(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の開口部を有するステンレス鋼製インナーパイプに金属線の線径が０．１〜０．３ｍｍ、網目が４０〜１００メッシュの織金網が巻き付けられている物と、該インナーパイプの外周部を覆うステンレス鋼製アウターシェルと、両者の間に配置された無機シート層とよりなり、
前記無機シート層として、充填密度が０．０５〜０．２０ｇ／ｃｍ３の範囲内にある結晶質アルミナ繊維のマット状物をインナーパイプ側に配置し、そのマット状物の外周部に再度、金属線の線径が０．１〜０．３ｍｍ、網目が５〜５０メッシュの織金網を巻き付けたのち、充填密度が０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ３の範囲内にあるグラスウールのマット状物を積層したことを特徴とする内燃機関の消音器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消音器の構造に関し、特に自動車に搭載される消音器の吸音材として用いられる無機シート層の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、自動車の排気ガス経路上には、騒音の低減を図るための装置として消音器が搭載されている。ここで、図３に従来における自動車用の消音器３１の一例を示す。
【０００３】
この消音器３１は、インナーパイプ２と、その外方を覆うアウターシェル３とを備えている。インナーパイプ２とアウターシェル３との間には、無機シート層４が配置されている。また、かかる無機シート層４としては、ステンレスウールのマット状物４１とグラスウール（以下「ＧＷ」と略す。）のマット状物４２とからなる積層体が広く使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、自動車の高性能化及び各種法規制により、排気ガスの温度が著しく上昇していることから、次のような問題を引き起こしている。
【０００５】
即ち、図３に示した従来の消音器３１の吸音材構造では、排気ガスの熱によりステンレスウールのマット状物４１とＧＷのマット状物４２とが溶融収縮し、かつビ−ズ状になってしまう。また、熱間での繊維強度の劣化から振動や排気ガスの脈動によって、無機シート層４が外気へ飛散してしまう。よって、吸音効果が著しく減少するという問題を有していた。
【０００６】
また、従来の消音器３１において使用されるＧＷのマット状物４２には、アウタ−シェル３への挿入を容易にするための処理が施されている。つまり、ステンレスウール４１との接触面及びアウターシェル３との接触面をコロイダルシリカ等の無機バインダーで含浸硬化するという処理であり、これによりマット形状の保持が図られている。ところが、このような処理を施すと、ＧＷの弾力性が損なわれる。ゆえに、排気ガスの脈動がアウターシェル３を振動させることによって生じる騒音（放射音）を抑制することが出来ない。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためなされたものであり、その目的は、高温の排気ガスに晒されても耐久性（耐飛散性）に優れ、長期に渡り高吸音率を持続することができる内燃機関の消音器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、複数個の開口部を有するステンレス鋼製インナーパイプに金属線の織金網が巻き付けられている物と、該インナーパイプの外周部を覆うステンレス鋼製アウターシェルと、両者の間に配置された無機シート層とよりなり、前記無機シート層として、充填密度が０．０５〜０．２０ｇ／ｃｍ３の範囲内にあるアルミナ繊維（以下「ＡＬＦ」と略す。）のマット状物をインナーパイプ側に配置し、そのマット状物の外周部に再度、金属線の線径が０．１〜０．３ｍｍ、網目が５〜５０メッシュの織金網を巻き付けたのち、充填密度が０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ３範囲内にあるグラスウールのマット状物を積層した。
【０００９】
従って、本発明は次の作用を奏する。
即ち、かかる消音器では、従来の消音器で用いていたステンレスウールに替え、耐熱性及び断熱性に優れるＡＬＦをインナーパイプ側に巻き付けている。従って、熱による繊維の劣化がなく、加えて外周部に用いているＧＷへの熱伝導を抑制するため、排気ガスの熱によるＧＷの劣化が無くなることにより、振動及び排気ガスの脈動による繊維の飛散は発生しない。また、ステンレスウールに比べてＡＬＦは吸音性に優れるため、消音器をコンパクトにすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を詳細に説明する。
インナ−パイプに巻き付けられる金属線の織金網は、線径が０．１〜０．３ｍｍで、網目が４０〜１００メッシュである。
【００１１】
線径が０．１ｍｍ未満の場合、柔軟性には優れるが、排気ガスの高温化に伴い、酸化劣化したり、溶損してしまい耐久性が不十分である。
一方、０．３ｍｍを越えると、耐久性には優れるが、柔軟性が劣り、加工性が悪くなるし、網目を４０〜１００メッシュにした場合、開口面積が減少し、吸音率が低下してしまう。
【００１２】
従って、線径は０．１２〜０．２ｍｍのものが好ましい。
また、網目が４０メッシュより粗いと、ＡＬＦが自動車の振動や排気流等により、前記網目から脱落して飛散しやすくなる。一方、１００メッシュより細かくなると、排気中に含まれる騒音成分を反射させるため、消音効果が低減してしまう。従って、網目は、５０〜８０メッシュが好ましい。
【００１３】
また、織金網の材質は、耐熱性を考慮すると、ステンレス系のものが好ましいことになる。
次いで、上記無機シート層におけるＡＬＦのマット状物としては、充填密度が０．０５〜０．２０ｇ／ｃｍ3 の範囲内の物が使用され、それはインナーパイプに巻き付けられる。
【００１４】
充填密度が０．０５ｇ／ｃｍ3 未満であると、耐久性に問題を生じる。一方、充填密度が０．２ｇ／ｃｍ3 より大きくなると、消音効果が悪化するばかりでなく、アウターシェル内への挿入が著しく困難になる。
【００１５】
一方、ＧＷのマット状物としては、充填密度が０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ3 の範囲内の物を使用する。
ＧＷの充填密度についても、上記と同様のことがいえる。即ち、０．１０ｇ／ｃｍ3 未満であると、耐久性に問題を生じる。一方、充填密度が０．３０ｇ／ｃｍ3 より大きくなると、消音効果が悪化するばかりでなく、アウタ−シェル内への挿入が困難になる。
【００１６】
また、本実施形態においては、各マット状物の充填密度を所定の密度に調整するために、ＡＬＦの外周部にもう１枚金属線の織金網を巻き付けている。
これは、通常ＧＷの繊維径は約９μｍで、ＡＬＦの繊維径は約２．９μｍであるため、繊維の弾性力はＧＷが高いため、充填密度をＡＬＦ：０．２０ｇ／ｃｍ3 、ＧＷ：０．１０ｇ／ｃｍ3 に設定しても、実際に組み付けた状態では、ＡＬＦがＧＷに押し潰され、それぞれの充填密度は、ＡＬＦ：０．２２ｇ／ｃｍ3 、ＧＷ：０．０８ｇ／ｃｍ3 となり上記範囲内で使用することが出来ないためである。
【００１７】
従って、前記ＡＬＦの外周部に巻き付ける金属線の織金網については、耐熱性を有し、積層されるＧＷの弾性力によっても変形しない仕様を選択する必要がある。
【００１８】
かかる、金属線の織金網については、無機シート層の仕様に応じて決定されるが、耐熱性の面から、ＳＵＳ３０４等のステンレス系の材質で、線径が０．１〜０．３ｍｍ、網目が５〜５０メッシュの物が好ましい。
【００１９】
尚、ＡＬＦ及びＧＷの充填厚みは、ＧＷの耐熱温度が通常６００〜８００℃であるため、ＧＷ層への入射温度が６００℃以下となるように、ＡＬＦの充填厚みを設定することで決まる。
【００２０】
次に、ＡＬＦ及びＧＷの組み付け方法については、例えば以下の２つの方法がある。１つめは、それぞれプラスッチクフィルムを用いて真空パックされた物をインナーパイプに巻き付けたのち、アウターシェルに組み付ける方法である。２つめは、図２に示されるように、インナーパイプ２に無機シート層４を巻き付けたのち、プラスチックフィルムの袋５に入れ、袋５内をホース６を用いて脱気しながらアウターシェル３に組み付ける方法である。
【００２１】
これは、前述したように、形状保持のためにＧＷマット状物の表面を、無機バインダーで硬化すると放射音が悪化してしまうため、本考案では上記に示す方法によりＧＷの表面を硬化させることなく組み付けを行う。
【００２２】
かかるプラスチックフィルムとしては、シリコン樹脂，ポリ塩化ビニル，ポリエチレン，アイオノマー樹脂等のプラスチックフィルムを用いる。特に、アウターシェル内への挿入を容易にするためには、プラスチックフィルムの表面が良好な潤滑性を有することが好ましい。即ち、プラスチックフィルムは、表面の摩擦係数の低い材料を用いることが好ましい。かかる点より、プラスチックフィルムの材料としては、ポリ塩化ビニル，ポリエチレン及びアイオノマー樹脂が好適である。
【００２３】
次いで、インナーパイプと無機シート層のサブアッセンブリー品とをアウターシェル内にともに挿入し、かつそれらを所定の位置に設置する。その後、パイプの両端部を前後の排気管に接続するため、口径を所定の寸法まで縮管するか、もしくはパイプ前後にコーンを溶接する。本実施形態の消音器は、以上のようにして完成する。
【００２４】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施形態の実施例にかかる消音器１を、図１，図２に基づいて説明する。
【００２５】
図１，図２に示すごとく、本例の消音器１は、インナーパイプ２に金属線の織金網（線径０．１２ｍｍ，＃８０）４０が巻き付けられている物と、その織金網４０の外周部を覆うアウターシェル３と、両者３，４０の間に配置された無機シート層４からなる。
【００２６】
ここで、無機シート層４は、以下のようにして形成される。厚さ１０ｍｍ，充填密度０．２０ｇ／ｃｍ3 のＡＬＦマット状物４４をインナーパイプ２に巻き付けたのち、その外周部に再度金属線の織金網（線径０．１ｍｍ，＃３０）４３を巻き付ける。さらに、ポリエチレンシートを用いて真空パックし、厚み１５ｍｍ，充填密度０．３０ｇ／ｃｍ3 に調整されたＧＷマット状物４２を上記ＡＬＦマット状物４４及び織金網４３の外周部に巻き付ける。
【００２７】
次いで、インナーパイプ２と無機シート層４のサブアッセンブリー品とを、ともにアウターシェル３内に圧入する。
最後に、アウターシェル３の両端部を所定の口径となるようにプレスで縮管すると、所望の消音器１が完成する。
【００２８】
このようにして作製した消音器１のインナーパイプ２に発熱体を差し込み、８００℃×２Ｈｒで加熱したのち、５０Ｇ，１３０Ｈｚの条件で振動テストを実施した。その結果、繊維の飛散は見られなかった。
【００２９】
また、スピーカー音源を用いた騒音試験機にて騒音値を測定した結果を表１に示す。表１に示す値は、消音器１の後方１ｍの場所で騒音値を測定した結果である。
【００３０】
次いで、本例の消音器１と同様の構成であるが、ＪＩＳーＡ一１４０５に規定された円板状の試験片を作製し、管内法による垂直入射吸音率測定法に従って各周波数における吸音率を測定した。その結果を表２に示す。
〔実施例２〕
実施例１と同様であるが、表１に示すようにＡＬＦ及びＧＷの充填密度を変えた消音器１及び試験片を作製し、実施例１と同様の振動テストを実施した。その結果、全仕様とも繊維の飛散は見られなかった。
【００３１】
また、実施例１と同様の騒音テスト及び吸音率測定を実施した結果を表１，２に示す。
〔実施例２’〕
実施例１と同様であるが、表１に示すようにＡＬＦ及びＧＷの充填密度を変えた消音器１及び試験片を作製し、実施例１と同様の振動テストを実施した。その結果、全仕様とも繊維の飛散は見られなかった。
【００３２】
また、実施例１と同様の騒音テスト及び吸音率測定を実施した結果を表１，２に示す。
〔比較例１〕
実施例１と同様であるが、ＡＬＦマット状物４４の外周部に金属線の織金網４３を巻き付けていない消音器及び試験片を作製し、実施例１と同様の振動テストを実施した。その結果、繊維の飛散は見られなかった。
【００３３】
また、実施例１と同様の騒音テスト及び吸音率測定を実施した結果を表１，２に示す。
〔比較例２〕
従来の消音器における無機シート層について、インナーパイプ２側に厚さ５ｍｍ、充填密度０．５０ｇ／ｃｍ3 のステンレスウールを巻き付け、その外周部に厚さ１８ｍｍ，充填密度０．２０ｇ／ｃｍ3 のＧＷマット状物４２を巻き付けた物を作製した。これについて実施例１と同様の振動テストを実施した結果、ステンレスウール及びＧＷを合わせて約２０ｇの繊維が飛散した。
【００３４】
また、実施例１と同様の騒音テスト及び吸音率測定を実施した結果を表１，２に示す。
【００３５】
【表１】
0003984308.tif 000002
【００３６】
【表２】
0003984308.tif 000003
【００３７】
さて、上記実施例にかかる本実施形態の消音器１の特徴的な作用効果を列挙する。
（イ）この消音器１では、従来の消音器で用いていたステンレスウールに替え、耐熱性及び断熱性に優れるＡＬＦマット状物４４をインナーパイプ側に巻き付けている。それゆえ、熱による繊維の劣化がなく、加えて外周部に用いているＧＷマット状物４２への熱伝導を抑制するため、排気ガスの熱によるＧＷの劣化が無くなる。従って、振動及び排気ガスの脈動による繊維の飛散が発生しない。
【００３８】
（ロ）また、ステンレスウールに比べて、ＡＬＦは吸音性に優れるため、消音器１をコンパクトにすることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、高温の排気ガスに晒されても耐飛散性に優れ、長期に渡り高吸音率を持続することができる内燃機関の消音器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の消音器の断面図。
【図２】同消音器の組み付け方法を説明するための概略図。
【図３】従来の消音器の断面図。
【符号の説明】
１・・・消音器、２・・・インナーパイプ、３・・・アウターシェル、４・・・無機シート層、５・・・プラスチックフィルム、６・・・ホース、４０・・・金属線の織金網、４１・・・ステンレスウール、４２・・・ＧＷのマット状物、４３・・・金属線の織金網、４４・・・ＡＬＦのマット状物。
【図１】
0003984308.tif 000004
【図２】
0003984308.tif 000005
【図３】
0003984308.tif 000006