JP2005299464A - 過給機用サイレンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 吸音材の繊維の飛散を防止するための多数の通孔が形成された外周壁を設ける必要が無く、消音効果を向上させることができるとともに、コストを削減することのできる過給機用サイレンサを提供すること。
【解決手段】 吸音スプリッタ８を、ポリエステル系繊維を焼結して圧縮加工して形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、過給機の空気吸込口から発生する騒音を消音する過給機用サイレンサに係り、特に、消音効果を向上することのできる過給機用サイレンサに関する。

一般に、大型ディーゼルエンジンには、その性能を高めるために過給機が使用されているが、近年、ディーゼルエンジンの高出力化のために過給機にも高圧力比と高効率が要求され、この結果、過給機は高回転数で駆動されることになってきている。そして、この過給機の高回転の駆動により過給機からの騒音レベルも高くなっている。

過給機からの騒音は、圧縮機の上流側への騒音と、エンジン側空気通路表面から輻射される騒音とに分かれるが、いずれの騒音もその騒音源が圧縮機入口部翼枚数の次数成分に相当する風切り音であるため、圧縮機入口部における空気の流れが騒音レベルに影響を及ぼすことになる。

このため、従来から、この種の過給機の圧縮機の入口側には、空気吸込口から外部に放射される騒音の消音を行なうサイレンサが設けられており、この過給機用サイレンサには、一般に、円筒外周吸込形と角形正面吸込形の２種類がある。

このうちの従来の円筒外周吸込形のサイレンサの一例としては、それぞれの中心部に円形孔が形成され平行に配設された一対の円板間に、２つの屈曲部を有し長手方向において相互に連接された３つの部分により全体としてほぼＺ形状をなす複数の吸音スプリッタが、前記両円板の円周方向に間隔を隔てて配設されている。

前記各吸音スプリッタは、前記両円板に対向しない外周が、アルミニウムのような金属からなり、かつ多数の通孔が形成されたパンチングメタルからなる外周壁により囲繞されている。この外周壁は、第１側壁、第２側壁および両端壁より形成されている。また、前記外周壁には、前述したように相互に逆方向に屈曲する２つの屈曲部が形成され、各吸音スプリッタは全体としてほぼＺ形状をなしている。

前記各屈曲部により長手方向において３つの部分に分割されている前記外周壁のうち、前記両円板の内周縁側および外周縁側に位置する前記両端壁の先端には、空気抵抗を減少するためほぼ三角形状とされた尖端が形成されている。この内周縁側の前記端部とほぼ１２０°の角度をもって平面視において連接されている中間部の長手方向長さは、内周縁側の前記端部の長手方向長さの約２倍とされている。また、前記中間部に連接された外周縁側の前記端部の長手方向長さは、内周縁側の前記端部の長手方向長さの約１．５倍とされている。なお、前記各尖端には、前記通孔は形成されていない。

前記各吸音スプリッタの前記外周壁に形成された内部空間には、グラスウールのような材質の網状あるいは不織布状の吸音材が収納されている。

前記各屈曲部の凸側は、空気抵抗を減少するためにそれぞれ凸状円弧面に形成されている。

このような構成により、過給機に供給される空気は、前記両円板の外方から内方に前記両円板間の円周方向に配設された隣位の各一対の吸音スプリッタ間に形成された複数の空気通路から分散されて導入される。そして、前記空気通路は、前記各吸音スプリッタの２つの屈曲部により長さが長くされているため、導入された騒音の消音量を増加し、さらに、前記各吸音スプリッタの２つの屈曲部により、基本周波数より高い周波数の音波が前記各屈曲部に衝突することになり、この基本周波数より高い周波数の音波の通り抜けを防止していた。

特許第２８７６０００号公報

しかし、前述したような従来の過給機用サイレンサは、グラスウール等の不織布状の吸音材の繊維を接着している接着剤が劣化した際に、吸音スプリッタの表面を流れる空気の流れの力により不織布を構成する繊維が飛散してしまうことを防止するため、アルミニウム等の金属に多数の通孔が形成された外周壁内に吸音材を収納して構成していたため、外周壁の通孔以外の部位において音波が反射してしまい吸音材による吸音を妨げてしまうという問題があった。

また、吸音材の繊維の飛散を防止するために多数の通孔が形成された外周壁を設けていたため、コストがかかるという問題があった。

さらに、過給機に吸い込まれる空気に含まれた油分が吸音材に染み込み、吸音材の消音量が低下してしまい、吸音材を定期的に交換しなくてはならなかった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、吸音材の繊維の飛散を防止するための多数の通孔が形成された外周壁を設ける必要がなく、消音効果を向上させることができるとともに、コストを削減することのできる過給機用サイレンサを提供することを目的としている。

前述した目的を達成するため本発明に係る過給機用サイレンサの特徴は、それぞれの中心部に同心状に円形孔が形成され平行に配設された一対の円板間に、それぞれ２つの屈曲部を有し全体としてＺ形状に形成され、前記両円板の内周縁側における端部が前記両円板の中心線に対し０°の角度に形成された複数の吸音スプリッタを、前記両円板間の外方から内方に空気が吸込まれるように両円板の円周方向に間隔を隔て、かつ、隣位の一対の吸音スプリッタが並行に位置するように配設され、過給機の空気吸込口に取付けられ、空気吸込口から外側に放射される過給機騒音の消音を行なうための過給機用サイレンサにおいて、前記吸音スプリッタが、ポリエステル系繊維を焼結により圧縮加工して形成されている点にある。

また、隣位の一対の前記吸音スプリッタ間の空気通路の間隔は、前記両円板の外方から内方に向けて漸減するように形成されている点にある。

さらに、前記各吸音スプリッタの各屈曲部の凸側は円弧面に形成されている点にある。

また、本発明に係る過給機用サイレンサの他の特徴は、過給機の空気吸込口に取付けられ、空気吸込口から外側に放射される過給機騒音の消音を行なうための過給機用サイレンサにおいて、それぞれの中心部に同心状に円形孔が形成され平行に連結された一対の円板間に、ポリエステル系繊維を焼結により圧縮加工し、それぞれ前記両円板と同心状の円形孔を有するドーナツ形状に形成された複数の吸音スプリッタが、前記両円板と平行かつ等間隔に配設されている点にある。

また、前記各吸音スプリッタが、それぞれ少なくとも円周方向において２つ以上に分割されているとともに、平行に配設され分割された各吸音スプリッタが、それぞれ周方向の端部において連結されているとともに、連結されている吸音スプリッタが容易に組込みおよび取外しできる点にある。

また、本発明に係る過給機用サイレンサの他の特徴は、前記各吸音スプリッタの表面がポリエステル系不織布により被覆されている点にある。

本発明の過給機用サイレンサによれば、吸音スプリッタがポリエステル系繊維を焼結により圧縮形成されているため、繊維同士が熱融着され、吸音スプリッタの表面を流れる空気の流れの力により繊維が飛散してしまうことを防止することができ、繊維の飛散を防止するための多数の通孔が形成された外周壁を設ける必要がなくなる。このため、コストを削減することができるとともに、外周壁の通孔以外の部位において音波が反射して吸音を妨げることがなく、吸音スプリッタによる消音効果を向上させることができる。

また、吸音スプリッタの表面がポリエステル系不織布により被覆されており、この不織布は、通気性がよく、防水性および防油性を有しているので、過給機に吸い込まれる空気に含まれる油分が吸音スプリッタに染み込むことを防止することができ、油分が染み込むことによる消音量の低下を防止することができるとともに、吸音スプリッタの耐用年数を長くすることができる。

以下、図面を用いて本発明に係る過給機用サイレンサの実施形態について説明する。

図１は本発明に係る過給機用サイレンサの第１実施形態を示す概略図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面側面図、図２は図１の吸音スプリッタの配列を示した概略図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面側面図、図３は図１および図２の吸音スプリッタの正面図、図４は過給機における周波数と発生する騒音量との関係図、図５は本実施形態の吸音スプリッタと従来の吸音スプリッタとの消音量の比較図、図６は本発明に係る過給機用サイレンサの第２実施形態を示す概略図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面側面図、図７は図６の吸音スプリッタの一部を取り出して示した斜視図である。

本第１実施形態の過給機用サイレンサ１は、図１に示すように、間隔を隔てて相互に平行に配設されているの鋼板からなる一対の円板２，３を有しており、これらの両円板２，３の外径は相互に等しい寸法とされている。これらの円板２，３のうち図示しない過給機側の端部側に位置している円板３の中心部には、比較的大径の空気流通用の円形孔４が同心状に形成されている。

前記円板２の中心には、この円板２と対向する前記円板３の円形孔４側に突出する先細ほぼ円錐台形をなす円錐台５が突設されており、この円錐台５は、過給機用サイレンサ１内に導入された空気を抵抗なく過給機（図示せず）の方向へ導くために外周面を円錐形に形成されている。

また、前記両円板２，３および前記円錐台５の内部にはポリエステル系繊維を焼結して圧縮形成した吸音材６が収納されており、前記両円板２，３の対向面および前記円錐台５の表面にはそれぞれ多数の通孔７が形成されている。

さらに、前記両円板２，３の間には、図２に示すように、複数の吸音スプリッタ８，８…が各円板２，３に固定されるようにして配設されている。なお、図２において、多数の吸音スプリッタ８は、便宜上、単なる１本の線により記載されているが、実際には、各吸音スプリッタ８とも同様な形状とされている。

前記各吸音スプリッタ８は前記吸音材６と同様にポリエステル系繊維を焼結して圧縮形成されており、図３に詳示するように、各吸音スプリッタ８には、相互に逆方向に屈曲する２つの屈曲部８ａ，８ｂが形成され、各吸音スプリッタ８は全体としてほぼＺ形状をなしている。

なお、前記各吸音スプリッタ８は、前記２つの屈曲部８ａ，８ｂにより長手方向において３つの部分に分割されており、図３において、左方となる前記両円板２，３の内側に位置する内端部８ｃの先端には、空気抵抗を減少するためほぼ三角形状とされた尖端８ｄが形成され、各吸音スプリッタ８の各内端部８ｃは、それぞれ前記両円板２，３の中心線に対し０°の角度に形成されている。前記内端部８ｃとほぼ１６０度の角度をもって平面視において内端部８ｃの斜め右方に連接されている中間部８ｅの長手方向長さは、前記内端部８ｃの長手方向長さの約２．５倍とされている。また、この中間部８ｅとほぼ１００度の角度をもって平面視において中間部８ｅの斜め右方に連接されている外端部８ｆの長手方向長さは、前記内端部８ｃの長手方向長さの約１．５倍とされており、この外端部８ｆの先端には、空気抵抗を減少するためほぼ三角形状とされた尖端８ｇが形成されている。

また、前記各吸音スプリッタ８の表面には、通気性がよく、防水性および防油性を有するポリエステル系繊維からなる不織布１１が貼り付けられ、各吸音スプリッタ８を被覆している。

ここで、本実施形態のポリエステル系繊維を焼結して圧縮形成した吸音スプリッタの消音効果について、多数の通孔が形成されたパンチングメタルからなる外周壁内に、グラスウールのような材質の網状あるいは不織布状の吸音材が収納された従来の吸音スプリッタと比較して説明する。

一般的に、過給機の吸込口から発生する騒音は、過給機のターボコンプレッサの回転によって発生する基本周波数と倍音が主成分で、他の周波数に比べて大きく卓越している。この基本周波数は、ターボコンプレッサの回転数と羽根枚数を掛け合わせることにより決定される。例えば、ターボコンプレッサの回転数が４３５００ｒｐｍで、羽根枚数が１１枚である場合、４３５００（ｒｐｍ）×１１（枚）／６０（秒）＝７９７５（およそ８．０Ｋ）（Ｈｚ）となる。

そして、過給機の吸込口で発生する騒音は羽根車径によっても異なるが、図４に示すように、基本周波数が８．０Ｋ（Ｈｚ）の場合、過給機内の騒音は１３３ｄＢ（Ａ）と、基本周波数の倍音である１６．０Ｋ（Ｈｚ）で１３２ｄＢ（Ａ）が主成分となる。なお、過給機を使用するエンジンから発生する騒音は１００ｄＢ（Ａ）前後であり、サイレンサ取付け後の過給機から発生する騒音も同程度に低減しなくてはならないため、３０ｄＢ（Ａ）程度の消音が必要とされる。

そこで、本実施形態の吸音スプリッタと従来の吸音スプリッタの消音量を比較したところ、図５に示すように、周波数が８．０Ｋ（Ｈｚ）の場合、従来の吸音スプリッタによる騒音の消音量は２０ｄＢ（Ａ）となり、本実施形態の吸音スプリッタの消音量は２７ｄＢ（Ａ）となった。さらに、図５に示すように、周波数が８．０Ｋ（Ｈｚ）を超えた場合、従来の吸音スプリッタの消音量が低下してしまうが、本実施形態の吸音スプリッタの消音量は低下しないことが分かる。

よって、本実施形態の吸音スプリッタにおいては、従来の吸音スプリッタよりも消音効果が向上されているということが分かる。

前述した構成からなる複数の吸音スプリッタ８は、図２に示すように、それぞれが円板２，３のほぼ半径方向に延在するようにして、両円板２，３間にほぼ平行、すなわち並行に配設されているが、両円板２，３の内周縁１２ならびに外周縁１３において隣位の各１対の吸音スプリッタ８，８間の間隔が等しくなるように、各吸音スプリッタ８は同じ向きに両円板２，３に固定されている。したがって、隣位の各１対の吸音スプリッタ８，８間に形成される空気通路１４の間隔は、両円板２，３の外方から内方に向けて漸減されることになる。

そして、前記両円板２，３の外周縁部間の外側には金網９が巻回されており、この金網９の外側には、空気中の埃を除去するフィルタ１０が巻回されて過給機用サイレンサ１が構成されている。

さらに、図１において図示しない過給機に供給される空気は、過給機用サイレンサ１の外周側から内方に吸入される際に、両円板２，３間の各１対の吸音スプリッタ８，８間の複数の空気通路１４に分散されて導入されることになる。このとき、過給機から発せられる騒音が各空気通路１４に導入されて各吸音スプリッタ８により消音されるとともに、両円板２，３の対向面に形成された各通孔７から吸音材６により消音される。さらに、各吸音スプリッタ８の２つの屈曲部８ａ，８ｂにより各空気通路１４の長さが長く形成されているので、各吸音スプリッタ８による消音量を増加することができる。

また、各空気通路１４において、各吸音スプリッタ８の２つの屈曲部８ａ，８ｂにより、空気中の基本周波数より高い周波数の音波が屈曲部８ａ，８ｂに衝突することになり、この基本周波数より高い周波数の音波の通り抜けを防止することができる。

したがって、各空気通路１４を通過した騒音からは種々の周波数の音波が除去されることになる。しかも、各空気通路１４を通過した騒音は、円錐台５の表面に形成された各通孔７からも、吸音材６により消音が行われることになる。

また、各吸音スプリッタ８の表面に、通気性がよく、防水性および防油性を有するポリエステル系繊維からなる不織布１１が貼り付けられ、各吸音スプリッタ８を被覆しているため、過給機用サイレンサ１に吸い込まれた空気に含まれる油分が各吸音スプリッタ８に染み込むことを防止することができ、各吸音スプリッタ８の耐用年数を長くすることができる。したがって、各吸音スプリッタ８を定期的に交換するコストを削減することができる。

つぎに、本第２実施形態の過給機用サイレンサ２１は、図６に示すように、外径が等しい寸法に形成された２枚の円板２２，２３が間隔を隔てて平行に配置され、複数（本実施形態においては４本）の平板状の支持板２４により連結されている。これら両円板２２，２３の中心部には、対向する両円板２２，２３の内方および外方にそれぞれ突出するように、比較的大径の円筒部２２ａ，２３ａが同心状に形成されている。なお、前記円筒部２２ａの外方は塞がれている。

また、前記円板２２の円筒部２２ａ内には、ポリエステル系繊維を焼結して圧縮形成された円盤状の吸音材２５が収納されており、この吸音材２５の表面には、通気性がよく、防水性および防油性を有するポリエステル系繊維からなる不織布２６が貼り付けられ、吸音材２５を被覆している。さらに、前記不織布２６の表面には、多数の通孔２７ａが形成されたカバー部材２７が図示しない留め部材により固定され、前記吸音材２５を固定している。

前記両円板２２，２３の間には、図６に示すように、前記両円板２２，２３を連結する各支持板２４により周方向の端部を支持され、各円板２２，２３に平行かつ等間隔に複数の吸音スプリッタ２８，２８…が配置されて収納されており、隣位の一対の吸音スプリッタ２８，２８間には、それぞれ過給機用サイレンサ２１に吸い込まれた空気が流入する空気通路３０が形成されている。

前記各吸音スプリッタ２８は、ポリエステル系繊維を焼結して圧縮形成し、前記両円板２２，２３とほぼ同径で、前記各円筒部２２ａ，２３ａとほぼ同径の円形孔が形成されたドーナツ形状に形成された吸音材が（本実施形態においては）４分割されている。なお、前記各吸音スプリッタ２８の前記円板２２側の内周縁２８ａは、過給機用サイレンサ２１に吸い込まれた空気の流れに前記円板２３への方向付けを行なうために、前記円板２３の方向に傾斜するように形成されている。

また、前記各吸音スプリッタ２８の表面には、図７に示すように、通気性がよく、防水性および防油性を有するポリエステル系繊維からなる不織布２９が貼り付けられ、各吸音スプリッタ２８を被覆している。そして、前記両円板２２，２３に平行かつ等間隔に配置された複数の吸音スプリッタ２８は、それぞれの周方向の各端部において、仕切板３１により保持されている。なお、本第２実施形態の吸音スプリッタ２８も、本第１実施形態において説明したように、多数の通孔が形成されたパンチングメタルからなる外周壁内に、グラスウールのような材質の網状あるいは不織布状の吸音材が収納された従来の吸音スプリッタよりも消音効果が向上している。

そして、前記両円板２２，２３の外周縁部間の外側には金網３２が巻回されており、この金網３２の外側には、空気中の埃を除去するフィルタ３３が巻回されている。

そして、図６において図示しない過給機に供給される空気は、過給機用サイレンサ２１の外周側から内方に吸入される際に、両円板２２，２３間における各１対の吸音スプリッタ２８，２８間の複数の空気通路３０に分散されて導入されることになる。このとき、過給機から発せられる騒音が各空気通路３０に導入されて各吸音スプリッタ２８により消音されるとともに、円板２２の円筒部２２ａ内に収納された吸音材２５により消音される。そして、各吸音スプリッタ２８を通過した空気は、各吸音スプリッタ２８の円板２２側の内周縁２８ａが円板２３側へ傾斜して形成されているため、過給機側へ確実に流入される。

また、各吸音スプリッタ２８の表面に通気性がよく、防水性および防油性を有するポリエステル系繊維からなる不織布２９が貼り付けられ、各吸音スプリッタ２８を被覆しているため、過給機用サイレンサ２１に吸い込まれた空気に含まれる油分が各吸音スプリッタ２８に染み込むことを防止することができ、各吸音スプリッタ２８の耐用年数を長くすることができるため、各吸音スプリッタ２８を定期的に交換するコストを削減することができる。

さらに、本第２実施形態の吸音スプリッタ２８においては、ドーナツ形状に形成された吸音材が分割され、両円板２２，２３に平行に配置された各吸音スプリッタ２８が、それぞれの周方向の各端部において仕切板３１により保持されてため、過給機用サイレンサ２１への脱着が容易となり、組立および吸音スプリッタ２８の交換を簡略化することができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、本第２実施形態において、円板２２の円筒部２２ａ内に、ポリエステル系繊維を焼結して圧縮形成された円盤状の吸音材２５を収納し、この吸音材２５の表面に、不織布２６およびカバー部材２７が配設された構成となっているが、円筒部２２ａの箇所に、本第１実施形態のように、内部に吸音材が収納し、表面に多数の通孔が形成された円錐台を形成してもよい。

本発明に係る過給機用サイレンサの第１実施形態を示す概略図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面側面図 図１の吸音スプリッタの配列を示した概略図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面側面図 図１および図２の吸音スプリッタの正面図 過給機における周波数と発生する騒音量との関係図 本実施形態の吸音スプリッタと従来の吸音スプリッタとの消音量の比較図 本発明に係る過給機用サイレンサの第２実施形態を示す概略図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面側面図 図６の吸音スプリッタの一部を取り出して示した斜視図

符号の説明

１ 過給機用サイレンサ
２ 円板
３ 円板
４ 円形孔
５ 円錐台
６ 吸音材
７ 通孔
８ 吸音スプリッタ
９ 金網
１０ フィルタ
１１ 不織布
２１ 過給機用サイレンサ
２２ 円板
２３ 円板
２４ 支持板
２５ 吸音材
２６ 不織布
２７ カバー部材
２８ 吸音スプリッタ
２９ 不織布
３１ 仕切板
３２ 金網
３３ フィルタ

Claims (6)

1. それぞれの中心部に同心状に円形孔が形成され平行に配設された一対の円板間に、それぞれ２つの屈曲部を有し全体としてＺ形状に形成され、前記両円板の内周縁側における端部が前記両円板の中心線に対し０°の角度に形成された複数の吸音スプリッタを、前記両円板間の外方から内方に空気が吸込まれるように両円板の円周方向に間隔を隔て、かつ、隣位の一対の吸音スプリッタが並行に位置するように配設され、過給機の空気吸込口に取付けられ、空気吸込口から外側に放射される過給機騒音の消音を行なうための過給機用サイレンサにおいて、
   前記吸音スプリッタが、ポリエステル系繊維を焼結により圧縮加工して形成されていることを特徴とする過給機用サイレンサ。
2. 隣位の一対の前記吸音スプリッタ間の空気通路の間隔は、前記両円板の外方から内方に向けて漸減するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の過給機用サイレンサ。
3. 前記各吸音スプリッタの各屈曲部の凸側は円弧面に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の過給機用サイレンサ。
4. 過給機の空気吸込口に取付けられ、空気吸込口から外側に放射される過給機騒音の消音を行なうための過給機用サイレンサにおいて、
   それぞれの中心部に同心状に円形孔が形成され平行に連結された一対の円板間に、ポリエステル系繊維を焼結により圧縮加工し、それぞれ前記両円板と同心状の円形孔を有するドーナツ形状に形成された複数の吸音スプリッタが、前記両円板と平行かつ等間隔に配設されていることを特徴とする過給機用サイレンサ。
5. 前記各吸音スプリッタが、それぞれ少なくとも円周方向において２つ以上に分割されているとともに、平行に配設され分割された各吸音スプリッタが、それぞれ周方向の端部において連結されているとともに、連結されている吸音スプリッタが容易に組込みおよび取外しできることを特徴とする請求項４に記載の過給機用サイレンサ。
6. 前記各吸音スプリッタの表面が、ポリエステル系不織布により被覆されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の過給機用サイレンサ。