JP5621975B2

JP5621975B2 - マフラー及びそれを備えたエンジン作業機

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Publication number: JP5621975B2
Application number: JP2010244844A
Authority: JP
Inventors: 哲仁茂; 賢二長沼
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-10-30
Filing date: 2010-10-30
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2030-10-30
Also published as: JP2012097623A

Description

本発明は、刈払機やチェーンソーなどの各種手持式小型作業機の動力装置として使用される小型エンジンのマフラーの改良に関するものである。

近年、エンジン付きの動力装置は、地球環境に配慮するために排気ガスのクリーン化が推進されている。小型、軽量、高出力を求められる携帯型のエンジン作業機では、２サイクルエンジンが広く採用されているが、２サイクルエンジンは４サイクルエンジンに比べて排気ガスのクリーン化が難しく、マフラー内に触媒を内蔵させ、シリンダからの排気ガスに含まれる未燃焼ガスを触媒により再燃焼させることによって排気ガスのクリーン化を図っている。特許文献１には、排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ等を低減することを目的としてマフラー内に触媒を配置し、排気ガス中の未燃焼ガスを触媒に接触させて酸化反応により再燃焼させ、これにより排気ガスの浄化を図るようにした技術が開示されている。

小型エンジンのマフラーは、排気ガス中の未燃焼ガスを触媒と接触させて酸化反応による再燃焼を生じさせることを目的としているために、マフラーの構造としては、いずれもシリンダの排気ポートから導入された排気ガスを、マフラー内のエンジンに近い位置から遠く離れた方向へ導くような流路中で触媒と接触させ、その後に外部へ排出するような構成としている。排気ガスが触媒と接触することで触媒が加熱され、その結果、この触媒中を通過した下流側の排気ガスの温度は、シリンダの排気ポートから導入された直後の排気ガスの温度よりも上昇することになる。

このように、触媒と接触した後の排気ガスは、シリンダの排気ポートから導入された直後の排気ガスよりも温度が上昇するので、マフラー内における排気ガスの流路がマフラー内のエンジンに近い位置から遠く離れた位置へ導かれるような方向に設定されていると、触媒と接触して過熱された排気ガスがマフラーの外側方向に流れて、マフラー外壁の一部が部分的に過熱され、外側を覆うカバーの温度が部分的に規制値を越えるほど上昇したり、カバーが合成樹脂製の場合にはマフラーとの隙間間隔を大きくしないとカバーが溶けてしまうというような不具合が生ずる恐れがあった。

また、マフラーの排気放出口がマフラー内に設けられた触媒と接近する位置に設けられる場合には、排気放出口から排出される排気温度が非常に高くなってしまう。そのため、特許文献１のようにマフラーの外側全体をマフラーカバーによって覆うことにより、外部に対する熱の影響を低下させる等の対策がとられている。

しかしながら、チェーンソーのような携帯用のエンジン作業機にあっては、全体の大きさ上の制約からマフラーの外側全体をマフラーカバーによって覆うことが難しい場合もある。その対策のために、市販されているエンジン作業機では図７のようなマフラー構造が用いられている。

図７は、公知のマフラー１０１の縦断面図であり、図中右側にエンジンのシリンダ（図示せず）が位置し、排気ガスの排出方向を通る縦断面をとったものである。マフラー１０１の外郭部分は、エンジン側に位置する第一ハウジング１１０と、前記エンジンとは離れる側に位置する第二ハウジング１２０により構成され、第一ハウジング１１０と第二ハウジング１２０を合わせることでマフラー１０１の外郭部分が形成される。

第一ハウジング１１０と第二ハウジング１２０が接合される接合部には、触媒１３７を保持するための仕切り板１３０が設けられる。仕切り板１３０は円筒形の触媒１３７を固定するための保持部材としての役割を果たすとともに、マフラー１０１の内部空間を第一室１５１と第二室１５２の２つの空間に分割する機能を果たす。触媒１３７は、円筒形の外側パイプの内部に複数の格子状またはハニカム状等のセルが形成されたものであり、外側パイプが仕切り板１３０の穴に貫通するように固定される。

触媒カバー１４０は、触媒１３７を通過して高温になった排気ガスがマフラー１０１の外郭である第二ハウジング１２０に直接あたらないようにすると共にマフラー内の排気流路を長くするためのカバーである。触媒カバー１４０は、図２のような断面位置における断面形状で略Ｓ字状の形状に形成され、触媒１３７の出口側に第三室１５３を形成する。第三室１５３の出口として、触媒カバー１４０の丸３のところに排気ガスが通過する穴が開けられる。従来のマフラー１０１においては、丸１で触媒１３７に流入した排気ガスは、触媒１３７を通過した後に丸２に示す位置にて触媒カバー１４０の垂直面１４０ａに当たることにより、その流路を下方向に曲げられ、丸３の水平面１４０ｂで図示しない穴を通過して第二室１５２側の空間に移る。

触媒カバー１４０の垂直面１４０ａの下側には、穴が開けられる水平面１４０ｂと、仕切り板１３０と接合される垂直面１４０ｃと、垂直面から第二室１５２側に突出する水平面１４０ｄが形成される。丸３付近で触媒カバー１４０の穴を通過した排気ガスは、丸４付近において水平面１４０ｄに当たって、その方向が約１８０度曲げられる。その後排気ガスは、丸５付近で第二ハウジング１２０の内壁に案内されて流れ、丸６付近で開口部１２７から外部に排出される。従来のマフラー１０１においては、第二ハウジング１２０の丸５から丸６付近の内壁が非常に高温になるため、その対策として耐熱カバー１４５が第二ハウジング１２０の外周面にネジ１４９にて固定される。

特開２０００−１７０５１８号公報

図７に示したマフラー１０１において触媒１３７の通過後の排気ガスは、触媒カバー１４０に設けた複数の穴によって第二室１５２へ案内されるため、触媒通過後の高温な排気ガスは外郭部（第二ハウジング１２０）に沿って案内され、開口部１２７から大気に放出されるものであった。そのため、マフラー１０１の外郭部の熱劣化や赤熱が起こりやすい。その対策として触媒カバー１４０からマフラー外郭部の距離を増やす必要があり、マフラー１０１を大型化しなければならない。また、マフラー１０１の外郭部の赤熱を作業者から見えなくするため、耐熱カバー１４５等の目隠し部品を追加する必要があった。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、外壁面の特定箇所の過熱を防ぐことができるマフラー及びそれを備えたエンジン作業機を提供することにある。

本発明の他の目的は、触媒との接触により過熱された排気ガスの温度を十分低下させてから排出することができるマフラー及びそれを備えたエンジン作業機を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、組立性に優れて耐久性が高い小型エンジンに適したマフラー及びそれを備えたエンジン作業機を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、エンジン作業機のマフラーにおいて、エンジンの排気ポートに接続される流入口と、流入された排気ガスを排出する排出口を有するマフラーハウジングと、マフラーハウジングの流入口から排出口に至る流路内に設けられる触媒と、マフラーハウジング内を排気ポートから排気ガスが流入する第一室と排気ガスを大気へ放出する第二室に区画するとともに触媒を保持する仕切り板と、第一室から触媒を通過した後の排気ガスの方向を転換させるものであって、仕切り板と共に第三室を形成する触媒カバーを第二室と仕切り板の間に有し、仕切り板に第一室の方向に窪みを設けた。流路転換部は、例えば仕切り板に設けた第一室へ張り出すような凸形状（第二室側から見ると凹形状）の部分である。触媒を通過した排気ガスは触媒カバーによって方向転換された排気ガスは、流路転換部に案内され、流路転換部によって再度方向転換された排気ガスが第二室に導かれ、第二室に流入した排気ガスは排出口から外部に排出される。マフラーハウジングは、開口面を有する第一ハウジング及び第二ハウジングの互いの開口面を合わせることによって構成し、仕切り板は、第一ハウジングと第二ハウジングの開口面に挟まれるようにして固定される。

本発明の他の特徴によれば、第一ハウジング及び第二のハウジングは、エンジンの排気ポートからの排出方向と略垂直の分割面にて接合される。また仕切り板は、触媒を貫通させて保持するための穴と、流路転換部となる窪み形状が形成される。

本発明のさらに他の特徴によれば、触媒カバーは、流路転換部の開口部の一部分と触媒の出口側の全体を覆うような形状であって、触媒カバーの外縁は開口部に重なる位置になるように仕切り板に固定される。第一及び第二のハウジングは、例えば冷間圧延鋼板のプレス加工により製造され、仕切り板及び触媒カバーは、例えばステンレス板のプレス加工にて製造される。

請求項１の発明によれば、仕切り板に第一室の方向に窪む流路転換部を設け、触媒カバーによって方向転換された排気ガスを流路転換部に案内し、流路転換部によって再度方向転換された排気ガスを第二室に導くことにより排気ガスを排出口から外部に排出するので、触媒通過後の排気ガスの温度低下を図ることができ、マフラーから大気へ放出される際に、木屑等の可燃物への着火の恐れをなくすことができる。また、触媒カバーは、触媒を通過した後の排気ガスの進行方向を反転させて流路転換部に排気ガスを案内し、流路転換部は反転された排気ガスの流れを再度反転させるので、排気ガスの進行方向の反転に、低い温度部分と接する領域を用いることによって排気ガスの温度を効果的に低下させることができる。

請求項２の発明によれば、マフラーハウジングは、開口面を有する第一ハウジング及び第二ハウジングの互いの開口面を合わせることによって構成し、仕切り板は第一ハウジングと第二ハウジングの開口面に挟まれるようにして固定されるので、組立性が良く製造コストを低減したマフラーを実現できる。

請求項３の発明によれば、第一ハウジング及び第二のハウジングは、エンジンの排気ポートからの排出方向と略垂直の分割面にて接合されるので、排気ポートに接続される流入口と、流入された排気ガスを排出する排出口を第一ハウジング又は第二ハウジングに別々に構成できるとともに、第一室と第二室を容易に実現することができる。

請求項４の発明によれば、仕切り板は、触媒を貫通させて保持するための穴と、流路転換部となる窪み形状が形成されるので、プレス加工にて安価に製造することができる。

請求項５の発明によれば、触媒カバーは、流路転換部の開口部の一部分と触媒の出口側の全体を覆うような形状であって、触媒カバーの外縁は開口部に重なる位置になるように仕切り板に取り付けられ、触媒カバーと仕切り板によって第三室を形成し、触媒を通過直後の排気ガスは、第三室から流路転換部を介して第二室に導かれるので、触媒通過直後の高温である排気ガスがマフラーハウジングの外郭部分に接触しにくく、マフラーの外郭部分の劣化防止を図ることができ、また、外郭部分の高温による赤熱を効果的に防止することができ、高耐久で作業者に不安を与えないマフラーとすることができる。

請求項６の発明によれば、第一及び第二のハウジングは、冷間圧延鋼板のプレス加工により製造され、仕切り板及び触媒カバーは、ステンレス板のプレス加工にて製造されるので、特に高温になる仕切り板及び触媒カバーを耐熱性の高い部材で安価に製造することができ、耐久性の高いマフラーを実現できる。

請求項７の発明によれば、エンジンによって所定の作業手段を駆動するエンジン作業機において本発明のマフラーをエンジンの排気ポートに固定したので、マフラーハウジングの高温による赤熱を効果的に防止でき、安心して使用できるエンジン作業機を実現できる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るマフラー１の外観を示す斜視図である。本発明の実施例に係るマフラー１を適用したエンジン作業機の一例（チェーンソー８１）を示す斜視図である。図２のエンジン６１の縦断面図である。本発明の実施例に係るマフラー１の組立構造を示す分解斜視図である。本発明の実施例に係るマフラー１の排気の流れを説明するための断面図である。図５のＡ−Ａ断面から仕切り板３０及び触媒カバー４０を見た図である。従来例に係るマフラー１０１の形状を示す断面図である。

以下、本発明の実施例を添付図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例に係るマフラー１の外観を示す斜視図である。マフラー１は、例えば図示しない２サイクルエンジンのシリンダの排気ポートにボルト等で直接接続されるものであって、所定の容積を有し、１箇所の排気放出口４７を有する。マフラー１の外側の筐体は、一面が開口面となる略長方体状のハウジングを２つ用いて、これらの開口面を接合するようにして構成する。１つの長方体である第一ハウジング１０は、図示しないエンジン側に配置される。もう一つの略長方体である第二ハウジング２０はエンジンとは反対側に配置され、第二ハウジング２０側に排気放出口４７が形成される。第一ハウジング１０の外郭は略長方体とされるが、第二ハウジング２０は厳密には略長方体ではなく、長方体の一部分が斜めにカットされたような形状である。

第一ハウジング１０の曲げ部には、面の強化を目的として複数のリブ１６がプレス加工等により形成される。第二ハウジング２０は、一面が外部に露出するもので、排気放出口４７が形成される案内カバー４５を取り付けるための傾斜面２０ａが形成される。第二ハウジング２０の平面部２０ｂには、面の強化を目的として複数のリブ２６がプレス加工等により形成される。

案内カバー４５は、第二ハウジング２０の傾斜面２０ａに形成される後述する開口部を覆うことにより、排気ガスを所定の方向（排気放出口４７側）へ導くための整流部材である。また、案内カバー４５は、排気ガスが後述する開口部を介してマフラー１の内部から直接外部に放出されないようにしている。尚、案内カバー４５と第二ハウジング２０との間には金属メッシュからなる図示しないスパークアレスタが取り付けられている。スパークアレスタはマフラー１から火花が飛ぶのを抑制するためのもので、第二ハウジング２０に形成されたボルト穴（後述）とボルト穴４８にボルトが挿入されることで固定される（尚、図１には、ボルトは図示していない）。

第二ハウジング２０の平面部２０ｂには、マフラー１をエンジンに取り付けるためのボルトを貫通させるためのボルト挿入孔２４、２５が設けられ、図示しない２本のボルトの先端がエンジンの排気ポートの近傍に形成されたネジ穴と螺合する。さらに、マフラー１の外周部には、２つのネジ孔９（図１では１つだけ図示）が設けられ、図示しないネジ又はボルトを介して、図示しないエンジンのクランクケースに形成されるネジ穴に固定される。

図２は、本発明のマフラー１を手持式小型作業機に取り付けた状態を示す斜視図である。図２では手持式小型作業機の例としてチェーンソー８１に用いられた例を示す。チェーンソー８１は、２サイクルエンジンなどの小型のエンジン６１を搭載し、本体部の前方にはソーチェーンが巻回されたガイドバーが突出するが、本図ではソーチェーン及びガイドバーを取り外した状態を図示している。

エンジン６１は、プラスチック等の合成樹脂製のハウジング８２によって覆われ、エンジン６１の高熱部分を作業者が触らないようにガードされる。またハウジング８２の後方側には、作業者が右手で把持するためのメインハンドル８３が形成され、ハウジング８２の前方側には、作業者が左手で把持するためのフロントハンドル８６が設けられる。メインハンドル８３の上部付近には、セーフティトリガ９０が設けられ、下側にスロットルレバー９１が設けられる。フロントハンドル８６の前方側には、ハンドガード８５が設けられる。ハンドガード８５は、作業者の手に、枝や切断物などがあたらないように保護する役割をする。

ハウジング８２の内部には、エンジンを始動するためのリコイル式のスタータ（図示せず）が収容され、スターターハンドル８７が取り付けられる。エンジン６１のクランクケース６２の右側には、ソーチェーンへの駆動力伝達機構（図示せず）が取り付けられ、それを覆うギヤカバー８８が設けられる。ギヤカバー８８には、図示しないガイドバーを固定するための２本のボルトとナット９２が設けられる。また、ギヤカバー８８の前方であって、ハウジング８２とガイドバーの取り付け部付近には、チェーンキャッチャー８９が設けられる。

図２に示すチェーンソー８１において、マフラー１はハウジング８２の前方側に設けられる。この取り付け位置はハンドガード８５の前方側に位置することと、マフラー１の下側にソーチェーン（図示せず）が位置するので、作業中に作業者が目視し難い位置にあり、作業者が触れてしまう恐れもほとんど無い。さらに、マフラー１からの排気ガスは、矢印５９のように右斜め下方向に排出されるようにしたので、排気ガスが作業者にあたることを防止できると共に、切断対象たる木や枝にも直接あたることを防止できる。マフラー１は、ボルト挿入孔２４，２５に挿入される２本のボルト（図２の位置からはボルトは見えない）によってエンジン６１のシリンダに直接固定される。

図３は、エンジン６１の縦断面図である。エンジン６１は２サイクルエンジンであって、エンジンケース６２の上部に取付けられたシリンダ６３内でピストン６４が往復移動可能に配置され、ピストン６４はコネクティングロッド６５により、クランクシャフト６６に連結される。クランクシャフト６６は図示しないベアリング機構を介してエンジンケース６２に回転自在に保持される。クランクシャフト６６の一端には図示しない冷却用のファンが取付けられ、ファンが回転することによって発生される風によりシリンダ６３を冷却される強制冷却方式が採用される。シリンダ６３は例えばアルミ合金の一体成形により製造され、ヘッド部分及び円筒部分外周側には複数の放熱用のフィンが設けられ、シリンダ６３の上部には点火プラグ６７が取付けられる。シリンダ６３の一部であって、ピストン６４によってその開口が開閉される位置には排気ポート（排気口）６８が形成され、排気ポート６８の外側開口部にはマフラー１が直接取付けられる。またシリンダ６３には図示しない掃気口が形成され、図示しない掃気通路によりクランク室６９からシリンダ６３への通路が形成される。シリンダ６３にはさらに吸気ポート７０が設けられ、吸気ポート７０には吸気管７１を介して気化器７２が取り付けられる。気化器７２にはエアクリーナ７３が接続される。尚、エンジン６１の動作原理は公知の２サイクルエンジンと同じであるので、ここでの詳細説明は省略する。

次に図４を用いてマフラー１の詳細構造を説明する。図４は、本発明の実施例に係るマフラー１の組立構造を示す分解斜視図である。マフラー１は、第一ハウジング１０と第二ハウジング２０を合わせることによって画定される閉空間を、仕切り板３０にて２つの空間（第一室と第二室）に区切るように構成される。第一ハウジング１０と第二ハウジング２０は、例えばＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）を用いたプレス加工で製造され、外側面に耐熱塗装を施すようにしても良い。

第一ハウジング１０は、図示しないエンジンの排気ポートに接続され排気ガスの流入口となる開口部１７が形成され、その両側には図示しないボルトを貫通させるための２本のボルト挿入管１４、１５がマフラー１の内部空間に延びるように配置される。２本のボルト挿入管１４、１５の端部は、第二ハウジング２０のボルト挿入孔２４、２５に接続される。第一ハウジング１０の開口面の外周縁には、第二ハウジング２０との接合のための折り返し用のリブ１１が形成される。

第二ハウジング２０は、図示しないエンジンとは離れた側に設けられるものであって、マフラー１からの出口（排出口）となる開口部２７が形成される。第二ハウジング２０は、略長方形の一面を開口面としたような基本形状であるが、その一部に傾斜面２０ａが形成される。開口面の外周縁には、第一ハウジング１０との接合のためのリップ２１が形成される。傾斜面の下側に位置する平面部２０ｂには２つのボルト挿入孔２４、２５が形成される。

第二ハウジング２０の一部には、排気ガスを排出するための３つのスリット状の開口部２７が設けられる。開口部２７はプレスによる切り曲げ加工によって、第二ハウジング２０の金属部の一部を切り込み、切り込まれた部分を所定の角度になるように外側に曲げ加工したものであり、切り込まれた内側領域が排気ガスの案内板としての機能を果たす。内側領域の傾斜角は、開口部２７を介して内部から排出される排気ガスが、傾斜面２０ａに取り付けられる案内カバー４５に形成される排気放出口４７にスムースに導かれるような角度に設定される。また、傾斜面２０ａの一部にボルト固定用のボルト穴２８が形成され、案内カバー４５と第二ハウジング２０との間に金属メッシュからなる図示しないスパークアレスタを取り付けることが可能である。スパークアレスタは、ボルト穴２８とボルト穴４８に図示しないボルトを挿入することで固定できる。

仕切り板３０は、マフラー１の内部空間に分けるためだけでなく、円筒形の触媒３７を固定するための保持部材としての役割を果たす。触媒３７は、仕切り板３０の中央よりやや下方に形成される貫通穴３６に挿入されることによって固定される。仕切り板３０はステンレス鋼板からなり、上下方向の中央よりやや上側の左右位置に、ボルト挿入管１４、１５を貫通させるための貫通穴３１、３２が形成される。貫通穴３１、３２よりも上方側には、排気ガスの流れる方向を転換又は反転させるための窪み３３が形成される。窪み３３は、プレス加工により形成されたものである。仕切り板３０の下側周囲には、ネジ孔９（図１参照）を構成するための２つの貫通穴３４、３５が形成される。以上のように、仕切り板３０は、ステンレス板に窪み３３と複数の穴を形成するだけなので、基本的にはプレス加工による穴あけ、打ち抜き等によって容易に製造することができる。

触媒３７は、排気ガス中の未燃焼ガスを触媒と接触させて酸化反応により再燃焼させるためのものであり、円筒形の外側パイプの内部に複数の格子状またはハニカム状等のセルが形成され、白金とロジウム等の触媒材料がコーティングされる。排気ガスが触媒材料と接触することで排気ガスが加熱され（再燃焼）、その結果、この触媒中を通過した下流側の排気ガスの温度は、シリンダの排気ポートから導入された直後の触媒よりも大幅に上昇することになる。

触媒カバー４０は、触媒３７の出口側開口３８付近を覆うためのものであり、触媒３７によって温度が上昇した排気ガスが、第二ハウジング２０の内壁に直接当たることを防ぐために設けられるものである。触媒カバー４０は、触媒３７の円筒部の径よりも大きい外径の円柱空間４１と、その上側に直方体の空間４２が接続されるような空間を画定するもので、外縁部には仕切り板３０に対して溶接で接合できるように接合面４３が形成される。また、接合面４３には、ボルト挿入管１４を避けるための切り落とし部４４ａが形成される。図示していないがボルト挿入管１５側にも同様に切り落とし部４４ｂ（後述）が形成される。

触媒カバー４０は、仕切り板３０と同材質のステンレス鋼板からなり、プレス加工により成形される。触媒カバー４０は、仕切り板３０に溶接され、マフラー１の組立後には、仕切り板３０は第一ハウジング１０にも第二ハウジング２０にも接触しないように構成される。また、触媒カバー４０はボルト挿入管１４、１５にも接触しないようにすると好ましい。これは、マフラー１の構成部材のうち触媒カバー４０が最も高温になるものと考えられるためである。このように触媒カバー４０を配置することにより、第二ハウジング２０の局所領域が高温になって赤熱してしまう現象を効果的に防止できる。

案内カバー４５は、開口部２７が外部に直接露出しないようにすると共に、開口部２７から排出される排気ガスを所定の方向に案内するためのものである。案内カバー４５は、側面視で略六角形の突起部４６を有し、この突起部４６の一部の側面が切り抜かれることによって排気放出口４７が形成される。案内カバー４５は、第二ハウジング２０と同じ材質であるＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）製で構成され、プレス加工によって突起部４６及び排気放出口４７が形成される。案内カバー４５は、第二ハウジング２０に対して溶接により取り付けられる。

次に図５を用いて、エンジンから排出される排気ガスがマフラー１を流れる様子を説明する。図５は、図１に示すマフラー１の縦断面図である。この図において、第一ハウジング１０と第二ハウジング２０は、エンジンの排気ポートからの排出方向と略垂直の分割面にて分割される。また、第一ハウジング１０のリブ１１が、仕切り板３０の外縁部と第二ハウジング２０のリップ２１を挟むように約１８０度折り曲げられており、この折り曲げによって第一ハウジング１０と第二ハウジング２０が接合されると同時に、仕切り板３０が固定される。

図中、排気ガスの流れを矢印付きの黒曲線５８で示す。マフラー１の内部空間は、仕切り板３０によって第一室５１と第二室５２に分けられる。また、第二室５２と仕切り板３０の間は、触媒カバー４０によって小さい空間である第三室５３が形成される。エンジンのシリンダから排出される排気ガスは、黒曲線５８のように開口部１７からマフラー１の内部に流入し、丸１の部分で触媒３７の内部に流入する。触媒３７を通過した排気ガスは、丸２の部分で触媒３７から流出し、触媒カバー４０の内壁４０ａに当たることのよって丸３のように方向を約１８０度近く曲げられて、側壁４０ｂに案内されることにより排気ガスが排出方向と反対方向に向けられ、仕切り板３０の方向に流れる。この仕切り板３０の排気ガスが案内される部分には、エンジン方向に窪むような窪み３３が形成される。

窪み３３は、触媒カバー４０によって流れる方向が約１８０度近く曲げられた排気ガスの流れを再度１８０度近く曲げるためのものであり、丸４に示す窪み３３の底部３３ａで排気ガスの方向がさらに約１８０度近く曲げられて、窪み３３の斜面３３ｂの部分によって案内されて、排気ガスが丸６に示すように開口部２７をから案内カバー４５に達する。

ここで、第一室５１、第二室５２、第三室５３の内部温度には差があって、シリンダを出た直後の排気ガスは約３００度くらいであるが、触媒３７にて再燃焼された排気ガスの温度（丸２付近の温度）は７００度くらいに達する。従って、触媒３７を通過した直後の排気ガスを触媒カバー４０を介することなく直接第二ハウジング２０に当ててしまうと、第二ハウジング２０が７００度に近い高温にさらされて赤熱してしまうことになる。そこで本実施例では触媒３７を通過した排気ガスを触媒カバー４０の内壁４０ａに当てることにより、触媒カバー４０が赤熱したとしても、赤熱状態が外部から見えないようにした。また、触媒カバー４０は第二ハウジング２０と接触しておらず、所定の距離を隔てるために第二ハウジング２０に伝わる熱の大きさを大幅に低減させることができる。

丸３のところで方向を変えられた排気ガスは、丸４の付近で仕切り板３０の窪み３３に当たることになる。ここで、丸３から丸４に至る排気ガスの温度は、７００度よりも若干低下しているものの、第一室５１の内部の温度（最高でも３００度程度）よりも断然大きい。従って、丸４の方向転換時に低温の第一室５１に接する窪み３３に高温の排気ガスを当てることにより、第一室５１の低い温度を利用して排気ガスの温度を低下させることができる。さらに、丸５付近から第三室５３内に流入した排気ガスは開口部２７を介して案内カバー４５に接触し、丸６にて方向を曲げられて外部に排出される。案内カバー４５の外側は大気であり温度が十分に低いので、大気と接する案内カバー４５に当たる排気ガスの温度はさらに低下する。

尚、第一室５１、第二室５２、第三室５３の容積の関係は、排気ガスの騒音を低下させる消音効果や、排気効率と密接な関係があるので、大気中に放出される排気ガスの温度の低下だけでなく、十分な消音効果が得られるように各室の容積や流路の形状が決定されるべきである。

図６は、図５のＡ−Ａ部の断面からエンジン側を見た図である。本図において、触媒カバー４０の上端位置と、仕切り板３０に形成される流路転換部たる窪み３３の上下方向の位置関係が理解できるであろう。即ち、Ａ−Ａ断面から見ると触媒カバー４０の外縁に形成される接合面４３の上端４３ａは、略四角形の窪み３３の上下方向の略下半分を覆う位置になるように配置される。また、窪み３３の下側半分にて窪み３３に流入する開口の高さＨ_１は、窪み３３にてその方向が反転させられ、窪み３３の上側半分を通って第二室５２側に排出されるための開口の高さＨ₃とほぼ同じとなるように構成される。尚、窪み３３の全体高さＨとの関係は、Ｈ_１＝Ｈ_３となるようにしているが、必ずしもこの比率に限られずに排気抵抗等を考慮して最適な比率を設定すればよい。また、窪み３３の開口部の寸法は、幅Ｗで高さＨ程度の略四角形としたが、必ずしも四角形にする必要はなく、半球状の形状など他の窪み形状であっても良い。また、窪みの深さ（排気方向の距離）は、排気ガスの排気抵抗を極力損なわないように適宜設定すればよい。

本実施例によれば、マフラー１の内部で触媒と接触させるようにした排気ガスの流路を、マフラー１内の下方から上方に到る縦型の比較的長い流路として形成し、エンジンより遠い位置からエンジンに近い方向へ案内する流路を設けて、第一室５１と第三室５３の温度差を利用した排気ガスの温度を低下させるようにしたので、大気中に放出される排気ガスの温度を十分低下させることができる。この結果、排気放出口の近傍に木屑等の可燃物が位置してしまっても着火の恐れをなくすことができる。また、触媒通過直後の高温である排気ガスがマフラー１の外郭部分に直接接触しないので、マフラー１の劣化を防止することができる。また、外郭部分が高温により赤熱しないので、作業者は安心してエンジン付きの動力装置（エンジン作業機）を使用することができる。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本発明のマフラーは、チェーンソー用の２サイクルエンジンだけでなく、他の動力機器、作業工具用のエンジンにも適用できる。また、本発明のマフラーは２サイクルエンジンだけに限られずに４サイクルエンジンやその他の内燃機関にも同様に適用できる。

１マフラー９ネジ孔１０第一ハウジング１１リブ
１４、１５ボルト挿入管１６リブ１７開口部
２０第二ハウジング２０ａ傾斜面２０ｂ平面部
２１リップ２２穴２４、２５ボルト挿入孔
２６リブ２７開口部２８ボルト穴３０仕切り板
３１貫通穴３３窪み３３ａ底部３３ｂ斜面
３４、３５貫通穴３６貫通穴３７触媒３８出口側開口
４０触媒カバー４０ａ（触媒カバーの）内壁
４０ｂ（触媒カバーの）側壁４１円柱空間４２空間
４３接合面４３ａ上端４４ａ、４４ｂ切り落とし部
４５案内カバー４６突起部４７排気放出口
４８ボルト穴５１第一室５２第二室５３第三室
５８黒曲線６１エンジン６２クランクケース
６３シリンダ６４ピストン６５コネクティングロッド
６６クランクシャフト６７点火プラグ６８排気ポート
６９クランク室７０吸気ポート７１吸気管
７２気化器７３エアクリーナ
８１チェーンソー８２ハウジング８３メインハンドル
８５ハンドガード８６フロントハンドル８７スターターハンドル
８８ギヤカバー８９チェーンキャッチャー
９０セーフティトリガ９１スロットルレバー９２ナット
１０１マフラー１１０第一ハウジング１１７開口部
１２０第二ハウジング１２７開口部１３０仕切り板
１３７触媒１４０触媒カバー１４０ａ垂直面
１４０ｂ水平面１４０ｃ垂直面１４０ｄ水平面
１４５耐熱カバー１４９ネジ１５１第一室
１５２第二室１５３第三室

Claims

エンジンの排気ポートに接続される流入口と、流入された排気ガスを排出する排出口を有するマフラーハウジングと、
前記マフラーハウジングの前記流入口から前記排出口に至る流路内に設けられる触媒と、
前記マフラーハウジング内を前記排気ポートから排気ガスが流入する第一室と排気ガスを大気へ放出する第二室に区画するとともに前記触媒を保持する仕切り板と、
前記第一室から前記触媒を通過した後の排気ガスの方向を転換させるものであって、前記仕切り板と共に第三室を形成する触媒カバーを前記第二室と前記仕切り板の間に有し、
前記仕切り板に前記第一室の方向に窪む流路転換部を設け、
前記触媒カバーは、前記流路転換部の開口部の一部分を覆うように固定され、
前記触媒を通過した排気ガスは、前記触媒カバーによって方向転換させたのちに前記流路転換部に案内され、前記流路転換部によって再度方向転換された排気ガスは前記第二室に導かれ、前記第二室に流入した排気ガスは前記排出口から外部に排出されることを特徴とするマフラー。
前記マフラーハウジングは、開口面を有する第一ハウジング及び第二ハウジングの互いの開口面を合わせることによって構成し、
前記仕切り板は、前記第一ハウジングと前記第二ハウジングの前記開口面に挟まれるようにして固定されることを特徴とする請求項１に記載のマフラー。
前記第一ハウジング及び第二のハウジングは、前記エンジンの排気ポートからの排出方向と略垂直の分割面にて接合されることを特徴とする請求項２に記載のマフラー。
前記仕切り板には、前記触媒を貫通させて保持するための穴と、前記流路転換部となる窪みが形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載のマフラー。
前記触媒カバーは、前記流路転換部の開口部の一部分と前記触媒の出口側の全体を覆うような形状であって、前記触媒カバーの外縁は前記開口部に重なる位置になることを特徴とする請求項４に記載のマフラー。
前記第一及び前記第二ハウジングは、冷間圧延鋼板のプレス加工により製造され、
前記仕切り板及び前記触媒カバーは、ステンレス板のプレス加工にて製造されることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のマフラー。
エンジンによって所定の作業手段を駆動するものであって、
請求項１から６のいずれか一項に記載のマフラーを、前記エンジンの排気ポートに固定したことを特徴とするエンジン作業機。