(57)【要約】【課題】消音器の消音構造を一体に成型することで消音器の基本構造を標準化して、消音器の製造コストを低減できる消音器を提供する【解決手段】筒状のケース（２１）と、前記ケース（２１）に内装され、ガスの消音を行う内部構造（５０）と、前記ケース（２１）にガスを導入する入口孔（３１ａ）と、前記ケース（２１）からガスを排出する出口孔（３２ａ）と、を備え、前記内部構造（５０）は、筒方向に略平行な仕切り部（５２）によって前記ケースを二以上の室（５５）に分割すると共に、前記仕切り部（５２）に設けられる連通孔（５４）によって、前記室（５５）の少なくとも二つを互いに連通させ、前記ケース（２１）と、前記内部構造（５０）とが所定の間隔の空隙を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケース（２１）と、
前記ケース（２１）に内装され、ガスの消音を行う内部構造（５０）と、
前記ケース（２１）にガスを導入する入口孔（３１ａ）と、
前記ケース（２１）からガスを排出する出口孔（３２ａ）と、を備え、
前記内部構造（５０）は、筒方向に略平行な仕切り部（５２）によって前記ケース（２１）を二以上の室（５５）に分割すると共に、前記仕切り部（５２）に設けられる連通孔（５４）によって、前記室（５５）の少なくとも二つを互いに連通させ、
前記ケース（２１）と、前記内部構造（５０）とが所定の間隔の空隙を有することを特徴とする消音器。
【請求項２】
請求項１に記載の消音器において、
前記ケース（２１）に冷却水を導入する冷却水入口孔（４１ａ）と、
前記ケース（２１）から冷却水を排出する冷却水出口孔（４２ａ）と、を備え、
前記ケース（２１）と前記内部構造（５０）との間の空隙を、冷却水が流通する冷却水流路（６４）とすることを特徴とする消音器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の消音器において、
前記ケース（２１）と前記内部構造（５０）とを一体に形成したことを特徴とする消音器。
【請求項４】
請求項３に記載の消音器において、
前記ケース（２１）は、その外周を取り囲むように筒方向に複数の冷却水流路（６４）を備え、その外周が、前記冷却水流路（６４）に対応して凹凸形状を備えることを特徴とする消音器。
【請求項５】
請求項３に記載の消音器において、
前記ケース（２１）は、その外周を取り囲むように筒方向に複数の冷却水流路（６４）を備え、その内周が、前記冷却水流路（６４）に対応して凹凸形状を備えることを特徴とする消音器。
【請求項６】
請求項４に記載の消音器において、
前記冷却水流路（６４）の少なくとも一つを前記内部構造（５０）の内部と連通させ、当該冷却水流路（６４）を、前記内部構造（５０）に蓄積する凝縮水の排出路とすることを特徴とする消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの発生音を低減するための消音器に関し、より詳細には、製造コストを低減できる消音器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、消音器は、その外形となるシェルとエンドプレートとで囲まれた部屋の内部に、隔壁、パイプ等を配置し、排気ガスの流路及び室を構成する。排気ガスの消音は、これらパイプの本数、長さ、パイプ径、隔壁の枚数、隔壁に設ける孔の形状等によりチューニングされる。なお。材料は一般的にステンレスが用いられる。
【０００３】
このような構造をもつ消音器として、筒状のシェル内に隔壁を設け複数の室を形成し、この室間をパイプで連通すると共に、一部の室に吸音部材を充填する消音器が知られている（特許文献１、参照。）。
【特許文献１】特開２００６−２３３８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような消音器は、対象の車両や内燃機関等の特性に合わせた消音性能のチューニングが必要となる。チューニングは、消音器内のパイプ、隔壁、吸音部材等の消音構造を変更する必要がある。
【０００５】
そのため、消音器は、１つの対象車両（例えば搭載されるエンジンの排気量や車両構造）毎に、１つの構造が必要となる。これにより、異なる車両で同一の構成をもつ消音器を利用可能にする標準化を行うことが難しいという問題があった。そのため、コストが増加してしまうという問題がある。
【０００６】
また、消音器の構造的な問題として、内部のパイプを隔壁により固定しているので、脈動による加振の影響を受けやすい。また、シェルは板材から構成されるため、剛性が高くないので、隔壁の振動がシェルへ伝達されることにより放射音が発生しやすくなるという問題もある。
【０００７】
また、前述のように、消音器は耐久性や強度を考慮して、ステンレスによって構成されるのが一般的である。ステンレスは加工性が低いため、平板の素材から曲げ加工や溶接を行う必要があるため、製造工数が多くなり、コストが増加してしまうという問題がある。
【０００８】
これに対して、アルミ合金又はマグネシウム合金を材料として、これを押し出し成型してシェルや消音構造を形成しようとする試みもある。これらは例えば燃料電池の排気ガスなど、ガス温度が低温の場合に適用可能である。しかしながら、車両エンジン等、内燃機関の排気ガス温度は最高で９００℃にも達する場合があり、これらアルミ合金又はマグネシウム合金の温度限界を上回ってしまうため、材料として使用することができない。排気管中にガス冷却装置を設置して消音器に流入するガス温度を下げることも考えられるが、この冷却装置によって部品点数や重量が増加し、コストやエネルギー効率が悪化する。
【０００９】
本願発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、消音器の消音構造を一体に成型することで、消音器の基本構造を標準化することができると共に、消音器の製造コストを低減できる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】
【００１０】
請求項１の発明は、筒状のケースと、前記ケースに内装され、ガスの消音を行う内部構造と、前記ケースにガスを導入する入口孔と、前記ケースからガスを排出する出口孔と、を備え、前記内部構造は、筒方向に略平行な仕切り部によって前記ケースを二以上の室に分割すると共に、前記仕切り部に設けられる連通孔によって、前記室の少なくとも二つを互いに連通させ、前記ケースと、前記内部構造とが所定の間隔の空隙を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の消音器において、前記ケースに冷却水を導入する冷却水入口孔と、前記ケースから冷却水を排出する冷却水出口孔と、を備え、前記ケースと前記内部構造との間の空隙を、冷却水が流通する冷却水流路とすることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の消音器において、前記ケースと前記内部構造とを一体に形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項３に記載の消音器において、前記ケースは、その外周を取り囲むように筒方向に複数の冷却水流路を備え、その外周が、前記冷却水流路に対応して凹凸形状を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項３に記載の消音器において、前記ケースは、その外周を取り囲むように筒方向に複数の冷却水流路を備え、その内周が、前記冷却水流路に対応して凹凸形状を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項６請求項４に記載の消音器において、前記冷却水流路の少なくとも一つを前記内部構造の内部と連通させ、当該冷却水流路を、前記内部構造に蓄積する凝縮水の排出路とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によると、仕切り部及び連通孔によってガスの流路及びガスの内部構造を構成することができるので、消音器の基本構造を標準化することができ、また、内部構造のチューニングを容易にすることができるので、消音器の製造コストを低減することができる。また、ケースと内部構造との間の空隙によって放射音を低減することができる。
【００１７】
請求項２の発明によると、消音器に冷却水流路を備えたので、消音器を冷却することにより、温度限界の低い材質を用いることが可能となり、消音器の製造コストを低減することができる。特に、軽合金（アルミニウム、マグネシウム等）を用いることにより、押し出し成型を採用することができ、製造コストを低減することができる。また、消音器を冷却することにより、ガスの温度を抑えることができるので、放射音を低減することができる。
【００１８】
請求項３の発明によると、ケースと内部構造とを一体に形成することによって、例えば押し出し成型により成型することができ、消音器の製造コストを低減することができる。
【００１９】
請求項４の発明によると、ケースは外周が凹凸形状を備えるので、消音器の冷却効果を高めることができる。また、消音器の放射音を低減することができる。
【００２０】
請求項５の発明によると、ケースは内周が凹凸形状を備えるので、消音器の冷却効果を高めることができる。また、ケースの外周をフラットな構造とすることができる。
【００２１】
請求項６の発明によると、冷却水流路を凝縮水の排出路とすることにより、部品点数を増やすことなく凝縮水を排出でき、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
＜第１実施形態＞
まず、第１の実施の形態の消音器（マフラ）１０について説明する。本実施の形態の消音器１０は、略円筒状のシェル２１と消音構造を有するマフラ内部構造５０とによって構成される。このシェル２１とマフラ内部構造５０との間は、空隙を有するよう構成した。
【００２４】
本実施の形態では、このシェル２１とマフラ内部構造５０との間の空隙を、冷却水が通過する流路とした。この冷却水によって消音器１０の温度を下げることができる。これにより、限界温度の低いアルミ合金やマグネシウム合金を用いて消音器１０を構成することが可能となる。このような構成によって、アルミ合金やマグネシウム合金を材料とした押し出し成型により消音器１０を構成することができるので、製造工数や部品点数を削減することができる。
【００２５】
なお、アルミ合金又はマグネシウム合金を用いた場合は、板厚をステンレスと同等にした場合は、ステンレスと比較すると重量が約１／４から１／３に低減できる。また、強度をステンレスと同等にする場合は、板厚を若干増やす必要がある、この場合でもステンレスと比較すると重量を約１／３から１／２に低減できる。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施の形態の消音器（マフラ）１０の構成を示す説明図である。
【００２７】
消音器（マフラ）１０は、シェル２１と、入口パイプ３１と、出口パイプ３２と、冷却水入口パイプ４１と、冷却水出口パイプ４２と、によって構成される。
【００２８】
シェル２１は、消音器１０の最外周部を構成する略円筒状の形状を有する。
【００２９】
このシェル２１は、両端が開口した円筒状の筒体２１ａと、筒体２１ａの両端の開口部を覆うエンドプレート２１ｂ及びエンドプレート２１ｃにより構成される。一方のエンドプレート２１ｂに排気ガスを導入する入口孔３１ａが、他方のエンドプレート２１ｃに排気ガスを大気へと排出する出口孔３２ａが、それぞれ設けられる。これら入口孔３１ａ及び出口孔３２ａは、それぞれ入口パイプ３１及び出口パイプ３２が取り付けられている（図２参照）。
【００３０】
なお、後述するように、入口孔３１ａ及び出口孔３２ａは、必ずしもエンドプレート２１ｂ及び２１ｃに設ける必要はない。一方のエンドプレート２１ｂに入口孔３１ａと出口孔３２ａの双方を設けてもよいし、筒体２１ａの側面に入口孔３１ａ及び出口孔３２ａを設けてもよい。
【００３１】
また、一方のエンドプレート２１ｂに冷却水を導入する冷却水入口孔４１ａが、他方のエンドプレート２１ｃに冷却水を排出する冷却水出口孔４２ａが、それぞれ設けられる。これら冷却水入口孔４１ａ及び冷却水出口孔４２ａに、それぞれ冷却水入口パイプ４１及び冷却水出口パイプ４２が取り付けられている。
【００３２】
消音器１０に導入される冷却水は、車両の内燃機関に用いられる冷却水を導入する。なお、冷却水に限られるものではなく、消音器１０を適切な温度（例えば１００℃以下）に保つことができれば、その他の媒体（気体や液体）を用いてもよい。また、外気を導入してこれを流通させるように構成してもよい。
【００３３】
図２は、本発明の第１の実施の形態の消音器１０の断面図である。なお、図２（ａ）は、消音器１０の上面断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、シェル２１には、マフラ内部構造５０が内装される。マフラ内部構造５０は、その内部を複数の空間に分割する仕切り構造５２を内装する。この仕切り構造５２によってガス流路や消音構造を形成する。
【００３５】
マフラ内部構造５０は、円筒状の内部シェル５１と、仕切り構造５２と、内部シェル５１の両端の開口部を覆うエンドプレート５１ｂ及びエンドプレート５１ｃと、によって構成される。内部シェル５１及び仕切り構造５２は、それぞれアルミ合金やマグネシウム合金等を材料として、押し出し成型によって形成される。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように、仕切り構造５２は、押し出し成型によって筒方向に同一形状で形成される。この端部５２ａは、内部シェル５１の内周面に当接するように構成されている。
【００３７】
仕切り構造５２は、内部シェル５１の内部を複数の空間である室５５に分割する。例えば、内部シェル５１の内周面と仕切り構造５２とに囲まれた空間が、１つの室５５を形成する。また、仕切り構造５２に、内部シェル５１から独立した室５５を形成することもできる。
【００３８】
これら各室５５は、仕切り構造５２の一部に丸孔形状の連通孔５４を形成することによって、互いに連通させることができる。これにより、室５５を消音構造として機能させると共に、ガスの流路とすることができる。なお、連通孔５４は、機械的工作により形成してもよいし、レーザ加工により形成してもよい。また、連通孔５４は丸孔形状ではなく、矩形でもでもよい。また、仕切り構造５２のうち、隣接する室５５を仕切る個所大きく開口し、２つの室５５を１つの室５５として機能させてもよい。
【００３９】
図２（ｂ）の例では、仕切り構造５２は、３つの端部５２ａによって内部シェル５１が仕切られることにより形成される３つの室５５ａ、５５ｂ、５５ｃと、３つのパイプ状の構造をもつ室５５ｅ、５５ｆ、５５ｇと、このパイプ状の形状に囲まれた室５５ｄと、の７つの室５５を備える。
【００４０】
内部シェル５１は、仕切り構造５２を内装した状態で、エンドプレート５１ｂ及びエンドプレート５１ｃを固定することにより形成される。一方のエンドプレート５１ｂに排気ガスを導入する入口孔５３ａが、他方のエンドプレート５１ｃに排気ガスを大気へと排出する出口孔５３ｂが、それぞれ設けられる。これら入口孔５３ａ及び出口孔５３ｂは、それぞれ、前述した入口パイプ３１及び入口パイプ３１が接続される。
【００４１】
内部シェル５１は、外周に放射状に配置された支部５１ａを備える。この支部５１ａの端部は、シェル２１の内周面に当接するように構成されている。すなわち、マフラ内部構造５０がシェル２１に内装された状態で、支部５１ａによってマフラ内部構造５０がシェル２１に固定される。また、マフラ内部構造５０とシェル２１との間は、この支部５１ａの高さ方向に空隙が形成される。この空隙が冷却水流路５６を構成する。
【００４２】
冷却水入口パイプ４１から導入された冷却水は、この冷却水流路５６を流通し、冷却水出口パイプ４２から排出される。このとき、冷却水によって消音器１０（特にマフラ内部構造５０の熱を吸収するため、消音器１０の温度を下げることができる。
【００４３】
次に、このように構成された消音器１０の作用を説明する。
【００４４】
図２（ｂ）に示すように、入口孔３１ａと連通する室５５ａが拡張室として構成されている。拡張室は排気ガス流路の断面積を拡大する。これにより、排気ガスの音波が拡張することによって、音波が減衰する。
【００４５】
また、室５５ｂ及び室５５ｃは、共鳴室及び吸音材収納室として構成されている。これら室５５ｂ及び室５５ｃは、拡張室となる室５５ａと連通孔５４によって互いに連通される。
【００４６】
共鳴室では、ホルムヘルツの原理により排気ガスの特定の周波数の音波が共鳴することで、音波が減衰する。この特定の周波数は、共鳴室の体積や形状により決定される。
【００４７】
吸音材収納室では、吸音部材によって、排気ガスの音波のうち、主に高周波音が減衰する。なお、吸音部材は一般的にグラスファイバ等の繊維状物質が用いられる。この繊維状物質が飛散しないように、吸音部材収納室には排気ガスの出口となるような構造を設けない。
【００４８】
また、連通孔５４は、排気ガス流路の断面積が一時的に変化するため、排気ガスの音波が減衰する絞り構造として機能する。なお、絞り構造を多く設けることにより音波は減衰するが、排気ガスの圧力損失も上昇するため、小径の連通孔５４の配置は適切に行う必要がある。
【００４９】
このように、マフラ内部構造５０内に構成された消音構造により、排気ガスの音波が減衰される。そして、最終的に室５５ｇに導かれた排気ガスは、出口パイプ３２から大気へと排出される。
【００５０】
このような消音構造により、排気ガスを消音した後に大気に排出することができる。
【００５１】
次に、本実施の形態の消音器１０の組み立て方法を具体的に説明する。
【００５２】
まず、各部材を形成する。筒体２１ａは円筒形状に、内部シェル５１は外周に支部５１ａを配置した筒型形状に、仕切り構造５２は、前述のように断面が筒方向に略一定の柱構造に、それぞれアルミ合金やマグネシウム合金等を材料として、押し出し成型により形成される。
【００５３】
この内部シェル５１に、仕切り構造５２を挿入する。このとき、仕切り構造５２の室５５のいずれかに吸音材を収納する場合は、室５５の形状に合わせて予め加工された吸音材を、仕切り構造５２の当該室５５に対応する個所に収納しておく。
【００５４】
次に、内部シェル５１の開口部に、それぞれエンドプレート５１ｂ及び５１ｃを接合する。
【００５５】
エンドプレート５１ｂ及び５１ｃは、内部シェル５１の開口部に組み付けた後、溶接される。これにより、仕切り構造５２を内装した内部シェル５１と、エンドプレート５１ｂ及び５４ｃが一体に接合され、マフラ内部構造５０が構成される。
【００５６】
次に、このマフラ内部構造５０を、筒体２１ａに挿入する。
【００５７】
次に、筒体２１ａの開口部に、それぞれエンドプレート２１ｂ及び２１ｃを接合する。
【００５８】
エンドプレート２１ｂ及び２１ｃは、筒体２１ａの開口部に組み付けた後、溶接される。これにより、筒体２１ａ、エンドプレート２１ｂ及び２１ｃが一体に接合され、シェル２１が構成される。
【００５９】
次に、シェル２１に、入口パイプ３１及び出口パイプ３２を接合する。
【００６０】
この入口パイプ３１及び出口パイプ３２の接合にはさまざまな方法がある。例えば、マフラ内部構造５０のエンドプレート５１ｂ及び５１ｃに予め入口孔５３ａ及び出口孔５３ｂを開口しておき、シェル２１にマフラ内部構造５０を内装する。そして、この入口孔５３ａ及び出口孔５３ｂの位置に合致するように、予め入口孔３１ａ及び出口孔３２ａが開口されたエンドプレート２１ｂ及び２１ｃを取り付ける。この後に、それぞれ入口パイプ３１及び出口パイプ３２を、それぞれ取り付け、溶接等によって接合する。
【００６１】
なお、エンドプレート２１ｂ及び２１ｃを取り付けた後に、入口孔３１ａ、出口孔３２ａ、入口孔５３ａ及び出口孔５３ｂを加工してもよい。
【００６２】
また、エンドプレート２１ｂ、２１ｃ、５１ｂ及び５１ｃの接合は溶接でなくてもよい。例えば、かしめ等により機械的に取り付けてもよいし、材質が可能であれば、拡散摩擦接合（ＦＳＷ）によってこれらを接合してもよい。
【００６３】
また、これらエンドプレート２１ｂ、２１ｃ、５１ｂ及び５１ｃを別部品とするのではなく、シェル２１又は内部シェル５１をスピニング加工により縮径することによって、入口孔３１ａ出口孔３２ａ等を形成してもよい。また、エンドプレートとなる構造をシェル２１又は５１に一体に成型して、これを折り曲げた後溶接等によって開口部を閉塞してもよい。
【００６４】
以上の手順により、消音器１０が組み立てられる。
【００６５】
図３は、本発明の第１の実施の形態の消音器（マフラ）１０の他の例の断面図である。
【００６６】
前述のように、入口パイプ３１及び出口パイプ３２は、消音構造のチューニングや消音器１０の配置の都合により、どのような位置に設けてもよい。この図３に示す例では、入口パイプ３１及び出口パイプ３２を、シェル２１の側面に配置した。
【００６７】
その他の構成は、前述の図２に示した例とほぼ同一である。
【００６８】
図３（ｂ）の例では、仕切り構造５２は、３つの端部５２ａによって内部シェル５１が仕切られることにより形成される３つの室５５ａ、５５ｂ、５５ｃと、パイプ状の構造をもつ室５５ｅと、３つの辺により囲まれた室５５ｄと、の５つの室５５を備える。
【００６９】
また、入口パイプ３１及び出口パイプ３２は、それぞれシェル２１に側面に設けられる。
【００７０】
このように構成した消音器１０では、入口パイプ３１と連通する室５５ａが拡張室として構成される。特に、拡張室は排気ガス流路の断面積の拡大が大きければ消音効果が増す。そのため、図３（ａ）に示すように、筒方向に長さをもつシェル２１の場合、入口孔３１ａを側面に設けることにより、消音効果を高めることができる。
【００７１】
また、その他の室５５ｂ及び室５５ｄは、前述のように、共鳴室や吸音材収納室として構成し、最終的に室５５ｃに導かれた排気ガスは、出口パイプ３２から大気へと排出される。
【００７２】
このような消音構造により、排気ガスを消音した後に大気に排出することができる。
【００７３】
図４は、本発明の第１の実施の形態のマフラ内部構造５０の一例の断面図である。
【００７４】
前述のように、仕切り構造５２は、押し出し成型により形成されるため、その形状を自由に設計することができる。また、シェル２１の外形は、円筒形状を例示したが、これに限られるものではなく、さまざまな形状とすることができる。
【００７５】
例えば、図４（ａ）に示す例では、楕円形状のシェル２１に、マフラ内部構造５０が内装されている。このマフラ内部構造５０は、６の端部５２ａによって内部シェル５１が仕切られることにより形成される６つの室５５と、３つのパイプ状の構造をもつ室５５と、の９つの室５５を備える。
【００７６】
また、図４（ｂ）に示す例では、図４（ａ）と同様に、楕円形状のシェル２１の内部にマフラ内部構造５０が内装されている。このマフラ内部構造５０は、６の端部５２ａによって内部シェル５１が仕切られることにより形成される６つの室５５と、２つのパイプ状の構造をもつ室５５と、からなる８つの室５５を備える。
【００７７】
このように、消音器１０に求められる消音性能に応じて、さまざまな消音構造のマフラ内部構造５０を構成することができる。また、仕切り構造５２に設ける連通孔５４を変更することによって、さまざまな消音構造をとることができる。
【００７８】
以上のように、本願発明の実施の形態の消音器１０は、消音構造を備えるマフラ内部構造５０に内装される仕切り構造５２の形状や、連通孔５４の位置や数を適宜設定することにより、吸音室、拡張室、分岐室、共鳴室、吸音部材収納室等の消音構造を構成することができる。これによって、消音させたい周波数帯に応じてこれら消音構造を任意に設計することができる。
【００７９】
特に、マフラ内部構造５０は、連通孔５４を設けてない仕切り構造５２と、内部シェル５１とを予め用意しておき、連通孔５４を後から加工することにより、消音構造を構成することができる。すなわち、連通孔５４を設けてない仕切り構造５２と、内部シェル５１とで、標準化された消音器１０とすることができる。
【００８０】
これにより、従来のように、車両ごとに個別に消音器１０を設計し、個別に消音器１０を製造するという方法と比較すると、設計工数や製造工数を削減できるので、コストを低減することができる。また、同様の理由により、消音器１０の試作経費も低減できる。また、消音器１０の基本構成を標準化することによって量産効果が発揮され、コストをさらに低減することができる。
【００８１】
また、標準化された消音器１０の消音構造を、連通孔５４や入口パイプ３１、出口パイプ３２の構成等により、車両の特性に応じて細かくチューニングすることが可能となるため、排気ガスの誘導を最適に設計することができる。これにより、気流音及び圧力損失を低減することができるので、容量が同等の従来の消音器と比較すると、消音効率が向上する。
【００８２】
また、消音器１０は、シェル２１とマフラ内部構造５０との間に冷却水を流通させる構造としたので、消音器１０の温度を常に低くすることができる。これにより、消音器１０を構成する材質を、アルミ合金やマグネシウム合金とすることができる。この材質により、消音器１０を構成する各部材を押し出し成型により一体に形成することが可能となるので、消音器１０の重さを軽減できると共に、製造コストを低減することができる。
【００８３】
また、一般的に排気ガスが高温であるほど排気ガスの発生する音波の放射は強くなる。本実施形態では、冷却水により消音器１０冷却する構造としたので、高温のままの排気ガスの消音を行う消音器と比較して、排気ガスの音波を低減することができる。
【００８４】
また、消音器１０の周囲は冷却水によって満たされるので、振動の発生を抑えることができると共に、消音器１０内部の音波が外部に放射されにくくなり、消音効果が高まる。
【００８５】
さらに、消音器１０の周囲を冷却水が流通する構造としたので、消音器１０が外気に直接触れることなく、特に冬季など、内燃機関の熱を保持した冷却水により消音器１０の温度を所定温度以下とすることができる。これにより、消音器１０内に滞留する凝縮水を蒸発させて排出することができる。例えば、エンジン停止後にも冷却水を流通させておくことで消音器１０の温度が下がらないようにしておき、エンジン再始動時の水蒸気が多い排気ガスが導入されたとしても、凝縮水が大量に滞留しないように構成することができる。
【００８６】
なお、本発明の実施の形態では、消音器１０は円筒形状としたが、これに限られるものではなく、円形、楕円、異形、超扁平としてもよい。また、入口パイプ３１及び出口パイプ３２は、任意の位置に設けることができる。
【００８７】
また、消音器１０内に排気ガスを原因とする凝縮水が滞留する。これを取り除くために、マフラ内部構造５０の内面に隙間、小孔を設けると共に消音器全体を傾斜させることにより、出口近傍の部屋に凝縮水を集め、その部分のシェル２１内にピトー管を設置して、出口パイプ３２を通過する排気ガス流れにより発生する低圧により吸引し出口パイプ３２から排出するようにしてもよい。また、マフラ内部構造５０の下端部に任意に小孔を開口すると共にこの小孔をシェル２１を貫通させて、排気ガスの圧力により凝縮水を排水させてもよい。これにより、凝縮水による消音器１０の腐食を防止することができる。
【００８８】
＜第２実施形態＞
次に、第２の実施の形態の消音器１０について説明する。
【００８９】
前述の第１の実施の形態では、消音器１０を、シェル２１とマフラ内部構造５０とにより構成して、これらの間に冷却水を流通させるように構成した。これに対して第２の実施の形態では、消音器１０の外周、消音構造、及び、冷却水流通路をすべて含むように、押し出し成型により一体に構成した。
【００９０】
図５は、本発明の第２の実施の形態の消音器１０の構成を示す説明図である。
【００９１】
なお、図５（ａ）は消音器１０の上面図、図５（ｂ）は消音器１０の側面図、図５（ｃ）は消音器１０のＢ−Ｂ断面図を示す。
【００９２】
消音器（マフラ）１０は、シェル２１と、入口パイプ３１と、出口パイプ３２と、冷却水入口パイプ４１と、冷却水出口パイプ４２と、によって構成される。
【００９３】
このシェル２１は、両端が開口したケース６１と、ケース６１の両端の開口部を覆うエンドプレート６１ｂ及びエンドプレート６１ｃにより構成される。
【００９４】
図５（ｃ）に示すように、ケース６１は、内側に排気ガスの通路及び消音構造となる内部構造６３を有する。この内部構造６３によって、ケース６１の内周に複数の室５５を構成する。
【００９５】
また、ケース６１の外周側には、複数の冷却水流路６４を備える。図示するように、冷却水流路６４は各々が筒状に形成されており、ケース６１の外周を取り囲むように複数の冷却水流路６４が備えられている。この冷却水流路６４に冷却水を流通させることによって、消音器１０を冷却することができる。ケース６１は所定の板厚を有するため、この冷却水流路６４の位置に対応して、ケース６１は、周囲が凹凸形状を有している。この周方向の凹凸形状によってケース６１に表面積が増すので、熱を大気に放出する放熱板として機能する。また、消音器１０の外周が凹凸形状となることで、音波が放射されにくくなり、消音効果を高めることができる。
【００９６】
この消音器１０は、一方のエンドプレート６１ｂに排気ガスを導入する入口孔３１ａが、他方のエンドプレート６１ｃに排気ガスを大気へと排出する出口孔３２ａが、それぞれ設けられる。これら入口孔３１ａ及び出口孔３２ａは、それぞれ入口パイプ３１及び出口パイプ３２が取り付けられている。
【００９７】
なお、後述するように、入口孔３１ａ及び出口孔３２ａは、必ずしもエンドプレート６１ｂ及び６１ｃに設ける必要はない。一方のエンドプレート６１ｂに入口孔３１ａと出口孔３２ａの双方を設けてもよいし、ケース６１の側面に入口孔３１ａ及び出口孔３２ａを設けてもよい。
【００９８】
また、消音器１０には、一方のエンドプレート６１ｂに冷却水を導入する冷却水入口孔４１ａが、他方のエンドプレート６１ｃに冷却水を排出する冷却水出口孔４２ａが、それぞれ設けられる。これら冷却水入口孔４１ａ及び冷却水出口孔４２ａには、それぞれ冷却水入口パイプ４１及び冷却水出口パイプ４２が取り付けられている。
【００９９】
ケース６１の内部は、内部構造６３を備える。この図５（ｂ）に示す例では、８の壁状の構造と、３つのパイプ状の構造と、からなる９つの室５５が構成される。
【０１００】
また、第１の実施の形態で説明したように、内部構造６３の一部に連通孔５４を形成することによって、各室５５を互いに連通させることができる。これにより、室５５を消音構造として機能させると共に、ガスの流路とすることができる。例えば、これら各室５５によって、吸音室、拡張室、分岐室、共鳴室、吸音部材収納室等の消音構造を構成し、消音させたい周波数帯に応じてこれら消音構造を任意に設計することができる。
【０１０１】
エンドプレート６１ｂ及び６１ｃは、ケース６１に備えられている複数の冷却水流路６４を、冷却水入口孔４１ａ及び冷却水出口孔４２ａに連通するように構成されている。また、エンドプレート６１ｂ及び６１ｃは、ケース６１の両端の開口部を閉塞し、かつ、入口孔３１ａ及び出口孔３２ａにより、ガスの導入・排出を行えるよう構成されている。
【０１０２】
なお、冷却水流路６４のうちのいずれかを、消音器１０内部に滞留する凝縮水を排出するための排水孔としてもよい。例えば、消音器１０を車両等に搭載した場合に垂直方向下側となる位置のいずれかの冷却水流路６４に、消音器１０の内部と連通する小径の連通孔を開孔させ、エンドプレート６１ｂ及び６１ｃにおいて、当該冷却水流路６４を他の冷却水流路６４とは独立させ、排気ガスの排出による負圧によって凝縮水を排出させるような構造を設ける。
【０１０３】
このように、ケース６１の外周を取り囲むように冷却水流路６４を備えたので、冷却水流路６４だけでなく、凝縮水の排出路も容易に構成することが可能となる。
【０１０４】
図６は、本発明の第２の実施の形態の消音器１０の他の例の説明図である。
【０１０５】
第１の実施の形態において前述したように、拡張室は、排気ガス流路の断面積の拡大が大きければ消音効果が増す。そこで、図６（ａ）に示すように、筒方向に長さをもつケース６１の場合、入口孔７１ａをケース６１の側面に設けることにより、消音効果を高めることができる。
【０１０６】
なお、この図６のように構成した場合、入口孔７１ａ及び出口孔７２ａによって、冷却水流路６４のうちの一部が塞がれる場合がある。この場合、エンドプレート６１ｂ及び６１ｃにおいて、当該冷却水流路６４に冷却水が流入しないように構成してもよい。
【０１０７】
また、図６（ｃ）に示すように、ケース６１を取り囲むように冷却水流路６４を備えるが、前述の図５（ｃ）とは異なり、消音器１０の表面を凹凸のないフラット構造とし、冷却水流路６４を、消音器１０の内周側に備えるよう構成した。
【０１０８】
前述のように、消音器１０を凹凸形状とすることによって消音効果を高めることができる。しかし、車両への搭載の制限等により表面がフラットであることが望ましい場合もある。また、凹凸形状によって過冷却となる場合もある。その場合は、図６に示すように、消音器１０の外周面をフラットとすることも可能である。
【０１０９】
図７は、本発明の第２の実施の形態のケース６１の他の例の説明図である。
【０１１０】
ケース６１は押し出し成型により形成されるため、第１の実施の形態の仕切り構造５２と同様に、その形状を自由に設計することができる。
【０１１１】
例えば、図８（ａ）に示す例では、楕円形状のケース６１は、外周をフラット構造とした。また内部構造６３は、８の壁部によって仕切られることにより形成される６つの室５５と、３つのパイプ状の構造をもつ室５５と、からなる９つの室５５を備える。
【０１１２】
また、図８（ｂ）に示す例では、楕円形状のケース６１の内部構造６３は、６の壁部によって仕切られることにより形成される６つの室５５と、パイプ状の構造をもつ室５５と、からなる７つの室５５を備える。また、図示するように、内部構造６３を、湾曲した構造とすることもできる。
【０１１３】
また、図８（ｃ）に示す例では、ケース６１の内部構造６３は、１０の壁部によって仕切られることにより形成される８つの室５５を備える。
【０１１４】
また、図８（ｄ）に示す例では、ケース６１の内部構造６３は、４つの壁部によって仕切られることにより形成される４つの室５５と、３つのパイプ状の構造をもつ室５５と、このパイプ状の室５５に囲まれる室５５と、からなる８つの室５５を備える。
【０１１５】
このように、消音器１０に要求される消音性能に応じて、マフラの内部構造６３を、さまざまな構造とすることができる。
【０１１６】
以上のように、本発明の第２の実施の形態では、前述の第１の実施の形態と同様の効果を奏する。すなわち、消音構造となる内部構造６３の形状や、連通孔５４の位置や数を適宜設定することにより、吸音室、拡張室、分岐室、共鳴室、吸音部材収納室等の消音構造を構成することができる。これによって、消音させたい周波数帯に応じてこれら消音構造を任意に設計することができる。
【０１１７】
特に、連通孔５４を設けてないケース６１を予め用意しておき、連通孔５４を後から加工することにより、消音構造を構成することができる。すなわち、このケース６１により標準化された消音器１０とすることができ、従来のように、車両ごとに個別に消音器１０を設計し、車両ごとに消音器１０を製造するという方法と比較すると、設計工数や製造工数を削減できるので、コストを低減することができる。また、同様の理由により、消音器１０の試作経費も低減できる。また、消音器１０の基本構成を標準化することによって量産効果が発揮され、コストをさらに低減することができる。
【０１１８】
また、連通孔５４や入口パイプ３１、出口パイプ３２の構成等により、車両の特性に応じて細かくチューニングすることが可能となるため、排気ガスの誘導を最適に設計することができる。これにより、気流音及び圧力損失を低減することができるので、容量が同等の従来の消音器と比較すると、消音効率が向上する。
【０１１９】
また、消音器１０は、その外周に冷却水を流通させる冷却水流路６４を備えたので、消音器１０の温度を低くすることができる。これにより、消音器１０を構成する材質を、アルミ合金やマグネシウム合金とすることができる。この材質により、消音器１０を構成する各部材を押し出し成型により形成することが可能となるので、消音器１０の製造コストを低減することができる。
【０１２０】
一般的に排気ガスが高温であるほど排気ガスの発生する音波の放射は強くなる。本実施形態では、冷却水により消音器１０冷却する構造としたので、高温のままの排気ガスの消音を行う消音器と比較して、排気ガスの音波を低減することができる。
【０１２１】
また、消音器１０の周囲は冷却水によって満たされるので、振動の発生を抑えることができると共に、消音器１０内部の音波が外部に放射されにくくなり、消音効果が高まる。
【０１２２】
また、消音器１０の外周を、冷却水の流路により凹凸形状としたので、消音器１０の強度を高くすることができる。また、表面がフラットである消音器１０と比較して、放射音のレベルを低減することができる。
【０１２３】
また、本発明の実施の形態では、消音器１０は円筒形状としたが、これに限られるものではなく、円形、楕円、異形、超扁平としてもよい。また、入口パイプ３１及び出口パイプ３２は、任意の位置に設けることができる。
【０１２４】
なお、本願発明の実施の形態では、車両に搭載されるエンジン等の内燃機関からの排気ガスの消音について説明したが、これに限られるものではなく、例えば燃料電池、工場プラントや家庭における排気ガスや圧縮機からの脈動の消音に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の消音器の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の消音器の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の消音器の他の例の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態のマフラ内部構造の一例の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の消音器１０の構成を示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の消音器の他の例の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のケースの他の例の説明図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０  消音器
２１  ケース
２１ａ  筒体
２１ｂ、２１ｃ  エンドプレート
２２ａ  入口孔
２３ａ  出口孔
５０  マフラ内部構造
５２  仕切り構造
５４  連通孔
５６  冷却水流路
６１  ケース
６３  内部構造
６４  冷却水流路
【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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