JP6079530B2 - 消音器 - Google Patents

Description

本発明は、消音器に関する。

車載用の内燃機関の排気音を抑える消音器として、内壁と外壁との間に隙間を形成した胴体と、その胴体の内壁の内側に区画形成されて排気が送り込まれる複数の拡張室と、同拡張室から胴体の外に排気を送り出すアウトレットパイプと、を備えたものが知られている。上記胴体については、車両に対する消音器の搭載性向上のため、扁平円筒状に形成することが考えられる。なお、このように扁平円筒状に形成した胴体は、その周方向についての曲率が異なる第１湾曲部及び第２湾曲部、すなわち所定の曲率半径を有する第１湾曲部、及び、その第１湾曲部よりも曲率半径が大きい第２湾曲部を備える。

また、上記消音器では、胴体の内壁と外壁の間に形成された隙間により、複数の拡張室を通過する排気の熱が消音器外に伝わることを抑制している。しかし、上記隙間の気密性が高すぎると、その隙間内の気体に対する急速な冷却もしくは加熱を通じて同隙間の内圧が上昇もしくは低下し、それに伴い胴体の内壁や外壁が変形してしまうおそれがある。このため、例えば特許文献１に示されるように、上記隙間を拡張室に連通するための孔を胴体の内壁に形成し、それによって同隙間の気密性が高くなり過ぎないようにすることが考えられる。

実開平５−９２３公報

ところで、拡張室に対する上記孔の開口位置によっては、拡張室内の下部に溜まった水で上記孔が塞がれるとともに、その水が上記孔を介して胴体における内壁と外壁との隙間に吸い上げられるおそれがある。この場合、上記孔が拡張室内の下部に溜まった水により塞がれて隙間の気密性が高くなるため、隙間内に吸い上げられた上記水が同隙間内に滞留する。このように隙間内に上記水が滞留すると、それが原因となって胴体の腐食が進行するおそれがある。また、隙間内に滞留した上記水が熱を受けて水蒸気になると、隙間内の内圧が上昇して胴体の内壁や外壁における剛性の低い部分、詳しくは第１湾曲部よりも曲率半径が大きくなって剛性が低下する第２湾曲部にて変形が生じるおそれもある。

本発明の目的は、胴体の内壁と外壁との隙間での水の滞留を抑制することができる消音器を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する消音器は、扁平円筒状をなす内壁と外壁との間に隙間を形成した胴体と、その胴体の内壁の内側に区画形成されて排気が送り込まれる複数の拡張室と、同拡張室から上記胴体の外に排気を送り出すアウトレットパイプと、を備える。また、扁平円筒状をなす上記胴体は、その周方向についての曲率が異なる第１湾曲部及び第２湾曲部を備え、第１湾曲部よりも曲率半径が大きい第２湾曲部が鉛直方向上側及び鉛直方向下側に位置するように設けられる。また、上記胴体の内壁には、上記複数の拡張室のうちの一つである第１拡張室と上記隙間とを連通する第１の孔が形成されるとともに、上記複数の拡張室のうち第１拡張室とは内圧の異なる第２拡張室と上記隙間とを連通する第２の孔が形成される。これら第１の孔及び第２の孔は、上記内壁における鉛直方向上側の第２湾曲部に対応する部分と、上記内壁における鉛直方向下側の第２湾曲部に対応する部分のうち、アウトレットパイプにおける胴体内の部分の下端よりも鉛直方向上側の位置とに形成される。

ところで、第１拡張室及び第２拡張室の内部であって、アウトレットパイプにおける胴体内の部分の下端よりも鉛直方向下側の部分は、アウトレットパイプから排出されない水が溜まりやすい箇所となる。この箇所よりも鉛直方向上側に上記第１の孔及び上記第２の孔が形成されるため、第１の孔及び第２の孔が上記水によって塞がれることは抑制され、その水が第１の孔及び第２の孔を介して胴体における内壁と外壁との隙間に吸い上げられることも抑制される。従って、胴体の内壁と外壁との隙間での水の滞留を抑制することができる。

消音器の構造を示す略図。 図１の消音器を矢印Ａ−Ａ方向から見た略図。 消音器の胴体における内壁と外壁との隙間での排気の流れを示す略図。

以下、消音器の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示す消音器は、内壁１ａと外壁１ｂとの間に隙間１ｃを形成した扁平円筒状をなす胴体１を備えている。この胴体１の一方の開口端は端板２により塞がれており、もう一方の開口端は端板３により塞がれている。胴体１における内壁１ａの内側は、複数のセパレータ４〜６によって複数の拡張室７〜１０に区画されている。

また、消音器は、端板２及びセパレータ４〜６を貫通するインレットパイプ１１と、セパレータ５，６を貫通するコネクトパイプ１２と、セパレータ４〜６及び端板３を貫通するアウトレットパイプ１３とを備えている。インレットパイプ１１には内燃機関からの排気が流入する。そして、インレットパイプ１１は、流入した上記排気を拡張室７内に位置する開口端から流出させるとともに、拡張室８内に位置する部分に形成された穴１１ａからも上記排気を流出させる。

拡張室７内の排気は、コネクトパイプ１２を介して拡張室９に流れた後、その拡張室９と拡張室１０とを隔てるセパレータ４の穴４ａを介して拡張室１０に流出する。拡張室１０内の排気は、アウトレットパイプ１３における拡張室１０内に位置する開口端から同パイプ１３に流入する。なお、インレットパイプ１１から穴１１ａを介して拡張室８に流入した排気は、アウトレットパイプ１３における拡張室８に対応する部分に形成された穴１３ａから同パイプ１３内に流入する。

上記アウトレットパイプ１３により、拡張室１０及び拡張室８から胴体１の外に排気が送り出される。なお、拡張室１０は、セパレータ４の穴４ａを介して拡張室９に繋がるとともに、拡張室９及びコネクトパイプ１２を介して拡張室７に繋がるため、それら拡張室９及び拡張室７内の排気も拡張室１０を経てアウトレットパイプ１３から胴体１の外に送り出されることになる。

図２は、図１の消音器を矢印Ａ−Ａ方向から見た略図である。扁平円筒状をなす胴体１は、その周方向についての曲率が異なる第１湾曲部１４と第２湾曲部１５とを備え、前記第１湾曲部１４よりも曲率半径が大きい第２湾曲部１５が鉛直方向下側に位置するように設けられている。胴体１の内部のセパレータ４〜６（図２にはセパレータ６のみ図示）の下端部にはそれぞれスリット１６が形成されており、それらスリット１６を介して拡張室７〜１０（図２には拡張室７のみ図示）内に溜まった水が拡張室７〜１０間を行き来することが可能となっている。

拡張室７〜１０内の最高水位は、胴体１内において水平方向（図２の紙面と直交する方向）に延びるアウトレットパイプ１３における胴体１内の部分の下端の高さ位置によって決まる。これは、拡張室７〜１０内に溜まった水の液面がアウトレットパイプ１３における胴体１内の部分の下端よりも高くなると、その水がアウトレットパイプ１３に流れ込んで胴体１の外に排出されるためである。ちなみに、この例でのアウトレットパイプ１３における胴体１内の部分の下端の高さ位置は、第１湾曲部１４と第２湾曲部１５との境界上に位置する変曲点Ｐ１よりも下側となるように設定されている。なお、上記変曲点Ｐ１は、胴体１における周方向についての曲率半径が切り替わる点であって、胴体１の下部における図中の左右二箇所と胴体１の上部における左右二箇所との合計四箇所に存在している。そして、アウトレットパイプ１３における胴体１内の部分の下端は、胴体１の下部に存在する左右二箇所の変曲点Ｐ１よりも下側に位置している。

また、胴体１の内壁１ａにおける拡張室７に対応する部分には、同拡張室７を隙間１ｃに連通する第１の孔２１ａ，２２ａが形成されている。更に、内壁１ａにおける拡張室７とは内圧の異なる拡張室（この例では図１の拡張室１０）に対応する部分には、拡張室１０を隙間１ｃと連通する第２の孔２１ｂ，２２ｂ（図２）が形成されている。ちなみに、各拡張室７〜１０のうち、拡張室７では他の拡張室よりも内圧が高くなり、拡張室１０では他の拡張室よりも内圧が低くなる。これは、各拡張室７〜１０のうち、拡張室７が胴体１内での排気の流れの上流に位置し、拡張室１０が上記排気の流れの下流に位置するためである。

なお、上記拡張室７は、第１の孔２１ａ，２２ａを介して隙間１ｃと連通する第１拡張室としての役割を担う。また、上記拡張室１０は上、第１拡張室としての役割を担う上記拡張室７よりも内圧が高圧となり、且つ、第２の孔２１ｂ，２２ｂを介して隙間１ｃと連通する第２拡張室としての役割を担う。

第１の孔２２ａ及び第２の孔２２ｂは、内壁１ａにおける胴体１の上部の左右二箇所の変曲点Ｐ１に対応する部分よりも上側の位置、言い換えれば胴体１における上側の第２湾曲部１５に対応する部分に形成されている。一方、第１の孔２１ａ及び第２の孔２１ｂは、内壁１ａにおける胴体１の下部の左右二箇所の変曲点Ｐ１よりも下側の位置、言い換えれば胴体１における下側の第２湾曲部１５に対応する部分であって、且つ、アウトレットパイプ１３における胴体１内の部分の下端よりも上側の位置に形成されている。

次に、消音器の作用について説明する。
消音器の胴体１における内壁１ａと外壁１ｂとの隙間１ｃの気密性が高すぎると、その隙間１ｃに入り込んだ水が滞留し、それが原因となって胴体の腐食が進行するおそれがある。また、隙間１ｃ内に滞留した上記水が熱を受けて水蒸気になると、隙間１ｃ内の内圧が上昇して胴体１の内壁１ａや外壁１ｂにおける剛性の低い部分、詳しくは第１湾曲部１４よりも曲率半径が大きくなって剛性が低下する第２湾曲部１５にて変形が生じるおそれもある。しかし、内壁１ａに第１の孔２１ａ，２２ａ及び第２の孔２１ｂ，２２ｂを形成することにより、隙間１ｃが拡張室７，１０と連通するため、隙間１ｃの気密性が高くなり過ぎることを抑制できる。

図３は、内壁１ａに第１の孔２１ａ，２２ａ及び第２の孔２１ｂ，２２ｂ（図中には２１ａ，２１ｂのみ図示）を形成することにより、隙間１ｃ内で生じる排気の流れを示している。拡張室７の内圧は拡張室１０の内圧よりも高くなるため、拡張室７内の排気が第１の孔２１ａから隙間１ｃに流入し、その隙間１ｃを通過して第２の孔２１ｂから拡張室１０に流出する。このため、隙間１ｃ内に水が入り込んだとしても、その隙間１ｃ内での排気の流れにより、上記水が隙間１ｃ内から排出されるようになる。従って、隙間１ｃ内に水が滞留することに起因して胴体１の腐食が進行したり、隙間１ｃの内圧が上昇して内壁１ａや外壁１ｂにおける第２湾曲部１５に対応する部分（剛性の低い部分）が変形したりすることを抑制できる。

なお、第１の孔２１ａ，２２ａ及び第２の孔２１ｂ，２２ｂについては、内壁１ａにおける第２湾曲部１５に対応する部分に形成することが好ましい。これは、胴体１では、変曲点Ｐ１にて内壁１ａと外壁１ｂとの隙間１ｃが小さくなり、隙間１ｃが第１湾曲部１４に対応する部分と第２湾曲部１５に対応する部分との間でシールされることが関係している。すなわち、こうしたシール状態が発生したときにも、隙間１ｃにおける第２湾曲部１５に対応する部分の内圧が上昇しすぎないようにするには、第１の孔２１ａ，２２ａ及び第２の孔２１ｂ，２２ｂを上述したように内壁１ａにおける第２湾曲部１５に対応する部分に形成することが有効なためである。

ところで、各拡張室７〜１０の内部であって、図２に示すアウトレットパイプ１３における胴体１内の部分の下端よりも鉛直方向下側の部分は、アウトレットパイプ１３から排出されない水が溜まりやすい箇所となる。仮に、胴体１の下部に形成された第１の孔２１ａ及び第２の孔２１ｂが上記水で塞がれたとすると、その水が第１の孔２１ａ及び第２の孔２１ｂを介して隙間１ｃに吸い上げられるおそれがある。この場合、第１の孔２１ａ及び第２の孔２１ｂが拡張室７，１０内の下部に溜まった水により塞がれて隙間１ｃにおける第２湾曲部１５に対応する部分の気密性が高くなるため、隙間１ｃ内に吸い上げられた上記水が同隙間１ｃ内に滞留し、上述した胴体１の腐食や、内壁１ａ及び外壁１ｂの変形といった問題が生じる。

しかし、上記第１の孔２１ａ及び上記第２の孔２１ｂは、拡張室７〜１０の内部であってアウトレットパイプ１３から排出されない水が溜まりやすい箇所よりも鉛直方向上側、言い換えれば第２湾曲部１５に対応する部分であってアウトレットパイプ１３における胴体１内の部分の下端よりも鉛直方向上側に位置する。このため、第１の孔２１ａ及び第２の孔２１ｂが拡張室７，１０の下部に溜まった上記水によって塞がれることは抑制され、その水が第１の孔２１ａ第２の孔２１ｂを介して隙間１ｃにおける第２湾曲部１５に対応する部分に吸い上げられることも抑制される。なお、第１の孔２２ａ及び第２の孔２２ｂについては、第１の孔２１ａ及び第２の孔２１ｂよりも鉛直方向上側に位置するため、拡張室７，１０の下部に溜まった水が第１の孔２２ａ及び第２の孔２２ｂから隙間１ｃに入り込むことはない。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）拡張室７，１０の下部に溜まった水が第１の孔２１ａ，２２ａ及び第２の孔２１ｂ，２２ｂを介して隙間１ｃにおける第２湾曲部１５に対応する部分に入り込み、その部分で滞留することを抑制できる。更に、そうした水の滞留が原因となって胴体１が腐食したり、隙間１ｃ内における第２湾曲部１５に対応する部分の内圧が上昇して内壁１ａや外壁１ｂが変形したりすることを抑制できる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第１拡張室として拡張室７を採用するとともに第２拡張室として拡張室１０を採用したが、それら第１拡張室及び第２拡張室として採用する拡張室を適宜変更してもよい。

１…胴体、１ａ…内壁、１ｂ…外壁、１ｃ…隙間、２，３…端板、４〜６…セパレータ、４ａ…穴、７〜１０…拡張室、１１…インレットパイプ、１１ａ…穴、１２…コネクトパイプ、１３…アウトレットパイプ、１３ａ…穴、１４…第１湾曲部、１５…第２湾曲部、１６…スリット、２１ａ，２２ａ…第１の孔、２１ｂ，２２ｂ…第２の孔。

Claims (1)

1. 扁平円筒状をなす内壁と外壁との間に隙間を形成した胴体と、
   前記胴体の内壁の内側に区画形成されて排気が送り込まれる複数の拡張室と、
   前記拡張室から前記胴体の外に排気を送り出すアウトレットパイプと、
   前記胴体の内壁に形成されて前記拡張室を前記隙間に連通する孔と、
   を備え、
   前記胴体は、その周方向についての曲率が異なる第１湾曲部と第２湾曲部とを備え、前記第１湾曲部よりも曲率半径が大きい第２湾曲部が鉛直方向上側及び鉛直方向下側に位置するように設けられており、
   前記孔は、前記複数の拡張室のうちの一つである第１拡張室と前記隙間とを連通する第１の孔、及び、前記複数の拡張室のうち前記第１拡張室とは内圧の異なる第２拡張室と前記隙間とを連通する第２の孔であり、
   前記第１の孔及び前記第２の孔は、
   前記内壁における前記鉛直方向上側の第２湾曲部に対応する部分と、前記内壁における前記鉛直方向下側の第２湾曲部に対応する部分のうち、前記アウトレットパイプにおける前記胴体内の部分の下端よりも鉛直方向上側の位置とに形成されている
   ことを特徴とする消音器。