流路分岐構造
【課題】流路を分岐する構造に関し、分岐部分の応力集中を低減する。
【解決手段】流路分岐構造１０は、内部流体からの内圧が作用する主孔１２ａが形成された主部品１２と、主部品１２に接続される分岐部品１４とからなる。主部品１２の主孔１２ａは主部品１２の端壁面１２ｃに開口しており、分岐部品１４は、主孔１２ａの開口に対面する端壁面１４ｄを有し、さらに分岐部品１４には、分岐部品１４の端壁面１４ｄに開口して主孔１２ａに連通し、主孔１２ａよりも小径で互いに分離された複数の分岐孔１４ａ、１４ｂが形成される。
【解決手段】流路分岐構造１０は、内部流体からの内圧が作用する主孔１２ａが形成された主部品１２と、主部品１２に接続される分岐部品１４とからなる。主部品１２の主孔１２ａは主部品１２の端壁面１２ｃに開口しており、分岐部品１４は、主孔１２ａの開口に対面する端壁面１４ｄを有し、さらに分岐部品１４には、分岐部品１４の端壁面１４ｄに開口して主孔１２ａに連通し、主孔１２ａよりも小径で互いに分離された複数の分岐孔１４ａ、１４ｂが形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を分岐する構造に関し、特に、分岐部分の応力集中を低減することができる流路分岐構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような流路分岐構造を持つものとして、コモンレールのような圧力容器において、その主管孔からポートへの分岐孔が設けられる構造を例にとることができる。
【０００３】
一般的なコモンレールは、その中心部にレール長手方向に延びる円柱状の主管孔が画成されており、この主管孔の内側壁面の複数個所に交差開口してレール長手方向に直交する分岐孔が形成されている。この分岐孔の主管孔に対する交差開口部分は、応力集中が発生し、疲労破壊の起点となるという問題がある。主管孔の周囲に発生する引張応力と、分岐孔の周囲に発生する引張応力とが合成されて、他の部分よりも大きい引張応力が発生するからである。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来、疲労強度を高めた特殊な材質を使用する他に、以下のような様々な提案がなされている。
（１） 主管孔において、分岐孔の部分の孔径を小さくして、分岐孔付近の肉厚を厚くして応力集中を低減する（例えば、特許文献１、２）。
（２） 主管孔に対して分岐孔の中心をオフセットすることにより応力集中を低減する（例えば、特許文献１）。
（３） 分岐孔の交差開口近傍を凹面にすることにより応力集中を低減する（例えば、特許文献３、４）。
（４） 主管孔及び／又は分岐孔の断面を楕円形にすることにより応力集中を低減する（例えば、特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７７８３８５号公報
【特許文献２】特開２０１０−７７８４６号公報
【特許文献３】特開平８−２３２８０２号公報
【特許文献４】特開２００４−４４４４８号公報
【特許文献５】特開平１０−１６９５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来提案される構造では、加工が困難であったり、又は実用上有意差のある応力集中の低減は得られず、その応力集中の低減に限度があるという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、応力集中を確実に低減することができ、その加工も容易にすることができる、流路分岐構造を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、流路を分岐する流路分岐構造であって、内部流体からの内圧が作用する主孔が形成された主部品と、該主部品に接続される分岐部品とからなり、前記主部品の主孔は主部品の端壁面に開口しており、前記分岐部品は、前記端壁面及び前記主孔の開口に対面する第１端壁面を有し、さらに分岐部品には、第１端壁面に開口して主孔に連通し、主孔よりも小径で互いに分離された複数の分岐孔が形成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の流路分岐構造において、前記分岐部品の前記第１端壁面は、前記主孔の開口に対面する部分が平坦面又は凹曲面となっていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の流路分岐構造において、前記分岐部品には第１端壁面とは異なる少なくとも第２端壁面及び第３端壁面が形成されており、前記複数の分岐孔の１つは分岐部品の第１端壁面と第２端壁面との間を貫通している一方で、前記複数の分岐孔の別の分岐孔は、分岐部品の第１端壁面と第３端壁面との間を貫通していることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の流路分岐構造において、前記分岐部品の第２端壁面は、別の主部品の主孔の開口に対面することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の流路分岐構造において、前記分岐部品には、さらに第２端壁面と第３端壁面との間を貫通する分岐孔が形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項３又は４記載の流路分岐構造において、前記分岐部品にはさらに第４端壁面が形成されており、分岐部品には、さらに第２端壁面と第４端壁面との間を貫通する分岐孔が形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の流路分岐構造において、分岐部品には、さらに第１端壁面と第４端壁面との間を貫通する分岐孔と、第２端壁面と第３端壁面との間を貫通する分岐孔とが形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の流路分岐構造において、主部品と分岐部品のいずれか一方に凸部が形成され、該凸部の突出端が前記端壁面又は前記第１端壁面となり、主部品と分岐部品のいずれか他方に凹部が形成され、該凹部の底部が前記端壁面又は前記第１端壁面となっており、前記凸部が前記凹部に挿入されて、前記主孔の周囲で主部品の端壁面と分岐部品の第１端壁面とが当接されることを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項８に記載の流路分岐構造において、前記主部品の端壁面と分岐部品の第１端壁面とは突き当てられてそれらの間にシールが確保され、突き当てられた部分以外に、主部品と分岐部品の境界には隙間が存在することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の流路分岐構造を備え、前記主部品と前記分岐部品とが交互に接続されたコモンレールを特徴とする。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の流路分岐構造を備え、前記複数の主部品の間に前記分岐部品が接続された継手構造を特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、分岐部品の第１端壁面が主部品の主孔の開口に対面するために、第１端壁面が主孔の内部流体からの圧縮応力を受ける。よって、従来のように分岐部分付近において引張応力の合成が起こらないので、従来に比較して応力集中を十分に低減させることができる。
【００２０】
こうして合成応力の増大を避けることができるので、各部品を小型化及び軽量化することができる。また、部品の材質として、特別に疲労強度を高めた材質を使用する必要はなく、廉価な材質を用いることができるので、材料費の低減を図ることができる。
【００２１】
また、主部品と分岐部品のそれぞれの加工を簡単に行うことができる。
【００２２】
分岐部品の第１端壁面の主部品の主孔の開口に対面する部分を平坦面又は凹曲面とすることで、主孔の内部流体からの圧縮応力を確実に受けるようにすることができ、引張応力の合成を防ぐことができる。
【００２３】
また、必要に応じて、主部品と分岐部品との接続によりコモンレール等の圧力容器、Ｔ字継手、十字継手等の継手構造を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態による流路分岐構造をコモンレールに適用した場合の断面図である。
【図２】主部品の縦断面図である。
【図３】分岐部品の縦断面図である。
【図４】エンドキャップの縦断面図である。
【図５】主部品と分岐部品及びエンドキャップとの接続構造を表す部分断面図である。
【図６】図５の６−６線に沿って見た断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による流路分岐構造に作用する応力の説明断面図である。
【図８】（ａ）は有限要素解析を行った際の本発明のモデルを表し、（ｂ）は従来の構成のモデルを表す。
【図９】本発明の第２実施形態による流路分岐構造を表す主要部断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による流路分岐構造を表す断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による流路分岐構造をＴ字継手構造に適用した場合の断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による流路分岐構造をＴ字継手構造に適用した場合の断面図であり、（ａ）は分解図、（ｂ）は組立図を示す。
【図１３】本発明の第６実施形態による流路分岐構造を十字継手構造に適用した場合の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態による流路分岐構造をコモンレールといった圧力容器に適用した場合の断面図である。
【００２７】
図において、流路分岐構造１０は、内部流体からの内圧が作用する主孔１２ａが形成された金属製の主部品１２と、主部品１２に接続されて複数の分岐孔１４ａ、１４ｂが形成される金属製の分岐部品１４とから構成される。そして、複数の主部品１２と複数の分岐部品１４とが交互に接続され、さらに端部に位置する主部品１２がエンドキャップ１６によって閉塞されることでコモンレールを構成しており、各主部品１２の主孔１２ａと各分岐部品１４の一方の分岐孔１４ａとが連通することでコモンレールの主管孔が構成されている。図１では、３つの主部品１２と２つの分岐部品１４とが示されているが、これは一例であり、必要なポートの数等に応じて任意の数の主部品１２と分岐部品１４を使用することができる。
【００２８】
図２に示したように、主部品１２は略円柱形状をなしており、円柱形状の両端部にはさらに小径の円柱状の凹部１２ｂが形成される。各凹部１２ｂの底部となる端壁面１２ｃ同士の間を貫通するようにして中心軸上に主孔１２ａが形成される。各凹部１２ｂの底部となる端壁面１２ｃは平坦面となっており、主孔１２ａは、平坦面となった端壁面１２ｃに開口している。
【００２９】
コモンレールの端部を構成する主部品１２に関しては、その凹部１２ｂの内周面にエンドキャップ１６と螺合するための雌ネジ１２ｄが形成される。
【００３０】
図３に示したように、分岐部品１４も略円柱形状をなしており、円柱形状の両端部にはさらに小径の円柱状の凸部１４ｃが形成される。凸部１４ｃは、前記主部品１２の凹部１２ｂ内に挿入可能となっており、凸部１４ｃの突出端となる端壁面１４ｄ（第１端壁面、第２端壁面）は平坦面となって、前記主部品１２の凹部１２ｂの端壁面１２ｃに対面して当接されると共に、その一部が主部品１２の主孔１２ａに対面するようになっている。
【００３１】
さらに、分岐部品１４の側周面の任意の位置には、円柱形状の第２凸部１４ｅが形成されており、第２凸部１４ｅには、同心上に円柱形状の凹部１４ｆが形成される。凹部１４ｆの底部となる端壁面１４ｇ（第３端壁面）は平坦面となっており、端壁面１４ｇは端壁面１４ｄに対して直交する方向を向いている。
【００３２】
分岐部品１４の一方の分岐孔１４ａは、一対の凸部１４ｃの端壁面１４ｄ同士を貫通するようにして、中心軸と平行に形成される。他方の分岐孔１４ｂは、一方の凸部１４ｃの端壁面１４ｄと第２凸部１４ｅの端壁面１４ｇ同士を貫通するようにして、中心軸に対して傾斜して形成される。分岐孔１４ａは各端壁面１４ｄに開口しており、分岐孔１４ｂは、端壁面１４ｄと端壁面１４ｇに開口しており、これら開口が適宜分岐ポートとなることができる。分岐孔１４ａ、１４ｂは、それぞれ主孔１２ａよりも小径となっており、互いに分離されている。
【００３３】
図４に示したように、エンドキャップ１６も略円柱形状をなしており、主部品１２側には円柱状の凸部１６ａが形成されている。凸部１６ａの突出端となる端壁面１６ｂは平坦面となっており、凸部１６ａの外周面には雄ネジ１６ｃが形成されている。
【００３４】
図５及び図６に詳細に示したように、主部品１２と分岐部品１４との接続付近においては、２つの部品を接続する第１接続部品１８と第２接続部品２０とが設けられる。
【００３５】
第１接続部品１８は、主部品１２及び分岐部品１４の両端部に跨がり外側に配設される。また、主部品１２の端部の外周面には雄ネジ１２ｅが形成されており、雄ネジ１２ｅには、第２接続部品２０が螺着される。第１接続部品１８は、第２接続部品２０によって分岐部品１４の方への移動が制限されており、その先端の内周面には雌ネジ１８ａが形成されている。分岐部品１４の端部の外周面には雄ネジ１４ｈが形成されており、雄ネジ１４ｈは、第１接続部品１８の雌ネジ１８ａにねじ込まれる。このねじ込みを行うことで、主部品１２の凹部１２ｂ内に分岐部品１４の凸部１４ｃが挿入されて、凹部１２ｂの底部となる端壁面１２ｃと凸部１４ｃの突出端となる端壁面１４ｄとが当接して突き当てられてシールが確立される。第１接続部品１８を回転させてねじ込みを行うことで、分岐部品１４又は主部品１２を回転させずに両者を接続することができる。
【００３６】
凸部１４ｃが凹部１２ｂ内に挿入されて端壁面１２ｃと端壁面１４ｄとが確実に当接されるために、凹部１２ｂの内径が凸部１４ｃの外径よりも僅かに大きくなっており、且つ、凹部１２ｂの軸方向長さは凸部１４ｃの軸方向長さよりも短くなっている。従って、主部品１２の凹部１２ｂの外側と分岐部品１４の凸部１４ｃの外側との間には、僅かな隙間が形成されている。
【００３７】
エンドキャップ１６と主部品１２の端部との間においては、主部品１２の雌ネジ１２ｄにエンドキャップ１６の凸部１６ａがねじ込まれる。このねじ込みを行うことで、主部品１２の凹部１２ｂの底部となる端壁面１２ｃとエンドキャップ１６の凸部１６ａの突出端となる端壁面１６ｂとが当接して突き当てられてシールが確立される。
【００３８】
また、図示は省略するものの、分岐管１４の第２凸部１４ｅにおいても、端壁面１４ｇと、別途の管路が形成された部材との端壁面が互いに当接して突き当てられてシールが確立されるものとする。
【００３９】
以上のように構成される流路分岐構造１０が適用されたコモンレールにおいては、主孔１２ａに各分岐部品１４の分岐孔１４ａ、１４ｂがそれぞれ連通され、且つ分岐孔１４ａと分岐孔１４ｂとが互いに分離されるために、流路が分岐される。主部品１２の主孔１２ａ及び分岐部品１４の一方の分岐孔１４ａが主管路を構成し、他方の分岐孔１４ｂの端壁面１４ｇにおける開口がポートとなる。ポートが閉じた状態において、主管路に内部流体が貯留されて非常に高い内圧が生じる。
【００４０】
図７に示すように、分岐部品１４の分岐部分付近には、端壁面１４ｄの一部が主孔１２ａに対面しているために、主孔１２ａの内部流体から圧縮応力σｚが作用する。よって、分岐部品１４の分岐部分付近は、分岐孔１４ａ、１４ｂのそれぞれのフープ張力によって引張応力σｔを受けるものの、従来の主孔のフープ張力の引張応力との合成ではなく、圧縮応力との合成となる。従って、従来に比較して応力集中を十分に低減させることができ、疲労破壊の発生を防ぐことができる。
【００４１】
さらに、主部品１２と分岐部品１４とは、主として端壁面１２ｃと端壁面１４ｄとの間で直接当接し、それ以外では直接に接合又は当接していないので、主部品１２から分岐部品１４への引張応力の伝達を防ぐという観点でも有利な構造となっている。
【００４２】
こうして、応力集中を避けることができるので、各部品を小型化及び軽量化することができる。従って、作業性が向上し、部品製造時の熱処理の際、特に冷却時における温度勾配の均一化を図ることができるので、部品の材料組織の不均一を防ぎ、品質向上を図ることができる。また、部品の材質として、特別に強度の高い材料を使用する必要はなく、廉価な材料を用いることができるので、材料費の低減を図ることができる。
【００４３】
また、主部品１２と分岐部品１４とに部品が分離されているために、それぞれの加工が簡単になっている。
【００４４】
図８は、有限要素解析を行った際のモデルを表している。図８（ａ）は、主部品１２の軸方向長さをＬ１＝１５０ｍｍ、外径をＤ１＝７０ｍｍ、主孔１２ａの内径をＤ２＝１９．９ｍｍ、分岐部品１４の軸方向の長さをＬ２＝８０ｍｍ、分岐孔１４ａ、１４ｂの内径をＤ３＝３ｍｍ、凸部１４ｃの外径をＤ４＝３６ｍｍとした本発明に対応するモデルである。図８（ｂ）は、従来の主管孔と分岐孔とが直交する構成を表しており、部品の全長をＬ３＝３９６ｍｍ、外径をＤ１＝７０ｍｍ、主孔の内径をＤ２＝１９．９ｍｍ、分岐孔の内径をＤ３＝３ｍｍとしたモデルである。
【００４５】
それぞれのモデルに用いられる部品は、密度７８５０ｋｇ／ｍ3、ヤング率２０００００ＭＰａ、せん断弾性係数７６９２０ＭＰａ、ポアソン比０．３として、それぞれに１４０ＭＰａの内圧が作用するものとして解析を行った結果、図８（ａ）に示すモデルでは、最大応力が、分岐孔１４ｂのポート（即ち端壁面１４ｇ側）付近Ａ１において約２０２ＭＰａであり、分岐孔１４ｂの分岐（即ち、端壁面１４ｄ側）付近Ａ２においては約１８５ＭＰａが最大であった。分岐孔１４ａは分岐孔１４ｂよりも低い応力を示した。
【００４６】
これに対して、図８（ｂ）に示す従来形態のモデルでは、分岐孔１４ｂの主孔１２ａとの交差地点Ａ４において約５５１ＭＰａと非常に高い応力集中がみられた。
【００４７】
従って、主部品１２に関して同じ外径（Ｄ１＝７０ｍｍ）と主孔の内径（Ｄ２＝１９．９ｍｍ）の寸法とした場合には、応力集中を半分以下に低減できることがわかった。
【００４８】
さらに、図８（ａ）のモデルにおいて、主部品１２の外径をＤ１＝５０ｍｍとし、他の条件を同じとして解析を行った結果、最も高い応力は、主孔１２ａの中央部分付近Ａ３での約２２７Ｍａであり、分岐孔１４ｂにおいては、ポート（即ち端壁面１４ｇ側）付近Ａ１で最大約２０５ＭＰａ、分岐（即ち、端壁面１４ｄ側）付近Ａ２においても約２００ＭＰａであった。
【００４９】
従って、本発明の構成によれば、主部品の外径をある程度従来の構成よりも小さく（７０ｍｍ→５０ｍｍ）しても応力集中の低減効果は有効である。よって、各部品を小型化及び軽量化することができることが分かった。
【００５０】
図９は、第２実施形態の主要部を表しており、前実施形態と同一・同様な部材は同一の符号を付し、同様な構成の詳細説明を省略する。この実施形態では、分岐部品１４の主部品１２の主孔１２ａに対向する端壁面１４ｄの部分が平坦面ではなく凹曲面となっている。凹曲面とすることで、加工性は第１実施形態に比較して複雑化するものの、分岐部品１４の分岐部分付近における圧縮応力が確実に作用するために、第１実施形態と同様に応力集中を効果的に低減させることができる。
【００５１】
図１０は、第３実施形態を表しており、前実施形態と同一・同様な部材は同一の符号を付し、同様な構成の詳細説明を省略する。この実施形態では、各分岐部品１４がさらに多くの分岐ポートを備えるようにしたものである。このため、分岐部品１４には、分岐ポートを構成するための第２凸部１４ｅが複数設けられている。そして、一つの分岐孔１４ｂが一方の凸部１４ｃの端壁面１４ｄ（第１端壁面）と一方の第２凸部１４ｅの端壁面１４ｇ（第３端壁面）同士を貫通するのに対して、別の分岐孔１４ｂが他方の凸部１４ｃの端壁面１４ｄ（第２端壁面）と他方の第２凸部１４ｅの端壁面１４ｇ（第４端壁面）同士を貫通している。尚、分岐孔１４ａは、中心軸に対して傾斜させることも可能である。
【００５２】
さらには、各端壁面１４ｄに２つ以上の分岐孔１４ｂを開口させることで、各分岐部品１４にさらに多くの分岐ポートを設けることも可能である。
【００５３】
尚、以上の各実施形態では、主部品１２に凹部１２ｂを設け、分岐部品１４に該凹部１２ｂに挿入される凸部１４ｃを設けており、これによって、主部品１２の大径の主孔１２ａの周囲の肉厚を確保することができるようになっているが、これに限るものではなく、主部品１２に凸部を設け、分岐部品１４に該凸部に挿入される凹部を設けても適用可能であり、応力集中低減効果は同様に得られる。
【００５４】
図１１は、本発明の第４実施形態による流路分岐構造を継手構造に適用した場合の断面図である。
【００５５】
この実施形態では、３つの主部品２２とその間に接続された分岐部品２４とによってＴ字継手構造が構成されている。本実施形態における主部品２２は配管、流体機器又は継手用接続部品であり、分岐部品２４が継手部品となっている。
【００５６】
主部品２２には、主孔２２ａが形成されており、その端部の凹部２２ｂの底部となる端壁面２２ｃに主孔２２ａが開口しており、この開口が接続ポートに相当する。また、凹部２２ｂの内周面には雌ネジ２２ｄが形成される。尚、３つの主部品２２は完全に同一の構成をなしている必要はなく、また、主部品２２の分岐部品２４と接続される側とは反対側の部分は任意の構造とすることができるので、図示を省略している。
【００５７】
分岐部品２４は３つの凸部２４ｂを有しており、各凸部２４ｂの突出端は端壁面、即ち、第１端壁面２４ｃ、第２端壁面２４ｄ、第３端壁面２４ｅとなっており、凸部２４ｂの外周面には雄ネジ２４ｇが形成される。
【００５８】
分岐部品２４内には、複数の分岐孔２４ａが形成され、１つの分岐孔２４ａが第１端壁面２４ｃと第２端壁面２４ｄとの間を貫通しており、他の分岐孔２４ａが第１端壁面２４ｃと第３端壁面２４ｅとの間を貫通しており、さらに他の分岐孔２４ａが第２端壁面２４ｄと第３端壁面２４ｅとの間を貫通している。分岐孔２４ａは互いに交わらないように分岐部品２４内で立体的に設けられる。
【００５９】
主部品２２の凹部２２ｂの内周面に形成された雌ネジ２２ｄに分岐部品２４の凸部２４ｃの外周面に形成された雄ネジ２４ｇをねじ込んで、端壁面２２ｃと端壁面２４ｃ〜ｅとを当接させて突き当ててシールを確立する。
【００６０】
従来の継手構造では、分岐孔の交差部分は応力集中が発生するおそれがあったが、本実施形態では、前実施形態と同じ作用によって分岐付近における応力集中が低減されるために、耐久性の向上を図ることができ、各部品を小型化及び軽量化することができる。
【００６１】
図１２は、本発明の第５実施形態による流路分岐構造を継手構造に適用した場合の断面図であり、前実施形態と同一・同様な部材は同一の符号を付し、同様な構成の詳細説明を省略する。
【００６２】
本実施形態では、主部品２２に凹部２２ｂの代わりに凸部２２ｂ’が形成されており、凸部２２ｂ’の突出端が端壁面２２ｃとなっており、凸部２２ｂ’の外周面に雄ネジ２２ｄ’が形成される。
【００６３】
分岐部品２４には、凸部２４ｂの代わりに凹部２４ｂ’が形成されており、凹部２４ｂ’の底部は端壁面、即ち、第１端壁面２４ｃ、第２端壁面２４ｄ、第３端壁面２４ｅとなっており、凹部２４ｂ’の内周面には雌ネジ２４ｇ’が形成される。
【００６４】
以上のように凸部と凹部との関係が逆になっても、主部品２２と分岐部品２４とが別部品となっており、分岐部品２４は主部品２２の主孔２２ａの内部流体から圧縮応力を受けるだけであり、主部品２２からの引張応力が分岐部品２４に伝達することを防ぐことができるので、第４実施形態と同様に作用させることができる。
【００６５】
図１３は、本発明の第６実施形態による流路分岐構造を継手構造に適用した場合の断面図であり、前実施形態と同一・同様な部材は同一の符号を付し、同様な構成の詳細説明を省略する。
【００６６】
本実施形態では、４つの主部品２２とその間に接続された分岐部品２４とによって十字継手構造が構成されている。本実施形態における主部品２２は配管、流体機器又は継手用接続部品であり、分岐部品２４が継手部品となっている。
【００６７】
本実施形態では、分岐部品２４は４つの凹部２４ｂ’を有しており、各凹部２４ｂ’の底部は端壁面、即ち、第１端壁面２４ｃ、第２端壁面２４ｄ、第３端壁面２４ｅ、第４端壁面２４ｆとなっている。
【００６８】
そして、図１２の分岐孔２４ａに加えて、第４端壁面２４ｆと、第１〜第３端壁面２４ｃ〜ｅとをそれぞれ貫通する分岐孔２４ａが形成されている。これらの分岐孔２４ａは互いに交わらないように分岐部品２４内で立体的に設けられる。
【００６９】
これによって、各主部品２２の主孔２２ａからそれぞれ３つの分岐孔２４ａに分岐させることができるようになり、十字継手構造を構成することができる。
【００７０】
尚、以上に説明した各実施形態において、各端壁面は平坦面または一部凹曲面となっていたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、端壁面の少なくとも一部を段面、凹面、凸面、テーパ面、球面とすることも可能であり、主部品と分岐部品との間のシールは、平坦面同士の突き当てに限らず、テーパ面または球面による突き当てによるシール、または銅合金等のシールを介在してもよい。また、以上に説明した各実施形態において、主部品と分岐部品のいずれか一方に凸部、他方に凸部が挿入される凹部を設けて、これらの凹部の底部及び凸部の突出端に端壁面を形成していたが、これに限るものではなく、凹部及び凸部を省略し、凹部及び凸部を設けることなく端壁面を形成してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 流路分岐構造
１２、２２ 主部品
１２ａ、２２ａ 主孔
１２ｂ、２２ｂ 凹部
２２ｂ’ 凸部
１２ｃ、２２ｃ 端壁面
１４、２４ 分岐部品
１４ａ、１４ｂ、２４ａ 分岐孔
１４ｃ 凸部
１４ｄ 端壁面（第１端壁面、第２端壁面）
１４ｇ 端壁面（第３端壁面、第４端壁面）
２４ｂ 凸部
２４ｂ’ 凹部
２４ｃ 端壁面（第１端壁面）
２４ｄ 端壁面（第２端壁面）
２４ｅ 端壁面（第３端壁面）
２４ｆ 端壁面（第４端壁面）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を分岐する構造に関し、特に、分岐部分の応力集中を低減することができる流路分岐構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような流路分岐構造を持つものとして、コモンレールのような圧力容器において、その主管孔からポートへの分岐孔が設けられる構造を例にとることができる。
【０００３】
一般的なコモンレールは、その中心部にレール長手方向に延びる円柱状の主管孔が画成されており、この主管孔の内側壁面の複数個所に交差開口してレール長手方向に直交する分岐孔が形成されている。この分岐孔の主管孔に対する交差開口部分は、応力集中が発生し、疲労破壊の起点となるという問題がある。主管孔の周囲に発生する引張応力と、分岐孔の周囲に発生する引張応力とが合成されて、他の部分よりも大きい引張応力が発生するからである。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来、疲労強度を高めた特殊な材質を使用する他に、以下のような様々な提案がなされている。
（１） 主管孔において、分岐孔の部分の孔径を小さくして、分岐孔付近の肉厚を厚くして応力集中を低減する（例えば、特許文献１、２）。
（２） 主管孔に対して分岐孔の中心をオフセットすることにより応力集中を低減する（例えば、特許文献１）。
（３） 分岐孔の交差開口近傍を凹面にすることにより応力集中を低減する（例えば、特許文献３、４）。
（４） 主管孔及び／又は分岐孔の断面を楕円形にすることにより応力集中を低減する（例えば、特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７７８３８５号公報
【特許文献２】特開２０１０−７７８４６号公報
【特許文献３】特開平８−２３２８０２号公報
【特許文献４】特開２００４−４４４４８号公報
【特許文献５】特開平１０−１６９５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来提案される構造では、加工が困難であったり、又は実用上有意差のある応力集中の低減は得られず、その応力集中の低減に限度があるという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、応力集中を確実に低減することができ、その加工も容易にすることができる、流路分岐構造を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、流路を分岐する流路分岐構造であって、内部流体からの内圧が作用する主孔が形成された主部品と、該主部品に接続される分岐部品とからなり、前記主部品の主孔は主部品の端壁面に開口しており、前記分岐部品は、前記端壁面及び前記主孔の開口に対面する第１端壁面を有し、さらに分岐部品には、第１端壁面に開口して主孔に連通し、主孔よりも小径で互いに分離された複数の分岐孔が形成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の流路分岐構造において、前記分岐部品の前記第１端壁面は、前記主孔の開口に対面する部分が平坦面又は凹曲面となっていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の流路分岐構造において、前記分岐部品には第１端壁面とは異なる少なくとも第２端壁面及び第３端壁面が形成されており、前記複数の分岐孔の１つは分岐部品の第１端壁面と第２端壁面との間を貫通している一方で、前記複数の分岐孔の別の分岐孔は、分岐部品の第１端壁面と第３端壁面との間を貫通していることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の流路分岐構造において、前記分岐部品の第２端壁面は、別の主部品の主孔の開口に対面することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の流路分岐構造において、前記分岐部品には、さらに第２端壁面と第３端壁面との間を貫通する分岐孔が形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項３又は４記載の流路分岐構造において、前記分岐部品にはさらに第４端壁面が形成されており、分岐部品には、さらに第２端壁面と第４端壁面との間を貫通する分岐孔が形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の流路分岐構造において、分岐部品には、さらに第１端壁面と第４端壁面との間を貫通する分岐孔と、第２端壁面と第３端壁面との間を貫通する分岐孔とが形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の流路分岐構造において、主部品と分岐部品のいずれか一方に凸部が形成され、該凸部の突出端が前記端壁面又は前記第１端壁面となり、主部品と分岐部品のいずれか他方に凹部が形成され、該凹部の底部が前記端壁面又は前記第１端壁面となっており、前記凸部が前記凹部に挿入されて、前記主孔の周囲で主部品の端壁面と分岐部品の第１端壁面とが当接されることを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項８に記載の流路分岐構造において、前記主部品の端壁面と分岐部品の第１端壁面とは突き当てられてそれらの間にシールが確保され、突き当てられた部分以外に、主部品と分岐部品の境界には隙間が存在することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の流路分岐構造を備え、前記主部品と前記分岐部品とが交互に接続されたコモンレールを特徴とする。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の流路分岐構造を備え、前記複数の主部品の間に前記分岐部品が接続された継手構造を特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、分岐部品の第１端壁面が主部品の主孔の開口に対面するために、第１端壁面が主孔の内部流体からの圧縮応力を受ける。よって、従来のように分岐部分付近において引張応力の合成が起こらないので、従来に比較して応力集中を十分に低減させることができる。
【００２０】
こうして合成応力の増大を避けることができるので、各部品を小型化及び軽量化することができる。また、部品の材質として、特別に疲労強度を高めた材質を使用する必要はなく、廉価な材質を用いることができるので、材料費の低減を図ることができる。
【００２１】
また、主部品と分岐部品のそれぞれの加工を簡単に行うことができる。
【００２２】
分岐部品の第１端壁面の主部品の主孔の開口に対面する部分を平坦面又は凹曲面とすることで、主孔の内部流体からの圧縮応力を確実に受けるようにすることができ、引張応力の合成を防ぐことができる。
【００２３】
また、必要に応じて、主部品と分岐部品との接続によりコモンレール等の圧力容器、Ｔ字継手、十字継手等の継手構造を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態による流路分岐構造をコモンレールに適用した場合の断面図である。
【図２】主部品の縦断面図である。
【図３】分岐部品の縦断面図である。
【図４】エンドキャップの縦断面図である。
【図５】主部品と分岐部品及びエンドキャップとの接続構造を表す部分断面図である。
【図６】図５の６−６線に沿って見た断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による流路分岐構造に作用する応力の説明断面図である。
【図８】（ａ）は有限要素解析を行った際の本発明のモデルを表し、（ｂ）は従来の構成のモデルを表す。
【図９】本発明の第２実施形態による流路分岐構造を表す主要部断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による流路分岐構造を表す断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による流路分岐構造をＴ字継手構造に適用した場合の断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による流路分岐構造をＴ字継手構造に適用した場合の断面図であり、（ａ）は分解図、（ｂ）は組立図を示す。
【図１３】本発明の第６実施形態による流路分岐構造を十字継手構造に適用した場合の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態による流路分岐構造をコモンレールといった圧力容器に適用した場合の断面図である。
【００２７】
図において、流路分岐構造１０は、内部流体からの内圧が作用する主孔１２ａが形成された金属製の主部品１２と、主部品１２に接続されて複数の分岐孔１４ａ、１４ｂが形成される金属製の分岐部品１４とから構成される。そして、複数の主部品１２と複数の分岐部品１４とが交互に接続され、さらに端部に位置する主部品１２がエンドキャップ１６によって閉塞されることでコモンレールを構成しており、各主部品１２の主孔１２ａと各分岐部品１４の一方の分岐孔１４ａとが連通することでコモンレールの主管孔が構成されている。図１では、３つの主部品１２と２つの分岐部品１４とが示されているが、これは一例であり、必要なポートの数等に応じて任意の数の主部品１２と分岐部品１４を使用することができる。
【００２８】
図２に示したように、主部品１２は略円柱形状をなしており、円柱形状の両端部にはさらに小径の円柱状の凹部１２ｂが形成される。各凹部１２ｂの底部となる端壁面１２ｃ同士の間を貫通するようにして中心軸上に主孔１２ａが形成される。各凹部１２ｂの底部となる端壁面１２ｃは平坦面となっており、主孔１２ａは、平坦面となった端壁面１２ｃに開口している。
【００２９】
コモンレールの端部を構成する主部品１２に関しては、その凹部１２ｂの内周面にエンドキャップ１６と螺合するための雌ネジ１２ｄが形成される。
【００３０】
図３に示したように、分岐部品１４も略円柱形状をなしており、円柱形状の両端部にはさらに小径の円柱状の凸部１４ｃが形成される。凸部１４ｃは、前記主部品１２の凹部１２ｂ内に挿入可能となっており、凸部１４ｃの突出端となる端壁面１４ｄ（第１端壁面、第２端壁面）は平坦面となって、前記主部品１２の凹部１２ｂの端壁面１２ｃに対面して当接されると共に、その一部が主部品１２の主孔１２ａに対面するようになっている。
【００３１】
さらに、分岐部品１４の側周面の任意の位置には、円柱形状の第２凸部１４ｅが形成されており、第２凸部１４ｅには、同心上に円柱形状の凹部１４ｆが形成される。凹部１４ｆの底部となる端壁面１４ｇ（第３端壁面）は平坦面となっており、端壁面１４ｇは端壁面１４ｄに対して直交する方向を向いている。
【００３２】
分岐部品１４の一方の分岐孔１４ａは、一対の凸部１４ｃの端壁面１４ｄ同士を貫通するようにして、中心軸と平行に形成される。他方の分岐孔１４ｂは、一方の凸部１４ｃの端壁面１４ｄと第２凸部１４ｅの端壁面１４ｇ同士を貫通するようにして、中心軸に対して傾斜して形成される。分岐孔１４ａは各端壁面１４ｄに開口しており、分岐孔１４ｂは、端壁面１４ｄと端壁面１４ｇに開口しており、これら開口が適宜分岐ポートとなることができる。分岐孔１４ａ、１４ｂは、それぞれ主孔１２ａよりも小径となっており、互いに分離されている。
【００３３】
図４に示したように、エンドキャップ１６も略円柱形状をなしており、主部品１２側には円柱状の凸部１６ａが形成されている。凸部１６ａの突出端となる端壁面１６ｂは平坦面となっており、凸部１６ａの外周面には雄ネジ１６ｃが形成されている。
【００３４】
図５及び図６に詳細に示したように、主部品１２と分岐部品１４との接続付近においては、２つの部品を接続する第１接続部品１８と第２接続部品２０とが設けられる。
【００３５】
第１接続部品１８は、主部品１２及び分岐部品１４の両端部に跨がり外側に配設される。また、主部品１２の端部の外周面には雄ネジ１２ｅが形成されており、雄ネジ１２ｅには、第２接続部品２０が螺着される。第１接続部品１８は、第２接続部品２０によって分岐部品１４の方への移動が制限されており、その先端の内周面には雌ネジ１８ａが形成されている。分岐部品１４の端部の外周面には雄ネジ１４ｈが形成されており、雄ネジ１４ｈは、第１接続部品１８の雌ネジ１８ａにねじ込まれる。このねじ込みを行うことで、主部品１２の凹部１２ｂ内に分岐部品１４の凸部１４ｃが挿入されて、凹部１２ｂの底部となる端壁面１２ｃと凸部１４ｃの突出端となる端壁面１４ｄとが当接して突き当てられてシールが確立される。第１接続部品１８を回転させてねじ込みを行うことで、分岐部品１４又は主部品１２を回転させずに両者を接続することができる。
【００３６】
凸部１４ｃが凹部１２ｂ内に挿入されて端壁面１２ｃと端壁面１４ｄとが確実に当接されるために、凹部１２ｂの内径が凸部１４ｃの外径よりも僅かに大きくなっており、且つ、凹部１２ｂの軸方向長さは凸部１４ｃの軸方向長さよりも短くなっている。従って、主部品１２の凹部１２ｂの外側と分岐部品１４の凸部１４ｃの外側との間には、僅かな隙間が形成されている。
【００３７】
エンドキャップ１６と主部品１２の端部との間においては、主部品１２の雌ネジ１２ｄにエンドキャップ１６の凸部１６ａがねじ込まれる。このねじ込みを行うことで、主部品１２の凹部１２ｂの底部となる端壁面１２ｃとエンドキャップ１６の凸部１６ａの突出端となる端壁面１６ｂとが当接して突き当てられてシールが確立される。
【００３８】
また、図示は省略するものの、分岐管１４の第２凸部１４ｅにおいても、端壁面１４ｇと、別途の管路が形成された部材との端壁面が互いに当接して突き当てられてシールが確立されるものとする。
【００３９】
以上のように構成される流路分岐構造１０が適用されたコモンレールにおいては、主孔１２ａに各分岐部品１４の分岐孔１４ａ、１４ｂがそれぞれ連通され、且つ分岐孔１４ａと分岐孔１４ｂとが互いに分離されるために、流路が分岐される。主部品１２の主孔１２ａ及び分岐部品１４の一方の分岐孔１４ａが主管路を構成し、他方の分岐孔１４ｂの端壁面１４ｇにおける開口がポートとなる。ポートが閉じた状態において、主管路に内部流体が貯留されて非常に高い内圧が生じる。
【００４０】
図７に示すように、分岐部品１４の分岐部分付近には、端壁面１４ｄの一部が主孔１２ａに対面しているために、主孔１２ａの内部流体から圧縮応力σｚが作用する。よって、分岐部品１４の分岐部分付近は、分岐孔１４ａ、１４ｂのそれぞれのフープ張力によって引張応力σｔを受けるものの、従来の主孔のフープ張力の引張応力との合成ではなく、圧縮応力との合成となる。従って、従来に比較して応力集中を十分に低減させることができ、疲労破壊の発生を防ぐことができる。
【００４１】
さらに、主部品１２と分岐部品１４とは、主として端壁面１２ｃと端壁面１４ｄとの間で直接当接し、それ以外では直接に接合又は当接していないので、主部品１２から分岐部品１４への引張応力の伝達を防ぐという観点でも有利な構造となっている。
【００４２】
こうして、応力集中を避けることができるので、各部品を小型化及び軽量化することができる。従って、作業性が向上し、部品製造時の熱処理の際、特に冷却時における温度勾配の均一化を図ることができるので、部品の材料組織の不均一を防ぎ、品質向上を図ることができる。また、部品の材質として、特別に強度の高い材料を使用する必要はなく、廉価な材料を用いることができるので、材料費の低減を図ることができる。
【００４３】
また、主部品１２と分岐部品１４とに部品が分離されているために、それぞれの加工が簡単になっている。
【００４４】
図８は、有限要素解析を行った際のモデルを表している。図８（ａ）は、主部品１２の軸方向長さをＬ１＝１５０ｍｍ、外径をＤ１＝７０ｍｍ、主孔１２ａの内径をＤ２＝１９．９ｍｍ、分岐部品１４の軸方向の長さをＬ２＝８０ｍｍ、分岐孔１４ａ、１４ｂの内径をＤ３＝３ｍｍ、凸部１４ｃの外径をＤ４＝３６ｍｍとした本発明に対応するモデルである。図８（ｂ）は、従来の主管孔と分岐孔とが直交する構成を表しており、部品の全長をＬ３＝３９６ｍｍ、外径をＤ１＝７０ｍｍ、主孔の内径をＤ２＝１９．９ｍｍ、分岐孔の内径をＤ３＝３ｍｍとしたモデルである。
【００４５】
それぞれのモデルに用いられる部品は、密度７８５０ｋｇ／ｍ3、ヤング率２０００００ＭＰａ、せん断弾性係数７６９２０ＭＰａ、ポアソン比０．３として、それぞれに１４０ＭＰａの内圧が作用するものとして解析を行った結果、図８（ａ）に示すモデルでは、最大応力が、分岐孔１４ｂのポート（即ち端壁面１４ｇ側）付近Ａ１において約２０２ＭＰａであり、分岐孔１４ｂの分岐（即ち、端壁面１４ｄ側）付近Ａ２においては約１８５ＭＰａが最大であった。分岐孔１４ａは分岐孔１４ｂよりも低い応力を示した。
【００４６】
これに対して、図８（ｂ）に示す従来形態のモデルでは、分岐孔１４ｂの主孔１２ａとの交差地点Ａ４において約５５１ＭＰａと非常に高い応力集中がみられた。
【００４７】
従って、主部品１２に関して同じ外径（Ｄ１＝７０ｍｍ）と主孔の内径（Ｄ２＝１９．９ｍｍ）の寸法とした場合には、応力集中を半分以下に低減できることがわかった。
【００４８】
さらに、図８（ａ）のモデルにおいて、主部品１２の外径をＤ１＝５０ｍｍとし、他の条件を同じとして解析を行った結果、最も高い応力は、主孔１２ａの中央部分付近Ａ３での約２２７Ｍａであり、分岐孔１４ｂにおいては、ポート（即ち端壁面１４ｇ側）付近Ａ１で最大約２０５ＭＰａ、分岐（即ち、端壁面１４ｄ側）付近Ａ２においても約２００ＭＰａであった。
【００４９】
従って、本発明の構成によれば、主部品の外径をある程度従来の構成よりも小さく（７０ｍｍ→５０ｍｍ）しても応力集中の低減効果は有効である。よって、各部品を小型化及び軽量化することができることが分かった。
【００５０】
図９は、第２実施形態の主要部を表しており、前実施形態と同一・同様な部材は同一の符号を付し、同様な構成の詳細説明を省略する。この実施形態では、分岐部品１４の主部品１２の主孔１２ａに対向する端壁面１４ｄの部分が平坦面ではなく凹曲面となっている。凹曲面とすることで、加工性は第１実施形態に比較して複雑化するものの、分岐部品１４の分岐部分付近における圧縮応力が確実に作用するために、第１実施形態と同様に応力集中を効果的に低減させることができる。
【００５１】
図１０は、第３実施形態を表しており、前実施形態と同一・同様な部材は同一の符号を付し、同様な構成の詳細説明を省略する。この実施形態では、各分岐部品１４がさらに多くの分岐ポートを備えるようにしたものである。このため、分岐部品１４には、分岐ポートを構成するための第２凸部１４ｅが複数設けられている。そして、一つの分岐孔１４ｂが一方の凸部１４ｃの端壁面１４ｄ（第１端壁面）と一方の第２凸部１４ｅの端壁面１４ｇ（第３端壁面）同士を貫通するのに対して、別の分岐孔１４ｂが他方の凸部１４ｃの端壁面１４ｄ（第２端壁面）と他方の第２凸部１４ｅの端壁面１４ｇ（第４端壁面）同士を貫通している。尚、分岐孔１４ａは、中心軸に対して傾斜させることも可能である。
【００５２】
さらには、各端壁面１４ｄに２つ以上の分岐孔１４ｂを開口させることで、各分岐部品１４にさらに多くの分岐ポートを設けることも可能である。
【００５３】
尚、以上の各実施形態では、主部品１２に凹部１２ｂを設け、分岐部品１４に該凹部１２ｂに挿入される凸部１４ｃを設けており、これによって、主部品１２の大径の主孔１２ａの周囲の肉厚を確保することができるようになっているが、これに限るものではなく、主部品１２に凸部を設け、分岐部品１４に該凸部に挿入される凹部を設けても適用可能であり、応力集中低減効果は同様に得られる。
【００５４】
図１１は、本発明の第４実施形態による流路分岐構造を継手構造に適用した場合の断面図である。
【００５５】
この実施形態では、３つの主部品２２とその間に接続された分岐部品２４とによってＴ字継手構造が構成されている。本実施形態における主部品２２は配管、流体機器又は継手用接続部品であり、分岐部品２４が継手部品となっている。
【００５６】
主部品２２には、主孔２２ａが形成されており、その端部の凹部２２ｂの底部となる端壁面２２ｃに主孔２２ａが開口しており、この開口が接続ポートに相当する。また、凹部２２ｂの内周面には雌ネジ２２ｄが形成される。尚、３つの主部品２２は完全に同一の構成をなしている必要はなく、また、主部品２２の分岐部品２４と接続される側とは反対側の部分は任意の構造とすることができるので、図示を省略している。
【００５７】
分岐部品２４は３つの凸部２４ｂを有しており、各凸部２４ｂの突出端は端壁面、即ち、第１端壁面２４ｃ、第２端壁面２４ｄ、第３端壁面２４ｅとなっており、凸部２４ｂの外周面には雄ネジ２４ｇが形成される。
【００５８】
分岐部品２４内には、複数の分岐孔２４ａが形成され、１つの分岐孔２４ａが第１端壁面２４ｃと第２端壁面２４ｄとの間を貫通しており、他の分岐孔２４ａが第１端壁面２４ｃと第３端壁面２４ｅとの間を貫通しており、さらに他の分岐孔２４ａが第２端壁面２４ｄと第３端壁面２４ｅとの間を貫通している。分岐孔２４ａは互いに交わらないように分岐部品２４内で立体的に設けられる。
【００５９】
主部品２２の凹部２２ｂの内周面に形成された雌ネジ２２ｄに分岐部品２４の凸部２４ｃの外周面に形成された雄ネジ２４ｇをねじ込んで、端壁面２２ｃと端壁面２４ｃ〜ｅとを当接させて突き当ててシールを確立する。
【００６０】
従来の継手構造では、分岐孔の交差部分は応力集中が発生するおそれがあったが、本実施形態では、前実施形態と同じ作用によって分岐付近における応力集中が低減されるために、耐久性の向上を図ることができ、各部品を小型化及び軽量化することができる。
【００６１】
図１２は、本発明の第５実施形態による流路分岐構造を継手構造に適用した場合の断面図であり、前実施形態と同一・同様な部材は同一の符号を付し、同様な構成の詳細説明を省略する。
【００６２】
本実施形態では、主部品２２に凹部２２ｂの代わりに凸部２２ｂ’が形成されており、凸部２２ｂ’の突出端が端壁面２２ｃとなっており、凸部２２ｂ’の外周面に雄ネジ２２ｄ’が形成される。
【００６３】
分岐部品２４には、凸部２４ｂの代わりに凹部２４ｂ’が形成されており、凹部２４ｂ’の底部は端壁面、即ち、第１端壁面２４ｃ、第２端壁面２４ｄ、第３端壁面２４ｅとなっており、凹部２４ｂ’の内周面には雌ネジ２４ｇ’が形成される。
【００６４】
以上のように凸部と凹部との関係が逆になっても、主部品２２と分岐部品２４とが別部品となっており、分岐部品２４は主部品２２の主孔２２ａの内部流体から圧縮応力を受けるだけであり、主部品２２からの引張応力が分岐部品２４に伝達することを防ぐことができるので、第４実施形態と同様に作用させることができる。
【００６５】
図１３は、本発明の第６実施形態による流路分岐構造を継手構造に適用した場合の断面図であり、前実施形態と同一・同様な部材は同一の符号を付し、同様な構成の詳細説明を省略する。
【００６６】
本実施形態では、４つの主部品２２とその間に接続された分岐部品２４とによって十字継手構造が構成されている。本実施形態における主部品２２は配管、流体機器又は継手用接続部品であり、分岐部品２４が継手部品となっている。
【００６７】
本実施形態では、分岐部品２４は４つの凹部２４ｂ’を有しており、各凹部２４ｂ’の底部は端壁面、即ち、第１端壁面２４ｃ、第２端壁面２４ｄ、第３端壁面２４ｅ、第４端壁面２４ｆとなっている。
【００６８】
そして、図１２の分岐孔２４ａに加えて、第４端壁面２４ｆと、第１〜第３端壁面２４ｃ〜ｅとをそれぞれ貫通する分岐孔２４ａが形成されている。これらの分岐孔２４ａは互いに交わらないように分岐部品２４内で立体的に設けられる。
【００６９】
これによって、各主部品２２の主孔２２ａからそれぞれ３つの分岐孔２４ａに分岐させることができるようになり、十字継手構造を構成することができる。
【００７０】
尚、以上に説明した各実施形態において、各端壁面は平坦面または一部凹曲面となっていたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、端壁面の少なくとも一部を段面、凹面、凸面、テーパ面、球面とすることも可能であり、主部品と分岐部品との間のシールは、平坦面同士の突き当てに限らず、テーパ面または球面による突き当てによるシール、または銅合金等のシールを介在してもよい。また、以上に説明した各実施形態において、主部品と分岐部品のいずれか一方に凸部、他方に凸部が挿入される凹部を設けて、これらの凹部の底部及び凸部の突出端に端壁面を形成していたが、これに限るものではなく、凹部及び凸部を省略し、凹部及び凸部を設けることなく端壁面を形成してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 流路分岐構造
１２、２２ 主部品
１２ａ、２２ａ 主孔
１２ｂ、２２ｂ 凹部
２２ｂ’ 凸部
１２ｃ、２２ｃ 端壁面
１４、２４ 分岐部品
１４ａ、１４ｂ、２４ａ 分岐孔
１４ｃ 凸部
１４ｄ 端壁面（第１端壁面、第２端壁面）
１４ｇ 端壁面（第３端壁面、第４端壁面）
２４ｂ 凸部
２４ｂ’ 凹部
２４ｃ 端壁面（第１端壁面）
２４ｄ 端壁面（第２端壁面）
２４ｅ 端壁面（第３端壁面）
２４ｆ 端壁面（第４端壁面）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を分岐する流路分岐構造であって、内部流体からの内圧が作用する主孔が形成された主部品と、該主部品に接続される分岐部品とからなり、前記主部品の主孔は主部品の端壁面に開口しており、前記分岐部品は、前記端壁面及び前記主孔の開口に対面する第１端壁面を有し、さらに分岐部品には、第１端壁面に開口して主孔に連通し、主孔よりも小径で互いに分離された複数の分岐孔が形成されることを特徴とする流路分岐構造。
【請求項２】
前記分岐部品の前記第１端壁面は、前記主孔の開口に対面する部分が平坦面又は凹曲面となっていることを特徴とする請求項１記載の流路分岐構造。
【請求項３】
前記分岐部品には第１端壁面とは異なる少なくとも第２端壁面及び第３端壁面が形成されており、前記複数の分岐孔の１つは分岐部品の第１端壁面と第２端壁面との間を貫通している一方で、前記複数の分岐孔の別の分岐孔は、分岐部品の第１端壁面と第３端壁面との間を貫通していることを特徴とする請求項１又は２記載の流路分岐構造。
【請求項４】
前記分岐部品の第２端壁面は、別の主部品の主孔の開口に対面することを特徴とする請求項３記載の流路分岐構造。
【請求項５】
前記分岐部品には、さらに第２端壁面と第３端壁面との間を貫通する分岐孔が形成されることを特徴とする請求項３又は４記載の流路分岐構造。
【請求項６】
前記分岐部品にはさらに第４端壁面が形成されており、分岐部品には、さらに第２端壁面と第４端壁面との間を貫通する分岐孔が形成されることを特徴とする請求項３又は４記載の流路分岐構造。
【請求項７】
分岐部品には、さらに第１端壁面と第４端壁面と間を貫通する分岐孔と、第２端壁面と第３端壁面との間を貫通する分岐孔とが形成されることを特徴とする請求項６記載の流路分岐構造。
【請求項８】
主部品と分岐部品のいずれか一方に凸部が形成され、該凸部の突出端が前記端壁面又は前記第１端壁面となり、主部品と分岐部品のいずれか他方に凹部が形成され、該凹部の底部が前記端壁面又は前記第１端壁面となっており、前記凸部が前記凹部に挿入されて、前記主孔の周囲で主部品の端壁面と分岐部品の第１端壁面とが当接されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の流路分岐構造。
【請求項９】
前記主部品の端壁面と分岐部品の第１端壁面とは突き当てられてそれらの間にシールが確保され、突き当てられた以外に、主部品と分岐部品の境界には隙間が存在することを特徴とする請求項８記載の流路分岐構造。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の流路分岐構造を備え、前記主部品と前記分岐部品とが交互に接続されたコモンレール。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の流路分岐構造を備え、前記複数の主部品の間に前記分岐部品が接続された継手構造。
【請求項１】
流路を分岐する流路分岐構造であって、内部流体からの内圧が作用する主孔が形成された主部品と、該主部品に接続される分岐部品とからなり、前記主部品の主孔は主部品の端壁面に開口しており、前記分岐部品は、前記端壁面及び前記主孔の開口に対面する第１端壁面を有し、さらに分岐部品には、第１端壁面に開口して主孔に連通し、主孔よりも小径で互いに分離された複数の分岐孔が形成されることを特徴とする流路分岐構造。
【請求項２】
前記分岐部品の前記第１端壁面は、前記主孔の開口に対面する部分が平坦面又は凹曲面となっていることを特徴とする請求項１記載の流路分岐構造。
【請求項３】
前記分岐部品には第１端壁面とは異なる少なくとも第２端壁面及び第３端壁面が形成されており、前記複数の分岐孔の１つは分岐部品の第１端壁面と第２端壁面との間を貫通している一方で、前記複数の分岐孔の別の分岐孔は、分岐部品の第１端壁面と第３端壁面との間を貫通していることを特徴とする請求項１又は２記載の流路分岐構造。
【請求項４】
前記分岐部品の第２端壁面は、別の主部品の主孔の開口に対面することを特徴とする請求項３記載の流路分岐構造。
【請求項５】
前記分岐部品には、さらに第２端壁面と第３端壁面との間を貫通する分岐孔が形成されることを特徴とする請求項３又は４記載の流路分岐構造。
【請求項６】
前記分岐部品にはさらに第４端壁面が形成されており、分岐部品には、さらに第２端壁面と第４端壁面との間を貫通する分岐孔が形成されることを特徴とする請求項３又は４記載の流路分岐構造。
【請求項７】
分岐部品には、さらに第１端壁面と第４端壁面と間を貫通する分岐孔と、第２端壁面と第３端壁面との間を貫通する分岐孔とが形成されることを特徴とする請求項６記載の流路分岐構造。
【請求項８】
主部品と分岐部品のいずれか一方に凸部が形成され、該凸部の突出端が前記端壁面又は前記第１端壁面となり、主部品と分岐部品のいずれか他方に凹部が形成され、該凹部の底部が前記端壁面又は前記第１端壁面となっており、前記凸部が前記凹部に挿入されて、前記主孔の周囲で主部品の端壁面と分岐部品の第１端壁面とが当接されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の流路分岐構造。
【請求項９】
前記主部品の端壁面と分岐部品の第１端壁面とは突き当てられてそれらの間にシールが確保され、突き当てられた以外に、主部品と分岐部品の境界には隙間が存在することを特徴とする請求項８記載の流路分岐構造。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の流路分岐構造を備え、前記主部品と前記分岐部品とが交互に接続されたコモンレール。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の流路分岐構造を備え、前記複数の主部品の間に前記分岐部品が接続された継手構造。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１１２３５３（Ｐ２０１２−１１２３５３Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３８９８（Ｐ２０１０−２６３８９８）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００３３８８）東京計器株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００３３８８）東京計器株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
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