(57)【要約】【課題】簡素な構造改変のみで、圧力損失を増大させることなく排気ガスの流下も円滑で、エンドプレート等への排気ガスの直接的な衝突を防止して、気流音や放射音の発生の少ない低コストな排気消音器を提供することを目的とする。【解決手段】併設された複数のパイプ５、６、７内を順次排気流が流下するように構成された消音器１において、エンドプレート２に近接する前記パイプの少なくとも１つ６の下流側開口部を多数の小孔９を穿設した多孔分散器８により閉塞するとともに、該多孔分散器８における小孔９の開口面積の総和を少なくとも前記パイプ６断面積の３倍を確保するように構成したことを特徴とするもので、排気ガスは総和が充分な小孔９の開口面積を通じて、ストレスを生じさせる圧力損失の増大を招くことなく、拡張室内に放射・分散され、エンドプレート２等への排気ガスの直接的な衝突を有効に防止して、気流音や放射音の発生を低減させることができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
併設された複数のパイプ内を順次排気流が流下するように構成された消音器において、エンドプレートに近接する前記パイプの少なくとも１つの下流側開口部を多数の小孔を穿設した多孔分散器により閉塞するとともに、該多孔分散器における小孔の開口面積の総和を少なくとも前記パイプ断面積の３倍を確保するように構成したことを特徴とする排気消音器。
【請求項２】
前記多孔分散器の径をパイプの径より大きく形成したことを特徴とする請求項１に記載の排気消音器。
【請求項３】
前記多孔分散器の径をパイプの下流側開口部からテーパ状に拡大させたことを特徴とする請求項２に記載の排気消音器。
【請求項４】
前記多孔分散器の径をパイプの下流側開口部からテーパ状に拡大させた後、所定径に形成したことを特徴とする請求項２に記載の排気消音器。
【請求項５】
前記多孔分散器を球面形状としたことを特徴とする請求項２に記載の排気消音器。
【請求項６】
前記多孔分散器におけるエンドプレート側を無孔有底状の閉塞構造としたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の排気消音器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、併設された複数のパイプ内を順次排気流が流下するように構成された排気消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジンからの排気ガスはエキゾーストパイプを通じて大気中に排出されるが、エンジンに直結したエキゾーストパイプからの排気音が大きいため、通常はエギゾーストパイプの末端部に消音器（マフラ）が配設されている。一般に消音器長が大きいほど消音効果が高いため、通常、併設された複数のパイプ内を順次排気流が流下するように構成される。つまり、図５の第１従来例に示すように、閉じた空間に構成された消音器２１は、前壁２２、後壁２３および隔壁２４により複数の部屋（拡張室）に区画されるとともに、これら前後壁２２、２３および隔壁２４により互いに略平行に併設された複数の入口パイプ２５、リターンパイプ２６および出口パイプ２７が保持される。
【０００３】
図面左側から図示省略のエキゾーストパイプを通じてエンジン排気ガスが矢印のように入口パイプ２５に流れ込んでくる。入口パイプ２５を抜けて第１拡張室２８にて拡張され、出口エンドプレートとして作用する後壁２３にて向きを変えてリターンパイプ２６内に流れ込む。排気ガスはリターンパイプ２６内を逆方向に流下して消音された後にリターンパイプ２６を抜けて第２拡張室２９にて拡張され、入口エンドプレートとして作用する前壁２２にて向きを変えて出口パイプ２７内に流れ込む。かくして、排気流は長大な流下経路によって効果的に消音されて大気中に放出される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１５７１２号公報（段落３３および３４ならびに図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５の第１従来例のものでは、排気流が各パイプから抜けて拡張室に拡張放出される際の急激な流路変更により、また、拡張室から下流のパイプへの流入の際の急激な流路抵抗によって大きな音が発生する。特に、リターンパイプ２６から入口エンドプレートとして作用する前壁２２への排気ガスの衝突により、前壁２２を加振して、気流音や放射音を発生させ、消音器の外部に漏れて耳障りな騒音を発生させていた。そこで、これらの消音を目的として、図６に示した第２従来例のもののように、消音器３１におけるリターンパイプ３６の下流側端部を第２拡張室４０内にまで延長した延長部３８を設け、該延長部３８の周面に多数の小孔３９を穿設したもの等が提案された。しかしながら、該第２従来例のものでは、ある程度の気流音の低減効果が得られるものの、圧力損失が大きいものであった。該圧力損失を小さく抑制しようとすると、小孔３９の穿設密度を大きくするか、小孔３９の径を大きくする必要があって、強度上に問題を残した。
【０００６】
そのようなことから、図７の第３従来例に示すように、上記特許文献１である特開平１１−３１５７１２号公報に開示された排気消音装置が提案された。この装置は排気騒音低減と排気損失低減を目的としてなされたもので、第１テールチューブ４８と第２テールチューブ５３が二重筒状に配設され、第１バスチューブ５０の排気ガス排出側に排圧感応バルブ５２を備え、インレットチューブ４７から流入した排気ガスについて、第１容積室４２内の圧力が所定圧力以内の時には排圧感応バルブ５２が閉じて、第１容積室４２および多孔部５４を経て第１テールチューブ４８のみから排出ガスを排出し、所定圧力以上ではさらに排圧感応バルブ５２が開いて、第２容積室４３を経て第２テールチューブ５３からも排気ガスを排出するように構成したものである。しかしながら、この第３従来例のものは、構造が複雑になりコストアップを招いた。
【０００７】
そこで、本発明は、前記従来の排気消音器の課題を解決し、簡素な構造改変のみで、圧力損失を増大させることなく排気ガスの流下も円滑で、エンドプレート等への排気ガスの直接的な衝突を防止して、気流音や放射音の発生の少ない低コストな排気消音器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、併設された複数のパイプ内を順次排気流が流下するように構成された消音器において、エンドプレートに近接する前記パイプの少なくとも１つの下流側開口部を多数の小孔を穿設した多孔分散器により閉塞するとともに、該多孔分散器における小孔の開口面積の総和を少なくとも前記パイプ断面積の３倍を確保するように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記多孔分散器の径をパイプの径より大きく形成したことを特徴とする。また本発明は、前記多孔分散器の径をパイプの下流側開口部からテーパ状に拡大させたことを特徴とする。また本発明は、前記多孔分散器の径をパイプの下流側開口部からテーパ状に拡大させた後、所定径に形成したことを特徴とする。また本発明は、前記多孔分散器を球面形状としたことを特徴とする。また本発明は、前記多孔分散器におけるエンドプレート側を無孔有底状の閉塞構造としたことを特徴とする。
【０００９】
以上の解決手段によって、パイプの下流側開口とエンドプレートとの間に大きなスペースがない場合でも、パイプの径に比較して開口面積の総和が大きく取れる小孔を通じて、圧力損失を増大させることなくパイプからの排気ガスを円滑に流下させつつ、放射方向等に効果的に分散させることで、エンドプレート等への排気ガスの直接的な衝突を有効に防止して、気流音や放射音の発生を低減させることができる。
【００１０】
【実施の形態】
以下、本発明の排気消音器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の排気消音器の第１実施の形態を示すもので、排気消音器の概略全体断面図である。本発明の排気消音器の基本的な構成は、図１に示すように、併設された複数のパイプ５、６、７内を順次排気流が流下するように構成された消音器１において、エンドプレート２に近接する前記パイプ５、６、７の少なくとも１つ（図１の場合、パイプ６）の下流側開口部を多数の小孔９を穿設した多孔分散器８により閉塞するとともに、該多孔分散器８における小孔９の開口面積の総和を少なくとも前記パイプ６断面積の３倍を確保するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
以下に詳述する。消音器１は略平行に併設された複数のパイプを備える。これらのパイプは、図示省略のエギゾーストパイプの末端部に接続された入口パイプ５、少なくとも１本のリターンパイプ６および下流が大気中に開放された出口パイプ７とからなる。消音器１の本体部は、円形や楕円形周面と、フラットな前後の前壁（入口エンドプレート）２および後壁（出口エンドプレート）３とから閉断面の管状体に構成される。本体部内は例えば１つの隔壁４の配設により２つの閉じた部屋に区画されるとともに、これらエンドプレート２、３および隔壁４により各パイプ５、６、７が保持される。出口側の部屋は第１拡張室１０、入口側の部屋は第２拡張室１１として構成される。
【００１２】
このようにして併設された複数のパイプ５、６および７内を、拡張室での排気流の拡張および拡張室からパイプ内への流入を繰り返して、順次排気流が流下するように構成されている。図示の例ではリターンパイプ６の下流側開口部近傍について多孔分散器８を配設しているが、入口パイプ５の下流側開口部にも施すこともできる。該多孔分散器８の周面に穿設される小孔９は円形に限らず長円形等適宜の形状も採用され得る。また、多孔分散器８の径はリターンパイプ６の径より大きく形成され、通気抵抗の影響が少なくなることが実験により確認されているところの、多孔分散器８における小孔９の開口面積の総和をリターンパイプ６の断面積の３倍以上となるように構成される。また、本実施の形態では、多孔分散器８におけるエンドプレート２側を無孔有底状の閉塞構造とした。
【００１３】
このような構成により、エギゾーストパイプから入口パイプ５に流入した排気ガスは、入口パイプ５を抜けて第１拡張室１０にて拡張され、出口エンドプレート３にて向きを変えてリターンパイプ６内に流れ込む。排気ガスはリターンパイプ６内を逆方向に流下して消音された後にリターンパイプ６を抜け、第２拡張室１１内に配設されて多数の小孔を穿設した大径の多孔分散器８内に拡張する。排気ガスは該多孔分散器８内にて総和が充分な小孔９の開口面積を通じて、ストレスを生じさせる圧力損失の増大を招くことなく、第２拡張室１１内に放射・分散される。これによって、エンドプレート等への排気ガスの直接的な衝突を有効に防止して、気流音や放射音の発生を低減させることができる。多孔分散器８を放射方向に放出された排気ガスは第２拡張室１１で拡張され、入口エンドプレート２にて向きを変えて出口パイプ７内に流れ込む。かくして、排気流は長大な流下経路によって効果的に消音されて大気中に放出される。このように、リターンパイプ６の下流側開口部が入口エンドプレート２に近接配置されていても、排気流によって入口エンドプレート２に加振および乱流による放射音や気流音が発生することが抑制されることは無論のこと、多孔分散器８からの排気ガスが圧力損失の増大を伴うことなく放射方向に円滑かつ適度に分散されて、騒音および背圧上昇が抑制される。
【００１４】
図４は多孔分散器８における小孔９の開孔率と通気抵抗増加率との関係の実験データを示す図である。図から理解されるように、孔分散器８の開孔率を１．５〜６の範囲で４種類の孔形状として通気抵抗の増加率を計測した。その結果、孔形状に関わらず、開孔率を３倍以上とすれば、通気抵抗の悪化が見られないことが確認できた。
【００１５】
図２は本発明の排気消音器の第２実施の形態を示すもので、排気消音器の概略全体断面図である。本実施の形態のものは、多孔分散器８の径をリターンパイプ６の径より大きく形成するのに、多孔分散器８の径をリターンパイプ６の下流側開口部からテーパ状に拡大させた後、一定の所定径に形成したことを特徴とする。つまり、恰かも瓶状体の縮小径の口部をリターンパイプ６の下流側開口部に接続した態様を有するものである。なお、多孔分散器８における小孔９の開口面積の総和を少なくとも前記リターンパイプ６の断面積の３倍を確保するすることができるなら、図示はしないが、多孔分散器８の径をリターンパイプ６の下流側開口部からテーパ状に拡大させたものとすることもできる。このような構成により、リターンパイプ６の下流側開口部から流出した排気ガスはテーパ状に拡大する多孔分散器８の外周壁に沿ってガイドされつつ円滑に拡張分散され、該テーパ部にも穿設された多数の小孔９を通じて第２拡張室１１内に排気ガスが円滑に放出分散される。
【００１６】
図３は本発明の排気消音器の第３実施の形態を示すもので、排気消音器の概略全体断面図である。本実施の形態のものは、多孔分散器８の径をリターンパイプ６の径より大きく形成するのに、多孔分散器８を球面形状としたことを特徴とする。図示の例では、入口エンドプレート２側の底部にも小孔９が穿設されているが、多孔分散器８における小孔９の開口面積の総和を少なくとも前記リターンパイプ６の断面積の３倍を確保するすることができるなら、入口エンドプレート２側を無孔有底状の閉塞構造としてもよい。つまり、入口エンドプレート２側の底部には小孔９を穿設せずに、入口エンドプレート２に直接排気ガスを衝接させないようにして、気流音や放射音の発生をより効果的に低減させることもできる。このような構成により、リターンパイプ６の下流側開口部から多孔分散器８内に流出・拡張した排気ガスは球面形状の多数の小孔９からあらゆる方向にて第２拡張室１１内に放出分散され、気流音や放射音の発生がさらに有効に低減する。
【００１７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、断面形状を含む消音器本体部の形状、併設される複数のパイプの配置および消音器本体である入口および出口エンドプレートおよび隔壁への各パイプの設置形態、パイプ内の消音構造、拡張室の形状、各パイプを通じた排気流の流下形態、多孔分散器の形状およびパイプとの接続形態、多孔分散器における小孔の穿設形態等については適宜選定できる。
【００１８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、併設された複数のパイプ内を順次排気流が流下するように構成された消音器において、エンドプレートに近接する前記パイプの少なくとも１つの下流側開口部を多数の小孔を穿設した多孔分散器により閉塞するとともに、該多孔分散器における小孔の開口面積の総和を少なくとも前記パイプ断面積の３倍を確保するように構成したことにより、排気ガスは総和が充分な小孔の開口面積を通じて、ストレスを生じさせる圧力損失の増大を招くことなく、拡張室内に放射・分散され、エンドプレート等への排気ガスの直接的な衝突を有効に防止して、気流音や放射音の発生を低減させることができる。
【００１９】
また、前記多孔分散器の径をパイプの径より大きく形成した場合は、多孔分散器における小孔の開口面積の総和を余裕をもって充分に大きく確保することができ、設計の自由度が大きく採れる。
さらに、前記多孔分散器の径をパイプの下流側開口部からテーパ状に拡大させた場合は、パイプの下流側開口部から流出した排気ガスをテーパ状に拡大する多孔分散器の外周壁に沿ってガイドしつつ円滑に拡張分散して、該テーパ部にも穿設された多数の小孔を通じて拡張室内に排気ガスを円滑に放出分散できる。　　さらにまた、前記多孔分散器の径をパイプの下流側開口部からテーパ状に拡大させた後、所定径に形成した場合は、排気ガスをテーパ状に拡大する多孔分散器の外周壁に沿ってガイドしつつ円滑に拡張分散するとともに、該テーパ状部からすぐに所定径の多孔分散器として多数の小孔の開口面積を確保できる。
【００２０】
また、前記多孔分散器を球面形状とした場合は、排気ガスが球面形状に穿設された多数の小孔からあらゆる方向に放出分散され、気流音や放射音の発生がさらに有効に低減される。
さらに、前記多孔分散器におけるエンドプレート側を無孔有底状の閉塞構造とした場合は、入口エンドプレート等に直接排気ガスを衝接させないようにして、気流音や放射音の発生をより効果的に低減させることができる。
かくして本発明によれば、簡素な構造改変のみで、圧力損失を増大させることなく排気ガスの流下も円滑で、エンドプレート等への排気ガスの直接的な衝突を防止して、気流音や放射音の発生の少ない低コストな排気消音器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気消音器の第１実施の形態を示す概略全体断面図である。
【図２】本発明の排気消音器の第２実施の形態を示す概略全体断面図である。
【図３】本発明の排気消音器の第３実施の形態を示す概略全体断面図である。
【図４】本発明の多孔分散器におけるあ小孔の開孔率と通気抵抗増加率との関係の実験データを示す図である。
【図５】従来の消音器を示す概略全体断面図である。
【図６】改良された第２従来例の消音器を示す概略全体断面図である。
【図７】さらに改良された第３従来例の消音器を示す概略全体断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　排気消音器
２　　　　　前壁（入口エンドプレート）
３　　　　　後壁（出口エンドプレート）
４　　　　　隔壁
５　　　　　入口パイプ
６　　　　　リターンパイプ
７　　　　　出口パイプ
８　　　　　多孔分散器
９　　　　　小孔
１０　　　　　第１拡張室
１１　　　　　第２拡張室
【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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【図６】
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【図７】
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