(57)【要約】【課題】  吸音材を外側管と内側管の間に充填し中央付近の大きな流速の空気を周囲の吸音材に接触するようにした消音器を提供する。【解決手段】  内燃機関等の排気口から大きな騒音のガス流が吸気口８ａに導入される。導入された騒音ガスは消音器の内側管３内に垂直に設けられた第一の整流網６にあたり、その空気が乱れて内側管３内に入り、一部が多数の打ち抜かれた孔に入り吸音材のグラスウール４に触れ音波が消音される。内側管３の表面で反射した音波は再び他の孔に入りグラスウール４に吸音される。これを繰り返し第二の整流網５に入り、ここで空気が乱れ、再び抜かれた孔に入り吸音材のグラスウール４に触れ音波が消音される。内側管３の表面で反射した音波は再び他の孔に入りグラスウール４に吸音される。これを繰り返し最後に排気口７ａから排気される。【選択図】          図１
2005220871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が流れるダクトを外側管と穿孔された内側管とからなる二重管に構成するとともに、この二重管の間に吸音材を充填して消音するようにした消音器において、前記内側管内部に空気を整流させる整流網を設けたことを特徴とする消音器。
【請求項２】
整流網をダクトの軸心方向に対し垂直に設けたことを特徴とする請求項１記載の消音器。
【請求項３】
整流網を複数箇所に設けたことを特徴とする請求項１記載の消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音をしずめるための消音器に係わり、特に、自動車、オートバイ、飛行機などの内燃機関の排気の高音を消すための円筒式の消音器に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅環境及び労働環境の集積化に伴い、内燃機関や空調機器などからの騒音が問題となっている。騒音は発生源の改善や、囲いによる遮音効果や、吸音材による消音対策がなされるが、内燃機関などでは排気をマフラで消音している。
騒音防止法、地方条例による騒音規制法に合わせて規制されるが、騒音公害は感覚的な要素が大きく、音の強弱（エネルギの強弱）をｄＢで表示するだけでなく、音の周波数分布強度がどのようになっているかによって、騒音と感じる度合いが異なる。人間の耳は通常１６Ｈｚ〜２００００Ｈｚまで聞き取れるが、すべて一様の感度で聞き取れるものではなく、また、周波数分析の騒音計では中心周波数で３０Ｈｚ〜８０００Ｈｚまでの測定が行われるが、特に、８０００Ｈｚ以上の高音も問題にされている。
Ｆｌｅｔｃｈｅｒ‐Ｍｕｎｓｏｎの聴感曲線と騒音の実例では、４０００Ｈｚ近辺で聴感が少し低下する曲線を示し、地下鉄車内では９０ｄＢ、電車通過のガード下では１１０ｄＢぐらいで周波数全域にわたって一様な強さレベルを示している。
【０００３】
消音装置の種類として、エンクロージャ型、マフラ型、吸音ダクト型等がある。エンクロージャ型は、音源を遮音壁で覆う方式で、隔壁の材料として吸音材を内側に貼り付けたものである。この形式では比較的広範囲の周波数帯域に対応できるが、換気口などから騒音が漏洩する。マフラ型は、流体より発生する騒音を流路内で減衰させるもので、特定の周波数のレベルを低減するのに効果がある。しかし広い周波数帯域に渡って均一な消音効果を得ることは困難である。構造は騒音を発生する流体を一定寸法の空間に導き、この部分における共鳴現象などを利用して音のエネルギーを消耗させるものである。空洞部の断面積と排気管の断面積の比を十分大きくする必要がある。吸音ダクト型は、ダクトの内壁に吸音材を貼る構造であるが、流路内に吸音材で作られたセルやスプリッタを入れて吸音材と流体との接触面積を大きくして減衰量を増大させることができる。ダクト材料は厚手の鋼板を用いると効果的である。
【０００４】
図２に、マフラ型とダクト型の複合された消音器の断面を示す。
金属製の円筒からなる外側管１２と、孔が打ち抜かれた金属円筒からなる内側管１３と、外側管１２と内側管１３の間に吸音材のグラスウール１４を充填し、吸気口１８ａ側にフランジ１８を取り付け、排気口１７ａ側にフランジ１７を取付けたダクト１１で構成される。
吸気口１８ａから騒音を発生する流体が導入され、内側管１３内の流路で管壁に打ち抜かれた数多くの孔に音波が入り込み、吸音材であるグラスウール１４の繊維内に吸収され消音される。一方、孔に入らない音波は内側管１３の内側で反射し、その反射音が他の孔に入りグラスウール１４で吸音される。一回目の反射音で他の孔に入らない音波は、内側管１３の内側で反射し、再び他の孔に入りグラスウール１４で吸音される。これを繰り返し減音された流体が排気口１７ａから外部に流れる。ダクト型構造の特徴として、反射、吸音を繰り返し、円筒周囲のグラスウール１４の吸音材で音波のエネルギーを減衰させるが、さらに、マフラ型構造の特徴として、内側管１３の直径と長さによる空間と排気口１７ａの大きさにより、音の共鳴現象を利用して特定の周波数領域の音波を減衰している。この両者の作用によって消音が行われる。
また、能動的に騒音を制御する装置も考案されている。この方法はダクトを大きくすることなく、ダクト内の騒音を低減するもので、ダクトの上流と下流に各々騒音検出用のマイクを設け、その中間に制御音源を備え、マイクからの信号によって制御音減から同音圧かつ逆位相の制御音を放射して消音する方法である。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１８６０８５号公報  （第９頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の消音器は以上のように構成されているが、内側管１３の中央付近の空気は流速が大きく、内側管１３及びグラスウール１４に接触することなく通り抜けてしまう。そのため、騒音の吸収が十分に行われていないという構造的な問題があった。
これに対し、内側管１３の直径を小さくし長さを伸ばした形状にすると、設置空間上の問題と、流体に対して導管抵抗が増加し排気能力が低減するという問題がある。そのため、現状の形状で騒音の吸収が十分に行われるようにしたいという要望がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、吸音材を外側管と内側管の間に充填し中央付近の大きな流速の空気を周囲の吸音材に接触するようにした消音器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の消音器は、空気が流れるダクトを外側管と穿孔された内側管とからなる二重管に構成するとともに、この二重管の間に吸音材を充填して消音するようにした消音器において、前記内側管内部に空気を整流させる整流網を設けたものである。
また、本発明の消音器は、整流網をダクトの軸心方向に対し垂直に設けた請求項１記載のものである。
また、本発明の消音器は、整流網を複数箇所に設けた請求項１記載のものである。
【０００７】
本発明の消音器は上記のように構成されており、二重管に構成し、外側管と孔が打ち抜かれた内側管の間に吸音材のグラスウールを充填し、内側管の流路に軸方向に対して垂直に整流網を入口及び中間の２箇所または、複数箇所に設ける。
このような構造にすることで、整流網を空気が通る際に、空気に乱れを発生させ、流速分布を均一にする。これにより、グラスウールに接触する量が増えるため、消音効果が向上する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の消音器は上記のように構成されており、内側管内に垂直に複数箇所に設けられた整流網で、中央部の流速の速い部分が乱れて、周辺の孔に入りグラスウールに接触する。従来の消音器では、中央の流速の速い空気が素通りして消音されなかったが、整流網の設置によって乱れた空気が周囲にあたり、内側管の表面で反射してエネルギーを低減する音波と、孔内に入りグラスウールに接触して消音される音波が従来より増加するので、消音効果が向上する。また、整流網を設置することでダクトの共鳴現象が高音域に移動し、高音帯域の減衰が大きくなる。これにより外形寸法を長く大きくすること無く現状の寸法で消音効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の消音器は、吸音材を円周内部に打ち抜き円筒部に保持された二重筒型の消音器において、中心流速の早い部分を垂直整流網にて消音する小型の消音器を実現した。
【実施例】
【００１０】
本発明の消音器の一実施例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の消音器の断面構造を示す図である。
本発明の消音器は、消音器を形成する金属製の外側管２と、孔を打ち抜かれた金属製の内側管３と、外側管２と内側管３との間の空間に充填された吸音材のグラスウール４と、内側管３内に軸方向に対して垂直に設けられた複数の整流網５、６と、ガス導入の吸気口８ａを備えたフランジ８と、ガス排気用の排気口７ａを備えたフランジ７とから構成される。
【００１１】
本発明の消音器と従来の消音器の異なるところは、従来の消音器は、図２に示すように外側管１２と孔の打ち抜かれた内側管１３の間にグラスウール１４が充填された２重筒状のダクト１１であるが、これに対し本消音器は、さらに内側管３内に複数の整流網６及び整流網５を設け、中央の流速の速い空気を乱して周囲のグラスウール４に空気を接触させて消音するダクト１で構成される。整流網６、整流網５の設置は、同じ外形寸法で消音効果を大きく向上させており、特に高音域での消音効果が大である。
【００１２】
次に、本消音器の構成各部について説明する。
外側管２、内側管３は、通常、騒音を有する空気流には、内燃機関などの排気ガスが多く、高温・高圧で内燃機関等の振動が同時に伝達される。そのため、振動・温度・圧力に対して耐性の材料が選定される。通常、鋼板を加工したものが用いられ、外側管２は機械的に強固な構造にするために両端にフランジ７とフランジ８が取付けられる。内側管３は高温のガス、ＮＯｘ、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）などが流入するので、耐熱性のある鋼材が用いられる。内側管３はマフラ型で特定周波数のレベルを低減する効果があり、この部分における共鳴現象などを利用して音のエネルギーを消耗させることができるので、透過損失の大きい鋼板などが用いられる。
吸音材は、グラスウール４が用いられ、内側管３に打ち抜かれた孔から入る音波をガラス繊維で音波のエネルギーを減衰させる。充填の度合いによってその効果は変化し、中程度の圧縮で充填されたものが空気の接触率と減衰率のバランスが良い。また、ガラス繊維の太さにも影響する。
整流網６、整流網５は、内側管３と同様、高温のガス、ＮＯｘ、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）などが流入するので、耐熱性のある鋼材の網が用いられる。そして、内側管３の軸方向に垂直に複数箇所に配置される。配置される位置は、内側管３の中央部の流速の速い空気を乱すために、内側管３の入口に第一の整流網６を設置する。そして中程に第二の整流網５を設置する。整流網６で乱された空気は周辺の内側管３の孔方向に向かい内部のグラスウール４に吸音される。第一の整流網６で乱されなかった空気流は、再び第二の整流網５に入り空気流はそこで乱され、周辺の内側管３の孔方向に向かい内部のグラスウール４に吸音される。整流網５、６は内側管３内に複数箇所に設けても良い。
【００１３】
次に、本消音器の動作について説明する。
内燃機関などから騒音を有する高温のガスが吸気口８ａに導入される。導入された騒音を有するガスは、入口に設けられた整流網６に衝突する。そこで空気は乱れ、乱れた空気は、一部は前方に進み、一部は内側管３の表面で反射してエネルギーを減衰し、一部は内側管３に打ち抜かれた孔に入り、内部に充填されたグラスウール４に音波のエネルギーが減衰される。前者の前方に進んだ空気と内側管３の表面で反射した空気は、再び、第二の整流網５に衝突する。そこで空気は乱れ、乱れた空気は、一部は前方に進み、一部は内側管３の表面で反射してエネルギーを減衰し、一部は内側管３に打ち抜かれた孔に入り、内部に充填されたグラスウール４に吸音される。そして、内側管３の表面での反射と、内側管３に打ち抜かれた孔に入り吸音され、この作用を繰り返し最後に排気口７ａから消音された空気が排出される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の消音器の１実施例を示した説明図である。
【図２】従来の消音器を示した説明図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  ダクト
２  外側管
３  内側管
４  グラスウール
５  整流網
６  整流網
７  フランジ
７ａ  排気口
８  フランジ
８ａ  吸気口
１１  ダクト
１２  外側管
１３  内側管
１４  グラスウール
１７  フランジ
１７ａ  排気口
１８  フランジ
１８ａ  吸気口
【図１】
2005220871.tif 000003
【図２】
2005220871.tif 000004