(57)【要約】【課題】排気ガス温度の低下を抑制でき、しかも長期間にわたって安定して優れた消音性能を維持することのできる排気マニホールドを提供する。【解決手段】排気マニホールド１は、内管５及び外管６よりなる本体部２と、フランジ部３とを備えている。内管５は、外管６よりも薄肉に形成されており、外管６及び内管５間の隙間には、セラミック紙層２１が設けられている。このセラミック紙層２１は、排気マニホールド１の長手方向全域にわたって設けられている。内管５には、複数の孔２２が形成されている。内燃機関９が使用に供された場合、熱によりセラミック紙層２１が焼成され炭化する。この炭化により、セラミック紙層２１が、微細な多数の孔を具備してなる多孔質セラミック層へと変化する。多孔質セラミック層は、酸化等による経時劣化を起こさないため、長期間にわたって安定した消音性能を維持することができる。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に取付けられ、該内燃機関からの排気を導出可能な内管と、
前記内管よりも外周側に設けられた外管とを具備してなる排気マニホールドであって、
前記内管と外管との間に、焼成されることによって構成されてなる多孔質セラミック層を介設したことを特徴とする排気マニホールド。
【請求項２】
内燃機関に取付けられ、該内燃機関からの排気を導出可能な内管と、
前記内管よりも外周側に設けられた外管とを具備してなる排気マニホールドであって、
前記内管と外管との間に、セラミックを填料として抄造したパルプを原料としてなるセラミック紙を介在せしめ、該セラミック紙を焼成することで、前記内管と外管との間に多孔質セラミック層を設けるようにしたことを特徴とする排気マニホールド。
【請求項３】
内燃機関に取付けられ、該内燃機関からの排気を導出可能な内管と、
前記内管よりも外周側に設けられた外管とを具備してなる排気マニホールドであって、
前記内管と外管との間に、セラミックを填料として抄造したパルプを原料としてなるセラミック紙を介在せしめ、前記内燃機関からの熱により前記セラミック紙が焼成されることによって多孔質セラミック層が形成されるよう構成したことを特徴とする排気マニホールド。
【請求項４】
前記内管又は外管に、１又は複数の孔を形成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の排気マニホールド。
【請求項５】
前記多孔質セラミック層が長手方向に沿ってほぼ全域に及ぶようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排気マニホールド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関からの排気を導出する排気マニホールドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、排気マニホールドは、エンジンのシリンダヘッドに取付けられる。そして、エンジンの複数の気筒に連通する複数の排気ポートから導出される排気ガスが、排気マニホールドを経ていわゆる１本の排気パイプの方へと導出される。
【０００３】
近年、排気マニホールドを、内管と外管とから構成する所謂二重管構造とすることが考えられている。このように二重管構造を採用することで、内管と外管との間に空気層が形成され、かかる空気層が一種の断熱層として機能する。つまり、排気ガスの温度低下が抑制され、下流側に設けられた触媒の活性化が図られる。
【０００４】
しかし、排気ポートから導出される排気ガスには脈動が伴うため、内管が膜振動を起こすおそれがある。この場合、膜振動が外管へと伝播して、外部へと騒音となって放射するおそれがある。このような不具合を抑制する技術して、例えば、内管と外管との間にステンレスメッシュからなる環状の緩衝材を設ける技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２６６８４４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記技術では、ステンレスメッシュの緩衝作用により、振動が吸収され、当初においては消音を期待することができるものの、長時間使用すると、ステンレスメッシュが酸化等の経時劣化を引き起こすおそれがある。このため、長期にわたって安定した消音効果を維持するのが困難となるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記各事情に鑑みてなされたものであり、排気ガス温度の低下を抑制でき、しかも長期間にわたって安定して優れた消音性能を維持することのできる排気マニホールドを提供することを主たる目的の一つとしている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明においては、内燃機関に取付けられ、該内燃機関からの排気を導出可能な内管と、前記内管よりも外周側に設けられた外管とを具備してなる排気マニホールドであって、前記内管と外管との間に、焼成されることによって構成されてなる多孔質セラミック層を介設したことをその要旨としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、内管と外管との間に形成される隙間の存在によって、排気ガスの熱が奪われるのが抑制される。また、内管と外管との間には、焼成されることによって構成されてなる多孔質セラミック層が設けられているため、排気脈動に基づく振動が、多孔質セラミック層により効率的に吸収される。しかも、金属製のメッシュ部材が設けられている従来技術に比べて、多孔質セラミック層は、酸化等による経時劣化を起こさない。このため、長期間にわたって安定した消音性能を維持することができる。さらに、従来技術に比べて著しい軽量化を図ることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明においては、内燃機関に取付けられ、該内燃機関からの排気を導出可能な内管と、前記内管よりも外周側に設けられた外管とを具備してなる排気マニホールドであって、前記内管と外管との間に、セラミックを填料として抄造したパルプを原料としてなるセラミック紙を介在せしめ、該セラミック紙を焼成することで、前記内管と外管との間に多孔質セラミック層を設けるようにしたことをその要旨としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、基本的には請求項１に記載の発明と同様の作用が奏される。また、当該作用に加えて、内管と外管との間に、セラミックを填料として抄造したパルプを原料としてなるセラミック紙を介在せしめ、該セラミック紙を焼成することで、多孔質セラミック層を設けることとしている。このため、排気マニホールドを製造するにあたり、比較的容易に内管等の形状に追従してセラミック紙を設けることができ、また、その後の焼成によって多孔質セラミック層となることから、当初からセラミック層を設ける場合に比べて、比較的容易に製造することができる。さらに、焼成により残存するカーボン成分により、さらに振動の減衰効果を期待することができる。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明では、内燃機関に取付けられ、該内燃機関からの排気を導出可能な内管と、前記内管よりも外周側に設けられた外管とを具備してなる排気マニホールドであって、前記内管と外管との間に、セラミックを填料として抄造したパルプを原料としてなるセラミック紙を介在せしめ、前記内燃機関からの熱により前記セラミック紙が焼成されることによって多孔質セラミック層が形成されるよう構成したことをその要旨としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、基本的には請求項１，２に記載の発明と同様の作用が奏される。当該作用に加えて、内燃機関からの熱により、つまり、内燃機関の使用に際し、セラミック紙が焼成されることによって多孔質セラミック層が形成される。従って、製造過程において、別途焼成工程を採用せずとも、使用段階で必然的に焼成が行われることから、製造工数の低減が図られ、もって製造設備の簡素化、コストの低減等を図ることができる。
【００１４】
併せて、請求項４に記載の発明では、請求項２又は３に記載の排気マニホールドにおいて、前記内管又は外管に、１又は複数の孔を形成したことをその要旨としている。
【００１５】
セラミック紙が焼成される場合には、水蒸気をはじめ各種ガスが発生する。この点、請求項４に記載の発明によれば、内管又は外管に、１又は複数の孔が形成されているため、水蒸気等のガスは、前記孔を介して外部に導出される。従って、焼成に際し、内管と外管との間にガスが充満、膨張することにより管が破損してしまうといった事態を防止することができる。なお、「孔」とあるのを「焼成に伴い生じるガスの逃がし孔」としてもよい。また、請求項３に関しては、前記孔を内管に設けることとするのが望ましい。内管に孔を形成した場合には、外観品質の低下を抑制することもできる。
【００１６】
加えて、請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の排気マニホールドにおいて、前記多孔質セラミック層が長手方向に沿ってほぼ全域に及ぶようにしたことをその要旨としている。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、多孔質セラミック層が長手方向に沿ってほぼ全域に及ぶため、全体として均等な消音が図られる。しかも、請求項２，３等に関しては、このように多孔質セラミック層を設置するに際し、さほど困難を伴わない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、一実施の形態について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１，２に示すように、排気マニホールド１は、本体部２及びフランジ部３，４を備えている。本体部２は、ステンレス製の内管５とその周囲に所定の間隔を隔てて位置するステンレス製の外管６とを備えている。
【００２０】
フランジ部３，４は鉄材によって構成され、外管６の先端部分に対し溶接固定されている。該フランジ部３，４には複数のボルト孔７，８が形成されている。そして、一方のフランジ部３は、内燃機関（例えば自動車用エンジン）９のシリンダヘッド１０に対し位置合わせされた状態で、ボルト１１により締結固定されている。また、他方のフランジ部４は図示しない排気パイプのフランジ部に対し位置合わせされた状態で図示しないボルトにより締結固定されている。
【００２１】
本体部２は、一方のフランジ部３側においては内燃機関９の各排気ポートに対応して複数本（図では４本）からなっており、それらが下流側において集合して他方のフランジ部４側においては１本となっている。従って、内燃機関９の各燃焼室にて発生した排気は、複数の排気ポートから排気マニホールド１の各本体部２内（内管５内）へ導かれ、その排気が、内管５を通って１本の内管５に合流した後、排気パイプの方へと導出されるようになっている。
【００２２】
図３に示すように、前記内管５は、外管６よりも薄肉に形成されており、外管６及び内管５間の隙間には、セラミック紙層２１が設けられている。このセラミック紙層２１は、排気マニホールド１の長手方向全域にわたって設けられている。セラミック紙層２１を構成するセラミック紙は、例えば、アルミナ等を含有する磁器の調合原料をもって調整されたものを填料として抄造したものが好適に用いられる。より詳しくは、例えば、アルミナ３０重量％、長石３０重量％、蛙目粘土１０重量％、カオリン３０重量％の配合組成の磁器坏土９０重量部と、十分に叩解したマニラ麻の繊維（パルプ系素材）１０重量部に水を加えてよく撹拌混合したスラリーを溜漉き法により所定の厚みに抄造することで得られる。
【００２３】
セラミック紙は、このようにパルプ系素材を原料としているため、形状追従性に優れている。すなわち、上記セラミック紙層２１を内管５と外管６との間に介在させるに際しては、先ず、内管５に対し、セラミック紙を幾重にも巻き付けたりすればよい。そして、かかる巻き付け等によりセラミック紙層２１を構成した後、分割されていた外管６を取付け、接合することで、比較的容易に内管５及び外管６間に介在させることができる。
【００２４】
また、内管５には、複数の孔２２が形成されている。この孔２２は、後述するセラミック紙層２１の焼成に際し発生する水蒸気等の各種ガスの逃がし孔として機能するものである。
【００２５】
次に、上記のように構成されてなる本実施の形態の作用効果について説明する。
【００２６】
上記セラミック紙層２１が設けられてなる排気マニホールド１が装着されてなる内燃機関９が使用に供された場合、各気筒からは、高温の排気ガスや、火炎が内管５にもたらされる。このときに伝えられる熱により、前記セラミック紙層２１が焼成される。つまり、セラミック紙層２１のパルプ系素材が燃焼し、炭化する。この炭化により、セラミック紙層２１が、微細な多数の孔を具備してなる多孔質セラミック層２１Ａへと変化する。つまり、内燃機関９を始動させてからしばらくすると、上記焼成により、内管５及び外管６間には、多孔質セラミック層２１Ａが介設されていることとなる。
【００２７】
かかる構成下、基本的には、内管５と外管６との間に形成される隙間の存在によって、排気ガスの熱が奪われるのが抑制される。そのため、下流側の排気パイプに設けられる触媒の活性化性能が高められる。また、内管５と外管６との間には、焼成されることによって構成されてなる多孔質セラミック層２１Ａが設けられているため、排気脈動に基づく振動が、多孔質セラミック層２１Ａにより効率的に吸収される。しかも、金属製のメッシュ部材が設けられている従来技術に比べて、多孔質セラミック層２１Ａは、酸化等による経時劣化を起こさない。このため、長期間にわたって安定した消音性能を維持することができる。さらに、従来技術に比べて著しい軽量化を図ることができる。
【００２８】
また、単に多孔質セラミック層２１Ａを設けたのではなく、当初は、セラミック紙層２１を介在せしめ、該セラミック紙層２１を焼成することで、多孔質セラミック層２１Ａを設けることとしている。このため、排気マニホールド１を製造するにあたり、比較的容易に内管５形状に追従してセラミック紙層２１を設けることができ、また、その後の焼成によって多孔質セラミック層２１Ａとなることから、当初からセラミック層を設ける場合に比べて、比較的容易に排気マニホールド１を製造することができる。さらに、焼成により残存するカーボン成分により、さらに振動の減衰効果を期待することができる。
【００２９】
さらに、本実施の形態では、内燃機関９の使用に際し、セラミック紙層２１が焼成され、これによって多孔質セラミック層２１Ａが形成される。従って、製造過程において、別途焼成工程を採用せずとも、使用段階で必然的に焼成が行われることから、製造工数の低減が図られ、もって製造設備の簡素化、コストの低減等を図ることができる。
【００３０】
併せて、上記のようにセラミック紙層２１が焼成される場合には、水蒸気をはじめ各種ガスが発生する。この点、本実施の形態では内管５に複数の孔２２を設けることとしている。従って、各種ガスは、前記孔２２を介して外部に導出される。そのため、焼成に際し、内管５と外管６との間にガスが充満し、膨張することにより管５，６が破損してしまうといった事態を防止することができる。特に、内管５に孔２２を形成しているので、外観品質が低下したりすることもない。
【００３１】
尚、上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。
【００３２】
（ａ）上記実施の形態では、内燃機関９の使用に際し、セラミック紙層２１が多孔質セラミック層２１Ａに変化するよう構成されている。これに対し、予め製造段階で焼成工程を設け、多孔質セラミック層２１Ａとした上で出荷することとしてもよい。
【００３３】
（ｂ）上記実施の形態では、排気マニホールド１の長手方向ほぼ全域にわたってセラミック紙層２１（多孔質セラミック層２１Ａ）を設けることとしている。これに対し、部分的にセラミック紙層２１（多孔質セラミック層２１Ａ）を設けることとしてもよい。例えば、各気筒に対応する部位、火炎等に直接晒される部位に対応してセラミック紙層２１（多孔質セラミック層２１Ａ）を設けることが考えられる。
【００３４】
（ｃ）上記実施の形態では、セラミック紙層２１（多孔質セラミック層２１Ａ）を構成する磁器成分としてアルミナを採用しているが、別の素材、例えばシリカ等を採用してもよい。また、パルプ系素材の成分についても麻に限定されるものではなく、他のパルプ系素材を用いることもできる。
【００３５】
（ｄ）上記抄造したセラミック紙を素地とし、それと同様の成分からなる泥漿を塗布することによりセラミック紙層２１を構成することとしてもよい。
【００３６】
（ｅ）上記実施の形態における孔２２の数は１つであっても複数であってもよい。また、予め多孔質セラミック層２１Ａを設けるような場合には、孔を省略することとしてもよい。さらに、焼成を製造過程で行う場合には、内管５に代えて、外管６側に孔を設けることとしてもよい。
【００３７】
（ｆ）内燃機関９としては上記実施の形態のような自動車用エンジンに限定されるものではなく、例えばコージェネレーションシステムにおけるディーゼルエンジン等の内燃機関の排気系に用いられる排気マニホールド等に適用することも可能である。
【００３８】
また、上記実施の形態から把握できるさらなる技術的思想の創作について記載する。
【００３９】
（１）内燃機関に取付けられ、該内燃機関からの排気を導出可能な内管と、前記内管よりも外周側に設けられた外管とを具備してなる排気マニホールドの製造方法であって、前記内管の外周に、セラミックを填料として抄造したパルプを原料としてなるセラミック紙を設ける工程と、前記セラミック紙の外周に外管を取付ける工程とを備えることを特徴とする排気マニホールドの製造方法。上記構成によれば、上述した作用効果を奏する排気マニホールドを比較的容易に得ることができる。
【００４０】
（２）上記付記（１）において、さらに、前記外管を取付けた後、前記セラミック紙を焼成する焼成工程を設け、前記内管と外管との間に多孔質セラミック層を設けるようにしたことを特徴とする排気マニホールドの製造方法。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の排気マニホールドによれば、排気ガス温度の低下を抑制でき、しかも長期間にわたって安定して優れた消音性能を維持することができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態における排気マニホールドの取付状態を示す側面図である。
【図２】排気マニホールドを示す一部破断斜視図である。
【図３】排気マニホールドの主要部分を模式的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
１…排気マニホールド、２…本体部、５…内管、６…外管、９…内燃機関、２１…セラミック紙層、２１Ａ…多孔質セラミック層、２２…孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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