(57)【要約】本発明による消音器は、車両用電池から電力供給され、機関の特製の排気管（３）の外側に固定される高圧、高速直流電動機（１．１）；機関軸に締め付けられる他のプーリー（１．２）によってＶベルトを介して駆動されるプーリーからなる耐高速、耐高温の駆動システム、このシステムによって駆動される軸（２．３）と該軸を中心とする、耐高温、耐高速の軸受システム（２．４）；ハブ（２．１、２．２）とベーン（２．３、２．４）を具える２段高流量空気ポンプ（軸流ファン）；あるいは、特製の排気管（３）に含まれる高圧直流電動機（１．７）によって直接駆動される２段空気ポンプ （２．１，２．３及び２．２、２．４）；あるいは、車両から得る高流量圧縮空気（８．５、８．６）で作動される特製の排気管に位置する反動タービン（８．７、９．７、９．８）、該タービンと共に回転するこのタービンに固定される２段で高速の空気ポンプ（軸流ファン）（９．１、９．２、９．３、９．４、９．５、９．６）、及びその中で該タービンを回転させる圧縮空気が膨張してそこから排気管の中に混ざる膨張チャンバ（１０．１、１０．２、１０．３）；電動機を外的そして内的に、そして空気ポンプを内的に固定、センタリングする特製の排気管（３）；圧力損失が最小になるように設置されるアクティブ騒音制御システムケーシング（４）；気体のベルヌーイ方程式により、そののど部（５．２）で真空を生成し、最も狭い端部で傾いた穴を持つ細いシリンダーと相互に連結する２つのノズル（５．１、５．３）からなるベンチュリ；ベンチュリ（５）を取り囲み、機関からの排気ガス（７）がそこに開口して膨張する、機械的吸音と周波数干渉の特徴を持つ消音器及び真空チャンバ（６）。【選択図】図３−２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関排気部で真空を生成する消音器であって、特製の排気管（３．１）の外部の高圧直流電動機（１．１）及びプーリー（１．２及び１．３）、該プーリーの間に位置する、耐高速、耐高温のＶベルト（１．４）からなる駆動システム、及び耐高速、耐高温の自己潤滑性の軸受システム（２．６）と軸受の中心に位置する無潤滑ポンプ軸（２．５）とを備える２段空気ポンプ（軸流ファン）を特徴とする、内燃機関排気部で真空を生成する消音器。
【請求項２】
前記２段空気ポンプ （軸流ファン）（２．１及び２．３並びに２．２及び２．４） は、特製の排気管に備えられる高圧直流電動機（１．７）によって直接駆動される、請求項１に記載の内燃機関排気部で真空を生成する消音器。
【請求項３】
車両から取得した高流量の圧縮空気（８．５、８．６）によって作動する、特製の排気管（８．１、８．２、８．３、８．４）に位置する反動タービン（８．７、９．７、９．８）、２段で高速の空気ポンプ（軸流ファン）（９．１、９．２、９．３、９．４、９．５、９．６）であって、これは該タービンに固定され、これら２つは共に回転する２段で高速の空気ポンプ、及び膨張チャンバ（１０．１、１０．２、１０．３）であって、該タービンを回転させる圧縮空気がその中で膨張し、そこから排気管内に混入する膨張チャンバを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関排気部で真空を生成する消音器。 
【請求項４】
最初は円錐状（４．１）に、それから円柱状（４．２）に延び、ケーブル（４．３）がアクティブ騒音制御システムに引かれるようにし、そして、筐体ボディ（４）、空気ポンプ（２）及びベンチュリ（５．１）によって生成されたエアフローに対して最小の背圧を生成させる、空気吸込ノズル（５．１）内に設置される有孔のスチールボディシートに格納される、アクティブ騒音制御システム（４）を具備する、請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関内排気部で真空を生成する消音器。
【請求項５】
空気吸込ノズル（５．１）、傾いた打ち抜き穴（５．２）、空気取り入れノズル（５．３）及び空気取り入れノズル入口（５．４）からなるベンチュリ（５）を具備し、それによって、ベンチュリ効果が機械的消音器の中心と排気ガスが開口して膨張する真空チャンバ（６）で発生する、請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関内排気部で真空を生成する消音器。
【請求項６】
真空チャンバ（６．１）を取り囲むボディ（６．５）内部に内張りされるステンレススチールウール（６．２）を使い、高温の排気ガスに耐性があり、まず第１にそれを包む微細格子（６．３）と、第２に、存在する負圧に対して上記機械的消音器と真空チャンバ（６）のエンドプレートを支持するチャンバ内部の厚い有孔のステンレススチールシート（６．４）により、真空媒体内でのその分散を防ぐことを特徴とする、 請求項１〜５の何れかに記載の内燃機関内排気部で真空を生成する消音器。
【請求項７】
前記機械的消音器及び真空チャンバ（６）に含まれる前記ベンチュリ（５）の外部円錐形状（５．１、５．３）から反射する音波の角周波数を考慮した、請求項１〜６の何れかに記載の内燃機関内排気部で真空を生成する消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気部の背圧を大気圧以下に下げて真空を生成し、それを機関の作動条件とは関係なく一定の値に保つように構成される消音器に関し、さらに本発明はその構造により、基本的に吸音及び機械的な周波数干渉において効果的であり、さらには電子的な周波数干渉の効果を利用することもできる。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のピストンが排気サイクルにある場合、ピストンの点火によって発生する排気ガスは、既存の排気システムにより、機関本体から大気中に排出される。よって、排出ガス内でピストンにかかる背圧は、大気圧と排気システムの圧力損失とを合わせたものである。今日知られている排気システムでは、最も低い背圧はＦ１レースカー内の大気圧程度のものである。このような排気システムでは、排気管には消音器もその他の構成要素もなく、排気ガスは大気中に直接開放される。
【０００３】
背圧が下げられることによって、機関にはさらなる動力が供給され、燃料が節減されるので、車両メーカーには好適である。しかしながら、環境衛生保護局は車両が発生させるノイズレベルに厳しい制限を課すため、特殊なレースに使用されるレースカーを除き、背圧を大気圧まで減圧することは不可能である。このため、排気ライン内の中間消音器と最終消音器とからなる排気消音器は、環境衛生局に受け入れられるレベルの音の強さを生じるように構成されなくてはならない。一般に、より効率的に作動してノイズレベルを大幅に下げる消音器システムでは背圧が上がる。よって、車両メーカーは背圧と音の強さとの間に最適な解決策を見つけ、それを彼らの車両に適用させる必要がある。
【０００４】
今日、下記に示す様々な形態の消音器が車両に最もよく使用されている。
【０００５】
１．伝統的なマフラーで、最も一般に使用される。周波数干渉チャンバにより、異なる周波数の音の干渉によって音の強さを下げることができる。打ち抜き穴により、吸気管から出口管への流れが可能となる。これは、背圧が高く、一方で音の強さを最適に下げることのできるシステムである。背圧を下げることが望まれる場合には、消音器を下記のものと交換することができる。
【０００６】
２．この消音器は従来の消音器の代わりに、一般にスポーツの用途に使用されるものである。排気管がこの消音器に入った後には穴があく。消音器の機能はその回りを包み込むグラスウール又はロックウールによって行われる。伝統的な消音器と思われるいくらか小さなボディは全てを備えている。
【０００７】
３．この消音器はスポーツの目的に使用される。高周波排気ガスは消音器を通る。有孔排気管から外に出る低周波排気ガスは、消音器の端部から出る高周波音波を干渉し、音の強さを低減させる。
【０００８】
４．別の種類の消音器は、スポーツの目的に使用される。これは、有孔排気管とそれを囲むプレキシガラスボディとからなる。排気管を通る排気ガスがプレキシガラスボディの円錐面から入ると、排気ガスは空気によって速度を上げ、そして圧力を下げ、打ち抜き穴を通り、高速の空気と周波数干渉が生じ、これによって音の強さを低減させる。
【０００９】
５．これは既存の消音器からの排気管の端部に取り付ける部品である。この部品の周囲から入る空気が取り付けられたベーンを通ると、空気の回転流が増し、中央で排気管の端部からのガスを吸い込む旋回流が生じる。
【００１０】
６．この消音器は大変効果的に音の強さを下げ、あらゆる使用に好適なものである。消音器内の排気管には孔がなく、むしろ平面である。よって、この消音器の圧力損失は前述のものよりも小さい。消音器の入口の周辺チャネルに流入する空気が再び戻り、入口の排気ガスを妨害し、音の強さの効果的な低減が確実に行われる。
【００１１】
下記に、先に特許の与えられたその他の消音器について説明する。これらはベンチュリ形状を利用して排気口で背圧を下げるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第１，５６０，９４７号、発明者 Ｄ．Ｍ．Ｓｋｅｌｔｏｎ、発行日１９２５年１１月１０日
【特許文献２】米国特許第１，５７７，６２６号、発明者  Ｎ．Ｇ．Ｗａｒｔｈ、発行日１９２６年３月２３日
【特許文献３】米国特許第１，６２８，０８７号、発明者  Ｖ．Ｅ．Ｃｌａｒｋ  発行日 １９２７年８月９日
【特許文献４】米国特許第２，０４７，７７５号、発明者  Ｅ．Ｇ．Ｇｕａｎ  発行日 １９３６年７月１４日
【特許文献５】米国特許第２，１６９，６５８号、発明者  Ｆ．Ｎｅｗｔｏｎ  発行日 １９３９年８月１５日
【特許文献６】米国特許第２，３７８，０８３号、発明者  Ｃ．Ｒ．Ｈｕｌｌ  発行日 １９４５年６月１２日
【特許文献７】米国特許第４，１３６，７５６号、発明者  Ｙ．Ｋａｗａｍｕｒａ  発行日 １９７９年１月３０日
【特許文献８】米国特許第４，３１３，５２３号、発明者  Ｄ．Ｅ．Ｃｏｐｅｎ  発行日 １９８２年２月２日
【特許文献９】米国特許第４，４３３，５４１号、発明者  Ｋ．Ａｍａｎｏ，ｅｔ．ａｌ．発行日 １９８４年２月２８日
【特許文献１０】米国特許第４，７７８，０２９号、発明者  Ｗ．Ｆ．Ｔｈｏｒｎｂｕｒｇｈ  発行日 １９８８年１０月１８日
【特許文献１１】米国特許第５，４３１，０１３号、発明者  Ｙ．Ｙａｍａｋｉ，ｅｔ  ａｌ  発行日 １９９５年７月１１日
【特許文献１２】米国特許第５，７３８，１８４号、発明者  Ｍａｓｕｄａ，ｅｔ  ａｌ  発行日 １９９８年４月１４日
【特許文献１３】米国特許第５，８５７，３２７号、発明者  Ｓ．Ｓａｔｏ，ｅｔ  ａｌ  発行日 １９９９年１月１２日
【特許文献１４】米国特許第５，９６２，８２２号、発明者  Ｄ．Ａ．Ｍａｙ  発行日 １９９９年１０月５日
【特許文献１５】米国特許第６，１６４，０６６号、発明者  Ｙ．Ｓａｋａｇｕｃｈｉ，ｅｔ  ａｌ  発行日 ２０００年１２月２６日
【特許文献１６】米国特許第７，０５１，５２４号、発明者  Ｂ．Ａ．Ｋｒａｆｔ  発行日 ２００６年５月３０日
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による消音器は、ベンチュリ形状のボディののど部（５．２）で生成される真空により、車両用電池から電力供給される高圧直流電動機（１．１又は１．７）によって駆動する２段で高速定速の空気ポンプ（翼軸流ファン）、又は圧縮空気（８．５、８．６）によって作動する反動タービン（８．７、９．７、９．８）によって駆動する２段で高速定速の空気ポンプ（軸流ファン）（９．１、９．２、９．３、９．４、９．５、９．６）の手段によって発生する空気の流れを利用して、排気口の背圧を大気圧以下に下げ、これにより、排気ガスのベンチュリのど部（５．２）及びそれから外への排気ガスの吸込速度を上げ、ピストン内に残る残留ガスの圧力、温度および量を低減する。これによって、機関の体積効率を上げ、同じピストン体積でより多くの作業が可能となり、これによって機関の動力が増大し、燃料が節約できる。
【００１４】
本発明による消音器は小型の消音器であり、通常の車両の中間および最終消音器の機能も備える。同時に、その形状により、この消音器は電子アクティブ消音制御システムを容易に格納することができるが、これにはすでに特許が与えられている。最大の欠点として排気ガスの上流側での閉塞が知られているが、本消音器は最小の圧力損失で使用することができる。
【００１５】
ベンチュリ形状のボディにより、本発明による消音器によって生成される大気圧よりも低い背圧（真空）は、車両の全ての作動条件（速度と機関サイクル）下で最大値に保たれるので、その最適で効率的な使用が保証される。
【００１６】
本発明による消音器を使うと、機関が始動する瞬間から、全ての機関の速度で、大気圧下において、およそ０．６ｂａｒ（ａ）以下の真空が排気口で理論的に生成される。真空を生成する消音器の効率は、消音器に流入する空気とその反対側で軸流ファンによって吸い込まれる空気の程度による。従って、消音器に流入する空気は、消音器の効率的な使用のために適切に導かれなくてはならない。一方で、本発明による消音器は、モーターのマニホールド出口のできるだけ近くに設置して圧力損失を軽減するようにする。消音器の車両での適切な使用を図１と２に示す。どちらの場合も、消音器は組立てラインで取り付けることが好ましい。車両の生産に使用する車体の底面の構造にこのマフラーを含み、その中への空気の流入が簡単に行われるようにする。
【００１７】
本消音器はオートバイ、内燃機関を備えた動力海上船舶で使用することができ、家庭用および産業用発電機の排気部で効率的に使用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による消音器は、ボディの中央に位置し、その全体にわたって延在するベンチュリ（５）によって真空を生成する。このベンチュリは、２つの円錐形のノズル（５．１、５．３）をその端部で連結し、中心で、細くて有孔のシリンダー（５．２）に挿入させた形状をしており、このため、気体用のベルヌーイの方程式により、幅の広い端部からノズルへ吸い込まれる空気の速度は、ベンチュリの最も狭い部分であるのど部の内部の音速まで上げることができる。この速度によってこの部分の空気圧は大気圧よりも大幅に下がって真空が生成され、機関から流出するガスは真空媒体に吸い込まれる。このようなボディの構造により、消音器は、ガスを最初に機械的消音器を通すことによって、ボディの中に膨張するガスの音の強さを大幅に低減することができ、音の吸収と周波数干渉を確実にし、そして、より静かな環境が望まれる場合には、アクティブ騒音制御システムによって２段の電子音周波数干渉を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明による消音器の使用を下記の図面を用いて説明する。
【００２０】
【図１】フロント・エンジン車両での使用を示す図である。
【図２】リア・エンジン車両での使用を示す図である。
【図３】ベンチュリによる空気吸込を確実にする空気ポンプが風洞の外部の直流電動機からのプーリーベルトシステムの手段によって駆動される消音器の模型を示す図である。図３−１は消音器の出口端部から見た図である。図３−２は消音器の縦断立面図である。図３−２−１は駆動電動機とプーリーシステムの縦断立面図である。図３−２−２は空気ポンプ（翼軸流ファン）の縦断立面図である。図３−２−３は空気ポンプ支持部の縦断立面図である。図３−２−４はアクティブ騒音制御システムの筐体の縦断立面図である。図３−２−５はベンチュリとノズルの縦断立面図である。図３−２−６は消音器と真空チャンバの縦断立面図である。
【図４】ベンチュリを通して空気の吸込みを確実に行う空気ポンプが風洞内の直流電動機によって直接駆動される別の消音器の模型を示す図である。図４−１は別の消音器を出口端部から見た図である。図４−２は別の消音器の縦断立面図である。
【図５】ベンチュリを介して空気吸込を確実に行う空気ポンプが、同じボディ上の、空洞の外に位置する圧縮空気で作動される反動タービンによって駆動される別の消音器の模型を示す図である。図５−１は別の消音器の出口端からの図である。図５−２は別の消音器の縦断立面図である。図５−２−１は圧力空気システムと反動タービンの不動ボディの縦断立面図である。図５−２−２は動いている反動タービンと空気ポンプ（ターボポンプ）グループの縦断立面図である。図５−３は反動タービン出口チャンバのボディの縦断立面図である。図５−４はターボポンプグループの横断立面図である。図５−５は反動タービン（不動）／空気ポンプの横断立面図である。図５−６は反動タービンの圧縮空気入口チャンバの横断立面図である。図５−７は反動タービンの固定、可動ベーンの断面平面図である。
【００２１】
Ｖベルト（１．４）を除き、上述の部品は全てステンレススチール素材である、というのも、空気や排ガス環境で使用されるからである。さらに、高速や高温で長時間の作動を行うため、空気ポンプのハブやベーンの素材は合金ステンレススチールが適切である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１によると、消音器がフロント・エンジン車両内の機関の直下にある触媒コンバータの下流に位置する場合、機関から消音器までの排気管を短くすることができる。よって、消音器前の排気圧力損失が最小になる。消音器への空気の流入が車両速度でしかも逆方向の場合、消音器は最適な効率を生じる。従って、プレキシガラス風洞を車両の下の前から後ろにかけて設け、消音器へ空気が均一に流入し、そこからガスを排出しなければならない。
【００２３】
図２によると、図１における消音器がフロント・エンジン車両内の機関の直下にある触媒コンバータの下流に位置する場合、機関から消音器までの排気管を短くすることができる。よって、消音器前の排気圧力損失が最小になる。空気の消音器への流入が車両速度でしかも逆方向の場合、空気は車両の底面に流れる。車両の構造により、入口の上流に短いプレキシガラス風洞があると、消音器への空気の流入がより均一になる。
【００２４】
図３−２と図３−２−１によると、電圧増幅器を使って生成される、車両用電池から電力供給される高圧直流電流で作動する高速電動機（１．１）は、電動機軸に固定されたプーリー（１．２）を使って、耐高速、耐温度Ｖベルト（１．４）を介して、空気ポンプ軸に固定された他のプーリー（１．３）にその駆動を伝達する。高速電動機は頭部支持部（１．５）を備え、電動機（１．１）を頭部で固定し、その固定レベルをＶベルトが確実に締め付けられるように調節する。同じ目的のために使用される他の支持部（１．６）は基盤上にある。支持部（１．５、１．６）は、電動機と空気ポンプを支持する特製の排気管（３．１）に不活性ガスアーク溶接によって固定される。
【００２５】
図３−２及び図３−２−２によると、本発明による消音器の作動に必要とされる高流速での空気の吸込みは、消音器の幅の広い方の端部で空気ポンプの２段軸流ファンの手段によって確実に行われる。これによって絶えず高速で時計回りに回転させることにより、高流速での空気の吸込みが可能となり、２段構造による、排気ガスと空気の混合の吸込み中とその排気システムへの排出中に発生する圧量損失に備えて、そのための必要な正圧を提供する。これは、機関の始動で開始され、機関の停止で停止される。圧力段を生成し、同一であるこれらのファン（２．３、２．４）及びそれらのハブ（２．１、２．２）は軸（２．５）と相互に連結している。軸は、自己潤滑性で、耐高速高温の軸受（２．６）の中央に置かれ、これによって、ファンは高速、最小摩擦で回転することができる。空気ポンプは軸に固定されるポンププーリー（１．３）によって電動機プーリー（１．２）から駆動を受ける。
【００２６】
図３−２及び図３−２−３によると、電動機及び空気ポンプを備える主要支持部を構成する特製の排気管（３．１）は、フランジ、シール及び相互連結構成要素（３．２）でベンチュリに連結する。空気ポンプ軸（２．５）及び軸受（２．６）を含む筐体の中心に固定されるガイドベーン（３．３、３．６）並びに軸流ファンに駆動を伝達するポンププーリー（１．３）は８つの方向全てに存在する。これらのガイドベーンは第１軸流ファン（２．１、２．３）によって生成されるエアフローの円周回転を中断させるためにも使用され、空気を第２ファン（２．２、２．４）にまっすぐ伝える。２段ファン（２）によって生成されるエアフローの円周回転を中断させ、排気管に沿って空気をまっすぐに伝えるために、互いに４５度の角度で円周に位置する８つのさらなるガイドベーン（３．５）が使用される。このフローに垂直に設置されるこれらのガイドベーン全てによって生じる流動抵抗はほんのわずかである。主要支持部と空気ポンプハブ／軸を支持する筐体ボディ（３．４）とを構成する排気管（３．１）にガイドベーンを固定するには、不活性ガスアーク溶接が使われる。
【００２７】
図３−２及び３−２−４によると、先に特許の与えられている有孔の表面領域を持ち、アクティブ騒音制御システムの構成要素を含む筐体ボディは、ベンチュリ空気吸込ノズル（５．１）の中心近くの点から円錐状に始まり、円柱状（４．２）に延在する。アクティブ騒音制御システムからなる構成要素は、２つのマイクと１つの音波発生装置を備える。第１のマイクは主要な音の強さと周波数を測定し、これらのデータを受信する騒音制御部は同じ強さで逆の周波数の音を発生させ、それらの間で発生する干渉によってノイズが確実に消えるようにする。音波発生装置の下流の空気と排気ガスの二次側に置かれた第２マイクによって行われる測定の結果、制御部にフィードバックを行って、音波発生装置の微調整を確実に行うようにする。その形状により、本発明による消音器では、空気及び排気ガスラインで大きな圧力降下を起こすことなく、このようなアクティブ騒音制御を使用することができる。有孔のボディから突出するインストルメント管（４．３）は、アクティブ騒音制御システムからなる構成要素を実行してその気密性を提供するために存在する。ガイドベーン（４．４、４．５）が２セットあり、その各々は、ベンチュリ空気吸込ノズル（５．１）の内部のアクティブ騒音制御システムを中心として、互いに円周に９０度の角度で位置し、筐体の円錐及び円柱部分を固定する４つのベーンからなる。これらのベーンの幅を比較的広く保つことによって、ベンチュリから吸い込まれる空気及び排気流の円周回転の中断と、それらの軸流ファンへのさらなる直接的な伝達が確実に行われるようになる。フローに垂直に設置されるこれらのベーンによって生じる流動抵抗はほんの僅かである。これらのベーンをベンチュリ（５．１）及び有孔の筐体ボディ（４）へ固定するためには不活性ガスアーク溶接が利用される。 
【００２８】
図３−２及び３−２−５によると、車両用電池から電力供給され、機関の始動と停止によってＯＮとＯＦＦにスイッチする電動機（１．１）によって駆動される高速空気ポンプ（２）によって発生する空気吸込は、それぞれベンチュリの空気吸込ノズル（５．１）を通って、ベンチュリのど部（５．２）に到達し、気体のベルヌーイの方程式によって、のど部内で空気の速度は音の速度まで上がる。のど部（５．２）においてこの速度で発生する圧力は理論的におよそ０．６ｂａｒ（ａ）であり、これによって近くに排気ガスが発生し、ベンチュリ吸込ノズル（５．１）に吸い込まれて膨張し、空気取り入れノズル（５．３、５．４）によって取り込まれた豊富な空気によって冷却され、空気ポンプを通って排気管に押し出される。空気取り入れノズル（５．３、５．４）からのど部領域に入ってくる空気の量は、その領域から吸い込まれる排気ガスの量の２０倍である。この比率の空気による排気ガスの冷却と希釈の結果、空気ポンプの周囲の温度は５０度以下に保たれ、下流のアクティブ騒音制御システム及び空気ポンプ部の構成要素は物理的及び化学的な影響にさらされない。前もって組みつけられたベンチュリ（５）は、そのより大きな方から消音器及び真空チャンバ（６）に挿入され、外部不活性ガスアーク溶接によってその両端部で消音器と真空チャンバボディ（６）に溶接される。のど部（５．２）の穴はのど部の出口の方に９度傾き、排気ガスの吸い込みが高速で容易に行えるようにし、ノズルの入口に向かって音波が反響しないようにする。
【００２９】
図３−２及び３−２−６によると、空気ポンプによって高流速で吸い込まれる大量の空気はベンチュリのど部（５．２）から抜き取られる。その間に、ベンチュリのど部（５．２）の周りの真空チャンバ（６．１）内の排気ガスは、のど部の中心に吸い込まれ、その後、大量のエアフローでベンチュリ空気吸込ノズル（５．１）の方に導かれる。一方で、有孔のベンチュリのど部（５．２）内部の音の周波数の、相互に円周状に交差する干渉により、排気ガスの音の強さレベルの大幅な低減が達成される。排気ガスの音の大きさは、機械的消音器と真空チャンバ（６．１）の内側を包む高密度のステンレススチールウール（６．２）によって大幅に低減される。円錐面から様々な周波数で反射する音波は、その間に周波数干渉を生じさせ、ステンレススチールウール（６．２）に入った後にその内部で発生する音の吸収によってその強さを失う。ステンレススチールウール（６．２）は微細なステンレススチール格子（６．３）で内側から包まれ、その周囲の真空媒体内へ分散しないようなっている。微細格子の周りを包む有孔の厚いステンレススチールシート（６．４）によって、この領域で発生する消音器の周波数干渉効果を増大することにより、さらに音の強さを下げることができ、その中の負圧に対して真空チャンバのエンドプレートを支持する。機械的消音器及び真空チャンバボディ（６．５）はその中で発生する負圧に耐え、また、対外的に強固に作られる。排気ガスの消音器への入口管（７．１）のすぐ下流に設置される円錐膨張部（７．２）により、排気ガスが真空媒体の中で膨張し、これにより、音波が円錐面に当たって消音器の周波数干渉降下が確実に増大する。
【００３０】
図４−２及び４−２−１によると、電圧増幅器を使って車両用電池から供給される高圧直流電流によって作動される高速電動機（１．７）の両端部から突出する軸の端部は、空気ポンプの２つの側のハブ（２．１、２．２）に入る。この電動機の作動原理は上述のものと同じで、それぞれ機関の起動と停止でＯＮ及びＯＦＦする。しかしながら、プーリーとベルトシステムがなく、電動機から直接駆動を得るため、簡素な形状をしている。この電動機に電流を流すケーブルは、風洞内にあるインストルメント管（１．８）によって保護される。この電動機の保護等級はＩＰ５４であり、これは、排気ガス下での円滑な作動を確実に行うことができる程度のものである。８つのガイドベーン（３．７）があり、これらは互いに４５度の角度で円周に位置し、特製の排気管（３．１）内の直流電動機を中心に固定される。これらのガイドベーンは第１段軸流ファン（２．１、２．３）によって生成されたエアフローの円周回転を中断するために同時に使用され、第２段軸流ファン（２．２、２．４）までのエアフローの直線的な動きが確実に行われるようにする。２段ファン（２）によって生成されたエアフローの円周回転を中断し、その空気を排気管沿いにまっすぐ伝えるために、第２段ファン（２．２及び２．４）の下流に、円周に互いに４５度の角度で位置する、８つのさらなるガイドベーン（３．５）が使用されてきた。フローに対して垂直に設置されるこれらのガイドベーンによって生じる流動抵抗は僅かである。これらのガイドベーンを排気管（３．１）と直流電動機（１．１）に固定するには、不活性ガスアーク溶接が用いられる。
【００３１】
図５−２及び５−２−１によると、入口（５）と出口（１０）で、排気システムにフランジとして連結される排気システムの部分（８．１、８．２、８．３、８．４）は、圧縮空気吸入システム（８．５、８．６）を備え、反動タービン （８．７）の不動のガイドベーンを固定する。通常よりも大きな容量を持つ車両の圧縮機又はターボ圧縮機機関エアチャージ部から得られる、もしくはこれが得られない場合には、本出願の装置のために特別に構成された圧縮部から得られる高流量の圧縮空気（およそ３ｂａｒ  ａｂｓ）は、入口チャンバ（８．６）内に蓄積され、安定化される。このチャンバに通じ、円周に分配されるタービンのガイドベーン（８．７）を通る圧縮空気は、反動タービンの可動ベーン（９．７）に向かって導かれる。反動タービンの固定ベーン（８．７）の製造過程は全て精密で、その許容差は極めて小さい。特製の排気管（８．１）には８つのガイドベーン（８．３）が円周に固定され、互いに４５度の角度で位置している。
【００３２】
図５−２及び５−２−２によると、反動タービンの固定されたベーン（８．７）によって導かれる高圧、高流量空気はタービンの可動ベーン（９．７）を回転させ、これによって、同じボディに固定されたポンプ構成要素（９．１から９．５）は全て、高速で時計回りに回転する。このため、空気と排気ガスの高流速の吸い込みはベンチュリ（５）から確保され、排気管を通して外に排出される。排気管とターボポンプグループの間できつく締め付けられている、高温環境に強い自己潤滑性の軸受は、最小の摩擦でターボポンプグループの回転を支持する。排気管及びその周囲に位置するベーンは、軸流ファン（９．２、９．４）によって生じた空気の流れの円周回転を中断するために使用され、空気を第２ファン（９．３、９．５）にまっすぐ伝える。空気ポンプセットの両端部に位置するファンは同じ角度の位置で回転ファンボディ（９．１）に固定され、それらの回転速度は反動タービンと同じである。ターボポンプボディ（９．６）の製造過程は精密で、それらの許容差は極めて小さい。  
【００３３】
図５−２及び５−２−３によると、反動タービン（８．７、９．７）内で膨張する高圧、高流量の空気により、ターボポンプグループは高回転速度に達し、減圧された圧力（１．０２ｂａｒ  ａｂｓ）でタービン膨張チャンバ（１０．１）に到達する。このチャンバは、高速、高流量空気と排気ガスの環境に、その中の部分的に有孔の排気管（１０．２）によって開口しており、このため、空気はこのチャンバから外に吸い込まれる。この管（１０．３）は径の許容差が大変小さなターボポンプグループのボディ内に入り、グループが早く回転している間に管の外側とチャンバとの間に摩擦のない締め付けを提供する。この部分の排気管内で２段ファン（９）によって生じる空気の流れの円周回転を中断して空気を排気管に沿ってまっすぐ伝えるために、互いに４５度の角度で円周に位置するガイドベーン（１０．４）をさらに８つ使用する。車体の端部まで延在する排気管は、この部分の端部に溶接又は嵌合する。
【符号の説明】
【００３４】
ｍ  機関
ｅ  排気管
ｋ  触媒コンバータ
ｓ  消音器
ｈ  空洞
１  電動機及び連結された駆動システム
１．１  高圧高速直流電動機
１．２  電動機の軸に固定されたプーリー
１．３  空気ポンプ軸に固定されたプーリー
１．４  プーリー間の動力伝達駆動Ｖベルト
１．５  直流電動機を固定してそのレベルを調節する部品
１．６  底から直流電動機を固定して支持する部品
１．７  空気ポンプを直接駆動する高圧高速直流電動機（ＩＰ５４）
１．８  空気ポンプを直接駆動する直流電動機に達するケーブルを保護するインストルメント管
２．２段、高速空気ポンプ（翼軸流ファン）
２．１  空気ポンプの段１のハブ
２．２  空気ポンプの段２のハブ
２．３  空気ポンプの段１のベーン
２．４  空気ポンプの段２のベーン
２．５  空気ポンプの軸
２．６  耐高速高温軸受システム（２ケ）
３．電動機と空気ポンプを有する特製の排気管
３．１  特製の排気管
３．２  フランジ、シール及び相互連結構成要素
３．３  底部と側面から空気ポンプ駆動構成要素の筐体ボディを固定し、エアフローの円周回転を防ぐフルガイドベーン（６ケ、４５度）
３．４  空気ポンプ駆動構成要素の筐体ボディ
３．５  空気ポンプの第２段の下流の排気管でエアフローの円周回転を防ぐさらなるガイドベーン（８ケ、４５度）
３．６  上部から空気ポンプ駆動構成要素の筐体ボディを固定し、エアフローの円周回転を防ぐダブルハーフガイドベーン（２ケ、４５度）
３．７  直流電動機をセンタリング、固定し、エアフローの円周回転を防ぐガイドベーン（８ケ、４５度）
４．アクティブ騒音制御システムの筐体ボディ
４．１  筐体ボディの円錐部
４．２  筐体ボディの円柱部
４．３  アクティブ騒音制御システムへのケーブル差込み用インストルメント管
４．４  筐体の円錐端部を固定し、エアフローの円周回転を防ぐガイドベーン（４ケ、９０度）
４．５  筐体の円柱端部を固定し、エアフローの円周回転を防ぐガイドベーン（４ケ、９０度）
４．６  ２つの側面をねじ締めした筐体カバー
５．ベンチュリ
５．１  ベンチュリ空気吸込円錐ノズル（内径比＝０，３０）
５．２  ベンチュリのど部（円筒形、有孔）
５．３  ベンチュリ空気取り入れ円錐ノズル（内径比＝０，４０）
５．４  ベンチュリ空気取り入れノズル入口（円筒形）
６．機械的消音器及び真空チャンバ
６．１  内部で排気ガスが膨張する真空チャンバ（円筒形）
６．２  真空チャンバの内側を覆う高密度、吸音、耐高温ステンレススチールウール
６．３  ステンレススチールウールが真空媒体内で分散するのを防ぎ、吸音を向上させる微細格子        
６．４  機械的な周波数干渉を可能にし、真空チャンバのエンドプレートを支持する厚い有孔のシート
６．５  真空チャンバ内の負圧に耐える、対外的に補強された、機械的消音器と真空チャンバ 
７．排気ガスの消音器への入口
７．１  排気ガス用吸気管
７．２  排気ガスの膨張円錐体 
８．圧縮空気システムと反動タービンの可動ベーンを有する特製の排気管
８．１  特製の排気管
８．２  フランジ、ガスケット及び相互連結構成要素
８．３  空気の円周回転を防ぐさらなるベーン（６ベーン、４５度）
８．４  フランジ、ガスケット及び相互連結構成要素
８．５  圧縮空気の流入を確実にするホース連結部
８．６  圧縮空気を保管してタービンに流入させるチャンバ
８．７  圧縮空気を導く固定（不動）ベーン
９．反動タービンの回転ベーン及びこれによって駆動される２段, 高速空気ポンプ（軸流ファン） からなるターボポンプグループ
９．１  ２段、高速空気ポンプのボディ
９．２  段１空気ポンプのハブ
９．３  段２空気ポンプのハブ
９．４  段１空気ポンプのベーン
９．５  段２空気ポンプのベーン
９．６  ターボポンプグループを備えるモノリシックボディ
９．７  ターボポンプグループの回転運動を確実に行うベーン
９．８  タービンの回転運動を支持する自己潤滑性の軸受
１０．タービン内で使用される空気がそこに通じ、そこを通って、ポンプから高速で流出する空気／排気流の混合まで到達するチャンバを備えた固定されたボディ
１０．１  タービン出口（膨張）チャンバ
１０．２  減圧空気の吸い込みを確実にし、空気ポンプを出る流れによって、タービンを回転させた後、チャンバに到達する有孔排気管  
１０．３  可動ターボポンプと固定された排気管の間の締め付けを確実にする排気管の一部
１０．４  空気ポンプの最後の段の後の排気管内での円周回転を防ぐさらなるベーン（８ケ、４５度）
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−２−１】
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【図３−２−２】
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【図３−２−３】
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【図３−２−４】
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【図３−２−５】
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【図３−２−６】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−２−１】
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【図５−２−２】
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【図５−２−３】
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【図５−３】
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【図５−４】
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【図５−５】
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【図５−６】
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【図５−７】
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【国際調査報告】
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