(57)【要約】【課題】消音性能を犠牲とすることなく、より小型、軽量化が可能な消音器を提供する。【解決手段】  高さが、幅及び奥行きよりも小さく構成された扁平状のケース（２１）と、ケース（２１）に内装され、排気ガスを消音する消音構造（２２）と、により構成され、消音構造（２２）は、板材から形成される仕切り板（３０）により構成され、ケース（２１）と仕切り板（３０）とによって囲まれる空間により、排気ガス通路（３２）及び消音室（４０）が構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高さが、幅及び奥行きよりも小さく構成された扁平状のケース（２１）と、
前記ケース（２１）に内装され、排気ガスを消音する消音構造（２２）と、
により構成され、
前記消音構造（２２）は、板材から形成される仕切り板（３０）により構成され、前記ケース（２１）と前記仕切り板（３０）とによって囲まれる空間により、排気ガス通路（３２）及び消音室（４０）が構成されていることを特徴とする消音器。
【請求項２】
請求項１に記載の消音器であって、
前記排気ガス通路（３２）は、排気ガスの流れ方向に対して湾曲していることを特徴とする消音器。
【請求項３】
請求項１に記載の消音器であって、
前記仕切り板（３０）は、前記排気ガス通路（３２）と前記消音室（４０）とを連通する小孔（３１）が備えられていることを特徴とする消音器。
【請求項４】
請求項１に記載の消音器であって、
前記仕切り板（３０）は、波板形状の板材により構成されることを特徴とする消音器。
【請求項５】
請求項１に記載の消音器であって、
前記ケース（２１）は、その外周に複数の突起形状（２３、３５）を備えていることを特徴とする消音器。
【請求項６】
請求項５に記載の消音器であって、
前記突起形状（２３）は、前記ケース（２１）の外周に起立したフィン構造（２３）であることを特徴とする消音器。
【請求項７】
請求項５に記載の消音器であって、
前記突起形状（３５）は、前記ケース（２１）の外周に隆起したディンプル構造（３５）であることを特徴とする消音器。
【請求項８】
板材を曲げ加工して仕切り板（３０）を形成する工程と、
高さが、幅及び奥行きよりも小さく構成された扁平状のケース（２１）の一部に開口した開口部分（２１ａ）から、前記仕切り板（３０）を、前記ケース（２１）内部に挿入する工程と、
前記ケース（２１）の開口部分（２１ａ）を平板（１１）により閉塞する工程と、
前記ケース（２１）に排気ガスの入口部（２４）及び出口部（２５）を接合する工程と、
を備えることを特徴とする消音器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、消音性能を犠牲とすることなく、より小型、軽量化が可能な消音器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の静粛性や環境への配慮により、車両の排気系統に用いられる消音器への要求性能は増している。消音器の消音性能は、消音器のサイズを大きくすることで改善される。
【０００３】
一方で、省エネルギー化に対応してハイブリッド車両が増えている。このような車両では、モーターや発電機、バッテリ等が搭載され、エンジンルームや車両の床下の多くを占有する。そのため、搭載される消音器のサイズには限界がある。また、省エネルギー化には消音器の重量も小さいことが望まれる。
【０００４】
また、従来の消音器は、円筒形のシェルにパイプやバッフルなどを挿入して組み立てていた。このため、加工工数が多く、また重量も大きいといった問題があった。
【０００５】
このような問題点に対して、プレス成形したシェル部材を重ね合わせ、扁平に成型した内燃機関用マフラ（特許文献１参照。）が知られている。
【特許文献１】特開２００６−９７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、消音器には小型化、軽量化が求められている。
【０００７】
これに対して、引用文献１に記載の発明のように、上下に分割したシェル部材にパイプを挿入する構造では、シェルを接合するための両縁が必要となり、これが重量増となる。
【０００８】
また、シェル内にパイプを挿入する構造は従来の消音器と変わらないため、軽量化には貢献しない。
【０００９】
本願発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、消音性能を犠牲とすることなく小型、軽量化が可能な消音器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、高さが、幅及び奥行きよりも小さく構成された扁平状のケースと、前記ケースに内装され、排気ガスを消音する消音構造と、により構成され、前記消音構造は、板材から形成される仕切り板により構成され、前記ケースと前記仕切り板とによって囲まれる空間により、排気ガス通路及び消音室が構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の消音器であって、前記排気ガス通路は、排気ガスの流れ方向に対して湾曲していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の消音器であって、前記仕切り板は、前記排気ガス通路と前記消音室とを連通する小孔が備えられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の消音器であって、前記仕切り板は、波板形状の板材により構成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の消音器であって、前記ケースは、その外周に複数の突起形状を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の消音器であって、前記突起形状は、前記ケースの外周に起立したフィン構造であることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の消音器であって、前記突起形状は、前記ケースの外周に隆起したディンプル構造であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、板材を曲げ加工して仕切り板を形成する工程と、高さが、幅及び奥行きよりも小さく構成された扁平状のケースの一部に開口した開口部分から、前記仕切り板を、前記ケース内部に挿入する工程と、前記ケースの開口部分を平板により閉塞する工程と、前記ケースに排気ガスの入口部及び出口部を接合する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によると、ケースが扁平状であり、消音構造が板材により構成されるので、消音器を小型、軽量化できる、消音器の剛性が高まり、消音効果を高めることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によると、排気ガス通路を湾曲構造としたので、低周波数域から中周波数域の消音効果を増大させることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によると、排気ガス通路に小孔を備えたので、排気ガス通路が拡張室として機能し、消音効果を高めることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によると、仕切り板を波板としたので、ケースの剛性を高めることができると共に、ケースからの放射音を低減することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によると、ケースの外周に突起形状を備えるので、消音器の剛性をより高めることができ、消音効果を高めることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によると、ケースの外周にフィン構造を備えたので、消音器の剛性をより高めると共に、消音器を冷却することができ、消音効果を高めることができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によると、ケースの外周にディンプル構造を備えたので、より簡易な加工によって、消音器の剛性をより高めると共に、消音器を冷却することができ、消音効果を高めることができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明によると、消音器を小型、軽量化できる、消音器の剛性が高まり、消音効果を高めることができる消音器を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態の消音器（マフラ）１０の構造を示す説明図である。
【００２８】
本発明のマフラは、主に車両に搭載され、車両のエンジンから排出される排気ガスの消音を行う。なお、消音器１０は、車両後方側の床下に備えられる。
【００２９】
消音器（マフラ）１０は、略直方体形状のケース２１とケース２１に内装される消音構造２２（図２参照）とから構成される。また、ケース２１の外周側には、ケース外周に直立した構造を有するフィン２３が備えられる。
【００３０】
消音器１０は、排気ガスを内部へと導入する入口部２４と、内部から排気ガスを導出する出口部２５を備える。
【００３１】
フィン２３は、ケース２１の外周に直立して備えられる。このフィン２３は、消音器１０を走行風により冷却することで、排気ガスの温度を下げる目的で備えられる。
【００３２】
消音器１０の外形を決定するケース２１は、その内部に略直方体形状の空間を有する。後述するようにこの内部がいくつかの空間に仕切られており、これにより消音構造２２が構成される。
【００３３】
図２は、消音構造２２の一例を示す説明図であり、消音器１０の透視斜視図である。
【００３４】
前述のように、ケース２１の内部は略直方体形状の空間を有する。この空間に、仕切り板３０を適宜配置することにより、消音構造２２が構成される。
【００３５】
仕切り板３０は、それぞれがケース２１の底面及び上面に対して直立するように、また、仕切り板３０の上下がケース２１の内壁に当接するように構成される。これにより、ケース２１の内部が複数の空間に仕切られる。
【００３６】
図２に示す例では、四つの仕切り板（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）によってケース内部がいくつかの空間に仕切られており、これにより、二つの排気ガス通路３２（入口側排気ガス通路３２ａ、出口側排気ガス通路３２ｂ）と、三つの室４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）が構成されている。室４０は、その形状によって、拡張室、共鳴室等の消音機能を構成する。
【００３７】
図２に示す例を具体的に説明する。仕切り板３０ａと仕切り板３０ｂとケース２１とに囲まれた空間により、入口部２４に連通する入口側排気ガス通路３２ａが構成される。また、仕切り板３０ｃと仕切り板３０ｄとケース２１とに囲まれた空間により、出口部２５に連通する出口側排気ガス通路３２ｂが構成される。
【００３８】
また、仕切り板３０ａと仕切り板３０ｃとケース２１とによって囲まれた空間により、室４０ａが構成される。仕切り板３０ａには、この室４０ａに連通する複数の小孔３１が備えられている。このような構造により、排気ガスが小孔３１通過して室４０ａへと流れるときに、排気ガスの通路の断面積が拡大する。これにより、室４０ａが拡張室として機能する。
【００３９】
また、仕切り板３０ｂと仕切り板３０ｃとケース２１とによって囲まれた空間により、室４０ｂが構成される。入口側排気ガス通路３２ａの終端は、室４０ｂへと開口している。このような構造により、排気ガスが入口側排気ガス通路３２ａから室４０ｂへと流れるときに、排気ガスの通路の断面積が拡大する。これにより、室４０ｃが拡張室として機能する。
【００４０】
拡張室は、排気ガス通路の断面積が拡大するように構成され、排気ガスの音波が拡張することにより、音波を減衰させる。
【００４１】
また、仕切り板３０ｄとケース２１とによって囲まれた空間により、室４０ｃが構成される。室４０ｃは、室４０ｂと連通しており、この連通部分から所定の奥行きを有するよう構成される。これにより、室４０ｃが共鳴室として機能する。
【００４２】
共鳴室は、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により、音波を減衰させる。なお、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。
【００４３】
室４０ｂは、出口側排気ガス通路３２ｂへと連通している。排気ガスは、出口側排気ガス通路３２ｂを通過した後、出口部２５を介して排出される。
【００４４】
このように、仕切り板３０を適宜配置することによって、所望の消音機能を備える消音構造２２を、ケース２１内部に構成することができる。
【００４５】
なお、消音構造２２は、この図２に示すような構造に限られない。例えば、入口側排気ガス通路３２ａと出口側排気ガス通路３２ｂとの間に、バッフル構造を備えてもよい。また、いずれかの室４０に吸音部材を充填してもよい。
【００４６】
次に、このように構成された消音器１０の組み立て方法を説明する。
【００４７】
本実施形態の消音器１０は、外部にフィン２３を備えた略直方体形状のケース２１内部に、消音構造２２を内装することにより構成される。
【００４８】
まず、消音構造２２を構成する仕切り板３０を加工する。仕切り板３０は、前述の図２に示すように、金属製の板材を所定形状に曲げ加工する。なお、必要ならば小孔３１を開口させる。
【００４９】
なお、複数の仕切り板３０予め接合することにより一体の構造としたものを消音構造とし、これをケース２１内部に挿入するように構成してもよい。または、プレス等によって消音構造２２を一体の部品として形成し、これを挿入するように構成してもよい。
【００５０】
次に、ケース２１に仕切り板３０を挿入する。
【００５１】
図３は、消音器１０の組み立てに用いるケース２１の一例を示す説明図である。
【００５２】
ケース２１は、内部に消音構造２２を挿入するために、その一部に開口部分２１ａを備える。図３に示す例では、ケース２１は略直方体形状であり、この直方体の六面のうち一の面に、開口部分２１ａが備えられる。
【００５３】
なお、加工性を考慮して、押し出し成形等により、ケース２１を筒状に形成してもよい。この場合は、直方体形状の六面のうち対向する二面が開口部分２１ａとなる。
【００５４】
この開口部分２１ａを閉塞するための平板１１が、開口部分２１ａの形状に対応した形状に予め形成される。
【００５５】
そして、前述のように構成した仕切り板３０を、ケース２１の開口部分２１ａからケース２１内部へと挿入する。
【００５６】
仕切り板３０を挿入した後、仕切り板３０とケース２１とを接合する。接合にはいくつかの方法が考えられるが、ケース２１の外部から、仕切り板３０がケース２１の内面に当接する部分にスポット溶接を行うことが考えられる。なお、その他の接合方法によって、ケース２１と仕切り板３０とを接合してもよい。
【００５７】
次に、ケース２１の開口部分２１ａを閉塞する。ケース２１の開口部分２１ａに平板１１を嵌合させ、これらを溶接等の方法によって接合する。
【００５８】
次に、ケース２１に、入口部２４及び出口部２５を取り付ける。
【００５９】
図２に示す例では、ケース２１の開口部分２１ａに接合した平板１１に入口部２４が備えられている。また、この平板１１と対向する面に、出口部２５が備えられる。
【００６０】
これら入口部２４及び出口部２５は、平板１１に予め開口部１１ａを備え、この開口部１１ａに接合する。例えば、一方の筒形状が平板１１に対応した長方形であり、もう一方の筒形状が円形に加工された管状部材を入口部２４として用いる。この管状部材を、平板１１の開口部に接合することにより、入口部２４が構成される。
【００６１】
なお、出口部２５についても同様に、管状部材を所定位置に備えた開口部１１ｂに接合することにより構成される。
【００６２】
これら入口部２４及び出口部２５は、図１及び図２に示すように、必ずしも向かい合う面に斜向かいに取り付けられる必要はない。例えば一の面に入口部２４及び出口部２５の双方を備えてもよい。また、入口部２４と出口部２５とを異なる面に備え、その軸の方向が互いに直行するように構成してもよい。
【００６３】
以上の手順によって、消音器１０が構成される。
【００６４】
なお、図３に示す例では、開口部分２１ａを入口部２４又は出口部２５が備えられる面としたが、これに限られることはない。
【００６５】
例えば、図４に示す例のように、消音器１０の上面を開口部分２１ａとし、予めフィン２３が備えられた平板１１を接合するように構成してもよい。
【００６６】
この図４のように構成した場合は、消音構造２２がより複雑な構造であっても、開口部分２１ａの開口面積が大きいため、消音構造２２をケース２１の内部に挿入することが、より容易となる。
【００６７】
次に、以上のように構成された消音器１０の作用を説明する。
【００６８】
図２に示すように、排気ガスは、入口部２４から入口側排気ガス通路３２ａへと流入する。入口側排気ガス通路３２ａでは、通路途中に小孔３１が備えられており、入口側排気ガス通路３２と室４０ａとが連通している。室４０ａは拡張室となっており、これにより音波が減衰される。
【００６９】
次に、排気ガスは、入口側排気ガス通路３２から室４０ｂへと流入する。室４０ｂも同様に拡張室となっており、これにより音波が減衰される。
【００７０】
また、室４０ｂは室４０ｃに連通している。室４０ｃは共鳴室となっており、これにより特定の周波数の音波が減衰する。
【００７１】
室４０ｂは出口側排気ガス通路３２ｂに連通している、出口側排気ガス通路３２ｂへと流入した排気ガスは、出口部２５から、外部へと流出する。
【００７２】
この出口側排気ガス通路３２ｂは、入口から出口にかけて湾曲させたＵターン構造となり、出口チューブを長くすることにより、低周波数域から中周波数域の消音効果を増大させる。このロングチューブは、扁平率が大きくなるほど、設計上ロング化し易くなる。
【００７３】
このような構造により、排気ガスを消音することができる。
【００７４】
以上のように、本実施形態の消音器１０は、直方体の扁平構造としたので、円筒形や楕円形の消音器と比較すると、拡張室の拡張比（断面積の縦横比の変化）をより大きく採ることができる。これにより、消音器１０を小型化することができると共に、より消音効果を高めることができる。
【００７５】
また、消音器１０は、消音機能を有する消音構造２２を、平板からなる仕切り板３０により構成したので、パイプ等を組み合わせて構成するよりも、消音器１０を軽量化することができる。
【００７６】
また、このような構造により、特に、消音器１０を車両に搭載する場合、床下など、配置の自由度が増すため、車両のスペース効率を高めることができる。またさらに、消音器１０が軽量化できることによって車両の燃費効率を高めることができる。
【００７７】
なお、排気ガス通路３２の途中に、排気ガス流量によって開閉を行う開閉蓋を備え、これにより排気ガス通路３２又は室４０を選択可能にするような構造を備えてもよい。
【００７８】
また、仕切り板３０は、平板としたが、平面での音波の反響による影響を低減するために水平方向に湾曲させてもよい。
【００７９】
また、消音器１０は、その周囲にフィン２３を備える。このフィン２３により消音器１０の剛性を高めることができる。また、消音器１０の消音構造２２は、仕切り板３０により消音器の上面と底面とに接合するため、消音器の剛性をより高めることができる。これにより、放射音のレベルを下げ、より消音効果を高めることができる。
【００８０】
また、フィン２３は消音器１０の表面積を拡大することにより、外気に対して放熱を行う。これにより、排気ガス温度を低下させることができる。排気ガス温度が低下すると音波のレベルも下がるので、より消音効果を高めることができる。
【００８１】
また、消音器１０を冷却することにより、排気ガスによる熱の影響を防ぐことができる。例えば、ガソリンエンジンの排気ガス温度は最高で９００℃以上となり、これに耐えるために、消音器１０は、その材質を鋼やステンレスなどの耐熱性金属で構成する必要がある。一方で、排気ガス温度を低くすることができれば、アルミニウム合金やマグネシウム合金、樹脂等を材質に用いることが可能となる。また、燃料電池の排気系統に用いる場合は、必ずしも耐熱性である必要はない。
【００８２】
これらアルミニウム合金、マグネシウム合金、樹脂等は、鋼やステンレスと比較して重量を軽減できる。また、これらの租税を用いることにより、押し出し成形により複雑な構造を容易に成形することが可能となり、製造コストを低減することができる。
【００８３】
なお、消音器１０の前段の排気管の途中に蛇腹構造等の放熱機構を備えて、排気ガス温度をより下げるように構成してもよい。
【００８４】
図５は、本発明の第２の実施形態の消音器１０の上面図及び側面図である。
【００８５】
前述の図１及び２に示す第１の実施形態の消音器は、ケース２１の周囲にフィン２３を備えた。また、消音構造２２は、平板の仕切り板３０により構成された。
【００８６】
これに対して、第２の実施形態では、ケース２１の周囲に所定の突起加工を施したいわゆるディンプル構造とした。
【００８７】
また、仕切り板３０は、波板形状の板材を、所定の形状に曲げ加工することにより形成した。
【００８８】
より具体的には、図５に示すように、ケース２１の周囲に、略円形のドーム状の突起部（ディンプル）３５を複数備える。この突起部３５は、例えばプレス加工により形成される。
【００８９】
このように、ケース２１の周囲に、突起部３５を複数備えることによって、ケース２１の表面積が増し、放熱効果を高めることができる。また、ケース２１の剛性を高めることができる。
【００９０】
また、消音構造２２を構成する仕切り板３０は、波板形状の板材を、所定の形状に曲げ加工することにより形成される。図５に示す例では、前述の図３に示した例と同様に、四つの仕切り板３０により、入口側排気ガス通路３２ａ、出口側排気ガス通路３３、室４０ａ、４０ｂ、４０ｃがそれぞれ構成されている。この構成による消音機能は、図３に示した第１の実施形態と同様である。
【００９１】
仕切り板３０を波板にすることによって、仕切り板３０の曲げ強度が高まるので、ケース２１の剛性を高めることができる。ケース２１は、略直方体形状の扁平形状であるので、面の剛性が低くなり、共振等によって外部に放射音が発生する場合があり得る。これに対して、ケース２１に内接する仕切り板３０を、波板とすることによって、ケース２１の剛性を高めることができると共に、ケース２１からの放射音を低減することができる。
【００９２】
また、仕切り板３０を波板にすることによって、音波が排気ガス通路及び室４０における音波の反射が変化する。そのため、仕切り板３０の板材を適宜選定することによって、消音効果を適切にチューニングすることが可能になる。
【００９３】
以上のように、本発明の第２の実施形態では、前述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
特に第２の実施形態では、ケース２１の外周をディンプル加工とし、仕切り板３０を波板とした。これらはプレス加工等によって容易に加工可能であるため、コストを増加させることなく、消音効果を適切にチューニングすることが可能になる。
【００９５】
なお、前述の第１の実施形態と同様に、フィン２３を備えたケース２１の消音構造２２を波板からなる仕切り板３０で構成してもよい。また、ケース２１の外周をディンプル加工とし、消音構造２２を平板からなる仕切り板によって構成してもよい。
【００９６】
なお、本願発明の実施の形態では、車両に搭載される内燃機関エンジンや燃料電池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、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。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施形態の消音器の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の消音器の消音構造の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の消音器のケースの一例を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の消音器のケースの他の例を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の消音器の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０    消音器
１１    平板
２１    ケース
２１ａ  開口部分
２２    消音構造
２３    フィン
２４    入口部
２５    出口部
３０    仕切り板
３１    小孔
３２ａ  入口側排気ガス通路
３２ｂ  出口側排気ガス通路
３５    突起部
４０    室
【図１】
2010101218.tif 000003
【図２】
2010101218.tif 000004
【図３】
2010101218.tif 000005
【図４】
2010101218.tif 000006
【図５】
2010101218.tif 000007