特開 2023-151266 フランジ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023151266

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】フランジ

(51)【国際特許分類】

   F16L 23/032 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

F16L23/032

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022060785

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】303047034

【氏名又は名称】株式会社ジャパンエンジンコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】阪口 真帆

(72)【発明者】

【氏名】岡村 英生

【テーマコード（参考）】

3H016

【Ｆターム（参考）】

3H016AB05

3H016AC01

(57)【要約】

【課題】応力集中による破損を抑制することができるフランジを提供すること。
【解決手段】本発明の一態様であるフランジは、隅部および辺部を有する環状のフランジであって、前記隅部を形成する隅形成部を有する第１フランジ部材と、前記辺部を形成する辺形成部を有し、前記第１フランジ部材に接合される第２フランジ部材と、を備える。前記隅形成部は、所定の曲率半径を有し、前記隅部の内周面を形成する円弧面と、前記円弧面の端部から離間する方向に延在し、前記辺形成部に接合される延在部と、を備える。前記延在部と前記辺形成部との接合部は、前記曲率半径と前記辺形成部の幅とをもとに設定される離間距離以上、前記円弧面の端部から離間している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

隅部および辺部を有する環状のフランジであって、
前記隅部を形成する隅形成部を有する第１フランジ部材と、
前記辺部を形成する辺形成部を有し、前記第１フランジ部材に接合される第２フランジ部材と、
を備え、
前記隅形成部は、
所定の曲率半径を有し、前記隅部の内周面を形成する円弧面と、
前記円弧面の端部から離間する方向に延在し、前記辺形成部に接合される延在部と、
を備え、
前記延在部と前記辺形成部との接合部は、前記曲率半径と前記辺形成部の幅とをもとに設定される離間距離以上、前記円弧面の端部から離間している、
ことを特徴とするフランジ。

【請求項2】

前記離間距離は、前記曲率半径の増加に伴い減少し、前記曲率半径の減少に伴い増加する、
ことを特徴とする請求項１に記載のフランジ。

【請求項3】

締結部材を挿通する挿通穴をさらに備え、
前記延在部と前記辺形成部との接合部は、前記挿通穴から外れるように位置する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のフランジ。

【請求項4】

前記第１フランジ部材および前記第２フランジ部材は、各々複数である、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載のフランジ。

【請求項5】

前記第１フランジ部材は、前記隅形成部と一体に形成された前記辺形成部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のフランジ。

【請求項6】

当該フランジは、舶用ディーゼルエンジンの燃焼用気体を流通させる配管の周縁端部に設けられる、
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のフランジ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フランジに関するものである。

【背景技術】

【0002】

船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンにおいては、燃焼用気体等の流体を流通させる各種管には、当該流体を扱う冷却器等の装置または他の管と接合するためのフランジが設けられている。一般に、フランジは、流体の流路を囲む環状に形成され、管の周縁端部に設けられる。当該フランジは、ボルト等の締結部材により、対象とする装置の開口端部または管の周縁端部に設けられた他のフランジと接合される。これにより、これらの装置と管、または管同士が接合される。

【0003】

上記のようなフランジの一例として、従来、複数の板状部材を環状に接合することによって形成されるものがある。例えば、図８Ａに示すように、従来のフランジ２０１は、４つの板状部材２０２～２０５からなり、板状部材２０２、２０４の各端面と板状部材２０３、２０５の各端部側面とを接合することにより、矩形の環状に形成される。また、図８Ｂに示すように、従来のフランジ２１１は、４つの板状部材２１２～２１５からなり、板状部材２１２、２１４の各端面と板状部材２１３、２１５の各端面とを接合することにより、矩形の環状に形成される。これら従来のフランジ２０１、２１１の各板状部材同士の接合は、例えば、溶接等によって行われる（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９－３２３１７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、管のフランジにおいては、管の内部を流れる流体の圧力がフランジの内周面側から加わり、これにより、当該フランジの隅部（特に内周面の角部）に応力集中が発生する。上述した従来のフランジ２０１、２１１に例示されるように、複数の板状部材同士を接合して形成されるフランジでは、当該フランジの応力集中部が当該板状部材同士の接合部（例えば図８Ａ、８Ｂに示す接合部２０６、２１６）に位置している。このため、当該板状部材同士の接合部が応力集中の影響を受けて、フランジの破損を招来する恐れがある。このようなフランジの問題は、例えば、舶用ディーゼルエンジンの燃焼用気体等の高圧な流体を流通させる管のフランジにおいて顕著に生じる。

【0006】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、応力集中による破損を抑制することができるフランジ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】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るフランジは、隅部および辺部を有する環状のフランジであって、前記隅部を形成する隅形成部を有する第１フランジ部材と、前記辺部を形成する辺形成部を有し、前記第１フランジ部材に接合される第２フランジ部材と、を備え、前記隅形成部は、所定の曲率半径を有し、前記隅部の内周面を形成する円弧面と、前記円弧面の端部から離間する方向に延在し、前記辺形成部に接合される延在部と、を備え、前記延在部と前記辺形成部との接合部は、前記曲率半径と前記辺形成部の幅とをもとに設定される離間距離以上、前記円弧面の端部から離間している、ことを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係るフランジは、上記の発明において、前記離間距離は、前記曲率半径の増加に伴い減少し、前記曲率半径の減少に伴い増加する、ことを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係るフランジは、上記の発明において、締結部材を挿通する挿通穴をさらに備え、前記延在部と前記辺形成部との接合部は、前記挿通穴から外れるように位置する、ことを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係るフランジは、上記の発明において、前記第１フランジ部材および前記第２フランジ部材は、各々複数である、ことを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係るフランジは、上記の発明において、前記第１フランジ部材は、前記隅形成部と一体に形成された前記辺形成部をさらに備える、ことを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係るフランジは、上記の発明において、当該フランジは、舶用ディーゼルエンジンの燃焼用気体を流通させる配管の周縁端部に設けられる、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、応力集中によるフランジの破損を抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るフランジの一構成例を示す模式図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係るフランジを構成する複数の板状部材の一例を示す模式図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係るフランジを形成する複数の板状部材の接合位置を説明するための図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係るフランジを構成する複数のフランジ部材の切抜き方法を説明するための図である。

【図5】図５は、材料板からの一体型フランジの切抜き方法を説明するための図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係るフランジの一適用例を示す模式図である。

【図7】図７は、本発明の実施形態に係るフランジの一変形例を示す模式図である。

【図8A】図８Ａは、従来のフランジの第一例を示す模式図である。

【図8B】図８Ｂは、従来のフランジの第二例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、添付図面を参照して、本発明に係るフランジの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。

【0016】

（フランジの構成）
まず、本発明の実施形態に係るフランジの構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るフランジの一構成例を示す模式図である。図２は、本発明の実施形態に係るフランジを構成する複数の板状部材の一例を示す模式図である。図２には、図１に示すフランジを当該板状部材別に分割した状態が示されている。本発明の実施形態に係るフランジ１は、隅部および辺部を有する環状のフランジであり、例えば図１に示すように、中心軸Ｃの方向から見た平面視で矩形（本実施形態では正方形）をなす。なお、中心軸Ｃは、フランジ１が設けられる管（図示せず）の中心軸である。当該管によって形成される流路１０５は、図１に示すように、フランジ１の内側に囲まれる。このようなフランジ１は、複数の板状部材、例えば図１、２に示すように、２つの第１フランジ部材２、３と、２つの第２フランジ部材４、５とを備える。

【0017】

第１フランジ部材２、３の各々は、フランジ１の隅部を形成する隅形成部を有する板状部材の一例である。本実施形態において、第１フランジ部材２、３の各々は、例えば、フランジ１における一対の隅部と、当該一対の隅部間の辺部とを一体に形成する。このような第１フランジ部材２、３のうち、図１、２に示すように、第１フランジ部材２は一対の隅形成部２１、２２と辺形成部２３とを有し、第１フランジ部材３は一対の隅形成部３１、３２と辺形成部３３とを有する。

【0018】

一対の隅形成部２１、２２は、フランジ１における一対の隅部を形成する板状部材である。図１に示すように、隅形成部２１は、例えば、矩形の環状をなすフランジ１が有する４つの隅部のうち１つの隅部（図１では左上の隅部）を形成するものである。詳細には、図１、２に示すように、隅形成部２１は、隅形成部本体２４と、延在部２５と、円弧面２６とを有する。

【0019】

隅形成部本体２４は、隅形成部２１のうち、フランジ１における１つの隅部と同じ構造を有する部分である。例えば、隅形成部本体２４は、図１に示すように、フランジ１における左上の隅部と同様に、角（出隅）を含む外周面と円弧状の内周面（後述の円弧面２６）とを有する。また、図１、２に示すように、隅形成部本体２４の両端部２４ａ、２４ｂのうち、一方の端部２４ａは当該内周面の一方の円弧端部（円弧面２６の円弧端部２６ａ）に位置し、他方の端部２４ｂは当該内周面の他方の円弧端部（円弧面２６の円弧端部２６ｂ）に位置する。

【0020】

延在部２５は、隅形成部２１のうち、上述の隅形成部本体２４から延在する部分である。詳細には、図１、２に示すように、延在部２５は、隅形成部本体２４の一方の端部２４ａから第２フランジ部材４の辺形成部４１に向かって延在するように、隅形成部本体２４と継ぎ目なく一体に形成される。ここで、隅形成部本体２４の円弧状の内周面は、後述する円弧面２６である。延在部２５は、この円弧面２６の端部（図１、２に示す円弧端部２６ａ）から離間する方向に延在している。例えば、当該方向は、円弧端部２６ａにおける接線方向、すなわち、隅形成部本体２４の端部２４ａに対して垂直な方向である。このような延在部２５の端部（図２に示す延在端部２５ａ）は、図１に示すように、第２フランジ部材４の辺形成部４１に接合される。延在部２５は、この辺形成部４１とともに、フランジ１の辺部を形成する。

【0021】

円弧面２６は、隅形成部２１のうち、フランジ１の隅部における円弧状の内周面を形成するものである。詳細には、図１、２に示すように、円弧面２６は、所定の曲率半径Ｒを有する円弧状の面であり、隅形成部本体２４の内周面に該当する。円弧面２６は、フランジ１の４つの隅部うち、この隅形成部本体２４に対応する左上の隅部の内周面を形成する。また、図１、２に示すように、円弧面２６の両端部（円弧端部２６ａ、２６ｂ）のうち、一方の円弧端部２６ａは、上述した延在部２５側の円弧端部であり、隅形成部本体２４と延在部２５との境界部（すなわち端部２４ａ）に位置する。他方の円弧端部２６ｂは、辺形成部２３側の円弧端部であり、隅形成部本体２４と辺形成部２３との境界部（すなわち端部２４ｂ）に位置する。

【0022】

また、隅形成部２２は、図１に示すように、フランジ１が有する４つの隅部のうち１つの隅部（図１では左下の隅部）を形成するものである。詳細には、図１、２に示すように、隅形成部２２は、隅形成部本体２７と、延在部２８と、円弧面２９とを有する。なお、本実施形態において、隅形成部２２は、上述した隅形成部２１と対をなすものである。このような隅形成部２２は、図１、２に示すように、第１フランジ部材２における辺形成部２３を挟んで隅形成部２１と対称的に形成されている。

【0023】

すなわち、図１、２に示すように、隅形成部本体２７は、辺形成部２３を挟んで、上述した隅形成部本体２４と対称的に形成される。このような隅形成部本体２７は、例えば、フランジ１における左下の隅部と同様の外周面と内周面（後述の円弧面２９）とを有する。また、隅形成部本体２７の両端部２７ａ、２７ｂのうち、一方の端部２７ａは当該内周面の一方の円弧端部（円弧面２９の円弧端部２９ａ）に位置し、他方の端部２７ｂは当該内周面の他方の円弧端部（円弧面２９の円弧端部２９ｂ）に位置する。

【0024】

また、図１、２に示すように、延在部２８は、辺形成部２３を挟んで、上述した隅形成部本体２４からの延在部２５と対称的に形成される。すなわち、延在部２８は、隅形成部本体２７の一方の端部２７ａから第２フランジ部材５の辺形成部５１に向かって延在するように、隅形成部本体２７と継ぎ目なく一体に形成される。詳細には、図１、２に示すように、延在部２８は、隅形成部本体２７の円弧状の内周面である円弧面２９の端部（円弧端部２９ａ）から離間する方向に延在している。例えば、当該方向は、円弧端部２９ａにおける接線方向、すなわち、隅形成部本体２７の端部２７ａに対して垂直な方向である。このような延在部２８の端部（図２に示す延在端部２８ａ）は、図１に示すように、第２フランジ部材５の辺形成部５１に接合される。延在部２８は、この辺形成部５１とともに、フランジ１の辺部を形成する。

【0025】

また、図１、２に示すように、円弧面２９は、辺形成部２３を挟んで、上述した隅形成部２１の円弧面２６と対称的に形成される。すなわち、円弧面２９は、隅形成部本体２７の内周面に該当する、曲率半径Ｒの円弧面である。円弧面２９は、フランジ１の４つの隅部うち、この隅形成部本体２７に対応する左下の隅部の内周面を形成する。また、図１、２に示すように、円弧面２９の両端部（円弧端部２９ａ、２９ｂ）のうち、一方の円弧端部２９ａは、延在部２８側の円弧端部であり、隅形成部本体２７と延在部２８との境界部（すなわち端部２７ａ）に位置する。他方の円弧端部２９ｂは、辺形成部２３側の円弧端部であり、隅形成部本体２７と辺形成部２３との境界部（すなわち端部２７ｂ）に位置する。

【0026】

辺形成部２３は、フランジ１が有する複数（図１では４つ）の辺部のうち１つの辺部を形成するものである。詳細には、図１、２に示すように、辺形成部２３は、隅形成部２１、２２の間に介在するように、隅形成部２１、２２と継ぎ目なく一体に形成される。すなわち、辺形成部２３の一端部は一方の隅形成部本体２４の端部２４ｂと一致し、辺形成部２３の他端部は他方の隅形成部本体２７の端部２７ｂと一致する。このような辺形成部２３は、フランジ１における４つの辺部のうち、上述した隅形成部２１、２２によって各々形成される一対の隅部（図１では左上の隅部および左下の隅部）の間に介在する辺部を形成する。

【0027】

また、図１、２に示すように、第１フランジ部材３は、フランジ１を形成する際の配置の向きが上述の第１フランジ部材２と異なる（例えば中心軸Ｃ周りに１８０°反転した向きである）こと以外、上述の第１フランジ部材２と同じ構造を有する。

【0028】

詳細には、図１、２に示すように、第１フランジ部材３は、一対の隅形成部３１、３２と辺形成部３３とを有する。一対の隅形成部３１、３２は、上述の第１フランジ部材２における一対の隅形成部２１、２２が各々中心軸Ｃ周りに１８０°反転した構造のものである。すなわち、隅形成部３１は、フランジ１における、隅形成部２１とは対称的な位置の隅部（図１では右上の隅部）を形成する。隅形成部３２は、フランジ１における、隅形成部２２とは対称的な位置の隅部（図１では右下の隅部）を形成する。

【0029】

このような一対の隅形成部３１、３２のうち、隅形成部３１は、図１、２に示すように、隅形成部本体３４と、延在部３５と、円弧面３６とを有する。隅形成部本体３４は、隅形成部３１のうち、フランジ１における１つの隅部と同じ構造を有する部分である。例えば、隅形成部本体３４は、図１に示すように、フランジ１における右上の隅部と同様の外周面と内周面（後述の円弧面３６）とを有する。また、図１、２に示すように、隅形成部本体３４の両端部３４ａ、３４ｂのうち、一方の端部３４ａは当該内周面の一方の円弧端部（円弧面３６の円弧端部３６ａ）に位置し、他方の端部３４ｂは当該内周面の他方の円弧端部（円弧面３６の円弧端部３６ｂ）に位置する。

【0030】

延在部３５は、隅形成部３１のうち、上述の隅形成部本体３４から延在する部分である。詳細には、図１、２に示すように、延在部３５は、隅形成部本体３４の一方の端部３４ａから第２フランジ部材４の辺形成部４１に向かって延在するように、隅形成部本体３４と継ぎ目なく一体に形成される。すなわち、延在部３５は、隅形成部本体３４の円弧状の内周面である円弧面３６の端部（図１、２に示す円弧端部３６ａ）から離間する方向に延在している。例えば、当該方向は、円弧端部３６ａにおける接線方向、すなわち、隅形成部本体３４の端部３４ａに対して垂直な方向である。このような延在部３５の端部（図２に示す延在端部３５ａ）は、図１に示すように、第２フランジ部材４の辺形成部４１に接合される。延在部３５は、この辺形成部４１とともに、フランジ１の辺部を形成する。

【0031】

円弧面３６は、隅形成部３１のうち、フランジ１の隅部における円弧状の内周面を形成するものである。詳細には、図１、２に示すように、円弧面３６は、上述した第１フランジ部材２の円弧面２９と同様に曲率半径Ｒの円弧面であり、隅形成部本体３４の内周面に該当する。円弧面３６は、フランジ１の４つの隅部うち、この隅形成部本体３４に対応する右上の隅部の内周面を形成する。また、図１、２に示すように、円弧面３６の両端部（円弧端部３６ａ、３６ｂ）のうち、一方の円弧端部３６ａは、上述した延在部３５側の円弧端部であり、隅形成部本体３４と延在部３５との境界部（すなわち端部３４ａ）に位置する。他方の円弧端部３６ｂは、辺形成部３３側の円弧端部であり、隅形成部本体３４と辺形成部３３との境界部（すなわち端部３４ｂ）に位置する。

【0032】

また、隅形成部３２は、図１、２に示すように、隅形成部本体３７と、延在部３８と、円弧面３９とを有する。なお、本実施形態において、隅形成部３２は、上述した隅形成部３１と対をなすものである。このような隅形成部３２は、図１、２に示すように、第１フランジ部材３における辺形成部３３を挟んで隅形成部３１と対称的に形成されている。

【0033】

すなわち、図１、２に示すように、隅形成部本体３７は、辺形成部３３を挟んで、上述した隅形成部本体３４と対称的に形成される。このような隅形成部本体３７は、例えば、フランジ１における右下の隅部と同様の外周面と内周面（後述の円弧面３９）とを有する。また、隅形成部本体３７の両端部３７ａ、３７ｂのうち、一方の端部３７ａは当該内周面の一方の円弧端部（円弧面３９の円弧端部３９ａ）に位置し、他方の端部３７ｂは当該内周面の他方の円弧端部（円弧面３９の円弧端部３９ｂ）に位置する。

【0034】

また、図１、２に示すように、延在部３８は、辺形成部３３を挟んで、上述した隅形成部本体３４からの延在部３５と対称的に形成される。すなわち、延在部３８は、隅形成部本体３７の一方の端部３７ａから第２フランジ部材５の辺形成部５１に向かって延在するように、隅形成部本体３７と継ぎ目なく一体に形成される。詳細には、図１、２に示すように、延在部３８は、隅形成部本体３７の円弧状の内周面である円弧面３９の端部（円弧端部３９ａ）から離間する方向に延在している。例えば、当該方向は、円弧端部３９ａにおける接線方向、すなわち、隅形成部本体３７の端部３７ａに対して垂直な方向である。このような延在部３８の端部（図２に示す延在端部３８ａ）は、図１に示すように、第２フランジ部材５の辺形成部５１に接合される。延在部３８は、この辺形成部５１とともに、フランジ１の辺部を形成する。

【0035】

また、図１、２に示すように、円弧面３９は、辺形成部３３を挟んで、上述した隅形成部３１の円弧面３６と対称的に形成される。すなわち、円弧面３９は、隅形成部本体３７の内周面に該当する、曲率半径Ｒの円弧面である。円弧面３９は、フランジ１の４つの隅部うち、この隅形成部本体３７に対応する右下の隅部の内周面を形成する。また、図１、２に示すように、円弧面３９の両端部（円弧端部３９ａ、３９ｂ）のうち、一方の円弧端部３９ａは、延在部３８側の円弧端部であり、隅形成部本体３７と延在部３８との境界部（すなわち端部３７ａ）に位置する。他方の円弧端部３９ｂは、辺形成部３３側の円弧端部であり、隅形成部本体３７と辺形成部３３との境界部（すなわち端部３７ｂ）に位置する。

【0036】

辺形成部３３は、例えばフランジ１が有する４つの辺部のうち、上述した第１フランジ部材２の辺形成部２３とは対称的な位置の辺部を形成するものである。詳細には、図１、２に示すように、辺形成部３３は、隅形成部３１、３２の間に介在するように、隅形成部３１、３２と継ぎ目なく一体に形成される。すなわち、辺形成部３３の一端部は一方の隅形成部本体３４の端部３４ｂと一致し、辺形成部３３の他端部は他方の隅形成部本体３７の端部３７ｂと一致する。このような辺形成部３３は、フランジ１における４つの辺部のうち、上述した隅形成部３１、３２によって各々形成される一対の隅部（図１では右上の隅部および右下の隅部）の間に介在する辺部を形成する。

【0037】

また、第２フランジ部材４、５は、フランジ１の辺部を形成する辺形成部を有する板状部材の一例である。本実施形態において、第２フランジ部材４、５は、例えば、互いに同じ直線状の構造を有する。詳細には、図１、２に示すように、第２フランジ部材４、５は、各々、辺形成部４１、５１を有する。

【0038】

第２フランジ部材４の辺形成部４１は、フランジ１が有する複数の辺部のうち１つの辺部を形成するものである。詳細には、図１、２に示すように、辺形成部４１は、その長手方向の両側から、第１フランジ部材２の隅形成部２１と第１フランジ部材３の隅形成部３１とに接合される。この際、辺形成部４１の長手方向における両端部（図２に示す辺端部４１ａ、４１ｂ）のうち、一方の辺端部４１ａは隅形成部２１の延在部２５に接合され、他方の辺端部４１ｂは隅形成部３１の延在部３５に接合される。すなわち、第１フランジ部材２と第２フランジ部材４との接合部１１は、延在端部２５ａと辺端部４１ａとの接合部である。第１フランジ部材３と第２フランジ部材４との接合部１２は、延在端部３５ａと辺端部４１ｂとの接合部である。このような辺形成部４１は、フランジ１における４つの辺部のうち、上述した隅形成部２１、３１によって各々形成される一対の隅部の間に介在する辺部（図１では上側の辺部）を形成する。

【0039】

第２フランジ部材５の辺形成部５１は、例えばフランジ１が有する４つの辺部のうち、上述した第２フランジ部材４の辺形成部４１とは対称的な位置の辺部を形成するものである。詳細には、図１、２に示すように、辺形成部５１は、その長手方向の両側から、第１フランジ部材２の隅形成部２２と第１フランジ部材３の隅形成部３２とに接合される。この際、辺形成部５１の長手方向における両端部（図２に示す辺端部５１ａ、５１ｂ）のうち、一方の辺端部５１ａは隅形成部２２の延在部２８に接合され、他方の辺端部５１ｂは隅形成部３２の延在部３８に接合される。すなわち、第１フランジ部材２と第２フランジ部材５との接合部１３は、延在端部２８ａと辺端部５１ａとの接合部である。第１フランジ部材３と第２フランジ部材５との接合部１４は、延在端部３８ａと辺端部５１ｂとの接合部である。このような辺形成部５１は、フランジ１における４つの辺部のうち、上述した隅形成部２２、３２によって各々形成される一対の隅部の間に介在する辺部（図１では下側の辺部）を形成する。

【0040】

また、フランジ１は、図１、２に示すように、結合穴６を備えている。結合穴６は、フランジ１が設けられた管を接合するためのボルト等の締結部材を挿通する挿通穴（貫通穴）の一例である。例えば図１、２に示すように、結合穴６は、フランジ１を形成する第１フランジ部材２、３および第２フランジ部材４、５に複数設けられている。これら複数の結合穴６は、図１に示すように、上述した第１フランジ部材２、３と第２フランジ部材４、５との接合部１１、１２、１３、１４のいずれとも重ならない位置に設けられる。なお、結合穴６の数は、図１、２に示すものに限定されず、管の接合（フランジ１の締結）に必要な数であればよい。また、結合穴６の内周面には、ねじ山が設けられていても設けられていなくてもよい。

【0041】

なお、上述した第１フランジ部材２、３および第２フランジ部材４、５の素材としては、例えば、鉄等の金属または合金が挙げられる。また、第１フランジ部材２、３と第２フランジ部材４、５との接合方法としては、例えば、溶接等が挙げられる。

【0042】

（接合位置）
つぎに、フランジ１を形成する第１フランジ部材２、３と第２フランジ部材４、５との接合位置について説明する。図３は、本発明の実施形態に係るフランジを形成する複数の板状部材の接合位置を説明するための図である。上述した第１フランジ部材２、３と第２フランジ部材４、５との接合部１１、１２、１３、１４（図１参照）は、フランジ１の各隅部の内周面端部（円弧端部）から所定の距離以上離間している。

【0043】

例えば、図３に示すように、フランジ１の一隅部において、第１フランジ部材３の延在部３５と第２フランジ部材４の辺形成部４１との接合部１２は、離間距離Ｙ以上、隅形成部３１の円弧面３６（隅形成部本体３４の内周面）から離間している。離間距離Ｙは、隅形成部３１の円弧面３６から、延在部３５と辺形成部４１との接合部１２までの離間距離の下限値であり、図３に示すように、延在部３５側の円弧端部３６ａの位置Ｐ２から接合部１２の位置Ｐ３までの距離として定義される。このような離間距離Ｙは、円弧端部３６ａと接合部１２との離間方向における位置Ｐ１、Ｐ２間の距離Ｘと、フランジ１の辺部の板幅Ｗとを用い、下記の式（１）によって表される。
Ｙ＝ａＸ＋Ｗ ・・・（１）

【0044】

式（１）において、係数ａは、例えば、－１以上－０．５以下の負の定数である。特に、係数ａとしては、－０．８が好ましい。板幅Ｗは、例えば、図３に示すように辺形成部３３の板幅である。また、図３に示すように、位置Ｐ１は辺形成部３３側の円弧端部３６ｂの位置であり、位置Ｐ２は延在部３５側の円弧端部３６ａの位置である。このような位置Ｐ１、Ｐ２間の距離Ｘは、円弧面３６の曲率半径Ｒに等しい。したがって、離間距離Ｙは、円弧面３６の曲率半径Ｒと辺形成部３３の板幅Ｗとをもとに設定される。

【0045】

ここで、フランジ１の隅部には、フランジ１が設けられた管の流路１０５（図１参照）を流通する流体（例えば圧縮ガス等の高圧な流体）の圧力の影響により、応力集中が発生する。この応力集中を低減するために、フランジ１の隅部の内周面は、曲率半径Ｒの円弧面（例えば図１に示す円弧面２６、２９、３６，３９）にしている。これにより、当該隅部での応力集中を、内周側に角を有する従来のフランジの隅部（図８Ａ、８Ｂ参照）に比べて低減することができる。しかし、複数の第１フランジ部材２、３および第２フランジ部材４、５を接合して形成されるフランジ１においては、これらの部材同士の接合部（例えば図１に示す接合部１１、１２、１３、１４）を当該フランジ１の隅部から離間して、当該接合部が応力集中によって破損しないようにする必要がある。

【0046】

例えば、図３に示すように、フランジ１の一隅部における延在部３５と辺形成部４１との接合部１２の位置Ｐ３は、上記の式（１）に基づく離間距離Ｙ以上、当該隅部の内周面（円弧面３６）の円弧端部３６ａから離間した位置に設定される。また、当該隅部の応力集中は、円弧面３６の曲率半径Ｒの増加に伴い低減される。この場合、接合部１２の位置Ｐ３は、応力集中が低減した分、当該隅部側へ近づけることができる。すなわち、離間距離Ｙは、曲率半径Ｒの増加に伴い減少する。一方、円弧面３６の曲率半径Ｒが減少するに伴い、当該隅部の応力集中は増大する。この場合、接合部１２の位置Ｐ３は、この応力集中から逃れるために、当該隅部から、より離間する必要がある。すなわち、離間距離Ｙは、曲率半径Ｒの減少に伴い増加する。

【0047】

また、フランジ１が設けられる管の流路１０５に着目すると、流路１０５を囲むフランジ１の内周面は、曲率半径Ｒの増加に伴い、中心軸Ｃの方向から見た平面視で円形に近づく。この場合、フランジ１は、流路１０５に通じる開口部を狭める傾向にある。これとは逆に、流路１０５を囲むフランジ１の内周面は、曲率半径Ｒの減少に伴い、中心軸Ｃの方向から見た平面視で矩形に近づく。この場合、フランジ１は、流路１０５に通じる開口部を広げる傾向にある。すなわち、曲率半径Ｒの増加は、フランジ１の隅部における応力集中の低減に有効であるが、管の流路１０５を狭めることになる。曲率半径Ｒの減少は、管の流路１０５の確保に有効であるが、フランジ１の隅部の応力集中を増大させることになる。したがって、管の流路１０５を十分に確保しつつフランジ１の隅部における応力集中を十分に低減するためには、曲率半径Ｒは、所定の条件を満足するように設定されることが好ましい。例えば、上記の式（１）において、曲率半径Ｒ（＝距離Ｘ）は、フランジ１の板幅Ｗの１．２５倍未満という条件を満足し、且つ、当該板幅Ｗは、６０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下という条件を満足することが好ましい。

【0048】

また、図３に示すように、延在部３５と辺形成部４１との接合部１２は、フランジ１に結合穴６を形成する際のフランジ１の破損を防止するために、フランジ１に形成される結合穴６から外れるように位置する。例えば、円弧端部３６ａの位置Ｐ２と結合穴６が形成される位置Ｐ４との間の距離が、上記の式（１）によって算出される離間距離Ｙに等しい場合、接合部１２の位置は、この位置Ｐ４よりも円弧端部３６ａから離間した位置Ｐ５に設定される。この場合、円弧端部３６ａの位置Ｐ２から接合部１２の位置Ｐ５までの離間距離は、上記の式（１）による離間距離Ｙよりも大きい値となる。これにより、フランジ１の隅部（応力集中部）から接合部１２をより離間させるとともに、接合部１２と結合穴６とを互いに重ならないように位置させることができる。

【0049】

なお、図３では、フランジ１の第１フランジ部材３と第２フランジ部材４との接合部１２の位置について説明したが、フランジ１における残りの接合部１１、１３、１４の各位置についても、上記接合部１２の位置と同様に設定される。

【0050】

（フランジ部材の切抜き方法）
つぎに、上述したフランジ１を構成する第１フランジ部材２、３および第２フランジ部材４、５の切抜き方法について説明する。図４は、本発明の実施形態に係るフランジを構成する複数のフランジ部材の切抜き方法を説明するための図である。第１フランジ部材２、３および第２フランジ部材４、５は、材料となる金属板等の板材から切り抜かれる。

【0051】

詳細には、図４に示すように、材料板８は、金属または当該金属を含む合金等からなり、例えば矩形状に形成された板材である。この材料板８のうち、枠状の外側部８ａからは、２つの第１フランジ部材２、３が切り抜かれる。また、この外側部８ａに囲まれる内側部８ｂからは、２つの第２フランジ部材４、５が切り抜かれる。なお、これら複数の部材を材料板８から切り抜く手法としては、例えば、レーザ加工等が挙げられる。また、上記内側部８ｂのうち、第２フランジ部材４、５の切抜き後に残った部分は、例えば、廃材として処理される。

【0052】

上記のように切り抜かれた第１フランジ部材２、３および第２フランジ部材４、５は、互いに接合される。詳細には、図４に示すように、第１フランジ部材２の一方の延在端部２５ａには第２フランジ部材４の辺端部４１ａが接合され、第１フランジ部材２の他方の延在端部２８ａには第２フランジ部材５の辺端部５１ａが接合される。また、第１フランジ部材３の一方の延在端部３５ａには第２フランジ部材４の辺端部４１ｂが接合され、第１フランジ部材３の他方の延在端部３８ａには第２フランジ部材５の辺端部５１ｂが接合される。これら部材同士の接合手法としては、例えば、溶接等が挙げられる。

【0053】

なお、上記延在端部２５ａ、３５ａと辺端部４１ａ、４１ｂとの各接合部は、図１に示した接合部１１、１２に各々該当する。上記延在端部２８ａ、３５ａと辺端部５１ａ、５１ｂとの各接合部は、図１に示した接合部１３、１４に各々該当する。

【0054】

上述した第１フランジ部材２、３および第２フランジ部材４、５の接合により、矩形の環状をなすフランジ１が形成される。その後、フランジ１のうち接合部１１、１２、１３、１４を除く部位には、図１に示したように、複数の結合穴６が形成される。このようにして、フランジ１が製造される。

【0055】

一方、図５は、材料板からの一体型フランジの切抜き方法を説明するための図である。図５に示すように、一体型フランジ１０は、複数の部材を接合して形成されるものではなく、一体の環状部材からなるフランジである。なお、一体型フランジ１０は、複数の部材同士の接合部（継ぎ目）が無いこと以外、上述したフランジ１と同様の構造を有する。

【0056】

詳細には、図５に示すように、材料板９から、枠状の外側部９ａが一体型フランジ１０として切り抜かれる。このようにして、一体型フランジ１０が得られる。図５には示されていないが、一体型フランジ１０には、図１に示したフランジ１と同様に複数の結合穴６が形成される。

【0057】

ここで、この一体型フランジ１０の切抜き（製造）では、図５に示すように、材料板９のうち、外側部９ａに囲まれる内側部９ｂが、一体型フランジ１０の形成に利用されず、全て廃材として処理される。このため、材料板９に占める廃材（内側部９ｂ）の割合が、一体型フランジ１０の製造に有効活用される外側部９ａの割合に比べて非常に多く、材料板９から一体型フランジ１０を製造する際の歩留まり（材料効率）が悪い。延いては、製造コストが増大する。

【0058】

これに対し、本発明の実施形態に係るフランジ１では、図４に示したように、複数の第１フランジ部材２、３および第２フランジ部材４、５が、材料板８のうち、これらの部材の各々の形状に合った部分から各々切り抜かれている。特に、材料板８の内側部８ｂから第２フランジ部材４、５が切り抜かれることにより、当該内側部８ｂが、フランジ１の構成部材として有効活用されている。このため、材料板８に占める廃材の割合を、一体型フランジ１０の製造の場合に比べて低く抑えることができる。これに加え、フランジ１の製造に必要な材料板８のサイズを、一体型フランジ１０の材料板９に比べて小型化することができる。これにより、フランジ１を製造する際の歩留まり（材料効率）が向上し、製造コストを低減することができる。

【0059】

（適用例）
つぎに、本発明の実施形態に係るフランジ１の適用例について説明する。図６は、本発明の実施形態に係るフランジの一適用例を示す模式図である。フランジ１は、例えば図６に示すように、舶用ディーゼルエンジン１００の配管を接合するためのフランジとして適用される。

【0060】

詳細には、図６に示すように、フランジ１は、舶用ディーゼルエンジン１００の空気導管１０３に適用される。舶用ディーゼルエンジン１００は、例えば、外部から取り込まれた空気等の燃焼用気体を圧縮する過給機１０１と、過給機１０１によって圧縮された燃焼用気体を冷却する空気冷却器１０２とを備えている。空気導管１０３は、舶用ディーゼルエンジン１００の燃焼用気体を流通させる配管の一例であり、図６に示すように、過給機１０１と空気冷却器１０２とを連通する。フランジ１は、空気導管１０３の周縁端部に取り付けられ、空気導管１０３の中途部と空気冷却器１０２の筐体上端部との接合に用いられる。これら空気導管１０３と空気冷却器１０２との接合は、フランジ１における複数の結合穴６に挿通したボルト等の締結部材の締結によって行われる。

【0061】

以上、説明したように、本発明の実施形態に係るフランジは、隅部および辺部を有する環状のフランジであって、前記隅部を形成する隅形成部を有する第１フランジ部材と、前記辺部を形成する辺形成部を有し、前記第１フランジ部材に接合される第２フランジ部材と、を備えている。また、前記隅形成部は、所定の曲率半径を有し、前記隅部の内周面を形成する円弧面と、前記円弧面の端部から離間する方向に延在し、前記辺形成部に接合される延在部と、を備えるようにし、前記延在部と前記辺形成部との接合部は、前記曲率半径と前記辺形成部の幅とをもとに設定される離間距離以上、前記円弧面の端部から離間するようにしている。

【0062】

このため、前記延在部と前記辺形成部との接合部を、当該フランジの隅部における応力集中部から十分に離間させることができる。これにより、前記接合部が当該応力集中の影響を受けて破損する事態を回避することができ、この結果、フランジの応力集中による破損を抑制することができる。

【0063】

また、本発明の実施形態に係るフランジでは、前記円弧面の端部からの前記接合部の離間距離を、前記曲率半径の増加に伴い減少し、前記曲率半径の減少に伴い増加するように設定している。このため、当該フランジの隅部における応力集中の減少に伴い前記離間距離を減少させ、前記応力集中の増大に伴い前記離間距離を増加させることができる。これにより、前記接合部の位置を、当該フランジの隅部から無駄に離間させず、前記応力集中の程度に応じて、当該フランジの隅部から適度に離間した位置に設定することができる。この結果、前記延在部および前記辺形成部の各長さを、目的とするフランジの形状に合わせて適度に設定できることから、前記第１フランジ部材および前記第２フランジ部材を材料板から効率よく切り抜くことができ、当該フランジの製造時の材料効率を向上させるとともに製造コストを低減することができる。

【0064】

また、本発明の実施形態に係るフランジでは、前記延在部と前記辺形成部との接合部を、当該フランジに形成される結合穴（締結部材を挿通する挿通穴）から外れる位置に形成している。このため、当該フランジにおいて前記接合部と前記結合穴とが重なる事態を回避することができ、これにより、前記結合穴の形成時における前記接合部の破損を防止することができる。

【0065】

（変形例）
つぎに、本発明の実施形態の変形例に係るフランジについて説明する。図７は、本発明の実施形態に係るフランジの一変形例を示す模式図である。この変形例に係るフランジ１Ａは、上述した実施形態に係るフランジ１とは異なる数の板状部材、例えば図７に示すように、４つの第１フランジ部材２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂと、４つの第２フランジ部材４、４Ａ、５、５Ａとを備える。その他の構成は上述した実施形態と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

【0066】

図７に示すように、第１フランジ部材２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂは、各々、フランジ１Ａの隅部を形成する隅形成部を有する部材である。詳細には、第１フランジ部材２Ａは、隅形成部本体２４と、延在部２５、２５Ａとを有する。延在部２５Ａは、フランジ１Ａにおける配置の向きが延在部２５と異なること以外、当該延在部２５と同様の構造を有する。第１フランジ部材２Ｂは、隅形成部本体２７と、延在部２８、２８Ａとを有する。延在部２８Ａは、フランジ１Ａにおける配置の向きが延在部２８と異なること以外、当該延在部２８と同様の構造を有する。第１フランジ部材３Ａは、隅形成部本体３４と、延在部３５、３５Ａとを有する。延在部３５Ａは、フランジ１Ａにおける配置の向きが延在部３５と異なること以外、当該延在部３５と同様の構造を有する。第１フランジ部材３Ｂは、隅形成部本体３７と、延在部３８、３８Ａとを有する。延在部３８Ａは、フランジ１Ａにおける配置の向きが延在部３８と異なること以外、当該延在部３８と同様の構造を有する。

【0067】

第２フランジ部材４Ａ、５Ａは、フランジ１Ａの辺部を形成する辺形成部を有する部材である。具体的には、第２フランジ部材４Ａの辺形成部は、第１フランジ部材２Ａ，２Ｂ間の辺部を形成する。第２フランジ部材５Ａの辺形成部は、第１フランジ部材３Ａ，３Ｂ間の辺部を形成する。第２フランジ部材４Ａ、５Ａは、フランジ１Ａにおける配置の向きが第２フランジ部材４、５と異なること以外、当該第２フランジ部材４、５と同様の構造を有する。

【0068】

また、図７に示すように、第１フランジ部材２Ａの延在部２５の端部は第２フランジ部材４の辺端部に接合され、第１フランジ部材２Ａの延在部２５Ａの端部は第２フランジ部材４Ａの辺端部に接合される。第１フランジ部材２Ｂの延在部２８の端部は第２フランジ部材５の辺端部に接合され、第１フランジ部材２Ｂの延在部２８Ａの端部は第２フランジ部材４Ａの辺端部に接合される。第１フランジ部材３Ａの延在部３５の端部は第２フランジ部材４の辺端部に接合され、第１フランジ部材３Ａの延在部３５Ａの端部は第２フランジ部材５Ａの辺端部に接合される。第１フランジ部材３Ｂの延在部３８の端部は第２フランジ部材５の辺端部に接合され、第１フランジ部材３Ｂの延在部３８Ａの端部は第２フランジ部材５Ａの辺端部に接合される。これらの部材同士の各接合部の位置は、上述した実施形態の接合部１１、１２、１３、１４の位置と同様に設定される。

【0069】

上述した変形例に係るフランジ１Ａにおいても、構成部材の数が異なること以外、上述した実施形態と同様に構成しているので、上述した実施形態と同様の作用効果を享受する。また、フランジ１Ａは、上述した実施形態に係るフランジ１よりも多くの部材によって構成しているので、フランジ１Ａの複数の構成部材を材料板から一層効率よく切り抜くことができ、これにより、フランジ１Ａの製造時の材料効率をより向上することができる。

【0070】

なお、上述した実施形態および変形例では、フランジを構成する第１フランジ部材および第２フランジ部材の各数を２つまたは４つにしていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第１フランジ部材および第２フランジ部材は、各々、１つであってもよいし、複数であってもよい。

【0071】

また、上述した実施形態および変形例では、フランジが設けられる管の流路の中心軸方向から見た平面視で矩形（具体的には正方形）のフランジを例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本発明に係るフランジの上記平面視での形状は、長方形であってもよいし、三角形であってもよいし、四角形以上の多角形であってもよい。

【0072】

また、上述した実施形態および変形例では、互いに対称的な構造を有する第１フランジ部材および第２フランジ部材を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上述した第１フランジ部材および第２フランジ部材は、各部材同士で対称的な構造を有していなくてもよい。

【0073】

また、上述した実施形態および変形例では、舶用ディーゼルエンジンの燃焼用気体を流通する配管に適用されるフランジを例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本発明に係るフランジが適用される配管は、舶用ディーゼルエンジン以外の内燃機関の配管であってもよいし、内燃機関以外の配管であってもよい。また、当該配管は、燃焼用気体以外の流体、例えば、燃料等の液体を流通させる配管であってもよい。

【0074】

また、上述した実施形態および変形例では、フランジにおける各辺部の幅（例えば図３に示す辺形成部３３、４１の各板幅Ｗ）を互いに同じ値としていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、フランジにおける各辺部の幅は、互いに異なる値であってもよい。或いは、当該フランジには、互いに異なる値の幅と互いに同じ値の幅とが混在していてもよい。

【0075】

また、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態および変形例に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

【符号の説明】

【0076】

１、１Ａ フランジ
２、２Ａ、２Ｂ、３、３Ａ、３Ｂ 第１フランジ部材
４、４Ａ、５、５Ａ 第２フランジ部材
６ 結合穴
８、９ 材料板
８ａ、９ａ 外側部
８ｂ、９ｂ 内側部
１０ 一体型フランジ
１１、１２、１３、１４ 接合部
２１、２２、３１、３２ 隅形成部
２３、３３ 辺形成部
２４、２７、３４、３７ 隅形成部本体
２４ａ、２４ｂ、２７ａ、２７ｂ、３４ａ、３４ｂ、３７ａ、３７ｂ 端部
２５、２５Ａ、２８、２８Ａ、３５、３５Ａ、３８、３８Ａ 延在部
２５ａ、２８ａ、３５ａ、３８ａ 延在端部
２６、２９、３６、３９ 円弧面
２６ａ、２６ｂ、２９ａ、２９ｂ、３６ａ、３６ｂ、３９ａ、３９ｂ 円弧端部
４１、５１ 辺形成部
４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂ 辺端部
１００ 舶用ディーゼルエンジン
１０１ 過給機
１０２ 空気冷却器
１０３ 空気導管
１０５ 流路
２０１、２１１ 従来のフランジ
２０２、２０３、２０４、２０５、２１２、２１３、２１４、２１５ 板状部材
２０６、２１６ 接合部
Ｃ 中心軸
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５ 位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】