JP2007132271A - 消音器並びにこれに用いるインナーピース - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、消音器の内部に設けられている連通パイプに対して、インナーピースを取り付けるだけで、容易に消音効果を高めることができるインナーピース、並びにこれを用いた消音器を開発することを技術課題としたものである。
【解決手段】本発明のインナーピース２を用いた消音器１は、排気管３に連なる筐体部１０と、この筐体部１０内に設けられる消音室１２と、この消音室１２間相互または消音室１２と、外部とを連通する連通管１５を具え、入口側連通管１５Ａから出口側連通管１５Ｂに向けて、排気を消音室１２内を通過させることにより排気の音圧レベルを低下させる装置において、前記連通管１５には排気の入口よりも下流側にインナーピース２が設けられて成り、このインナーピースは、排気側上流側に向かって窄まる管状部２０を有し、この管状部２０周面には複数の通気孔２１を具えて成ることを特徴として成るものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、種々の作動エネルギーを、燃料の燃焼によって得る作動機関が燃焼ガスを排出する際に出す騒音を低減させるための消音器並びに、その消音効果の発揮を担うインナーピースに関するものである。

例えばガソリンエンジン等をシリンダー内で爆発燃焼させて機械的な動力を得るエンジンあっては、排気ガスの放出に伴って大きな爆発音や排気騒音を生じる。
このため、マフラーやエキゾーストパイプ等、排気ガスの放出経路には、この種の騒音を低減させるための消音器が組み込まれている。
この消音器としては、図に示すように排気ガスの放出経路の下流側（大気開放端）に取り付ける密閉した箱状等の容積部材をしたものが広く用いられている。
この消音器は、その内部を複数の消音室に区画されており、エキゾーストパイプから送り出され排気ガスは、消音器内の各消音室を通過し、その間に排気圧や爆発音などの騒音のレベルを低下していく（特許文献１）。

このような消音器にあっては、更に消音効果を高めるためには、その内部を更に多くの消音室に区画する必要があり、仮に消音器自体の大きさを変えずに部屋数を多くした場合には、個々の部屋の容量（容積）が減り排気ガスの流れ抵抗が増大してしまい、その結果としてエンジン出力に大きな影響を与えてしまう。このため、消音効果を求めると、必然的に消音器自体も大きくなり、重量の増加が不可避であった。

もちろん他の手法としては、例えば排気ガスの騒音を吸収すべく経路の壁面をいわゆるパンチングメタルにして、その周りに吸音材を巻き付けた消音器などもある（特許文献２）。
しかしながら、上述の隔壁を設けて複数の消音室を具えたタイプに比べ流れ抵抗を抑えることができるものの、この場合でも充分な消音効果を得るためにはその排気ガスの経路を充分確保しなければならず結果として消音装置自体を大きくしなければならない。
特開昭５８−２４１０号公報 特開２００２−１９５０２０号公報

本発明は、このような種々の背景ないしは条件を考慮してなされたものであり、消音器の内部に設けられている連通パイプに対して、インナーピースを取り付けるだけで、容易に消音効果を高めることができるインナーピース、並びにこれを用いた消音器を開発することを技術課題としたものである。

すなわち請求項１記載の消音器は、排気管の後端に連なる適宜容積の筐体部と、この筐体部内に設けられる複数の消音室と、この消音室間相互または消音室と、外部とを連通する連通管を具え、排気管に連なる入口側連通管から外部に連なる出口側連通管に向けて、音圧レベルを有する排気を消音室内を通過させることにより排気の音圧レベルを低下させる装置において、前記連通管には排気の入口よりも下流側にインナーピースが設けられて成り、このインナーピースは、排気側上流側に向かって窄まる管状部を有し、この管状部周面には複数の通気孔を具えて成ることを特徴として成るものである。

また請求項２記載の消音器については、前記要件に加え、前記インナーピースについては、出口側の連通管の下流端に設けられることを特徴として成るものである。

更にまた請求項３記載の消音器については、前記要件に加え、前記管状部については、テーパー状の窄まり形状とすることを特徴として成るものである。

更にまた請求項４記載のインナーピースは、排気上流側に向かって先窄まり状の管状部を有し、この管状部には複数の通気孔を設けられていることを特徴として成るものである。

更にまた請求項５記載のインナーピースについては、前記請求項４記載の要件に加え、前記先窄まり形状については、テーパー形状であることを特徴として成るものである。

更にまた請求項６記載のインナーピースについては、前記請求項４または５記載の要件に加え、前記管状部に対してその最大外径部とほぼ同じ外径寸法を有する等径外パイプが、管状部に対して外嵌状に設けられていることを特徴として成るものである。

まず請求項１、４記載の発明によれば、消音器の連通管内部にインナーピースを設けることにより音圧レベルを下げることができる。

まず請求項２記載の発明によれば、連通管に対してインナーピースを取り付ける際に、合理的に取り付けることができる。

まず請求項３、５記載の発明によれば、インナーピースの管状部の先窄まり形状について、簡便かつ合理的に成形加工が行える。

まず請求項６記載の発明によれば、既存の消音器の終端側等径パイプに対して、後付けが可能となり、現状の消音器の性能を向上させることができる。

本発明を実施するための最良の形態は、以下述べる実施例をその一つとするものであると共に、この技術思想に基づく種々の改良した実施例も含まれるものである。

図１に示すものは、本発明の消音器１並びにこれに取り付けられるインナーピース２を適用される機器の一例であるスノーモービルＶについて概略を示すものである。
この消音器１は、前記スノーモービルＶの、たとえば車体前方に設けられたエンジンＥから伸びる排気管３の下流端の端部に設けられるものであり、スノーモービルＶの車体構成上、後端部に設けられるものである。

以下、消音器１について説明する。
まず消音器１は、前記排気管３の後端部に連なる筐体部１０を有するものであり、この１０は一定容積の容積を有するものであり、胴部１０Ａに対し、その前後の端面に端面プレート１０Ｂを設け、例えば、カーリング加工、溶接等の手段により、一体化して筐体部１０を構成しているものである。
なお、端面プレート１０Ｂ、１０Ｃは、内側、外側との間を二枚の金属部材等を、間隔を空けて配置し、その間にインシュレーター材１１を備える。このインシュレーター材１１は、具体的には吸音作用、断熱作用あるいは共振防止作用を複合的に行うものであることが好ましい。
そして前記筐体部１０の内部は、複数の消音室１２に区画するものであり一例として本実施例では、前後二室にそのほぼ中央において、セパレータ１３によって区画しているものである。

そして、これらは複数の消音室１２と、筐体部１０の外部とを連通する連通管１５を配設するものであり符号１５Ａは前記排気管３と、接続される、外側の入口を有する入口側連通管であり、排気管３側の端面プレート１０Ｂを貫き、排気管３の反対側から隔たった消音室１２まで連通状態に構成されている。
更に、出口側連通管１５Ｂは、排気管３と接続される反対側と端面プレート１０Ｃを貫き、排気管３側の消音室１２と連通するものである。
なおこの入口側連通管１５Ａは、筐体部１０内における範囲で二重構造となり、その周囲にインシュレーター材１１が設けられている。またこれに伴って、インシュレーター材１１に吸音作用等をより効果的に発揮させるために、連通管１５によっては、その内側にパンチングメタル１６等を用いることが好ましい。
更に消音室１２Ａと消音室１２Ｂを貫く内部連通管１５Ｃを設ける。なおこの内部連通管１５Ｃは、それぞれ細径のパイプを複数用いたもので、断面積を入口側連通管１５Ａあるいは出口側連通管１５Ｂの断面積に相当するように構成される。

次に、この筐体部１０における連通管１５に対し取り付けられて消音効果（音圧レベルの低下効果）を発揮するインナーピース２について説明する。
インナーピース２は、排気熱等に対して充分に耐え得るものとして金属材料等により形成されているものであって、排気流の上流に向かって先窄まり状のテーパー部を有する管状部２０を有し、その管状部２０に対してその周囲に通気孔２１が設けられており、必要に応じて管状部２０の大径部に端部フランジ２２を構成し、この端部フランジ２２面上には必要に応じてボルト孔２３を具えているものである。
このインナーピース２は、前述の消音器１における筐体部１０に組み付けられるにあっては、連通管１５のうち出口側連通管１５Ｂの終端部に内嵌め状態に取り付けられることが一例として好ましい。

このような構成により、排気脈動（音圧レベルの挙動）を数理的解析については、必ずしも尽くされていない面もあるものの例えば図９に示すグラフのように排気量７５０ＣＣの４ストローク並列３気筒エンジンで１１０００ｒｐｍにおいて測定し、音圧レベルの低減が最も難しかった６３０ヘルツ帯〜３．１５キロヘルツ帯の音圧レベルの低下が確認されたものである。

〔他の実施例〕
なお本発明は、以上述べたような実施例を最良の実施形態の一つとするものであり、更にその技術思想において、種々の構成がとり得る。
まず、消音器１に対してインナーピース２の取付態様についても、前述のような出口側連通管１５Ｂの終端部に設けるほか、要はインナーピース２を排気の流れ下流側に設けるものであり、例えば図３に骨格的に示すように、入口側連通管１５Ａの下流側端部に設けるほか、内部連通管１５Ｃの途中や、更には出口側連通管１５Ｂの上流側の端部などに取り付けることも可能である。
また、これらについても一カ所に取り付けるのみならず、複数個所に取り付けることも差し支えない。

〔インナーピース形状についての他の実施例〕
次にインナーピース２自体の形態に関する他の実施例を説明する。
まずインナーピース２の全体の形状としては、請求項１で定義しているように、要するにインナーピース２は、排気流の上流側に向けて先窄まり状の管状部２０であることを要件とするものであるが、その形態は前述の実施例のようにテーパー状であることが最も自然であるものの、例えば図４（１）（２）に示すような、屈曲点を有する先窄まり状のものや、ある程度の段差を有する階段状に先窄まり状のものであってもよい。
また、図４（３）に示すように、例えばテーパー状の管状部２０を、複数一定間隔を保って一体形成したようなものであってもよい。

更にこのようなテーパー状を有するインナーピース２を構成する具体的な手法としては種々の形態が考慮し得る。
図５（１）に示すものはブランクシート（インナーピース素材２０Ａ）の形状を扇状にした金属素材の斜辺をつなぎ合わせてテーパー状の管体部としたものであるが、図５（２）に示すものは、プレス成形した二枚のインナーピース素材２０Ａをその外縁部の合わせ縦リブ２４の部分により、溶接、ブレージング等の手法により一体化しテーパー状にするものである。
また図６（１）に示すものは、出発素材を円パイプ状部材とし、その外部の余剰分を成形外しぼりリブ２５として、全体をテーパー状にしたものである。更に図６（２）に示すものは、先の実施例とは逆に円パイプをテーパー状に成形するにあたって、その余剰部分を成形内しぼりリブ２６として、全体をテーパー状にしたものである。
また図６（３）に示すように、この成形外しぼりリブ２５を形成するにあたっては、そのものの存在を更に利用して、その成形外しぼりリブ２５をそれぞれ全体として斜設して、排気流を一定の方向に導くようにしてもよい。

また成形外しぼりリブ２５に関しては、余剰素材を完全に接合させず、図６（４）に示すようにＵ字状断面とし、ここに排気流を導き得るようにしても差し支えない。

前記通気孔２１についての改変し得る種々の実施形態について説明する。図１や図２に示す符号２１Ａは、先に述べたように円孔タイプ通気孔であり、管状部２０の周面上に、このものを多数穿設するようにしてもよい。もちろんこの場合や、後に述べる他の通気孔２１に関する実施例において共通するが、通気孔２１については、管状部２０の範囲に対して、例えばパンチングメタル１６のように、均等に孔部を配置させるほか、図７（１）に示すような部分的に偏在させて配置させることも差し支えない。
更に図７（２）に示すものは、目皿タイプ通気孔２１Ｂであり、管状部２０外側の一部を内側に内窪み状にするようにした通気孔２１である。
また図７（３）に示すものは、フラップタイプ通気孔２１Ｃである。
更にまた図７（４）に示すものは、一例として目皿タイプ通気孔２１Ｂの通気孔２１の配置を全体としてスパイラル状にしたスパイラルタイプ通気孔２１Ｄである。もちろんこのスパイラルタイプ通気孔２１Ｄの通気孔２１は、目皿タイプのものだけでなく、円孔タイプ、フラップタイプなどの通気孔２１を適用することも差し支えない。

更に図８に示すものは、例えば消音器１が既存のものであり、このものに後付けする場合のことを考慮したものである。
このものは、その取り付けのためにその管状部２０に対し、更にアウターパイプ２８を組み合わせ、このアウターパイプ２８の上流側の端部を例えば既存のテープパイプの端部に対してクランプバンド２９によって外嵌固定するようにしたインナーピース２の実施例である。

本発明のインナーピース並びにこれを用いた消音器の使用状態を示した斜視図と、このものの構造を示した一部透視斜視図である。 本発明の消音器を示すものであり、（１）は取付状態を示す断面図であり、（２）はインナーピースの構造を示した側面図である。 本発明のインナーピースを複数取付形態を示す断面図である。 本発明のインナーピースの形状に関する種々の実施形態を示す説明図であり、（１）（２）は先窄まり状の管状部についての他の実施例を示す断面図であり、（３）はインナーピース内部に別途管状部を追加した実施例を示す斜視図と断面図である。 本発明のインナーピースについての種々の実施例について示す説明図であり、（１）は扇状のブランクシートを用いた実施例を示した説明図であり、（２）は管状部を２分割した部材を張り合わせる実施例を示した説明図である。 本発明に関するインナーピース管状部の先窄まりの形成方法を示す説明図であり、（１）と（２）は円筒状の出発部材からプレス加工によって成形する方法を示したものであり、（３）は排気流を規制するようにしたものを示す斜視図であり、（４）はリブ部の断面を示した斜視図である。 本発明のインナーピースの周面上に設けられる通気孔についての種々の実施例を示した説明図であり、（１）と（４）は通気孔の配置に関する他の実施例を示した概念図であり、（２）と（３）は通気孔の形状に関する他の実施例を示した斜視図である。 本発明のインナーピースを既存の消音器に対して後付けできるようにした他の実施例を示す斜視図である。 本発明のインナーピースを取り付ける前と、取り付けた後との排気の音圧レベルを比較したグラフである。

符号の説明

１ 消音器
２ インナーピース
３ 排気管
１０ 筐体部
１０Ａ 胴部
１０Ｂ 端面プレート
１０Ｃ 端面プレート
１１ インシュレーター材
１２ 消音室
１２Ａ 消音室
１２Ｂ 消音室
１３ セパレータ
１５ 連通管
１５Ａ 入口側連通管
１５Ｂ 出口側連通管
１５Ｃ 内部連通管
１６ パンチングメタル
２０ 管状部
２０Ａ インナーピース素材
２１ 通気孔
２１Ａ 円孔タイプ通気孔
２１Ｂ 目皿タイプ通気孔
２１Ｃ フラップタイプ通気孔
２１Ｄ スパイラルタイプ通気孔
２２ 端部フランジ
２３ ボルト孔
２４ 合わせ縦リブ
２５ 成形外しぼりリブ
２６ 成形内しぼりリブ
２８ アウターパイプ
２９ クランプバンド
Ｖ スノーモービル
Ｅ エンジン

Claims (6)

1. 排気管の後端に連なる適宜容積の筐体部と、この筐体部内に設けられる複数の消音室と、この消音室間相互または消音室と、外部とを連通する連通管を具え、排気管に連なる入口側連通管から外部に連なる出口側連通管に向けて、音圧レベルを有する排気を消音室内を通過させることにより排気の音圧レベルを低下させる装置において、前記連通管には排気の入口よりも下流側にインナーピースが設けられて成り、このインナーピースは、排気側上流側に向かって窄まる管状部を有し、この管状部周面には複数の通気孔を具えて成ることを特徴とする消音器。
2. 前記インナーピースは、出口側の連通管の下流端に設けられることを特徴とする請求項１記載の消音器。
3. 前記管状部は、テーパー状の窄まり形状とすることを特徴とした請求項１または２記載の消音器。
4. 排気上流側に向かって先窄まり状の管状部を有し、この管状部には複数の通気孔を設けられていることを特徴とする消音器に用いるインナーピース。
5. 前記先窄まり形状は、テーパー形状であることを特徴とする請求項４記載の消音器に用いるインナーピース。
6. 前記管状部に対して、その最大外径部とほぼ同じ外径寸法を有する等径外パイプが、管状部に対して外嵌状に設けられていることを特徴とする請求項４、また５記載の消音器に用いるインナーピース。

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