JP2000248934A - 建設機械の排気管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲がり管部を持ちながら、この曲がり管部に
発生した乱流を層流に変換（整流）して気流音を低減す
る。 【解決手段】 エンジンのマフラーＭから上向きに伸び
る縦管部１１の先端に雨水の侵入を防ぐための曲がり管
部１２を設けるとともに、この曲がり管部１２の先端に
直管状の整流部を設け、曲がり管部１２に発生した乱流
をこの整流部１３で層流に変換して外部に放出するよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧ショベルやクレ
ーン等の建設機械の排気管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明の好適例である油圧ショベルを例
にとって従来の技術を説明する。

【０００３】図６において、１はクローラ式の下部走行
体、２は上部旋回体で、この上部旋回体２にエンジンル
ーム（３はこのエンジンルームを覆うエンジンカバー）
が設けられ、このエンジンルーム内に設けられたエンジ
ンから図７に示すマフラーＭを介して排気管４が導出さ
れる。

【０００４】とくに排気流速が高くて排気音の大きい大
型の建設機械においては、排気をできるだけ高い位置か
ら出して、周辺に与える排気音の影響を抑えるために、
この排気管（通称テールパイプ）４をエンジンのマフラ
ーＭから煙突のように上向きに突出させている。

【０００５】従来、この排気管４は、図７に示すよう
に、マフラーＭから垂直上向きに延びる縦管部５の先端
に、雨水の侵入を防ぐための円弧状等の曲がり管部６が
連設されてなっている。

【０００６】なお、曲がり管部６の先端６ａは、垂直面
に形成されるか、あるいは雨水が入り難いように図示の
ように曲がり管部６の内側に切れ込む斜面にカットされ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】排気音のうち、最も耳
障りで騒音として周辺に与える影響の大きいのは、１Ｋ
Ｈｚ以上の気流音（エッジ音やシャーシャー音と呼ばれ
る）であり、この気流音を低減することが排気騒音対策
として重要となる。

【０００８】ところが、上記のように雨水対策として先
端側が折れ曲がっただけの従来の排気管４によると、曲
がり管部６の内側で乱流が発生し、この乱流が何の規制
も受けないまま気流音として直接外部に放出されてしま
う。

【０００９】このため、気流音のレベルが高く、排気音
の低減効果が実際上得られなかった。

【００１０】なお、この点の対策として、 排気管４を太くして排気流速を低下させること、 排気管４全体を吸音材（たとえばグラスウール）で被
覆すること、 曲がり管部６を無くし、縦管部５の上端に雨除けの蓋
を設けること が考えられる。

【００１１】しかし、の手段によるとデザインや強度
の限界があるため実効は得難く、の手段ではコスト高
となり、の手段では外観上の体裁が悪いとともに雨水
の侵入は避け難い等、いずれも難点があり、実用に適さ
なかった。

【００１２】そこで本発明は、曲がり管部を持ちなが
ら、この曲がり管部に発生した乱流を層流に変換（整
流）して気流音を低減することができる建設機械の排気
管を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エン
ジンのマフラーから上向きに延びる縦管部の先端に曲が
り管部が設けられ、この曲がり管部の先端に、曲がり管
部に発生した乱流を層流に変換する直管状の整流部が設
けられてなるものである。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、整流部の長さをＬ、排気管の内径をＤとして、 Ｌ≧０．３・Ｄ に設定されたものである。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１または２の構
成において、整流部の先端側に、径寸法が他の部分より
も大きい拡管部が設けられたものである。

【００１６】請求項４の発明は、請求項３の構成におい
て、拡管部と他の部分の境目である段部が鈍角に形成さ
れたものである。

【００１７】請求項５の発明は、請求項３または４の構
成において、拡管部と他の部分の境目である段部が曲面
に形成されたものである。

【００１８】上記構成によると、曲がり管部に発生した
乱流が、整流管部（直管）を通ることにより層流に変換
されて外部に放出されるため、気流音を低減することが
できる。

【００１９】ここで、発明者は、気流音低減効果を高め
る観点から、管径と整流部の関係について追究し、シミ
ュレーション解析や油圧ショベル実機で実験を行った。
その結果、整流部の長さＬが排気管の内径Ｄの０．３倍
以下であると気流音の抑制効果が十分でなく（整流部で
の整流作用が不十分であるためと考えられる）、請求項
２のようにＬ≧０．３・Ｄとすることにより、人間の聴
覚において通常作業状態で機械の近傍でも気流音が耳障
りにならない程度まで低減できることを確認した。

【００２０】ただし、整流部長さＬは、あまり長いと製
作上の問題や強度、他の構造物との干渉等の問題が発生
するため、これら各条件に応じて設定する必要がある。

【００２１】また、請求項３〜５の構成によると、排気
流速が排気管の出口直前の拡管部（とくに壁面付近）で
低下することにより、気流音の発生が抑制される。

【００２２】この場合、拡管部と他の部分との境目であ
る段部で流速が高くなる傾向があるため、請求項４のよ
うにこの境目を鈍角に形成すること、あるいは請求項５
のように曲面に形成することにより、流速増加を抑えて
気流音抑制効果を高めることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１〜図４に
よって説明する。

【００２４】第１実施形態（図１，２参照） 図１に第１実施形態にかかる排気管Ａを示している。

【００２５】この排気管Ａは、マフラーＭから垂直上向
きに立ち上がる縦管部１１の上端に、雨水の侵入を防止
するための円弧状にほぼ９０°の角度で折れ曲がる曲が
り管部１２が連設され、さらにこの曲がり管部１２の先
端に直管状の整流部１３が水平（完全水平またはそれに
近い状態）に延設されて成っている。

【００２６】なお、整流部１３の先端１３ａは、雨水が
入り難くかつ外観上の体裁が良いように、図示のように
曲がり管部１２の内側に切れ込む方向の斜面にカットさ
れている。但し、この整流部先端１３ａは垂直面として
もよい。

【００２７】この排気管Ａによると、エンジン排気によ
って曲がり管部１２の内側に気流音の原因となる乱流が
発生するが、この乱流が、曲がり管部１２に続く直管状
の整流部１３において層流に変換されて外部に放出され
る。

【００２８】このため、エッジ音やシャーシャー音等と
称される耳障りな高周波の気流音の発生が抑えられる。

【００２９】図２には、異なる排気管構成をとる試料１
〜３について行った排気ガスの流体シミュレーションの
解析結果を示している。

【００３０】試料１：図３（イ）に示すように縦管部ａ
と曲がり管ｂのみからなり、かつ、先端を斜めにカット
した排気管（図７に示す従来品と同一構成の排気管） 試料２：図３（ロ）に示すように、試料１の曲がり管部
ｂ先端を垂直にカットした排気管 試料３：図３（ハ）に示すように曲がり管部ｂの先端に
長さＬ＝１００mmの水平な整流部ｃを延設したこの実施
形態にかかる排気管 解析条件は、管径（内径）Ｄ＝８９．１mm、曲がり管部
ｂの曲げ半径Ｒ＝２５０mm、入口部でのガス流速＝４０
ｍ／secとし、出口端部を上下複数点（上から順にポイ
ント１〜１５）での流速分布を求めた。

【００３１】図示のように試料１は全ポイントを通じて
流速が平均して高くなるのと比較して、試料２ではこれ
よりも平均流速は低くなる。これは、試料１の先端斜め
カットによって出口流速が速められるものと思われる。

【００３２】また、試料２，３を比較すると、曲がりの
内側（ポイント９〜１５）での流速が試料２では高く、
試料３では低くなる。

【００３３】これにより、試料３によると、曲がりの内
側に発生した乱流が整流部ｃ整流された結果、気流音の
発生を抑制しうることが確認された。

【００３４】さらに試料３について、整流部長さＬと気
流音の関係をさらに追究した結果、整流部長さＬ＝１０
０mmで気流音の抑制に最良の効果が得られることが確認
された。

【００３５】さらに、管径Ｄと整流部長さＬと気流音の
関係を求めた結果、 Ｌ≧０．３・Ｄ とすることにより、人間の聴覚において通常作業状態で
機械の近傍でも気流音が耳障りにならない程度まで低減
できることを確認した。

【００３６】第２実施形態（図４，５参照） 第１実施形態との相違点のみを説明すると、第２実施形
態においては整流部１３の先端に、径寸法が他の部分よ
りも大きい拡管部１４が設けられている。

【００３７】この拡管部１４を設けることにより、出口
部分の断面積が大きくなって排気ガスの出口流速が全体
的に低下し、壁面付近の流速もかなり小さくなって気流
音の抑制に効果があることが発明者の実験によって確認
された。

【００３８】但し、拡管部１４と他の部分との境目であ
る段部１４ａでの壁面付近での流速が大きくなる傾向が
あるため、図５（イ）に示すように段部１４ａを曲面に
形成するか、同（ロ）に示すように段部１４ａを鈍角に
形成するか、あるいはこれらを組合わせるのが望まし
い。

【００３９】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、縦管
部に連なる曲がり管部の先端に直管状の整流部を設けた
から、曲がり管部に発生した乱流をこの整流部で層流に
変換して外部に放出することができ、これによって気流
音を低減することができる。

【００４０】とくに、整流部の長さＬを排気管の内径Ｄ
に対してＬ≧０．３・Ｄとした請求項２の発明による
と、人間の聴覚において通常作業状態で機械の近傍でも
気流音が耳障りにならない程度まで低減することができ
る。

【００４１】また、請求項３〜５の発明によると、排気
流速が排気管の出口直前の拡管部（とくに壁面付近）で
低下することにより、気流音の発生を抑制することがで
きる。

【００４２】この場合、請求項４の発明のように拡管部
と他の部分との境目である段部を鈍角に形成すること、
あるいは請求項５の発明のように段部を曲面に形成する
ことにより、この段部での流速増加を抑えて気流音抑制
効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる排気管の側面図
である。

【図２】排気管構成の異なる試料１〜３について行った
排気ガスの流体シミュレーションの解析結果を示す図で
ある。

【図３】（イ）は試料１、（ロ）は試料２、（ハ）は試
料３をそれぞれ示す図である。

【図４】本発明の第２実施形態にかかる排気管の側面図
である。

【図５】（イ）は同排気管の段部を曲面に形成した場
合、（ロ）は鈍角に形成した場合をそれぞれ示す部分断
面図である。

【図６】本発明が適用される油圧ショベルの概略側面図
である。

【図７】従来の排気管を示す側面図である。

【符号の説明】

Ｍ マフラー １１ 縦管部 １２ 曲がり管部 １３ 整流部 １４ 拡管部 １４ａ 境目としての段部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 築穴 隆司 広島市安佐南区祇園３丁目12番４号 油谷 重工株式会社内 Ｆターム(参考） 2D015 CA02 3D038 BA01 BA03 BA10 BB09 BC04 3G004 AA03 BA02 CA00 DA01 DA04 DA22

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのマフラーから上向きに延びる
   縦管部の先端に曲がり管部が設けられ、この曲がり管部
   の先端に、曲がり管部に発生した乱流を層流に変換する
   直管状の整流部が設けられてなることを特徴とする建設
   機械の排気管。
2. 【請求項２】 整流部の長さをＬ、排気管の内径をＤと
   して、 Ｌ≧０．３・Ｄ に設定されたことを特徴とする請求項１記載の建設機械
   の排気管。
3. 【請求項３】 整流部の先端側に、径寸法が他の部分よ
   りも大きい拡管部が設けられたことを特徴とする請求項
   １または２記載の建設機械の排気管。
4. 【請求項４】 拡管部と他の部分の境目である段部が鈍
   角に形成されたことを特徴とする請求項３記載の建設機
   械の排気管。
5. 【請求項５】 拡管部と他の部分の境目である段部が曲
   面に形成されたことを特徴とする請求項３または４記載
   の建設機械の排気管。