JP2005054587A - 排ガス処理物品用外装品 - Google Patents

Abstract

【課題】内管又は外管を破損することなく水蒸気の発生を抑制する。
【解決手段】排気経路に設けられ排ガスに含まれる排気音を消すマフラ又は排ガスを濾過する排気フィルタ装置９に用いられる外装品１０であって、中心軸を略水平にして設けられ下部に複数の通孔１２ａが軸方向に間隔をあけて形成された外管１２と、消音機器又はフィルタ１１を収容し外管１２の内周面との間に隙間をあけて外管１２に同軸に収容された内管１４と、内管１４と外管１２の間の隙間に充填された管状の繊維集合体１６とを備える。繊維集合体１６の通孔１２ａに相当する部分に切り欠き１６ａが外管１２及び内管１４の長手方向に連続して形成される。管状の繊維集合体１６の中心軸１６ｂに直交する横断面において、切り欠き１６ａの両側部と中心軸１６ｂを結ぶ直線の角度が１５度から１２０度の範囲の間にある。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エンジンの排気管に設けられるマフラや排気フィルタ装置のような排ガス処理物品に用いられる外装品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用エンジンの排気経路にはそのエンジンからの排気音を消音する排ガス処理物品としてのマフラが設けられる。一方、エンジンの排ガス中には、煤、その煤に付着している炭化水素、サルフェート及び金属等の微粒子であるパティキュレートが含まれる。このパティキュレートが比較的多く発生するディーゼルエンジンにあっては、排気経路にこのパティキュレートを捕集して大気に放出することを防止する排気フィルタ装置が排ガス処理物品としてマフラとともに設けられる。これらの排ガス処理物品としてのマフラや排気フィルタ装置は、排気管の途中に設けられた外装品の内部に消音機器やフィルタを装着することによりエンジンの排気経路に設けられる。
【０００３】
マフラや排気フィルタ装置等の排ガス処理物品に用いられる従来の外装品は、図４に示すように、遮音や断熱の観点から二重構造をなしており、中心軸を略水平にして設けられた外管２と、消音機器又はフィルタを収容し外管２の内周面との間に隙間をあけて外管２に同軸に収容された内管４と、内管４と外管２の間の隙間に充填された管状の繊維集合体６とを備える（例えば、特許文献１参照。）。そして、マフラの外装品では、内管４と外管２の間の隙間に充填された管状の繊維集合体６が、排気音の要因である微細振動を吸収し及び排気音が微細構造を透過中に干渉・消音し、吸収して遮音するとともに、マフラ又は排気フィルタ装置の外装品では内管４と外管２とを断熱し内管４の温度が外管２に伝わらないようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５７−８４７４７号公報（第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、内管４と外管２、及びそれらの間に充填された管状の繊維集合体６とを備える従来の排ガス処理物品用外装品では、内管４と外管２の間の空間を外部と連通させるために、外管２の下部に複数の通孔２ａを軸方向に間隔をあけて形成している。一方、繊維集合体６には繊維間の毛細管現象により水分が吸収されることも多く、繊維集合体６に水分が吸収されている状態でエンジンが始動されると、内管４及び繊維集合体６の温度上昇によりその水分が蒸発して膨張し、その水蒸気が白煙となって通孔２ａから排出される。この白煙は水蒸気であるため、本来的に無害ではあるけれども、この白煙によりエンジン又は排気系が不調状態であると誤認されることがあった。この点を解消するために通孔２ａを形成しないことも考えられるが、通孔２ａが塞がれると外管２と内管４の間の水蒸気が蒸発することに起因する圧力により外管２が破裂し又は内管４が押し潰される不具合がある。
本発明の目的は、通孔から発せられる水蒸気を抑制し得る排ガス処理物品用外装品を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、排ガスに含まれる排気音を消音するマフラ又は排ガスを濾過する排気フィルタ装置９に用いられる外装品１０であって、中心軸を略水平にして排気経路に設けられ下部に複数の通孔１２ａが軸方向に間隔をあけて形成された外管１２と、消音機器又はフィルタ１１を収容し外管１２の内周面との間に隙間をあけて外管１２に同軸に収容された内管１４と、内管１４と外管１２の間の隙間に充填された管状の繊維集合体１６とを備えた排ガス処理物品用外装品の改良である。
その特徴ある構成は、繊維集合体１６の通孔１２ａに相当する部分に切り欠き１６ａが外管１２及び内管１４の長手方向に連続して形成されたところにある。
【０００７】
この請求項１に係る発明では、繊維集合体１６に吸収された水分が蒸発すると、その水蒸気は繊維集合体１６の内部から切り欠き１６ａにより形成される空間に排出され、その後通孔１２ａから外管１２の外部に排出される。ここで、水蒸気が繊維集合体１６から切り欠き１６ａにより形成される空間に排出される際に、繊維集合体１６の内部に残存する水分がその水蒸気により押し出される。繊維集合体１６から押し出された水分は水滴となって外管１２の内面を伝って通孔１２ａから外管１２の外部に排出され、水蒸気となって通孔１２ａから排出されるような事態が回避され、通孔１２ａから発せられる水蒸気の量は抑制される。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図２に示すように、管状の繊維集合体１６の中心軸１６ｂに直交する横断面において、切り欠き１６ａの両側部と中心軸１６ｂを結ぶ直線ｎ，ｍの角度θが１５度から１２０度の範囲の間にある排ガス処理物品用外装品である。
この請求項２に係る発明では、繊維集合体１６の本来的な機能である断熱性と遮音性を確保しつつ、繊維集合体１６に含まれる水分の蒸発を十分に抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に本発明の外装品１０を用いた排ガス処理物品である排気フィルタ装置９を示す。この排気フィルタ装置９は、パティキュレートを実際に捕集する柱状のパティキュレートフィルタ１１を本発明の外装品１０に収容したものであり、この実施の形態におけるパティキュレートフィルタ１１は円柱状であって、比較的目の粗い発泡金属又は発泡セラミックにより作られる。このパティキュレートフィルタ１１は、発泡金属又は発泡セラミックからなる複数の同形同大の円板状フィルタ１１ａを積層することにより構成され、円板状フィルタ１１ａは発泡金属又は発泡セラミックからなる板材を円形に打ち抜くことにより作られる。そして、この実施の形態では４枚の円板状フィルタ１１ａを積層した例を示す。
【００１０】
本発明の外装品１０は、外管１２と、その外管１２に同軸に収容された内管１４と、内管１４と外管１２の間の隙間に充填された管状の繊維集合体１６とを備える。円板状フィルタ１１ａを積層して形成されたパティキュレートフィルタ１１は内管１４に挿入され、パティキュレートフィルタ１１の両端縁を押さえるように両端部に押さえ板１３，１３が外管１２にそれぞれ挿入され、積層されたそれぞれの円板状フィルタ１１ａの積層状態を維持しうるように構成される。また、繊維集合体１６は内管１４の周囲に巻かれた金属繊維の集合体であって、パティキュレートフィルタ１１の外周面はこの繊維集合体１６で被包される。
【００１１】
外管１２は繊維集合体１６が巻かれたパティキュレートフィルタ１１の外径に相応する内径を有する円筒状に形成され、繊維集合体１６が巻かれた内管１４はその中心軸が同軸になるように外管１６に収容される。パティキュレートフィルタ１１が内管１４とともに外管１６に収容された状態で、内管１４の外周面に巻かれた繊維集合体１６はパティキュレートフィルタ１１の外周面と外管１６の内面との間に介在し、この繊維集合体１６は断熱材として及び遮音材として機能する。即ち、繊維集合体１６は、排気の脈動によりパティキュレートフィルタ１１が振動した場合にその振動を吸収して遮音する。また、繊維集合体１６は熱膨張率の相違に基づくパティキュレートフィルタ１１と外管１２の膨張又は収縮に伴う誤差を吸収して断熱する。
【００１２】
パティキュレートフィルタ１１とともに内管１４を収容した外管１２の両端に挿入された押さえ板１３，１３は複数の小孔１３ｂが形成された多孔円板であって、押さえ板１３，１３の外周には互いに外側に向かいかつ外管１２の内面に外面が接触するフランジ１３ａ，１３ａがそれぞれ形成される。押さえ板１３，１３は、パティキュレートフィルタ１１の端部に金網１８（図１）を設けた後外管１２の両端に挿入され、パティキュレートフィルタ１１の端部とこれら押さえ板１３，１３との間には金網１８が設けられる。これらの押さえ板１３，１３は、外管１２の端部に溶接して設けられた蓋体１７により押さえられる。
【００１３】
蓋体１７，１７の外管１２に臨む一端部はその外管１２が嵌着可能な外径に形成され、他端部は図示しない排気管の直径に相応して形成され、この蓋体１７，１７は漏斗状に形成される。蓋体１７，１７の一端部が外管の端部に挿入された状態で、蓋体１７，１７の一端部における端縁は押さえ板１３におけるフランジ１３ａに当接し、押さえ板１３は蓋体１７，１７の一端部により押さえられる。
このようにして、パティキュレートフィルタ１１は一対の押さえ板１３，１３に押さえられて外管１２内部に固定される。一方、この蓋体１７，１７の他端部における外周囲には排気管に接続するための環状のフランジ部材２１が溶接によりそれぞれ設けられる。このフランジ部材２１には複数の取付孔２１ａが形成され、図示しない排気管の端縁に設けられた被取付部材にねじ止め可能に構成される。
【００１４】
この排気フィルタ装置９は、分断された排気管の中間に外管１２の中心軸を略水平にして取付けられる。この外管１２の下部には複数の通孔１２ａが軸方向に間隔をあけて形成され、図１及び図２に示すように、繊維集合体１６の通孔１２ａに相当する部分には切り欠き１６ａが外管１２及び内管１４の長手方向に連続して形成される。この実施の形態では、管状の繊維集合体１６の中心軸１６ｂに直交する図２に示す横断面において、切り欠き１６ａの両側部と中心軸１６ｂを結ぶ直線ｎ，ｍの角度θが１５度から１２０度、好ましくは３０度から９０度の範囲の間にあるように構成される。この角度θが１５度未満であると水蒸気の発生を十分に低減することができず、この角度θが１２０度を超えると繊維集合体１６の本来的機能である断熱性及び遮音性が低下する。なお、本願における切り欠き１６ａは繊維集合体１６の周方向で連続しないように構成される。
【００１５】
この排気フィルタ装置９では、エンジンから排出された高圧の排ガスは排気フィルタ装置９における上流側の蓋体１７から外管１２内部に流入し、パティキュレートフィルタ１１を通過する際に排ガス中のパティキュレートを捕集する。パティキュレートフィルタ１１を通過した排ガスはその後下流側の蓋体１７からその蓋体１７に接続された図示しない下流側排気管を介して外部に排出される。
【００１６】
一方、エンジンの停止時に内管１４と外管１２の間に存在する繊維集合体１６には水分が吸収される。そして、エンジンを始動した後にはその温度上昇によりその水分が蒸発して外管１２に形成された通孔１２ａからその水蒸気が排出される。本発明では、繊維集合体１６の通孔１２ａに相当する部分に切り欠き１６ａを形成しているので、図３に示すように、繊維集合体１６の内部で水が蒸発して水蒸気が生じると、その水蒸気は繊維集合体１６の内部から一端切り欠き１６ａにより形成される空間に排出され、その後通孔１２ａから外管１２の外部に排出される。ここで、水蒸気が繊維集合体１６から一端切り欠き１６ａにより形成される空間に排出される際に、繊維集合体１６の内部に残存する水分がその水蒸気により押し出される。繊維集合体１６から押し出された水滴は、通孔１２ａから外管１２の外部に排出され、水蒸気となって通孔１２ａから白煙として排出されるような事態は解消される。
【００１７】
また、このように繊維集合体１６に切り欠き１６ａを形成することにより、通孔１２ａが塞がれることに起因する外管１２の破裂又は内管１４の潰れを回避することができ、管状の繊維集合体１６の中心軸に直交する横断面において、切り欠き１６ａの両側部と中心軸を結ぶ直線の角度が１５度から１２０度の範囲にすることにより、繊維集合体１６の本来的な機能である断熱性と遮音性を確保することができる。そして、繊維集合体１６には切り欠き１６ａが形成された分だけ水分を吸収する体積が減少して、全体として吸収し得る水分量は減少し、走行時における水はね等により通孔１２ａから水が外管１２の内部に侵入しても、通孔１２ａの周囲に金属繊維は存在しないので、その水が金属繊維に吸収されることはなく、自重により通孔１２ａから再び外部に流れ出るので、その水が水蒸気となって排出されることもない。
【００１８】
なお、上述した実施の形態では、４枚の円板状フィルタ１１ａを積層したパティキュレートフィルタ１１を説明したが、２枚、３枚、５枚、６枚又は７枚以上の板状フィルタ１１ａを積層してパティキュレートフィルタを構成しても良い。
また、上述した実施の形態では、円柱状のパティキュレートフィルタ１１を使用して説明したが、パティキュレートフィルタ１１は長円柱状であっても、楕円柱状であっても、角柱状であっても良い。
更に、上述した実施の形態では、フィルタ１１を収容して排ガスを濾過する排気フィルタ装置９に用いられる外装品１０を説明したが、図示しないが、本発明の外装品は、消音機器が内管１４に収容されて排気経路に設けられ排ガスに含まれる排気音を消音するマフラに用いられるものであっても良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、下部に通孔が形成された外管とその外管に同軸に収容された内管との間の隙間に充填された管状の繊維集合体の通孔に相当する部分に切り欠きを外管及び内管の長手方向に連続して形成したので、繊維集合体に吸収された水分が蒸発すると、その水蒸気は繊維集合体の内部から切り欠きにより形成される空間に排出され、その後通孔から外管の外部に排出される。ここで、水蒸気が繊維集合体から切り欠きにより形成される空間に排出される際に、繊維集合体の内部に残存する水分がその水蒸気により押し出される。この結果、繊維集合体から押し出された水分は水滴となって外管の内面を伝って通孔から外管の外部に排出され、水蒸気となって通孔から排出されるような事態を回避することができる。
この場合、管状の繊維集合体の中心軸に直交する横断面において、切り欠きの両側部と中心軸を結ぶ直線の角度を１５度から１２０度の範囲の間にすれば、繊維集合体の本来的な機能である断熱性と遮音性を確保しつつ、繊維集合体に含まれる水分の蒸発を十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の外装品を含む排気フィルタ装置の縦断面図。
【図２】その外装品の図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】水蒸気の流れを示す図２に対応する断面図。
【図４】従来の外装品における水蒸気の流れを示す図３に対応する断面図。
【符号の説明】
９ 排気フィルタ装置
１０ 外装品
１１ フィルタ
１２ 外管
１２ａ 通孔
１４ 内管
１６ 繊維集合体
１６ａ 切り欠き
１６ｂ 中心軸
ｎ，ｍ 切り欠きの両側部と中心軸を結ぶ直線
θ 切り欠きの両側部と中心軸を結ぶ直線の角度

Claims (2)

1. 排ガスに含まれる排気音を消音するマフラ又は排ガスを濾過する排気フィルタ装置（９）に用いられる外装品（１０）であって、中心軸を略水平にして排気経路に設けられ下部に複数の通孔（１２ａ）が軸方向に間隔をあけて形成された外管（１２）と、消音機器又はフィルタ（１１）を収容し前記外管（１２）の内周面との間に隙間をあけて前記外管（１２）に同軸に収容された内管（１４）と、前記内管（１４）と前記外管（１２）の間の隙間に充填された管状の繊維集合体（１６）とを備えた排ガス処理物品用外装品において、
   前記繊維集合体（１６）の前記通孔（１２ａ）に相当する部分に切り欠き（１６ａ）が前記外管（１２）及び内管（１４）の長手方向に連続して形成されたことを特徴とする排ガス処理物品用外装品。
2. 管状の繊維集合体（１６）の中心軸（１６ｂ）に直交する横断面において、切り欠き（１６ａ）の両側部と前記中心軸（１６ｂ）を結ぶ直線（ｎ，ｍ）の角度（θ）が１５度から１２０度の範囲の間にある請求項１記載の排ガス処理物品用外装品。

Images