JP6071279B2 - 断熱排気管 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関からの排気が流通する断熱排気管に関するものである。

内燃機関（以下、エンジンという）の排気管には、内部を流通する排気の温度低下を抑制することが要求される場合がある。例えば、ディーゼルエンジンの排気中には、大気汚染物質であるＮＯｘ（窒素酸化物）が含まれている。そこで、排気通路に選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction、以下、ＳＣＲ触媒と略称する）を設置し、還元剤としてアンモニアをＳＣＲ触媒に供給することにより、ＮＯｘを選択還元して排気を浄化するようにした排気浄化装置が用いられている。このＳＣＲ触媒を用いた排気浄化装置では、ＳＣＲ触媒の上流側の排気中に噴射された尿素水が排気の熱により加水分解されて生じたアンモニアをＳＣＲ触媒に供給する。

尿素水は排気の熱により還元剤として機能するアンモニアに分解されるため、排気の温度低下を抑制する必要がある。また、ＳＣＲ触媒は活性温度以上の温度で触媒機能を発揮するため、流入する排気の温度低下によりＳＣＲ触媒の温度が活性温度よりも低下することを抑制する必要がある。そこで、排気の温度低下を抑制する断熱排気管が開発されている。なお、断熱排気管は、ＳＣＲ触媒に限らず他の触媒の活性温度を維持するため等にも有効である。

断熱排気管としては、内部を排気が流通する内管とこの内管の外側に設けられる外管とから構成され、内管と外管との間に空気層或いは断熱材が介装された二重排気管が知られている。このような二重排気管にかかる技術が、特許文献１及び２に開示されている。

特許文献１の技術では、直線形状の外管の内側に設けられる直線形状の内管の上流側端部が拡径され、この内管の拡径された箇所と外管の上流側端部とが二重排気管の上流側端部に設けられるフランジに溶着される。そして、内管と外管との間に水を注入し氷結させた後、内管及び外管を同時に曲げる加工を行なう。この曲げ加工後に内管と外管との間の氷を解凍し水抜きすることで、内管と外管との間に空気層が確保された二重排気管が形成される。

特許文献２の技術では、直線形状のパイプを曲げ加工して内管を製造する工程と、外管を構成する２枚の帯板をそれぞれプレス加工により直線形状のパイプの二つ割り形状に成形し、これらの二つの成形部品の一方を曲げ加工の内側に他方を外側に配置してパイプ状に組み合わせた状態で曲げ加工を行なって、外管を内管に対応する所定の曲げ形状に加工する工程と、内管の外側に外管を構成する各成形部品を組み付けて両成形部品の側縁部どうしを溶接するとともに、内管と外管との間に空気層又は断熱材を設けて内管と外管とを固定し、二重管に形成する工程を行なう。これにより、外管を構成する各成形部品の個々の伸び量を小さく抑えるようにすることができ、湾曲に応じた専用のプレス金型を不要にすることができる。

特開昭５４−１２０２７７号公報 特開２０００−２０２５２１号公報

しかしながら、特許文献１の技術のように内管及び外管の曲げ加工を同時に行なう場合、複雑な曲げ加工を連続して行なうことは困難であり、このような曲げ加工を行なうためにはベンディングマシーンの高性能化が必要となる。高性能なベンディングマシーンは高価であるため、製造にかかる設備コストの上昇を招いてしまう。一方、一般的なベンディングマシーンを用いる場合、複雑な曲げ形状が連続した二重排気管を形成するのには、内管及び外管から構成される二重管を各曲げ部分で分断して、それぞれ曲げ加工をしてからこれらを接続することが必要になり、加工工程の増加から製造コストの上昇を招いてしまう。

一方、内管及び外管の曲げ加工を同時に行なうことなく二重排気管を形成する特許文献２の技術では、内管を湾曲形成するのに単管の曲げ加工を用いることに加えて、外管を構成する成形部品の成形にプレス加工を用いるため、ベンディングマシーン以外に少なくとも一つのプレス金型を必要とし、製造にかかる設備コストの上昇を招いてしまう。また、特許文献２の技術では、外管を構成する各成形部品をそれぞれ直線形状のパイプの二つ割り形状にプレス加工する工程と、二つの成形部品を所定状態に配置して曲げ加工を行なう工程との各工程の負担が大きく、この点からも製造コストの上昇を招いてしまう。
本発明は、かかる課題に鑑み創案されたものであり、製造にかかるコストの上昇を抑制することができるようにした、断熱排気管を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明の断熱排気管は、湾曲形状の排気管と、前記排気管の外側に離隔して設けられた外管と、前記排気管と前記外管とを接続し、前記排気管に対する前記外管の位置決めを行なう位置決め部材とを備え、前記外管は、前記排気管の外径よりも大きい内径を有し、前記排気管の湾曲形状に沿った湾曲形状のパイプを、排気流通方向に沿って複数に分割された状態に形成された分割部材と、前記分割部材どうしを接続する接続部材とを有し、前記分割部材は、前記パイプを二つに分割された状態に形成されたものであり、前記位置決め部材は、前記排気管と前記分割部材の他方とに接触する内側クランプと、前記分割部材の一方と前記内側クランプとに接触する外側クランプとを有することを特徴としている。

（２）前記排気管と前記外管との間には、例えばグラスウールやセラミックファイバーといった断熱材が介装されることが好ましい。

（３）前記排気管と前記外管の端部との間に介装され、前記排気管に対して摺動自在に前記外管に固定された端部部材を有することが好ましい。
（４）前記外管は、排気流通方向に複数本に分割して設けられ、前記複数本の外管を連結する連結部材を有することが好ましい。

本発明の断熱排気管によれば、湾曲形状の排気管は、単管を曲げ加工することにより形成することができ、同様に、外管を構成するパイプも、単管を曲げ加工することにより排気管の湾曲形状に沿った湾曲形状に形成することができる。
したがって、本発明の断熱排気管では、パイプを排気流通方向に沿って複数に分割して形成された分割部材が、接続部材により互いに接続されて外管を構成するため、排気管及び外管のそれぞれを単管の曲げ加工で湾曲形状に形成し、排気管の外側に離隔して外管を設けることができる。このため、排気管及び外管の曲げ加工を同時に行なうことなく、或いは、プレス金型（プレス加工）を用いることなく断熱排気管を製造することができる。よって、製造にかかるコストの上昇を抑制することができる。

本発明の第１実施形態にかかる断熱排気管を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる断熱排気管の外管を構成する分割部材の形成を説明する図であり、（ａ）は直線形状のパイプを示し、（ｂ）は（ａ）に示すパイプを曲げ加工した湾曲形状のパイプを示し、（ｃ）は（ｂ）に示すパイプを二つに分割して形成された分割部材を示し、（ｄ）は（ｃ）に示す分割部材の一方に切り欠き部を形成したものを示す。 本発明の第１実施形態にかかる断熱排気管が装備される車両の吸排気系の構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態にかかる断熱排気管の接続クランプ（接続部材）を説明するものであり、（ａ）は接続クランプを示す斜視図であり、（ｂ）は図１のＸ−Ｘ矢視断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる断熱排気管の内側クランプ及び外側クランプから構成される位置決めクランプ（位置決め部材）を説明するものであり、（ａ）は内側クランプを示す斜視図であり、（ｂ）は外側クランプを示す斜視図であり、（ｃ）は図１のＹ−Ｙ矢視断面図であり、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、（ｅ）は切り欠き部の周辺を拡大して示す斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる断熱排気管のメタルメッシュ（端部部材）を説明する、図１のＺ−Ｚ矢視断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる断熱排気管のメタルメッシュの形成を説明する図であり、（ａ）は直方体形状のメタルメッシュを示し、（ｂ）は（ａ）のメタルメッシュの一部に凹部を形成したものを示し、（ｃ）は（ｂ）のメタルメッシュを湾曲させたものを示す。 本発明の第２実施形態にかかる断熱排気管を説明する斜視図であり、外管を構成する一方の分割部材を展開したものを示す。 本発明の第２実施形態にかかる断熱排気管の外管を軸方向に連結する第１連結クランプ及び第２連結クランプから構成される連結クランプ（連結部材）を説明するものであり、（ａ）は第１連結クランプを示す斜視図であり、（ｂ）は第２連結クランプを示す斜視図であり、（ｃ）は図８のＷ−Ｗ矢視断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の断熱排気管は、内燃機関からの排気を流通するものであり、内燃機関を備えた種々のものに適用することが可能であるが、ここではトラックやバスといった自動車に適用した例を説明する。

〔第１実施形態〕
［１．吸排気系の全体構成］
はじめに、図３を用いて、本実施形態の断熱排気管が適用される自動車（以下、車両とも言う）における、内燃機関の吸排気系の全体構成を説明する。

エンジン１は、車両の駆動源として搭載された内燃機関である。ここでは、エンジン１は、直列６気筒のディーゼルエンジンであり、各気筒には燃料噴射弁１ａが設けられている。各燃料噴射弁１ａにはコモンレール２が接続されている。コモンレール２は、燃料の高圧蓄圧室であり、このコモンレール２に蓄えられた高圧の燃料は各燃料噴射弁１ａに供給され、各燃料噴射弁１ａの開弁に伴って対応する気筒の内部に燃料が噴射される。なお、エンジン１の気筒の配列及び数は直列６気筒に限定されない。

エンジン１の吸気側には、吸気マニホールド３が装着されている。この吸気マニホールド３に接続された吸気通路４には、上流側からエアクリーナ５、ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａ及びインタークーラ７が設けられている。

エンジン１の排気側には、排気マニホールド８が装着されている。この排気マニホールド８の下流に接続された排気通路９には、コンプレッサ６ａと同軸に連結されたターボチャージャ６のタービン６ｂが介装されている。また、排気通路９におけるタービン６ｂよりも下流には、詳細を後述する断熱排気管１０及び排気浄化装置３０が設けられている。なお、これらの断熱排気管１０及び排気浄化装置３０は、図示しない車体フレームに固定されている。

断熱排気管１０は、上流側の上流部排気管１０Ａと下流側の下流部排気管１０Ｂとを有する。また、排気浄化装置３０は、上流側の上流部排気浄化装置３０Ａと下流側の下流部排気浄化装置３０Ｂとを有する。
上流部排気管１０Ａは、排気通路９におけるタービン６ｂの下流部と上流部排気浄化装置３０Ａとを接続し、排気通路９の一部を形成するものである。この上流部排気管１０Ａの上流端及び下流端には延在方向に直交して外方に突設されたフランジ部が設けられ、これらのフランジ部により排気通路９のタービン６ｂの下流部及び上流部排気浄化装置３０Ａのそれぞれと上流部排気管１０Ａとが接続されている。図３では、図示簡略化して上流部排気管１０Ａを直線形状で示しているが、配置スペースの制約等により、実際の上流部排気管１０Ａは湾曲した部分を有している。

下流部排気管１０Ｂは、上流部排気浄化装置３０Ａと下流部排気浄化装置３０Ｂとを接続し、これらの排気浄化装置３０Ａ，３０Ｂ間の排気通路９を形成するものである。つまり、下流部排気管１０Ｂは、上流部排気浄化装置３０Ａと下流部排気浄化装置３０Ｂとを連通する連通路を形成している。この下流部排気管１０Ｂの上流端及び下流端には延在方向に直交して外方に突設されたフランジ部が設けられ、これらのフランジ部により上流部排気浄化装置３０Ａ及び下流部排気浄化装置３０Ｂのそれぞれと下流部排気管１０Ｂとが接続されている。図３では、図示簡略化して下流部排気管１０Ｂを直線形状で示しているが、例えば小型トラックといった配置スペースの制約が厳しい車両では、実際の下流部排気管１０Ｂは湾曲した部分を有している。

上流部排気浄化装置３０Ａには、上流側に配置される前段酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst、以下、ＤＯＣと略称する）３１と、下流側に配置されるパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、フィルタと略称する）３２とが収容され、このフィルタ３２の下流側には尿素水インジェクタ３３が設けられている。

ＤＯＣ３１は、排気中の成分に対する酸化能をもった触媒であり、金属或いはセラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。ＤＯＣ３１によって酸化される排気中の成分としては、ＮＯ（一酸化窒素），未燃燃料中のＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）等が挙げられる。例えば、ＮＯがＤＯＣ３１で酸化されるとＮＯ₂（二酸化窒素）が生成される。

フィルタ３２は、排気中に含まれる粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭと略称する）を捕集する多孔質フィルタである。なお、ＰＭとは、Ｃ（炭素）からなる黒煙（すす）の周囲に燃え残った燃料や潤滑油の成分，硫黄化合物等が付着した粒子状の物質である。

このフィルタ３２では、上流側と下流側とを連通する通路が壁体を介して多数並設されているとともに、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されている。フィルタ３２の壁体には、ＰＭの大きさに見合った大きさ多数の細孔が形成されている。このため、ＰＭを含んだ排気がフィルタ３２を流通すると、壁体内や壁体表面にＰＭが捕集され、排気が濾過される。
フィルタ３２で捕集されたＰＭは、上流側のＤＯＣ３１で生成されたＮＯ₂と反応して酸化し、これによりフィルタ３２の連続再生が行なわれる。

尿素水インジェクタ３３は、排気中に尿素水を噴射供給するものである。この尿素水インジェクタ３３は、図示しない尿素水タンクから尿素水が供給され、図示しない制御装置からの指令に応じて尿素水を供給するように構成されている。
この尿素水インジェクタ３３により噴射された尿素水は、排気中で霧化し、排気の熱により加水分解されてアンモニアとなる。このアンモニアは、下流部排気浄化装置３０Ｂに、詳細には、選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction、以下、ＳＣＲ触媒と略称する）３４に供給される。

下流部排気浄化装置３０Ｂには、上流側に配置される選択還元型触媒３４と、下流側に配置される後段酸化触媒（Clean Up Catalyst、以下、ＣＵＣと略称する）３５とが収容されている。
ＳＣＲ触媒３４は、供給されるアンモニアと排気中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）との脱硝反応を促進することにより、ＮＯｘをＮ₂（窒素）に還元して排気を浄化するものである。このＳＣＲ触媒３４に還元剤として供給されるアンモニアは、尿素水インジェクタ３３により噴射供給された尿素水が排気の熱により加水分解されて生成されるものである。

ＣＵＣ３５は、ＳＣＲ触媒３４から流出した余剰なアンモニアを排気中から除去するものである。また、ＣＵＣ３５は、フィルタ３２でＰＭが酸化焼却される際に発生するＣＯを酸化し、ＣＯ₂（二酸化炭素）として排気中に排出する機能も有している。

［２．断熱排気管の構成］
次に、図１を参照して、断熱排気管１０の全体構成を説明する。ここでは、上流部排気管１０Ａに着目して断熱排気管１０の構成の詳細を説明する。この断熱排気管１０は、排気管１１，１２と、排気管１２の外側に設けられる外管２０とを有する。つまり、外管２０の配設箇所は、排気管１２及び外管２０の二重管として構成されている。なお、図１は、車両に装備された断熱排気管１０を取り出して示すものであり、図１の上下方向が車両の鉛直方向に対応している。

［２−１．排気管の構成］
断熱排気管１０は、上流側の第１排気管１１及び下流側の第２排気管１２と、第２排気管１２の外側に離隔して設けられた外管２０とを有する。なお、これらの管１１，１２，２０には、溶接可能な金属材料を用いており、ここでは、耐食性を確保する観点からステンレス鋼を用いている。ただし、管１１，１２，２０に用いられる材料はステンレス鋼に限定されない。なお、排気管１１，１２には、内部を排気が流通するため、耐熱性や耐食性等の性能が要求される一方、外管２０に要求される性能は比較的低い。このため、外管２０には、溶接可能であれば、広汎な金属材料のものを適用することができる。
排気管１１，１２は、それぞれ直線形状の単管のパイプが曲げ加工された湾曲形状の中空管であり、その内部を排気が流通する。

第１排気管１１は、湾曲部１１ａとフレキシブルジョイント１１ｂとを有し、上流端及び下流端にはそれぞれフランジ部１１ｃ，１１ｄが形成されている。
湾曲部１１ａは、第１排気管１１に形成されるパイプが曲げ加工された部位である。図１中では、湾曲部１１ａは、水平方向と鉛直方向とを連続する湾曲形状のものである。

フレキシブルジョイント１１ｂは、断熱排気管１０が接続されるエンジン１（図３参照）と断熱排気管１０が固定される車体フレーム（図示略）との相対変位を吸収するものである。このフレキシブルジョイント１１ｂは、ゴム，樹脂，金属又はこれらの複合材料等からなるベローズ、或いは、ベローズ及びこの外周に配置されたアウターブレードを備えて構成され、可撓性を有している。
第１排気管１１の上流端に形成されたフランジ部１１ｃは、排気通路９におけるタービン６ｂの下流部と第１排気管１１とを接続するためのものである。一方、下流端に形成されたフランジ部１１ｄは、第２排気管１２と第１排気管１１とを接続するためのものである。

第２排気管１２は、上流側から順に第１湾曲部１２ａ，第２湾曲部１２ｂ及び第３湾曲部１２ｃを有し、上流端及び下流端にそれぞれフランジ部１２ｄ，１２ｅが形成されている。
第２排気管１２に形成された湾曲部１２ａ，１２ｂ，１２ｃはそれぞれ、第２排気管１２に形成されるパイプが曲げ加工された部位である。図１中では、第１湾曲部１２ａは、鉛直方向と水平方向とを連続する湾曲形状であり、第２湾曲部１２ｂは、水平方向と水平方向に対して傾斜する方向とを連続する湾曲形状であり、第３湾曲部１２ｃは、水平方向に対して傾斜する方向と水平方向とを連続する湾曲形状である。

第２排気管１２の上流端に形成されたフランジ部１２ｄは、第１排気管１１のフランジ部１１ｄと接合され、第１排気管１１と第２排気管１２とが接続される。一方、第２排気管１２の下流端に形成されたフランジ部１２ｅは、上流部排気浄化装置３０Ａ（図３参照）といった第２排気管１２の下流側に隣接して排気通路９を形成する部材と第２排気管１２とを接続するためのものである。

［２−２．外管の構成］
外管２０は、第２排気管１２の延在中心軸と同心に設けられ、第２排気管１２の外径よりも大きい内径を有している。したがって、外管２０の配設箇所では、外管２０と第２排気管１２との間に筒状の空間を有する二重管が構成されている。図１では、外管２０は、第２排気管１２の第１湾曲部１２ａよりも下流側であって、第２排気管１２の下流端と第３湾曲部１２ｃとの間よりも上流側の第２排気管１２の外側に延在している。
なお、第２排気管１２と外管２０との間の筒状の空間には、後述する断熱材（図示略）が介装されている。

外管２０は、曲げ加工後のパイプを二つに分割して形成された分割部材２１，２２どうしが、後述する接続クランプ（接続部材）２３により接続されることで構成されているものである。以下、図２を参照して、外管２０の構成及び外管２０の製造方法を説明する。
図２（ａ）に示すように、外管２０は、単管であって直線形状のパイプＰを加工することで製造される。このパイプＰは、第２排気管１２の外径よりも大きい内径を有する中空管である。

まず、直線形状のパイプＰに曲げ加工を行なう曲げ工程を実施する。この曲げ加工は、第２排気管１２（図１参照）の湾曲形状に沿った湾曲形状を形成するものである。具体的には、第２排気管１２の第２湾曲部１２ｂ及び第３湾曲部１２ｃに対応するパイプＰの箇所Ｐ１及びＰ２に、これらの湾曲部１２ｂ，１２ｃの曲率と同じ曲率で曲げ加工を行なう。このようにして、図２（ｂ）に示す湾曲形状のパイプＰを形成する。

次に、湾曲形状のパイプＰをレーザ切断で二つ割れに分割する分割工程を実施する。この分割は、排気流通方向に沿って行なわれる。これにより、湾曲形状のパイプＰは二つに分割される。このようにして、図２（ｃ）に示す二つの分割部材２１，２２を形成する。図２（ｃ）に示す例では、パイプＰは、上方の分割部材２１と下方の分割部材２２とに分割される。なお、排気流通方向とは、加工後のパイプＰを外管２０として装着した際に第２排気管１２の内部を流通する排気の方向を意味する。

そして、一方（ここでは上方）の分割部材２１の両側下端（分割線に沿った箇所）の一部を切り欠いて、切り欠き部２１ａ，２１ａを形成する。各切り欠き部２１ａは、後述する位置決めクランプ４０を用いた第２排気管１２に対する外管２０の位置決めのためのものである。なお、各切り欠き部２１ａの形成箇所は、ここでは分割部材２１の延在方向の一端近傍としているが、分割部材２１の両側下端であれば、分割部材２１の延在方向位置は、図２（ｄ）に示す箇所に限定されない。

そして、二つの分割部材２１，２２を第２排気管１２の外側に組み付ける組付工程を実施する。この組付工程では、後述の接続クランプ２３により、二つの分割部材２１，２２どうしを接続する接続工程が実施される。
上記のように、外管２０は、第２排気管１２の湾曲形状に沿って湾曲形状に形成されたパイプＰを、排気流通方向に沿って二つに分割して形成された分割部材２１，２２を有する。

［２−２−１．接続クランプの構成］
図１に示すように、外管２０は、一方の分割部材２１と他方の分割部材２２とを接続する複数の接続クランプ（接続部材）２３を有する。
各接続クランプ２３は、分割部材２１，２２どうしを接続する同一構造のものであり、所定の間隔で複数箇所に設けられる。各接続クランプ２３には、溶接可能な金属材料を用いており、ここでは、耐食性を確保する観点からステンレス鋼を用いている。このため、ここでは一つの接続クランプ２３に着目して説明する。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、接続クランプ２３は、帯板を折り曲げたものであり、半円形状の湾曲板である中央部２３ａと、この中央部２３ａの両端に連続する端部２３ｂ，２３ｂを有する。各端部２３ｂは、直線形状の平板であり、断熱排気管１０に組み付けた際に外管２０の接線に沿う。例えば、接続クランプ２３は、直線形状の帯板において端部２３ｂ，２３ｂになる箇所を把持し、折り曲げることで形成することができる。

接続クランプ２３の中央部２３ａの内径は、一方の分割部材２１の外径と略等しく形成されている。また、接続クランプ２３の中央部２３ａの内周は、外管２０を構成する一方の分割部材２１の外周と略等しい長さに設定されている。つまり、中央部２３及び端部２３ｂ，２３ｂからなる接続クランプ２３の内周は、外管を構成する一方の分割部材２１の外周よりも長く設定されている。なお、図４は、理解容易のため、クランプ２３，第２排気管１２及び外管２０の厚みを拡大して示しており、同様に、後述する図５，図６及び図９のクランプ，第２排気管１２及び外管２０の厚みも拡大して示している。

図１のＸ−Ｘ矢視断面図である図４（ｂ）に示すように、接続クランプ２３は、その中央部２３ａの内周面が一方の分割部材２１の外周面と接触するとともに、両端部２３ｂ，２３ｂが他方の分割部材２２の外周面から僅かに浮いて配置される。
接続クランプ２３及び一方の分割部材２１は、中央部２３ａの所定の箇所がスポット溶接されることで互いに固着される。また、接続クランプ２３及び他方の分割部材２２は、各端部２３ｂの所定の各箇所において、接続クランプ２３の各端部２３ｂの側面と他方の分割部材２２の外周面とが隅肉溶接されることで互いに固着される。なお、接続クランプ２３の各端部２３ｂは他方の分割部材２２の外周面に対して浮いているが、これらを互いに固着する隅肉溶接により、両者は隙間なく固着される。

これによって、接続クランプ２３を介して一方の分割部材２１と他方の分割部材２２とが固着され、接続クランプ２３により互いに固着された両分割部材２１，２２は、第２排気管１２の外側に設けられる外管２０を構成する。

第２排気管１２と外管２０との間の筒状の空間には、断熱材８０が介装されている。この断熱材８０は、ガラス繊維やシリカ繊維、アルミナ繊維、ロックウール等の無機材料からなることが好ましく、例えばグラスウールやセラミックファイバーといった断熱材料が用いられる。なお、断熱材８０は、外管２０の両端部を除く一端部から他端部まで、第２排気管１２と外管２０との間に介装されている。
例えば、断熱材８０が各分割部材２１，２２の内側に敷き詰められた後に、これらの分割部材２１，２２が第２排気管１２の外側に離隔して組み付けられることで、第２排気管１２と外管２０との間に断熱材８０を介装する介装工程が実施される。

［２−２−２．位置決めクランプの構成］
図１に示すように、外管２０には、第２排気管１２に対する外管２０の位置決めを行なう位置決めクランプ（位置決め部材）４０が設けられている。
図５に示すように、位置決めクランプ４０は、第２排気管１２と他方の分割部材２２とに接触する内側クランプ４１と、一方の分割部材２１と内側クランプ４１とに接触する外側クランプ４２とから構成される。

図５（ａ）及び（ｃ）に示すように、内側クランプ４１は、帯板が湾曲されて形成された中央部４１ａと、中央部４１ａと端部４１ｃ，４１ｃとの間に形成された段部４１ｂ，４１ｂとを有する。各段部４１ｂは、各端部４１ｃを筒状の空間の厚み及び外管２０の厚み分だけ中央部４１ａよりも外側にシフトするように屈曲形成されている。これにより、内側クランプ４１の装着時に、各端部４１ｃは一方の分割部材２１の切り欠き部２１ａを通って、外管２０（他方の分割部材２２）の外側に位置する。
なお、内側クランプ４１の各端部４１ｃを、直線形状の平板とし、断熱排気管１０に組み付けた際に外管の接線に沿うように形成してもよい。

図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、外側クランプ４２は、帯板が湾曲されて形成された中央部４２ａと、中央部４２ａと各端部４２ｃ，４２ｃとの間に形成された屈曲部４１ｂ，４１ｂとを有する。各屈曲部４２ｂは、各端部４２ｃを内側クランプ４１の各端部４１ｃの厚み分だけ中央部４２ａよりも外側にシフトするように屈曲して形成されている。これにより、外側クランプ４２の装着時に、各端部４２ｃは内側クランプ４１の端部４１ｃの外側に位置する。

図１のＹ−Ｙ矢視断面図である図５（ｃ）に示すように、内側クランプ４１は、中央部４１ａの内周面が第２排気管１２の外周面に接触し、各段部４１ｂが外管２０の内側と外側とを連通し、各端部４１ｃの内周面が他方の分割部材２２の外周面の一部（上端部）と接触するように配置される。なお、各端部４１ｃが直線形状に形成される場合には、各端部４１ｃは、他方の分割部材２２の外周面から僅かに浮いて配置される。
また、外側クランプ４２は、中央部４２ａの内周面が一方の分割部材２１の外周面に接触し、各屈曲部４２ｂが各端部４２ｃを外側にシフトし、各端部４２ｃの内周面が内側クランプ４１の各端部４１ｃの外周面と接触するように配置される。

図５（ｃ）〜（ｅ）に示すように、内側クランプ４１及び第２排気管１２は、所定の箇所が隅肉溶接されることで互いに固定される。
また、内側クランプ４１及び他方の分割部材２２は、所定の箇所において、内側クランプ４１の側面と他方の分割部材２２の外周面とが隅肉溶接されることで互いに固着される。なお、内側クランプ４１の各端部４１ａが他方の分割部材２２の外周面から浮いて配置される場合には、これらの隙間を埋めるように隅肉溶接が行なわれる。
外側クランプ４２及び一方の分割部材２１は、所定の箇所がスポット溶接されることで互いに固定される。また、外側クランプ４２及び内側クランプ４１は、所定の箇所において、外側クランプ４２の側面と一方の分割部材２１の外周面とが隅肉溶接されることで互いに固定される。

このように、内側クランプ４１と、第２排気管１２，他方の分割部材２２及び外側クランプ４２とが溶着され、外側クランプ４２と一方の分割部材２１とが溶着されることにより、第２排気管１２と外管２０とが接続され、第２排気管１２に対して、両分割部材２１，２２を有する外管２０の位置決めを行なう位置決め工程が実施される。

［２−２−３．メタルメッシュの構成］
図１のＺ−Ｚ矢視断面図である図６に示すように、外管２０の端部と第２排気管１２との間には、第２排気管１２に対して摺動自在に外管２０に固定されたメタルメッシュ（端部部材）５０が設けられる。なお、図１のＺ’−Ｚ’矢視断面図も図６に示すように構成されている。このため、ここでは、外管２０の一端（ここでは下流側）に設けられるメタルメッシュ５０に着目して説明する。

具体的には、メタルメッシュ５０は、一方の分割部材２１及び他方の分割部材２２と対応するように２つ（ここでは上下）設けられ、一方の分割部材２１及び一方のメタルメッシュ５０は、所定の箇所がスポット溶接されることで互いに固定される。同様に、他方の分割部材２２及び他方のメタルメッシュ５０は、所定の箇所がスポット溶接されることで互いに固定される。これらのメタルメッシュ５０は、何れも第２排気管１２とは固定されていない。このため、内部を流通する排気の熱により第２排気管１２が伸縮すれば、外管２０に固定されたメタルメッシュ５０は、第２排気管１２に対して摺動する。なお、一方のメタルメッシュ５０の形成と、他方のメタルメッシュ５０の形成とは同様である。
このようにメタルメッシュ５０を設けることにより、第２排気管１２と外管２０の端部との間を処理する処理工程が実施される。

メタルメッシュ５０は、図７（ａ）に示す直方体形状のメタルメッシュを加工することで形成される。このメタルメッシュは、ステンレス鋼等の金属繊維をメリヤス編みといった編み加工を行なって成形したものである。

まず、直方体形状のメタルメッシュにつぶし型を押し付けるプレス加工を行ない、図７（ｂ）に示すように複数の凹部５０ａを形成する。各凹部５０ａは、メタルメッシュ５０が取り付けられた際に、内周側で且つ外管２０の端部から外側に露出しない箇所に形成される。また、各凹部５０ａは、外管２０とスポット溶接が行なわれる箇所に対応した所定箇所に形成される。なお、凹部５０ａは、図６及び図７に示す直方体形状に限らず、少なくともメタルメッシュ５０の一部がつぶされてスポット溶接が可能な薄さに形成されていればよい。
そして、凹部５０ａが形成されたメタルメッシュを、図７（ｃ）に示すように湾曲させる。このようにメタルメッシュ５０は形成される。

［３．作用・効果］
本発明の第１実施形態に係る断熱排気管は、上述のように構成される。したがって、第１実施形態に係る断熱排気管及びその製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明の断熱排気管は、曲げ工程において、第２排気管１２及び外管２０のそれぞれが単管のパイプの曲げ加工で湾曲形状に形成されたものであり、分割工程においてパイプＰを排気流通方向に沿って二つに分割して形成された分割部材２１，２２は、組付工程に含まれる接続工程において、接続クランプ２３により互いに接続されて外管２０を構成するため、第２排気管１２及び外管２０の曲げ加工を同時に行なうことなく、或いは、プレス金型（プレス加工）を用いることなく製造することができる。よって、断熱排気管の製造にかかるコストの上昇を抑制することができる。

また、第２排気管１２と外管２０との間の筒状の空間を有し、これらの管１２，２０により二重管が構成されているため、第２排気管１２の内部を流通する排気の温度低下を抑制することができる。延いては、排気の熱による尿素水の分解を促進し、ＳＣＲ触媒３４へのアンモニアの供給を良好に行なうことができる。また、ＣＵＣ３５等の触媒温度の低下を抑制し、排気浄化装置３０の機能を確保することができる。

また、分割工程ではパイプＰが二つ割れに分割され、接続工程では二つの分割部材２１，２２どうしが接続され、これにより外管２０が構成されるため、パイプが三つ以上に分割されて形成された分割部材どうしを接続して外管を構成するよりも、分割部材２１，２２どうしを接続する接続工程（接続作業）にかかる負荷を低減することができる。

また、介装工程では第２排気管１２と外管２０との間の筒状の空間に断熱材８０を介装する、即ち、第２排気管１２と外管２０との間には断熱材８０が介装されるため、第２排気管１２の内部を流通する排気の温度低下を高効率に抑制することができる。

また、位置決め工程では、内側クランプ４１及び外側クランプ４２から構成される位置決めクランプ４０により、第２排気管１２に対する外管２０の位置決めを行なうため、外管２０の取付位置を確立することができ、排気管１２に対して外管２０を固定することができる。
また、処理工程では、第２排気管１２と外管２０の端部との間に、第２排気管１２に対して摺動自在にメタルメッシュ５０を外管２０に固定し、第２排気管１２と外管２０の端部との間を処理するとともに、第２排気管１２と外管２０とは位置決めクランプ４０でのみ固定されているため、例えば排気の熱により第２排気管１２が伸縮した場合であっても、外管２０の各端部では、第２排気管１２と外管２０とは互いに固定されていない。よって、第２排気管１２と外管２０との伸縮の差を許容することができる。さらに、外管２０の各端部に固定されたメタルメッシュ５０により、断熱材８０の脱落を防止することができる。

また、分割工程ではパイプＰをレーザ切断により分割して分割部材２１，２２を形成するため、パイプＰに加工力を及ぼすことがなく、切断領域が非常に小さい。このため、効率よくパイプＰを切断することができる。さらに、分割部材２１，２２どうしが接続された外管２０を、湾曲形状のパイプＰと略同じ形状にすることができる。

接続クランプ２３の各端部２３ｂは、直線形状の平板であり、断熱排気管１０に接続クランプ２３を組み付けた際に外管２０の接線に沿うため、他方の分割部材２２の外周面から僅かに浮いている。このため、接続クランプ２３の組付時には、各端部２３ｂと他方の分割部材２２との隙間が形成される。つまり、接続クランプ２３の各端部２３ｂと他方の分割部材２２との間にクリアランスが確保される。したがって、他方の分割部材２２への引っ掛かり等の干渉を回避して接続クランプ２３を外管２０に組み付けることができる。
また、内側クランプ４１の各端部４１ｃが直線形状に形成されていれば、同様に、他方の分割部材２２への引っ掛かり等の干渉を回避して組み付けることができる。

さらに、接続クランプ２３の各端部２３ｂと他方の分割部材２２とは、これらの間の隙間を埋めるように溶接金属が流れ込んで隅肉溶接されるため、接続クランプ２３と他方の分割部材２２との固着を確実に行なうことができる。
また、内側クランプ４１の各端部４１ｃが他方の分割部材に対して浮いている場合には、これらの隙間を埋めるように溶接金属が流れ込んで隅肉溶接されるため、同様に、内側クランプ４１と他方の分割部材２２との固着を確実に行なうことができる。

〔第２実施形態〕
次に、図８及び図９を参照して本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態にかかる断熱排気管は、適用される排気管の形状と、二本の外管を連結する点が第１実施形態と異なる。なお、ここで説明する点を除いては第１実施形態と同様の構成になっており、これらについては、同様の符号を使用し、各部の説明を省略する。なお、図８の上下方向が車両の鉛直方向に対応している。

図８に示すように、本実施形態の断熱排気管１０’は、第３排気管１３と、この排気管１３の外側に離隔して設けられた二本の外管２０Ａ，２０Ｂとを有する。これらの外管２０Ａ，２０Ｂは、後述する連結クランプ６０により連結されており、一端側の外管２０Ａ及び他端側の外管２０Ｂの配設箇所では、これらの外管２０Ａ，２０Ｂと第３排気管１３との間に筒状の空間を有する二重管が構成されている。

外管２０Ａ，２０Ｂと第３排気管１３との間には、断熱材８０が介装されている。なお、断熱材８０は、外管２０Ａの一端部及び外管２０Ｂの他端部と第３排気管１３との間には、メタルメッシュ５０が介装されている。
第３排気管１３は、第１湾曲部１３ａ，第２湾曲部１３ｂ，第３湾曲部１３ｃ及び第４湾曲部１３ｄとを有し、両端部にはそれぞれフランジ部１３ｅ，１３ｆが形成されている。

第３排気管１３に形成された湾曲部１３ａ〜１３ｄはそれぞれ、第３排気管１３に形成されるパイプが曲げ加工された部位である。図８では、第１湾曲部１３ａ及び第２湾曲部１３ｂは水平面内で湾曲する形状であり、第３湾曲部１３ｃは水平方向と鉛直方向とを連続する湾曲形状であり、第４湾曲部１３ｄは鉛直方向と鉛直方向に対して傾斜する方向とを連続する湾曲形状である。

第３排気管１３の一端側に形成されたフランジ部１３ｅは、第３排気管１３の一端側に隣接して排気通路９を形成する部材と第３排気管１３とを接続するものである。また、第３排気管１３の他端側に形成されたフランジ部１３ｆは、第３排気管１３の他端側に隣接して排気通路９を形成する部材と第３排気管１３とを接続するものである。

次に、二本の外管２０Ａ，２０Ｂの構成を説明する。
一端側の外管２０Ａは、曲げ加工後のパイプが二つ割れに分割されて形成された二つの分割部材２１Ａ，２２Ａどうしが接続クランプ２３により接続されることで構成されているものである。この外管２０Ａには、第１湾曲部１３ａの湾曲形状に沿った湾曲形状が形成されている。

同様に、他端側の外管２０Ｂは、曲げ加工後のパイプを二つに分割して形成された二つの分割部材２１Ｂ，２２Ｂどうしが接続クランプ２３により接続されることで構成されているものである。この外管２０Ｂには、第２湾曲部１３ｂの湾曲形状に沿った湾曲形状が形成されている。

一端側の外管２０Ａを構成する一方の分割部材２１Ａには、両側下端（分割線に沿った箇所）の一部を切り欠いた切り欠き部２１ａが形成されており、第１実施形態と同様に、第３排気管１３及び外管２０Ａには、内側クランプ４１と外側クランプ４２から構成される位置決めクランプ４０が設けられている。つまり、位置決めクランプ４０により、外管２０Ａは、第３排気管１３に対して位置決めされ固定される。

一端側の外管２０Ａの他端部と他端側の外管２０Ｂの一端部との接続部分には、連結クランプ（連結部材）６０が設けられる。この連結クランプ６０は、継ぎ目Ｃを介して一端側の外管２０Ａと他端側の外管２０Ｂとを連結するものである。
連結クランプ６０は、一方の分割部材２１Ａ，２１Ｂ側に設けられる第１連結クランプ６１と、他方の分割部材２２Ａ，２２Ｂ側に設けられる第２連結クランプ６２とから構成される。なお、各連結クランプ６１，６２には何れも、溶接可能な金属部材材料を用いており、ここでは、耐食性を確保する観点からステンレス鋼を用いている。

図９（ａ）及び（ｃ）に示すように、第１連結クランプ６１は、帯板が湾曲されて形成された中央部６１ａと、中央部６１ａと各端部６１ｃ，６１ｃとの間に形成された屈曲部６１ｂ，６１ｂとを有する。各屈曲部６１ｂは、第２連結クランプ６２の厚み分だけ中央部６１ａよりも外側にシフトするように屈曲して形成されている。

図９（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第２連結クランプ６２は、帯板を半円形状に湾曲させたものである。第２連結クランプ６２の内径は、一方の分割部材２１Ａ，２２Ａの外径と略等しく形成され、また、第２連結クランプ６２の内周は、外管２０Ａ，２０Ｂの外周（他方の分割部材２２Ａ，２２Ｂの外周）と略同じ長さ或いは僅かに長く形成されている。

図８の継ぎ目Ｃに沿ったＷ−Ｗ矢視断面図である図９（ｃ）に示すように、第１連結クランプ６１の中央部６１ａの内周面は、一端側の外管２０Ａを構成する一方の分割部材２１Ａの外周面と接触するとともに、図示しないが他端側の外管２０Ｂを構成する一方の分割部材２１Ｂの外周面とも接触する。また、第１連結クランプ６１の各端部６１ｃの内周面は、第２連結クランプ６２の一部（上端部）の外周面と接触するように設けられる。
第２連結クランプ６２の内周面は、一端側の外管２０Ａを構成する他方の分割部材２２Ａと接触するとともに、図示しないが他端側の外管２０Ｂを構成する他方の分割部材２２Ｂと接触する。

図９（ｃ）に示すように、第１連結クランプ６１と一端側の外管２０Ａを構成する一方の分割部材２１Ａとは、所定の箇所（破線で示す）で隅肉溶接されることで互いに固定される。同様に、第１連結クランプ６１と他端側の外管２０Ｂを構成する一方の分割部材２１Ｂ（図示略）とは、所定の箇所で隅肉溶接されることで互いに固定される。これらの隅肉溶接により、両分割部材２１Ａ，２１Ｂが第１連結クランプ６１を介して連結される。
第１クランプ６１の各端部６１ｃと第２クランプ６２の各端部の外周面とが溶着される。つまり、第１連結クランプ６１と第２連結クランプ６２とは、所定の箇所（実線で示す）で隅肉溶接されることで互いに固定される。

また、第２連結クランプ６２と一端側の外管２０Ａを構成する他方の分割部材２２Ａとは、所定の箇所（破線で示す）で隅肉溶接されることで互いに固定される。同様に、第２連結クランプ６２と他端側の外管２０Ｂを構成する他方の分割部材２２Ｂ（図示略）とは、所定の箇所で隅肉溶接されることで互いに固定される。これらの隅肉溶接により、両分割部材２２Ａ，２２Ｂが第２連結クランプ６２を介して連結される。

このように、一方の分割部材２１Ａ，２１Ｂが連結され、他方の分割部材２２Ａ，２２Ｂが連結され、これらの分割部材２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂを連結する第１連結クランプ６１と第２連結クランプ６２とが互いに溶着され固定されることにより、外管２０Ａと外管２０Ｂとを連結する連結工程が実施される。
なお、外管２０Ｂの他端側に二点鎖線で示すように、第１連結クランプ６１と第２連結クランプ６２とから構成される連結クランプ６０をさらに設け、外管２０Ｂにもう一本の外管を接続してもよい。
その他の構成は、第１実施形態の構成と同様である。

本発明の第２実施形態に係る断熱排気管は、上述のように構成され、上述の方法で製造されるため、第１実施形態で上述の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
外管２０Ａ，２０Ｂは第３排気管１３よりも径が大きいため曲げ加工が困難であり、曲げ加工時にパイプを掴むための直線部分を、第３排気管１３のそれよりも長く必要とする場合がある。例えば、排気管の径のパイプでは連続曲げ加工が可能な湾曲形状であっても、排気管の径よりも大きい外管の径のパイプを連続曲げ加工することが困難な場合がある。このような場合には、各外管２０Ａ，２０Ｂを湾曲部ごとに形成して、例えばパイプを掴むための直線部分を切断し、各外管２０Ａ，２０Ｂを連結することにより、二重管構造の断熱排気管を構成することができる。すなわち、本発明の断熱排気管は、二本の外管２０Ａ，２０Ｂを連結クランプ６０により連結する連結工程を有するため、外管の径のパイプを連続曲げ加工することが困難な場合であっても、二重管構造の断熱排気管を製造することができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態に示す断熱排気管の湾曲部の形状や湾曲部の数は例示であり、本発明の断熱排気管は、種々の湾曲形状や湾曲部の数のものに適用することができる。
上述の第１実施形態では、上流部排気管に断熱排気管が適用されるものに着目して説明したが、もちろん下流部排気管にも断熱排気管を適用することができる。
ただし、下流部排気管１０Ｂはなくてもよい。例えば、上流部排気浄化装置と下流部排気浄化装置とが一体に形成され、下流部排気管１０Ｂが形成されない車両に、本発明の断熱排気管を適用してもよい。

上述の第２実施形態に示す連結クランプの第１連結クランプには、位置決めクランプの外側クランプを流用してもよく、第２連結クランプには接続クランプを流用してもよい。この場合には、用いるクランプの種類を少なくすることができるため、製造コストの上昇を抑制することに寄与する。
また、本発明の断熱排気管は、上流部排気管又は下流部排気管に適用するものに限らず、下流部排気浄化装置よりも上流側の排気通路を形成する排気管に適用することができる。

また、外管に形成されるパイプの分割にはレーザ切断を用いたが、これに限らず、刃物等による機械的切断や、ウォータージェット等による高圧流体エネルギーによる切断、ガスやアーク等の熱エネルギーによる切断を用いてもよい。
また、外管に形成されるパイプを二つ割れに分割するものを示したが、これに限らず、三つ以上に分割してもよい。

また、排気管と外管との間に断熱材が介装されるものを説明したが、断熱材を介装せずに、排気管と外管との間に空気層が形成されてもよい。この場合、外管は、位置決めクランプ及びメタルメッシュにより、排気管の外側に離隔して配設される。
また、エンジンは、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンでもよい。この場合、ガソリンエンジンの排気流路に三元触媒やＮＯｘトラップ等の触媒が介装されていれば、かかる触媒の温度が活性温度以下に低下することを抑制することができる。

本発明の断熱排気管は、トラック又はバスといった自動車のみならず、鉄道や建設機械等の車両にも適用することができる。

１ エンジン
１ａ 燃料噴射弁
２ コモンレール
３ 吸気マニホールド
４ 吸気通路
５ エアクリーナ
６ ターボチャージャ
６ａ コンプレッサ
６ｂ タービン
７ インタークーラ
８ 排気マニホールド
９ 排気通路
１０，１０’ 断熱排気管
１０Ａ 上流部排気管
１０Ｂ 下流部排気管
１１ 第１排気管
１１ａ 湾曲部
１１ｂ フレキシブルジョイント
１２ 第２排気管（排気管）
１２ａ 第１湾曲部
１２ｂ 第２湾曲部
１２ｃ 第３湾曲部
１３ 第３排気管
２０ 外管
２１ 一方の分割部材
２１ａ 切り欠き部
２２ 他方の分割部材
２３ 接続クランプ（接続部材）
２３ａ 中央部
２３ｂ 端部
２０Ａ 第１外管
２０Ｂ 第２外管
３０ 排気浄化装置
３０Ａ 上流部排気浄化装置
３０Ｂ 下流部排気浄化装置
３１ 前段酸化触媒
３２ フィルタ
３３ 尿素水インジェクタ
３４ 選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒）
３５ 後段酸化触媒
４０ 位置決めクランプ（位置決め部材）
４１ 内側クランプ
４２ 外側クランプ
５０ メタルメッシュ（端部部材）
５０ａ 凹部
６０ 連結クランプ
６１ 第１連結クランプ
６２ 第２連結クランプ
８０ 断熱材
Ｐ パイプ
Ｃ 継ぎ目

Claims (4)

1. 湾曲形状の排気管と、
   前記排気管の外側に離隔して設けられた外管と、
   前記排気管と前記外管とを接続し、前記排気管に対する前記外管の位置決めを行なう位置決め部材とを備え、
   前記外管は、
   前記排気管の外径よりも大きい内径を有し、前記排気管の湾曲形状に沿った湾曲形状のパイプを、排気流通方向に沿って複数に分割された状態に形成された分割部材と、
   前記分割部材どうしを接続する接続部材とを有し、
   前記分割部材は、前記パイプを二つに分割された状態に形成されたものであり、
   前記位置決め部材は、前記排気管と前記分割部材の他方とに接触する内側クランプと、前記分割部材の一方と前記内側クランプとに接触する外側クランプとを有する
   ことを特徴とする、断熱排気管。
2. 前記排気管と前記外管との間には、断熱材が介装される
   ことを特徴とする、請求項１記載の断熱排気管。
3. 前記排気管と前記外管の端部との間に介装され、前記排気管に対して摺動自在に前記外管に固定された端部部材を有する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の断熱排気管。
4. 前記外管は、排気流通方向に複数本に分割して設けられ、
   前記複数本の外管を連結する連結部材を有する
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の断熱排気管。

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