(57)【要約】【課題】異音の発生を抑えつつ、排気ガス通路内の水を外部に効果的に排水することができる排気装置を提供すること。【解決手段】エンジンの排気ガスを排出する排気装置１は、排気通路の少なくとも一部を構成し、排気通路内の水を外部に排水する排水孔１２が排気通路の下部に設けられた排気通路構成部材１１と、排気通路構成部材１１との熱膨張の差により相対的に移動して、冷間状態では排水孔１２を開放し、温間状態では排水孔１２を閉塞する封孔部材１３とを備える。【選択図】図３
2011132881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガスを排出する排気装置において、
前記排気ガスが通過する排気通路の少なくとも一部を構成し、該排気通路内の水を外部に排水する排水孔が前記排気通路の下部に設けられた排気通路構成部材と、
該排気通路構成部材との熱膨張の差により相対的に移動して、冷間状態では前記排水孔を開放し、前記排気ガスにより加熱された温間状態では前記排水孔を閉塞する封孔部材と、を備えることを特徴とする排気装置。
【請求項２】
前記封孔部材は、前記排気通路構成部材とは熱膨張係数の異なる材料を用いて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気ガスを排出する排気装置に関し、特に、排気装置の排気通路内に溜まる凝縮水を外部に排出する排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用のエンジンから排出される排気ガスには、硫酸や硝酸、塩酸等の強酸成分が含まれている。エンジンの排気ガスを大気中に排出する排気装置内で高温の排気ガスが冷却されて結露すると、強酸性の凝縮水が発生する。特に熱容量の大きいメインマフラー内には、多量の凝縮水が発生する。したがって、凝縮水による排気通路構成部材の腐食が懸念される。
【０００３】
従来は、排気ガスの負圧を利用して排気マフラーのアウトレットパイプから凝縮水を排水する方法や（例えば、特許文献１を参照）、排気マフラーの外部にバキューム装置を設けて強制的に凝縮水を吸い出して排水する方法が知られている（例えば、特許文献２を参照）。また、排気管の下部に設けた排水穴から凝縮水を排水する方法も知られている（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２８９３５号公報
【特許文献２】実開昭６２−１３５８１４号公報
【特許文献３】特開２００５−７３４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示される排気ガスの負圧を利用した排水方法の場合、エンジン停止後は排気ガスの負圧を利用することができない。したがって、エンジン停止後に、排気ガス通路内に存在している排気ガスが結露して凝縮した凝縮水を排水することはできない。したがって、排気ガス通路内に凝縮水が残存して排気管部品が腐食するおそれがある。
【０００６】
また、特許文献２に示されるバキューム装置を使用した排水方法の場合、バキューム装置内に凝縮水が残存して、バキューム装置が腐食する可能性がある。そして、バキューム装置を別途に設ける必要があることから、コスト高を招来し、経済的に不利となり、製品を安価に提供することができないという問題を生ずる。
【０００７】
そして、特許文献３に示される排気管に排水穴を設ける方法の場合、排水穴から排気音が漏れ出て、異音の原因となることが懸念される。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、異音の発生を抑えつつ、排気ガス通路内の水を外部に効果的に排水することができる排気装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の排気装置は、エンジンの排気ガスを排出する排気装置において、排気ガスが通過する排気通路の少なくとも一部を構成し、排気通路内の水を外部に排水する排水孔が排気通路の下部に設けられた排気通路構成部材と、排気通路構成部材との熱膨張の差により相対的に移動して、冷間状態では排水孔を開放し、排気ガスにより加熱された温間状態では排水孔を閉塞する封孔部材とを備えることを特徴としている。
【００１０】
本発明の排気装置によれば、排気通路構成部材と封孔部材との熱膨張の差により相対的に移動して、冷間状態では排水孔が開放されるので、排気通路内の水を外部に排水することができる。そして、排気ガスにより加熱された温間状態では排水孔が封孔部材で閉塞されるので、排気装置内の音が排水孔から外部に漏れるのを抑制でき、排気装置からの異音の発生を防ぐことができる。
【００１１】
本発明の排気装置は、好ましくは、封孔部材を排気通路構成部材とは熱膨張係数の異なる材料を用いて構成してもよい。封孔部材と排気通路構成部材に、互いに熱膨張係数の異なる材料を用いることによって、温度による熱膨張の差をより大きくすることができる。したがって、冷間状態において排水孔をより大きく開放することができ、凝縮水をより確実に排水することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の排気装置によれば、冷間状態では排水孔が開放されて排気通路内の水を外部に排水できるので、排気通路内に凝縮水が残存するのを防ぐことができ、凝縮水による排気装置の腐食を防ぐことができる。
【００１３】
そして、排気ガスにより加熱された温間状態では排水孔が封孔部材で閉塞されるので、エンジンの排気音が排水孔から外部に漏れるのを抑制でき、排気装置からの異音の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係わる排気装置の全体構成図。
【図２】図１の排気装置における要部（マフラー）を拡大して示す斜視図。
【図３】冷間状態を説明する要部断面図。
【図４】温間状態を説明する要部断面図。
【図５】実施例１のマフラーの構成を説明する斜視図。
【図６】図５のＤ−Ｄ断面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について以下に説明する。
図１は、本実施の形態に係わる排気装置の全体構成図、図２は、図１の排気装置における要部を拡大して示す斜視図である。そして、図３は、メインマフラー７の冷間状態を断面で示す説明図、図４は、メインマフラー７の温間状態を断面で示す説明図である。なお、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面、図４（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ断面である。
【００１６】
排気装置１は、自動車のエンジンの排気ガスを大気中に排出するものであり、排気ガスが通過する排気通路を有している。排気装置１は、例えば図１に示すように、エンジン側から順番に、エキゾーストマニホールド２、フロントパイプ３、触媒シェル４、サブマフラー６、センターパイプ５、メインマフラー７からなる。排気装置１は、フロントパイプ３からメインマフラー７まで、自動車の底面に沿って略水平に配置される。
【００１７】
メインマフラー７は、図２〜図４に示すように、シェル本体１１を有している。シェル本体１１は、排気ガスが通過する排気通路の一部を構成するもの（排気通路構成部材）であり、略水平に延在するように配置される断面が略楕円の円筒部１１ａと、円筒部１１ａの前端を閉塞する前壁部１１ｂと、円筒部１１ａの後端を閉塞する後壁部１１ｃを有する。
【００１８】
前壁部１１ｂには、インレットパイプ８が接続されている。インレットパイプ８は、上流端がセンターパイプ６に接続され、前壁部１１ｂを貫通し、下流端がシェル本体１１内に開口して連通しており、排気装置１の上流側から流れてきた排気ガスＧをシェル本体１１内に導入するようになっている。
【００１９】
そして、シェル本体１１の後壁部１１ｃには、アウトレットパイプ９が接続されている。アウトレットパイプ９は、上流端がシェル本体１１内に開口し、後壁部１１ｃを貫通して、下流端が外部に開口しており、シェル本体１１内の排気ガスＧをアウトレットパイプ９から外部に排出するようになっている。
【００２０】
シェル本体１１には、排気通路内の凝縮水Ｗを外部に排水するための排水孔１２と、排水孔１２を開閉する封孔部材１３が設けられている。排水孔１２は、円筒部１１ａの下部底面に開口しており、シェル本体１１の内部と外部との間を連通している。排水孔１２は、シェル本体１１の軸方向および径方向に所定間隔をおいて複数設けられている。
【００２１】
封孔部材１３は、シェル本体１１とは熱膨張係数が異なる材料を用いて構成されており、シェル本体１１との熱膨張の差により相対的に移動して、冷間状態では排水孔１２を開放し、排気ガスにより加熱された温間状態では排水孔１２を閉塞するように構成されている。
【００２２】
本実施の形態では、封孔部材１３は、シェル本体１１よりも熱膨張係数が大きい材料によって構成されており、シェル本体１１の内部に配設されている。封孔部材１３は、円筒形状を有しており、その軸方向がシェル本体１１の軸方向と同方向に並ぶように、シェル本体１１内に配置されている。
【００２３】
封孔部材１３は、シェル本体１１の下部底面に設けられた複数の排水孔１２よりも前後に広い範囲に亘って延在する軸方向長さを有しており、上部がシェル本体１１に固定されて、封孔部材１３の外周面１３ａが排水孔１２に対向する位置に位置するように配置されている。
【００２４】
封孔部材１３は、常温である冷間状態ではシェル本体１１との熱膨張の差によって相対的に移動して、図３に示すように、封孔部材１３の外周面１３ａとシェル本体１１の下部底面とが離間して間に隙間を形成し、排水孔１２を開放する。
【００２５】
そして、排気ガスの熱により加熱された温間状態ではシェル本体１１との熱膨張の差によって相対的に移動して、図４に示すように、封孔部材１３の外周面１３ａがシェル本体１１の内周面の周方向全体に亘って接面して隙間を閉じ、排水孔１２を閉塞する。
【００２６】
次に、上記構成を有する排気装置１の作用について説明する。まず、しばらくの間、エンジン運転が行われていない等、エンジンが冷えている場合、排気装置１も冷えて常温となっている。このような冷間状態では、シェル本体１１と封孔部材１３との熱膨張の差によって、封孔部材１３の外周面１３ａとシェル本体１１の下部底面との間に間隙が形成されて、排水孔１２が開放されている。したがって、排気ガスが結露して凝縮した凝縮水がシェル本体１１内（排気通路内）に残存している場合に、凝縮水を排水孔１２から外部に排水することができる。したがって、シェル本体１１内に凝縮水が残存してメインマフラー７が腐食するのを防ぐことができる。
【００２７】
そして、エンジン運転が開始されて高温の排気ガスがエンジンから排出されると、排気装置１は、排気通路内を流れる排気ガスによって加熱されて温間状態となる。温間状態では、シェル本体１１と封孔部材１３との熱膨張の差によって互いに相対的に移動し、封孔部材１３の外周面１３ａがシェル本体１１の内周面の周方向全体に亘って接面し、排水孔１２が閉塞される。したがって、エンジンの排気音が排水孔１２から外部に漏れるのを抑制でき、排気装置１からの異音の発生を防ぐことができる。
【００２８】
上記構成を有する排気装置１によれば、シェル本体１１と封孔部材１３に、互いに熱膨張係数が異なる材料を用いており、シェル本体１１よりも熱膨張係数が大きい材料を用いて封孔部材１３を構成しているので、シェル本体１１と封孔部材１３との温度による熱膨張の差を同一の材料を用いて構成した場合よりも大きくすることができる。したがって、冷間状態において、排水孔１２をより大きく開放することができ、シェル本体１１内の凝縮水Ｗをより確実に排水することができる。
【００２９】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、シェル本体１１の内部に、シェル本体１１よりも熱膨張係数が大きい材料によって構成された封孔部材１３を配設する構成の場合について説明したが、熱膨張の差によって冷間状態では排水孔１２が開放され、温間状態では排水孔１２が閉塞されるものであればよい。したがって、例えばシェル本体１１を熱膨張係数が大きな材料によって構成し、シェル本体１１の外周面に沿って封孔部材を配置する構成としてもよい。
【実施例】
【００３０】
図５は、実施例におけるメインマフラーの構成を説明する斜視図、図６は、図５のＤ−Ｄ断面を示す図である。
【００３１】
本実施例のメインマフラー７は、ＳＵＳ４３６（熱膨張係数１０．４×１０-6）によって構成されたシェル本体１１を有している。シェル本体１１は、直径５００ｍｍの略円筒形状を有しており、シェル本体１１の中央下部には、直径φ２０ｍｍの排水孔１２が６点設けられている。
【００３２】
シェル本体１１の内部には、シェル本体１１よりも熱膨張係数が大きい材料であるＳＵＳ３０４（熱膨張係数１６．４×１０-6）によって構成された封孔部材１３を配設した。封孔部材１３は、シェル本体１１の内径に対して、常温で０．５ｍｍだけ直径が小さく、シェル本体１１の内周面にほぼ内接する略円筒形状を有しており、上部がシェル本体１１の上部に固定されている。
【００３３】
上記構成を有するメインマフラー７を車両に取り付けて走行し、特段の排気音の上昇がないことを確認した。そして、１５分間程度の走行と１時間の停車を交互に５回繰り返し、凝縮水をシェル本体１１内に溜めることを試みた。その結果、排水孔１２の周辺に水の滲出が観察されたものの、シェル本体１１の内部に凝縮水が溜まることはなかった。
【００３４】
一方、メインマフラー７を、排水孔１２がないものに交換して、同じ運転パターンで運転を繰り返してみた。その結果、シェル本体１１の内部に凝縮水の蓄積が観察された。
【００３５】
通常は、上述の短時間の運転、停車、冷却の走行パターンの場合、凝縮水は発生するものの、走行による加熱時間が少ないため、乾燥することなく、凝縮水が蓄積されていくが、本発明の排気装置１では、凝縮水Ｗが適切に排水され、シェル本体１１の内部に凝縮水Ｗの溜まりが生じないことを確認した。
【００３６】
オーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４は、熱膨張係数が１６．４×１０−６であり、フェライト系ステンレスであるＳＵＳ４３６は、熱膨張係数が１０．４×１０−６である。これを、図５および図６に示すように、シェル本体１１をＳＵＳ４３６で構成し、封孔部材１３をＳＵＳ３０４で構成した場合、熱膨張の差によって、２００℃になる場合に密着させるとすると、常温である冷間状態では、シェル本体１１の外径収縮がおよそ１．０ｍｍ、封孔部材１３の外径収縮が０．６ｍｍとなる。この熱膨張差による隙間から、排水孔１２を経由して凝縮水が排水される。
【符号の説明】
【００３７】
１  排気装置
７  メインマフラー
１１  シェル本体
１２  排水孔
１３  封孔部材
Ｗ  凝縮水
Ｇ  排気ガス
【図１】
2011132881.tif 000003
【図２】
2011132881.tif 000004
【図３】
2011132881.tif 000005
【図４】
2011132881.tif 000006
【図５】
2011132881.tif 000007
【図６】
2011132881.tif 000008