JP2018031358A - 排気管構造 - Google Patents

Abstract

【課題】排気管の内部と外部を連通する連通部から水分は排出でき、排気ガスの排出は抑制できる排気管構造を得る。
【解決手段】触媒装置１８よりも排気の流れ方向の下流側で排気管１４の下面側に形成され排気管１４の内部と外部を連通する連通部２０と、連通部２０に配置され毛細管現象により排気管１４の内部の水分を排気管１４の外部に導く多孔質体（繊維材２４）と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気管構造に関する。

特許文献１には、排気管の最下点に排水孔を形成し、排気ガス中の水蒸気が凝縮して生成した水分を排水孔から排出することで、凝縮した水分が排気管内に滞留し難くした燃焼式ヒータの排気管構造が記載されている。

特開平１０−１３１７４５号公報

上記した技術では、排気管に単に排水孔が形成されており、排水孔は排気管の内部と外部を連通しているため、排水孔から排気ガスも排出されるおそれがある。

本発明は上記事実を考慮し、排気管の内部と外部を連通する連通部から水分は排出でき、排気ガスの排出は抑制できる排気管構造を得ることを課題とする。

第一の態様では、エンジンからの排気が流れる排気管と、前記排気管に設けられた触媒装置よりも前記排気の流れ方向の下流側で前記排気管の下面側に形成され前記排気管の内部と外部を連通する連通部と、前記連通部に配置され毛細管現象により前記排気管の内部の水分を前記排気管の外部に導く多孔質体と、を有する。

この排気管構造では、触媒装置よりも排気の流れ方向の下流側には、連通部が形成されている。連通部には多孔質体が配置されているが、多孔質体は、毛細管現象により、排気管の内部の水分を排気管の外部に導くので、排気管の内部の水分を、連通部を通じて、排気管の外部に排出できる。連通部には多孔質体が配置されているので、連通部から排気が排気管の外部に排出されることを抑制できる。

第二の態様では、第一の態様において、前記連通部が、前記排気管の管壁を貫通する貫通孔であり、前記多孔質体を排気管の外側から支持する支持部材を有する。

連通部としては、排気管の管壁を貫通する貫通孔を形成すれば足り、連通部の構造が簡単である。そして、支持部材により、多孔質体を排気管の外側から支持するので、多孔質体の脱落を抑制できる。

第三の態様では、第一の態様において、前記連通部が、前記排気管の管壁を貫通する貫通孔と、前記貫通孔の位置で前記排気管の内部に突出される突出筒と、を有する。

連通部が、貫通孔と突出筒とを有するので、貫通孔と突出筒のいずれか一方又は両方で多孔質体を保持できる。そして、突出筒の長さや内径に応じて、排気管の内部から外部に排出される排気の量を調整できる。

第四の態様では、第三の態様において、前記多孔質体が、前記突出筒の内部に位置する筒内部分と、前記筒内部分から前記排気管の内部で下方へ延在される延在部分を有する。

多孔質体の延在部は、排気管の内部で、突出筒から下方へ延在されているので、延在部がない多孔質体と比較して、より低い位置にある水分を、多孔質体の毛細管現象により、排気管の外部に排出できる。

第五の態様では、第一の態様において、前記排気管が、互いに連結される複数の連結管を有し、複数の前記連結管の隙間の少なくとも一部が前記連通部である。

複数の連結管の隙間の少なくとも一部として連通部を形成できるので、貫通孔等を排気管に形成して連通部とする必要がなく、構造の簡素化を図ることができる。

本発明は上記構成としたので、排気管の内部と外部を連通する連通部から水分は排出でき、排気ガスの排出は抑制できる。

本発明の第一実施形態の排気管構造が適用された排気管の構造を示す側面図である。 本発明の第一実施形態の排気管構造が適用された排気管を部分的に拡大して示す断面図である。 本発明の第二実施形態の排気管構造が適用された排気管を部分的に拡大して示す断面図である。 本発明の第三実施形態の排気管構造が適用された排気管を部分的に拡大して示す断面図である。 本発明の第四実施形態の排気管構造が適用された排気管を部分的に拡大して示す断面図である。 本発明の第五実施形態の排気管構造が適用された排気管を部分的に拡大して示す断面図である。 本発明の第六実施形態の排気管構造が適用された排気管の構造を示す側面図である。 本発明の第六実施形態の排気管構造が適用された排気管を部分的に拡大して示す断面図である。

第一実施形態の排気管構造１２が適用された排気管について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、車両の図示しないエンジンには、排気管１４の長手方向の一端１４Ａが接続されている。エンジンで生じた排気は、排気管１４を流れ、排気管１４の長手方向の他端１４Ｂから、外部に排出される。図面において、排気の流れ方向を矢印Ｆ１で示す。以下、単に「上流」、「下流」というときは、この排気の流れの上流、下流をそれぞれ意味する。

排気管１４は、本実施形態では全体として円筒状に形成されており、排気管１４の断面形状は円形である。図面において、排気管１４の中心を中心線ＣＬで示す。

排気管１４は、車両の構造や、車両の各種部材の配置等に対応して、図１に示すように所定位置で曲げられていてもよい。また、排気管１４は、複数の連結管１４Ｃが連結部１６（継手）によって互いに連結された構造である。

排気管１４の途中には、触媒装置１８が設けられている。触媒装置１８を排気が通過すると、排気中の特定の物質が除去され、排気が浄化される。

触媒装置１８の下流側では、排気管１４において、下面側、すなわち中心線ＣＬよりも下側に、貫通孔２２が形成されている。排気管１４が、触媒装置１８よりも下流側の所定位置で曲げられている構造では、排気管１４に、相対的に高い位置にある（上側に位置する）部分１４Ｐと、低い位置にある（下側に位置する）部分１４Ｑとがある。この場合は、貫通孔２２は、相対的に下側に位置する部分１４Ｑに形成されている。

第一実施形態では、貫通孔２２は、排気管１４の内径１４Ｎよりも小さい内径２２Ｎを有し、排気管１４の管壁１４Ｗを厚み方向に貫通する孔である。貫通孔２２により、排気管１４の内部と外部とが排気管１４の厚み方向に連通される。貫通孔２２は、連通部２０の一例である。

貫通孔２２には、繊維材２４が配置されている。繊維材２４は、グラスウール、セラミックウール、ステンレスウール、ロックウール、炭素繊維等によって形成されている。そして、水分ＬＷが繊維材２４の一部に接触すると、毛細管現象によってこの水分ＬＷが濡れ広がる程度に濡れ性の高い物性、換言すれば、水分ＬＷの接触角の小さい物性を有している。

さらに、繊維材２４は、排気の熱が作用しても、上記した物性や形状が実質的に変化しない程度の耐熱性を有している。たとえば、繊維材２４を構成する繊維にバインダーがコーティングされた構造では、繊維材２４としての物性や形状を安定的に維持できる。

第一実施形態では、繊維材２４は貫通孔２２に圧入されており、圧縮された繊維材２４が貫通孔２２の内面に密着している。排気管１４を排気が流れると、排気管１４の内部の圧力が高くなるが、繊維材２４が貫通孔２２の内面に密着しているので、繊維材２４の脱落が抑制されている。図２に示すように、繊維材２４が貫通孔２２よりも排気管１４の内側で広がっている構造を採れば、広がり部分２４Ｈは貫通孔２２の内径２２Ｎよりも広がるので、より効果的に貫通孔２２からの脱落を抑制できる。

次に、第一実施形態の作用を説明する。

排気管１４を流れる排気に含まれる水蒸気は、排気管１４を流れる途中の排気の温度低下等によって凝縮（液化）し、排気管１４内に水分ＬＷが生じることがある。

排気管１４には貫通孔２２が形成されており、排気管１４の内部と外部とが連通されている。そして、貫通孔２２には、繊維材２４が配置されている。したがって、排気管１４内の水分ＬＷは、繊維材２４の毛細管現象により繊維材２４に浸潤し、排気管１４の外部に排出される。

貫通孔２２は、排気管１４の内部と外部とを連通しているが、繊維材２４が設けられているので、排気管１４内の排気が貫通孔２２を通って排気管１４の外部に排出されることは抑制される。排気が貫通孔２２を通過することに起因する異音の発生等の現象も抑制できる。

特に、繊維材２４が毛細管現象によって水分ＬＷに浸された状態では、繊維材２４の細孔（繊維の間）が水分ＬＷで塞がれる。このため、排気が繊維材２４の細孔を通過して排気管１４の外部に流出することを抑制する効果が高い。

排気に煤等の異物が含まれている場合には、繊維材２４がフィルタとして作用するので、異物が貫通孔２２を通過することが抑制される。たとえば、異物が水分ＬＷ中に存在している場合でも、繊維材２４によって水分をろ過することが可能である。

次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第二実施形態において、排気管の全体的構造は第一実施形態と同様であるので、図示を省略する。

図３に示すように、第二実施形態の排気管構造３２では、パンチングプレート３６Ｓ、３６Ｕを有する。

パンチングプレート３６Ｓ、３６Ｕは、貫通孔２２を覆うことができる板材に対し、この板材の厚み方向に複数のパンチ孔３８が形成された部材である。パンチ孔３８の内径３８Ｎは、貫通孔２２の内径２２Ｎよりも小さい。パンチングプレート３６Ｓは、繊維材２４を排気管１４の外側、すなわち繊維材２４の下側から支持しており、支持部材３４の一例である。

そして、排気管１４の下側に位置するパンチングプレート３６Ｓだけでなく、排気管１４の内側、すなわち繊維材２４の上側に位置するパンチングプレート３６Ｕも有する。２枚のパンチングプレート３６Ｓ、３６Ｕにより、繊維材２４を上下から挟み込むように保持している。

第二実施形態の排気管構造３２では、パンチングプレート３６Ｓが繊維材２４を支持するので、パンチングプレート３６Ｓが無い構造と比較して、貫通孔２２からの繊維材２４の脱落を抑制する効果が高い。

加えて、繊維材２４の上側にもパンチングプレート３６Ｕがあるので、繊維材２４が貫通孔２２から排気管１４の内側へ不用意に移動することも抑制できる。

パンチングプレート３６Ｓ、３６Ｕには、パンチ孔３８が形成されているので、排気管１４の内部から外部への水分の移動には影響しない。

第二実施形態の排気管構造３２において、支持部材３４としては、パンチングプレート３６Ｓに代えて、あるいは併用して、ワイヤメッシュを用いることが可能である。ワイヤメッシュは、ワイヤ材が、メッシュ状（格子状、ハニカム状等）に編み込まれた部材である。実質的に、編み込まれたメッシュ材の間の空隙が、パンチングプレートのパンチ孔と同様に機能し、水分の通過が可能である。

次に、第三実施形態について説明する。第三実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第三実施形態において、排気管の全体的構造は第一実施形態と同様であるので、図示を省略する。

図４に示すように、第三実施形態の排気管構造４２では、突出筒４４を有する。突出筒４４は、排気管１４の内径１４Ｎよりも短い長さ４４Ｌと、貫通孔２２の内径２２Ｎと同程度の外形４４Ｇを有する筒状（管状）の部材である。

突出筒４４の一端部４４Ａ（下端部）側は貫通孔２２内で排気管１４に固定されており、突出筒４４の他端部４４Ｂ（上端部）は排気管１４の内部に位置している。すなわち、突出筒４４は、貫通孔２２の位置において、排気管１４の内部に突出されている。そして、連通部２０が、貫通孔２２と、その内側の突出筒４４とを有する構造である。

なお、突出筒４４の内径４４Ｎが貫通孔２２の内径２２Ｎと同程度に形成され、突出筒４４が排気管１４の内周面に固着される構造でもよい。この構造では、突出筒４４の内側と貫通孔２２とが連続する形状として、連通部２０が構成される。

第三実施形態の排気管構造４２では、突出筒４４の内部に、繊維材２４が圧入されて保持されている。繊維材２４の全体が、突出筒４４の内部に位置する筒内部分４６である。繊維材２４の一端部２４Ａは、突出筒４４の一端部４４Ａと略同じ高さにある。同様に、繊維材２４の他端部２４Ｂは、突出筒４４の他端部４４Ｂと同じ高さにある。

第三実施形態の排気管構造４２では、排気管１４の内部の水分のうち、他端部４４Ｂ（上端部）よりも上にある水分ＬＷが、繊維材２４に接触する。そして、繊維材２４の毛細管現象により、接触した水分ＬＷが排気管１４の外部に排出される。

第三実施形態の排気管構造４２では、突出筒４４の長さ４４Ｌや内径４４Ｎを調整できる。突出筒４４の長さ４４Ｌや内径４４Ｎを調整することで、排気管１４の内部から外部へ連通部２０を通って排出される排気の排出量を調整することが可能である。たとえば、突出筒４４の長さ４４Ｌを長くしたり、内径４４Ｎを小さくしたりすると、突出筒４４の内部の流路抵抗が大きくなるので、貫通孔２２を通って排出される気体の量をより少なくすることができる。

なお、第三実施形態において、図４に示す例では、繊維材２４の長さは突出筒４４の一端部４４Ａ（排気管１４の外周）から突出筒４４の他端部４４Ｂまでの長さと等しい。しかし、繊維材２４の長さは突出筒４４の長さと等しい必要はなく、突出筒４４よりも上方や下方にはみ出していてもよい。

次に、第四実施形態について説明する。第四実施形態において、第一実施形態又は第三実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第四実施形態において、排気管の全体的構造は第一実施形態と同様であるので、図示を省略する。

図５に示すように、第四実施形態の排気管構造５２では、繊維材５４は、筒内部分４６に加えて、延在部分５６を有している。延在部分５６は、筒内部分４６から排気管１４の内部へ向けて連続すると共に下方へ延在されている。繊維材５４の他端部５４Ｂは、排気管１４の内周面に接触するか、若しくは内周面に接近した位置にある。これに対し、繊維材５４の一端部５４Ａは、突出筒４４の一端部４４Ａ、すなわち、排気管１４の外周面と同じ高さにある。したがって、繊維材５４の他端部５４Ｂは、一端部５４Ａよりも高い位置にある。

第四実施形態の排気管構造５２では、このように、繊維材５４の延在部分５６が、突出筒４４の外部で、下方に延在されている。したがって、延在部分５６がない繊維材と比較して、より低い位置にある水分ＬＷを、繊維材５４の毛細管現象により、排気管１４の外部に導いて排出することができる。

しかも、繊維材５４の他端部５４Ｂは、一端部５４Ａよりも高い位置にある。したがって、繊維材５４の毛細管現象だけでなく、サイフォンの原理により、他端部５４Ｂ側（延在部分５６）から一端部５４Ａ側（筒内部分４６）まで水分を移動させることで、排気管１４内の水分を排気管１４の外部に排出できる。

次に、第五実施形態について説明する。第五実施形態において、第一実施形態〜第四実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第五実施形態において、排気管の全体的構造は第一実施形態と同様であるので、図示を省略する。

図６に示すように、第五実施形態の排気管構造６２では、突出筒４４の上部から、延出筒６４が延出されている。延出筒６４は、突出筒４４から横方向（図６の例では下流側）へ延出される第一延出部６４Ｐと、この第一延出部６４Ｐの端部から下方へ延出される第二延出部６４Ｑを有している。そして、突出筒４４と延出筒６４とで、一体的な略逆Ｕ字状の筒部材６６を形成している。

したがって、第五実施形態の排気管構造６２では、水分ＬＷの液位が、筒部材６６の第二延出部６４Ｑの下端部６６Ｂよりも上にある状態で、水分ＬＷに作用する重力が、水分ＬＷを下端部６６Ｂから筒部材６６に押込む力として作用する。また、排気管１４内を排気が流れると、水分ＬＷに作用した排気の圧力も、水分ＬＷを下端部６６Ｂから筒部材６６に押込む力として作用する。

このため、第五実施形態の排気管構造６２では、毛細管現象及びサイフォンの原理によって、筒部材６６の内部に水分ＬＷを流して、排気管１４の外部に排出する効果が高い。

次に、第六実施形態について説明する。第六実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第六実施形態において、排気管の全体的構造は第一実施形態と同様であるので、図示を省略する。

図８に示すように、第六実施形態の排気管構造７２では、複数の連結管１４Ｃが連結部１６によって連結されており、連結管１４Ｃの隙間１４Ｄに連通部２０が形成されている。具体的には、２本の連結管１４Ｃは、それぞれの連結部１６において、環状のフランジ部７４を有している。そして、フランジ部７４どうしが、ボルト７６等の締結部材を用いて締結され、連結管１４Ｃどうしが連結されている。第六実施形態では、隙間１４Ｄ（フランジ部７４）の位置は、図７に示すように、排気管１４において相対的に下側に位置する部分１４Ｑである。

フランジ部７４の間には、繊維材２４が配置されている。繊維材２４は、環状のフランジ部７４に対応して環状に形成されており、フランジ部７４の間の隙間１４Ｄを周方向に塞いでいる。

このように、第六実施形態では、連結管１４Ｃの間の隙間１４Ｄを有効に用いて連通部２０を形成している。排気管１４、すなわち複数の連結管１４Ｃのそれぞれに貫通孔を形成することなく連通部２０が形成できるので、排気管構造７２として構造の簡素化を図ることができる。

第六実施形態では、２つのフランジ部７４がボルト７６等の締結部材によって締結される。この締結部材の締結力により、繊維材２４を圧縮して保持できるので、繊維材２４の脱落を抑制できる。

なお、上記各実施形態では、多孔質体の例として繊維材を挙げたが、これ以外にも、たとえば、粉末個体を焼結させて固化した焼結体や活性炭、沸石、不織布等を挙げることができる。

上記実施形態では、連通部２０は、排気管１４の下面側、すなわち中心線ＣＬよりも下側である。したがって、連通部２０が、排気管１４の上面側に形成されている構造と比較して、排気管１４の内部において、下側に溜まっている水分ＬＷが排気管１４の外部に排出されやすい。

上記実施形態では、連通部２０として、貫通孔２２、突出筒４４及び隙間１４Ｄを挙げた。排気管１４では、たとえば、排気の流路を分岐させておき、分岐部分にシャフト継手等が設けられることがある。この場合には、シャフト継手に連通部を形成することも可能である。

連通部を設ける位置は、触媒装置１８よりも下流側の排気管であればよい。図１及び図７に示す例では、触媒装置１８よりも下流側に、排気管の一部としてマフラー７８が設けられている。そして、排気管１４の種類によっては、このマフラー７８が、相対的に下側に位置する部分１４Ｑになっていることもある。この場合は、マフラー７８に連通部２０が設けられる構造を採り得る。

１２ 排気管構造
１４ 排気管
１４Ｃ 連結管
１４Ｄ 隙間
１８ 触媒装置
２０ 連通部
２２ 貫通孔
２４ 繊維材（多孔質体）
３２ 排気管構造
３４ 支持部材
３６Ｓ パンチングプレート
３６Ｕ パンチングプレート
４２ 排気管構造
４４ 突出筒
５２ 排気管構造
５４ 繊維材
５６ 延在部分
６２ 排気管構造
６４ 延出筒
６６Ｂ 下端部
７２ 排気管構造
７４ フランジ部

Claims (5)

1. エンジンからの排気が流れる排気管と、
   前記排気管に設けられた触媒装置よりも前記排気の流れ方向の下流側で前記排気管の下面側に形成され前記排気管の内部と外部を連通する連通部と、
   前記連通部に配置され毛細管現象により前記排気管の内部の水分を前記排気管の外部に導く多孔質体と、
   を有する排気管構造。
2. 前記連通部が、前記排気管の管壁を貫通する貫通孔であり、
   前記多孔質体を排気管の外側から支持する支持部材を有する請求項１に記載の排気管構造。
3. 前記連通部が、
   前記排気管の管壁を貫通する貫通孔と、
   前記貫通孔の位置で前記排気管の内部に突出される突出筒と、
   を有する請求項１に記載の排気管構造。
4. 前記多孔質体が、
   前記突出筒の内部に位置する筒内部分と、
   前記筒内部分から前記排気管の内部で下方へ延在される延在部分を有する請求項３に記載の排気管構造。
5. 前記排気管が、互いに連結される複数の連結管を有し、
   複数の前記連結管の隙間の少なくとも一部が前記連通部である請求項１に記載の排気管構造。
   

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