(57)【要約】      （修正有）【課題】螺旋状の排気ガス案内路を形成した排気管の構造を提供する。【解決手段】排気管１０の管内には予め螺旋状に形成された案内部材１２が適宜のピッチで挿入固定されている。ディーゼル車両におけるエンジンの燃焼系から出た排気ガスＧＳは排気管の底部（図の左端）から進入し螺旋状に進行する。螺旋状に運動するガスは出口ＥＸＴから大気へ排出された後も、直ちに周囲の半径方向には拡散せず全体が螺旋状の塊となって排気管の軸方向へ排出されるので、等価的には長い排出管と同様に機能し、結果としてリチウムイオン電池の冷却ユニットのフィルタを目詰まりさせる現象を大幅に低下させることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を通す所定長さの筒状の管路と、同管路内にほぼ全長に亘り配置され、同管路を流れる前記流体の通路をらせん状に形成する案内部材と、からなり、前記管路の出口側において前記流体にらせん状の運動を与え前記管路の中心方向からラジアル方向への流体の分散を抑制することを特徴とする管路の構造。
【請求項２】
前記管路はディーゼル車両におけるエンジンからの排気ガスを大気へ排出する排出用管路であることを特徴とする請求項１記載の管路の構造。
【請求項３】
前記案内部材は金属製であり、前記管路軸方向の中心部材と、ラジアル方向に所定長さを有し軸方向に沿って設けられ前記中心部材の外周に等角度間隔で放射状に配置した複数のプレートとからなり、且つ、前記中心部材の両端部にねじりを加えて前記複数のプレートにより螺旋状の溝を少なくとも１つ形成したことを特徴とする請求項１記載の管路の構造。
【請求項４】
前記案内部材は、前記管路の内周面に設けられた螺旋溝であることを特徴とする請求項１記載の管路の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル車両におけるエンジンの燃焼排気ガスを大気へ排出するための排気管の構造に係り、特に、ハイブリッド型ディーゼル車両に好適な排気管の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル車両においては、通常、エンジンの燃焼排気ガスを大気へ排出するための排気管が車両の屋根に上方に向けて設けられている。この排気管は長くすることで排気ガスを屋根近傍から遠く離れた高さおよび位置へ排出可能であるが、車両はトンネル内を通過する必要から排気管長さが比較的短くされている。
【０００３】
近年、ガソリンを燃料とする自動車のハイブリッド化は、ディーゼル車両にもハイブリッド化傾向をもたらしており、その結果、ハイブリッド型ディーゼル車両の屋根にはリチウムイオン電池が搭載されている。図３はディーゼル車両ＴＲ１、ＴＲ２を斜め上方から見た図である。ディーゼル車両ＴＲ１の屋根には換気用ユニットＥＸとその左方側にリチウムイオン電池ユニットＬＢＵが配置されている、車両底部に配置されているディーゼルエンジンからの燃焼排気ガスは排気管ＥＶＰから排出される。この排気管ＥＶＰの長さは換気用ユニットＥＸおよびリチウムイオン電池ユニットＬＢＵと同程度以下である。
【０００４】
同図３に示されるように、リチウムイオン電池ユニットＬＢＵの手前側にはフィルタＦＬが設けられており、リチウムイオン電池ユニットＬＢＵにおける電池を冷却するためファンおよびフィルタＦＬが設けられている。排気管ＥＶＰと換気装置ＥＸおよびリチウムイオン電池ユニットＬＢＵは、図示のように、ほぼ同じ高さで且つ接近した位置に配置されているので、排気管ＥＶＰから排出されるガスは常時換気装置ＥＸの表面のルーバ部およびリチウムイオン電池ユニットＬＢＵのフィルタＦＬ部分にその微粒子が付着する。
【０００５】
特に、リチウムイオン電池ユニットＬＢＵのフィルタＦＬが目詰まりを起こすと、ファン機能が不十分となり、高価なリチウムイオン電池ユニットＬＢＵが冷却されず昇温して電池機能を損傷し、最悪の場合、交換しなければならないという問題がある。また、こうした排気管からの排気ガスが電池ユニット近傍に到らないよう、排気管からのガス排出圧力を大きくすることも考えられるが、その場合には燃焼系の圧力バランスを変更することとなり、別の燃焼制御上の問題を惹起するという難点がある。
【０００６】
一方、特許文献１において、ディーゼルエンジンのＥＧＲパイプの端部から還流するＥＧＲガスを効率よく吸気に混合するものとして、ディーゼルエンジンの吸気管は、ディーゼルエンジン１１の排気通路１３ａからエンジン１１の運転条件に応じて所定量のＥＧＲガスを還流させるＥＧＲパイプ２１の端部が外面に接続された外管３１と、ＥＧＲパイプ２１の端縁を内側から覆うように外管３１に挿入された内管３２とを備える。
【０００７】
内管３２は上流側端縁が外管３１の内面に密着するように挿入され、内管３２のＥＧＲパイプ２１の端縁に臨む部分から下流側に外管３１内面との間に隙間を生じさせるように内側に膨出する膨出部３２ａが連続して形成され、膨出部３２ａは外管３１との間の隙間の横断面積が下流側に向かうに従って拡大するように構成される。膨出部３２ａの下流側に複数のガス孔３２ｂが穿設され、膨出部３２ａは下流側の内端部が外管３１の略中央に達するよう形成されることが紹介されている。
【０００８】
また、特許文献２には、螺旋付銃身を使用することでのみ命中精度を維持できた装弾筒型装弾を平滑銃身からも有効に発射可能とし、螺旋付銃身からは効果的使用が不可能であった鳥獣用散弾を有効に発射可能とする。
【０００９】
また、大型散弾の命中率及び有効射程を向上させる。具体的には、装弾筒の外周面に複数の螺旋溝状構造または直線溝状構造を設けたことにより、従来、螺旋付銃身のみで利用されていた装弾筒型装弾を、平滑銃身からも正確に発射可能とし、なおかつ螺旋付銃身からも鳥用獣用散弾を適正なる弾幕を確保しつつ発射可能としたことが示されている。
【００１０】
特許文献２に示される発明では、弾丸の命中精度向上のため螺旋付銃身を利用することが紹介されている。装弾の装弾筒は、銃身に刻まれた螺旋構造（ライフリング）に装弾筒が食い込みつつ前進することにより銃身の中で回転運動を与えられ、銃身より発射された後、弾頭は回転運動に伴うところのジャイロ効果によって飛行姿勢を安定させ命中精度を高めるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１７００２号公報
【特許文献２】特開２００８-５７９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した特許文献１に開示された発明では、吸気側に設けられた管路の構造として、外管３１内面との間に隙間を生じさせるように内側に膨出する膨出部３２ａが連続して形成され、膨出部３２ａは外管３１との間の隙間の横断面積が下流側に向かうに従って拡大するように構成される、というものであり、それにより吸気ガスの混合状態を改善することが可能になるというものであるが、ディーゼルエンジンの排気管側において、本願に関連する技術的な知見については示されていない。また、上述した特許文献２に開示された発明は、前述したように、銃における弾丸（固体）の発射メカニズムに関するものであり、ガスを対象とはしていない。
【００１３】
本発明者は上述した問題点を解決するべく鋭意検討した結果、排気管内に螺旋状の排気ガス案内路を形成することにより、前記問題点が基本的に解決できることを見出した。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、螺旋状の排気ガス案内路を形成した排気管の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するための本発明による排気管の構造は、
流体を通す所定長さの筒状の管路と、同管路内にほぼ全長に亘り配置され、同管路を流れる前記流体の通路をらせん状に形成する案内部材と、からなり、前記管路の出口側において前記流体にらせん状の運動を与え前記管路の中心方向からラジアル方向への流体の分散を抑制することを特徴とする。
その場合、前記管路はディーゼル車両におけるエンジンからの排気ガスを大気へ排出する排出用管路とすることができる。
さらにその場合、前記案内部材は金属製であり、前記管路軸方向の中心部材と、ラジアル方向に所定長さを有し軸方向に沿って設けられ前記中心部材の外周に等角度間隔で放射状に配置した複数のプレートとからなり、且つ、前記中心部材の両端部にねじりを加えて前記複数のプレートにより螺旋状の溝を少なくとも１つ形成することができる。
また、前記案内部材は、前記管路の内周面に設けられた螺旋溝とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の本発明による排気管の構造は、流体を通す所定長さの筒状の管路と、同管路内にほぼ全長に亘り配置され、同管路を流れる前記流体の通路をらせん状に形成する案内部材と、から構成されているので、前記管路の出口側において、前記流体に螺旋状の運動を与え前記管路の中心方向からラジアル方向への流体の分散を抑制することが可能であり排気ガスをより遠方へ排出することができる。
【００１７】
請求項２記載の本発明による排気管の構造によれば、ディーゼル車両の屋上に配置されている換気装置や、特にハイブリッド型ディーゼル車両の屋上に配置されているリチウムイオン電池を冷却するファン近傍に配置されるフィルタの目詰まりを少なくすることができる。
【００１８】
請求項３記載の本発明による排気管の構造によれば、金属製の、前記管路軸方向の中心部材と、ラジアル方向に所定長さを有し軸方向に沿って設けられ前記中心部材の外周に等角度間隔で放射状に配置した複数のプレートとからなり前記中心部材の両端部にねじりを加えて前記複数のプレートにより螺旋状の溝を形成することが可能であり、これを用いて前記筒状の管路内に螺旋状の溝を簡単に形成することができる。
請求項４記載の本発明による排気管の構造によれば、案内部材は、前記管路の内周面に設けられた螺旋溝で形成されているので、管路の軸中心部に遮蔽物体がなく軸方向の速度が大きい中心部とその周辺螺旋溝部との組み合わせにより排気ガスがラジアル方向へ分散するのを一層抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による排気管の構造を示すもので、（ａ）は排気管の外形図、（ｂ）は排気管内部に配置される螺旋状の案内部材を示す図、（ｃ）は螺旋状の案内部材が排気管に挿入固定されたときの模式図であり、（ｄ）は（ｃ）に対し９０度回転させた状態を示し、（ｅ）は（ｃ）のＺ方向矢視図である。
【図２】本発明の排気管に使用される案内部材の実施例であって、（ａ）は中心軸にねじりを付与する前の案内部材の軸方向正面図、（ｂ）は、ねじりを付与された案内部材の断面図、（ｃ）は他の案内部材の例で、排気管の内周面形成された螺旋溝を有する例である。
【図３】本発明が適用されるハイブリッド型ディーゼル車両屋上のリチウムイオン電池および排気管の配置を説明する図である。
【図４】排気管出口近傍での排気ガスの流れを説明する模式図であって、（ａ）は螺旋状案内部材を配置した場合の流れを説明する図、（ｂ）は案内部材を配置しない場合の流れを説明する図である。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施例について図1乃至４により詳細に説明する。
図１は、本発明による排気管の構造を示すもので、（ａ）は排気管の外形図、（ｂ）は排気管内部に配置される螺旋状の案内部材を示す図、（ｃ）は螺旋状の案内部材が排気管に挿入固定されたときの模式図であり、（ｄ）は（ｃ）に対し排気管を９０度回転させた状態を示し、（ｅ）は（ｃ）のＺ方向矢視図である。
【００２１】
図１（ａ）において、排気管１０の外周部には所定間隔で鍔１０ａ画設けられており、その間隔に形成された断熱材で管外周を覆うようになっている。排気管１０の内部には
図１（ｂ）に示されるように、螺旋部材１２が配置される。この螺旋部材１２は、例えば金属の薄板からドーナツ状に打ち抜き、その一箇所で半径方向に切れ目を設けたリング片であって切れ目の軸方向位置をずらしたものを互いに溶接等で結合して製作することが可能である。
【００２２】
図１（ｃ）にてより詳細に示すように、排気管１０内にはほぼ４回の螺旋を有する案内部材１２が配置固定されている。案内部材１２の固定方法としては排気ガスＧＳの入り口側および出口側のところで溶接結合することができる。
【００２３】
図２は他の案内部材の例である。図２（ａ）において、参照符号２０は、排気管内の軸方向に沿う中心軸部材でその外周部には等角度に軸方向の溝２０ａがそれぞれ形成され、同溝２０ａにプレートＰＬ１〜ＰＬ４が埋め込まれ溶接固定されている。次のねじり工程のために、各プレートの長さは中心軸部材２０よりも短くされている。図２（ｂ）は同図（ａ）のＹ矢視であって、中心軸部材２０から放射状に各プレートＰＬ１〜ＰＬ４が配置されていることを示す。
【００２４】
図２（ｃ）は、（ａ）に示したねじり前の案内部材に、中心軸部材２０の両端部を保持しながらねじりを与えたときの様子であって、説明を容易にするため、ねじりの様子をプレートＰＬ１とＰＬ３用の前記溝部２０ａとして示し、また、ねじりが全体で１回転となるよう中心軸部材２０の左右端部をそれぞれ時計方向ＣＷに半回転させた例として示す。
【００２５】
図２（ｄ）は、同図（ａ）中のそれぞれＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ線断面図を示す。なお、各断面図は４５度の位相差を有するものとして示される。
【００２６】
図３は、本発明が適用されるハイブリッド型ディーゼル車両屋上のリチウムイオン電池および排気管の配置を説明する図であり、その詳細は前述したので省略する。
【００２７】
図４は、排気管出口近傍での排気ガスの流れを説明する模式図であって、（ｂ）は螺旋状案内部材を配置した場合の流れを説明する図、（ａ）は案内部材を配置しない場合の流れを説明する図である。同図（ａ）では、鎖線で示した参照符号１００は、排気管の出口近傍での排気管と同じ外径の円筒空間を示す。各矢視１００ａ〜１００ｅは、排気管１０出口側における半径方向位置での排気ガス流速部分を示す。同図（ａ）から容易に理解されるように、円筒空間１００の流速部分１００ａ、１００ｂ、１００ｃは排気管１０の内壁に近いため、中心部の１００ｅ、１００ｄに比べ流速が小さく、出口側で、破線矢視で示すように、円筒空間１００から直ぐにはみ出す、すなわち、ラジアル方向に拡散する。
【００２８】
これに対し、図４（ｂ）では螺旋状の運動を与えられた流速部分３０、４０は、三次元ＣＡＤによるシミュレーションによると排気管１０の出口から一定の高さｈまではそれぞれの螺旋状運動流速部分が竜巻の如く互いに作用しているため、ラジアル方向に拡散することが抑制され、結果としてかなりの高さまで螺旋運動流速部分が全体として直進する。これは見かけ上、排気管１０の長さを長くしたことと等価である。
【００２９】
以上本発明の好適な実施例について図１乃至４を参照して説明したが、本発明はこれら図面に示したものに限定されない。当業者であれば、これら図面に開示された好適実施例を請求項に記載した本発明の範囲内で種々変形することができる。
例えば、上述した図１、２では、排気管の中に螺旋部材１２や中心軸部材２０とプレートＰＬ１〜ＰＬ４からなる案内部材を例示したが、案内部材として、排気管内壁自体を螺旋状の溝を形成しても良い。これは、特許文献２のライフリングと類似したものである。
【符号の説明】
【００３０】
１０    排気管
１０ａ  鍔
１２    螺旋部材
２０    中心軸部材
２０ａ  溝
３０、４０    流速部分
１００    出口近傍の円筒空間
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ    流速部分
ＥＸ    換気装置
ＥＶＰ    排気管
ＦＬ    フィルタ
ＬＢＵ    リチウムイオン電池ユニット
ＴＲ１、ＴＲ２    車両
ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３、ＰＬ４    金属製プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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