(57)【要約】【課題】低音域側及び高音域側の排気音や排圧を低減しながらも簡易な構造で安価に製造可能なマフラーを提供する。【解決手段】  排気導入管２と接続された第１拡張室11と、排気排出管３と接続された第２拡張室14と、第１拡張室11と第２拡張室14を接続すると共に周壁に多数の貫孔12ｃを有する連通管12と、第１拡張室11と第２拡張室14の間に配設され連通管12の外周を包囲する吸音室13と、を有し、吸音室13にガラス長繊維20を充填する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気導入管（２）と接続された第１拡張室（11）と、排気排出管（３）と接続された第２拡張室（14）と、上記第１拡張室（11）と上記第２拡張室（14）を接続すると共に周壁に多数の貫孔（12ｃ）を有する連通管（12）と、上記第１拡張室（11）と上記第２拡張室（14）の間に配設され上記連通管（12）の外周を包囲する吸音室（13）と、を有し、
上記吸音室（13）にガラス長繊維（20）を充填したことを特徴とするマフラー。
【請求項２】
上記貫孔（12ｃ）は、千鳥状に配設され、上記吸音室（13）に接する上記周壁の開孔率を１８％〜３０％とした請求項１記載のマフラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マフラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マフラーは特許文献１記載のように、内燃機関からの排気を、多数の拡張室や内管を通過させて、騒音を低減していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７１６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特に、トラクター等の農作業機械やパワーショベル等の建設機械車両は、農地や工事現場といった所定の範囲内で運転されるため、排気音が近隣の住民等の耳に入り易く、特に不快感を与える低音域側や高音域側の排気音の低減が望まれていた。また、燃費向上のための背圧の低減やコストダウンが望まれていた。
しかし、マフラー本体の内部を多数の空間に分割し、それらの空間を複数の連通管で接続した構造は、多くの製造工程や部品、材料が必要であった。また、従来のマフラーに用いられる短い断片状ガラス繊維は、排気と共に大気へ飛散する虞れがあり、金属板や金属繊維で覆う等の飛散防止部材が必要であり、構造が複雑で製作に多大な労力と費用がかるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、低音域側及び高音域側の排気音や背圧を低減しながらも簡易な構造で安価に製造可能なマフラーの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のマフラーは、排気導入管と接続された第１拡張室と、排気排出管と接続された第２拡張室と、上記第１拡張室と上記第２拡張室を接続すると共に周壁に多数の貫孔を有する連通管と、上記第１拡張室と上記第２拡張室の間に配設され上記連通管の外周を包囲する吸音室と、を有し、上記吸音室にガラス長繊維を充填したものである。
また、上記貫孔は、千鳥状に配設され、上記吸音室に接する上記周壁の開孔率を１８％〜３０％としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のマフラーによれば、簡易な構造で部品点数が少なく安価に製造できる。低音域側や高音域側の排気音を低減できる。ガラス長繊維を用いることで、従来のような断片状ガラス繊維が飛散し消音効果が低下するのを防止する。背圧を低減し相手側内燃機関の燃費を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面正面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】比較例の断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１及び図２に示すように、本発明の実施の形態のマフラーは、トラクター等の農作業機械（車両）やパワーショベル等の建設車両（機械）の内燃機関と連結される拡張型吸音マフラーであって、ガラス長繊維20が充填されるマフラー本体１と、マフラー本体１に排気（音）を導入する排気導入管２と、マフラー本体１からの排気を大気に排出する排気排出管３と、を備えている。
【００１０】
マフラー本体１は、長円乃至楕円柱形状に形成されている。長円乃至楕円筒状の板金製の筒壁部材７と、筒壁部材７の両端開口部を各々施蓋状に覆う板金製の側壁部材８，８を有している。
【００１１】
筒壁部材７と一対の側壁部材８，８に囲まれたマフラー本体１の内部（本体内部）は、金属製薄肉パイプの排気導入管２が挿入され接続される第１拡張室11と、金属製薄肉パイプの排気排出管３が挿入され接続される第２拡張室14と、第１拡張室11と第２拡張室14を接続すると共にマフラー本体１の長手方向Ｎ（矢印Ｎの方向）に軸心Ｌ１を一致させて配設される連通管12と、第１拡張室11と第２拡張室14の間に配設され連通管12の外周（壁）を包囲する吸音室13と、を有している。吸音室13にガラス長繊維20が充填されている。
【００１２】
言い換えると、本体内部は、長手方向Ｎに板金製の一対の仕切部材９，９が並設され、３つの空間に区切られている。
そして、長手方向Ｎの一方側の側壁部材８（８ａ）と、一方側の仕切部材９（９ａ）と、筒壁部材７によって囲まれた空間を第１拡張室11としている。
また、長手方向Ｎの他方側の側壁部材８（８ｂ）と、他方側の仕切部材９（９ａ）と、筒壁部材７によって囲まれた空間を第２拡張室14としている。
さらに、一対の仕切部材９，９の間を長手方向Ｎに貫通する金属製薄肉パイプの連通管12を設け、一対の仕切部材９，９と筒壁部材７と連通管12の外周壁によって囲まれた空間を吸音室13としている。
【００１３】
排気導入管２は、基端２ｂ側が、図示省略の内燃機関の排気排出口に取着される。先端２ａ側は連通管12の半径方向から筒壁部材７に挿入されている。筒壁部材７に挿入した側から対面側まで差し込まれ、先端２ａ側は閉塞されている。言い換えると、排気導入管２は、一方側の側壁部材８ａと連通管12の一方側の開口部12ａとの間を通過するように第１拡張室11を串挿し状に配設される。
【００１４】
また、排気導入管２は、第１拡張室11に接する周壁に導入孔２ｃを有している。図３に示すように、排気が直ぐに連通管12内へ流れないように、一方側の側壁部材８ａ寄りに多数の導入孔２ｃを集中させて形成している。つまり、導入孔２ｃの中心線が一方側の側壁部材８ａ寄りの半円内に配設されている。
【００１５】
連通管12は、その軸心Ｌ１を、マフラー本体１の長手方向Ｎと一致させ、本体内部の略中央位置に配設されている。吸音室13に接する周壁に、多数の貫孔12ｃを千鳥状に形成し、開口率を18％〜30％となるように設定している。なお、開口率を20％に設定するのがより好ましい。開口率が18％未満であると、排気（音）が十分に吸音室13に流れず、吸音効果が得られないからである。30％を越えるとガラス長繊維20が連通管12内に大量に露出して飛散する虞れがあるからである。
【００１６】
また、貫孔12ｃの直径寸法は、２．５ｍｍ以上４ｍｍ以下で形成している。直径寸法を３．５ｍｍとするのがより好ましい。２．５ｍｍ未満であると排気音が十分に吸音室13に伝わらず（排気が流れず）、吸音効果が得られないからである。４ｍｍを越えるとガラス長繊維20が連通管12内に大量に侵入する虞れがあるからである。
【００１７】
吸音室13は、図４に示すように、外形状が横断面長円形乃至楕円形の環状室に形成されている。そして、無数本のガラス長繊維20が充填されている。ガラス長繊維20とは１本のガラス繊維の長さが１００ｍ以上のものを言う。
【００１８】
吸音室13に充填されるガラス長繊維20の嵩密度は、１００ｋｇ／ｍ３以上２００ｋｇ／ｍ３以下であり、より好ましくは１２０ｋｇ／ｍ３以上１７０ｋｇ／ｍ３以下である。例えば１５０ｋｇ／ｍ３で充填している。嵩密度が１００ｋｇ／ｍ３未満であると十分な吸音効果が得られず、２００ｋｇ／ｍ３を越えると充填作業が非常に困難となってしまう。
【００１９】
ガラス長繊維20の直径寸法は15μｍ以上50μｍ以下のものが望ましく、より好ましくは20μｍ以上30μｍ以下のものである。
ガラス長繊維20の直径寸法が15μｍ未満であると強度が弱くなって細かく破損して飛散してしまう虞れがある。また、50μｍを越えると、充填されたガラス長繊維20全体の表面積が減少して十分な消音効果が得られないからである。
【００２０】
例えば、ガラス長繊維20としては、ＳｉＯ２が５５〜５６％、ＣａＯが１８〜２５％、Ａｌ２Ｏ３が１０〜１５％、Ｍｇ０が０〜５％、その他が２％未満、の成分で構成されるものが好ましい。具体的には、平均繊維径24μｍのアドバンテックス（オーウェンス  コーニング  ジャパン社の商品名：Ａｄｖａｎｔｅｘ）を適用可能である。
【００２１】
排気排出管３は、基端側の開口端３ａが連通管12の半径方向から筒壁部材７に挿入される。開口端３ａは、連通管12の他方側開口部12ｂよりも、奥に挿入されている。つまり、連通管12の他方側開口部12ｂからの排気が直ぐに排気排出管３に流入せず、一度排気排出管３の周壁に衝突させるように配設している。
【００２２】
上述した本発明の実施の形態のマフラーの使用方法（作用）について説明する。
農業又は建設機械車両の内燃機関から排出された排気（音）は、排気導入管２によって、マフラー本体１に導入される。排気導入管２の導入孔２ｃから排出された排気音は、連通管12内へ直ぐに流入されず、一方側の側壁部材８ａに衝突し吸音（消音）される。また、第１拡張室内11に十分に拡張され吸音される。
【００２３】
排気音は、連通管12に入り貫孔12ｃを介してガラス長繊維20に接触して吸音される。このとき、排気の気流等によって、ガラス長繊維20は連通管12内に引き込まれようとするが、１本が長い連続状（短い断片状でない）繊維であるため、貫孔12ｃを介して吸音室13から排気と共に排出されず大気へ飛散しない。ガラス長繊維20が飛散により減少しないことで、消音効果が安定して継続され、品質（吸音効果）の持続性が向上する。
【００２４】
連通管12の他方側開口部12ｂから出た排気音は、排気排出管３の外周壁に衝突して吸音されると供に第２拡張室14に拡張して吸音される。即ち、連通管12の他方側開口部12ｂ近傍にある排気排出管３の外周壁を吸音用（特に低音域側の吸音用）の衝突壁部材として兼用している。また、本体内部は、室数が少ないため１つ１つが（第１・２拡張室11，14及び吸音室13）が十分に広く設けられるので吸音効果を得られるだけでなく内燃機関からの排気がスムーズに流れ、背圧が減少する。そして、十分に吸音された排気（静かな排気）は、排気排出管３を介して大気に排出される。
【００２５】
ここで、上述した本発明の実施の形態（実施例）と、図５に示す比較例と、の吸音効果及び背圧減少効果について比較検証を行なった結果を下記表１に示す。比較例は、マフラ本体61の内部を二層管構造に設け、外筒部材67と内筒部材60の間の環状空間に短い断片状のガラス繊維70を充填して飛散を防止したものである。実施例と比較例の外形寸法は同等に形成している。
なお、表１の比較結果は実施例のｄｂ値から比較例のｄｂ値を引いた値であり、マイナスの値は効果が向上したこと意味する。また、排気音の測定方法は、排気排出管３及び比較例の排気排出管63の出口部の軸心に対して排出方向に４５度かつ１５０ｍｍ離した位置で、複数回測定した。また、背圧の測定方法は、排気導入管２及び比較例の排気導入管62の導入口近傍の内部で、複数回測定した。表１に記載の数値は平均値である。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
上記の表１から明らかなように、本発明に係る実施例は、２５０Ｈｚ以下の低音域側（低周波音）及び２ｋ（２０００）Ｈｚ以上の高音域側（高周波音）に対して、比較例よりも吸音作用を発揮している。また、背圧の減少作用も十分に発揮していると言える。また、排気音全域でみても十分に音圧レベルを低減させ、騒音防止効果を得ている。
【００２８】
以上のように、本発明は、排気導入管２と接続された第１拡張室11と、排気排出管３と接続された第２拡張室14と、第１拡張室11と第２拡張室14を接続すると共に周壁に多数の貫孔12ｃを有する連通管12と、第１拡張室11と第２拡張室14の間に配設され連通管12の外周を包囲する吸音室13と、を有し、吸音室13にガラス長繊維20を充填したので、簡易で軽量かつコンパクトな構造としながらも高周波数（２０００Ｈｚ以上）及び低周波数（２５０Ｈｚ以下）の排気音の音圧レベルを低減できる。部品点数が少なくまた工数も削減でき安価に製造できる。ガラス長繊維20を用いることで、飛散による吸音効果の低下を防止する。背圧を低減し相手側内燃機関の燃費を向上できる。人に不快感を与える耳障りな音域（２０００Ｈｚ以上の高音域側及び２５０Ｈｚ以下の低音域側）の音圧レベルを確実に低減できる。上記ガラス長繊維20の吸音室13への充填作業はコンプレッサエア（圧縮空気）によって高能率で行い得る利点もある。
【００２９】
また、貫孔12ｃは、千鳥状に配設され、吸音室13に接する上記周壁の開孔率を１８％〜３０％としたので、排気音を確実に吸音できる。排気の気流によってガラス長繊維20が連通管12に侵入するのを防止する。飛散を防止し、吸音効果の持続性を向上できる。長期にわたって安定した吸音効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  排気導入管
２  排気排出管
11  第１拡張室  
12  連通管  
12ｃ  貫孔
13  吸音室
14  第２拡張室
20  ガラス長繊維
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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