排気管及び排気管の製造方法
【課題】排気管において、曲げ加工が容易であり、また他部材との接続をした後にも十分な防音効果、排ガス温低下防止効果が得られるようにする。
【解決手段】本発明に係る排気管１は、排気を導く内管１０と、この内管１０に対して外周部に空気室１３を形成させた状態で外嵌する外管１１とを有し、内管１０の外周面と外管１１の突条１２との間に断熱性を有する介在部材１５が設けられ、管端部２０において外管１１が縮径されていて内管１０に介在部材１５を介して当接されている構造となっている。
【解決手段】本発明に係る排気管１は、排気を導く内管１０と、この内管１０に対して外周部に空気室１３を形成させた状態で外嵌する外管１１とを有し、内管１０の外周面と外管１１の突条１２との間に断熱性を有する介在部材１５が設けられ、管端部２０において外管１１が縮径されていて内管１０に介在部材１５を介して当接されている構造となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関に対し好適に採用することのできる二重管構造を有する排気管の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンからマニホールドを介して車体後部へ排ガスを導く排気管として、特許文献１などにおいて、外管と内管との間に微少間隙（１０〜１５０μｍ）を設けた二重金属管が提案されている。
この二重金属管は、エンジンの振動や排ガス圧の脈動で起こる内管の振動を前記微少間隙で減衰させ、これにより防音性を高めさせることが目的とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１８０４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
最近の自動車にはガソリンエンジンの他に走行用の電動モータをも搭載してこれらを走行条件により使い分けるハイブリッドカーや、信号待ち時などの短い停車中にもエンジン停止をさせる車種など、いわゆるエコカーと呼ばれる自動車が開発されている。これらの自動車では、ガソリンエンジンの動作時間が減ることから排気温度も低下する傾向にある。
【０００５】
しかしながら、排気管に設けられている触媒装置は、排ガスの温度（排気温）が所定温度より高温でなければその効果は薄いものとなる。それ故、排気温の低下は触媒装置の処理力低下に繋がり、排ガス規制や環境問題にとって重大な問題となる虞があった。この問題に対し、特許文献１に記載されている従来からの二重金属管は外管と内管との間隙が微少であるから、排気温度の低下を防止する作用は殆ど期待できない。すなわち、この二重金属管を排気管に使用したところで何ら解決にならないことは明かである。
【０００６】
加えて、特許文献１に記載されている従来からの二重金属管は、外管と内管が同じ長さであって互いの管端が揃っており、外管と内管との間に間隙が存在し、且つこの間隙は外部に連通するものとなっていた。その結果、二重金属管として本来得られるべき断熱性が、この両管端の結合部では損なわれているという問題があった。例えば、触媒装置などの他部材との接続部などにおいて、外管と内管との間隙は他部材側と連通状態にあり、その部分を介して排気管内部からの放熱が進んだりする問題があった。
【０００７】
一方、自動車は、その車種ごとに車体裏（底）の構造が種々様々な凹凸パターンを有しているという事情がある。そのため、排気管は、このような凹凸パターンを考慮しながら個々の車種に応じた曲げ加工を施して、装着させる必要がある。当然に、前述した外管と内管との間隙が微少である従来公知の二重金属管を排気管に用いる場合も、管軸方向の随所を種々の方向へ曲げることになる。
【０００８】
ところが、この曲げ加工では、排気管における曲げの外側に「管軸方向の伸び」が起こったり、曲げの内側に「管軸方向の圧縮」が起こり座屈に伴う皺が発生する。そのため、これら伸びや座屈が原因で、外管の内周面と内管の外周面とが局部的に接触することが多発する。言うまでもなく、このような外管と内管との接触箇所では内管の振動がそのまま外管に伝播し、騒音が外に漏れることになる。すなわち、防音性が十分に得られないという問題となっていた。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、管端部を含んだ管全長にわたって断熱性及び防音性に優れ、しかも曲げ加工が容易であって、この曲げ加工時にも十分な断熱性及び防音性が維持されるようにした排気管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
すなわち、本発明に係る排気管は、エンジンからの排気を導く内管と、この内管の外周部に空気室を形成させた状態で外嵌する外管とを有する二重管構造の排気管であって、前記内管の外周面と外管の内周面との間には断熱性を有する介在部材が配設されていて、前記外管の管端部では、当該外管が縮径されていて前記内管に介在部材を介して当接していることを特徴とする。
【００１１】
このような構成の排気管であると、内管と外管との間に配設される介在部材により、内管と外管とが直接接触しない状態に保持され、内管から外管へ向けた騒音や熱の外部への伝播を遮り、防音作用及び断熱（保温）作用を奏することになる。
前記外管の内周面には、径方向内側に突出すると共に管軸方向に連続して形成された突条が設けられ、前記突条により内管の外周部に周方向に沿った複数の空気室が形成されているものとするのが好適である。
【００１２】
このようにすることで、内管と外管との間に形成される空気室（空気層）が内管から外管へ向けた騒音や熱の外部への伝播を遮り、防音作用及び保温作用を奏することになる。しかも、この排気管を曲げ加工する際に、外管に設けられた突条が曲げの外側となるようにすれば、この突条により内管と外管との間の隙間（空気室）が確実に維持される。また、前述の隙間には介在部材が設けられているため、内管と外管とは直接接触しないこととなり、内管の振動が突条を介して外管に伝播することも防止される。
【００１３】
加えて、例えば触媒装置などの他部材との接続箇所では、外管が縮径されて内管に介在部材を介して当接しているので、解放隙間が存在せず断熱性（放熱の防止及び外気侵入の防止）に優れ、十分な排ガス温度の低下防止効果が得られる。
好ましくは、前記外管の管端部では、管軸方向において前記突条の長さが外管の長さよりも短くなっているとよい。
【００１４】
更に好ましくは、前記突条の端部は、外管の管軸方向に沿って管端部に近づくほど、当該突条の径内突出高さが徐々に小さくなるように傾斜して形成されているとよい。
また、前記内管はステンレス製であり、前記外管はアルミ製であるとよい。
なお、ここにおいて、アルミ製とはアルミニウム又はアルミニウム合金を形成材料としていることをいう。
【００１５】
一方、本発明に係る排気管の製造方法は、二重管構造を有する排気管の製造方法であって、導電性の高い外管の内側に、導電性の低い内管を介在部材を介した上で挿通し、電磁成形法により、前記外管の管端部を縮径させ且つ内管に介在部材を介して当接させることを特徴とする。
また、本発明に係る排気管の他の製造方法は、二重管構造を有する排気管の製造方法であって、管内周面から径方向内側に突出すると共に管軸方向に連続して形成された突条を備えた導電性の高い外管の内側に、導電性の低い内管を介在部材を介した上で挿通し、電磁成形法により、前記外管の管端部を縮径させ且つ内管に介在部材を介して当接させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る排気管は、管端部を含んだ管全長にわたって断熱性及び防音性に優れ、しかも曲げ加工が容易であって、この曲げ加工時にも十分な断熱性及び防音性が維持される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る排気管の使用例を示した斜視図である。
【図２】本発明に係る排気管の使用例を示した模式図である。
【図３】本発明に係る排気管の第１実施形態を示した断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は縮径加工を施す前の外管の管端部を示した側断面図であり（Ｄ）は縮径加工後における排気管の管端部を示した側断面図である。
【図５】（Ａ）は電磁成形による縮径加工方法を説明した側断面図であり（Ｂ）はプレス装置による縮径加工方法を説明した側断面図である。
【図６】本発明に係る排気管の第２実施形態を示しており（Ａ）は縮径加工を施す前の外管の管端部を示した側断面図であり（Ｂ）は縮径加工後における排気管の管端部を示した側断面図である。
【図７】アルミニウム合金における温度と耐力との関係を示したグラフである。
【図８】介在部材の圧縮状態と外管の温度上昇との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１，図２に示すように、本発明に係る排気管１は、自動車用エンジン２などの内燃機関に対し、マニホールド３を介して触媒装置４，５や消音器６，７を相互に連結して、エンジン２から排出される排ガスを車体後方へ導くように使用される。
排気管１は、連結間距離の違いによって長さが種々に変更されるものであり、また自動車の車種ごとに、車体裏（底）の凹凸パターンに応じて種々の方向へ向けた曲げ加工が施される。
【００１９】
なお、触媒装置４，５は、排ガス中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等を酸化又は還元により除去する。また、消音器６，７は排ガス圧による振動を減衰させて消音させる。これら触媒装置４，５及び消音器６，７の使用数や配置などは、エンジン２の排気量や型式などに応じて適宜変更されることがある。触媒装置４，５や消音器６，７に対する排気管１の連結、或いは排気管１同士の連結は溶接などによって行われる。
【００２０】
なお、図１や図２では、触媒装置４，５や消音器６，７の相互間連結を全て本発明に係る排気管１により行っている。しかし、例えばマニホールド３に直結される部分などは自動車のエンジンルーム内に配置されることもあるために、従来公知の単管や二重金属管などで代用することも可能である。
［第１実施形態］
図３は、本発明に係る排気管の第１実施形態を示している。
【００２１】
この排気管１は二重管構造であり、エンジン２からの排気を導く内管１０と、この内管１０に外嵌された外管１１とを有している。また、排気管１において、触媒装置４，５や消音器６，７などの他部材と接続する箇所（すなわち、外管１１の軸方向両端部）では、外管１１が縮径されて内管１０に後述する介在部材１５を介して当接するようになっている。
【００２２】
外管１１の内周面には、周方向で複数本の突条１２が設けられており、内管１０の外周面と外管１１の内周面との間には、突条１２により周方向で仕切られた複数の空気室１３（空気層）が形成されている。
空気室１３は、介在部材１５によって充満又は若干の空隙を有した非充満状態とされている。内管１０の外周面と突条１２の突端との間には、介在部材１５が挟まれた状態で存在している。すなわち、排気管１は、内管１０、介在部材１５、外管１１による３層構造となっている。
【００２３】
以下、各部材の詳細を説明する。
排気管１の内管１０は、長尺状であって断面視で略円形の筒管である。内管１０は、排ガス温度に対する耐熱性、排ガス中に含まれる物質に対する耐蝕性、排気振動や走行振動などの外力に対する機械的強度に優れた素材のなかから、曲げや切断などに対する加工性、素材コスト面での経済性、走行性能面からの軽量性などで好適とされるものが選択される。具体的にはステンレスにより形成するのが好適である。
【００２４】
排気管１の外管１１も、長尺状であって断面視で略円形の筒管であって、内管１０を内部に挿入可能な直径を有するものとなっている。
外管１１は、雨水や融雪剤などに対する耐蝕性、小石の衝突や路面との擦過等に対する機械的強度に優れた素材のなかから、突条１２を一体的に付与させる意味での成形性、曲げや切断などに対する加工性、素材コスト面での経済性、走行性能面からの軽量性などで好適とされるものが選択される。具体的にはアルミ押出形材（アルミニウムやアルミニウム合金を形成材料として押出成形したもの）によって形成するのが好適である。
【００２５】
この外管１１の内周面には、その周方向の一部を径方向内側へ突出させた突条１２が設けられている。突条１２は、外管１１の管軸方向に沿ってその全長に亘るように連続して形成されている。突条１２は、外管１１に対して一体的に押出形成されている。
突条１２は、外管１１の内周面に対する周方向に等分配置又は非等分配置で、複数箇所に設けられている。本実施形態では、図３に示すように、非等分配置で７箇所に配置されたものとしている。すなわち、突条１２は全部で７本設けられている。
【００２６】
突条１２の配置は、外管１１の上方側はピッチが狭く、下方側はピッチが広くなっている。ゆえに、周方向で隣接する突条１２相互間に形成される空気室１３の周方向の幅は、上方側が狭く、下方側は広くなっている。
突条１２の断面形状は、外管１１の内周面側を底辺とする二等辺三角形状であって、その頂角部が半円形にアール面取りされたものとしてある。また、この二等辺三角形の斜辺が外管１１の内周面から立ち上がる裾部分では、その外角にも滑らかなアール面取りが施されたものとしてある。
【００２７】
突条１２の突出高さは、空気室１３の層厚よりも小さくなるように形成されていて、突条１２の突端部と内管１０の外周面との間に「隙間」を形成できるような寸法としてある。この隙間に介在部材１５が挟み込まれる。ゆえに、空気室１３の層厚＝突条１２の突出高さ＋隙間間隔（挟み込まれた介在部材１５の厚み）となっている。空気室１３の層厚（径方向の寸法）は、全て同じ寸法で形成されたものとなっている。
【００２８】
ところで、排気管１は前述したように自動車への取り付けに際して曲げ加工が施される場合がある（図１参照）。
図３において、外管１１の上部が曲げの外側となり、外管１１の下部が曲げの内側となるようにして曲げを行うものと仮定して、以下に、７本の突条１２が外管１１の内周面に対して設けられる配置の意味合いを説明する。
【００２９】
まず、突条１２は、外管１１において曲げの最も外側となる第１位置Ａに配備されている（突条１２Ａ）。曲げ内側であって第１位置Ａに径方向で対峙する位置Ａ’には、突条１２は設けられていない。
さらに、曲げ外側と曲げ内側との中間となる第３位置Ｃ（排気管１の水平方向位置、２カ所）に突条１２Ｃが形成され、第１位置Ａと第３位置Ｃとの中間となる第４位置Ｄ（２カ所）に突条１２Ｄが形成されている。
【００３０】
加えて、位置Ａ’の左右両側の位置（第２位置Ｂ）に突条１２Ｂが形成されている。突条１２Ｂ，１２Ｂは、外管１１の下半分（右の第３位置Ｃ〜左の第３位置Ｃ）を３等分する位置に設けられている。
各突条１２Ａ〜１２Ｄの役目を以下に説明する。
第１位置Ａに設けられた突条１２Ａは、曲げのときに内管１０を支持して、この支持力で曲げによる外管１１の径方向への潰れを防止する（空気室１３の潰れ防止をする）ように作用する。
【００３１】
これに対して、第１位置Ａに径方向で対向する位置Ａ’には突条１２を設けていないので、排気管１の曲げ内側に、管軸方向の圧縮を原因とした座屈を防止でき、皺を発生させないで済む。
第３位置Ｃに設けられた突条１２Ｃは、排気管１の曲げに伴う管軸方向伸びや管軸方向圧縮に影響しない位置（中立軸線上）であり、曲げのときには、外管１１の突条１２Ｃと内管１０とに対して管軸方向の位置ズレ防止等で有益に作用する。
【００３２】
それ以外の突条１２Ｂ，突条１２Ｄは、内管１０を外管１１の中央部に確実に保持すると共に、曲げに伴う空気室１３の潰れ可及的に抑える作用を奏する。
このように突条１２Ａ〜突条１２Ｄが配置されることで、この排気管１に曲げ加工を施すことによっても、内管１０の外周面と外管１１の内周面との周間には、突条１２を除くほぼ全周に空気室１３が確保される。
【００３３】
なお、外管１１の外周面に突条１２を特定できるような表示を付しておけば、排気管１を曲げる際の扱いが簡単且つ確実に行え、便利である。
介在部材１５は、気孔を有する弾性部材であって、内部に空気室を保持し得る高気孔材とされる。言うまでもなく、内管１０の昇温温度（排気温）に対して耐熱性を有していること、及び水分などに対する耐蝕性に優れていることは必要とされる。具体的には、グラスウールやセラミックウールを用いるのが好適とされる。
【００３４】
なお、この介在部材１５は、内管１０と外管１１との周間全周に設けるのが、保温性を高める意味などにおいて好適とされる。また、図３（Ａ）に示すように、空気室１３を充満させるように介在部材１５を設けたり、図３（Ｂ）に示すように、突条１２以外の箇所において外管１１の内周面と介在部材１５との間に隙間１７が生じるように介在部材１５を設けたりすることができる。
【００３５】
一方、図２に示す如く、排気管１には、前述したように自動車への取り付けに際して、触媒装置４，５や消音器６，７などの他部材と接続する箇所の外管１１（つまり、外管１１の軸方向両端部）に直径を小さくし窄める加工（縮径加工）を施すようにする。
この縮径加工を施すことにより、外管１１の管端部２０は、図４（Ｄ）に示すように、径小輪部２１と外面傾斜部２２とを有して形成されたものとなる。
【００３６】
径小輪部２１は、外管１１における本来の管外径を有した部分（管端部２０を除く管の中央部分）よりも径小で且つ管軸方向に沿ってストレートに形成された部分である。この縮径輪部２１は、内管１０に介在部材１５を圧縮させた状態に押し付けることにより内管１０と一体化している。縮径加工は、内管１０に対しては行わない。
なお、縮径輪部２１において、管軸方向に沿ったストレート長さは特に限定されるものではないが、外管１１と内管１０との一体性をより強固にするためには、ある程度の長さを確保するのが好ましい。しかしながら、外管１１と内管１０との間で、防音作用及び断熱、保温作用を得るためには、縮径輪部２１のストレート長さは、極端に長くしないのが好ましい。
【００３７】
また外管１１の縮径加工によって形成される外面傾斜部２２は、外管１１における本来の管外径を有した部分から前記縮径輪部２１に近づくほど、径方向寸法が徐々に減少するように傾斜させた部分である。
外管１１に対して縮径加工を容易に施すには、図４（Ａ）に示すように、外管１１の管端部２０で突条１２の端部を除去して、突条１２の長さを外管１１の管軸方向の長さよりも短く形成させておき、そのうえで外管１１に、縮径輪部２１と外面傾斜部２２とを形成させような縮径力（外管１１の外径を径方向内方へ押す力）を生じさせるとよい。
【００３８】
突条１２の端部を除去する場合、外管１１の管軸方向に沿って、当該外管１１の管端部２０に近づくほど突条高さが徐々に小さくなるように、傾斜した形状に形成させておく（即ち、傾斜部２３を形成させる）のが好適である。
この理由は次の通りである。
外管１１に施す縮径加工では、外面傾斜部２２を形成させることに伴い、外管１１における本来の管外径を有した部分から管端部２０に近づくほど縮径量（外管１１における本来の管外径を径方向に減少させる量であって図４（Ｄ）に示すΔｄ／２）が増えるようになる。これに対し、突条１２に傾斜部２３を形成させることで、突条１２は外管１１の管端部２０に近づくほど徐々に径方向の高さが減少することとなり、外管１１を縮径させやすく、また外観的に綺麗な縮径形状を形成させることができるようになる。
【００３９】
但し、突条１２に傾斜部２３を形成させることは限定されるものではなく、図４（Ｂ）に示すように、外管１１の径方向（管軸に対して直交する方向）に沿って真っ直ぐな起立縁２４が生じるように形成させてもよい。
或いは、図４（Ｃ）に示すように、突条１２の端部を全く除去させず、管軸方向において突条１２の長さが外管１１の長さと同じであってもよい。
【００４０】
これら図４（Ｂ）や（Ｃ）に示すような突条１２の端部構造であっても、外管１１に生じさせる縮径力の大きさ、外管１１の肉厚、強度、外管１１の加熱の有無など、加工条件を適宜選択することで外管１１の縮径が問題なく行える。
ところで、外管１１に縮径力を生じさせるための具体的な方法としては、図５（Ａ）に示すように、電磁成形を採用するのが好適である。
【００４１】
電磁成形は、外管１１の管軸を中心として外管１１のまわりにリング状コイル２７を配置し、このコイル２７によって交流磁場を発生させ、この磁場で外管１１に渦電流を発生させ、この渦電流と交流磁場とで発生するローレンツ力を利用して外管１１に縮径力を生じさせるようにするものである。
具体的な縮径加工の手順としては、外管１１内に介在部材１５を介して内管１０を挿通させ、この状態で外管１１の縮径させたい箇所（前記の外面傾斜部２２及び縮径輪部２１を形成させる箇所）を、電磁成形装置に備えられたリング状コイル２７のリング内に挿通させる。この状態で、コイル２７に交流磁場を発生させる。すると瞬時に縮径加工が実現される。
【００４２】
なお、内管１０をステンレスにより形成されたものとし、また外管１１をアルミ押出形材により形成されたものとする場合、ステンレスである内管１０は導電率が低いことから電流が殆ど流れない状態となり、アルミ押出形材である外管１１は導電率が高いことから電流が流れる状態となる。そのため、電磁成形において、内管１０は殆ど縮径させずに、外管１１のみを容易に縮径させることができる。
【００４３】
電磁成形を採用する以外の縮径加工方法としては、図５（Ｂ）に示すように、外管１１の外面をプレス装置３０によって圧下する方法を採用可能である。
以上、詳細に説明したとことから明かなように、本発明に係る排気管１は、内管１０と外管１１との間に形成される空気室１３が内管１０から外管１１へ向けた騒音や熱の伝播を遮り、防音作用及び保温作用を奏することになる。そのため、排気騒音を抑制する効果及び触媒装置４，５の処理力低下を防止する効果が得られることになる。
【００４４】
しかも、この排気管１を曲げ加工する際に、外管１１の内周面に設けられた突条１２が曲げの外側となるようにすれば、この突条１２により、内管１０と外管１１との間の空気室１３は、変形したり潰れたりすることなく確保される。
また、内管１０の外周面と突条１２との間には、弾性を有する介在部材１５が挟み込まれた状態となっているので、内管１０の振動が突条１２を介して外管１１に伝播することも防止される。
【００４５】
更に、触媒装置４，５や消音器６，７などの他部材との接続箇所では、外管１１が縮径されて内管１０に介在部材１５を介して当接しているので、外管１１と内管１０との間隙が外気と連通せず、断熱性（放熱の防止及び外気侵入の防止）に優れ、十分な排ガス温度の低下防止効果が得られる。
［第２実施形態］
前述した第１実施形態での排気管１が管端部２０を含んだ管全長にわたって優れた断熱性を有している所以は、外管１１と内管１０との間に断熱性を有する介在部材１５が配設され、且つ管端部２０で外管１１が縮径されていて、外管１１と内管１０との間隙が外部に非連通となっている構造にあると考えられる。つまり、突条１２の存在よりも管端部２０における縮径が大きな要因となっている。
【００４６】
それ故、第２実施形態では、外管１１の内周面に突条１２が設けられていない二重管構造の排気管１を開示する。第２実施形態の排気管１も、管端部２０を含んだ管全長にわたって断熱性に優れたものとなっている。
図６（Ｂ）は、本発明に係る排気管の第２実施形態を示している。
図６（Ｂ）に示すように、この排気管１は二重管構造であり、エンジン２からの排気を導く内管１０と、この内管１０に外嵌された外管１１とを有している。また、排気管１において、触媒装置４，５や消音器６，７などの他部材と接続する箇所（すなわち、外管１１の軸方向両端部）では、外管１１が縮径されて内管１０に後述する介在部材１５を介して当接するようになっている。
【００４７】
図６（Ａ）に示すように、第２実施形態の排気管１の外管１１の内周面には、第１実施形態とは異なって突条１２が全く設けられていない。
第２実施形態において、内管１０はステンレスにより形成されている。また外管１１は、アルミ押出形材（アルミニウムやアルミニウム合金を形成材料として押出成形したもの）によって形成されている。更に、介在部材１５は、グラスウールやセラミックウールなどの断熱性に優れた材料により形成するのが好適とされている。
【００４８】
なお、図７に示すように、外管１１を形成するアルミ押出形材（６０００系アルミニウム合金）は、１５０℃より高温になると急激に軟化し耐力が低下するという特性を示す。しかしながら、内管１０と外管１１との間に断熱性を有する介在部材１５を設けることにより、外管１１（特に内管１０と接する管端部２０）での温度上昇を抑制することができ、外管１１をアルミ押出形材で形成することが可能となっている。
【００４９】
その理由は次の通りである。
図８は、第１実施形態で説明した排気管（突条１５あり）におけるコンピュータシミュレーション結果であり、内管１０の内部を８５０℃の排ガスが流れていると仮定した場合について、外管温度と、外管１１の断面を経てその外周面から排ガスの熱量が放出されるときの通過熱量と計算した結果である。
【００５０】
図８の横軸において、「熱伝導率０．３５Ｗ／ｍＫ」は介在部材１５の非圧縮状態での熱伝導率であり、「熱伝統率３Ｗ／ｍＫ」は介在部材１５の圧縮状態での熱伝導率であり、内管１０に外管１１が接触した状態での熱伝導率は「熱伝導率１８０Ｗ／ｍＫ」である。縦軸は外管１１の温度である。
図８の右側のグラフから明らかなように、突条１２無しの断面位置、すなわち第２実施形態に係る排気管１の長手方向中央部に相当する部分の外管温度は、約８０℃程度である。管曲げに伴い、介在部材１５が圧縮状態であったとしても、外管１１は１００℃以下に抑えられている。
【００５１】
一方、図８の左側のグラフから明らかなように、突条１２有りの断面位置、すなわち第２実施形態に係る排気管１の管端部（縮径部）に相当する部分は、介在部材１５が圧縮状態であり、外管１１の温度は１５０℃以下に抑えられていることが判る。これに対し、内管１０に外管１１が接触した状態では、外管温度は４００℃を超えていることから、外管温度を１５０℃以下に抑える効果が、断熱性を有する介在部材１５によるものであることが明かである。
【００５２】
まとめるならば、第２実施形態の排気管１においては、外管１１の管端部２０が縮径されていて内管１０に断熱性を有する介在部材１５を介して当接しているため、外管１１の縮径部２０が１５０℃を超えるような高温にはならず、外管１１をアルミニウム押出形材により形成できるようになる。それ故、断熱性を維持しつつ、排気管１（特に外管１１）の曲げ加工が容易であるという利点にも繋がっている。
【００５３】
なお、第２実施形態の排気管１の製造方法としては、様々な手法が採用可能であるが、図６（Ａ）→図６（Ｂ）に示すように、アルミ製の外管１１の内側に、介在部材１５を介して内管１０を挿通し、電磁成形法により、外管１１の管端部２０を縮径させ且つ内管１０に介在部材１５を介して当接させるやり方を採用することは非常に好ましい。
ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５４】
例えば、外管１１の管端部２０を縮径するに際し、外面傾斜部２２の傾斜角度（テーパ角）は限定されない。
突条１２の形成本数や周方向の配置は、特に限定されるものではない。
また、本発明に係る排気管１は自動車のエンジン（内燃機関）に対して適用することが限定されるものではない。農作業機や船舶などの内燃機関等にも採用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 排気管
１０ 内管
１１ 外管
１２（１２Ａ〜１２Ｅ） 突条
１３ 空気室
１５ 介在部材
２０ 管端部
２１ 縮径輪部
２２ 外面傾斜部
２３ 傾斜部
２４ 起立縁
２７ コイル
３０ プレス装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関に対し好適に採用することのできる二重管構造を有する排気管の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンからマニホールドを介して車体後部へ排ガスを導く排気管として、特許文献１などにおいて、外管と内管との間に微少間隙（１０〜１５０μｍ）を設けた二重金属管が提案されている。
この二重金属管は、エンジンの振動や排ガス圧の脈動で起こる内管の振動を前記微少間隙で減衰させ、これにより防音性を高めさせることが目的とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１８０４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
最近の自動車にはガソリンエンジンの他に走行用の電動モータをも搭載してこれらを走行条件により使い分けるハイブリッドカーや、信号待ち時などの短い停車中にもエンジン停止をさせる車種など、いわゆるエコカーと呼ばれる自動車が開発されている。これらの自動車では、ガソリンエンジンの動作時間が減ることから排気温度も低下する傾向にある。
【０００５】
しかしながら、排気管に設けられている触媒装置は、排ガスの温度（排気温）が所定温度より高温でなければその効果は薄いものとなる。それ故、排気温の低下は触媒装置の処理力低下に繋がり、排ガス規制や環境問題にとって重大な問題となる虞があった。この問題に対し、特許文献１に記載されている従来からの二重金属管は外管と内管との間隙が微少であるから、排気温度の低下を防止する作用は殆ど期待できない。すなわち、この二重金属管を排気管に使用したところで何ら解決にならないことは明かである。
【０００６】
加えて、特許文献１に記載されている従来からの二重金属管は、外管と内管が同じ長さであって互いの管端が揃っており、外管と内管との間に間隙が存在し、且つこの間隙は外部に連通するものとなっていた。その結果、二重金属管として本来得られるべき断熱性が、この両管端の結合部では損なわれているという問題があった。例えば、触媒装置などの他部材との接続部などにおいて、外管と内管との間隙は他部材側と連通状態にあり、その部分を介して排気管内部からの放熱が進んだりする問題があった。
【０００７】
一方、自動車は、その車種ごとに車体裏（底）の構造が種々様々な凹凸パターンを有しているという事情がある。そのため、排気管は、このような凹凸パターンを考慮しながら個々の車種に応じた曲げ加工を施して、装着させる必要がある。当然に、前述した外管と内管との間隙が微少である従来公知の二重金属管を排気管に用いる場合も、管軸方向の随所を種々の方向へ曲げることになる。
【０００８】
ところが、この曲げ加工では、排気管における曲げの外側に「管軸方向の伸び」が起こったり、曲げの内側に「管軸方向の圧縮」が起こり座屈に伴う皺が発生する。そのため、これら伸びや座屈が原因で、外管の内周面と内管の外周面とが局部的に接触することが多発する。言うまでもなく、このような外管と内管との接触箇所では内管の振動がそのまま外管に伝播し、騒音が外に漏れることになる。すなわち、防音性が十分に得られないという問題となっていた。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、管端部を含んだ管全長にわたって断熱性及び防音性に優れ、しかも曲げ加工が容易であって、この曲げ加工時にも十分な断熱性及び防音性が維持されるようにした排気管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
すなわち、本発明に係る排気管は、エンジンからの排気を導く内管と、この内管の外周部に空気室を形成させた状態で外嵌する外管とを有する二重管構造の排気管であって、前記内管の外周面と外管の内周面との間には断熱性を有する介在部材が配設されていて、前記外管の管端部では、当該外管が縮径されていて前記内管に介在部材を介して当接していることを特徴とする。
【００１１】
このような構成の排気管であると、内管と外管との間に配設される介在部材により、内管と外管とが直接接触しない状態に保持され、内管から外管へ向けた騒音や熱の外部への伝播を遮り、防音作用及び断熱（保温）作用を奏することになる。
前記外管の内周面には、径方向内側に突出すると共に管軸方向に連続して形成された突条が設けられ、前記突条により内管の外周部に周方向に沿った複数の空気室が形成されているものとするのが好適である。
【００１２】
このようにすることで、内管と外管との間に形成される空気室（空気層）が内管から外管へ向けた騒音や熱の外部への伝播を遮り、防音作用及び保温作用を奏することになる。しかも、この排気管を曲げ加工する際に、外管に設けられた突条が曲げの外側となるようにすれば、この突条により内管と外管との間の隙間（空気室）が確実に維持される。また、前述の隙間には介在部材が設けられているため、内管と外管とは直接接触しないこととなり、内管の振動が突条を介して外管に伝播することも防止される。
【００１３】
加えて、例えば触媒装置などの他部材との接続箇所では、外管が縮径されて内管に介在部材を介して当接しているので、解放隙間が存在せず断熱性（放熱の防止及び外気侵入の防止）に優れ、十分な排ガス温度の低下防止効果が得られる。
好ましくは、前記外管の管端部では、管軸方向において前記突条の長さが外管の長さよりも短くなっているとよい。
【００１４】
更に好ましくは、前記突条の端部は、外管の管軸方向に沿って管端部に近づくほど、当該突条の径内突出高さが徐々に小さくなるように傾斜して形成されているとよい。
また、前記内管はステンレス製であり、前記外管はアルミ製であるとよい。
なお、ここにおいて、アルミ製とはアルミニウム又はアルミニウム合金を形成材料としていることをいう。
【００１５】
一方、本発明に係る排気管の製造方法は、二重管構造を有する排気管の製造方法であって、導電性の高い外管の内側に、導電性の低い内管を介在部材を介した上で挿通し、電磁成形法により、前記外管の管端部を縮径させ且つ内管に介在部材を介して当接させることを特徴とする。
また、本発明に係る排気管の他の製造方法は、二重管構造を有する排気管の製造方法であって、管内周面から径方向内側に突出すると共に管軸方向に連続して形成された突条を備えた導電性の高い外管の内側に、導電性の低い内管を介在部材を介した上で挿通し、電磁成形法により、前記外管の管端部を縮径させ且つ内管に介在部材を介して当接させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る排気管は、管端部を含んだ管全長にわたって断熱性及び防音性に優れ、しかも曲げ加工が容易であって、この曲げ加工時にも十分な断熱性及び防音性が維持される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る排気管の使用例を示した斜視図である。
【図２】本発明に係る排気管の使用例を示した模式図である。
【図３】本発明に係る排気管の第１実施形態を示した断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は縮径加工を施す前の外管の管端部を示した側断面図であり（Ｄ）は縮径加工後における排気管の管端部を示した側断面図である。
【図５】（Ａ）は電磁成形による縮径加工方法を説明した側断面図であり（Ｂ）はプレス装置による縮径加工方法を説明した側断面図である。
【図６】本発明に係る排気管の第２実施形態を示しており（Ａ）は縮径加工を施す前の外管の管端部を示した側断面図であり（Ｂ）は縮径加工後における排気管の管端部を示した側断面図である。
【図７】アルミニウム合金における温度と耐力との関係を示したグラフである。
【図８】介在部材の圧縮状態と外管の温度上昇との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１，図２に示すように、本発明に係る排気管１は、自動車用エンジン２などの内燃機関に対し、マニホールド３を介して触媒装置４，５や消音器６，７を相互に連結して、エンジン２から排出される排ガスを車体後方へ導くように使用される。
排気管１は、連結間距離の違いによって長さが種々に変更されるものであり、また自動車の車種ごとに、車体裏（底）の凹凸パターンに応じて種々の方向へ向けた曲げ加工が施される。
【００１９】
なお、触媒装置４，５は、排ガス中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等を酸化又は還元により除去する。また、消音器６，７は排ガス圧による振動を減衰させて消音させる。これら触媒装置４，５及び消音器６，７の使用数や配置などは、エンジン２の排気量や型式などに応じて適宜変更されることがある。触媒装置４，５や消音器６，７に対する排気管１の連結、或いは排気管１同士の連結は溶接などによって行われる。
【００２０】
なお、図１や図２では、触媒装置４，５や消音器６，７の相互間連結を全て本発明に係る排気管１により行っている。しかし、例えばマニホールド３に直結される部分などは自動車のエンジンルーム内に配置されることもあるために、従来公知の単管や二重金属管などで代用することも可能である。
［第１実施形態］
図３は、本発明に係る排気管の第１実施形態を示している。
【００２１】
この排気管１は二重管構造であり、エンジン２からの排気を導く内管１０と、この内管１０に外嵌された外管１１とを有している。また、排気管１において、触媒装置４，５や消音器６，７などの他部材と接続する箇所（すなわち、外管１１の軸方向両端部）では、外管１１が縮径されて内管１０に後述する介在部材１５を介して当接するようになっている。
【００２２】
外管１１の内周面には、周方向で複数本の突条１２が設けられており、内管１０の外周面と外管１１の内周面との間には、突条１２により周方向で仕切られた複数の空気室１３（空気層）が形成されている。
空気室１３は、介在部材１５によって充満又は若干の空隙を有した非充満状態とされている。内管１０の外周面と突条１２の突端との間には、介在部材１５が挟まれた状態で存在している。すなわち、排気管１は、内管１０、介在部材１５、外管１１による３層構造となっている。
【００２３】
以下、各部材の詳細を説明する。
排気管１の内管１０は、長尺状であって断面視で略円形の筒管である。内管１０は、排ガス温度に対する耐熱性、排ガス中に含まれる物質に対する耐蝕性、排気振動や走行振動などの外力に対する機械的強度に優れた素材のなかから、曲げや切断などに対する加工性、素材コスト面での経済性、走行性能面からの軽量性などで好適とされるものが選択される。具体的にはステンレスにより形成するのが好適である。
【００２４】
排気管１の外管１１も、長尺状であって断面視で略円形の筒管であって、内管１０を内部に挿入可能な直径を有するものとなっている。
外管１１は、雨水や融雪剤などに対する耐蝕性、小石の衝突や路面との擦過等に対する機械的強度に優れた素材のなかから、突条１２を一体的に付与させる意味での成形性、曲げや切断などに対する加工性、素材コスト面での経済性、走行性能面からの軽量性などで好適とされるものが選択される。具体的にはアルミ押出形材（アルミニウムやアルミニウム合金を形成材料として押出成形したもの）によって形成するのが好適である。
【００２５】
この外管１１の内周面には、その周方向の一部を径方向内側へ突出させた突条１２が設けられている。突条１２は、外管１１の管軸方向に沿ってその全長に亘るように連続して形成されている。突条１２は、外管１１に対して一体的に押出形成されている。
突条１２は、外管１１の内周面に対する周方向に等分配置又は非等分配置で、複数箇所に設けられている。本実施形態では、図３に示すように、非等分配置で７箇所に配置されたものとしている。すなわち、突条１２は全部で７本設けられている。
【００２６】
突条１２の配置は、外管１１の上方側はピッチが狭く、下方側はピッチが広くなっている。ゆえに、周方向で隣接する突条１２相互間に形成される空気室１３の周方向の幅は、上方側が狭く、下方側は広くなっている。
突条１２の断面形状は、外管１１の内周面側を底辺とする二等辺三角形状であって、その頂角部が半円形にアール面取りされたものとしてある。また、この二等辺三角形の斜辺が外管１１の内周面から立ち上がる裾部分では、その外角にも滑らかなアール面取りが施されたものとしてある。
【００２７】
突条１２の突出高さは、空気室１３の層厚よりも小さくなるように形成されていて、突条１２の突端部と内管１０の外周面との間に「隙間」を形成できるような寸法としてある。この隙間に介在部材１５が挟み込まれる。ゆえに、空気室１３の層厚＝突条１２の突出高さ＋隙間間隔（挟み込まれた介在部材１５の厚み）となっている。空気室１３の層厚（径方向の寸法）は、全て同じ寸法で形成されたものとなっている。
【００２８】
ところで、排気管１は前述したように自動車への取り付けに際して曲げ加工が施される場合がある（図１参照）。
図３において、外管１１の上部が曲げの外側となり、外管１１の下部が曲げの内側となるようにして曲げを行うものと仮定して、以下に、７本の突条１２が外管１１の内周面に対して設けられる配置の意味合いを説明する。
【００２９】
まず、突条１２は、外管１１において曲げの最も外側となる第１位置Ａに配備されている（突条１２Ａ）。曲げ内側であって第１位置Ａに径方向で対峙する位置Ａ’には、突条１２は設けられていない。
さらに、曲げ外側と曲げ内側との中間となる第３位置Ｃ（排気管１の水平方向位置、２カ所）に突条１２Ｃが形成され、第１位置Ａと第３位置Ｃとの中間となる第４位置Ｄ（２カ所）に突条１２Ｄが形成されている。
【００３０】
加えて、位置Ａ’の左右両側の位置（第２位置Ｂ）に突条１２Ｂが形成されている。突条１２Ｂ，１２Ｂは、外管１１の下半分（右の第３位置Ｃ〜左の第３位置Ｃ）を３等分する位置に設けられている。
各突条１２Ａ〜１２Ｄの役目を以下に説明する。
第１位置Ａに設けられた突条１２Ａは、曲げのときに内管１０を支持して、この支持力で曲げによる外管１１の径方向への潰れを防止する（空気室１３の潰れ防止をする）ように作用する。
【００３１】
これに対して、第１位置Ａに径方向で対向する位置Ａ’には突条１２を設けていないので、排気管１の曲げ内側に、管軸方向の圧縮を原因とした座屈を防止でき、皺を発生させないで済む。
第３位置Ｃに設けられた突条１２Ｃは、排気管１の曲げに伴う管軸方向伸びや管軸方向圧縮に影響しない位置（中立軸線上）であり、曲げのときには、外管１１の突条１２Ｃと内管１０とに対して管軸方向の位置ズレ防止等で有益に作用する。
【００３２】
それ以外の突条１２Ｂ，突条１２Ｄは、内管１０を外管１１の中央部に確実に保持すると共に、曲げに伴う空気室１３の潰れ可及的に抑える作用を奏する。
このように突条１２Ａ〜突条１２Ｄが配置されることで、この排気管１に曲げ加工を施すことによっても、内管１０の外周面と外管１１の内周面との周間には、突条１２を除くほぼ全周に空気室１３が確保される。
【００３３】
なお、外管１１の外周面に突条１２を特定できるような表示を付しておけば、排気管１を曲げる際の扱いが簡単且つ確実に行え、便利である。
介在部材１５は、気孔を有する弾性部材であって、内部に空気室を保持し得る高気孔材とされる。言うまでもなく、内管１０の昇温温度（排気温）に対して耐熱性を有していること、及び水分などに対する耐蝕性に優れていることは必要とされる。具体的には、グラスウールやセラミックウールを用いるのが好適とされる。
【００３４】
なお、この介在部材１５は、内管１０と外管１１との周間全周に設けるのが、保温性を高める意味などにおいて好適とされる。また、図３（Ａ）に示すように、空気室１３を充満させるように介在部材１５を設けたり、図３（Ｂ）に示すように、突条１２以外の箇所において外管１１の内周面と介在部材１５との間に隙間１７が生じるように介在部材１５を設けたりすることができる。
【００３５】
一方、図２に示す如く、排気管１には、前述したように自動車への取り付けに際して、触媒装置４，５や消音器６，７などの他部材と接続する箇所の外管１１（つまり、外管１１の軸方向両端部）に直径を小さくし窄める加工（縮径加工）を施すようにする。
この縮径加工を施すことにより、外管１１の管端部２０は、図４（Ｄ）に示すように、径小輪部２１と外面傾斜部２２とを有して形成されたものとなる。
【００３６】
径小輪部２１は、外管１１における本来の管外径を有した部分（管端部２０を除く管の中央部分）よりも径小で且つ管軸方向に沿ってストレートに形成された部分である。この縮径輪部２１は、内管１０に介在部材１５を圧縮させた状態に押し付けることにより内管１０と一体化している。縮径加工は、内管１０に対しては行わない。
なお、縮径輪部２１において、管軸方向に沿ったストレート長さは特に限定されるものではないが、外管１１と内管１０との一体性をより強固にするためには、ある程度の長さを確保するのが好ましい。しかしながら、外管１１と内管１０との間で、防音作用及び断熱、保温作用を得るためには、縮径輪部２１のストレート長さは、極端に長くしないのが好ましい。
【００３７】
また外管１１の縮径加工によって形成される外面傾斜部２２は、外管１１における本来の管外径を有した部分から前記縮径輪部２１に近づくほど、径方向寸法が徐々に減少するように傾斜させた部分である。
外管１１に対して縮径加工を容易に施すには、図４（Ａ）に示すように、外管１１の管端部２０で突条１２の端部を除去して、突条１２の長さを外管１１の管軸方向の長さよりも短く形成させておき、そのうえで外管１１に、縮径輪部２１と外面傾斜部２２とを形成させような縮径力（外管１１の外径を径方向内方へ押す力）を生じさせるとよい。
【００３８】
突条１２の端部を除去する場合、外管１１の管軸方向に沿って、当該外管１１の管端部２０に近づくほど突条高さが徐々に小さくなるように、傾斜した形状に形成させておく（即ち、傾斜部２３を形成させる）のが好適である。
この理由は次の通りである。
外管１１に施す縮径加工では、外面傾斜部２２を形成させることに伴い、外管１１における本来の管外径を有した部分から管端部２０に近づくほど縮径量（外管１１における本来の管外径を径方向に減少させる量であって図４（Ｄ）に示すΔｄ／２）が増えるようになる。これに対し、突条１２に傾斜部２３を形成させることで、突条１２は外管１１の管端部２０に近づくほど徐々に径方向の高さが減少することとなり、外管１１を縮径させやすく、また外観的に綺麗な縮径形状を形成させることができるようになる。
【００３９】
但し、突条１２に傾斜部２３を形成させることは限定されるものではなく、図４（Ｂ）に示すように、外管１１の径方向（管軸に対して直交する方向）に沿って真っ直ぐな起立縁２４が生じるように形成させてもよい。
或いは、図４（Ｃ）に示すように、突条１２の端部を全く除去させず、管軸方向において突条１２の長さが外管１１の長さと同じであってもよい。
【００４０】
これら図４（Ｂ）や（Ｃ）に示すような突条１２の端部構造であっても、外管１１に生じさせる縮径力の大きさ、外管１１の肉厚、強度、外管１１の加熱の有無など、加工条件を適宜選択することで外管１１の縮径が問題なく行える。
ところで、外管１１に縮径力を生じさせるための具体的な方法としては、図５（Ａ）に示すように、電磁成形を採用するのが好適である。
【００４１】
電磁成形は、外管１１の管軸を中心として外管１１のまわりにリング状コイル２７を配置し、このコイル２７によって交流磁場を発生させ、この磁場で外管１１に渦電流を発生させ、この渦電流と交流磁場とで発生するローレンツ力を利用して外管１１に縮径力を生じさせるようにするものである。
具体的な縮径加工の手順としては、外管１１内に介在部材１５を介して内管１０を挿通させ、この状態で外管１１の縮径させたい箇所（前記の外面傾斜部２２及び縮径輪部２１を形成させる箇所）を、電磁成形装置に備えられたリング状コイル２７のリング内に挿通させる。この状態で、コイル２７に交流磁場を発生させる。すると瞬時に縮径加工が実現される。
【００４２】
なお、内管１０をステンレスにより形成されたものとし、また外管１１をアルミ押出形材により形成されたものとする場合、ステンレスである内管１０は導電率が低いことから電流が殆ど流れない状態となり、アルミ押出形材である外管１１は導電率が高いことから電流が流れる状態となる。そのため、電磁成形において、内管１０は殆ど縮径させずに、外管１１のみを容易に縮径させることができる。
【００４３】
電磁成形を採用する以外の縮径加工方法としては、図５（Ｂ）に示すように、外管１１の外面をプレス装置３０によって圧下する方法を採用可能である。
以上、詳細に説明したとことから明かなように、本発明に係る排気管１は、内管１０と外管１１との間に形成される空気室１３が内管１０から外管１１へ向けた騒音や熱の伝播を遮り、防音作用及び保温作用を奏することになる。そのため、排気騒音を抑制する効果及び触媒装置４，５の処理力低下を防止する効果が得られることになる。
【００４４】
しかも、この排気管１を曲げ加工する際に、外管１１の内周面に設けられた突条１２が曲げの外側となるようにすれば、この突条１２により、内管１０と外管１１との間の空気室１３は、変形したり潰れたりすることなく確保される。
また、内管１０の外周面と突条１２との間には、弾性を有する介在部材１５が挟み込まれた状態となっているので、内管１０の振動が突条１２を介して外管１１に伝播することも防止される。
【００４５】
更に、触媒装置４，５や消音器６，７などの他部材との接続箇所では、外管１１が縮径されて内管１０に介在部材１５を介して当接しているので、外管１１と内管１０との間隙が外気と連通せず、断熱性（放熱の防止及び外気侵入の防止）に優れ、十分な排ガス温度の低下防止効果が得られる。
［第２実施形態］
前述した第１実施形態での排気管１が管端部２０を含んだ管全長にわたって優れた断熱性を有している所以は、外管１１と内管１０との間に断熱性を有する介在部材１５が配設され、且つ管端部２０で外管１１が縮径されていて、外管１１と内管１０との間隙が外部に非連通となっている構造にあると考えられる。つまり、突条１２の存在よりも管端部２０における縮径が大きな要因となっている。
【００４６】
それ故、第２実施形態では、外管１１の内周面に突条１２が設けられていない二重管構造の排気管１を開示する。第２実施形態の排気管１も、管端部２０を含んだ管全長にわたって断熱性に優れたものとなっている。
図６（Ｂ）は、本発明に係る排気管の第２実施形態を示している。
図６（Ｂ）に示すように、この排気管１は二重管構造であり、エンジン２からの排気を導く内管１０と、この内管１０に外嵌された外管１１とを有している。また、排気管１において、触媒装置４，５や消音器６，７などの他部材と接続する箇所（すなわち、外管１１の軸方向両端部）では、外管１１が縮径されて内管１０に後述する介在部材１５を介して当接するようになっている。
【００４７】
図６（Ａ）に示すように、第２実施形態の排気管１の外管１１の内周面には、第１実施形態とは異なって突条１２が全く設けられていない。
第２実施形態において、内管１０はステンレスにより形成されている。また外管１１は、アルミ押出形材（アルミニウムやアルミニウム合金を形成材料として押出成形したもの）によって形成されている。更に、介在部材１５は、グラスウールやセラミックウールなどの断熱性に優れた材料により形成するのが好適とされている。
【００４８】
なお、図７に示すように、外管１１を形成するアルミ押出形材（６０００系アルミニウム合金）は、１５０℃より高温になると急激に軟化し耐力が低下するという特性を示す。しかしながら、内管１０と外管１１との間に断熱性を有する介在部材１５を設けることにより、外管１１（特に内管１０と接する管端部２０）での温度上昇を抑制することができ、外管１１をアルミ押出形材で形成することが可能となっている。
【００４９】
その理由は次の通りである。
図８は、第１実施形態で説明した排気管（突条１５あり）におけるコンピュータシミュレーション結果であり、内管１０の内部を８５０℃の排ガスが流れていると仮定した場合について、外管温度と、外管１１の断面を経てその外周面から排ガスの熱量が放出されるときの通過熱量と計算した結果である。
【００５０】
図８の横軸において、「熱伝導率０．３５Ｗ／ｍＫ」は介在部材１５の非圧縮状態での熱伝導率であり、「熱伝統率３Ｗ／ｍＫ」は介在部材１５の圧縮状態での熱伝導率であり、内管１０に外管１１が接触した状態での熱伝導率は「熱伝導率１８０Ｗ／ｍＫ」である。縦軸は外管１１の温度である。
図８の右側のグラフから明らかなように、突条１２無しの断面位置、すなわち第２実施形態に係る排気管１の長手方向中央部に相当する部分の外管温度は、約８０℃程度である。管曲げに伴い、介在部材１５が圧縮状態であったとしても、外管１１は１００℃以下に抑えられている。
【００５１】
一方、図８の左側のグラフから明らかなように、突条１２有りの断面位置、すなわち第２実施形態に係る排気管１の管端部（縮径部）に相当する部分は、介在部材１５が圧縮状態であり、外管１１の温度は１５０℃以下に抑えられていることが判る。これに対し、内管１０に外管１１が接触した状態では、外管温度は４００℃を超えていることから、外管温度を１５０℃以下に抑える効果が、断熱性を有する介在部材１５によるものであることが明かである。
【００５２】
まとめるならば、第２実施形態の排気管１においては、外管１１の管端部２０が縮径されていて内管１０に断熱性を有する介在部材１５を介して当接しているため、外管１１の縮径部２０が１５０℃を超えるような高温にはならず、外管１１をアルミニウム押出形材により形成できるようになる。それ故、断熱性を維持しつつ、排気管１（特に外管１１）の曲げ加工が容易であるという利点にも繋がっている。
【００５３】
なお、第２実施形態の排気管１の製造方法としては、様々な手法が採用可能であるが、図６（Ａ）→図６（Ｂ）に示すように、アルミ製の外管１１の内側に、介在部材１５を介して内管１０を挿通し、電磁成形法により、外管１１の管端部２０を縮径させ且つ内管１０に介在部材１５を介して当接させるやり方を採用することは非常に好ましい。
ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５４】
例えば、外管１１の管端部２０を縮径するに際し、外面傾斜部２２の傾斜角度（テーパ角）は限定されない。
突条１２の形成本数や周方向の配置は、特に限定されるものではない。
また、本発明に係る排気管１は自動車のエンジン（内燃機関）に対して適用することが限定されるものではない。農作業機や船舶などの内燃機関等にも採用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 排気管
１０ 内管
１１ 外管
１２（１２Ａ〜１２Ｅ） 突条
１３ 空気室
１５ 介在部材
２０ 管端部
２１ 縮径輪部
２２ 外面傾斜部
２３ 傾斜部
２４ 起立縁
２７ コイル
３０ プレス装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気を導く内管と、この内管の外周部に空気室を形成させた状態で外嵌する外管とを有する二重管構造の排気管であって、
前記内管の外周面と外管の内周面との間には断熱性を有する介在部材が配設されていて、
前記外管の管端部では、当該外管が縮径されていて前記内管に介在部材を介して当接していることを特徴とする排気管。
【請求項２】
前記外管の内周面には、径方向内側に突出すると共に管軸方向に連続して形成された突条が設けられ、前記突条により内管の外周部に周方向に沿った複数の空気室が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気管。
【請求項３】
前記外管の管端部では、管軸方向において前記突条の長さが外管の長さよりも短くなっていることを特徴とする請求項２に記載の排気管。
【請求項４】
前記突条の端部は、外管の管軸方向に沿って管端部に近づくほど、当該突条の径内突出高さが徐々に小さくなるように傾斜して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の排気管。
【請求項５】
前記内管はステンレス製であり、前記外管はアルミ製であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の排気管。
【請求項６】
二重管構造を有する排気管の製造方法であって、
導電性の高い外管の内側に、導電性の低い内管を介在部材を介した上で挿通し、
電磁成形法により、前記外管の管端部を縮径させ且つ内管に介在部材を介して当接させることを特徴とする排気管の製造方法。
【請求項７】
二重管構造を有する排気管の製造方法であって、
管内周面から径方向内側に突出すると共に管軸方向に連続して形成された突条を備えた導電性の高い外管の内側に、導電性の低い内管を介在部材を介した上で挿通し、
電磁成形法により、前記外管の管端部を縮径させ且つ内管に介在部材を介して当接させることを特徴とする排気管の製造方法。
【請求項１】
エンジンからの排気を導く内管と、この内管の外周部に空気室を形成させた状態で外嵌する外管とを有する二重管構造の排気管であって、
前記内管の外周面と外管の内周面との間には断熱性を有する介在部材が配設されていて、
前記外管の管端部では、当該外管が縮径されていて前記内管に介在部材を介して当接していることを特徴とする排気管。
【請求項２】
前記外管の内周面には、径方向内側に突出すると共に管軸方向に連続して形成された突条が設けられ、前記突条により内管の外周部に周方向に沿った複数の空気室が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気管。
【請求項３】
前記外管の管端部では、管軸方向において前記突条の長さが外管の長さよりも短くなっていることを特徴とする請求項２に記載の排気管。
【請求項４】
前記突条の端部は、外管の管軸方向に沿って管端部に近づくほど、当該突条の径内突出高さが徐々に小さくなるように傾斜して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の排気管。
【請求項５】
前記内管はステンレス製であり、前記外管はアルミ製であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の排気管。
【請求項６】
二重管構造を有する排気管の製造方法であって、
導電性の高い外管の内側に、導電性の低い内管を介在部材を介した上で挿通し、
電磁成形法により、前記外管の管端部を縮径させ且つ内管に介在部材を介して当接させることを特徴とする排気管の製造方法。
【請求項７】
二重管構造を有する排気管の製造方法であって、
管内周面から径方向内側に突出すると共に管軸方向に連続して形成された突条を備えた導電性の高い外管の内側に、導電性の低い内管を介在部材を介した上で挿通し、
電磁成形法により、前記外管の管端部を縮径させ且つ内管に介在部材を介して当接させることを特徴とする排気管の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１３０３８（Ｐ２０１２−１３０３８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２００２（Ｐ２０１０−１５２００２）
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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