(57)【要約】【課題】連続ガラス長繊維を直接充填する消音器の製造方法において、充填後にケーシングの開口から繊維が嵩膨張しはみ出して、開口部の閉塞加工が難しいという問題を解決する製造方法を提案する。【解決手段】外筒内に充填した連続ガラス長繊維の端部を含水後凍結させて、凍結状態において開口部の閉塞加工を行なう。【選択図】図１
2008069766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒の開口より繊維材料を噴入し外筒内に充填する工程と、
充填された積層繊維の少なくとも前記開口側の部分に液体を含侵させる工程と、
含侵した前記液体を凍結させる工程と、
該凍結状態において前記開口を閉塞する工程とを含む、
ことを特徴とする消音器の製造方法。
【請求項２】
前記含侵は、略鉛直に設置した前記外筒の上端開口より導入される液体による、
ことを特徴とする請求項１に記載の消音器の製造方法。
【請求項３】
前記上端開口に取り付けたキャップに配備した複数ノズル装置から、前記外筒内に前記液体と冷気が供給される、
ことを特徴とする請求項２に記載の消音器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、内燃機関等の消音器の製造方法に関し、詳しくは外筒内に繊維材料を噴入し充填する消音器の製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】  従来、内燃機関や燃焼装置等の排気管の途中に設けられる消音器においては、内部にガラス繊維の錯綜体であるグラスウールを充填し、その中に多数の通気孔を有するインナパイプを貫通配置した吸音型消音器が多用される。この構造においては、嵩張るグラスウールを所定密度まで圧縮しケーシング（外筒）内へ充填するので、量産工程では手間のかかる難作業であった。そこで、最近では充填作業を容易化するとともに飛散防止を企図し、連続ガラス長繊維を消音器内へ直接吹込んで積層し、消音器内で吸音層を形成する工法、所謂直接充填法が採用されることが増えている。【０００３】  例えば、特公平４−５６３１９号公報記載の直接充填法においては、ガラス多繊維の連続ストランドと圧縮空気をノズル内へ導入し、ノズル内で連続単繊維に解繊した後にケーシング内へ吹き込み、その積層によって吸音層を形成する消音機の製造方法が開示されている。また、吹き込み時にはインナパイプ通気孔からインナパイプを介して外筒内の空気を排出し、ガラス長繊維をケーシング内へ積極吸引することも開示されている。【０００４】  一方、特開２００３−２１４１３４号公報においては、連続ガラス長繊維を可燃性の袋体に詰めてから袋体ごとケーシング内に設置し、消音器としての使用初期に袋体を焼失させることで消音機内に吸音層を形成する工法が開示されている。【０００５】
【特許文献１】特公平４−５６３１９号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４１３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、特許文献１に記載の直接充填法では、充填後にケーシングの両端開口を端板で閉塞して消音器とするのであるが、充填終了直後からガラス繊維が嵩膨張して両端開口からはみ出し、端板が装着困難になるという問題が発生する。例えば、図８のように予め一端開口（図下方）をネッキング加工で閉塞したケーシングに直接充填したとしても、依然として他方開口８１からのはみ出し（膨出部８２）は阻止できない。はみ出しはゆっくりと発生するが、通常は次工程である端部閉塞工程の開始までの時間ではみ出てしまい、それを手や治具で押し込む作業が必要となる。押し込み作業は無駄な工程である上に、せっかくの連続長繊維の折損を惹起する。また、押し込み作業の存在により、製造ラインの自動化が困難である。【０００７】  特許文献２に記載の充填法では、ケーシングからのはみ出し問題は発生しないが、袋体に連続ガラス長繊維を圧縮しつつ詰める作業は依然として困難な作業であり、それに上記直接充填法を適用したとしても、袋からのはみ出し問題に置き換わるだけである。更に、袋体焼失による異臭発生やセンサ誤作動等の懸念があるとともに、焼失後に連続ガラス長繊維が所定密度でケーシング全域に充填される保証はない。もとより、袋体の存在自体がコスト的、作業工程的に無駄である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記課題を解決するため、本発明は請求項１記載のように、消音器の製造方法において、外筒の開口より繊維材料を噴入し外筒内に充填する工程と、充填された積層繊維の少なくとも前記開口側の部分に液体を含侵させる工程と、含侵した液体を凍結させる工程と、凍結状態において開口を閉塞する工程とを含むことを特徴とするものである。【０００９】  また、請求項２に記載のように、含侵は略鉛直に設置した外筒の上端開口より導入される液体によるとよい。【００１０】  また、請求項３に記載のように、上端開口に取り付けたキャップに配備した複数ノズル装置から、外筒内に液体と冷気を供給するとよい。
【発明の効果】
【００１１】  本発明は上述のように構成されているので、以下に記載の効果を奏する。即ち、請求項１に記載の消音器の製造方法においては、充填された積層繊維の開口側端部が凍結するとともに外筒たるケーシングに固着するので、積層繊維の嵩膨張とケーシング内移動が阻止される。積層状態のままで留まる数分間に端部を閉塞してしまえば、はみ出しに煩わされることなく閉塞工程を遂行できる。もちろん、押し込み作業も不要である。【００１２】  また、請求項２記載の消音器の製造方法においては、充填された積層繊維の上方から液体が垂下供給されるので、重力によって含侵が促進され、積層繊維の上面から下方へ所定範囲に亘る含侵が促進される。したがって、積層繊維上端面とその直下部を確実に凍結できる。【００１３】  また、請求項３記載の消音器の製造方法においては、上端開口に取り付けたキャップに設けた複数ノズル装置のいくつかから液体が外筒内に供給されて含侵がなされ、直後に別のノズル装置によって冷気が供給され凍結されるので、積層繊維のはみ出しを抑止しつつ液体と冷気の外部漏出を確実に防止できる。【００１４】  以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。【００１５】  図１乃至図５にて、第１の実施例を説明する。先ず図示しない準備工程にて、消音器のケーシングたる外筒１内の一端開口（図の下方）にスピニング加工等を施してネッキング状テーパ部２を形成するとともに、外筒１及びテーパ部２を貫通しインナパイプ４を配する。インナパイプ４はテーパ部２と連続する直管部３に嵌合され、溶接等で気密に固着される。インナパイプ４周面には一定範囲に亘って多孔群５が穿設されており、多孔群５を覆うようにステンレスウール層６が巻設されている。ステンレスウール層６等の金属錯綜体は積層繊維１３への伝熱緩和手段として設けられることが多いが、不要であれば省略してもよい。【００１６】  そして、図１のように、外筒１を図示しないクランプ手段にて略鉛直に保持する。外筒１の上端開口１２には、脱着自在なキャップ７が気密に嵌合されている。キャップ７の中央部内面には凹部８が形成されており、凹部８内にはインナパイプ４の上端が嵌合し閉塞される。キャップ７には、繊維材料たる連続ガラス長繊維（以下、連続長繊維）の吹き込み手段であるノズル装置９が、複数本貫通固定されている。また、インナパイプ４下端には、脱着自在な管状の吸引手段１４が外嵌されている。キャップ７及び吸引手段１４は、ゴムや樹脂等の弾性体であることが望ましい。なお、連続長繊維の解繊及び供給は、周知技術を援用すればよい。解繊はノズル装置９内で行なってもよいし、図示しない上流の供給過程においても構わない。【００１７】  このようにセットした状態で、各ノズル装置９から解繊された連続長繊維１１を圧縮空気に乗せて空間１５内へ噴き出すと同時に、吸引手段１４にて多孔群５及びインナパイプ４を介して空間１５内の空気を強制的に吸引し排出する。連続長繊維１１は順次下降して底面から堆積し、吸音層たる積層繊維１３を形成する。堆積後も上方から吹き込まれる圧縮空気と強制排出空気とによって積層繊維１３の密度が維持され、必要量を吹き込んだ時点で、所期の充填密度を実現できる。【���０１８】  以上のような工程にて所定量の連続長繊維１１の充填を完了し、図２の状態を得る。積層繊維１３の上面２２の上には、残余空間２３が形成されている。充填完了と同時に積層繊維１３は復元（嵩膨張）を開始し残余空間２３を満たそうとするが、ゆっくりと上面２２が上昇するので、後述のキャップ７からキャップ８への交換に要する数秒間であれば、外筒１からのはみ出しは起こらない。次いで、外筒１からキャップ７を取り外す。なお、充填完了時には連続長繊維１１の吹き込みを停止すると同時に空気排出（吸引）も停止してよいし、積層維持のために空気排出を継続しても構わない。また、充填完了直前に上流で連続長繊維１１を切断してもよいし、充填前に所定長に切断しておいてもよい。【００１９】  次に、図３にて含水工程を説明する。キャップ７に替えて、外筒１上端にキャップ３０を素早く嵌合する。キャップ３０には、液体ノズル装置３２と冷気ノズル装置３４がそれぞれ複数本貫通固定されている。そして液体ノズル装置３２先端の噴出口３３から、所定量の液体、例えば水をスプレーして、積層繊維１３の上部に一定厚さに亘って含侵させる。含侵が周方向で均等となるように、液体ノズル手段３２を周方向に複数設置することが好ましい。あるいは、外筒１とキャップ３０を相対回転させながらスプレーしてもよい。液体の微細な霧状化を望む場合には、噴出口３３直下に超音波振動子を配して、超音波で霧化と浸透を促進させてもよい。液体としては水が好ましいが、水成分を主体とし、バインダー機能を持たせるために若干のエーテルやアルコール系の揮発性有機溶液成分等を混入させてもよい。何れにせよ、乾燥後に異物が残留しないことが肝要である。【００２０】  液体の含侵直後に、冷気ノズル装置３４先端の噴出口３５からマイナス数十℃の冷気を噴出し含侵液体を一気に凍結（氷化）させ、図４における凍結層４０を得る。これによって、積層繊維２２上部の嵩膨張が阻止されるとともに、積層繊維２２上部と外筒１内面とが固定される。したがって、積層繊維の非凍結部分が嵩膨張しようとしても、凍結層４０に抑えられて膨張できない。この状態は、凍結層４０が溶解（解凍）するまで持続される。冷気の生成には、ボルテックスクーラー等周知の冷却装置を援用すればよいが、瞬時に凍結層４０を形成できるだけの低温かつ大量の冷気を得られることが慣用である。また、凍結させる範囲（厚さ）は、所望期間だけ嵩膨張を抑制できる最低限で構わない。【００２１】  次に、図５の開口閉塞工程に移る。この実施形態においては、外筒１の上端開口に閉塞端板たるアウタプレート５１を嵌合するとともにインナパイプ４上端をバーリング５２に嵌合して、溶接部５３において全周を隅肉溶接する。このように端部が閉塞された後にやがて凍結部４０が溶解し、積層繊維が嵩膨張し空間５４を埋め尽くして、消音器５０が完成する。凍結部４０の溶解・乾燥には、溶接部５３からの伝熱も寄与する。なお、外筒１とアウタプレート５１の固定は、各種溶接に限らずカーリング等の塑性カシメ工法を用いても構わない。また、積層繊維が嵩膨張して空間５４を埋め尽くした時に最適充填密度（例えば１３０ｋｇ／ｍ３）となるよう、吹込み完了時の積層繊維密度を大き��に設定しておくとよい。【００２２】  図６は、第２の実施形態における端部閉塞工程を示す。第１の実施形態とは、端部閉塞工程のみが異なる。外筒１の上端部にスピニング加工やスエージング加工によってネッキングを施し、テーパ部６１と直管部６２を一体的形成した消音器６０を得る。この実施形態においても、ネッキング加工の発生熱で凍結部４０の解凍・乾燥が促されるという副次効果が期待される。特に、ワーク回転式のスピニング加工を用いる場合においては、回転ではみ出しが誘発されることを防止でき、メリットが大きい。なお、スピニング加工法は、同軸、偏芯、傾斜、捩れ等の公知の工法を適宜援用すればよい。【００２３】  図７に示す第３の実施形態は、図１における繊維充填工程の吸引方法を変更したものであって、充填が終了し上部キャップ及びノズル装置を除去した中間体７０の完成状態を示す。鉛直保持された外筒７１の下端開口に吸引装置７７が気密に嵌合装着され、吸引装置７７の受け面７８に設けられた吸引孔７９及び吸引路８０を介して外筒７１内の空気が吸引され排出される。インナパイプ７２は多孔群７３を有するとともにステンレスウール層７４が巻設され、下端は吸引装置７７によって閉塞されている。したがって、繊維充填時の吸引は多孔群７３ではなく吸引孔７９を介して行なわれるので、積層繊維７５全体の均一な堆積を形成し保持するのに適する。【００２４】  なお、上述の実施形態ではノズル装置を有するキャップ７と液体ノズル装置３２及び冷気ノズル装置３４を有するキャップ３０とを交換したが、これに限らず、共通のキャップを装着したままでノズル装置を差し替えてもよいし、唯一のキャップに全種類のノズルを装備し交換を省略してもよい。はみ出しが発生しやすい繊維材料の場合には、キャップ非交換は有用である。また、外筒の両端にキャップを嵌合し、積層繊維の両端を一度に凍結させ、各端部の閉塞工程を連続して実施してもよい。【００２５】  外筒は多重構成でもよいし、断面形状も円に限らず任意であるうえに、外筒の軸とインナパイプの軸が非同軸でも構わない。更に、外筒内をセパレータ（隔壁）で区切って特定の部屋に繊維充填してもよいし、複数種類の繊維を内外層に分けて充填してもよい。あるいは、触媒担体を内蔵して触媒コンバーター体型消音器としてもよい。【００２６】  以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更があっても、本発明に包含される。また、適用対象は車両等の消音器の製造方法に限定するものではなく、汎用燃焼装置や燃料電池等、あらゆる消音器の製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態に係る繊維充填工程の断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る繊維充填工程終了時の断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る液体含侵工程の断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る凍結工程の断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る端部閉塞工程の断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る端部閉塞工程の断面図である。
【図７】第３の実施形態に係る繊維充填工程終了時の断面図である。
【図８】従来のはみだし状態を現す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】１，７１  外筒
２，６１  テーパ部
２３  残余空間
３，６２  直管部
４，７２  インナパイプ
５，７３  多孔群
６，７４  ステンレスウール層
７，３０  キャップ
８  凹部
９  ノズル装置
１０，３３，３５  噴出口
１１  連続長繊維
１２  上端開口
１３，３１，７５  積層繊維
１４，７７  吸引手段
１５，３１，５４，７６  空間
２２  上面
４０  凍結層
５０，６０  消音器
５１  アウタプレート
５２  バーリング部
５３  溶接部
７０  中間体
７８  受け面
７９  吸引孔
８０  吸引路
【図１】
2008069766.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008069766.tif 000007
【図６】
2008069766.tif 000008
【図７】
2008069766.tif 000009
【図８】
2008069766.tif 000010