(57)【要約】【課題】従来の消音装置は、排気ガスを内壁に衝突させ乱流を発生させたり反射波の干渉により減衰させるので、エンジンの回転数が高くなると背圧が増加する事により排気の抵抗が高くなりエンジンの出力を低下させていた。【解決手段】排気の流れに滑らかな螺旋状の回転を与えるような位置に導入口を設置し円筒状膨張室内の隔壁に同心円状の孔を設けかつ排気の排出サイクルの周期と膨張室の内周を排気の圧力波が内壁に沿って周回する周期に同調させ相互に干渉し打ち消すように設定する事によりエンジンの出力を向上しつつ騒音をいっそう減衰させる消音装置を提供す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】
内燃機関からの排気を消音装置の円筒状膨張室に中心部を避け外接するように円筒の接線方向から導入口を設けた事を特徴とする消音装置。
【請求項２】
消音装置の円筒状膨張室の一方の端壁からある間隔を保った位置に導入口を設けたことを特徴とする請求項１に記載の消音器。
【請求項３】
円筒状膨張室の円筒の内周を排気の圧力波が内壁に沿って周回する周期とエンジンより放出される排気の圧力波の排出サイクルの周期に同期させ干渉により互いに打ち消すように設定する事により騒音を減衰させる事を特徴とする消音装置。
【請求項４】
少なくとも２系統の室へ分割するための中心隔壁に同心円状に複数の孔を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の消音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気口に装着する事により排気騒音を減少させるために装着される消音装置に関するもので、排気の騒音を低減させるだけでなく、効率よく排気を促進させる事によりによりエンジンの出力を向上させる事を特徴とするエンジン用の消音装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の消音装置に関するものを図４、図５に示す。ここで図４は、従来の消音装置の概略断面図である。また図５は、従来の消音装置の概略側面図を示す。
【０００３】
導入口８から導入された高温高圧の排気は、円筒状膨張室９で膨張し低温低圧のガスへと変化する。この時にエンジン特有の排気騒音が発生するが、円筒状膨張室９内で発生したこの騒音を膨張室管壁に衝突させ発生した乱流による抵抗効果や反射による干渉効果などにより減衰させながら小口径の排出口１０より大気中に放出する。
【０００４】
このように消音装置の構成要素としては、エンジンより排気を導入する導入口８と、排気の騒音を減衰させる円筒状膨張室９及び騒音の減衰した排気を大気中に放出する小口径の排出口１０より構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の消音装置は、排気騒音を減衰させようとして排気を内壁に衝突させ乱流を発生させたり反射波が相互にぶつかり合うように導入口８を設けて減衰させるので、エンジンの回転数が高回転になるほど排気の流れが悪くなり膨張室内部に大きな背圧を生じエンジンの出力を減少させてしまう。また、十分な消音効果を得ようとして排出口１０の口径を小さくすると背圧の増加を助長しエンジンの出力がさらに低下してゆくという問題点があった。ゆえに従来の消音装置は、使用条件に合わせて排気騒音かエンジンの出力のどちらかを犠牲にしてバランスをとりながら使用するという状況を強いられていた。また別途に複雑な共鳴室や吸音材を付加して複雑化したり大型化した構造のものも一部採用されているが、製造コストの増加ばかりでなく形状の大型化や重量増加等の使用条件への負担が増大してしまう。これゆえ本発明が解決しようとする課題は、簡略な構造であるにもかかわらず、排気騒音を低減しながらエンジンの出力を向上させる消音装置を開発する事を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンからの排気を消音装置の円筒状膨張室に外接するように円筒の接線方向から導入口を設け、排気が螺旋状に円筒内を回転しながら排出口に送出されるような構造を有する消音装置である。この方法により排気が螺旋状に円筒内を滑らかに回転しながら排出口に向かうため、排気の抵抗は減少しエンジンの出力は大幅に向上する。
【０００７】
円筒状膨張室の円筒の内周を排気の圧力波が内壁に沿って周回する周期とエンジンより放出される排気の圧力波の排出サイクルの周期に同期させ干渉させる互いに打ち消すように設定する事により騒音を一層減衰させる事が可能となる。
【０００８】
消音装置の円筒の端壁からある間隔を保った位置に導入口を設けるが、この位置は導入口側から螺旋状に円筒内を滑らかに回転しながら排出口に向かう排気の流れを促進してエンジンの出力の向上させると共に干渉による騒音の減衰作用をより増長させる事ができる位置に設定している。
【０００９】少なくとも２系統の室へ分割するための中間隔壁に同心円状に複数の孔を設ける排気構造とする事により、螺旋状の回転を乱す事なく効果的に整流しながら排出口へと導出する効果をもたらす事を可能としている。
【発明の実施の形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施例を示す概略断面図である。また図２は、本発明の実施例を示す概略側面図を示し、さらに図３は本発明の消音装置の中間隔壁の概略図である。ここで導入口１は円筒状膨張室３にこの円筒の接線方向から外接するようにかつ円筒側面と直交するように取り付けられた角柱状のパイプであり、このため挿入された排気は滑らかな螺旋状の回転流となって円筒状膨張室３内を回転しながら中間隔壁４に向かう。これにより、乱流発生を抑制したスムーズな排気流が中間隔壁４に到達する事になり余分な背圧を生じない。また、円筒の端壁２よりある間隔を保って導入口１が取り付けられているため、
円筒の端壁にて渦状の回転流が乱流となる事を防止し安定した回転慣性流となり導入口１側から螺旋状に円筒状膨張室３内を滑らかに回転しながら中間隔壁４に向かう排気の流れを促進してエンジン出力を一層向上させる事が可能となる。一方、中間隔壁４及び５には、図３の如く複数の孔７が同心円状に設けられているため、この中間隔壁４及び５に到達した螺旋状の回転流がこの孔を通過する時にさらに騒音は減衰されかつ排出口方向に向かう整流された抵抗の少ない排気流を得る事ができる。さらに４と同じ構造の中間隔壁５を再度通過させる事により排気の抵抗を抑えつつ一層の騒音の減衰を促進させる事が可能になる。これに加えて円筒状膨張室３の円筒の内周は、排気の圧力波が内壁に沿って周回する周期とエンジンより放出される排気の圧力波の排出サイクルの周期に同調させ相互に干渉し打ち消すように設定されており、騒音の減衰作用を一層増長させる事が可能となる。
【００１１】本発明の他の実施例としては、図１に示す中間隔壁４，５を必要に応じてどちらか１つにしたり、また３箇所以上導入して多段化してもよい。また孔数や孔のサイズは、使用するシステムに応じて増減したり、複数の同心円状かさらには中心から放射状に配置するなどさらに最適化しても良い。
【００１２】本発明の他の実施例としては、図１に示す導入口１を角柱状のパイプの形状以外に多角形や円筒や楕円状のパイプにしてもよい。
【実施例４】本発明の他の実施例としては、図１示す導入口１の角度を端壁２の面側より垂直以外の斜めの角度を持たせて取り付け、円筒状膨張室３内に滑らかな回転流を生じさせるように導入しても良い。またこの時、円筒状膨張室３内に回転流をスムーズに生じさせるように導入する導入口１の角度を可変出来るものとし、最適な角度を使用構造に合わせて設定できるフレキシブルな構造としても良い。
【００１３】本発明の他の実施例としては、図１示す導入口１と円筒状膨張室３の円筒側面との取り付け角度を垂直以外の任意の角度に設定しても良い。また円筒状膨張室３内に回転流をスムーズに生じさせるように導入する導入口１を可変できるものとし最適な角度を使用構造に合わせて設定できるフレキシブルな構造としても良い。
【００１４】本発明の他の実施例としては、図１示す導入口１の位置は、円筒状膨張室３内に回転流をスムーズに生じさせる事を促進させるような位置に最適化されて設定されるが導入口１の位置をシステムに合わせて可変できるフレキシブルな構造としても良い。
【００１５】円筒状膨張室３の円筒の内周は、排気の圧力波が内壁に沿って周回する周期とエンジンより放出される排気の排出サイクルの周期に同調させ相互に干渉し打ち消すように設定されるが、使用するシステムの取り付け位置等に合わせて相互に干渉し打ち消すようなエンジンの排出サイクルの周期のＮ倍又はＮ分の１倍（Ｎは整数）の大きさに任意に設定しても良い。
【発明の効果】
本発明による消音装置の効果を確認するために、２２ＣＣの２サイクルガソリンエンジンが搭載された産業用の無線操縦無人ヘリコプターに装着し、従来型消音装置と同一条件にて消音装置搭載後のヘリコプター総重量及び最大負荷荷重（ペイロード）、さらに６ｍの後方位置の距離での最大負荷荷重時の騒音レベルを比較した。結果として従来の標準消音装置の消音装置搭載後の総重量は、６．７８Ｋｇ（消音装置の自重は３２０ｇである）に対し本発明による消音装置の総重量は、６．７６Ｋｇ（消音装置の自重はほぼ３００ｇである）と軽量化されているにもかかわらず、従来の標準消音装置の最大負荷荷重は５．７ｋｇであったのに対して本発明による消音装置による最大負荷荷重は８．２ｋｇと約４０％以上の出力改善効果が確認された。
また最大負荷荷重時の騒音は、従来の標準消音装置では８４．５ｄＢに対し本消音装置では７８．８ｄＢとこれも改善がなされている事が確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消音装置の一実施例を示す概略断面図。
【図２】本発明の消音装置の一実施例を示す概略側面図。
【図３】本発明の消音装置の中間隔壁の一実施例を示す概略図。
【図４】従来型消音装置の一実施例を示す概略断面図。
【図５】従来型消音装置の一実施例を示す概略側面図。
【符号の説明】
１、導入口
２、端壁
３、円筒状膨張室
４、中間隔壁
５、中間隔壁
６、排出口
７、孔
８、導入口
９、円筒状膨張室
１０、排出口
【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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