JP2004285969A

JP2004285969A - 内燃機関用消音器

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Publication number: JP2004285969A
Application number: JP2003081789A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Endo; 彰広遠藤; Makoto Sato; 真佐藤; Kenji Kanda; 賢司神田
Original assignee: Sakamoto Ind Co Ltd
Current assignee: Sakamoto Ind Co Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP4317702B2

Abstract

【課題】シェルの筒部を構成する外筒の下部が下方へ膨出するのを防止する。
【解決手段】シェルの筒部を内筒２１と、この内筒２１の外周面に押圧接触した状態で設けられた外筒２２とによって構成する。外筒２２の内周面には、周方向に延びる凹部２２ｂを形成する。この凹部２２ｂと、凹部２２ｂに臨む内筒２１の外周面とによって逃がし通路６を形成する。逃がし通路６の一端部６ａは、外筒２２のうちの最も下側に位置する箇所又はその近傍に配置する。逃がし通路６の他端部６ｂは、内筒２１の最高水位線Ｌより高い位置に形成された貫通孔７に連通させる。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シェルの筒部が二重筒構造をなしている内燃機関用消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関用消音器は、両端が開口した筒部、及びこの筒部の両端開口部をそれぞれ塞ぐ端板からなるシェルと、一方の端板を貫通して配置されたインレットパイプと、他方の端板を貫通して配置されたアウトレットパイプとを有している。そして、エンジンから排出される排気ガスをインレットパイプからシェル内に導入することによって排気音を小さくした後、アウトレットパイプから外気に放出するようになっている。
【０００３】
ところで、シェル内に導入される排気ガスの排気音は、かなり大きなものである。そこで、排気音がシェルから外部に伝播すること回避するために、従来の消音器には、シェルの筒部を内筒と外筒とからなる二重筒構造としたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−８２１２５号公報（第３頁第３欄、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、シェルの筒部を二重筒構造にすると、内筒と外筒との間のうちの最も低い箇所に水が溜まることがある。すなわち、内筒の内周面には、排気ガス中に含まれる水分が凝縮して付着する。また、外筒の外周面には外気中に含まれる水分が凝縮して付着する。これらの水は、例えば上記特許文献１に記載のものでは、毛細管現象によりロックシーム部から内筒と外筒との間に入り込む。内筒と外筒とは、ほぼ全周にわたって押圧接触するように製造されているが、実際にはそれらの間の各部に僅かの隙間が存在する。これらの隙間のうち最も低い位置に存在する隙間にロックシーム部から内筒と外筒との間に入り込んだ水が溜まる。溜まった水は、エンジンの起動後、シェルが排気ガスによって高音に熱せられると、爆発的に蒸発する。そして、水蒸気の圧力によって外筒の下部が下方へ膨出するように変形させられるおそれがあった。特に、シェルが断面多角形状をしている場合には、内筒と外筒とが角部において強く密着しており、角部の気密性が高くなっている。このため、シェルの下辺部に位置する内筒と外筒との間に存在する隙間は、隣接する二つの角部により高い気密性をもって密閉される。この結果、水蒸気の圧力がより高圧になり、外筒がより一層大きく変形させられるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、シェルの筒部が、軸線をほぼ水平な方向に向けた内筒と、この内筒の外周にほぼ全周にわたって接触した外筒とによって二重筒構造に形成された内燃機関用消音器において、上記内筒の外周面と上記外筒の内周面との間に、上記シェルの下部から周方向に沿って上方へ延びる逃がし通路を形成し、上記内筒の所定の位置より高い箇所に貫通孔を形成し、上記逃がし通路の上端部を上記貫通孔に連通させたことを特徴としている。
この場合、上記シェルが断面多角形状をなしており、上記逃がし通路が上記シェルの下辺部からこの下辺部に隣接する一の角部を通過して上方へ延び、上記一の角部に対して上側に隣接する上記内筒の側辺部に上記貫通孔が形成されていることが望ましい。
上記逃がし通路が、上記内筒の外周面と上記外筒の内周面との少なくとも一方にその周方向に沿って形成された凹部と、この凹部に臨む他方とによって構成されていてもよく、あるいは上記内筒の外周面と上記外筒の内周面との少なくとも一方にその周方向に沿って形成され、かつ先端部が他方に押圧接触する凸部と、この凸部に隣接する一方と、上記凸部の先端部との押圧接触部と上記凸部から離れた箇所において上記一方と押圧接触する部分との間における上記他方とによって構成されていてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図１〜図６を参照して説明する。
図１〜図５は、この発明の一実施の形態を示す。図１に示すように、この実施の形態の内燃機関用消音器１は、シェル２、インレットパイプ３及びアウトレットパイプ４を主な構成要素としている。
【０００８】
シェル２は、両端が開口した筒部２Ａと、この筒部２Ａの両端開口部をそれぞれ気密に遮蔽する端板２Ｂ，２Ｃとを有している。筒部２Ａは、図２に示すように、断面略直角三角形状をなしており、ほぼ直角に湾曲した角部２ａと鋭角に湾曲した二つの角部２ｂ，２ｃを有している。筒部２Ａは、角部２ａ，２ｂがほぼ同一高さに位置し、残りの角部２ｃが最も上側に位置するように配置されている。二つの角部２ａ，２ｂ間に形成された下辺部２ｄは、大きな曲率半径をもって下方へ膨出するように湾曲させられており、角部２ａ，２ｂの中間部が最も下側に位置させられている。筒部２Ａは、他の断面形状に形成してもよい。例えば、断面楕円形状、水平方向に長い断面長方形状に形成してもよい。
【０００９】
図１に示すように、筒部２Ａの内周面の軸線方向（図１の左右方向）における中間部には、隔壁２Ｄが設けられている。この隔壁２Ｄにより、シェル２の内部が、第１の室２Ｅと第２の室２Ｆとに区分されている。第１の室２Ｅと第２の室２Ｆとは、隔壁２Ｄに形成された連通孔２Ｇによって連通させられている。この実施の形態の場合、連通孔２Ｇが一つだけ形成されているが、連通孔２Ｇより小さい複数の小孔を形成し、各小孔を介して第１の室２Ｅと第２の室２Ｆとを連通させるようにしてもよい。
【００１０】
端板２Ｂ，２Ｃは、筒部２Ａの一端開口部と他端開口部とに巻き締め又は溶接等によってそれぞれ気密に固定されている。端板２Ｂには、図１に示すように、インレットパイプ３が貫通状態で気密に固定されている。インレットパイプ３は、第２の室２Ｆ及び隔壁２Ｄを貫通して第１の室２Ｅまで延びている。したがって、エンジン（図示せず）から排出された排気ガスは、インレットパイプ３を通って第１の室２Ｅに導入される。端板２Ｃには、アウトレットパイプ４が貫通状態で気密に固定されている。アウトレットパイプ４は、第１の室２Ｅ及び隔壁２Ｄを貫通して第２の室２Ｆまで延びている。したがって、第１の室２Ｅから連通孔２Ｇを通って第２の室２Ｆに流入した排気ガスは、アウトレットパイプ４を介して外気に排出される。
【００１１】
筒部２Ａは、図４に示すように、金属性の内筒２１及び外筒２２によって二重筒構造に形成されている。内筒２１は、筒部２Ａの内周面を構成している。外筒２２は、筒部２Ａの外周面を構成している。外筒２２の内周面は、内筒２１の外周面にそのほぼ全体にわたって押圧接触させられている。外筒２２は、各角部２ａ，２ｂ，２ｃにおいて内筒２１の外周面に他の部分より強く押圧接触させられている。
【００１２】
二重筒構造をなす筒部２Ａは、例えば図３に示す方法で製造することができる。図３に示す製造方法は、二重筒構造を有する筒部２Ａを一枚の金属板５によって製造するようにしたものであり、金属板５は断面円形をなす芯金（図示せず）のの外周に強く押し付けた状態で二重に巻き付けられる。この場合、巻き付け始端５ａと巻き付け終端５ｂとが互いに重なり合うまで巻き付けられる。したがって、巻き付け始端５ａと巻き付け終端５ｂとが重なった部分は三重構造になっている。その後、巻き付け始端５ａと巻き付け終端５ｂとがスポット溶接等によって固着される。これにより、断面円形の二重筒が形成される。その後、この二重筒を図２に示す所定の断面形状に成形することによって筒部２Ａが製造される。ここで、巻き付け始端５ａと巻き付け終端５ｂとを溶接する場合、それらの全長（筒部２Ａの全長）にわたって溶接すれば、内筒２１と外筒２２との間に凝縮水等の水が入り込むのを確実に防止することができる。しかし、そのような溶接は非常に困難であり、多大の手間を要する。その結果、筒部２Ａの製造費が大幅に高騰してしまう。そこで、通常は、スポット溶接が採用されている。
なお、筒部２Ａは、図３に示す製造方法以外の方法、例えば上記特許文献１に記載された方法によって製造してもよく、あるいは重ね合わされた２枚の金属板の端部どうしを巻き締め（ロックシーム）することによって製造してもよい。
【００１３】
図４に示すように、外筒２２を構成する金属板を外側に向かって膨出するように折り曲げることにより、外筒２２の外周面には周方向に延びる凸部２２ａが形成され、外筒２２の内周面には凹部２２ｂが形成されている。図１及び図５に示すように、凸部２２ａ及び凹部２２ｂは、消音器１の軸線方向（長手方向）に互いに離れて複数形成されている。凸部２２ａ及び凹部２２ｂは、断面台形状に形成されているが他の断面形状に形成してもよい。例えば、断面半円状、又は断面正方形状に形成してもよい。凸部２２ａ及び凹部２２ｂに代えて、あるいはそれと共に、内筒２１を構成する金属板を内側に向かって膨出するように折り曲げることにより、内筒２１の外周面に凸部を、内周面に凹部をそれぞれ形成してもよい。外筒２２に凹部２２ｂを形成するとともに、内筒２１に凹部を形成する場合には、内筒２１に形成する凹部を、外筒２２に形成された凹部２２ｂと対向させてもよく、消音器１の軸線方向（長手方向）に互いに離間させてもよい。
【００１４】
外筒２２の内周面に形成された凹部２２ｂは、この凹部２２ｂに臨む内筒２１の外周面によって閉じられており、それによって外筒２２の内周面と内筒２１の外周面との間に周方向に延びる逃がし通路６が形成されている。この逃がし通路６は、図２においてＺで示す範囲にわたって形成されている。より詳細に説明すると、図４に示すように、逃がし通路６は、角部２ａをほぼ中央部としてそこから筒部２Ａの周方向に延びている。逃がし通路６の一端部６ａは、下辺部２ｄを角部２ａから他方の角部２ｂ（図２参照）側へ向かって延び、筒部２Ａの軸線と直交する断面において下辺部２ｄのうちの最も下側の箇所を通過している。一端部６ａは、下辺部２ｄの最も下側の箇所に留めてもよい。逃がし通路６の他端部（上端部）６ｂは、図１、図２及び図４に示す最高水位線Ｌによって示される所定の高さより上側まで延びている。特に、この実施の形態では、角部２ａからほぼ鉛直上方へ向かって延びる鉛直辺部（側辺部）２ｅのほぼ中央部まで延びている。逃がし通路６の他端部６ｂは、最高水位線Ｌより上側であれば、角部２ａの途中に留めてもよい。なお、最高水位線Ｌとは、消音器１内に最も多くの水が溜まったときの水位を示すものであり、水位線Ｌより上側まで水が溜まろうとすると、その水はアウトレットパイプ４を通って外部に排出される。したがって、消音器１内には、最高水位線Ｌを越えて水が溜まることがない。
【００１５】
図４に示すように、内筒２１の鉛直辺部２ｅに対応する箇所には、これを貫通する貫通孔７が形成されている。この貫通孔７は、逃がし通路６の他端部６ｂと対向するように配置されている。したがって、貫通孔７は、逃がし通路６と直接連通している。貫通孔７は、逃がし通路６に直接連通させることなく、逃がし通路６に対し筒部２Ａの周方向又は軸線方向へ若干離間させて配置してもよい。ただし、その場合には、貫通孔７が、内筒２１の外周面と外筒２２の外周面との間に存在する隙間を介して逃がし通路６と連通するか、あるいは内筒２１の外周面と外筒２２の外周面との間の水が蒸発した水蒸気の圧力によって内筒２１の外周面と外筒２２の内周面との間に隙間が形成されたとき、その隙間を介して逃がし通路６と連通するように構成する必要がある。また、いずれの場合にも、貫通孔７は、最高水位線Ｌより上側に配置される。消音器１内に溜まった水が貫通孔７を通って内筒２１と外筒２２との間に入り込むのを防止するためである。貫通孔７は、内筒２１の角部２ｂ，２ｃ間に形成される斜辺部２ｆ（図２参照）に対応する箇所に形成してもよい。その場合には、逃がし通路６の他端部６ｂを、角部２ｂを通過して斜辺部２ｆの中間部まで延ばすとともに、斜辺部２ｆに形成された貫通孔７と連通させる。
【００１６】
上記構成の消音器１において、いま、下辺部２ｄにおける内筒２１と外筒２２との間に溜まった水が爆発的に蒸発したものとする。この場合、水が逃がし通路６内に溜まっていたときには、水蒸気は逃がし通路６内において膨張することにより、その一端部６ａから他端部６ｂ側へ流れる。また、水が筒部２Ａの軸線方向に隣接する二つの逃がし通路６の間に溜まっていたときには、蒸発した水蒸気は内筒２１を内側へ向って、外筒２２を外側へ向かってそれぞれ若干変形させることにより、内筒２１の外周面と外筒２２の外周面との間に隙間を形成し、その隙間を通って逃がし通路６の一端部６ａに至る。そして、逃がし通路６内を一端部６ａから他端部６ｂまで流れる。いずれにしても、逃がし通路６の他端部６ｂに至った水蒸気は、貫通孔７から消音器１の内部に入り込む。そして、排気ガスとともにアウトレットパイプ４から外気に放出される。したがって、外筒２２の下辺部２ｄに位置する箇所が高圧の水蒸気によって下方へ膨出変形させられることがない。
【００１７】
なお、下辺部２ｄに対応する内筒２１と外筒２２との間に溜まった水が蒸発して発生する水蒸気を消音器１内に流入させるだけであれば、下辺部２ｄに位置する内筒２１に、それも最も下側に位置する箇所に貫通孔７形成すればよい。しかし、このようにすると、消音器１内に溜まった水が貫通孔７を通って内筒２１と外筒２２との間に入り込むのみならず、外筒２２の貫通孔７と対向する箇所が水、特に排気ガスの凝縮水に常時曝される。その結果、外筒２２が早期に腐食して消音器１の寿命が短くなってしまうという問題が発生する。勿論、内筒２１の下側の箇所に貫通孔７を形成しない場合においても、内筒２１の下辺部２ｄに対応する箇所が凝縮水によって腐食して孔が明くと、外筒２２が腐食孔と対向する箇所が凝縮水によって腐食されて孔が明く。しかし、この場合には、内筒２１が凝縮水によって腐食されて孔が形成された後でなければ、外筒２２が腐食されることがない。したがって、消音器１の寿命を、内筒２１の下側の箇所に貫通孔を形成した場合に比して大幅に向上させることができる。
【００１８】
図６は、この発明の第２の実施の形態を示す。この実施の形態においては、内筒２１を構成する金属板を外側に突出するように折り曲げることにより、内筒２１の外周面に周方向に延びる一対の凸部２１ａ，２１ａが形成されている。一対の凸部２１ａ、２１ａは、筒部２Ａの軸線方向に互いに離れて配置されている。しかも、一対の凸部２１ａ，２１ａは、筒部２Ａの軸線方向に関しては凸部２１ａ，２１ａのほぼ中央部が最も下側に位置し、周方向に関しては上記実施の形態の凸部２２ａと同一位置に位置するように配置されている。外筒２２の内周面は、各凸部２１ａの下面（先端面）に押圧接触しており、一対の凸部２１ａ，２１ａ間に位置する外筒２２の内周面は、内筒２１の外周面に対して凸部２１ａの高さの分だけ下方へ離れている。この結果、一対の凸部２１ａ，２１ａと、それらの間に位置する内筒２１の外周面及び外筒２２の内周面とによって、周方向に延びる逃がし通路８が形成されている。逃がし通路８は、一対の凸部２１ａ，２１ａの配置関係から明かなように、周方向には上記逃がし通路６と同一位置に配置され、消音器１の軸線方向には下辺部２ｄのうちの最も下側に位置する箇所に配置されている。逃がし通路８の上端部（他端部）も、鉛直辺部２ｅの上下方向における中間部に対応する内筒２１に形成された貫通孔７に連通している。したがって、この実施の形態においても、外筒２２の下側の部分が水蒸気によって下方へ膨出するように変形させられるのを防止することができる。
【００１９】
しかも、この実施の形態においては、一対の凸部２１ａ，２１ａが形成されることにより、逃がし通路８以外の逃がし通路９が二つ形成されている。すなわち、各凸部２１ａの先端部から筒部２Ａに軸線に沿って逃がし通路８と逆側へ向かう外筒２２の内周面は、凸部２１ａから離れるにしたがって内筒２１の外周面に接近し、所定距離だけ離れた位置において内筒２１の内周面に押圧接触している。この結果、凸部２１ａ、内筒２１の外周面及び外筒２２の内周面により、凸部２１ａから離れるにしたがって幅が狭くなる空間が形成されており、この空間が逃がし通路９になっている。勿論、この逃がし通路９は、筒部２Ａの周方向に関しては逃がし通路８と同一位置に配置されており、上端部（他端部）において内筒２１に形成された貫通孔に連通している。この場合、逃がし通路９が連通する貫通孔は、上記貫通孔７であってもよく、これとは別に形成された他の貫通孔であってもよい。
【００２０】
なお、この実施の形態においては、凸部２１ａを一対だけ形成しているが、複数対形成し、それによって逃がし通路８を凸部２１ａの対の数と同数だけ形成してもよい。あるいは、凸部２１ａを二つで対とすることなく、三つ以上形成し、筒部２Ａの軸線方向に隣接する二つの凸部２１ａ，２１ａ間の外筒２２の内周面を内筒２１の外周面から離間させることにより、凸部２１ａの数をｎとしたとき、逃がし通路８を（ｎ−１）個形成するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、内筒と外筒との間に入り込んだ水が爆発的に蒸発することによって外筒の下側の部分が下方へ膨出するように変形させられるのを防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態の一部を切り欠いて示す正面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図３】同実施の形態に用いられる筒部を製造するための一方法を示す図２と同様の断面図である。
【図４】図２において符号Ｚで示す範囲の拡大図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図６】この発明の第２の実施の形態を示す図５と同様の断面図である。
【符号の説明】
１内燃機関用消音器
２シェル
２Ａ筒部
２ａ角部（一の角部）
２ｄ下辺部
２ｅ鉛直辺部（側辺部）
６逃がし通路
６ｂ他端部（上端部）
２１内筒
２１ａ凸部
２２外筒
２２ｂ凹部
７貫通孔
８逃がし通路
９逃がし通路

Claims

シェルの筒部が、軸線をほぼ水平な方向に向けた内筒と、この内筒の外周にほぼ全周にわたって接触した外筒とによって二重筒構造に形成された内燃機関用消音器において、
上記内筒の外周面と上記外筒の内周面との間に、上記シェルの下部から周方向に沿って上方へ延びる逃がし通路を形成し、上記内筒の所定の位置より高い箇所に貫通孔を形成し、上記逃がし通路の上端部を上記貫通孔に連通させたことを特徴とする内燃機関用消音器。
上記シェルが断面多角形状をなしており、上記逃がし通路が上記シェルの下辺部からこの下辺部に隣接する一の角部を通過して上方へ延び、上記一の角部に対して上側に隣接する上記内筒の側辺部に上記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用消音器。
上記逃がし通路が、上記内筒の外周面と上記外筒の内周面との少なくとも一方にその周方向に沿って形成された凹部と、この凹部に臨む他方とによって構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用消音器。
上記逃がし通路が、上記内筒の外周面と上記外筒の内周面との少なくとも一方にその周方向に沿って形成され、かつ先端部が他方に押圧接触する凸部と、この凸部に隣接する一方と、上記凸部の先端部との押圧接触部と上記凸部から離れた箇所において上記一方と押圧接触する部分との間における上記他方とによって構成されていることを特徴とする内燃機関用消音器。