JP6773636B2 - 触媒コンバータ付きマフラー - Google Patents
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Description
各種作業機と結合される汎用エンジンのマフラーには、マフラーボックス内の隔壁の両側の第1消音室及び第2消音室(膨張室に相当)にそれぞれ突出する一対の支持ボスを形成し、これら支持ボスによって、一枚の隔壁に触媒コンバータを貫通させて支持する構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、自動二輪車のマフラーには、マフラー内の複数のセパレータに触媒コンバータを支持する構成が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
また、隔壁から突出する各支持ボスのそれぞれに、触媒コンバータの全周を各々溶接して取り付ける必要があり、溶接作業(接合作業とも称する)に手間を要する。さらに、触媒コンバータが、マフラー内のセパレータに略直交する方向に延びるので、その方向に短い小型マフラーの場合、触媒コンバータの長さを短くする必要がある。
そこで、本発明は、触媒コンバータを簡易に取付可能にすると共に、マフラーボックスの大型化を抑制可能にすることを目的とする。
図1は本発明の実施形態に係るマフラー51を備えるエンジン発電機1の外観を示す図である。
図1に示すように、エンジン発電機1(以下、発電機と言う)は、略直方体の筐体10を備え、この筐体10は、発電機1の前面を覆う前面カバー10Fと、発電機1を左右から覆う左右一対の側面カバー10Sと、発電機1の背面を覆う背面カバー10Bと、発電機1の下面を構成するアンダーカバー10Lとを備えている。背面カバー10Bは、筐体10内のマフラー51を覆い、複数の締結部材を利用して側面カバー10S及びアンダーカバー10Lに着脱自在とされている。この背面カバー10Bには、マフラー51の排気口51Aを外部に露出させる第一開口部10Pと、筐体10内外を連通させる第二開口部10Qとが形成されている。
図1及び図2に示すように、前面カバー10Fは、電源供給用の端子等を配置したコントロールパネル11(図2)を外部に露出させてその周囲を覆う。左右一方の側面カバー10Sは、リコイルスターター20、及び回転式の燃料コック操作子である操作ノブ21を外部に露出させる。
アンダーカバー10Lは、内燃機関であるエンジン31等を支持する支持フレームを兼用している。本構成では、エンジン31の前上方に燃料タンク30が配置され、エンジン31の左側方にエアクリーナ33及び燃料供給装置34等のエンジン吸気系、及び、リコイルスターター20及び操作ノブ21等のエンジン操作系が配置されている。
このスペースSSは、発電機1の前後方向(図2中、前方向を符号Fで示す)に短く、且つ、発電機1の上下方向(図2中、上方向を符号Uで示す)に長いスペースに形成されている。このため、マフラー51は、前方向Fに沿う長さL1(前後長に相当)が、上方向に沿う長さL2(上下長に相当)に比べて短い薄型のボックス形状に形成されている。
図3に示すように、マフラー51は、中空の箱形状を有するマフラーボックス52と、マフラーボックス52内を仕切る一枚のセパレータ53と、排気管41からマフラーボックス52内に供給された排気ガスを清浄化する触媒コンバータ54と、マフラー5の排気口51Aを形成するテールパイプ55とを有している。
マフラーボックス52は、前後長L1、及び上下長L2(図2参照)を有する略直方体の箱形状に形成されており、前後一対のボックス半体52B、52Fからなる前後二分割構造に形成されている。以下、ボックス半体52B、52Fを区別して表記する場合、第一ボックス半体52B、第二ボックス半体52Fと表記する。
各ボックス本体52B、52Fの開放面には、外周側に張り出すフランジ部52B1、52F1が一体に形成され、各フランジ部52B1、52F1を互いに溶接等で接合することによって、ボックス本体52B、52Fが互いに連結される。
図3及び図4に示すように、セパレータ53は、ボックス半体52B、52Fの境界に沿って配置される金属製の板状部材であり、このセパレータ53によって、マフラーボックス52内が、第一ボックス半体52Bの内部空間である第一膨張室61Aと、第二ボックス半体52Fの内部空間である第二膨張室61Bとに仕切られる。なお、セパレータ53の全周は、マフラーボックス52の内壁に溶接等によって接合される。
なお、第一膨張室61Aは、排気管41(図2)からの排気ガスが最初に供給される膨張室(チャンバー、消音室とも称する)である。また、各ボックス半体52B、52Fには、左右及び上下方向に延在する補強リブ52RB(図3には、第一ボックス半体52B側の補強リブRBを示す)が設けられている。
第一表面53Aには、第二膨張室61B側に向けて凹む凹部53Gが形成されており、この凹部53Gに触媒コンバータ54の一部を収容した状態で、ブラケット57によって触媒コンバータ54が第一表面53Aに支持される。
筒体58Aは、触媒コンバータ54の外径と略同径の内径を有する円筒形状に形成され、触媒コンバータ54の外周面に沿って挿入された後、筒体58Aの開口端の全周が触媒コンバータ54の外周面に溶接等で接合される。これにより、キャップ58と触媒コンバータ54とが連結されると共にキャップ58と触媒コンバータ54との間の隙間が閉塞される。
覆い部58Bは、球面形状に形成されると共に、セパレータ53の開口部53Kから露出する領域が多数の貫通孔58H(以下、ガス排出孔と言う)を有する多孔構造に形成される。なお、覆い部58Bのうち開口部53Kから露出しない領域は孔のない構造に形成される。このため、触媒コンバータ54から排出された排気ガスは、覆い部58Bの内面に沿ってガス排出孔58Hに円滑に案内され、ガス排出孔58Hを介してから第二膨張室61Bへと排出される。
なお、覆い部58Bのガス排出孔58Hは、パンチング加工によって作成する方法、又は、パンチング加工済みの板材(パンチングメタル)を利用する方法等を適用可能である。
図5に示すように、触媒コンバータ54の入口には、多孔構造の覆い部材59が装着される。この覆い部材59は、パンチング加工された金属製の板材で形成され、この覆い部材59を使用しない場合と比べて触媒コンバータ54の排気抵抗を適度に増大させることができる。
この覆い部材59に形成する孔の数、径及び形状等についても適宜に調整可能である。また、触媒コンバータ54の排気抵抗等が適切な場合は、覆い部材59を省略してもよい。
この触媒コンバータ54は、キャップ58を介してセパレータ53に接合されている。このため、触媒コンバータ54が高温になるほど、触媒コンバータ54は、キャップ58を基準にして入口側へと熱膨張する。ブラケット57は、この熱膨張を妨げないので、排気ガスの熱、及び酸化・還元時に生じる反応熱の影響によって高温になり易い触媒コンバータ54を好適に保持できる。
なお、図4及び図5に示すように、セパレータ53には、第一膨張室61Aにおける前後長が長い側に、テールパイプ55が貫通する貫通孔53Pと、第一表面53Aから第一膨張室61A側に張り出す張り出し部53Qとが設けられている。
図6に示すように、触媒コンバータ54は、排気管41から離間した位置に配置されるので、排気管41と触媒コンバータ54との間に、相対的に広い膨張空間を確保できる。また、排気管41の出口が触媒コンバータ54の側面に向いているので、エンジン31の始動時に、排気ガスによって触媒コンバータ54の温度を迅速に上昇させることができ、酸化・還元反応に適した温度に短時間で上昇させることができる。
図7に示すように、セパレータ53の第二表面53Bには、開口部53Kを避けた領域に、別の膨張室61C(以下、第三膨張室と言う)を区画する膨張室区画部材71が取り付けられている。
この膨張室区画部材71は、金属製の板材等によって形成され、第二表面53Bとの間に第三膨張室61Cの空間を空けて第二表面53Bに溶接等によって接合される。この膨張室区画部材71の下部には、ガス流入孔となる複数の貫通孔71Hが形成され、これら貫通孔71Hを介して、第二膨張室61B内の排気ガスが膨張室区画部材71内に流入する。
図8に示すように、膨張室区画部材71内に流入した排気ガスは、この膨張室区画部材71内を上方に向けて流れてテールパイプ55に流入し、テールパイプ55を介して外部に排出される。
ここで、膨張室区画部材71が対向するセパレータ53の領域には、第一表面53Aから張り出す張り出し部53Qが設けられている。この張り出し部53Qによって、貫通孔71H近傍の膨張空間を増大させることができ、効率良く消音効果(圧力低減効果に相当)を得やすくなる。
このようにして、排気管41からの排出ガスは、第一膨張室61A、触媒コンバータ54、第二膨張室61B、膨張室区画部材71内(第三膨張室61C)及びテールパイプ55の順で通過し、十分な消音効果が得られる。
したがって、触媒コンバータ54を、一枚のセパレータを貫通させて支持する構造や、複数枚のセパレータで支持する構造と比べて、触媒コンバータ54を簡易に取り付けることができる。
これらにより、触媒コンバータ54を簡易に取付可能にすると共に、マフラーボックス52の大型化を抑制することが可能である。
また、セパレータ53の第一表面53Aには、第一膨張室61Aの反対側に向けて凹む凹部53Gが設けられ、この凹部53Gに触媒コンバータ54の少なくとも一部が収容されるので、第一膨張室61Aへの触媒コンバータ54の張り出しを抑え、マフラー51内の空間を効率良く利用して大径の触媒コンバータ54を配置できる。これらにより、触媒コンバータ54の形状自由度が高く、且つ、排気ガスを十分に清浄化できる。
しかも、キャップ58は、触媒コンバータ54の出口を覆う球面形状の覆い部58Bを有し、この覆い部58Bにガス排出孔58Hを設けているので、触媒コンバータ54から排出された排気ガスを円滑にガス排出孔58Hに案内することができる。
また、セパレータ53には、第二膨張室61Bに露出する第二表面53Bのうち、凹部53Gを避けた領域に、第三膨張室61Cを区画する膨張室区画部材71を有するので、既存の一枚のセパレータ53を利用して別の膨張室を設けることができる。したがって、別のセパレータを用いて膨張室を設ける場合と比べてマフラー51の小型化に有利である。
例えば、上記の実施形態では、一枚のセパレータ53を有するマフラー51に本発明を適用する場合を説明したが、複数枚のセパレータを有するマフラーに本発明を適用してもよい。複数枚のセパレータを有する場合、そのうちの一枚のセパレータ(所定のセパレータに相当)に、上記触媒コンバータ54を取り付けるようにすればよい。また、発電機1のマフラー51に本発明を適用する場合を説明したが、これに限定されず、発電機1以外のマフラーに本発明を適用してもよい。
31 エンジン
41 排気管
51 マフラー
52 マフラーボックス
53 セパレータ
53A セパレータの第一表面
53B セパレータの第二表面
53K 開口部
53G 凹部
54 触媒コンバータ
55 テールパイプ
57 ブラケット(保持部材)
58 キャップ
58B 覆い部
58H ガス排出孔
61A 第一膨張室
61B 第二膨張室
61C 第三膨張室
71 膨張室区画部材
Claims (5)
- マフラーボックスと、前記マフラーボックス内を仕切る一枚以上のセパレータと、排気ガスを清浄化する筒状の触媒コンバータとを備えた触媒コンバータ付きマフラーにおいて、
前記触媒コンバータは、前記セパレータのうちの一枚である所定のセパレータに取り付けられると共に、前記所定のセパレータで仕切られた複数の膨張室のうちの一方の膨張室に配置され、
一端が、前記触媒コンバータの出口側端部が挿入される筒形状に形成され、前記筒形状の解放側の逆側である他端が、前記触媒コンバータの出口を覆う球面形状に形成された金属製のキャップを備え、
前記所定のセパレータには、前記キャップにおける前記球面形状の部分の一部を、前記所定のセパレータで仕切られた他方の膨張室内に露出させる開口部が設けられ、
前記球面形状の部分における前記他方の膨張室内に露出する領域が、多数の貫通孔を有する多孔構造に形成され、前記球面形状の部分における前記一方の膨張室に露出する領域が孔のない構造に形成され、
前記触媒コンバータにおける前記キャップから露出する箇所が、前記キャップを基準にした前記触媒コンバータの移動を許容しながら前記触媒コンバータを保持するブラケットによって前記所定のセパレータに保持される
ことを特徴とする触媒コンバータ付きマフラー。 - 前記触媒コンバータは、前記所定のセパレータの表面に沿った排気ガス通路を有していることを特徴とする請求項1に記載の触媒コンバータ付きマフラー。
- 前記所定のセパレータの表面には、前記一方の膨張室の反対側に向けて凹む凹部が設けられ、前記凹部に、前記触媒コンバータの少なくとも一部が収容されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の触媒コンバータ付きマフラー。
- 前記開口部の全周に渡って、前記キャップと前記所定のセパレータとが接合されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の触媒コンバータ付きマフラー。
- 前記所定のセパレータには、前記他方の膨張室に露出する面のうち、前記凹部を避けた領域に、前記触媒コンバータから前記他方の膨張室に流入した排気ガスを膨張させる別の膨張室を区画する膨張室区画部材が取り付けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の触媒コンバータ付きマフラー。
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