(57)【要約】触媒ユニットの固定位置と排気ガスの流れ方向を工夫して排気ガスの浄化効率を向上させる。排気ガスの排出口３８を有する前ハウジング３５と、排気ガスの流入口３３ａが設けられシリンダ１１に直接固定される後ハウジング３１によって箱状の外殻が構成されるマフラ３０であって、第一仕切板４０と第二仕切板４５を用いて内殻部分を形成し、マフラの内部に第一から第三膨張室（６１〜６３）を形成した。流入口３３ａから第一の方向に通過する排気ガスＥＸ１は、第一膨張室から第一の方向と直交する第二の方向に向かってＥＸ３のように触媒ユニット５７を通過し、その後排出口３８までの経路に位置する第二仕切板４５に、多数の貫通穴を形成して排気ガスＥＸ５の流れを可能とする。この際、多数の貫通穴は第二の方向視で触媒ユニット５７と重ならない領域の開口率が触媒ユニットと重なる位置の開口率よりも大きくなるようにする。
2019082598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前ハウジングと後ハウジングとからなる箱状の外殻を構成し、前記前ハウジングに排気ガスの排出口を設け、前記後ハウジングに排気ガスが第一の方向に通過する流入口を設け、前記後ハウジングがエンジンのシリンダに固定されるようにしたマフラであって、
前記前ハウジングと前記後ハウジングとの間に介在し、前記外殻内を第一膨張室及び第二膨張室に分割する第一仕切板と、
排気ガスを前記第一の方向と直交する第二の方向に前記第一仕切板を貫通するように通過させる触媒ユニットと、
前記触媒ユニットから前記排出口までの経路に配置され、前記第二の方向視で前記触媒ユニットと重なるように設けられる第二仕切板と、を備え、
前記第二仕切板は、前記第二の方向視で前記触媒ユニットと重ならない位置の開口率が前記触媒ユニットと重なる位置の開口率よりも大きくなるように複数の開口が形成されることを特徴とするマフラ。
【請求項２】
前記第一仕切板は第一の凹部を有し、前記第二仕切板は前記第一の凹部と逆向きに窪んだ第二の凹部が形成され、前記第一の凹部と前記第二の凹部とを合わせることによって、前記外殻の内部に第三膨張室を画定する内殻を形成することを特徴とする請求項１に記載のマフラ。
【請求項３】
前記第一仕切板は、前記第一の凹部の底面に前記触媒ユニットを貫通させて固定する貫通穴を有し、
前記第二仕切板は、前記第二の凹部の上面に前記複数の開口を形成し、
前記第二仕切板は、前記第一仕切板に固定されることを特徴とする請求項２に記載のマフラ。
【請求項４】
前記前ハウジングと前記後ハウジングの接合面は、箱状の前記外殻の角部を通るように斜めに配置され、
前記前ハウジングは上面と前面と、これらに接する略三角形の２つの側面を有し、
前記後ハウジングは底面と後面と、これらに接する略三角形の２つの側面を有し、
前記接合面に配置される前記第一仕切板は、前記第三膨張室の底面であって前記後ハウジングの前記底面と並行に配置される底板が形成され、
前記第二仕切板は、前記前ハウジングの前記上面と対向する上面が形成されることを特徴とする請求項３に記載のマフラ。
【請求項５】
前記前ハウジングの上面であって、前記シリンダに近い側に前記排出口を形成し、
前記第二仕切板に形成される前記複数の開口は多数の小径の貫通孔で形成され、前記触媒ユニットの中心軸線よりも反シリンダ側に多く配置されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項６】
前記第二仕切板は、前記前ハウジングと前記後ハウジングに非接触状態にて前記第一仕切板に固定されることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項７】
前記触媒ユニットの入口側開口面と前記後ハウジングの底面との間隔ｄ２は、前記流入口と前記第三膨張室との間隔ｄ１よりも小さくなるように構成されることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項８】
前記触媒ユニットの入口側開口面と前記後ハウジングの底面との間隔ｄ２は、前記シリンダの排気ポートの開口高さＨ１よりも小さいことを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項９】
前記触媒ユニットの出口側開口面と第二仕切板の上面との間隔ｄ３は、前記触媒ユニットの軸方向長さＬ１よりも小さくされることを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項１０】
前記触媒ユニットは、円筒部と、該円筒部の内側に配置されるものであって触媒成分を含んだ触媒コート層が形成されるハニカム構造部を有し、
前記円筒部の出口側開口に、多数の穴の開いた金属製のキャップ部が固定されることを特徴とする請求項２から９のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項１１】
前記キャップ部は、前記第三膨張室側の開口から所定の距離を隔てるように配置された湾曲された板状の部材であって、板状の部材には多数の貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１０に記載のマフラ。
【請求項１２】
前記キャップ部において、前記多数の貫通孔の軸方向が拡径する方向に広がるようにしたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のマフラ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の前記マフラを前記シリンダに取り付けたエンジンと、前記エンジンの駆動力より駆動する先端工具と、を有するエンジン作業機。
【請求項１４】
前ハウジングと後ハウジングの分割面に、第一仕切板と第二仕切板を配置することにより第一から第三膨張室を区画し、前記後ハウジングがエンジンのシリンダに固定されるマフラであって、
前記第一から第三膨張室への排気ガスの流入方向が前記エンジンのシリンダの軸線方向にむけて下から上方向になるように前記膨張室が配置され、
前記第一膨張室から前記第三膨張室への通路に円柱状の触媒を設け、
前記触媒が排気ポートよりも下方になるように片寄せ配置したことを特徴とするマフラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に刈払機、送風機、チェンソー等の携帯型のエンジン作業機の動力源として用いられる小型のエンジンから排出された排気ガスの温度を低下させるとともに、有害物質除去および消音効果を向上させるマフラ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
刈払機、送風機、チェンソー、パワーカッター等、作業者が携帯して使用する携帯型作業機や、発電機には、動力源として小型のエンジンが用いられる。エンジンのシリンダの内部ではピストンが往復移動して混合気の燃焼による爆発を伴い、燃焼後の高温の排気ガスが排出されるため、作業者が熱せられたマフラに直接触れないようにマフラの周囲はマフラカバーによって覆われる、あるいは作業者が触れる位置から離れた位置に配置される。エンジンに接続されるマフラには、マフラ内を通過する排気ガス中の有害物質を除去するために特許文献１の技術のように触媒ユニットを設けるようになってきた。触媒ユニットは、その内部を排気ガスが通過して排気ガスと触媒が接触すると、化学反応により有害物質が除去される。この化学反応では高温の熱を発するため、触媒ユニット内を通過した排気ガスは非常に高温となって炎（アフターファイヤ）を生じることがある。この炎がマフラの排出口から排出されるのは好ましくないため触媒ユニットからマフラの排気口までの排気ガス流路は、ラビリンス構造となるように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９７６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成、特に図５の構成では、触媒ユニット中の上側を通る排気ガスの流量が多くなって、下側を通る排気ガスの量が少なくなり、局所的に触媒が劣化して触媒ユニットの寿命が短くなる虞があった。また、有害物質の除去を完全にするには大きめの触媒ユニットを設ける必要があった。【０００５】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、触媒ユニットから排出口に至る排気ガス流路を適切にラビリンス化することで、触媒ユニットに排気ガスを均一に通過させるようにし、触媒効率を一層向上させたマフラ及びそれを備えたエンジン作業機を提供することにある。
本発明の他の目的は、マフラに含まれる触媒ユニットから排出口に至る排気ガス流路中に、複数の小径の貫通穴を有する仕切板を設けることによって、排出口からアフターファイヤが噴出することを抑制したマフラ及びそれを備えたエンジン作業機を提供することにある。本発明の他の目的は、小型のマフラボディでありながら排気ガス流路のラビリンス化により騒音も低減できるマフラ及びそれを備えたエンジン作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。
本発明の一つの特徴によれば、前ハウジングと後ハウジングとからなる箱状の外殻を構成し、前ハウジングに排気ガスの排出口を設け、後ハウジングに排気ガスが第一の方向に通過する流入口を設け、後ハウジングがエンジンのシリンダに固定されるようにしたマフラであって、前ハウジングと後ハウジングとの間に介在して外殻内を第一膨張室及び第二膨張室に分割する第一仕切板と、排気ガスを第一の方向と直交する第二の方向に第一仕切板を貫通するように通過させる触媒ユニットと、触媒ユニットから排出口までの経路に配置され、第二の方向視で触媒ユニットと重なるように設けられる第二仕切板を備える。ここで、第二仕切板の、第二の方向視で触媒ユニットと重ならない位置の複数の開口のトータルの開口率が、触媒ユニットと重なる位置のトータルの開口率よりも大きくなるようにした。また、第一仕切板は第一の凹部を有し、第二仕切板は第一の凹部と逆向きに窪んだ第二の凹部が形成され、第一の凹部と第二の凹部とを合わせることによって、外殻の内部に第三膨張室を画定する内殻を形成する。【０００７】
本発明の他の特徴によれば、第一仕切板は第一の凹部の底面に触媒ユニットを貫通させて固定する貫通穴を有し、第二仕切板は第二の凹部の上面に複数の開口を形成し、第二仕切板は第一仕切板に固定されるように構成した。また、前ハウジングと後ハウジングの接合面は、箱状の外殻の角部を通るように斜めに配置され、前ハウジングは上面と前面と、これらに接する略三角形の２つの側面を有し、後ハウジングは底面と後面と、これらに接する略三角形の２つの側面を有する。接合面に配置される第一仕切板は、第三膨張室の底面であって後ハウジングの底面と並行に配置される底板が形成され、第二仕切板は、前ハウジングの上面と対向する上面が形成されるように構成した。さらに、前ハウジングの上面であって、シリンダに近い側に排出口を形成し、第二仕切板に形成される複数の開口は多数の小径の貫通孔で形成され、触媒ユニットの中心軸線よりも反シリンダ側に多く配置される。【０００８】
本発明のさらに他の特徴によれば、第二仕切板は、前ハウジングと後ハウジングに非接触状態にて第一仕切板に固定される。また、触媒ユニットの入口側開口面と後ハウジングの底面との間隔ｄ２は、流入口と第三膨張室との間隔ｄ１よりも小さくなるように構成される。一方、触媒ユニットの入口側開口面と後ハウジングの底面との間隔ｄ２は、シリンダの排気ポートの開口高さＨ１よりも小さいように構成される。さらに、触媒ユニットの出口側開口面と第二仕切板の上面との間隔ｄ３は、触媒ユニットの軸方向長さＬ１よりも小さくなるように構成される。【０００９】
本発明のさらに他の特徴によれば、触媒ユニットは、円筒部と、円筒部の内側に配置されるものであって触媒成分を含んだ触媒コート層が形成されるハニカム構造部を有し、円筒部の出口側開口には多数の穴の開いた金属製のキャップ部が固定される。このキャップ部は、第三膨張室側の開口から所定の距離を隔てるように配置された湾曲された板状の部材であって、板状の部材には多数の貫通孔が形成される。キャップ部においては、多数の貫通孔の軸方向が拡径する方向に広がるように形成される。以上のようなマフラを、小型のエンジンのシリンダに直接取り付けて、小型で携帯可能なエンジン作業機を構成した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、第一から第三膨張室を備えた小型のマフラにおいて、触媒の位置と触媒への排気ガスの流れ方向を工夫したことにより、触媒に流れる排気ガスの有効通路面積を増大させ、触媒通過後の空間も十分確保したことにより、排気ガスの再燃焼を促進させて排気ガスの浄化を達成できる。また、遮蔽板の機能を果たす第二仕切板によって触媒ユニットから排出口に至る排気ガス流路をラビリンス化してその流れを調整することで、触媒全体を満遍なく反応させることができる。さらに、遮蔽板の機能を果たす第二仕切板の出口開口を、複数の小さな貫通穴を配置して、貫通穴の配置位置と触媒の位置との関係を考慮して最適化したので、マフラの排出口から炎が噴出すことを抑制し、排気ガスの流速を抑え騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例に係るチェンソー１の全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るチェンソー１の正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ部の断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ部の断面図である。
【図５】図１のマフラ３０の形状を示す斜視図である。
【図６】図５のマフラ３０の展開斜視図である。
【図７】図６の第一仕切板４０と第二仕切板４５の拡大図である。
【図８】図２の断面図のマフラ３０付近の部分拡大図である。
【図９】図３の触媒ユニット５７の形状を示す断面斜視図である。
【図１０】図７の第二仕切板４５の上面図である。
【図１１】図５のマフラ３０の上面図である。
【図１２】図５のマフラ３０の上面図であって排気ガス規制部材５０を取りつける前の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。【００１３】
図１はエンジン作業機の一例であるチェンソー１の全体を示す斜視図である。チェンソー１は、合成樹脂製又は軽金属製のメインハウジング２の内部に駆動源となる小型のエンジン（図では見えない）が収容されたもので、先端工具たるソーチェン（図示せず）を駆動する携帯型のエンジン作業機である。本実施例のチェンソー１では、発熱するエンジン本体や、動力伝達機構部分、マフラや気化器等の補機類部分を全体的に合成樹脂製のカバーによって覆われる。メインハウジング２には、チェンソー１の前方（図の左方）に向かって突出する平板状のガイドバー１７が取付けられる。ガイドバー１７は、外周縁に図示しないソーチェンを案内する。メインハウジング２には作業者が一方の手で把持するフロントハンドル５と、他方の手で把持するリヤハンドル４が設けられる。リヤハンドル４には、エンジンの出力を調整するスロットルレバー７ａ（図３で後述）と、作業者が把持する際に握ることによりスロットルレバー７ａの操作を可能とするロックレバー７ｂが設けられる。フロントハンドル５の前側には、上方に向かって延びるようにハンドルガード６が取り付けられる。ハンドルガード６を前方に倒すことにより駆動中のソーチェン（図示せず）を制動することができる。エンジンの上方部分は、合成樹脂製のエンジンカバー３によって覆われる。エンジンカバー３のさらに上部には、吸入空気を濾過するための図示しないエアクリーナを覆うエアクリーナカバー２８が設けられる。メインハウジング２の右側前方部分であってガイドバー１７の左側にはスパイク２３が取り付けられる。【００１４】
エンジンカバー３の左側側面には、エンジンのクランク軸（図示せず）に固定される冷却ファン（図示せず）を覆うためのファンカバー８が設けられる。ファンカバー８には上面、側面後方、下面及び前面に多数の風窓８ａが設けられる。ファンカバー８の内部にはリコイル式のスタータ（図示せず）が設けられ、スタータハンドル２７がその上方に配置される。エンジンカバー３の前方側には、図示しないソーチェンに供給されるチェン油を貯蔵する後述するオイルタンク用の給油口を塞ぐオイルキャップ２９ａが設けられる。エンジンカバー３の後方側には、ガソリンと潤滑油の混合燃料をいれるための燃料タンク２５（図３で後述）が設けられ、その給油口を塞ぐ燃料キャップ２５ａが設けられる。【００１５】
エンジンの前方側にはマフラ３０が配置される。マフラ３０は略箱形の筐体（マフラボディ）を有し、図示しないボルトによって後述するシリンダ１１に直接固定される。マフラ３０の排気ガス出口は、矢印１６で示すようにマフラ３０の上面（第一の面）に複数設けられ、排気ガスが前方側に向けて排出される。マフラ３０の上側部分はエンジンカバー３の壁面が所定の間隔を隔てながら前方側まで延在する。【００１６】
図２は本発明の第１の実施例に係るチェンソー１の正面図である。エンジンの外部はエンジンカバー３、ファンカバー８、サイドカバー９等の各種カバー類によって覆われる。エンジンに対してカバー類を全部設けるか又は一部だけ設けるかは、使用する作業機器の特性によって選択して設計できるが、近年の携帯可能なエンジン作業機においては、マフラ３０の排気口付近を除いてほぼ全体を合成樹脂製のカバーによって覆うことが多い。フロントハンドル５は、一端がメインハウジング２の下側にて固定され、エンジンの左側から上側を所定の距離を隔てるように延在し、メインハウジング２の右側にて固定される。メインハウジング２の右側には前方に延びるガイドバー１７が設けられ、正面視でほぼ中央付近にマフラ３０が設けられる。マフラ３０はガイドバー１７の左側に隣接して配置され、ハンドルガード６の直下に位置する。つまり、マフラ３０は、図示しないソーチェンが回転する作業空間側に開口するため、本実施例ではマフラ３０の前面が外部に露出するように構成される。【００１７】
図示しないクランク軸の一端側（右側）には図示しない遠心クラッチ、スプロケット等が設けられ、これらを覆うサイドカバー９が設けられる。クランク軸の他端側（左側）にはシリンダ１１を冷却するための冷却風を生成する図示しない冷却ファンが設けられる。冷却ファンは高速に回転するため、ファンカバー８の多数の風窓８ａを介して外気を吸引して、エンジンカバー３の内部にて冷却風をシリンダ１１に向けて送風する。冷却ファンは、マグネトロータと一体的に構成されるもので、例えばアルミニウム合金にて製造され、内側にはリコイルスタータが接続される。【００１８】
マフラ３０の上面（第一の面）には、４つの排気ガスの出口（５２〜５５）が形成される。マフラ３０は、通過する排気ガスによって高温となるため、外気に曝されやすい位置に配置することが重要である。また、エンジンカバー３の上面、右壁面、左側面とマフラ３０との間は、十分な距離を隔てるように配置し、マフラ３０からの輻射熱がエンジンカバー３に伝わりにくいように構成される。本実施例ではマフラ３０の前面側がカバー類にて覆われていないが、これはエンジン作業機がチェンソー１の場合に適用できる構成である。尚、その他のエンジン作業機においては、マフラ３０の周囲は、排気ガスの出口部分の開口を除いてほぼ全体を合成樹脂のマフラカバーで覆うように構成すると良い。【００１９】
マフラ３０の上側部分には、水平でなくて前方側にやや斜めに下がるような面（第一の面）が形成され、その面の後端に近い付近に４つの隆起部５２〜５５が形成された排気ガス規制部材５０が取り付けられる。隆起部５２〜５５は左右方向に並べられ、かつ、それぞれの開口からの排気ガス流の流れが扇状に広がるように配置されることにより、隆起部５２〜５５からの排気ガスが左右方向に十分拡散しながら前方側に排出される。この排気ガス流はマフラ３０の上面に沿った面状で左右方向に拡散するだけでなく、マフラ３０の第一の面の前端部分から上下方向にも離れるようにして、十分に拡散しながら流れる。隆起部５２〜５５の位置は、ガイドバー１７の上端位置よりも十分上方になるように配置され、排気ガスの排出方向が切断対象たる丸太等に当たりにくいような配置としている。【００２０】
図３は、図２のＡ−Ａ部の断面図である。エンジン１０は２サイクルの空冷エンジンであって、図示しないクランク軸が左右方向に延びるように配置され、ピストン１２の往復移動方向（シリンダの円筒面の軸線）が上下方向となる。円筒形のシリンダ１１の外周部には複数の放熱フィンが形成され、放熱フィンが冷却ファン（図示せず）によって生成される冷却風に晒されることによりシリンダ１１が冷却される。ここではシリンダ１１は軽金属の一体成形にて製造される。シリンダ１１の円筒部の側面（ここでは上側）には燃焼室から排気ガスを排出するための排気ポート１１ａが設けられ、排気ポート１１ａに隣接するようにマフラ３０がシリンダ１１に取り付けられる。ここでは、エンジン本体部とマフラ３０を、ある程度の長さを有する筒状の接続管路によって接続するのでは無くて、シリンダ１１の排気ポート１１ａの開口とマフラ３０の流入側の開口が接合されるようにして図示しないネジにより直接固定する。また、シリンダ１１とマフラ３０の間にはマフラガスケット２４が介され、密着性を高めている。ここで「直接固定」とは、マフラ３０を排気パイプ等の別部材を用いた「管路」を介さないでシリンダ１１に接続するという意味であって、マフラ３０をボルトを用いてシリンダ１１に直接ネジ止めするような固定方法である。この際、マフラガスケット２４のような開口が形成された板状の部材を挟み込む場合を除外するものでは無く、マフラガスケット２４の介在は「直接固定」の定義に含まれるものとする。【００２１】
ピストン１２のシリンダ軸方向（上下方向）の往復運動はコンロッド１３を介してクランク軸（図では見えない）の回転運動に変換される。また、シリンダ１１に対して気化器２１とマフラ３０が、エンジンの軸線まわりに略１８０°程度離れるように配置される。クランクケース１４の後方側には燃料タンク２５が設けられ、前方側にはオイルタンク２９が設けられる。燃料タンク２５から燃料が供給され、フィルタエレメント２６を介して吸引された空気が気化器２１によって燃料と混合され、混合気が吸気口１１ｂからシリンダ１１の内部（燃焼室）に供給される。供給された混合気は点火プラグ２０により所定の時期に点火される。燃焼後にピストン１２が下死点側に移動して排気ポート１１ａが開口されると、排気ガスＥＸ１は排気ポート１１ａから排出され、ＥＸ２の点線にて示すようにマフラ３０の内部空間に流入する。【００２２】
マフラ３０の内部に流入した排気ガスＥＸ１は、マフラ３０内の第一膨張室６１内から触媒ユニット５７を通って第三膨張室６３内に流れる。排気ガスはその後、第三膨張室６３から排気ガスの排出口が形成される第二膨張室６２内に流れ、排気ガスＥＸ６のようにして排気ガスの排出口３８（図６にて後述）に向かい、排気ガス規制部材５０の隆起部５２〜５５（図では５４、５５しか見えない）によって案内されて、前方側に向けて排気ガスＥＸ７として排出される。排気ガスＥＸ７の排出方向は、図中に示すように横から見た際には水平方向前方向きになる。マフラ３０の上側の壁面は、前方側がやや下側に傾くように斜めに形成される。これは、水平方向前方に排出される排気ガスＥＸ７を上壁面に沿って流しつつ、上下方向にも拡散させるためである。排気ガスＥＸ７が流れる空間の上部にはエンジンカバー３がほぼ水平になるように配置されるが、マフラ３０とエンジンカバー３との距離が大きく確保され、排気ガスＥＸ７の流れる空間が十分確保される。また、隆起部５２〜５５は、マフラ３０の上面３６ａの後方端に近い側に配置される。これはマフラ３０から出た排気ガスＥＸ７が、マフラ３０の上面３６ａに沿って後方から前方側に流れる距離、即ちエンジンカバー３内での流路長を確保することにより、マフラ３０とエンジンカバー３との開口から出るまでの間に排気ガス温度を低下させるためである。【００２３】
図４は図３のＢ−Ｂ部の断面図である。シリンダ１１の前面には、マフラガスケット２４を挟んでマフラ３０が配置される。排気ガス規制部材５０に形成される４つの隆起部５２〜５５はマフラ３０の外壁部と共に、管状の排気通路を形成するものであって、排気ガス流の流出方向を決定する。ここでは隆起部５２〜５５の並び方向（ここでは左右方向）に広がるように排気方向が決定される。内側に位置する隆起部５３、５４の排気ガスＥＸ７Ａのように広がり、その広がり角度は外側に位置する隆起部５２、５５の排気ガスＥＸ７Ｂの広がり角度よりも小さく設定される。このように小さい隆起部５２〜５５を複数設け、しかも扇状にならべたので、排気ガスＥＸ７Ａ、ＥＸ７Ｂを効果的に拡散させることができる。特に排出開口を狭い間隔で配置しつつ排気ガスＥＸ７Ａ、ＥＸ７Ｂの十分な拡散具合を実現できる。従って、排気ガス規制部材５０を小さく形成できる。【００２４】
図５はマフラ３０の形状を示す斜視図である。マフラ３０は開口を有する前ハウジング３５と開口を有する後ハウジング３１を、互いの開口の窪み方向が反対となるように合わせて、周縁部をかしめることによって箱状の外殻を構成した。つまり、前ハウジング３５は上面３６ａと前面と、これらに接する略三角形の２つの側面を有し、後ハウジング３１は底面と後面と、これらに接する略三角形の２つの側面を有する。マフラ３０の上面の排出口３８（図６参照）を塞ぐ位置には排気ガス規制部材５０が固定される。隆起部５２〜５５の前方側には金属プレート５１をプレス抜き加工した切欠き５２ａ〜５５ａが形成され、隆起部５２〜５５の切欠き５２ａ〜５５ａとの接続部が開口となっている。排気ガス規制部材５０の左右の辺部には平板状となる取付面５１ａ、５１ｂが形成され、取付面５１ａ、５１ｂが前ハウジング３５の上面３６ａに溶接される。【００２５】
図６はマフラ３０の展開斜視図である。マフラ３０の筐体、即ちマフラボディは、金属板のプレス加工によって製造された凹状の後ハウジング３１と凹状の前ハウジング３５の外縁部を、それぞれの凹状の開口を対向させるように合わせて、後ハウジング３１の外縁部を折り返してかしめることによって略箱形の外殻部分が形成される。前ハウジング３５と後ハウジング３１の分割面は、箱状の外殻の前側下方角部と後側上方角部を通るように斜めに配置される。後ハウジング３１の内側の凹状部分は略三角柱状に形成され、三角形の底面２面部分が左右両面（右側面３２ｃ、左側面３２ｄ）となり、これら底面２面に接する四角形の２つの側面が底面３２ａと後側面３２ｂとなり、三角柱の四角形状の大きな側面が開口部となる。ここでは、後ハウジング３１の凹部の形状は、シリンダに隣接した限られた空間内でマフラ３０の筐体を大きく構成するように最適化すれば良く、凹状が厳密な三角柱状である必要はない。前ハウジング３５は、後ハウジング３１と対応するように形成されるもので、その凹状部分の形状も略三角柱状に形成される。ここでは略三角柱状の底面２面部分が左右両面（右側面３６ｃ、左側面３６ｄ）となり、それらの１辺を連結するような略長方形の上面３６ａと前面３６ｂが形成される。前ハウジング３５の窪み形状は略三角柱状ではあるが、その形状は崩れており、上面３６ａと前面３６ｂの角部分は大きな円弧を描くようななめらかな円筒面にされる。これは、上面３６ａに形成された排気ガスの排出口（図５で示した４つの隆起部５２〜５５）から排出された排気ガスを、上下方向効果的に拡散させるために最適化したためである。【００２６】
マフラ３０は、前ハウジング３５と後ハウジング３１による外殻部分に加えて、内側に配置される内殻部分が形成される。内殻部分の形成方法は外殻部分の形成方法と同様であって、凹状に窪んだ２組の部材（第一仕切板４０と第二仕切板４５）の開口部をそれぞれ接合して、略直方体状の空間を画定する。第一仕切板４０と第二仕切板４５は金属のプレス加工によって製造されるものであって、マフラ３０の外殻部分（３１、３５）と同様に、横向きにされた略三角柱状の凹部をそれぞれ有し、三角柱の側面のうち最大面となる部分を開口面とし、それらの開口面どうしを合わせるようにしてマフラ３０の内殻部分を形成する。第一仕切板４０の開口部の外周部分には、平面状の外縁部４２が形成され、外縁部４２が前ハウジング３５の外縁部と同サイズに形成される。前ハウジング３５と後ハウジング３１の接合時には、第一仕切板４０の外縁部４２が、前ハウジング３５と後ハウジング３１のそれぞれの外縁部に挟まれるように配置した状態で、後ハウジング３１の外縁部分を前側に折り曲げて前ハウジング３５の外縁部にかしめられカシメ部３１ｂ（図５参照）を形成する。この接合方法はかしめる方法だけに限定されずに、溶接や接着等の他の方法を利用又は併用しても良い。このように前ハウジング３５と後ハウジング３１の外縁部の間に第一仕切板４０を介在させる方法は従来から広く行われている接合方法である。この接合によってマフラ３０の内部には、第一仕切板４０で区切られた第一膨張室と第二膨張室の２つが区画されることになる。【００２７】
本実施例ではマフラ３０の外殻の内側に介在される仕切板、即ち、第二仕切板４５を追加することにより第三膨張室６３（図３参照）を区画した。第二仕切板４５は、第一仕切板４０の凹部に対向する凹部を有するもので、横向きにされた略三角柱状の凹部が形成される。三角柱は底面２面部分が左右両面（右側面４６ｃ、左側面４６ｄ）となり、２つの側面部分が上面４６ａと前面４６ｂになる。第二仕切板４５の外縁部のうち２つの辺部には、第一仕切板４０と接合するために、２つの平面部（４７ａ、４７ｅ）が形成される。２つの平面部（４７ａ、４７ｅ）の前後方向の外縁位置は、第一仕切板４０の外縁部４２の前後方向の外縁位置よりもやや小さく形成され、前ハウジング３５と後ハウジング３１に第一仕切板４０を挟む部分に干渉しないようなサイズとされる。以上のように第一仕切板４０と第二仕切板４５による内殻部分を形成することによって、マフラの内部には、３つの膨張室（６１〜６３）が区画されることになる。【００２８】
マフラ３０には、２つの膨張室を貫通するように２本の円筒形のスリーブ６４、６５が設けられ、スリーブ６４、６５を貫通するようにして２本の六角ネジ６８が取り付けられることにより、マフラ３０がシリンダ１１の排気ポート１１ａに直接ネジ止めされる。スリーブ６４、６５の後端側閉鎖面６４ｃ、６５ｃには中央に図示しないネジ固定用の貫通穴が設けられる。また、前端側開口面６４ａ、６５ａは六角ネジ６８の頭部よりも大きい径とされる。スリーブ６４、６５の前端側開口面６４ａ、６５ａの近傍には、外径を大きくしたフランジ部６４ｂ、６５ｂが形成される。フランジ部６４ｂ、６５ｂが前ハウジング３５の内壁面に当接するように、スリーブ６４、６５の前端部分を貫通穴３７ａ、３７ｂに貫通させた後に、フランジ部６４ｂ、６５ｂを前ハウジング３５の内壁面にかしめ等によって固定する。その後にスリーブ６４、６５を第二仕切板４５の貫通穴４９ａ、４９ｂに貫通させ、第一仕切板４０の貫通穴４４ａ、４４ｂに貫通させる。後ハウジング３１には六角ネジ６８の一部を貫通させるための貫通穴３３ｂ、３３ｃ（但し図６では３３ｃは見えない）が形成される。尚、後ハウジング３１の下面には、マフラ３０をシリンダ１１又はメインハウジング２にさらにネジ止めするための貫通穴７６ａ、７６ｂを有する取付部材７６が溶接にて取り付けられる。【００２９】
前ハウジング３５の上側の上面３６ａ部分には、排気ガスＥＸ７（図３参照）のマフラ空間からの出口となる排気ガスの排出口３８が形成される。排出口３８は、プレート状の排気ガス規制部材５０の４つの排気口（５２〜５４）の後端側の一部を左右方向に連結するような十分の大きさを有する１つの開口である。排出口３８の前方側は、その面を内側に向けて斜めに折り曲げたような折曲部３９ａ〜３９ｃが形成される。この折曲部３９ａ〜３９ｃによる窪み部分と隆起部５２〜５５により画定される管路が排気通路となり、それらの管路は独立しており、前端側にそれぞれ開口を有する。排気ガス規制部材５０は金属プレート５１の両側に段差部を形成し、段差部よりも低い段たる左右両側辺部分を取付面５１ａ、５１ｂとした。そして取付面５１ａ、５１ｂを前ハウジング３５の上面３６ａに溶接することにより、金属プレート５１と前ハウジング３５の上面３６ａとの間にスパークアレスタ５６を挿入できるような所定の隙間が形成される。【００３０】
スパークアレスタ５６は、金属プレート５１とほぼ同等の大きさの金属製の網状部材であり、貫通穴５６ａが形成され、ネジ５９ａ（図５参照）によって前ハウジング３５のナット固定穴３６ｅを介してナット５９ｂに螺合される。ナット５９ｂはあらかじめ前ハウジング３５の内壁面に溶接等によって固定される。金属プレート５１のネジ５９ａ（図５参照）を固定する部分は、ネジ５９ａとの接触を避けるための切り抜き部分５１ｃが形成される。【００３１】
マフラ３０の前ハウジング３５の前面側には、カバー７０が取り付けられる。カバー７０は、前ハウジング３５の前方側に露出する２つのスリーブ６４、６５による窪み部分（前端側開口面６４ａ、６５ａ）に、木屑等が溜まることを防ぐために設けられる防塵部材であって、後ハウジング３１、前ハウジング３５と同様の金属材料で製造される。カバー７０の中央部分には、ネジ７４にて固定するためのネジ孔を有するネジ座７２が設けられる。ネジ７４はカバー７０の貫通穴７２ａおよび前ハウジング３５のナット固定穴３６ｆを介してナット７５に螺合される。ナット７５は予め前ハウジング３５の内壁面に溶接等によって固定される。カバー７０は前壁７１ａが平面状に形成され、前壁７１ａと前ハウジング３５の前面部分が所定の隙間を有するように取り付けられるが、その隙間部分に木屑等が入らないように、左右両側に前ハウジング３５の外壁と密着するように左右両側には覆い部７１ｃ、７１ｄが形成される。また、カバー７０の上側部分７１ｂも前ハウジング３５の外壁に沿って後方側に伸びる形状としてマフラ３０の前ハウジング３５の上面３６ａと密着させる。【００３２】
後ハウジング３１には排気ガスの流入口３３ａが形成される。排気ガスの流入口３３ａの周囲には、補強のために取付プレート３４が設けられる。取付プレート３４は排気ガスの流入口３３ａと同形の開口３４ａを有するとともに、六角ネジ６８のネジ部分を貫通させる貫通穴３４ｂ、３４ｃを有し、後ハウジング３１の貫通穴３３ｂ、３３ｃ（図６では３３ｃは見えない）の部分も覆うような大きさである。取付プレート３４は後ハウジング３１にかしめ又は溶接、ロウ付けにて固定される。排気ガスの流れは、流入口３３ａ、開口３４ａからマフラ３０の内部の第一膨張室６１（図３参照）に流入し、第一仕切板４０の底面４１ａに形成された貫通穴４３に配置される触媒ユニット５７、触媒カバー５８を貫通して第三膨張室６３（図３参照）に流入する。貫通穴４３はシリンダ１１の排気ポート１１ａ（図３参照）に連通する流入口３３ａの開口面と直交する方向にその開口面が配置される大きめの円形の穴である。貫通穴４３の直径は、流入口３３ａの高さよりも大きく形成され、そこに触媒ユニット５７が取り付けられる。【００３３】
触媒ユニット５７は円筒形であって、下側に入口側開口５７ａが配置され、上側に出口側開口５７ｂが配置されるようにして、触媒ユニット５７の中心軸が鉛直方向になるように第一仕切板４０に固定される。触媒ユニット５７の出口側開口５７ｂには、多数の貫通穴５８ａの開いたパンチングメタル製の触媒カバー５８が固定される。触媒カバー５８を設けることによって触媒全体の均一な利用が一層可能となる。触媒ユニット５７は溶接又は圧入等によって第一仕切板４０に固定され、触媒カバー５８は溶接によって触媒ユニット５７に固定される。触媒ユニット５７及び触媒カバー５８を通過して第三膨張室６３（図３参照）内に流入した排気ガスは、第二仕切板４５の上面４６ａの左右側に振り分け配置された貫通穴４８ａ、４８ｂを通って前ハウジング３５の内側の第二膨張室６２（図３参照）内に流入する。第二膨張室６２からは排出口３８及び隆起部５２〜５５を介してマフラ３０の外部に排出される。【００３４】
図７は図６の第一仕切板４０と第二仕切板４５の拡大図である。図７（１）は第二仕切板４５の斜視図を示し、第二仕切板４５は１枚の平板をプレス加工によって穴開けしたあとに、折り曲げるようにして内殻の約半分を形成する。上面４６ａと前面４６ｂは折り曲げ部４７ｃにて直角に曲げられ、上面４６ａと外縁平面部４７ａが折り曲げ部４７ｂにて鈍角に折り曲げられ、前面４６ｂと外縁平面部４７ｅが折り曲げ部４７ｄにて鈍角に折り曲げられる。上面４６ａの左側に連結される三角形状の左側面４６ｄは折り曲げ部４７ｆにて直角に折り曲げられ、左側面４６ｄよりも前方側にはわずかに突出する部分が形成され、その突出する部分（前面４６ｂとの接続しろとなる部分）は内側に直角に折り曲げられて折り曲げ部４７ｇとなる。折り曲げ部４７ｇは前面４６ｂの左側辺部と固定される。上面４６ａの右側に連結される三角形状の右側面４６ｃ（図７（１）では直接見えない）も同様にして形成される。第二仕切板４５の前面４６ｂにはスリーブ６４、６５を貫通させるための貫通穴４９ａ、４９ｂが形成される。貫通穴４９ａ、４９ｂの間には、小径の貫通穴４９ｃが形成される。貫通穴４９ｃは前ハウジング３５に装着されるカバー７０を固定する為のネジ７４の先端部分を収容するための穴であり、ネジ７４と干渉しないならば貫通穴４９ｃは設けなくても良い。ここで第二仕切板４５によって形成される略三角柱状の凹状空間は、第一仕切板４０によって形成される略三角柱状の凹状空間よりも小さい。従って、第一仕切板４０と第二仕切板４５によって画定される第三膨張室６３は完全な四角柱状の形状とはならないが、第一膨張室６１から触媒ユニット５７を介して流入した排気ガスを膨張させると共に、多数の貫通穴４８ａ、４８ｂによって排気ガスの流れる方向が曲げられた形状とすることで、排気ガスの通路の開口も絞られて制限されたような排気通路、即ちラビリンス通路が構成される。【００３５】
貫通穴４８ａ、４８ｂを設ける位置は、ラビリンス効果が十分得られるような位置に最適化される。例えば、第二仕切板４５に形成される複数の開口は多数の小径の貫通穴４８ａ、４８ｂで形成され、触媒ユニット５７の中心軸線よりも反シリンダ側（シリンダ１１から離れた側。ここでは前方側）に多く配置される。また、第二仕切板４５によって画定される凹部の外縁位置を、第一仕切板４０によって画定される凹部の外縁位置よりも内側にして凹部の大きさを小さくしたため、第二仕切板４５の外縁平面部４７ａ、４７ｅをその分だけ大きく形成できる。外縁平面部４７ａ、４７ｅの面積を広くしたのは、第二仕切板４５の凹部の開口面積が、第一仕切板４０の凹部の開口面積よりも小さいため、その開口差の部分を塞ぐためである。また、外縁平面部４７ａ、４７ｅの外縁位置は、後ハウジング３１と前ハウジング３５の接合面に干渉しない内側部分に位置するようにして、第二仕切板４５を後ハウジング３１と前ハウジング３５に挟持させて接合する製造工程の際に干渉しないようにした。このように第二仕切板４５は排気ガスＥＸ４の進行方向にそって穴数が増える開孔部を有するので、ラビリンス構造による消音効果を発揮しつつ、流路抵抗増大による触媒の局所利用・早期劣化を防止できる。【００３６】
図７（２）は第一仕切板４０の斜視図を示し、第一仕切板４０はプレス加工による金属の一体成形にて製造される。第一仕切板４０には底面４１ａと後面４１ｂが形成され、第二仕切板４５の凹部（第二の凹部）とは逆向きに窪んだ凹部（第一の凹部）が形成される。第一仕切板４０の凹部と第二仕切板４５の凹部とを合わせることによって、マフラ３０の外殻の内部に第三膨張室６３を画定する内殻が形成される。底面４１ａの中心には触媒ユニット５７（図６参照）を固定する貫通穴４３が形成され、後面４１ｂにはスリーブ６４、６５を貫通されるための貫通穴４４ａ、４４ｂが形成される。貫通穴４３は打ち抜き加工だけでなく、円筒状の触媒ユニット５７を安定して保持するために円筒状のフランジ部分を形成すると良い。底面４１ａと後面４１ｂはほぼ直交するように配置され、底面４１ａと後面４１ｂの左右両側には、側面視で略三角形の右側面４１ｃと左側面４１ｄが形成される。ここでは右側面４１ｃと左側面４１ｄにはマフラ容積確保のために段差状の段差部４１ｅ、４１ｆを形成して、後面４１ｂに近い領域の左右方向幅を拡大するようにした。【００３７】
外縁部４２（４２ａ〜４２ｄ）はすべての外縁部分において外側に伸びる板状のフランジ面であり、上側の外縁部４２ａと下側の外縁部４２ｃは比較的大きな面積を有するように構成される。これは図７（１）にて示す第二仕切板４５を接合させるためである。上側の外縁部４２ａと下側の外縁部４２ｃに比べて左右方向の外縁部４２ｂ、４２ｄはさほど大きく構成されない。これは、外縁部４２ｂ、４２ｄと第二仕切板４５の右側面４６ｃと左側面４６ｄとは突き当てる程度の接触状況とされるためである。組立製造時には、第一仕切板４０に触媒カバー５８付きの触媒ユニット５７を固定した後に、第一仕切板４０と第二仕切板４５を接合する。この接合は、例えば外縁部４２ａと外縁平面部４７ａを溶接又はろう付けし、外縁部４２ｃと外縁平面部４７ｅを溶接またはろう付けすれば良い。このようにして第三膨張室６３を形成したあとに、これら組立体にスリープ６４、６５を貫通させながら後ハウジング３１と前ハウジング３５の接合面に介在させるように挟み込む。第一仕切板４０の外縁部４２（４２ａ〜４２ｄ）の外縁形状は、前ハウジング３５のフランジ状の外縁形状と同じとされている。従って、それらを後ハウジング３１の外縁折り曲げ部に位置づけて、後ハウジング３１の外縁部分を前ハウジング３５の外縁部を覆うように折り曲げてかしめてカシメ部３１ｂを形成するだけで良い。【００３８】
図８は図２のマフラ３０付近の部分拡大図であって、マフラ３０をシリンダ１１に固定した状態を示す断面図である。マフラ３０のボディは、後ハウジング３１と前ハウジング３５を接合して形成されもので、それらの間に触媒ユニット５７を保持する第一仕切板４０と第二仕切板４５を介在させることによって第一膨張室６１と第二膨張室６２と第三膨張室６３の３つの膨張室が区画される。後ハウジング３１と前ハウジング３５の接合は、前ハウジング３５の延長された外縁部を後ハウジング３１の外縁部を包むように折り曲げる、かしめ接合による。この際、前ハウジング３５と後ハウジング３１の接合面は、箱状となるマフラ３０の箱状の外殻の対向する角部を通るように斜めに配置される。尚、外縁部の接合の方法は、かしめるだけに限られず、後ハウジング３１と前ハウジング３５の機密性を保つことができるようなその他の公知の接合方法を用いても良い。【００３９】
排気ポート１１ａから流入口３３ａを通る排気ガスＥＸ１は、第１の方向（排気ポート１１ａの軸線方向）に向かって流れ、第一膨張室６１に流入した排気ガスＥＸ２は第一仕切板４０の後面４１ｂに衝突して下方向に曲げられて、第一膨張室６１内において底面付近を前方に向かって流れる。その後、矢印ＥＸ３で示すように第一膨張室６１の底面付近から触媒ユニット５７の内部に到達する。触媒ユニット５７は第一仕切板４０の貫通穴４３に固定されるが、触媒ユニット５７の入口側開口５７ａと後ハウジング３１の底面３２ａは対面するように配置され、それらの間隔ｄ２は狭くなっている。これは触媒ユニット５７を極力下側に下げるようにして、触媒ユニット５７の出口側開口５７ｂ（後述する図９参照）と第二仕切板４５の上面４６ａとの距離ｄ３を極力稼ぐためである。距離ｄ３を大きくとることによって触媒ユニット５７を通過した後の第三膨張室６３内の容積を相対的に大きくすることができる。本実施例では触媒ユニット５７が排気ポート１１ａよりも下方になるようにマフラ３０内で下方向に片寄せ配置した。また、間隔ｄ２はシリンダ１１の排気ポート１１ａの開口高さＨ１よりも小さくなるように構成され、流入口３３ａと第三膨張室６３の壁面（後面４１ｂ）との間隔ｄ１よりも小さくなるように構成される。さらに、第二仕切板４５の上面４６ａとの間隔ｄ４は、間隔ｄ２よりも十分大きくなるように構成される。【００４０】
触媒ユニット５７の出口側開口側には多数の貫通穴５８ａを有するキャップ状の触媒カバー５８が形成され、多数の貫通穴５８ａ（図６参照）のうち外周付近の軸線が放射状に広がるため、排気ガスＥＸ４も拡散するようにして第三膨張室６３に排出される。第三膨張室６３内で拡散した排気ガスＥＸ４は、第二仕切板４５の上面４６ａに形成された多数の貫通穴４８ａ、４８ｂ（図７参照）を通って矢印ＥＸ５のように流れて第二膨張室６２内に流入する。ここでは第三膨張室６３から第二膨張室６２への排気ガスＥＸ５の流れ方向は、図８のような側面視で見ると直線状に見えるが、図１０にて後述するように、触媒ユニット５７の出口延長面と貫通穴４８ａ、４８ｂは左右方向にずらして配置されるため、触媒ユニット５７から排出口３８に至る排気ガス流路が適切に曲がるというラビリンス化されることになる。このように適度なラビリンス化を図った流路としたために、触媒ユニット５７のハニカム状の多数の通路に排気ガスを均一に分散させて流すことができるので、触媒による浄化作用の効率を向上できる。【００４１】
第二膨張室６２内は、前ハウジング３５の上面３６ａ、前面３６ｂ（図６参照）に沿った扁平状の空間であるが、所定の容積を確保して排気の圧力波を有効に利用できるように構成している。第二膨張室６２の上方であって前ハウジング３５の上面３６ａ部分には、排出口３８が設けられる。排出口３８の上側には隆起部５２〜５５（ここでは５４と５５しか見えない）を有する排気ガス規制部材５０が設けられる。排気ガス規制部材５０と上面３６ａとの間には排出口３８の全体を覆うようにスパークアレスタ５６（図６参照）が装着される。スリーブ６４、６５（図では６５は見えない）は、マフラ３０をシリンダ１１に固定するための図示しない六角ネジ６８（図６参照）を貫通させるための空間を確保する部材であって、マフラ３０の前ハウジング３５から後ハウジング３１側に貫通するように設けられる。【００４２】
前ハウジング３５の前壁の面形状はスリーブ６４、６５（図６参照）を固定するためにシリンダ１１の取り付け面と平行な面が形成されるが、カバー７０の前壁７１ａは、ネジ７４の取り付け部を除いて斜めの平面状に形成される。また、カバー７０によりマフラ３０内部から前方側に伝わる輻射熱を低減させるために、前ハウジング３５の壁面とカバー７０は所定の間隔を隔てるようにした。一方で、カバー７０はスリーブ６４、６５の前方側の開口を塞ぐような形状とした。【００４３】
図９は触媒ユニット５７の形状を示す断面斜視図である。触媒ユニット５７は排気ガス中の炭化水素や一酸化炭素、窒素酸化物を、触媒材料による酸化・還元反応により、窒素や水や二酸化炭素に変換させて無害化する。触媒ユニット５７の金属製の外筒の内部には、軸方向に連通するセラミック又は金属製のハニカム構造体５７ｃを配置する。ハニカム構造体５７ｃの壁面には、触媒成分(貴金属など)を含んだスラリーを塗布して触媒コート層（図示せず）が形成される。排気ガスＥＸ３は触媒ユニット５７の入口側開口５７ａから流入し、ハニカム構造体５７ｃの内部を上方向に通過しながら酸化・還元反応が行われ、出口側開口５７ｂから排出される。この触媒によって化学反応がおこなわれた排気ガスは、非常に高温となり、一部は再燃焼が継続されて触媒ユニット５７の後方側にアフターファイヤが発生することもある。そのため、出口側開口５７ｂに多数の貫通穴５８ａを有する触媒カバー５８を設けた。触媒カバー５８は出口側開口５７ｂからわずかな距離を隔てて所定の空間を設けながら排気ガスＥＸ３の流路面積を制限することによって、触媒ユニット５７内での浄化反応を促進させ、アフターファイヤが排気ガス流の下流側に伝達するのを抑制する。また、触媒ユニット５７によって軸方向に向けられた排気ガスの流れＥＸ３を、流れＥＸ４のように広げるように導く。触媒カバー５８は耐熱性の高い金属部材たるパンチングメタルで形成すると好ましく、触媒ユニット５７の外筒部分に溶接によって固定される。【００４４】
図１０は第二仕切板４５の上面図である。第二仕切板４５の上面４６ａには、第三膨張室６３から第二膨張室６２への排気ガスの流路となる多数の貫通穴４８ａ、４８ｂが配置される。貫通穴４８ａが左右中心線Ｄ２よりも右側に配置される小径穴群であり、貫通穴４８ｂが左右中心線Ｄ２よりも左側に配置される小径穴群である。貫通穴４８ａ、４８ｂは、点線で示す触媒ユニット５７の投影位置５７ｄよりも径方向外側に配置させるようにして、触媒ユニット５７を通った排気ガスが軸線方向に直線状に第二膨張室６２から排出されるのではなく、触媒ユニット５７を通って軸線方向に向かって流れ出た排気ガスが一度上面４６ａに衝突して、流路を曲げられながら貫通穴４８ａ、４８ｂから第三膨張室６３に流れ込むようにした。つまり、第二の方向視で触媒ユニット５７と重ならない位置の開口率（面積当りの穴の合計面積の割合）を確保して、触媒ユニット５７と重なる位置（点線５７ｄで示す領域）の開口率をゼロとした。このように、触媒ユニット５７を通った排気ガス流を第二膨張室６２内でその流路を乱すことにより、ラビリンス効果を得ることができ、第三膨張室６３内で発生したアフターファイヤが第二膨張室６２側に伝達しにくいように構成できた。【００４５】
貫通穴４８ａ、４８ｂは、点線で示す触媒ユニット５７の投影位置５７ｄよりも前方側、即ち触媒の中心軸を通る左右方向の仮想線Ｄ１よりも前方に多数配置して前方側の開口率を大きくし、仮想線Ｄ１よりも後方側に配置される貫通穴４８ａ、４８ｂの数を少なめにして後方側の開口率を小さくした。これは触媒ユニット５７に流入する直前の第一膨張室６１の排気ガスの流れが後方から前方に向けてであるので、触媒ユニット５７の通過後には、できるだけ前方側（仮想線Ｄ１よりも前側）に排気ガスを多く流すようにすれば、触媒ユニット５７における排気ガスＥＸ３の通過部位の偏りを減らすことができるためである。尚、貫通穴４８ａ、４８ｂを仮想線Ｄ１よりも前側だけに配置するようにしても良いが、貫通穴４８ａ、４８ｂをどこにどのようにして配置するか、貫通穴４８ａ、４８ｂの穴径をどの位にするか、貫通穴４８ａ、４８ｂの総数をどのくらいにするかは、エンジンの出力特性等をも考慮して最適化すれば良い。また、第二の方向視で触媒ユニット５７と重なる位置の開口率をわずかに確保するようにして、重ならない位置の開口率（面積当りの貫通穴４８ａ、４８ｂの合計面積の割合）が、触媒ユニット５７と重なる位置の開口率よりも大きくなるようにしても良い。【００４６】
貫通穴４８ａ、４８ｂの左右方向位置は、前後方向の仮想線Ｄ２に対し左右対称に配置した。これはマフラ３０への流入口３３ａ（図６参照）の左右方向の中心位置が仮想線Ｄ２上にあり、触媒ユニット５７と流入口３３ａの左右方向位置が一致しているためである。尚、触媒ユニット５７の位置が流入口３３ａの左右方向位置に対して右側又は左側にオフセットされている場合は、貫通穴４８ａ、４８ｂの穴の配置を左右方向に非対称にして、仮想線Ｄ２よりも右側の穴の総数又は開口率を、左側の穴の総数又は開口率と異なるようにしても良い。【００４７】
貫通穴４８ａ、４８ｂの配置については、第二膨張室６２の排気ガスの排出口３８（図６参照）の位置にも影響する。図１０のように上面視で見ると排出口３８の位置は仮想線Ｄ１よりも後方側に配置される。従って、第二仕切板４５を設ける理由が、触媒ユニット５７から排出口３８までの距離が長くなるようにする効果、即ちラビリンス効果を多く得るようにするには、貫通穴４８ａ、４８ｂを前後方向にみて仮想線Ｄ１よりも前側に多くする方が好ましい。このように、第二の方向視で触媒ユニットと重ならない位置の第二仕切板４５の単位面積当たりの開口率が、触媒ユニット５７と重なる位置の単位面積当たりの開口率よりも大きくなるようにすればエンジンの出力特性を高めることができる。尚、本実施例では複数の貫通穴４８ａ、４８ｂの穴径を均一にしたが、第二の方向視で触媒ユニット５７と重なる位置からの距離によって穴径を変えるようにして、開口率を変化させて排気ガスＥＸ５の流れの偏在を調整しても良い。【００４８】
以上のように、本実施例のマフラ３０は第二仕切板４５を設けたことによって、触媒ユニット５７を通過した排気ガスＥＸ４の触媒作用を促進させてアフターファイヤを防止できるとともに、触媒ユニット５７を通過する排気ガスＥＸ３の偏在を減らして触媒ユニット５７内のハニカム構造体５７ｃ部分を均一に通過するようにしたので、触媒コート層による化学反応を効率良く行うことができる。さらには、触媒ユニット５７内のハニカム状の流路の各部をできるだけ均等に排気ガスＥＸ３が通過するように構成できたため、触媒ユニット５７の部分的な劣化を防止でき、触媒ユニット５７の長寿命化を図ることができた。【００４９】
図１１はマフラ３０の上面図である。排気ガス規制部材５０に設けられる複数の隆起部のうち、並び方向（左右方向）にみて中心側に近い内側に２つの小さな隆起部５３、５４が設けられる。並び方向の外側には２つの大きな隆起部５２、５５が設けられる。内側の隆起部５３、５４の幅Ｗ１と高さは、外側の隆起部５２、５５の幅Ｗ２と高さに比べて十分小さく構成される。従って、内側の隆起部５３、５４による排気通路の開口面積は、外側の隆起部５２、５５による排気通路の開口面積よりも小さくなる。このように内側の隆起部５３、５４と外側の隆起部５２、５５の大きさに差を設けることに加えて、排気方向も異なるようにした。【００５０】
内側の隆起部５３、５４の排気方向はそれぞれが左右方向にわずかに広がるように配置され、各排気方向の中心線のなす角度は、図１１のように上面視で角度α１である。一方、外側の隆起部５２、５５の排気方向の中心線のなす角度は、図１１のように上面視で角度α２である。ここでα２はα１でよりも十分大きい角度とされ、本実施例ではα２が４０°であり、α１が１０°である。以上のように配置することにより隆起部５２〜５５は扇形に配置されることになり、それらの排気通路群の開口から排出される排気ガスは、左右方向に拡散することになる。このように排気通路の開口面積が大きな第二排気通路が成す角度α２を、第一排気通路が成す角度α１より大きく設定したので、排気ガス流同士がより互いに混合しにくくなり、各排気ガス流が外気と混合されるので排気ガス温度を迅速に低減させることができる。また排出される排気ガスの流量は、開口面積の差から内側の隆起部５３、５４からの排気流の圧力損失が大きい（流路抵抗が大きい）ため流量が低下し、外側の隆起部５２、５５からの排気流の圧力損失が小さい（流路抵抗が小さい）ため流量が増加する。このような排気ガスの拡散状況は、設置スペースの関係からマフラ３０のサイズが制約され、排気ガス規制部材５０の大型化が困難なエンジン作業機においては効果的な構成となる。つまり小さい排気ガス規制部材５０であっても、排気ガスを複数方向に向けて効果的に拡散させながら排出することができるからである。また、複数の隆起部５２〜５５を１枚の金属プレート５１のプレス加工によって容易に形成できるので、製造コストの上昇もわずかである。さらには形状の異なる排気ガス規制部材５０を複数準備するだけで、様々なエンジンカバー、マフラカバーを有するエンジン作業機に対応させたマフラを実現できるので、マフラのボディ部分の共通部品化を図ることができる。【００５１】
図１２はマフラ３０の上面図であって、排気ガス規制部材５０を取りつける前の状態を示す図である。図６にて説明したように、排気ガス規制部材５０が取り付けられる前ハウジング３５の上側の上面３６ａには、第二膨張室６２（図７参照）から排気ガスを排出するための開口穴、即ち排出口３８が設けられる。排出口３８の後方縁は左右方向に直線状に形成されるが、前方縁は、扇状に配置された隆起部５２〜５５に対応して扇状の外縁形状に近い形状とされる。排出口３８の前縁は、中央部３８ｂが左右方向に直線状に形成されるが、その両側部３８ａ、３８ｃは左右中心よりも外側に行くにつれて後方側に後退するような外縁とされる。さらに、排出口３８の前縁が、上面３６ａよりも内側に窪ませた折曲部３９ａ〜３９ｃの後縁部分によって画定される。【００５２】
左右中央に配置される折曲部３９ｂは、前縁３９ｅ及び後縁（排出口３８の前縁３８ｂ）が左右方向に延びる上面視で略長方形の平面部分であって、前縁３９ｅから下側（マフラ３０の内側）に向けて折り曲げられる。折曲部３９ａ、３９ｃは折曲部３９ｂの両側に連結される面であり、上面視で略長方形の斜面にて形成される。折曲部３９ａ〜３９ｂはそれら長辺方向が排気方向と略直交するように配置される。折曲部３９ａ、３９ｃの前縁３９ｄ、３９ｆは、外側に行くにつれて後方側に後退するような位置関係とされる。中央の折曲部３９ｂに対する左右の折曲部３９ａ、３９ｃの後退角は隆起部５２、５５からの排気方向に沿った面としている。そして折曲部３９ａ、３９ｃの左右中央線の鉛直線は図に示すように角度α３で開くように配置される。ここでは角度α３は、外側の排気通路の排気方向がなす角度α２（４０°）に対応するように傾斜方向が形成され、ここでは角度α２よりもやや小さい３５°に設定されている。【００５３】
以上説明したように、本実施例によればマフラ３０の内部に遮蔽板の役割を果たす第二仕切板４５を設けて、触媒ユニット５７から排出口３８に至る排気ガス流路をラビリンス化しつつ、貫通穴４８ａ、４８ｂによってその流路を調整することで、触媒全体を満遍なく反応させることができるようになった。また、第二仕切板４５に切り欠きではなくて、多数の小径の貫通穴４８ａ、４８ｂを設けたことで、排気口から炎が噴出すことを抑制し、また排気ガスの流速を抑え騒音を低減することができる。【００５４】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では２サイクルエンジンに装着されるマフラとして説明したが、エンジンの種類は２サイクルだけに限定されず、４サイクルエンジンであっても良い。また、作業機の種類は任意であり、チェンソーだけでなく、カッタ、ブロワ、芝刈機、送風機、照明機器、音響機器、発電機器等の作業機器を稼働させるためのエンジンに広く適用できる。
【符号の説明】
【００５５】
１…チェンソー、２…メインハウジング、３…エンジンカバー、４…リヤハンドル、５…フロントハンドル、６…ハンドルガード、７ａ…スロットルレバー、７ｂ…ロックレバー、８…ファンカバー、８ａ…風窓、９…サイドカバー、１０…エンジン、１１…シリンダ、１１ａ…排気ポート、１１ｂ…吸気口、１２…ピストン、１３…コンロッド、１４…クランクケース、１７…ガイドバー、２０…点火プラグ、２１…気化器、２３…スパイク、２４…マフラガスケット、２５…燃料タンク、２５ａ…燃料キャップ、２６…フィルタエレメント、２７…スタータハンドル、２８…エアクリーナカバー、２９…オイルタンク、２９ａ…オイルキャップ、３０…マフラ、３１…後ハウジング、３１ｂ…カシメ部、３２ａ…底面、３２ｂ…後側面、３２ｃ…右側面、３２ｄ…左側面、３３ａ…流入口、３３ｂ，３３ｃ…貫通穴、３４…取付プレート、３４ａ…開口、３４ｂ，３４ｃ…貫通穴、３５…前ハウジング、３６ａ…上面、３６ｂ…前面、３６ｃ…右側面、３６ｄ…左側面、３６ｅ，３６ｆ…ナット固定穴、３７ａ，３７ｂ…貫通穴、３８…排出口、３８ａ，３８ｃ…（前縁の）両側部、３８ｂ…（前縁の）中央部、３９ａ〜３９ｃ…折曲部（窪み部）、３９ｄ，３９ｅ，３９ｆ…前縁、４０…第一仕切板、４１ａ…底面、４１ｂ…後面、４１ｃ…右側面、４１ｄ…左側面、４１ｅ，４１ｆ…段差部、４２，４２ａ〜４２ｄ…外縁部、４３…貫通穴４４ａ，４４ｂ…貫通穴、４５…第二仕切板、４６ａ…上面、４６ｂ…前面、４６ｃ…右側面、４６ｄ…左側面、４７ａ，４７ｅ…外縁平面部、４７ｂ〜４７ｄ，４７ｆ，４７ｇ…折り曲げ部、４８ａ，４８ｂ…貫通穴、４９ａ〜４９ｃ…貫通穴、５０…排気ガス規制部材、５１…金属プレート、５１ａ，５１ｂ…取付面、５１ｃ…切り抜き部分、５２〜５５…隆起部、…５２ａ〜５５ａ…切欠き、５６…スパークアレスタ５６ａ…貫通穴、５７…触媒ユニット、５７ａ…入口側開口、５７ｂ…出口側開口、５７ｃ…ハニカム構造体、５７ｄ…（触媒の）投影位置、５８…触媒カバー、５８ａ…貫通穴、５９ａ…ネジ、５９ｂ…ナット、６１…第一膨張室、６２…第二膨張室、６３…第三膨張室、６４、６５…スリーブ、６４ａ，６５ａ…前端側開口面、６４ｂ，６５ｂ…フランジ部、６４ｃ，６５ｃ…後端側閉鎖面、６８…六角ネジ、７０…カバー、７１ａ…前壁、７１ｂ…上側部分７１ｃ，７１ｄ…覆い部、７２…ネジ座、７２ａ…貫通穴、７４…ネジ、７５…ナット、７６…取付部材、７６ａ，７６ｂ…貫通穴、ＥＸ１〜ＥＸ７、ＥＸ７Ａ、ＥＸ７Ｂ…排気ガスの流れ、ａ１，ａ２，ａ３…排気通路角度
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月15日(2020.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前ハウジングと後ハウジングとからなる箱状の外殻を構成し、前記前ハウジングに排気ガスの排出口を設け、前記後ハウジングに排気ガスが通過する流入口を設け、前記後ハウジングがエンジンのシリンダに固定されるようにしたマフラであって、
前記前ハウジングと前記後ハウジングとの間に介在し、前記外殻内を第一膨張室及び第二膨張室に分割する第一仕切板と、
排気ガスを前記第一仕切板を貫通するように通過させる円筒状の触媒ユニットと、
前記触媒ユニットから前記排出口までの経路に配置され、前記触媒ユニットの軸線方向と交差する方向に延びて前記軸線方向視で一部が前記触媒ユニットと重なる第一の面を含む、第二仕切板と、を備え、
前記第二仕切板は、前記軸線方向視で前記触媒ユニットと重ならない位置の開口率が前記触媒ユニットと重なる位置の開口率よりも大きくなるように、前記一の面に複数の開口が形成されることを特徴とするマフラ。
【請求項２】
前記第一仕切板は第一の凹部を有し、前記第二仕切板は前記第一の凹部と逆向きに窪んだ第二の凹部が形成され、前記第一の凹部と前記第二の凹部とを合わせることによって、前記外殻の内部に第三膨張室を画定する内殻を形成することを特徴とする請求項１に記載のマフラ。
【請求項３】
前記第一仕切板は、前記第一の凹部の底面に前記触媒ユニットを貫通させて固定する貫通穴を有し、
前記第二仕切板は、前記第二の凹部の上面に前記複数の開口を形成し、
前記第二仕切板は、前記第一仕切板に固定されることを特徴とする請求項２に記載のマフラ。
【請求項４】
前記前ハウジングと前記後ハウジングの接合面は、箱状の前記外殻の角部を通るように斜めに配置され、
前記前ハウジングは上面と前面と、これらに接する略三角形の２つの側面を有し、
前記後ハウジングは底面と後面と、これらに接する略三角形の２つの側面を有し、
前記接合面に配置される前記第一仕切板は、前記第三膨張室の底面であって前記後ハウジングの前記底面と並行に配置される底板が形成され、
前記第二仕切板は、前記前ハウジングの前記上面と対向する上面が形成されることを特徴とする請求項３に記載のマフラ。
【請求項５】
前記前ハウジングの上面であって、前記シリンダに近い側に前記排出口を形成し、
前記第二仕切板に形成される前記複数の開口は多数の小径の貫通孔で形成され、前記触媒ユニットの中心軸線よりも反シリンダ側に多く配置されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項６】
前記第二仕切板は、前記前ハウジングと前記後ハウジングに非接触状態にて前記第一仕切板に固定されることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項７】
前記触媒ユニットの入口側開口面と前記後ハウジングの底面との間隔ｄ２は、前記流入口と前記第三膨張室との間隔ｄ１よりも小さくなるように構成されることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項８】
前記触媒ユニットの入口側開口面と前記後ハウジングの底面との間隔ｄ２は、前記シリンダの排気ポートの開口高さＨ１よりも小さいことを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項９】
前記触媒ユニットの出口側開口面と第二仕切板の上面との間隔ｄ３は、前記触媒ユニットの軸方向長さＬ１よりも小さくされることを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項１０】
前記触媒ユニットは、円筒部と、該円筒部の内側に配置されるものであって触媒成分を含んだ触媒コート層が形成されるハニカム構造部を有し、
前記円筒部の出口側開口に、多数の穴の開いた金属製のキャップ部が固定されることを特徴とする請求項２から９のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項１１】
前記キャップ部は、前記第三膨張室側の開口から所定の距離を隔てるように配置された湾曲された板状の部材であって、板状の部材には多数の貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１０に記載のマフラ。
【請求項１２】
前記キャップ部において、前記多数の貫通孔の軸方向が拡径する方向に広がるようにしたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のマフラ。
【請求項１３】
前記流入口は、前記軸線方向と直交する前後方向において前記触媒ユニットの後方側に配置されて、前記後方側から前記触媒ユニットに排ガスを流入させ、
前記複数の開口は、前記軸線方向と及び前記前後方向と直交する左右方向において、前記触媒ユニットの両側を含んで配置され、
前記複数の開口は、前記軸方向視で前記触媒ユニットから前記左右方向にずれた位置の開口率が、前記触媒ユニットと重なる位置の開口率よりも大きくなるように形成される、ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のマフラ。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の前記マフラを前記シリンダに取り付けたエンジンと、前記エンジンの駆動力より駆動する先端工具と、を有するエンジン作業機。
【請求項１５】
前ハウジングと後ハウジングの分割面に、第一仕切板と第二仕切板を配置することにより第一から第三膨張室を区画し、前記後ハウジングがエンジンのシリンダに固定されるマフラであって、
前記第一から第三膨張室への排気ガスの流入方向が前記エンジンのシリンダの軸線方向にむけて下から上方向になるように前記膨張室が配置され、
前記第一膨張室から前記第三膨張室への通路に円柱状の触媒を設け、
前記触媒が排気ポートよりも下方になるように片寄せ配置したことを特徴とするマフラ。
【国際調査報告】
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