JP2009209856A - Muffler and method of manufacturing the muffler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ガスの発生音を低減するための消音器に関し、より詳細には、製造コストを低減できる消音器及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a silencer for reducing the generated sound of exhaust gas, and more particularly to a silencer that can reduce manufacturing cost and a method for manufacturing the same.
従来、消音器は、その外形となるシェルとエンドプレートとで囲まれた部屋の内部に、隔壁、パイプ等を配置し、排気ガスの流路及び室を構成する。排気ガスの消音は、これらパイプの本数、長さ、パイプ径、隔壁の枚数、隔壁に設ける孔の形状等によりチューニングされる。なお。材料は一般的にステンレスが用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a silencer has a partition wall, a pipe, and the like disposed in a room surrounded by an outer shell and an end plate, and constitutes an exhaust gas flow path and a chamber. The noise reduction of the exhaust gas is tuned by the number of pipes, the length, the pipe diameter, the number of partition walls, the shape of holes provided in the partition walls, and the like. Note that. Generally, stainless steel is used as the material.
このような構造をもつ消音器として、筒状のシェル内に隔壁を設け複数の室を形成し、この室間をパイプで連通すると共に、一部の室に吸音部材を充填する消音器が知られている（特許文献１、参照。）。
前述のような消音器は、対象の車両や内燃機関等の特性に合わせた消音性能のチューニングが必要となる。チューニングは、消音器内のパイプ、隔壁、吸音部材等の消音構造を変更する必要がある。 The silencer as described above needs to be tuned for the silencing performance in accordance with the characteristics of the target vehicle, internal combustion engine, or the like. For tuning, it is necessary to change the silencing structure such as pipes, partitions, and sound absorbing members in the silencer.
そのため、消音器は、１つの対象車両（例えば搭載されるエンジンの排気量や車両構造）毎に、１つの構造が必要となる。これにより、異なる車両で同一の構成をもつ消音器を利用可能にする標準化を行うことが難しいという問題があった。そのため、コストが増加してしまうという問題がある。 For this reason, the silencer requires one structure for each target vehicle (for example, the displacement of the engine mounted or the vehicle structure). As a result, there is a problem that it is difficult to perform standardization that makes it possible to use silencers having the same configuration in different vehicles. Therefore, there is a problem that the cost increases.
また、消音器の構造的な問題として、内部のパイプを隔壁により固定しているので、脈動による加振の影響を受けやすい。また、シェルは板材から構成されるため、剛性が高くないので、隔壁の振動がシェルへ伝達されることにより放射音が発生しやすくなるという問題もある。 Further, as a structural problem of the silencer, since the internal pipe is fixed by the partition wall, it is easily affected by vibration caused by pulsation. Further, since the shell is made of a plate material, the rigidity is not high. Therefore, there is also a problem that a radiated sound is easily generated when the vibration of the partition wall is transmitted to the shell.
また、前述のように、消音器は耐久性や強度を考慮して、ステンレスによって構成されるのが一般的である。ステンレスは加工性が低いため、平板の素材から曲げ加工や溶接を行う必要があるため、製造工数が多くなり、コストが増加してしまうという問題がある。 As described above, the silencer is generally made of stainless steel in consideration of durability and strength. Since stainless steel has low processability, it is necessary to perform bending and welding from a flat plate material, which increases the number of manufacturing steps and increases the cost.
これに対して、アルミ合金又はマグネシウム合金を材料として、これを押し出し成型してシェルや消音構造を形成しようとする試みもある。これらは例えば燃料電池の排気ガスなど、ガス温度が低温の場合に適用可能である。しかしながら、車両エンジン等、内燃機関の排気ガス温度は最高で９００℃にも達する場合があり、これらアルミ合金又はマグネシウム合金の温度限界を上回ってしまうため、材料として使用することができない。排気管中にガス冷却装置を設置して消音器に流入するガス温度を下げることも考えられるが、この冷却装置によって部品点数や重量が増加し、コストやエネルギー効率が悪化する。 On the other hand, there is an attempt to form a shell or a silencing structure by extruding an aluminum alloy or a magnesium alloy as a material. These are applicable when the gas temperature is low, such as fuel cell exhaust gas. However, the exhaust gas temperature of an internal combustion engine such as a vehicle engine may reach 900 ° C. at the maximum and exceeds the temperature limit of these aluminum alloys or magnesium alloys, so that it cannot be used as a material. Although it is conceivable to install a gas cooling device in the exhaust pipe to lower the temperature of the gas flowing into the silencer, this cooling device increases the number of parts and the weight, thereby deteriorating cost and energy efficiency.
本願発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、消音器の消音構造を一体に成型することで、消音器の基本構造を標準化することができると共に、消音器の製造コストを低減できる消音器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and by integrally molding the silencer structure of the silencer, the basic structure of the silencer can be standardized, and the production cost of the silencer can be reduced. It aims at providing the silencer which can be reduced.
請求項１の発明は、筒状のケースと、前記ケースに内装され、ガスの消音を行う内部構造と、前記ケースにガスを導入する入口孔と、前記ケースからガスを排出する出口孔と、を備え、前記内部構造は、筒方向に略平行な仕切り部によって前記ケースを二以上の室に分割すると共に、前記仕切り部に設けられる連通孔によって、前記室の少なくとも二つを互いに連通させ、前記ケースと、前記内部構造とが所定の間隔の空隙を有することを特徴とする。 The invention of claim 1 includes a cylindrical case, an internal structure that is housed in the case and that silences gas, an inlet hole that introduces gas into the case, and an outlet hole that discharges gas from the case, The internal structure divides the case into two or more chambers by a partition portion substantially parallel to the cylindrical direction, and at least two of the chambers communicate with each other by a communication hole provided in the partition portion, The case and the internal structure have a gap having a predetermined interval.
請求項２の発明は、請求項１に記載の消音器において、前記ケースに冷却水を導入する冷却水入口孔と、前記ケースから冷却水を排出する冷却水出口孔と、を備え、前記ケースと前記内部構造との間の空隙を、冷却水が流通する冷却水流路とすることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the muffler according to claim 1, further comprising: a cooling water inlet hole for introducing cooling water into the case; and a cooling water outlet hole for discharging cooling water from the case. And the internal structure is a cooling water passage through which cooling water flows.
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の消音器において、前記ケースと前記内部構造とを一体に形成したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the silencer according to the first or second aspect, the case and the internal structure are integrally formed.
請求項４の発明は、請求項３に記載の消音器において、前記ケースは、その外周を取り囲むように筒方向に複数の冷却水流路を備え、その外周が、前記冷却水流路に対応して凹凸形状を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the silencer according to the third aspect, the case includes a plurality of cooling water flow paths in a cylindrical direction so as to surround the outer periphery, and the outer periphery corresponds to the cooling water flow path. It has an uneven shape.
請求項５の発明は、請求項３に記載の消音器において、前記ケースは、その外周を取り囲むように筒方向に複数の冷却水流路を備え、その内周が、前記冷却水流路に対応して凹凸形状を備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the silencer according to the third aspect, the case includes a plurality of cooling water passages in a cylindrical direction so as to surround an outer periphery thereof, and an inner periphery thereof corresponds to the cooling water passage. It is characterized by having an uneven shape.
請求項６請求項４に記載の消音器において、前記冷却水流路の少なくとも一つを前記内部構造の内部と連通させ、当該冷却水流路を、前記内部構造に蓄積する凝縮水の排出路とすることを特徴とする。 6. The silencer according to claim 4, wherein at least one of the cooling water flow paths communicates with the inside of the internal structure, and the cooling water flow path serves as a discharge path for condensed water accumulated in the internal structure. It is characterized by that.
請求項１の発明によると、仕切り部及び連通孔によってガスの流路及びガスの内部構造を構成することができるので、消音器の基本構造を標準化することができ、また、内部構造のチューニングを容易にすることができるので、消音器の製造コストを低減することができる。また、ケースと内部構造との間の空隙によって放射音を低減することができる。 According to the invention of claim 1, since the gas flow path and the gas internal structure can be constituted by the partition part and the communication hole, the basic structure of the silencer can be standardized, and the internal structure can be tuned. Since it can make it easy, the manufacturing cost of a silencer can be reduced. Moreover, a radiated sound can be reduced by the space | gap between a case and an internal structure.
請求項２の発明によると、消音器に冷却水流路を備えたので、消音器を冷却することにより、温度限界の低い材質を用いることが可能となり、消音器の製造コストを低減することができる。特に、軽合金（アルミニウム、マグネシウム等）を用いることにより、押し出し成型を採用することができ、製造コストを低減することができる。また、消音器を冷却することにより、ガスの温度を抑えることができるので、放射音を低減することができる。 According to the invention of claim 2, since the silencer is provided with the cooling water flow path, it is possible to use a material having a low temperature limit by cooling the silencer, and the manufacturing cost of the silencer can be reduced. . In particular, by using a light alloy (aluminum, magnesium, etc.), extrusion molding can be adopted, and the manufacturing cost can be reduced. Moreover, since the temperature of gas can be suppressed by cooling a silencer, a radiated sound can be reduced.
請求項３の発明によると、ケースと内部構造とを一体に形成することによって、例えば押し出し成型により成型することができ、消音器の製造コストを低減することができる。 According to the invention of claim 3, by integrally forming the case and the internal structure, it can be molded by, for example, extrusion molding, and the manufacturing cost of the silencer can be reduced.
請求項４の発明によると、ケースは外周が凹凸形状を備えるので、消音器の冷却効果を高めることができる。また、消音器の放射音を低減することができる。 According to the invention of claim 4, since the outer periphery of the case has an uneven shape, the cooling effect of the silencer can be enhanced. In addition, the sound emitted from the silencer can be reduced.
請求項５の発明によると、ケースは内周が凹凸形状を備えるので、消音器の冷却効果を高めることができる。また、ケースの外周をフラットな構造とすることができる。 According to the invention of claim 5, since the inner periphery of the case has an uneven shape, the cooling effect of the silencer can be enhanced. Moreover, the outer periphery of a case can be made into a flat structure.
請求項６の発明によると、冷却水流路を凝縮水の排出路とすることにより、部品点数を増やすことなく凝縮水を排出でき、製造コストを低減することができる。 According to the invention of claim 6, by using the cooling water flow path as the condensed water discharge path, the condensed water can be discharged without increasing the number of parts, and the manufacturing cost can be reduced.
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
＜第１実施形態＞
まず、第１の実施の形態の消音器（マフラ）１０について説明する。本実施の形態の消音器１０は、略円筒状のシェル２１と消音構造を有するマフラ内部構造５０とによって構成される。このシェル２１とマフラ内部構造５０との間は、空隙を有するよう構成した。
<First Embodiment>
First, the silencer (muffler) 10 according to the first embodiment will be described. The
本実施の形態では、このシェル２１とマフラ内部構造５０との間の空隙を、冷却水が通過する流路とした。この冷却水によって消音器１０の温度を下げることができる。これにより、限界温度の低いアルミ合金やマグネシウム合金を用いて消音器１０を構成することが可能となる。このような構成によって、アルミ合金やマグネシウム合金を材料とした押し出し成型により消音器１０を構成することができるので、製造工数や部品点数を削減することができる。
In the present embodiment, the gap between the
なお、アルミ合金又はマグネシウム合金を用いた場合は、板厚をステンレスと同等にした場合は、ステンレスと比較すると重量が約１／４から１／３に低減できる。また、強度をステンレスと同等にする場合は、板厚を若干増やす必要がある、この場合でもステンレスと比較すると重量を約１／３から１／２に低減できる。 When aluminum alloy or magnesium alloy is used, the weight can be reduced from about 1/4 to 1/3 compared to stainless steel when the plate thickness is made equal to stainless steel. Further, when the strength is equal to that of stainless steel, it is necessary to slightly increase the plate thickness. Even in this case, the weight can be reduced from about 1/3 to 1/2 as compared with stainless steel.
図１は、本発明の第１の実施の形態の消音器（マフラ）１０の構成を示す説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a silencer (muffler) 10 according to the first embodiment of this invention.
消音器（マフラ）１０は、シェル２１と、入口パイプ３１と、出口パイプ３２と、冷却水入口パイプ４１と、冷却水出口パイプ４２と、によって構成される。
The silencer (muffler) 10 includes a
シェル２１は、消音器１０の最外周部を構成する略円筒状の形状を有する。
The
このシェル２１は、両端が開口した円筒状の筒体２１ａと、筒体２１ａの両端の開口部を覆うエンドプレート２１ｂ及びエンドプレート２１ｃにより構成される。一方のエンドプレート２１ｂに排気ガスを導入する入口孔３１ａが、他方のエンドプレート２１ｃに排気ガスを大気へと排出する出口孔３２ａが、それぞれ設けられる。これら入口孔３１ａ及び出口孔３２ａは、それぞれ入口パイプ３１及び出口パイプ３２が取り付けられている（図２参照）。
The
なお、後述するように、入口孔３１ａ及び出口孔３２ａは、必ずしもエンドプレート２１ｂ及び２１ｃに設ける必要はない。一方のエンドプレート２１ｂに入口孔３１ａと出口孔３２ａの双方を設けてもよいし、筒体２１ａの側面に入口孔３１ａ及び出口孔３２ａを設けてもよい。
As will be described later, the
また、一方のエンドプレート２１ｂに冷却水を導入する冷却水入口孔４１ａが、他方のエンドプレート２１ｃに冷却水を排出する冷却水出口孔４２ａが、それぞれ設けられる。これら冷却水入口孔４１ａ及び冷却水出口孔４２ａに、それぞれ冷却水入口パイプ４１及び冷却水出口パイプ４２が取り付けられている。
Further, a cooling
消音器１０に導入される冷却水は、車両の内燃機関に用いられる冷却水を導入する。なお、冷却水に限られるものではなく、消音器１０を適切な温度（例えば１００℃以下）に保つことができれば、その他の媒体（気体や液体）を用いてもよい。また、外気を導入してこれを流通させるように構成してもよい。
The cooling water introduced into the
図２は、本発明の第１の実施の形態の消音器１０の断面図である。なお、図２（ａ）は、消音器１０の上面断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
図２（ａ）に示すように、シェル２１には、マフラ内部構造５０が内装される。マフラ内部構造５０は、その内部を複数の空間に分割する仕切り構造５２を内装する。この仕切り構造５２によってガス流路や消音構造を形成する。
As shown in FIG. 2A, the
マフラ内部構造５０は、円筒状の内部シェル５１と、仕切り構造５２と、内部シェル５１の両端の開口部を覆うエンドプレート５１ｂ及びエンドプレート５１ｃと、によって構成される。内部シェル５１及び仕切り構造５２は、それぞれアルミ合金やマグネシウム合金等を材料として、押し出し成型によって形成される。
The muffler
図２（ｂ）に示すように、仕切り構造５２は、押し出し成型によって筒方向に同一形状で形成される。この端部５２ａは、内部シェル５１の内周面に当接するように構成されている。
As shown in FIG. 2B, the
仕切り構造５２は、内部シェル５１の内部を複数の空間である室５５に分割する。例えば、内部シェル５１の内周面と仕切り構造５２とに囲まれた空間が、１つの室５５を形成する。また、仕切り構造５２に、内部シェル５１から独立した室５５を形成することもできる。
The
これら各室５５は、仕切り構造５２の一部に丸孔形状の連通孔５４を形成することによって、互いに連通させることができる。これにより、室５５を消音構造として機能させると共に、ガスの流路とすることができる。なお、連通孔５４は、機械的工作により形成してもよいし、レーザ加工により形成してもよい。また、連通孔５４は丸孔形状ではなく、矩形でもでもよい。また、仕切り構造５２のうち、隣接する室５５を仕切る個所大きく開口し、２つの室５５を１つの室５５として機能させてもよい。
These
図２（ｂ）の例では、仕切り構造５２は、３つの端部５２ａによって内部シェル５１が仕切られることにより形成される３つの室５５ａ、５５ｂ、５５ｃと、３つのパイプ状の構造をもつ室５５ｅ、５５ｆ、５５ｇと、このパイプ状の形状に囲まれた室５５ｄと、の７つの室５５を備える。
In the example of FIG. 2B, the
内部シェル５１は、仕切り構造５２を内装した状態で、エンドプレート５１ｂ及びエンドプレート５１ｃを固定することにより形成される。一方のエンドプレート５１ｂに排気ガスを導入する入口孔５３ａが、他方のエンドプレート５１ｃに排気ガスを大気へと排出する出口孔５３ｂが、それぞれ設けられる。これら入口孔５３ａ及び出口孔５３ｂは、それぞれ、前述した入口パイプ３１及び入口パイプ３１が接続される。
The
内部シェル５１は、外周に放射状に配置された支部５１ａを備える。この支部５１ａの端部は、シェル２１の内周面に当接するように構成されている。すなわち、マフラ内部構造５０がシェル２１に内装された状態で、支部５１ａによってマフラ内部構造５０がシェル２１に固定される。また、マフラ内部構造５０とシェル２１との間は、この支部５１ａの高さ方向に空隙が形成される。この空隙が冷却水流路５６を構成する。
The
冷却水入口パイプ４１から導入された冷却水は、この冷却水流路５６を流通し、冷却水出口パイプ４２から排出される。このとき、冷却水によって消音器１０（特にマフラ内部構造５０の熱を吸収するため、消音器１０の温度を下げることができる。
The cooling water introduced from the cooling
次に、このように構成された消音器１０の作用を説明する。
Next, the operation of the
図２（ｂ）に示すように、入口孔３１ａと連通する室５５ａが拡張室として構成されている。拡張室は排気ガス流路の断面積を拡大する。これにより、排気ガスの音波が拡張することによって、音波が減衰する。
As shown in FIG. 2B, a
また、室５５ｂ及び室５５ｃは、共鳴室及び吸音材収納室として構成されている。これら室５５ｂ及び室５５ｃは、拡張室となる室５５ａと連通孔５４によって互いに連通される。
The
共鳴室では、ホルムヘルツの原理により排気ガスの特定の周波数の音波が共鳴することで、音波が減衰する。この特定の周波数は、共鳴室の体積や形状により決定される。 In the resonance chamber, sound waves are attenuated by resonating sound waves of a specific frequency of the exhaust gas by Holmhertz principle. This specific frequency is determined by the volume and shape of the resonance chamber.
吸音材収納室では、吸音部材によって、排気ガスの音波のうち、主に高周波音が減衰する。なお、吸音部材は一般的にグラスファイバ等の繊維状物質が用いられる。この繊維状物質が飛散しないように、吸音部材収納室には排気ガスの出口となるような構造を設けない。 In the sound-absorbing material storage chamber, high-frequency sound is mainly attenuated among the sound waves of the exhaust gas by the sound-absorbing member. The sound absorbing member is generally made of a fibrous material such as glass fiber. In order to prevent the fibrous material from scattering, the sound absorbing member storage chamber is not provided with a structure serving as an exhaust gas outlet.
また、連通孔５４は、排気ガス流路の断面積が一時的に変化するため、排気ガスの音波が減衰する絞り構造として機能する。なお、絞り構造を多く設けることにより音波は減衰するが、排気ガスの圧力損失も上昇するため、小径の連通孔５４の配置は適切に行う必要がある。
Further, the
このように、マフラ内部構造５０内に構成された消音構造により、排気ガスの音波が減衰される。そして、最終的に室５５ｇに導かれた排気ガスは、出口パイプ３２から大気へと排出される。
Thus, the sound wave of the exhaust gas is attenuated by the muffler structure configured in the muffler
このような消音構造により、排気ガスを消音した後に大気に排出することができる。 With such a silencing structure, the exhaust gas can be exhausted to the atmosphere after being silenced.
次に、本実施の形態の消音器１０の組み立て方法を具体的に説明する。
Next, a method for assembling the
まず、各部材を形成する。筒体２１ａは円筒形状に、内部シェル５１は外周に支部５１ａを配置した筒型形状に、仕切り構造５２は、前述のように断面が筒方向に略一定の柱構造に、それぞれアルミ合金やマグネシウム合金等を材料として、押し出し成型により形成される。
First, each member is formed. The
この内部シェル５１に、仕切り構造５２を挿入する。このとき、仕切り構造５２の室５５のいずれかに吸音材を収納する場合は、室５５の形状に合わせて予め加工された吸音材を、仕切り構造５２の当該室５５に対応する個所に収納しておく。
A
次に、内部シェル５１の開口部に、それぞれエンドプレート５１ｂ及び５１ｃを接合する。
Next,
エンドプレート５１ｂ及び５１ｃは、内部シェル５１の開口部に組み付けた後、溶接される。これにより、仕切り構造５２を内装した内部シェル５１と、エンドプレート５１ｂ及び５４ｃが一体に接合され、マフラ内部構造５０が構成される。
The
次に、このマフラ内部構造５０を、筒体２１ａに挿入する。
Next, the muffler
次に、筒体２１ａの開口部に、それぞれエンドプレート２１ｂ及び２１ｃを接合する。
Next, the
エンドプレート２１ｂ及び２１ｃは、筒体２１ａの開口部に組み付けた後、溶接される。これにより、筒体２１ａ、エンドプレート２１ｂ及び２１ｃが一体に接合され、シェル２１が構成される。
The
次に、シェル２１に、入口パイプ３１及び出口パイプ３２を接合する。
Next, the
この入口パイプ３１及び出口パイプ３２の接合にはさまざまな方法がある。例えば、マフラ内部構造５０のエンドプレート５１ｂ及び５１ｃに予め入口孔５３ａ及び出口孔５３ｂを開口しておき、シェル２１にマフラ内部構造５０を内装する。そして、この入口孔５３ａ及び出口孔５３ｂの位置に合致するように、予め入口孔３１ａ及び出口孔３２ａが開口されたエンドプレート２１ｂ及び２１ｃを取り付ける。この後に、それぞれ入口パイプ３１及び出口パイプ３２を、それぞれ取り付け、溶接等によって接合する。
There are various methods for joining the
なお、エンドプレート２１ｂ及び２１ｃを取り付けた後に、入口孔３１ａ、出口孔３２ａ、入口孔５３ａ及び出口孔５３ｂを加工してもよい。
In addition, after attaching the
また、エンドプレート２１ｂ、２１ｃ、５１ｂ及び５１ｃの接合は溶接でなくてもよい。例えば、かしめ等により機械的に取り付けてもよいし、材質が可能であれば、拡散摩擦接合（ＦＳＷ）によってこれらを接合してもよい。
Further, the
また、これらエンドプレート２１ｂ、２１ｃ、５１ｂ及び５１ｃを別部品とするのではなく、シェル２１又は内部シェル５１をスピニング加工により縮径することによって、入口孔３１ａ出口孔３２ａ等を形成してもよい。また、エンドプレートとなる構造をシェル２１又は５１に一体に成型して、これを折り曲げた後溶接等によって開口部を閉塞してもよい。
The
以上の手順により、消音器１０が組み立てられる。
The
図３は、本発明の第１の実施の形態の消音器（マフラ）１０の他の例の断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of another example of the silencer (muffler) 10 according to the first embodiment of this invention.
前述のように、入口パイプ３１及び出口パイプ３２は、消音構造のチューニングや消音器１０の配置の都合により、どのような位置に設けてもよい。この図３に示す例では、入口パイプ３１及び出口パイプ３２を、シェル２１の側面に配置した。
As described above, the
その他の構成は、前述の図２に示した例とほぼ同一である。 The other configuration is almost the same as the example shown in FIG.
図３（ｂ）の例では、仕切り構造５２は、３つの端部５２ａによって内部シェル５１が仕切られることにより形成される３つの室５５ａ、５５ｂ、５５ｃと、パイプ状の構造をもつ室５５ｅと、３つの辺により囲まれた室５５ｄと、の５つの室５５を備える。
In the example of FIG. 3B, the
また、入口パイプ３１及び出口パイプ３２は、それぞれシェル２１に側面に設けられる。
The
このように構成した消音器１０では、入口パイプ３１と連通する室５５ａが拡張室として構成される。特に、拡張室は排気ガス流路の断面積の拡大が大きければ消音効果が増す。そのため、図３（ａ）に示すように、筒方向に長さをもつシェル２１の場合、入口孔３１ａを側面に設けることにより、消音効果を高めることができる。
In the
また、その他の室５５ｂ及び室５５ｄは、前述のように、共鳴室や吸音材収納室として構成し、最終的に室５５ｃに導かれた排気ガスは、出口パイプ３２から大気へと排出される。
Further, as described above, the
このような消音構造により、排気ガスを消音した後に大気に排出することができる。 With such a silencing structure, the exhaust gas can be exhausted to the atmosphere after being silenced.
図４は、本発明の第１の実施の形態のマフラ内部構造５０の一例の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of the muffler
前述のように、仕切り構造５２は、押し出し成型により形成されるため、その形状を自由に設計することができる。また、シェル２１の外形は、円筒形状を例示したが、これに限られるものではなく、さまざまな形状とすることができる。
As described above, since the
例えば、図４（ａ）に示す例では、楕円形状のシェル２１に、マフラ内部構造５０が内装されている。このマフラ内部構造５０は、６の端部５２ａによって内部シェル５１が仕切られることにより形成される６つの室５５と、３つのパイプ状の構造をもつ室５５と、の９つの室５５を備える。
For example, in the example shown in FIG. 4A, the muffler
また、図４（ｂ）に示す例では、図４（ａ）と同様に、楕円形状のシェル２１の内部にマフラ内部構造５０が内装されている。このマフラ内部構造５０は、６の端部５２ａによって内部シェル５１が仕切られることにより形成される６つの室５５と、２つのパイプ状の構造をもつ室５５と、からなる８つの室５５を備える。
In the example shown in FIG. 4B, the muffler
このように、消音器１０に求められる消音性能に応じて、さまざまな消音構造のマフラ内部構造５０を構成することができる。また、仕切り構造５２に設ける連通孔５４を変更することによって、さまざまな消音構造をとることができる。
In this manner, the muffler
以上のように、本願発明の実施の形態の消音器１０は、消音構造を備えるマフラ内部構造５０に内装される仕切り構造５２の形状や、連通孔５４の位置や数を適宜設定することにより、吸音室、拡張室、分岐室、共鳴室、吸音部材収納室等の消音構造を構成することができる。これによって、消音させたい周波数帯に応じてこれら消音構造を任意に設計することができる。
As described above, the
特に、マフラ内部構造５０は、連通孔５４を設けてない仕切り構造５２と、内部シェル５１とを予め用意しておき、連通孔５４を後から加工することにより、消音構造を構成することができる。すなわち、連通孔５４を設けてない仕切り構造５２と、内部シェル５１とで、標準化された消音器１０とすることができる。
In particular, the muffler
これにより、従来のように、車両ごとに個別に消音器１０を設計し、個別に消音器１０を製造するという方法と比較すると、設計工数や製造工数を削減できるので、コストを低減することができる。また、同様の理由により、消音器１０の試作経費も低減できる。また、消音器１０の基本構成を標準化することによって量産効果が発揮され、コストをさらに低減することができる。
Thus, as compared with the conventional method of designing the
また、標準化された消音器１０の消音構造を、連通孔５４や入口パイプ３１、出口パイプ３２の構成等により、車両の特性に応じて細かくチューニングすることが可能となるため、排気ガスの誘導を最適に設計することができる。これにより、気流音及び圧力損失を低減することができるので、容量が同等の従来の消音器と比較すると、消音効率が向上する。
In addition, the silencer structure of the
また、消音器１０は、シェル２１とマフラ内部構造５０との間に冷却水を流通させる構造としたので、消音器１０の温度を常に低くすることができる。これにより、消音器１０を構成する材質を、アルミ合金やマグネシウム合金とすることができる。この材質により、消音器１０を構成する各部材を押し出し成型により一体に形成することが可能となるので、消音器１０の重さを軽減できると共に、製造コストを低減することができる。
Moreover, since the
また、一般的に排気ガスが高温であるほど排気ガスの発生する音波の放射は強くなる。本実施形態では、冷却水により消音器１０冷却する構造としたので、高温のままの排気ガスの消音を行う消音器と比較して、排気ガスの音波を低減することができる。
In general, the higher the exhaust gas temperature is, the stronger the emission of sound waves generated by the exhaust gas. In this embodiment, since the
また、消音器１０の周囲は冷却水によって満たされるので、振動の発生を抑えることができると共に、消音器１０内部の音波が外部に放射されにくくなり、消音効果が高まる。
Moreover, since the circumference | surroundings of the
さらに、消音器１０の周囲を冷却水が流通する構造としたので、消音器１０が外気に直接触れることなく、特に冬季など、内燃機関の熱を保持した冷却水により消音器１０の温度を所定温度以下とすることができる。これにより、消音器１０内に滞留する凝縮水を蒸発させて排出することができる。例えば、エンジン停止後にも冷却水を流通させておくことで消音器１０の温度が下がらないようにしておき、エンジン再始動時の水蒸気が多い排気ガスが導入されたとしても、凝縮水が大量に滞留しないように構成することができる。
Furthermore, since the cooling water flows around the
なお、本発明の実施の形態では、消音器１０は円筒形状としたが、これに限られるものではなく、円形、楕円、異形、超扁平としてもよい。また、入口パイプ３１及び出口パイプ３２は、任意の位置に設けることができる。
In the embodiment of the present invention, the
また、消音器１０内に排気ガスを原因とする凝縮水が滞留する。これを取り除くために、マフラ内部構造５０の内面に隙間、小孔を設けると共に消音器全体を傾斜させることにより、出口近傍の部屋に凝縮水を集め、その部分のシェル２１内にピトー管を設置して、出口パイプ３２を通過する排気ガス流れにより発生する低圧により吸引し出口パイプ３２から排出するようにしてもよい。また、マフラ内部構造５０の下端部に任意に小孔を開口すると共にこの小孔をシェル２１を貫通させて、排気ガスの圧力により凝縮水を排水させてもよい。これにより、凝縮水による消音器１０の腐食を防止することができる。
Further, condensed water caused by exhaust gas stays in the
＜第２実施形態＞
次に、第２の実施の形態の消音器１０について説明する。
Second Embodiment
Next, the
前述の第１の実施の形態では、消音器１０を、シェル２１とマフラ内部構造５０とにより構成して、これらの間に冷却水を流通させるように構成した。これに対して第２の実施の形態では、消音器１０の外周、消音構造、及び、冷却水流通路をすべて含むように、押し出し成型により一体に構成した。
In the first embodiment described above, the
図５は、本発明の第２の実施の形態の消音器１０の構成を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the
なお、図５（ａ）は消音器１０の上面図、図５（ｂ）は消音器１０の側面図、図５（ｃ）は消音器１０のＢ−Ｂ断面図を示す。
5A is a top view of the
消音器（マフラ）１０は、シェル２１と、入口パイプ３１と、出口パイプ３２と、冷却水入口パイプ４１と、冷却水出口パイプ４２と、によって構成される。
The silencer (muffler) 10 includes a
このシェル２１は、両端が開口したケース６１と、ケース６１の両端の開口部を覆うエンドプレート６１ｂ及びエンドプレート６１ｃにより構成される。
The
図５（ｃ）に示すように、ケース６１は、内側に排気ガスの通路及び消音構造となる内部構造６３を有する。この内部構造６３によって、ケース６１の内周に複数の室５５を構成する。
As shown in FIG. 5C, the
また、ケース６１の外周側には、複数の冷却水流路６４を備える。図示するように、冷却水流路６４は各々が筒状に形成されており、ケース６１の外周を取り囲むように複数の冷却水流路６４が備えられている。この冷却水流路６４に冷却水を流通させることによって、消音器１０を冷却することができる。ケース６１は所定の板厚を有するため、この冷却水流路６４の位置に対応して、ケース６１は、周囲が凹凸形状を有している。この周方向の凹凸形状によってケース６１に表面積が増すので、熱を大気に放出する放熱板として機能する。また、消音器１０の外周が凹凸形状となることで、音波が放射されにくくなり、消音効果を高めることができる。
A plurality of cooling
この消音器１０は、一方のエンドプレート６１ｂに排気ガスを導入する入口孔３１ａが、他方のエンドプレート６１ｃに排気ガスを大気へと排出する出口孔３２ａが、それぞれ設けられる。これら入口孔３１ａ及び出口孔３２ａは、それぞれ入口パイプ３１及び出口パイプ３２が取り付けられている。
The
なお、後述するように、入口孔３１ａ及び出口孔３２ａは、必ずしもエンドプレート６１ｂ及び６１ｃに設ける必要はない。一方のエンドプレート６１ｂに入口孔３１ａと出口孔３２ａの双方を設けてもよいし、ケース６１の側面に入口孔３１ａ及び出口孔３２ａを設けてもよい。
As will be described later, the
また、消音器１０には、一方のエンドプレート６１ｂに冷却水を導入する冷却水入口孔４１ａが、他方のエンドプレート６１ｃに冷却水を排出する冷却水出口孔４２ａが、それぞれ設けられる。これら冷却水入口孔４１ａ及び冷却水出口孔４２ａには、それぞれ冷却水入口パイプ４１及び冷却水出口パイプ４２が取り付けられている。
Further, the
ケース６１の内部は、内部構造６３を備える。この図５（ｂ）に示す例では、８の壁状の構造と、３つのパイプ状の構造と、からなる９つの室５５が構成される。
The inside of the
また、第１の実施の形態で説明したように、内部構造６３の一部に連通孔５４を形成することによって、各室５５を互いに連通させることができる。これにより、室５５を消音構造として機能させると共に、ガスの流路とすることができる。例えば、これら各室５５によって、吸音室、拡張室、分岐室、共鳴室、吸音部材収納室等の消音構造を構成し、消音させたい周波数帯に応じてこれら消音構造を任意に設計することができる。
Further, as described in the first embodiment, by forming the
エンドプレート６１ｂ及び６１ｃは、ケース６１に備えられている複数の冷却水流路６４を、冷却水入口孔４１ａ及び冷却水出口孔４２ａに連通するように構成されている。また、エンドプレート６１ｂ及び６１ｃは、ケース６１の両端の開口部を閉塞し、かつ、入口孔３１ａ及び出口孔３２ａにより、ガスの導入・排出を行えるよう構成されている。
The end plates 61b and 61c are configured to communicate a plurality of cooling
なお、冷却水流路６４のうちのいずれかを、消音器１０内部に滞留する凝縮水を排出するための排水孔としてもよい。例えば、消音器１０を車両等に搭載した場合に垂直方向下側となる位置のいずれかの冷却水流路６４に、消音器１０の内部と連通する小径の連通孔を開孔させ、エンドプレート６１ｂ及び６１ｃにおいて、当該冷却水流路６４を他の冷却水流路６４とは独立させ、排気ガスの排出による負圧によって凝縮水を排出させるような構造を設ける。
Note that any one of the cooling
このように、ケース６１の外周を取り囲むように冷却水流路６４を備えたので、冷却水流路６４だけでなく、凝縮水の排出路も容易に構成することが可能となる。
Thus, since the cooling
図６は、本発明の第２の実施の形態の消音器１０の他の例の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of another example of the
第１の実施の形態において前述したように、拡張室は、排気ガス流路の断面積の拡大が大きければ消音効果が増す。そこで、図６（ａ）に示すように、筒方向に長さをもつケース６１の場合、入口孔７１ａをケース６１の側面に設けることにより、消音効果を高めることができる。
As described above in the first embodiment, the expansion chamber has a greater silencing effect if the expansion of the cross-sectional area of the exhaust gas passage is large. Therefore, as shown in FIG. 6A, in the case of the
なお、この図６のように構成した場合、入口孔７１ａ及び出口孔７２ａによって、冷却水流路６４のうちの一部が塞がれる場合がある。この場合、エンドプレート６１ｂ及び６１ｃにおいて、当該冷却水流路６４に冷却水が流入しないように構成してもよい。
In the case of the configuration shown in FIG. 6, a part of the cooling
また、図６（ｃ）に示すように、ケース６１を取り囲むように冷却水流路６４を備えるが、前述の図５（ｃ）とは異なり、消音器１０の表面を凹凸のないフラット構造とし、冷却水流路６４を、消音器１０の内周側に備えるよう構成した。
Moreover, as shown in FIG.6 (c), although the cooling
前述のように、消音器１０を凹凸形状とすることによって消音効果を高めることができる。しかし、車両への搭載の制限等により表面がフラットであることが望ましい場合もある。また、凹凸形状によって過冷却となる場合もある。その場合は、図６に示すように、消音器１０の外周面をフラットとすることも可能である。
As described above, the silencing effect can be enhanced by making the
図７は、本発明の第２の実施の形態のケース６１の他の例の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of another example of the
ケース６１は押し出し成型により形成されるため、第１の実施の形態の仕切り構造５２と同様に、その形状を自由に設計することができる。
Since the
例えば、図８（ａ）に示す例では、楕円形状のケース６１は、外周をフラット構造とした。また内部構造６３は、８の壁部によって仕切られることにより形成される６つの室５５と、３つのパイプ状の構造をもつ室５５と、からなる９つの室５５を備える。
For example, in the example shown in FIG. 8A, the outer periphery of the
また、図８（ｂ）に示す例では、楕円形状のケース６１の内部構造６３は、６の壁部によって仕切られることにより形成される６つの室５５と、パイプ状の構造をもつ室５５と、からなる７つの室５５を備える。また、図示するように、内部構造６３を、湾曲した構造とすることもできる。
In the example shown in FIG. 8B, the
また、図８（ｃ）に示す例では、ケース６１の内部構造６３は、１０の壁部によって仕切られることにより形成される８つの室５５を備える。
In the example shown in FIG. 8C, the
また、図８（ｄ）に示す例では、ケース６１の内部構造６３は、４つの壁部によって仕切られることにより形成される４つの室５５と、３つのパイプ状の構造をもつ室５５と、このパイプ状の室５５に囲まれる室５５と、からなる８つの室５５を備える。
In the example shown in FIG. 8D, the
このように、消音器１０に要求される消音性能に応じて、マフラの内部構造６３を、さまざまな構造とすることができる。
As described above, the muffler
以上のように、本発明の第２の実施の形態では、前述の第１の実施の形態と同様の効果を奏する。すなわち、消音構造となる内部構造６３の形状や、連通孔５４の位置や数を適宜設定することにより、吸音室、拡張室、分岐室、共鳴室、吸音部材収納室等の消音構造を構成することができる。これによって、消音させたい周波数帯に応じてこれら消音構造を任意に設計することができる。
As described above, the second embodiment of the present invention has the same effects as those of the first embodiment described above. In other words, by appropriately setting the shape of the
特に、連通孔５４を設けてないケース６１を予め用意しておき、連通孔５４を後から加工することにより、消音構造を構成することができる。すなわち、このケース６１により標準化された消音器１０とすることができ、従来のように、車両ごとに個別に消音器１０を設計し、車両ごとに消音器１０を製造するという方法と比較すると、設計工数や製造工数を削減できるので、コストを低減することができる。また、同様の理由により、消音器１０の試作経費も低減できる。また、消音器１０の基本構成を標準化することによって量産効果が発揮され、コストをさらに低減することができる。
In particular, a silencing structure can be configured by preparing in advance a
また、連通孔５４や入口パイプ３１、出口パイプ３２の構成等により、車両の特性に応じて細かくチューニングすることが可能となるため、排気ガスの誘導を最適に設計することができる。これにより、気流音及び圧力損失を低減することができるので、容量が同等の従来の消音器と比較すると、消音効率が向上する。
Further, the configuration of the
また、消音器１０は、その外周に冷却水を流通させる冷却水流路６４を備えたので、消音器１０の温度を低くすることができる。これにより、消音器１０を構成する材質を、アルミ合金やマグネシウム合金とすることができる。この材質により、消音器１０を構成する各部材を押し出し成型により形成することが可能となるので、消音器１０の製造コストを低減することができる。
Moreover, since the
一般的に排気ガスが高温であるほど排気ガスの発生する音波の放射は強くなる。本実施形態では、冷却水により消音器１０冷却する構造としたので、高温のままの排気ガスの消音を行う消音器と比較して、排気ガスの音波を低減することができる。
Generally, the higher the temperature of the exhaust gas, the stronger the radiation of sound waves generated by the exhaust gas. In this embodiment, since the
また、消音器１０の周囲は冷却水によって満たされるので、振動の発生を抑えることができると共に、消音器１０内部の音波が外部に放射されにくくなり、消音効果が高まる。
Moreover, since the circumference | surroundings of the
また、消音器１０の外周を、冷却水の流路により凹凸形状としたので、消音器１０の強度を高くすることができる。また、表面がフラットである消音器１０と比較して、放射音のレベルを低減することができる。
Moreover, since the outer periphery of the
また、本発明の実施の形態では、消音器１０は円筒形状としたが、これに限られるものではなく、円形、楕円、異形、超扁平としてもよい。また、入口パイプ３１及び出口パイプ３２は、任意の位置に設けることができる。
In the embodiment of the present invention, the
なお、本願発明の実施の形態では、車両に搭載されるエンジン等の内燃機関からの排気ガスの消音について説明したが、これに限られるものではなく、例えば燃料電池、工場プラントや家庭における排気ガスや圧縮機からの脈動の消音に用いることもできる。 In the embodiment of the present invention, the silence of exhaust gas from an internal combustion engine such as an engine mounted on a vehicle has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, exhaust gas in a fuel cell, a factory plant, or a home is used. It can also be used to silence pulsations from compressors.
１０ 消音器
２１ ケース
２１ａ 筒体
２１ｂ、２１ｃ エンドプレート
２２ａ 入口孔
２３ａ 出口孔
５０ マフラ内部構造
５２ 仕切り構造
５４ 連通孔
５６ 冷却水流路
６１ ケース
６３ 内部構造
６４ 冷却水流路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ケース（２１）に内装され、ガスの消音を行う内部構造（５０）と、
前記ケース（２１）にガスを導入する入口孔（３１ａ）と、
前記ケース（２１）からガスを排出する出口孔（３２ａ）と、を備え、
前記内部構造（５０）は、筒方向に略平行な仕切り部（５２）によって前記ケース（２１）を二以上の室（５５）に分割すると共に、前記仕切り部（５２）に設けられる連通孔（５４）によって、前記室（５５）の少なくとも二つを互いに連通させ、
前記ケース（２１）と、前記内部構造（５０）とが所定の間隔の空隙を有することを特徴とする消音器。 A cylindrical case (21);
An internal structure (50) that is mounted in the case (21) and that silences the gas;
An inlet hole (31a) for introducing gas into the case (21);
An outlet hole (32a) for discharging gas from the case (21),
The internal structure (50) divides the case (21) into two or more chambers (55) by a partition part (52) substantially parallel to the cylindrical direction, and a communication hole (52) provided in the partition part (52). 54) communicating at least two of said chambers (55) with each other;
The muffler characterized in that the case (21) and the internal structure (50) have a gap of a predetermined interval.
前記ケース（２１）に冷却水を導入する冷却水入口孔（４１ａ）と、
前記ケース（２１）から冷却水を排出する冷却水出口孔（４２ａ）と、を備え、
前記ケース（２１）と前記内部構造（５０）との間の空隙を、冷却水が流通する冷却水流路（６４）とすることを特徴とする消音器。 The silencer according to claim 1,
A cooling water inlet hole (41a) for introducing cooling water into the case (21);
A cooling water outlet hole (42a) for discharging cooling water from the case (21),
A silencer characterized in that a gap between the case (21) and the internal structure (50) is a cooling water flow path (64) through which cooling water flows.
前記ケース（２１）と前記内部構造（５０）とを一体に形成したことを特徴とする消音器。 The muffler according to claim 1 or 2,
The silencer, wherein the case (21) and the internal structure (50) are integrally formed.
前記ケース（２１）は、その外周を取り囲むように筒方向に複数の冷却水流路（６４）を備え、その外周が、前記冷却水流路（６４）に対応して凹凸形状を備えることを特徴とする消音器。 The silencer according to claim 3,
The case (21) includes a plurality of cooling water passages (64) in a cylindrical direction so as to surround the outer periphery thereof, and the outer periphery thereof has an uneven shape corresponding to the cooling water passage (64). Muffler to do.
前記ケース（２１）は、その外周を取り囲むように筒方向に複数の冷却水流路（６４）を備え、その内周が、前記冷却水流路（６４）に対応して凹凸形状を備えることを特徴とする消音器。 The silencer according to claim 3,
The case (21) includes a plurality of cooling water passages (64) in a cylindrical direction so as to surround an outer periphery thereof, and an inner periphery thereof has an uneven shape corresponding to the cooling water passage (64). A silencer.
前記冷却水流路（６４）の少なくとも一つを前記内部構造（５０）の内部と連通させ、当該冷却水流路（６４）を、前記内部構造（５０）に蓄積する凝縮水の排出路とすることを特徴とする消音器。 The silencer according to claim 4,
At least one of the cooling water flow paths (64) communicates with the inside of the internal structure (50), and the cooling water flow path (64) serves as a discharge path for condensed water accumulated in the internal structure (50). A silencer characterized by.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008055264A JP2009209856A (en) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | Muffler and method of manufacturing the muffler |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103280214A (en) * | 2012-11-21 | 2013-09-04 | 尼米仪器株式会社 | Muffler for hybrid vehicle |
| CN114704355A (en) * | 2022-04-29 | 2022-07-05 | 常州东仕豪机械制造有限公司 | High temperature resistant type muffler |
-
2008
- 2008-03-05 JP JP2008055264A patent/JP2009209856A/en active Pending
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