세하게는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 변 형성부 (51) 는, 그 길이 방향의 양측으로부터, 제 1 플랜지 부재 (2) 의 코너 형성부 (22) 와 제 1 플랜지 부재 (3) 의 코너 형성부 (32) 에 접합된다. 이 때, 변 형성부 (51) 의 길이 방향에 있어서의 양 단부 (도 2 에 나타내는 변 단부 (51a, 51b)) 중, 일방의 변 단부 (51a) 는 코너 형성부 (22) 의 연장부 (28) 에 접합되고, 타방의 변 단부 (51b) 는 코너 형성부 (32) 의 연장부 (38) 에 접합된다. 즉, 제 1 플랜지 부재 (2) 와 제 2 플랜지 부재 (5) 의 접합부 (13) 는, 연장 단부 (28a) 와 변 단부 (51a) 의 접합부이다. 제 1 플랜지 부재 (3) 와 제 2 플랜지 부재 (5) 의 접합부 (14) 는, 연장 단부 (38a) 와 변 단부 (51b) 의 접합부이다. 이와 같은 변 형성부 (51) 는, 플랜지 (1) 에 있어서의 4 개의 변부 중, 상기 서술한 코너 형성부 (22, 32) 에 의해 각각 형성되는 1 쌍의 코너부의 사이에 개재되는 변부 (도 1 에서는 하측의 변부) 를 형성한다.

또, 플랜지 (1) 는, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 결합공 (6) 을 구비하고 있다. 결합공 (6) 은, 플랜지 (1) 가 형성된 관을 접합시키기 위한 볼트 등의 체결 부재를 삽입 통과시키는 삽입 통과공 (관통공) 의 일례이다. 예를 들어 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 결합공 (6) 은, 플랜지 (1) 를 형성하는 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 및 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 에 복수 형성되어 있다. 이들 복수의 결합공 (6) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 와 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 의 접합부 (11, 12, 13, 14) 중 어느 것과도 중첩되지 않는 위치에 형성된다. 또한, 결합공 (6) 의 수는, 도 1, 도 2 에 나타내는 것에 한정되지 않고, 관의 접합 (플랜지 (1) 의 체결) 에 필요한 수이면 된다. 또, 결합공 (6) 의 내주면에는, 나사산이 형성되어 있어도 되고 형성되어 있지 않아도 된다.

또한, 상기 서술한 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 및 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 의 소재로는, 예를 들어, 철 등의 금속 또는 합금을 들 수 있다. 또, 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 와 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 의 접합 방법으로는, 예를 들어, 용접 등을 들 수 있다.

(접합 위치)

다음으로, 플랜지 (1) 를 형성하는 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 와 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 의 접합 위치에 대해 설명한다. 도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지를 형성하는 복수의 판상 부재의 접합 위치를 설명하기 위한 도면이다. 상기 서술한 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 와 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 의 접합부 (11, 12, 13, 14) (도 1 참조) 는, 플랜지 (1) 의 각 코너부의 내주면 단부 (원호 단부) 로부터 소정의 거리 이상 이간되어 있다.

예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 플랜지 (1) 의 한 코너부에 있어서, 제 1 플랜지 부재 (3) 의 연장부 (35) 와 제 2 플랜지 부재 (4) 의 변 형성부 (41) 의 접합부 (12) 는, 이간 거리 (Y) 이상, 코너 형성부 (31) 의 원호면 (36) (코너 형성부 본체 (34) 의 내주면) 으로부터 이간되어 있다. 이간 거리 (Y) 는, 코너 형성부 (31) 의 원호면 (36) 으로부터, 연장부 (35) 와 변 형성부 (41) 의 접합부 (12) 까지의 이간 거리의 하한값이며, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 연장부 (35) 측의 원호 단부 (36a) 의 위치 P2 로부터 접합부 (12) 의 위치 P3 까지의 거리로서 정의된다. 이와 같은 이간 거리 (Y) 는, 원호 단부 (36a) 와 접합부 (12) 의 이간 방향에 있어서의 위치 P1, P2 간의 거리 (X) 와, 플랜지 (1) 의 변부의 판 폭 (W) 을 사용하여, 하기의 식 (1) 에 의해 나타낸다.

Y ＝ aX ＋ W … (1)

식 (1) 에 있어서, 계수 a 는, 예를 들어, -1 이상 -0.5 이하의 부의 정수이다. 특히, 계수 a 로는, -0.8 이 바람직하다. 판 폭 (W) 은, 예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이 변 형성부 (33) 의 판 폭이다. 또, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 위치 P1 은 변 형성부 (33) 측의 원호 단부 (36b) 의 위치이고, 위치 P2 는 연장부 (35) 측의 원호 단부 (36a) 의 위치이다. 이와 같은 위치 P1, P2 간의 거리 (X) 는, 원호면 (36) 의 곡률 반경 (R) 과 동등하다. 따라서, 이간 거리 (Y) 는, 원호면 (36) 의 곡률 반경 (R) 과 변 형성부 (33) 의 판 폭 (W) 을 기초로 설정된다.

여기서, 플랜지 (1) 의 코너부에는, 플랜지 (1) 가 형성된 관의 유로 (105) (도 1 참조) 를 유통하는 유체 (예를 들어 압축 가스 등의 고압의 유체) 의 압력의 영향에 의해, 응력 집중이 발생한다. 이 응력 집중을 저감시키기 위해, 플랜지 (1) 의 코너부의 내주면은, 곡률 반경 (R) 의 원호면 (예를 들어 도 1 에 나타내는 원호면 (26, 29, 36, 39)) 으로 하고 있다. 이로써, 당해 코너부에서의 응력 집중을, 내주측에 모서리를 갖는 종래의 플랜지의 코너부 (도 8A, 도 8B 참조) 에 비해 저감시킬 수 있다. 그러나, 복수의 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 및 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 를 접합시켜 형성되는 플랜지 (1) 에 있어서는, 이들 부재끼리의 접합부 (예를 들어 도 1 에 나타내는 접합부 (11, 12, 13, 14)) 를 당해 플랜지 (1) 의 코너부로부터 이간시켜, 당해 접합부가 응력 집중에 의해 파손되지 않도록 할 필요가 있다.

예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 플랜지 (1) 의 한 코너부에 있어서의 연장부 (35) 와 변 형성부 (41) 의 접합부 (12) 의 위치 P3 은, 상기 식 (1) 에 기초한 이간 거리 (Y) 이상, 당해 코너부의 내주면 (원호면 (36)) 의 원호 단부 (36a) 로부터 이간된 위치로 설정된다. 또, 당해 코너부의 응력 집중은, 원호면 (36) 의 곡률 반경 (R) 의 증가에 수반하여 저감된다. 이 경우, 접합부 (12) 의 위치 P3 은, 응력 집중이 저감된 만큼, 당해 코너부측으로 접근할 수 있다. 즉, 이간 거리 (Y) 는, 곡률 반경 (R) 의 증가에 수반하여 감소한다. 한편, 원호면 (36) 의 곡률 반경 (R) 이 감소하는 것에 수반하여, 당해 코너부의 응력 집중은 증대된다. 이 경우, 접합부 (12) 의 위치 P3 은, 이 응력 집중으로부터 벗어나기 위해, 당해 코너부로부터 보다 이간시킬 필요가 있다. 즉, 이간 거리 (Y) 는, 곡률 반경 (R) 의 감소에 수반하여 증가한다.

또, 플랜지 (1) 가 형성되는 관의 유로 (105) 에 주목하면, 유로 (105) 를 둘러싸는 플랜지 (1) 의 내주면은, 곡률 반경 (R) 의 증가에 수반하여, 중심축 (C) 의 방향에서 본 평면에서 봤을 때에 원형에 가까워진다. 이 경우, 플랜지 (1) 는, 유로 (105) 에 통하는 개구부를 좁히는 경향이 있다. 이와는 반대로, 유로 (105) 를 둘러싸는 플랜지 (1) 의 내주면은, 곡률 반경 (R) 의 감소에 수반하여, 중심축 (C) 의 방향에서 본 평면에서 봤을 때에 직사각형에 가까워진다. 이 경우, 플랜지 (1) 는, 유로 (105) 에 통하는 개구부를 넓히는 경향이 있다. 즉, 곡률 반경 (R) 의 증가는, 플랜지 (1) 의 코너부에 있어서의 응력 집중의 저감에 유효하지만, 관의 유로 (105) 를 좁히게 된다. 곡률 반경 (R) 의 감소는, 관의 유로 (105) 의 확보에 유효하지만, 플랜지 (1) 의 코너부의 응력 집중을 증대시키게 된다. 따라서, 관의 유로 (105) 를 충분히 확보하면서 플랜지 (1) 의 코너부에 있어서의 응력 집중을 충분히 저감시키기 위해서는, 곡률 반경 (R) 은, 소정의 조건을 만족하도록 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 식 (1) 에 있어서, 곡률 반경 (R) (＝ 거리 (X)) 은, 플랜지 (1) 의 판 폭 (W) 의 1.25 배 미만이라는 조건을 만족하고, 또한 당해 판 폭 (W) 은 60 ㎜ 이상 120 ㎜ 이하라는 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

또, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 연장부 (35) 와 변 형성부 (41) 의 접합부 (12) 는, 플랜지 (1) 에 결합공 (6) 을 형성할 때의 플랜지 (1) 의 파손을 방지하기 위해, 플랜지 (1) 에 형성되는 결합공 (6) 으로부터 벗어나도록 위치한다. 예를 들어, 원호 단부 (36a) 의 위치 P2 와 결합공 (6) 이 형성되는 위치 P4 사이의 거리가, 상기 식 (1) 에 의해 산출되는 이간 거리 (Y) 와 동등한 경우, 접합부 (12) 의 위치는, 이 위치 P4 보다 원호 단부 (36a) 로부터 이간된 위치 P5 로 설정된다. 이 경우, 원호 단부 (36a) 의 위치 P2 로부터 접합부 (12) 의 위치 P5 까지의 이간 거리는, 상기 식 (1) 에 의한 이간 거리 (Y) 보다 큰 값이 된다. 이로써, 플랜지 (1) 의 코너부 (응력 집중부) 로부터 접합부 (12) 를 보다 이간시킴과 함께, 접합부 (12) 와 결합공 (6) 을 서로 중첩되지 않도록 위치시킬 수 있다.

또한, 도 3 에서는, 플랜지 (1) 의 제 1 플랜지 부재 (3) 와 제 2 플랜지 부재 (4) 의 접합부 (12) 의 위치에 대해 설명하였지만, 플랜지 (1) 에 있어서의 나머지 접합부 (11, 13, 14) 의 각 위치에 대해서도, 상기 접합부 (12) 의 위치와 동일하게 설정된다.

(플랜지 부재를 잘라내는 방법)

다음으로, 상기 서술한 플랜지 (1) 를 구성하는 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 및 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 를 잘라내는 방법에 대해 설명한다. 도 4 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지를 구성하는 복수의 플랜지 부재를 잘라내는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 및 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 는, 재료가 되는 금속판 등의 판재로부터 잘라내어진다.

상세하게는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 재료판 (8) 은, 금속 또는 당해 금속을 포함하는 합금 등으로 이루어지며, 예를 들어 직사각형상으로 형성된 판재이다. 이 재료판 (8) 중, 프레임상의 외측부 (8a) 로부터는, 2 개의 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 가 잘라내어진다. 또, 이 외측부 (8a) 에 둘러싸이는 내측부 (8b) 로부터는, 2 개의 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 가 잘라내어진다. 또한, 이들 복수의 부재를 재료판 (8) 으로부터 잘라내는 수법으로는, 예를 들어, 레이저 가공 등을 들 수 있다. 또, 상기 내측부 (8b) 중, 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 를 잘라낸 후에 남은 부분은, 예를 들어, 폐재로서 처리된다.

상기와 같이 잘라내어진 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 및 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 는, 서로 접합된다. 상세하게는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 플랜지 부재 (2) 의 일방의 연장 단부 (25a) 에는 제 2 플랜지 부재 (4) 의 변 단부 (41a) 가 접합되고, 제 1 플랜지 부재 (2) 의 타방의 연장 단부 (28a) 에는 제 2 플랜지 부재 (5) 의 변 단부 (51a) 가 접합된다. 또, 제 1 플랜지 부재 (3) 의 일방의 연장 단부 (35a) 에는 제 2 플랜지 부재 (4) 의 변 단부 (41b) 가 접합되고, 제 1 플랜지 부재 (3) 의 타방의 연장 단부 (38a) 에는 제 2 플랜지 부재 (5) 의 변 단부 (51b) 가 접합된다. 이들 부재끼리의 접합 수법으로는, 예를 들어, 용접 등을 들 수 있다.

또한, 상기 연장 단부 (25a, 35a) 와 변 단부 (41a, 41b) 의 각 접합부는, 도 1 에 나타낸 접합부 (11, 12) 에 각각 해당한다. 상기 연장 단부 (28a, 38a) 와 변 단부 (51a, 51b) 의 각 접합부는, 도 1 에 나타낸 접합부 (13, 14) 에 각각 해당한다.

상기 서술한 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 및 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 의 접합에 의해, 직사각형의 환상을 이루는 플랜지 (1) 가 형성된다. 그 후, 플랜지 (1) 중 접합부 (11, 12, 13, 14) 를 제외한 부위에는, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 복수의 결합공 (6) 이 형성된다. 이와 같이 하여, 플랜지 (1) 가 제조된다.

한편, 도 5 는, 재료판으로부터 일체형 플랜지를 잘라내는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 일체형 플랜지 (10) 는, 복수의 부재를 접합시켜 형성되는 것이 아니라, 일체의 환상 부재로 이루어지는 플랜지이다. 또한, 일체형 플랜지 (10) 는, 복수의 부재끼리의 접합부 (이음매) 가 없는 것 이외에, 상기 서술한 플랜지 (1) 와 동일한 구조를 갖는다.

상세하게는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 재료판 (9) 으로부터, 프레임상의 외측부 (9a) 가 일체형 플랜지 (10) 로서 잘라내어진다. 이와 같이 하여, 일체형 플랜지 (10) 가 얻어진다. 도 5 에는 도시되어 있지 않지만, 일체형 플랜지 (10) 에는, 도 1 에 나타낸 플랜지 (1) 와 동일하게 복수의 결합공 (6) 이 형성된다.

여기서, 이 일체형 플랜지 (10) 의 잘라냄 (제조) 에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 재료판 (9) 중, 외측부 (9a) 에 둘러싸이는 내측부 (9b) 가, 일체형 플랜지 (10) 의 형성에 이용되지 않고, 전부 폐재로서 처리된다. 이 때문에, 재료판 (9) 에서 차지하는 폐재 (내측부 (9b)) 의 비율이, 일체형 플랜지 (10) 의 제조에 유효 활용되는 외측부 (9a) 의 비율에 비해 매우 많아, 재료판 (9) 으로부터 일체형 플랜지 (10) 를 제조할 때의 수율 (재료 효율) 이 나쁘다. 나아가서는, 제조 비용이 증대된다.

이에 대하여, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지 (1) 에서는, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 복수의 제 1 플랜지 부재 (2, 3) 및 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 가, 재료판 (8) 중, 이들 부재의 각각의 형상에 맞는 부분으로부터 각각 잘라내어지고 있다. 특히, 재료판 (8) 의 내측부 (8b) 로부터 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 가 잘라내어짐으로써, 당해 내측부 (8b) 가, 플랜지 (1) 의 구성 부재로서 유효 활용되고 있다. 이 때문에, 재료판 (8) 에서 차지하는 폐재의 비율을, 일체형 플랜지 (10) 의 제조의 경우에 비해 낮게 억제할 수 있다. 이것에 추가하여, 플랜지 (1) 의 제조에 필요한 재료판 (8) 의 사이즈를, 일체형 플랜지 (10) 의 재료판 (9) 에 비해 소형화할 수 있다. 이로써, 플랜지 (1) 를 제조할 때의 수율 (재료 효율) 이 향상되고, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

(적용예)

다음으로, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지 (1) 의 적용예에 대해 설명한다. 도 6 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지의 일 적용예를 나타내는 모식도이다. 플랜지 (1) 는, 예를 들어 도 6 에 나타내는 바와 같이, 선박용 디젤 엔진 (100) 의 배관을 접합시키기 위한 플랜지로서 적용된다.

상세하게는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 플랜지 (1) 는, 선박용 디젤 엔진 (100) 의 공기 도관 (103) 에 적용된다. 선박용 디젤 엔진 (100) 은, 예를 들어, 외부로부터 유입된 공기 등의 연소용 기체를 압축시키는 과급기 (101) 와, 과급기 (101) 에 의해 압축된 연소용 기체를 냉각시키는 공기 냉각기 (102) 를 구비하고 있다. 공기 도관 (103) 은, 선박용 디젤 엔진 (100) 의 연소용 기체를 유통시키는 배관의 일례이며, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 과급기 (101) 와 공기 냉각기 (102) 를 연통시킨다. 플랜지 (1) 는, 공기 도관 (103) 의 둘레 가장자리 단부에 장착되고, 공기 도관 (103) 의 중도부와 공기 냉각기 (102) 의 케이싱 상단부의 접합에 사용된다. 이들 공기 도관 (103) 과 공기 냉각기 (102) 의 접합은, 플랜지 (1) 에 있어서의 복수의 결합공 (6) 에 삽입 통과된 볼트 등의 체결 부재의 체결에 의해 실시된다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지는, 코너부 및 변부를 갖는 환상의 플랜지로서, 상기 코너부를 형성하는 코너 형성부를 갖는 제 1 플랜지 부재와, 상기 변부를 형성하는 변 형성부를 갖고, 상기 제 1 플랜지 부재에 접합되는 제 2 플랜지 부재를 구비하고 있다. 또, 상기 코너 형성부는, 소정의 곡률 반경을 갖고, 상기 코너부의 내주면을 형성하는 원호면과, 상기 원호면의 단부로부터 이간되는 방향으로 연장되고, 상기 변 형성부에 접합되는 연장부를 구비하도록 하고, 상기 연장부와 상기 변 형성부의 접합부는, 상기 곡률 반경과 상기 변 형성부의 폭을 기초로 설정되는 이간 거리 이상, 상기 원호면의 단부로부터 이간되도록 하고 있다.

이 때문에, 상기 연장부와 상기 변 형성부의 접합부를, 당해 플랜지의 코너부에 있어서의 응력 집중부로부터 충분히 이간시킬 수 있다. 이로써, 상기 접합부가 당해 응력 집중의 영향을 받아 파손되는 사태를 회피할 수 있고, 이 결과, 플랜지의 응력 집중에 의한 파손을 억제할 수 있다.

또, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지에서는, 상기 원호면의 단부로부터의 상기 접합부의 이간 거리를, 상기 곡률 반경의 증가에 수반하여 감소하고, 상기 곡률 반경의 감소에 수반하여 증가하도록 설정하고 있다. 이 때문에, 당해 플랜지의 코너부에 있어서의 응력 집중의 감소에 수반하여 상기 이간 거리를 감소시키고, 상기 응력 집중의 증대에 수반하여 상기 이간 거리를 증가시킬 수 있다. 이로써, 상기 접합부의 위치를, 당해 플랜지의 코너부로부터 쓸데없이 이간시키지 않고, 상기 응력 집중의 정도에 따라, 당해 플랜지의 코너부로부터 적당한 정도로 이간시킨 위치로 설정할 수 있다. 이 결과, 상기 연장부 및 상기 변 형성부의 각 길이를, 목적으로 하는 플랜지의 형상에 맞춰 적당한 정도로 설정할 수 있는 점에서, 상기 제 1 플랜지 부재 및 상기 제 2 플랜지 부재를 재료판으로부터 효율적으로 잘라낼 수 있어, 당해 플랜지의 제조시의 재료 효율을 향상시킴과 함께 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

또, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지에서는, 상기 연장부와 상기 변 형성부의 접합부를, 당해 플랜지에 형성되는 결합공 (체결 부재를 삽입 통과시키는 삽입 통과공) 으로부터 벗어나는 위치에 형성하고 있다. 이 때문에, 당해 플랜지에 있어서 상기 접합부와 상기 결합공이 중첩되는 사태를 회피할 수 있고, 이로써, 상기 결합공의 형성시에 있어서의 상기 접합부의 파손을 방지할 수 있다.

(변형예)

다음으로, 본 발명의 실시형태의 변형예에 관련된 플랜지에 대해 설명한다. 도 7 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 플랜지의 일 변형예를 나타내는 모식도이다. 이 변형예에 관련된 플랜지 (1A) 는, 상기 서술한 실시형태에 관련된 플랜지 (1) 와는 상이한 수의 판상 부재, 예를 들어 도 7 에 나타내는 바와 같이, 4 개의 제 1 플랜지 부재 (2A, 2B, 3A, 3B) 와, 4 개의 제 2 플랜지 부재 (4, 4A, 5, 5A) 를 구비한다. 그 밖의 구성은 상기 서술한 실시형태와 동일하고, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 1 플랜지 부재 (2A, 2B, 3A, 3B) 는, 각각 플랜지 (1A) 의 코너부를 형성하는 코너 형성부를 갖는 부재이다. 상세하게는, 제 1 플랜지 부재 (2A) 는, 코너 형성부 본체 (24) 와, 연장부 (25, 25A) 를 갖는다. 연장부 (25A) 는, 플랜지 (1A) 에 있어서의 배치 방향이 연장부 (25) 와 상이한 것 이외에, 당해 연장부 (25) 와 동일한 구조를 갖는다. 제 1 플랜지 부재 (2B) 는, 코너 형성부 본체 (27) 와, 연장부 (28, 28A) 를 갖는다. 연장부 (28A) 는, 플랜지 (1A) 에 있어서의 배치 방향이 연장부 (28) 와 상이한 것 이외에, 당해 연장부 (28) 와 동일한 구조를 갖는다. 제 1 플랜지 부재 (3A) 는, 코너 형성부 본체 (34) 와, 연장부 (35, 35A) 를 갖는다. 연장부 (35A) 는, 플랜지 (1A) 에 있어서의 배치 방향이 연장부 (35) 와 상이한 것 이외에, 당해 연장부 (35) 와 동일한 구조를 갖는다. 제 1 플랜지 부재 (3B) 는, 코너 형성부 본체 (37) 와, 연장부 (38, 38A) 를 갖는다. 연장부 (38A) 는, 플랜지 (1A) 에 있어서의 배치 방향이 연장부 (38) 와 상이한 것 이외에, 당해 연장부 (38) 와 동일한 구조를 갖는다.

제 2 플랜지 부재 (4A, 5A) 는, 플랜지 (1A) 의 변부를 형성하는 변 형성부를 갖는 부재이다. 구체적으로는, 제 2 플랜지 부재 (4A) 의 변 형성부는, 제 1 플랜지 부재 (2A, 2B) 간의 변부를 형성한다. 제 2 플랜지 부재 (5A) 의 변 형성부는, 제 1 플랜지 부재 (3A, 3B) 간의 변부를 형성한다. 제 2 플랜지 부재 (4A, 5A) 는, 플랜지 (1A) 에 있어서의 배치 방향이 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 와 상이한 것 이외에, 당해 제 2 플랜지 부재 (4, 5) 와 동일한 구조를 갖는다.

또, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 1 플랜지 부재 (2A) 의 연장부 (25) 의 단부는 제 2 플랜지 부재 (4) 의 변 단부에 접합되고, 제 1 플랜지 부재 (2A) 의 연장부 (25A) 의 단부는 제 2 플랜지 부재 (4A) 의 변 단부에 접합된다. 제 1 플랜지 부재 (2B) 의 연장부 (28) 의 단부는 제 2 플랜지 부재 (5) 의 변 단부에 접합되고, 제 1 플랜지 부재 (2B) 의 연장부 (28A) 의 단부는 제 2 플랜지 부재 (4A) 의 변 단부에 접합된다. 제 1 플랜지 부재 (3A) 의 연장부 (35) 의 단부는 제 2 플랜지 부재 (4) 의 변 단부에 접합되고, 제 1 플랜지 부재 (3A) 의 연장부 (35A) 의 단부는 제 2 플랜지 부재 (5A) 의 변 단부에 접합된다. 제 1 플랜지 부재 (3B) 의 연장부 (38) 의 단부는 제 2 플랜지 부재 (5) 의 변 단부에 접합되고, 제 1 플랜지 부재 (3B) 의 연장부 (38A) 의 단부는 제 2 플랜지 부재 (5A) 의 변 단부에 접합된다. 이들 부재끼리의 각 접합부의 위치는, 상기 서술한 실시형태의 접합부 (11, 12, 13, 14) 의 위치와 동일하게 설정된다.

상기 서술한 변형예에 관련된 플랜지 (1A) 에 있어서도, 구성 부재의 수가 상이한 것 이외에, 상기 서술한 실시형태와 동일하게 구성하고 있으므로, 상기 서술한 실시형태와 동일한 작용 효과를 향수한다. 또, 플랜지 (1A) 는, 상기 서술한 실시형태에 관련된 플랜지 (1) 보다 많은 부재에 의해 구성하고 있으므로, 플랜지 (1A) 의 복수의 구성 부재를 재료판으로부터 한층 효율적으로 잘라낼 수 있고, 이로써, 플랜지 (1A) 의 제조시의 재료 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태 및 변형예에서는, 플랜지를 구성하는 제 1 플랜지 부재 및 제 2 플랜지 부재의 각 수를 2 개 또는 4 개로 하고 있었지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1 플랜지 부재 및 제 2 플랜지 부재는, 각각 1 개여도 되고, 복수여도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태 및 변형예에서는, 플랜지가 형성되는 관의 유로의 중심축 방향에서 본 평면에서 봤을 때에 직사각형 (구체적으로는 정방형) 의 플랜지를 예시하였지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명에 관련된 플랜지의 상기 평면에서 봤을 때의 형상은, 장방형이어도 되고, 삼각형이어도 되고, 사각형 이상의 다각형이어도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태 및 변형예에서는, 서로 대칭적인 구조를 갖는 제 1 플랜지 부재 및 제 2 플랜지 부재를 예시하였지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 서술한 제 1 플랜지 부재 및 제 2 플랜지 부재는, 각 부재끼리에서 대칭적인 구조를 갖고 있지 않아도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태 및 변형예에서는, 선박용 디젤 엔진의 연소용 기체를 유통하는 배관에 적용되는 플랜지를 예시하였지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명에 관련된 플랜지가 적용되는 배관은, 선박용 디젤 엔진 이외의 내연 기관의 배관이어도 되고, 내연 기관 이외의 배관이어도 된다. 또, 당해 배관은, 연소용 기체 이외의 유체, 예를 들어, 연료 등의 액체를 유통시키는 배관이어도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태 및 변형예에서는, 플랜지에 있어서의 각 변부의 폭 (예를 들어 도 3 에 나타내는 변 형성부 (33, 41) 의 각 판 폭 (W)) 을 서로 동일한 값으로 하고 있었지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 플랜지에 있어서의 각 변부의 폭은, 서로 상이한 값이어도 된다. 혹은, 당해 플랜지에는, 서로 상이한 값의 폭과 서로 동일한 값의 폭이 혼재하고 있어도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태 및 변형예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 상기 서술한 각 구성 요소를 적절히 조합하여 구성한 것도 본 발명에 포함된다. 그 밖에, 상기 서술한 실시형태 및 변형예에 기초하여 당업자 등에 의해 이루어지는 다른 실시형태, 실시예 및 운용 기술 등은 전부 본 발명의 범주에 포함된다.

1, 1A : 플랜지
2, 2A, 2B, 3, 3A, 3B : 제 1 플랜지 부재
4, 4A, 5, 5A : 제 2 플랜지 부재
6 : 결합공
8, 9 : 재료판
8a, 9a : 외측부
8b, 9b : 내측부
10 : 일체형 플랜지
11, 12, 13, 14 : 접합부
21, 22, 31, 32 : 코너 형성부
23, 33 : 변 형성부
24, 27, 34, 37 : 코너 형성부 본체
24a, 24b, 27a, 27b, 34a, 34b, 37a, 37b : 단부
25, 25A, 28, 28A, 35, 35A, 38, 38A : 연장부
25a, 28a, 35a, 38a : 연장 단부
26, 29, 36, 39 : 원호면
26a, 26b, 29a, 29b, 36a, 36b, 39a, 39b : 원호 단부
41, 51 : 변 형성부
41a, 41b, 51a, 51b : 변 단부
100 : 선박용 디젤 엔진
101 : 과급기
102 : 공기 냉각기
103 : 공기 도관
105 : 유로
201, 211 : 종래의 플랜지
202, 203, 204, 205, 212, 213, 214, 215 : 판상 부재
206, 216 : 접합부
C : 중심축
P1, P2, P3, P4, P5 : 위치

Claims

코너부 및 변부를 갖는 환상의 플랜지로서,
상기 코너부를 형성하는 코너 형성부를 갖는 제 1 플랜지 부재와,
상기 변부를 형성하는 변 형성부를 갖고, 상기 제 1 플랜지 부재에 접합되는 제 2 플랜지 부재를 구비하고,
상기 코너 형성부는,
소정의 곡률 반경을 갖고, 상기 코너부의 내주면을 형성하는 원호면과,
상기 원호면의 단부로부터 이간되는 방향으로 연장되고, 상기 변 형성부에 접합되는 연장부를 구비하고,
상기 연장부와 상기 변 형성부의 접합부는, 상기 곡률 반경과 상기 변 형성부의 폭을 기초로 설정되는 이간 거리 이상, 상기 원호면의 단부로부터 이간되어 있는 것을 특징으로 하는 플랜지.
제 1 항에 있어서,
상기 이간 거리는, 상기 곡률 반경의 증가에 수반하여 감소하고, 상기 곡률 반경의 감소에 수반하여 증가하는 것을 특징으로 하는 플랜지.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
체결 부재를 삽입 통과시키는 삽입 통과공을 추가로 구비하고,
상기 연장부와 상기 변 형성부의 접합부는, 상기 삽입 통과공으로부터 벗어나도록 위치하는 것을 특징으로 하는 플랜지.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 플랜지 부재 및 상기 제 2 플랜지 부재는, 각각 복수인 것을 특징으로 하는 플랜지.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 플랜지 부재는, 상기 코너 형성부와 일체로 형성된 상기 변 형성부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 플랜지.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
당해 플랜지는, 선박용 디젤 엔진의 연소용 기체를 유통시키는 배관의 둘레 가장자리 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 플랜지.