(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管の一部に多数の通気孔を貫設し、該排気管の一部の外周に金属繊維よりなる飛散防止層を設け、該飛散防止層の外周に耐熱性無機繊維よりなる消音層を設けた消音器において、
前記排気管の一部の外周に２本以上の金属連続繊維を嵩高に撚り合わせてなる意匠ヤーンを２層以上に巻回して前記飛散防止層を形成したことを特徴とする内燃機関の消音器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気管に設けられる消音器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の消音器５１として、図５に示すように、排気管５２の一部に多数の通気孔５３を貫設し、該排気管５２の一部の外周にステンレス鋼繊維等の金属繊維よりなる飛散防止層５４を配設し、その外周にグラスウールよりなる消音層５５を配設し、その外周に金属よりなる外管５６を被せてなるものがある。
【０００３】
排気管５２内を流れる高温・高速の排気ガスが通気孔５３を通って消音層５５に脈動波を及ぼすと、該消音層５５を構成しているグラスウールは次第に熱劣化して短く分断され、通気孔５３から排気管５２内へ吸引されて外気に飛散する。最近は内燃機関の高出力化に伴って消音器５１の吸音率の向上が要求され、そのために通気孔５３の孔径を大きくしたり間隔を小さくしたりするので、グラスウールの熱劣化及び飛散は多くなる傾向にある。そこで、排気管５２と消音層５５との間に飛散防止層５４を設け、グラスウールの熱劣化及び飛散を防止しているのである。
【０００４】
そして、消音器５１には次の二つの性能（１）（２）が要求される。従って、飛散防止層５４には、密度と厚さが適度であること、密度ムラや厚さムラや隙間が無いことが要求される。
【０００５】
（１）吸音率が高いこと
飛散防止層５４が無い方が吸音率は高いが、上記の通りグラスウールの飛散防止のために、必要最小限の厚さの飛散防止層５４を設けなければならない。
また、飛散防止層５４の密度が高すぎたり、厚すぎたりすると、排気管５２内の音波が同層５４で遮られて消音層５５に伝わらないので、吸音率が下がる。
【０００６】
（２）グラスウールが飛散しないこと
飛散防止層５４の密度が低すぎたり、薄すぎたり、密度ムラや厚さムラや隙間があったりすると、グラスウールが飛散する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
金属繊維よりなる飛散防止層５４としては、次の▲１▼▲２▼▲３▼が知られている。
▲１▼  金属短繊維がランダムに集合した金属繊維綿状体を、排気管に１層に巻回したもの
この金属繊維綿状体は、金属繊維がさほど絡んでいないので、押さえつけない限り密度が低く、密度ムラや厚さムラも大きいため、グラスウールが飛散するおそれがあった。また、排気管５２に巻き付ける時には、ふわりとしている金属繊維綿状体を押さえつけながら行わなければならず、作業が困難であった。
【０００８】
▲２▼  金属短繊維を一定量束ねて撚りをかけてなるロープを、排気管に螺旋状かつ１層に巻回したもの（実開昭６３−１６８２０５号公報）
このロープよりなる飛散防止層は、密度が５００〜７００ｋｇ／ｍ3 と高くなりすぎるため、吸音率が低くなる。また、隣接する断面円形のロープ相互間が線接触となって隙間が生じやすいため、その隙間からグラスウールが飛散するおそれがあった。仮にロープを２層に巻回すれば、一方の層の隙間が他方の層のロープで塞がれる。しかし、このロープは最細のものでも直径４〜５ｍｍもあるので、２層に巻回することは飛散防止層が厚くなりすぎて実現不能である。
【０００９】
▲３▼  金属短繊維がランダムに集合した金属繊維綿状体をニードルパンチ加工によりマットにし、該マットをスリット加工により所定幅の長尺体にし、この長尺体を排気管に螺旋状かつ１層に巻回したもの
このニードルパンチ加工を経た長尺体よりなる飛散防止層は、密度が適度である。しかし、ニードルパンチ加工を経たとはいえ、金属短繊維の集合である長尺体は、排気管に巻回するときに張力により伸長し、太さにムラができて、密度ムラや厚さムラや隙間が生じることがある。また、十分に長い長尺体を得るためのスリット加工が大変であり、作業性が悪いという問題もある。
【００１０】
本発明の目的は、吸音率が高く、また、消音層を構成する耐熱性無機繊維が飛散しない内燃機関の消音器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、内燃機関の排気管の一部に多数の通気孔を貫設し、該排気管の一部の外周に金属繊維よりなる飛散防止層を設け、該飛散防止層の外周に耐熱性無機繊維よりなる消音層を設けた消音器において、前記排気管の一部の外周に２本以上の金属連続繊維を嵩高に撚り合わせてなる意匠ヤーンを２層以上に巻回して前記飛散防止層を形成したことを特徴とする。
【００１２】
「２本以上の金属連続繊維を嵩高に撚り合わせてなる意匠ヤーン」とは、２本以上の繊維が頻繁に離間するように撚り合わせることによりできる意匠ヤーンの直径が、２本以上の繊維が常に接触する通常の撚り合わせでできるヤーンの直径と比べて、その離間分だけ大きくなる（嵩高になる）ことを意味する。この嵩高な意匠ヤーンの種類は、特に限定されず、次の(a)〜(d)を例示できる。
【００１３】
(a) 撚りのかからないストレートな芯糸（金属連続繊維）の周りに、離間して螺旋状にからむようにからみ糸（金属連続繊維）を撚り合わせてなる意匠ヤーン。(b) ループヤーン：芯糸と連続的にループを作ったからみ糸とを撚り合わせてなり、必要に応じてループくずれ防止用のおさえ糸を撚り合わせたもの。
(c) リングヤーン：芯糸と連続的に小リングを作ったからみ糸とを撚り合わせてなり、必要に応じてリングくずれ防止用のおさえ糸を撚り合わせたもの。前記(a) はこのリングヤーンの一種と見ることもできる。
(d) スラブヤーン：芯糸とからみ糸とを撚り合わせるときにからみ糸の送り出し速度を変えることにより、ゆっくり送り出した時にからみ糸の撚りが膨らんで節（スラブ）ができるようにしたもの。
【００１４】
また、２〜４本の金属連続繊維を嵩高に撚り合わせてなる意匠ヤーン（意匠ヤーン素糸）をさらに２本以上撚り合わせてなる意匠ヤーンも、本発明における意匠ヤーンに含まれる。
【００１５】
金属連続繊維の材質としては、ステンレス鋼、クロム−ニッケル系合金、高ニッケル合金、高コバルト合金等の耐熱合金、その他の耐熱性及び耐食性を備えた金属を例示できる。金属連続繊維の太さは、特に限定されないが、０．０２〜０．３ｍｍが好ましく、０．０５〜０．２ｍｍがさらに好ましい。
【００１６】
飛散防止層の厚さは、特に限定されないが、１〜１０ｍｍが好ましく、３〜６ｍｍがさらに好ましい。従って、意匠ヤーンの層数は、この飛散防止層の厚さと意匠ヤーンの直径とにより決まり、特に限定されないが、２〜１５０層程度となる。飛散防止層の密度は、１５０〜５５０ｋｇ／ｍ3 が好ましく、２００〜５００ｋｇ／ｍ3 がさらに好ましい。
【００１７】
「消音層」は、特に限定されず、耐熱性無機繊維がランダムに集合した無機繊維綿状体を飛散防止層の外周に巻き付けたものや、該無機繊維綿状体をニードルパンチ加工によりマットにしたものを飛散防止層の外周に巻き付けたものや、耐熱性無機繊維をバインダーを用いた吸引成形や抄造等によりシート状に成形したものを飛散防止層の外周に巻き付けたものや、耐熱性無機繊維をバインダーを用いた吸引成形や抄造等により筒状に成形したものを飛散防止層の外周に嵌めたもの等を例示できる。
【００１８】
耐熱性無機繊維の種類は、特に限定されず、グラスウール、セラミックファイバー、シリカファイバー、ロックウール、又はそれら二種以上の混合等を例示できる。安価である点においては、グラスウールが最も好ましい。
【００１９】
消音体の密度は、特に限定されないが、０．０５〜０．４ｇ／ｃｍ3 が好ましく、０．１〜０．２ｇ／ｃｍ3 がさらに好ましい。消音体の厚さは、特に限定されないが、３〜３０ｍｍが好ましく、５〜１５ｍｍがさらに好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した内燃機関の消音器１の実施形態を、図１〜図４に基づいて説明する。内燃機関の排気管２の一部（排気管２の途中における所定長さ部分）には、その全周に分散するように多数の通気孔３が貫設されている。
【００２１】
この排気管２の一部の外周には、嵩高な意匠ヤーン１１が螺旋状かつ２層以上（ここでは４〜６層）に巻回されてなる厚さ３ｍｍの飛散防止層４が形成されている。飛散防止層４の両端はスポット溶接によって排気管２に固定され、飛散防止層４の位置ずれが防止されている。
【００２２】
飛散防止層４の外周には、グラスウールよりなる消音層５が形成されている。この消音層５は、ニードルパンチ加工されたグラスウールマットを巻回して形成したものでもよいし、筒状に成形したグラスウールを嵌合したものでもよい。
【００２３】
消音層５の外周には、消音層５の外周面と両端面とを覆う鋼板製の外管６が被せられ、外管６の両端部はテーパ状に絞り加工されて排気管２に溶接されている。
【００２４】
図２及び図３に示すように、意匠ヤーン１１は、２本のステンレス鋼連続繊維１３，１４を嵩高に撚り合わせてなる意匠ヤーン素糸１２をさらに６本緩く撚り合わせてなるものである。意匠ヤーン素糸１２は、撚りのかからないストレートな芯糸（金属連続繊維１３）の周りに、離間して螺旋状にからむようにからみ糸（金属連続繊維１４）を撚り合わせてなるものである。
【００２５】
ステンレス鋼連続繊維１３，１４の材質はＪＩＳ  ＳＵＳ３０４であり、それぞれの直径は０．１ｍｍ（３２テックス）である。意匠ヤーン素糸１２の直径は、からみ糸の螺旋外径であって細かく変化しているが、平均すると約０．６ｍｍ（１０４テックス）である。意匠ヤーン１１の直径は、やはり細かく変化しているが、平均すると約１．５ｍｍ（４０３テックス）である。飛散防止層４の密度は約２３０ｋｇ／ｍ3 である。
【００２６】
図４に示すように、意匠ヤーン１１は、隣接する意匠ヤーン１１同志が接触するように排気管２に螺旋状に巻回されて最初の１層が形成され、この隣接する意匠ヤーン１１の間の上に次の意匠ヤーンが位置するようにして、２層以降が同様に巻回形成されている。従って、仮に隣接する意匠ヤーン１１の間の隙間が生じたとしても、その隙間は内層又は外層の意匠ヤーン１１で塞がれる。そして、全体として均一な厚さの飛散防止層４が形成されている。
【００２７】
上記のように構成された実施形態の消音器１によれば、次の作用▲１▼▲２▼▲３▼によって、吸音率が高く、また、消音層５を構成するグラスウールが飛散しないという優れた効果が得られる。
【００２８】
▲１▼  嵩高な意匠ヤーン１１を螺旋状かつ４〜６層に巻回して飛散防止層４を形成したことにより、飛散防止層４の密度が約２３０ｋｇ／ｍ3 と適度になり、厚さも３ｍｍと適度になる。
【００２９】
▲２▼  ステンレス鋼連続繊維１３，１４よりなる意匠ヤーン１１は、短繊維に比べて引張りに強いため、図４に示すように排気管２に巻回するときに張力を受けても伸長しないため、太さが安定していてムラができず、飛散防止層４に密度ムラや厚さムラが生じない。
【００３０】
▲３▼  上記の通り、仮に隣接する意匠ヤーン１１の間の隙間が生じたとしても、その隙間は内層又は外層の意匠ヤーン１１で塞がれるため、飛散防止層４全体としては隙間が生じない。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
【００３２】
（１）飛散防止層を、異種の意匠ヤーンによって二重以上の層から形成すること。例えば、内側の層を嵩高の程度が大きい意匠ヤーンで巻回形成し、外側の層を嵩高の程度が小さい意匠ヤーンで巻回形成するとか、その逆にするとか等である。
【００３３】
（２）排気管２に対する意匠ヤーン１１の巻回の仕方を変更すること。前記実施形態では、隣接する意匠ヤーン１１同志が接触するように螺旋状に巻回したが、例えば、意匠ヤーン１１同志が少し離れるように螺旋状に巻回したり、意匠ヤーン１１をランダムに巻回したりしてもよい。いずれにしても、２層以上に巻回することにより隙間が無くなればよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る内燃機関の消音器によれば、吸音率が高く、また、消音層を構成する耐熱性無機繊維が飛散しないという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の消音器を示す断面図である。
【図２】同消音器の一部拡大断面図である。
【図３】同消音器の飛散防止層に使用する意匠ヤーンの拡大図である。
【図４】同意匠ヤーンの巻回方法を示す斜視図である。
【図５】従来の消音器を示す断面図である。
【符号の説明】
１    消音器
２    排気管
３    通気孔
４    飛散防止層
５    消音層
６    外管
１１    意匠ヤーン
１２    意匠ヤーン素糸
１３    金属連続繊維（芯糸）
１４    金属連続繊維（からみ糸）
【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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