JP2019019677A - 消音器 - Google Patents

Abstract

【課題】消音室内の排気ガスの流れを整え、気流騒音の発生を低減するとともに、背圧の上昇を低減できる消音器をを提供する。【解決手段】下流側の端部が開口するインレットパイプ１０とアウトレットパイプ１１を有する消音器１において、インレットパイプ１０の下流側開口端部１０ａが位置する消音室６内において、前記下流側開口端部１０ａに対向する部位に、前記下流側開口端部１０ａに向かって突出する凸部１５を設け、前記凸部１５における前記下流側開口端部１０ａ側の頂２１を、前記下流側開口端部１０ａの中心軸Ｘ−Ｘの軸線上に設けないようにした消音器。【選択図】 図１

Description

本発明は、消音器に関する。

従来、内燃機関の排気系等に用いる消音器として、図１４，図１５に示すような消音器１０１が知られている。この消音器を従来技術１とする。

この消音器１０１は、ケーシング１０２の内部空間をインナープレート１０３により仕切り、２つの消音室である第１拡張室１０４と第２拡張室１０５に区画形成され、第１拡張室１０４と第２拡張室１０５は、インナープレート１０３に穿設された複数のパンチング孔で構成される連通孔１０６により連通している。

また、内燃機関から排出された排気ガスが導入されるインレットパイプ１０７が、ケーシング１０２とインナープレート１０３に貫通固定され、インレットパイプ１０７の下流側開口端部１０７ａは第１拡張室１０４内に開口している。消音器１０１内の排気ガスを外部へ排出するアウトレットパイプ１０８が、ケーシング１０２とインナープレート１０３に貫通固定され、アウトレットパイプ１０８の上流側開口端部１０８ａは第２拡張室１０５内に開口している。

内燃機関より排出された排気ガスは、インレットパイプ１０７を通って第１拡張室１０４内に流入した後に、インナープレート１０３の連通孔１０６を通って第２拡張室１０５に流入することにより消音された後に、アウトレットパイプ１０８を通って外部へと排出される。

この消音器１０１では、インレットパイプ１０７の下流側開口端部１０７ａから第１拡張室１０４内に流入した排気ガスは、ケーシング１０２における下流側開口端部１０７ａと対向する内壁面１０２ａに衝突するとともに、インレットパイプ１０７の下流側開口端部１０７ａ付近の部品形状やインナープレート１０３の連通孔１０６の配置形態等により、圧力が低い方向に偏流する。

これにより、図１６に示すように、排気ガスは、第１拡張室１０４内において、図１５，図１６の下方向への流れが主流となり、図１７において第１拡張室１０４の下方部に渦巻流が発生し、インナープレート１０３の連通孔１０６を通って第２拡張室１０５へ流出する部分に排気ガスに乱れが生じ、気流騒音の発生や背圧の上昇が生じるという問題がある。

そこで、ケーシングにおけるインレットパイプの下流側開口端部と対向する内壁面に、円錐状の突起を、その頂がインレットパイプの中心軸の軸線上に位置するように設けて、渦巻流の発生を抑制するようにした消音器が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１記載の消音器を従来技術２とする。

また、ケーシングにおけるインレットパイプの下流側開口端部と対向する内壁面に、内側に突出する凸部を形成し、この凸部の中心部に、インレットパイプの中心軸の軸線上に位置する軸芯を有する凹溝を形成し、渦巻流の発生を抑制するようにした消音器が提案されている（特許文献２参照）。この特許文献２記載の消音器を従来技術３とする。

実公昭５５−３７６９２号公報 特公平２−３１２０９号公報

上記従来技術２の消音器では、ケーシングの内壁面に設けた円錐状の突起は、その頂がインレットパイプの軸と同一直線上に位置するように設けられていることにより、排気ガスが、円錐状の突起により放射状に拡散するのみで、排気ガスを拡張室内に均一に拡散することができず、上記問題点を解決することが困難である。

上記従来技術３の消音器でも、従来技術２の消音器と同様に、排気ガスを拡張室内に均一に拡散することができず、上記問題点を解決することが困難である。

そこで、本発明は、上記問題点を解決した消音器を提案することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、本発明は、下流側の端部が開口するインレットパイプとアウトレットパイプを有する消音器において、
インレットパイプの下流側開口端部が位置する消音室内において、前記下流側開口端部に対向する部位に、前記下流側開口端部に向かって突出する凸部を設け、
前記凸部における前記下流側開口端部側の頂を、前記下流側開口端部の中心軸の軸線上に設けないことを特徴とするものである。

また、前記凸部は、下流側開口端部の中心軸に対して傾斜する複数の傾斜面を有し、前記頂を、傾斜面のインレットパイプ側の稜線としてもよい。

また、前記複数の傾斜面は、その面積が夫々異なるようにしてもよい。

本発明は、インレットパイプの下流側開口端部が開口する消音室内において、下流側開口端部に対向する部位に、下流側開口端部に向かって突出する凸部を設け、凸部の頂を、下流側開口端部の中心軸の軸線上に設けないようにしたことにより、インレットパイプの下流側開口端部から消音室内に流入した排気ガスが、凸部に当たることにより、排気ガスの流れが掻き分けられるとともに偏向が生じ、排気ガスを消音室内に均一に拡散することができ、気流騒音を低減させ、背圧を低減することができる。

また、凸部が、下流側開口端部の中心軸に対して傾斜する複数の傾斜面を有し、前記頂を、傾斜面のインレットパイプ側の稜線としたことにより、インレットパイプの下流側開口端部から消音室内に流入した排気ガスが、凸部に当たった際に、確実に排気ガスの流れを掻き分けて偏向することができ、より一層、気流騒音を低減させ、背圧を低減することができる。

また、凸部における複数の傾斜面を、その面積が夫々異るようにしたことにより、排気ガスの流れの偏向及び流速を自由に調整でき、より一層、気流騒音を低減させ、背圧を低減することができる。

本発明の実施例１に係る消音器の縦部分断面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 本発明の実施例１に用いる凸部の側面図。 図３の突出側からみた図。 図１の消音器における排気ガスの流れを示すＢ−Ｂ線断面図。 図２の消音器における排気ガスの流れを示すＣ−Ｃ線断面図。 図１の消音器の特性を示すグラフ。 本発明の実施例２に用いる凸部の一例の側面図。 本発明の実施例２に用いる凸部の他例の側面図。 本発明の実施例３に用いる凸部の一例を示し、突出側から見た図。 本発明の実施例４に用いる凸部の一例の斜視図。 本発明の実施例５に係る消音器の縦断面図。 本発明の実施例６に係る消音器で図２に相当する断面図。 従来技術１の消音器の縦断面図。 図１４のＤ−Ｄ線断面図。 図１４の消音器における排気ガスの流れを示すＥ−Ｅ線断面図。 図１４の消音器における排気ガスの流れを示すＦ−Ｆ線断面図。

本発明を実施するための形態を図に示す実施例に基づいて説明する。

［実施例１］
図１は、本発明の実施例１に係る消音器１の縦断面図を示す。消音器１は、図１に示すように、複数の外殻部材からなるケーシング２を有し、ケーシング２内には空間３が形成されている。

ケーシング２の空間３内には、インナープレート４により仕切られて、２つの消音室である第１拡張室６と第２拡張室７が区画形成され、第１拡張室６と第２拡張室７は、インナープレート４に穿設された複数のパンチング孔で構成される連通孔８により連通している。

内燃機関から排出された排気ガスが導入されるインレットパイプ１０が、ケーシング２とインナープレート４に形成された挿通穴に挿通し固設され、インレットパイプ１０は、その軸方向両端部が開口するように形成され、その下流側の開口である下流側開口端部１０ａは第１拡張室６内に開口されている。また、消音器１内の排気ガスを外部へ排出するアウトレットパイプ１１は、ケーシング２とインナープレート４に形成された挿通穴に挿通し固設され、その軸方向両端部が開口するように形成され、その上流側の開口である上流側開口端部１１ａは第２拡張室７内に開口している。

空間３内において、インレットパイプ１０の下流側開口端部１０ａと対向する部位であるケーシング２の内壁面２ａには、金属板を曲折して形成した凸部１５が、溶接等により固設されている。

凸部１５は、図３，図４に示すように、金属製で長方形状の１枚の平板を曲折して形成されている。凸部１５は、相互に面積が異なるとともに、インレットパイプ１０の下流側開口端部１０ａの中心軸Ｘ−Ｘに対して傾斜する平面状の第１傾斜面１６と、平面状の第２傾斜面１７の２つの傾斜面を有し、第１傾斜面１６のインレットパイプ１０側端部と第２傾斜面１７のインレットパイプ１０側端部との相互の接続部の縦端面形状は円弧状に形成されている。第１傾斜面１６の表面積は、第２傾斜面１７の表面積より大きく形成され、ケーシング２の内壁面２ａにおける凸部１５の取付部分に対する第１傾斜面１６の角度α１は、その第２傾斜面１７の角度α２より小さく設定されている。また、図１に示すように、第１傾斜面１６がインレットパイプ１０側、第２傾斜面１７がアウトレットパイプ１１側となるように凸部１５が内壁面２ａに対して設けられている。

また、第１傾斜面１６と第２傾斜面１７とが交わる、すなわち、傾斜面の傾斜方向が変化する稜線（交線）２０は、図４に示すように、直線状で、かつ、図２の横方向となるように形成され、稜線２０は、凸部１５におけるインレットパイプ１０の下流側開口端部１０ａ側における頂２１を構成している。なお、第１傾斜面１６と第２傾斜面１７の接続部の縦端面形状を円弧状ではなく、鋭角に形成してもよい。

第１傾斜面１６と第２傾斜面１７は、夫々、その稜線方向（Ｙ−Ｙ方向）の長さを、稜線と直交する方向（Ｚ−Ｚ方向）全体において略同じになるように形成されている。

凸部１５の両側部には、フランジ２２，２２が形成され、このフランジ２２をケーシング２の内壁面２ａに対し、溶接等により固着して、凸部１５が内壁面２ａに固設されている。なお、フランジ２２を設けず、傾斜面１６，１７の縁部を、内壁面２ａに対し、溶接等により固着してもよい。

図２に示すように、凸部１５は、その頂２１が、インレットパイプ１０の下流側開口端部１０ａにおける中心軸Ｘ−Ｘ線上に位置しないように、本実施例においては、頂２１が下流側開口端部１０ａの中心軸Ｘ−Ｘよりアウトレットパイプ１１側に位置するように、内壁面２ａに取付けられている。

上記構造により、内燃機関より排出された排気ガスは、インレットパイプ１０を通って下流側開口端部１０ａより第１拡張室６内に流入した後に、インナープレート４の連通孔６を通って第２拡張室７に流入することにより消音され、その後に、アウトレットパイプ１１を通って外部へと排出される。このとき、下流側開口端部１０ａから排出された排気ガスは、凸部１５に当たるようになっている。

凸部１５は、その頂２１がインレットパイプ１０の下流側開口端部１０ａにおける中心軸Ｘ−Ｘ線上に位置せず、その２つの傾斜面１６，１７は下流側開口端部１０ａの中心軸Ｘ−Ｘに対して傾き、かつ、２つの傾斜面１６，１７の傾斜角度が異なっていることにより、凸部１５に当たった排気ガスは、掻き分けられるとともに、その流れに偏向が生じる。これにより、図５，図６に示すように、上記従来技術１の消音器１０１では少なかった、アウトレットパイプ１１とは反対側の上方への流れが増加する。また、上記従来技術１において生じていた渦巻流が小さくなり、かつ、この渦巻流の位置がインナープレート４の連通孔８から遠ざかったことにより、排気ガスが、第１拡張室６内に均一に拡散され、第１拡張室６から第２拡張室７へスムーズに流れ出るようになる。これにより、図７のグラフに示すように、本発明の消音器１は、上記従来技術１の消音器１０１よりも気流騒音が低減していることが分かる。

また、凸部１５における２つの傾斜面１６，１７を、その面積が夫々異るように構成したことにより、排気ガスの流れの偏向及び流速を、消音器１の構成に応じて、自由に調整でき、排気ガスの流れを最適化し、気流騒音を低減させ、背圧を低減することができる。

［実施例２］
上記実施例１においては、第１傾斜面１６と第２傾斜面１７を、夫々平面状に形成したが、第１傾斜面１６と第２傾斜面１７は、インレットパイプ１０の下流側開口端部１０ａの中心軸Ｘ−Ｘに対して傾斜しているとともに、２つの面は頂２１から外側方向に向かうほどケーシング２の内壁面２ａにおける凸部１５の取付部側に位置するように形成されていれば、任意の形状に形成することができ、例えば、図８に示すように、第１傾斜面１６Ａを、ケーシング２の内壁面２ａにおける凸部１５の取付部方向に膨出する湾曲面で構成してもよいし、図９に示すように、第１傾斜面１６Ｂを、インレットパイプ１０側に膨出する湾曲面で構成してもよい。

また、第１傾斜面１６，１６Ａ，１６Ｂと第２傾斜面１７における夫々の稜線方向（Ｙ−Ｙ方向）の長さは、稜線２０と直交する方向（Ｚ−Ｚ方向）全体において略同じになるように形成されている。

それ以外の構造は、前記実施例１と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例２においても前記実施例１と同様の効果を奏する。

［実施例３］
上記実施例１，２においては、凸部１５の第１傾斜面１６，１６Ａ，１６Ｂと第２傾斜面１７は、その稜線方向（Ｙ−Ｙ方向）の長さを、稜線２０と直交する方向（Ｚ−Ｚ方向）全体において略同じになるように形成したが、稜線方向（Ｙ−Ｙ方向）の長さを、稜線２０と直交する方向（Ｚ−Ｚ方向）において、途中で漸増、漸減などするように変化するようにして、凸部２５を形成してもよい。

凸部１５の第１傾斜面１６，１６Ａ，１６Ｂと第２傾斜面１７における稜線方向（Ｙ−Ｙ方向）の長さを、例えば、図１０に示すように、一方（図１０の上方）から他方（図１０の下方）に向かうほど一定の割合で徐々に狭くして凸部２５を構成してもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１，２と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例３においても前記実施例１，２と同様の効果を奏する。

［実施例４］
上記実施例１〜３においては、凸部１５，２５の稜線２０を、直線状に形成したが、２次元又は３次元の任意の形状の曲線で構成してもよい。例えば、図１１に示すように、稜線方向（Ｙ−Ｙ方向）の中間部を、ケーシング２に対する凸部３５の取付部側に凹ませた稜線３０とする凸部３５としてもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１〜３と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例４においても前記実施例１〜３と同様の効果を奏する。

［実施例５］
上記実施例１〜４においては、ケーシング２と凸部１５，２５，３５を別部材で構成したが、図１２に示すように、プレス加工等によりケーシング４２を内側方向に変形させて、凸部４５をケーシング４２と一体に形成してもよい。凸部４５の形状は、上記実施例１〜４の凸部１５，２５，３５と同様に形成する。

それ以外の構造は、前記実施例１〜４と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例５においても前記実施例１〜４と同様の効果を奏する。

［実施例６］
上記実施例１〜５においては、図２に示すように、凸部１５，２５，３５，４５を、その稜線２０，３０と直交する方向（Ｚ−Ｚ方向）を、図２の上下方向となるように設けたが、稜線２０，３０と直交する方向（Ｚ−Ｚ方向）は、ケーシング２に対して任意の方向となるように設定してもよい。例えば、凸部１５，２５，３５，４５を、図１３に示すように、その稜線２０，３０と直交する方向（Ｚ−Ｚ方向）が、図１３の上下方向に対して角度θ傾くように設けてもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１〜５と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例６においても前記実施例１〜５と同様の効果を奏する。

［その他の実施例］
上記実施例１〜６においては、第１傾斜面１６，１６Ａ，１６Ｂと第２傾斜面１７を、その面積が異なるように形成したが、同じ面積としてもよい。

また、上記実施例１〜６においては、凸部１５，２５，３５，４５において、稜線２０，３０が一つとなるように形成したが、例えば、凸部を、角錐状などの形状で構成し、稜線を複数有する立体形状としてもよい。

また、上記実施例１〜６においては、凸部１５，２５，３５，４５を、第１傾斜面１６，１６Ａ，１６Ｂと第２傾斜面１７の２つの傾斜面で構成したが、傾斜面は複数であればよく、３つ以上の傾斜面で凸部を構成してもよい。

また、上記実施例１〜６においては、凸部１５，２５，３５，４５の稜線２０，３０を、下流側開口端部１０ａ側の頂２１としたが、凸部を、球状や円錐状などの形状で構成して、その下流側開口端部１０ａ側の頂が、稜線を有しない形状としてもよい。

消音器の構成は、インレットパイプの下流側開口端部１が位置する消音室内において、下流側開口端部に対向する部位に、下流側開口端部に向かって突出する凸部が設けられ、この凸部におけるインレットパイプの下流側開口端部側の頂を、下流側開口端部の中心軸の軸線上に設けないようにすれば、上記実施例１〜６に限定されず任意に構成することができ、例えば、共鳴室を備えたり、インナパイプを設けたり、インナープレートの数を複数設けるなどしてもよい。

１ 消音器
６，７ 消音室
１０ インレットパイプ
１０ａ 下流側開口端部
１１ アウトレットパイプ
１５，２５，３５，４５ 凸部
１６，１６Ａ，１６Ｂ，１７傾斜面
２０，３０ 稜線
２１ 頂

Claims (3)

1. 下流側の端部が開口するインレットパイプとアウトレットパイプを有する消音器において、
   インレットパイプの下流側開口端部が位置する消音室内において、前記下流側開口端部に対向する部位に、前記下流側開口端部に向かって突出する凸部を設け、
   前記凸部における前記下流側開口端部側の頂を、前記下流側開口端部の中心軸の軸線上に設けないことを特徴とする消音器。
2. 前記凸部は、下流側開口端部の中心軸に対して傾斜する複数の傾斜面を有し、前記頂を、傾斜面のインレットパイプ側の稜線としたことを特徴とする請求項１記載の消音器。
3. 前記複数の傾斜面は、その面積が夫々異なることを特徴とする請求項２記載の消音器。