JP2019090372A - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化することを抑制しつつ、高周波数帯まで減音効果が得られる内燃機関の排気装置を提供する。【解決手段】内燃機関Ｅの排気装置１００は、排気音を低減するサイレンサー２０を備えている。前記サイレンサー２０は、複数の拡張室２１と、連絡管２２と、吸音部材２３と、を備える。複数の拡張室２１は、前記内燃機関Ｅの排気管１０よりも流路断面積が拡張されている。連絡管２２は、前記複数の拡張室２１を直列に連通させて前記拡張室２１よりも流路断面積の小さい連絡流路を形成する。吸音部材２３は、前記連絡管２２の内部に配置されて前記連絡流路を伝達する前記排気音を吸音する。【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の排気装置に関する。

一般に、船舶や車両等の内燃機関の排気装置は、排気音を低減するためにサイレンサーを介して排気ガスを外部に排出している。このようなサイレンサーとしては、拡張型サイレンサーや、吸音型サイレンサーなどが有る。拡張型サイレンサーは、排気管よりも大径な拡張部を設けている。しかし、この拡張型のサイレンサーは、その拡張部の直径を「Ｄ」とすると、減音効果のある周波数ｆは、ｆ≦１．２１９７Ｃ／Ｄ（「Ｃ」は音速）となる。大型の内燃機関のように排気流量が多い場合、内燃機関の許容圧損の観点から排気管の内径が大きくなり、それに伴い拡張型サイレンサーの直径Ｄも大きくなってしまう。そのため、減音効果のある周波数帯が低下してしまう。

非特許文献１には、拡張型サイレンサーにおいて減音効果が小さくなってしまう周波数帯の減音効果を増加させるために、拡張部の内面に吸音材を設ける技術が記載されている。
非特許文献２には、減音効果を増すために、拡張型サイレンサーを多段化する技術が記載されている。

レオ・ベラネック（LEO L. BERANEK）著、「Noise and Vibration Control」、（米国）、マグローヒル・ブック・カンパニー（McGRAW-HILL BOOK COMPANY）、1971年1月1日、ｐ３６２−３７１ イストヴァン・エル・ヴェール（Istvan L. Ver）、レオ・ベラネック（LEO L. BERANEK）著、「NOISE AND VIBRATION CONTROL ENGINEERING」、第２版、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ（John Wiley and Sons）、2005年11月11日、ｐ３１０−３２９

非特許文献１に記載の拡張型サイレンサーは、その減音効果が小さくなる、ｆ＝ｎ×Ｃ／（２Ｌ）（ｎ＝１，２，３・・・、Ｌ：サイレンサー長）の周波数帯の減音効果を増加させるもので、その周波数帯はｆ≦２Ｃ／Ｄの範囲であり、高周波数まで減音効果を拡大することが難しい。
非特許文献２に記載の拡張型サイレンサーも、減音効果を増すだけであり、減音効果の得られる周波数帯を高周波数化することが難しい。
そのため、周波数が高い領域を減音するには、拡張型サイレンサーと、高周波数帯まで減音効果のあるサイレンサーとをそれぞれ個別に設けて繋げる必要が有り、サイレンサーが大型化して、適用可能な製品が限られてしまうという課題がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大型化することを抑制しつつ、高周波数帯まで減音効果が得られる内燃機関の排気装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明の第一態様によれば、内燃機関の排気装置は、排気音を低減するサイレンサーを備えている。前記サイレンサーは、複数の拡張室と、連絡管と、吸音部材とを備える。複数の拡張室は、前記排気管よりも流路断面積が拡張されている。連絡管は、前記複数の拡張室を直列に連通させて前記拡張室よりも流路断面積の小さい連絡流路を形成する。吸音部材は、前記連絡管の内部に配置されて前記連絡流路を介して伝達する前記排気音を吸音する。
このように構成することで、拡張室よりも流路断面積の小さい連絡流路に吸音部材が配置される。連絡管の流路断面積は、拡張室の流路断面積よりも小さいため、吸音部材によって高周波数帯まで減音効果が得られるようになる。さらに、低周波数帯の減音効果は、拡張室によって得られる。また、吸音部材を連絡管の内部に配置することで、複数の拡張室を有した拡張型のサイレンサーに対して吸音型のサイレンサーを別途接続する場合と比較して、小型化を図ることができる。
したがって、サイレンサーが大型化することを抑制しつつ、高周波数帯まで減音効果を得ることができる。

この発明の第二態様によれば、第一態様に係る内燃機関の排気装置において、前記連絡管の入口及び出口は、排気ガスが流れる方向で前記拡張室の端部よりも前記拡張室の中央部側に配置されていてもよい。
このように構成することで、減音効果の得られる周波数に谷間が形成されることを抑制できる。

この発明の第三態様によれば、第一又は第二態様に係る内燃機関の排気装置において、排気ガスが流れる方向で隣り合う前記拡張室は、複数の前記連絡管により連通されていてもよい。
このように構成することで、排気ガスの流路抵抗が増加することを抑制しつつ、連絡管の一つ当たりの流路断面積を低減させることができる。そのため、連絡管の流路断面積に応じて減音効果の得られる周波数帯を更に高めることができる。

この発明の第四態様によれば、第一から第三態様の何れか一つの態様に係る吸音部材は、排気ガスが流れる方向に延びるように形成されていてもよい。
このように構成することで、連絡管の内部において吸音部材を効率よく排気ガスに接触させることができるため、吸音効果を向上できる。

この発明の第五態様によれば、第四態様に係る吸音部材は、前記連絡管の内周面に固定されていてもよい。
このように構成することで、吸音部材を連絡管によって安定的に支持することができる。

この発明の第六態様によれば、第一又は第二態様に係る連絡管の外周面と、前記拡張室の内周面との間に前記連絡流路が形成されていてもよい。
このように構成することで、連絡管を流れる排気ガスと吸音部材との接触面積を増加させることができる。

この発明の第七態様によれば、第一から第六態様に係る吸音部材は、予め設定された所定の周波数で吸音効果を有する音響ライナを備えていてもよい。
このように連絡管の内部に音響ライナを配置することによって、予め設定された所定の周波数での吸音効果が得られる。

この発明の第八態様によれば、第一から第六態様に係る吸音部材は、
このように連絡管の内部に音響メタマテリアルを配置することによって、予め設定された所定の周波数での吸音効果が得られる。

上記サイレンサーによれば、大型化することを抑制しつつ、高周波数帯まで減音効果が得られる。

この発明の第一実施形態における排気装置のサイレンサーの概略構成を示す断面図である。 この発明の第二実施形態におけるサイレンサーの概略構成を示す断面図である。 この発明の第三実施形態における図２に相当する断面図である。 この発明の第四実施形態における図２に相当する断面図である。 この発明の第四実施形態における図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 この発明の第四実施形態の変形例における図５に相当する断面図である。 この発明の第五実施形態における図２に相当する断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。 この発明の実施形態の第一変形例における連絡管及び吸音部材の斜視図である。 この発明の実施形態の第一変形例における連絡管及び吸音部材の斜視図である。

（第一実施形態）
次に、この発明の第一実施形態における内燃機関の排気装置を図面に基づき説明する。この第一実施形態で例示する排気装置は、客船、カーフェリー、艦船等の船舶が備える内燃機関の排気装置である。このような船舶においては、自動車の場合と比較して、内燃機関の排気ガスの流量が多く、又、サイレンサーの配置スペースが限られている。

図１は、この発明の第一実施形態における排気装置のサイレンサーの概略構成を示す断面図である。
図１に示すように、この第一実施形態の排気装置１００は、排気管１０と、サイレンサー２０と、を備えている。
排気管１０は、内燃機関Ｅの排気ガスを、外部に排出する。この排気管１０は、例えば、船舶の主機室に配置された内燃機関Ｅからファンネル（図示せず）にまで延びている。例えば、内燃機関Ｅが多気筒のレシプロエンジンの場合、排気管１０は、複数の気筒の排気ポートから排出された排気ガスを合流させてからファンネルまで案内する。

サイレンサー２０は、排気管１０の途中に設けられ、排気管１０を介して外部に伝達される排気音を低減させる。このサイレンサー２０は、複数の拡張室２１と、連絡管２２と、吸音部材２３と、を主に備えている。

複数の拡張室２１は、そのうちの一つに、内燃機関Ｅ側の上流排気管１０ａが接続されている。また、複数の拡張室２１のうち他の一つに、ファンネル側の下流排気管１０ｂが接続されている。これら拡張室２１は、排気ガスが流れるガス流路の断面積を拡張することで排気音を消音させる、いわゆる拡張型サイレンサーとして機能する。なお、この実施形態では二つの拡張室２１である第一拡張室２１ａと第二拡張室２１ｂとを備える場合を例示しているが、拡張室２１は、三つ以上設けるようにしても良い。なお、以下の説明において、第一拡張室２１ａと第二拡張室２１ｂとを区別する必要のない場合には、単に「拡張室２１」と称する場合もある。

連絡管２２は、複数の拡張室２１を直列に連通させる。連絡管２２は、連絡流路２２ｆを形成しており、その流路断面積は、その長さ方向に一定であるとともに、拡張室２１の流路断面積よりも小さくなっている。この実施形態における連絡管２２は、上流排気管１０ａが接続された第一拡張室２１ａと、下流排気管が接続された第二拡張室２１ｂとを直列に連通させている。この実施形態において、連絡管２２と排気管１０とは、それぞれ断面円形の管状に形成されており、それぞれの流路断面積が同一の場合を例示している。

吸音部材２３は、連絡管２２の内部に配置されている。吸音部材２３は、連絡流路２２ｆにて排気音を吸音する。この実施形態における吸音部材２３は、連絡管２２の内面の全面を覆うように配置され、連絡管２２の内面に固定されている。つまり、吸音部材２３は、連絡管２２と実質的に同じ長さの管状に形成されている。この実施形態における吸音部材２３は、連絡管２２と同様に断面円形に形成されている。

ここで、連絡管２２の内部で減音効果が得られる周波数は、上述した連絡管２２の流路断面積や、吸音部材２３の厚さに応じて変化する。そのため、排気音を構成する周波数成分のうち、減音させる対象となる高周波数帯の周波数に応じて、連絡管２２の流路断面積や吸音部材２３の厚さが調整される。この実施形態における吸音部材２３としては、例えば、ロックウールやグラスウール等の吸音材を用いることができる。なお、連絡管２２の内部温度に耐えられる場合であれば、ウレタンフォームなどの吸音材を吸音部材２３として用いても良い。

したがって、上述した第一実施形態によれば、拡張室２１よりも流路断面積の小さい連絡流路２２ｆに吸音部材２３が配置される。連絡管２２の流路断面積は、拡張室２１の流路断面積よりも小さいため、吸音部材２３によって高周波数帯まで減音効果が得られるようになる。さらに、低周波数帯の減音効果は、拡張室２１によって得られる。また、吸音部材２３を連絡管２２の内部に配置することで、複数の拡張室２１を有した拡張型のサイレンサーに対して吸音型のサイレンサーを別途接続する場合と比較して、サイレンサー２０の小型化を図ることができる。その結果、サイレンサー２０が大型化することを抑制しつつ、高周波数帯まで減音効果を得ることができる。

さらに、吸音部材２３が、排気ガスの流れる方向に延びるように形成されている。そのため、連絡管２２の内部において吸音部材２３を効率よく排気ガスに接触させることができ、吸音部材２３による吸音効果を向上できる。また、排気ガスの流れが吸音部材２３によって妨げられることを抑制できる。

（第二実施形態）
次に、この発明の第二実施形態を図面に基づき説明する。この第二実施形態は、上述した第一実施形態の連絡管２２にダクトを設けた点でのみ異なる。そのため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。

図２は、この発明の第二実施形態におけるサイレンサーの概略構成を示す断面図である。
図２に示すように、この第二実施形態における排気装置２００は、上述した第一実施形態と同様に、排気管１０と、サイレンサー２２０と、を備えている。サイレンサー２２０は、排気管１０の途中に設けられ、排気管１０を介して外部に伝達される排気音を低減させる。このサイレンサー２２０は、複数の拡張室２２１と、連絡管２２２と、吸音部材２３と、を主に備えている。

この第二実施形態におけるサイレンサー２２０は、サイレンサーハウジング２２０ｈと仕切壁２２０ｓとによって第一拡張室２２１ａと第二拡張室２２１ｂとが一体に形成されている。このサイレンサーハウジング２２０ｈの内部空間は、仕切壁２２０ｓによって、第一拡張室２２１ａの内部空間である第一空間Ｓ１と、第二拡張室２２１ｂの内部空間である第二空間Ｓ２とに仕切られている。第一拡張室２２１ａは、排気ガスが流入する排気入口Ｏ１を備え、第二拡張室２２１ｂは、排気ガスが流出する排気出口Ｏ２を備える。これら第一拡張室２２１ａ及び第二拡張室２２１ｂは、それぞれ排気ガスが流れるガス流路の断面積を拡張して消音させる拡張型サイレンサーとして機能する。なお、以下の説明において、第一拡張室２２１ａと第二拡張室２２１ｂとを区別する必要のない場合には、単に「拡張室２２１」と称する場合もある。

連絡管２２２は、第一実施形態の連絡管２２と同様に、複数の拡張室２２１すなわち第一拡張室２２１ａと第二拡張室２２１ｂとを直列に連通させる。この第二実施形態における連絡管２２２は、仕切壁２２０ｓの一部を貫通して仕切壁２２０ｓと交差する方向に延びている。この連絡管２２２の流路断面積は、その長さ方向に一定であるとともに、第一拡張室２２１ａ及び第二拡張室２２１ｂの流路断面積よりも小さくなっている。

連絡管２２２は、仕切壁２２０ｓよりも第一空間Ｓ１の中央部に向かって突出する第一ダクト部Ｄ１と、仕切壁２２０ｓよりも第二空間Ｓ２の中央部に向かって突出する第二ダクト部Ｄ２と、を備えている。第一ダクト部Ｄ１を備えることで、連絡管２２２の入口２２２ｉが、仕切壁２２０ｓの位置、すなわち第一拡張室２２１ａの最も下流側の位置よりも排気入口Ｏ１に近い側で開口している。同様に、第二ダクト部Ｄ２を備えることで、連絡管２２２の出口２２２ｏが、仕切壁２２０ｓの位置、すなわち第二拡張室２２１ｂの最も上流側の位置よりも排気出口Ｏ２に近い側で開口している。

吸音部材２３は、第一実施形態と同様に、連絡管２２２の内部に配置されている。吸音部材２３は、連絡流路２２２ｆにて排気音を吸音する。この第二実施形態における吸音部材２３は、第一実施形態の吸音部材２３と同様の構成であり、連絡管２２２の内面の全面を覆うように配置され、連絡管２２２の内面に固定されている。つまり、吸音部材２３は、連絡管２２２と実質的に同じ長さの管状に形成されている。この実施形態における吸音部材２３は、連絡管２２２と同様に断面円形に形成されている。連絡管２２２の流路断面積や、吸音部材２３の厚さは、第一実施形態と同様に、減音対象となる周波数帯に応じて調整される。

したがって、上述した第二実施形態によれば、第一実施形態と同様に、拡張室２２１よりも流路断面積の小さい連絡流路に吸音部材２３が配置される。連絡管２２２の流路断面積は、拡張室２２１の流路断面積よりも小さいため、吸音部材２３によって高周波数帯まで減音効果が得られるようになる。さらに、低周波数帯の減音効果は、拡張室２２１によって得られる。また、吸音部材２３を連絡管２２２の内部に配置することで、複数の拡張室２２１を有した拡張型のサイレンサーに対して吸音型のサイレンサーを別途接続する場合と比較して、サイレンサー２２０の小型化を図ることができる。その結果、サイレンサー２２０が大型化することを抑制しつつ、高周波数帯まで減音効果を得ることができる。

さらに、吸音部材２３が、排気ガスの流れる方向に延びるように形成されている。そのため、連絡管２２２の内部において吸音部材２３を効率よく排気ガスに接触させることができ、吸音部材２３による吸音効果を向上できる。さらに、排気ガスの流れが吸音部材２３によって妨げられることを抑制できる。

また、サイレンサーハウジング２２０ｈ及び仕切壁２２０ｓによって第一拡張室２２１ａと第二拡張室２２１ｂとを一体に形成できる。そのため、第一拡張室２２１ａと第二拡張室２２１ｂとが離れて形成される場合よりもサイレンサー２２０の全長を短くすることができる。

さらに、連絡管２２２が第一ダクト部Ｄ１と第二ダクト部Ｄ２とを備えている。そのため、排気ガスが流れる方向で、連絡管２２２の入口２２２ｉが第一拡張室２２１ａの端部よりも第一拡張室２２１ａの中央部側に配置され、連絡管２２２の出口２２２ｏが第二拡張室２２１ｂの端部よりも第二拡張室２２１ｂの中央部側に配置される。その結果、特に、第一拡張室２２１ａ及び第二拡張室２２１ｂにより得られる低周波数帯の減音効果において、所定の周波数で減音効果が低下するいわゆる谷間が形成されることを抑制できる。

（第三実施形態）
次に、この発明の第三実施形態を図面に基づき説明する。この第三実施形態は、上述した第一実施形態と連絡管の数が異なる。そのため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。

図３は、この発明の第三実施形態における図２に相当する断面図である。
図３に示すように、この第三実施形態における排気装置３００は、上述した第一実施形態と同様に、排気管１０と、サイレンサー３２０と、を備えている。サイレンサー３２０は、排気管１０の途中に設けられ、排気管１０を介して外部に伝達される排気音を低減させる。このサイレンサー３２０は、複数の拡張室３２１と、複数の連絡管３２２と、吸音部材３２３と、を主に備えている。

この第三実施形態におけるサイレンサー３２０は、第二実施形態のサイレンサー２２０と同様に、サイレンサーハウジング３２０ｈと仕切壁３２０ｓとによって二つの拡張室３２１である第一拡張室３２１ａ及び第二拡張室３２１ｂが一体に形成されている。このサイレンサーハウジング３２０ｈの内部空間は、仕切壁３２０ｓによって、第一拡張室３２１ａの内部空間である第一空間Ｓ１と、第二拡張室３２１ｂの内部空間である第二空間Ｓ２とに仕切られている。第一拡張室３２１ａは、排気ガスが流入する排気入口Ｏ１を備え、第二拡張室３２１ｂは、排気ガスが流出する排気出口Ｏ２を備える。これら第一拡張室３２１ａ及び第二拡張室３２１ｂは、それぞれ排気ガスが流れるガス流路の断面積を拡張して消音させる拡張型サイレンサーとして機能する。なお、以下の説明において、第一拡張室３２１ａと第二拡張室３２１ｂとを区別する必要のない場合には、単に「拡張室３２１」と称する場合もある。

複数の連絡管３２２は、それぞれ第一拡張室３２１ａ及び第二拡張室３２１ｂを直列に連通させる。言い換えれば、複数の連絡管３２２は、第一拡張室３２１ａと第二拡張室３２１ｂとの間に並列に接続されている。これら連絡管３２２は、仕切壁３２０ｓの一部を貫通して仕切壁３２０ｓと交差する方向に延びている。この第三実施形態においては、二つの連絡管３２２である連絡管３２２ａ，３２２ｂが設けられている場合を例示しているが、三つ以上の連絡管３２２を設けても良い。

これら連絡管３２２ａ，３２２ｂの流路断面積は、その長さ方向に一定であるとともに、第一拡張室３２１ａ及び第二拡張室３２１ｂの何れの流路断面積よりも小さくなっている。ここで、第二実施形態においては、連絡管３２２ａ，３２２ｂの流路断面積が同一の場合を例示している。しかし、連絡管３２２ａ，３２２ｂの流路断面積は、互いに異なるようにしても良い。このように流路断面積を互いに異なるように形成した場合、それぞれの連絡管３２２ａ，３２２ｂで得られる減音効果の周波数特性を異ならせることができるため、より広い周波数帯に渡って減音効果が得られる。

連絡管３２２ａ，３２２ｂは、第二実施形態の連絡管２２２と同様に、仕切壁３２０ｓよりも第一空間Ｓ１の中央部に向かって突出する第一ダクト部Ｄ１と、仕切壁３２０ｓよりも第二空間Ｓ２の中央部に向かって突出する第二ダクト部Ｄ２と、をそれぞれ備えている。第一ダクト部Ｄ１を備えることで、連絡管３２２ａ，３２２ｂの入口３２２ｉが、仕切壁３２０ｓの位置、すなわち第一拡張室３２１ａの最も下流側の位置よりも排気入口Ｏ１に近い側で開口している。同様に、第二ダクト部Ｄ２を備えることで、連絡管３２２ａ，３２２ｂの出口３２２ｏが、仕切壁３２０ｓの位置、すなわち第二拡張室３２１ｂの最も上流側の位置よりも排気出口Ｏ２に近い側で開口している。

吸音部材３２３は、第一、第二実施形態の吸音部材２３と同様に、連絡管３２２ａ，３２２ｂの内部にそれぞれ配置されている。吸音部材３２３は、連絡管３２２ａ，３２２ｂ内の連絡流路３２２ｆにて排気音を吸音する。この第三実施形態における吸音部材３２３は、連絡管３２２の内面の全面を覆うように配置され、連絡管３２２の内面に固定されている。つまり、吸音部材３２３は、連絡管３２２と実質的に同じ長さの管状に形成されている。この第三実施形態における吸音部材３２３は、連絡管３２２と同様に断面円形に形成されている。

連絡管３２２の流路断面積や、吸音部材３２３の厚さは、第一実施形態と同様に、減音対象となる周波数帯に応じて調整される。つまり、連絡管３２２ａ内に配置される吸音部材３２３の厚さと連絡管３２２ｂ内に配置される吸音部材３２３の厚さとを互いに異ならせることもできる。このように吸音部材３２３の厚さを互いに異ならせることで、連絡管３２２ａ，３２２ｂの流路断面積を異ならせた場合と同様に、減音効果の得られる周波数帯を広げることができる。なお、減音効果の得られる周波数帯を広げるために連絡管３２２ａ，３２２ｂの流路断面を互いに異ならせると共に、吸音部材３２３の厚さをそれぞれ異ならせるようにしても良い。

一方で、連絡管３２２ａ，３２２ｂの流路断面積を互いに同一にすると共に、吸音部材３２３の厚さを互いに同一とした場合、減音効果の周波数特性がそれぞれ同一となるため、その周波数帯における減音効果を増加させることができる。

したがって、上述した第三実施形態によれば、第一実施形態と同様に、拡張室３２１よりも流路断面積の小さい連絡流路３２２ｆに吸音部材３２３が配置される。連絡管３２２の流路断面積は、拡張室３２１の流路断面積よりも小さいため、吸音部材３２３によって高周波数帯まで減音効果が得られるようになる。さらに、低周波数帯の減音効果は、拡張室３２１によって得られる。また、吸音部材３２３を連絡管３２２の内部に配置することで、複数の拡張室３２１を有した拡張型のサイレンサーに対して吸音型のサイレンサーを別途接続する場合と比較して、サイレンサー３２０の小型化を図ることができる。その結果、サイレンサー３２０が大型化することを抑制しつつ、高周波数帯まで減音効果を得ることができる。

さらに、吸音部材３２３が、排気ガスの流れる方向に延びるように形成されている。そのため、連絡管３２２の内部において吸音部材３２３を効率よく排気ガスに接触させることができ、吸音部材３２３による吸音効果を向上できる。また、排気ガスの流れが吸音部材３２３によって妨げられることを抑制できる。

また、サイレンサーハウジング３２０ｈ及び仕切壁３２０ｓによって第一拡張室３２１ａと第二拡張室３２１ｂとを一体に形成できる。そのため、第一拡張室３２１ａと第二拡張室３２１ｂとが離れて形成される場合よりもサイレンサー３２０の全長を短くすることができる。

さらに、連絡管３２２が第一ダクト部Ｄ１と第二ダクト部Ｄ２とを備えている。そのため、排気ガスが流れる方向で、連絡管３２２の入口３２２ｉが第一拡張室３２１ａの端部よりも第一拡張室３２１ａの中央部側に配置され、連絡管３２２の出口３２２ｏが第二拡張室３２１ｂの端部よりも中央部側に配置される。その結果、特に、第一拡張室３２１ａ、第二拡張室３２１ｂにより得られる低周波数帯の減音効果において、減音効果が低下する谷間が形成されることを抑制できる。

さらに、排気ガスが流れる方向で隣り合う第一拡張室３２１ａ及び第二拡張室３２１ｂが、複数の連絡管３２２により連通されている。そのため、排気ガスの流路抵抗が増加することを抑制しつつ、連絡管３２２の一つ当たりの流路断面積を低減させることができ、連絡管３２２の流路断面積に応じて減音効果の得られる周波数帯を更に高めることができる。

なお、上述した第三実施形態においては、第一拡張室３２１ａと第二拡張室３２１ｂとが一体に形成される場合について説明したが、第一実施形態と同様に、第一拡張室３２１ａ及び第二拡張室３２１ｂが離れて形成されている場合に、第一拡張室３２１ａ及び第二拡張室３２１ｂを複数の連絡管３２２ａ，３２２ｂによって連通させるようにしても良い。

次に、この発明の第四実施形態を図面に基づき説明する。この第四実施形態は、上述した第二実施形態と吸音部材の配置が異なる。そのため、上述した第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。
図４は、この発明の第四実施形態における図２に相当する断面図である。図５は、この発明の第四実施形態における図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

図４に示すように、この第四実施形態における排気装置４００は、上述した第一実施形態と同様に、排気管１０と、サイレンサー４２０と、を備えている。サイレンサー４２０は、排気管１０の途中に設けられ、排気管１０を介して外部に伝達される排気音を低減させる。このサイレンサー４２０は、複数の拡張室２２１と、連絡管２２２と、吸音部材４２３と、を主に備えている。

この第四実施形態におけるサイレンサー４２０は、第二実施形態と同様に、サイレンサーハウジング２２０ｈと仕切壁２２０ｓとによって二つの拡張室２２１である第一拡張室２２１ａと第二拡張室２２１ｂとが一体に形成されている。このサイレンサーハウジング２２０ｈの内部空間は、仕切壁２２０ｓによって、第一拡張室２２１ａの内部空間である第一空間Ｓ１と、第二拡張室２２１ｂの内部空間である第二空間Ｓ２とに仕切られている。第一拡張室２２１ａは、排気ガスが流入する排気入口Ｏ１を備え、第二拡張室２２１ｂは、排気ガスが流出する排気出口Ｏ２を備える。これら第一拡張室２２１ａ及び第二拡張室２２１ｂは、それぞれ排気ガスが流れるガス流路の断面積を拡張して消音させる拡張型サイレンサーとして機能する。

連絡管２２２は、第一実施形態の連絡管２２と同様に、複数の拡張室２２１を直列に連通させる。この第四実施形態における連絡管２２２は、仕切壁２２０ｓの一部を貫通して仕切壁２２０ｓと交差する方向に延びている。この連絡管２２２の流路断面積は、その長さ方向に一定であるとともに、第一拡張室２２１ａ及び第二拡張室２２１ｂの何れの流路断面積よりも小さくなっている。

連絡管２２２は、仕切壁２２０ｓよりも第一空間Ｓ１の中央に向かって突出する第一ダクト部Ｄ１と、仕切壁２２０ｓよりも第二空間Ｓ２の中央に向かって突出する第二ダクト部Ｄ２と、を備えている。第一ダクト部Ｄ１を備えることで、連絡管２２２の入口２２２ｉが、仕切壁２２０ｓの位置、すなわち第一拡張室２２１ａの最も下流側の位置よりも排気入口Ｏ１に近い側で開口している。同様に、第二ダクト部Ｄ２を備えることで、連絡管２２２の出口２２２ｏが、仕切壁２２０ｓの位置、すなわち第二拡張室２２１ｂの最も上流側の位置よりも排気出口Ｏ２に近い側で開口している。

図４、図５に示すように、吸音部材４２３は、第二実施形態と同様に、連絡管２２２の内部に配置されている。吸音部材４２３は、連絡管２２２内部にて排気音を吸音する。この第四実施形態における吸音部材４２３は、一つの連絡管２２２の内部において、排気ガスが通る複数の連絡流路Ｆを形成している。

この第四実施形態で例示する吸音部材４２３は、連絡管２２２よりも小径の断面円形の管状に形成されている。この吸音部材４２３は、連絡管２２２と実質的に同じ長さに形成されている。この吸音部材４２３は、連絡管２２２の内面に対して、連絡管２２２の径方向に延びる支持部材（図示せず）によって支持されている。この実施形態における吸音部材２３は、連絡管２２２と同様に断面円形に形成されている。なお、連絡管２２２の流路断面積や、吸音部材２３の厚さは、第一実施形態と同様に、減音対象となる周波数帯に応じて調整される。

さらに、この第四実施形態で例示する吸音部材４２３は、連絡管２２２内部に複数の連絡流路Ｆとして、内側連絡流路Ｆ１と外側連絡流路Ｆ２とを形成する。内側連絡流路Ｆ１は、環状に形成された吸音部材４２３の内側に形成されている。外側連絡流路Ｆ２は、吸音部材４２３の外側、すなわち吸音部材４２３の外周面４２３ａと連絡管２２２の内周面２２２ａとの間に形成されている。

ここで、内側連絡流路Ｆ１と外側連絡流路Ｆ２とは、上述した第三実施形態のように複数の連絡管３２２を設けた場合と同様に機能する。すなわち、内側連絡流路Ｆ１の流路断面積と外側連絡流路Ｆ２の流路断面積とを互いに異なるようにした場合には、内側連絡流路Ｆ１で得られる減音効果の周波数特性と、外側連絡流路Ｆ２で得られる減音効果の周波数特定とを異ならせることができる。そのため、より広い周波数帯に渡り減音効果を得ることができる。その一方で、内側連絡流路Ｆ１の流路断面積と外側連絡流路Ｆ２の流路断面積とを互いに同一にした場合、減音効果の周波数特性がそれぞれ同等になるため、その周波数帯における減音効果を増加させることができる。そして、例えば、内側連絡流路Ｆ１の流路断面積と外側連絡流路Ｆ２の流路断面積との合計が、第二実施形態の連絡流路Ｆの流路断面積と同一にすれば、排気ガスの流路抵抗を同等としつつ、減音効果が得られる周波数帯をより高い周波数帯にすることが可能となる。

したがって、第四実施形態によれば、第二実施形態と同様に、拡張室２２１よりも流路断面積の小さい連絡流路に吸音部材４２３が配置される。連絡管２２２内に形成される連絡流路Ｆ１，Ｆ２の流路断面積は、拡張室２２１の流路断面積よりも小さいため、吸音部材４２３によって高周波数帯まで減音効果が得られるようになる。さらに、低周波数帯の減音効果は、拡張室２２１によって得られる。また、吸音部材４２３を連絡管２２２の内部に配置することで、複数の拡張室２２１を有した拡張型のサイレンサーに対して吸音型のサイレンサーを別途接続する場合と比較して、サイレンサー４２０の小型化を図ることができる。その結果、サイレンサー４２０が大型化することを抑制しつつ、高周波数帯まで減音効果を得ることができる。

さらに、吸音部材４２３が、排気ガスの流れる方向に延びるように形成されている。そのため、連絡管２２２の内部において吸音部材４２３を効率よく排気ガスに接触させることができ、吸音部材４２３による吸音効果を向上できる。さらに、排気ガスの流れが吸音部材４２３によって妨げられることを抑制できる。

また、サイレンサーハウジング２２０ｈ及び仕切壁２２０ｓによって第一拡張室２２１ａと第二拡張室２２１ｂとを一体に形成できる。そのため、第一拡張室２２１ａと第二拡張室２２１ｂとが離れて形成される場合よりもサイレンサー２２０の全長を短くすることができる。

さらに、連絡管２２２が第一ダクト部Ｄ１と第二ダクト部Ｄ２とを備えている。そのため、排気ガスが流れる方向で、連絡管２２２の入口２２２ｉが第一拡張室２２１ａの端部よりも第一拡張室２２１ａの中央部側に配置され、連絡管２２２の出口２２２ｏが第二拡張室２２１ｂの端部よりも第二拡張室２２１ｂの中央部側に配置される。その結果、特に、第一拡張室２２１ａ及び第二拡張室２２１ｂにより得られる低周波数帯の減音効果について、減音効果が低下する谷間が形成されることを抑制できる。

また、一つの連絡管２２２の内部に一つの吸音部材４２３を設けて複数の連絡流路Ｆ１，Ｆ２を形成できるため、減音効果の得られる周波数帯を高周波数帯にしつつ、第三実施形態のように連絡管３２２を複数設ける場合よりも部品点数を低減することができる。

（第四実施形態の変形例）
図６は、この発明の第四実施形態の変形例における図５に相当する断面図である。
上述した第四実施形態においては、吸音部材４２３が断面円形の管状に形成される場合について説明した。しかし、吸音部材４２３の形状は、一つの連絡管２２２の内部に複数の連絡流路を形成できる形状であればよい。
例えば、図６に示す変形例のように、平板状の複数の吸音部材４２３Ａを、連絡管２２２の内部において、間隔を空けて配置するようにしても良い。このようにすることで、隣り合う吸音部材４２３Ａの間にそれぞれ連絡流路Ｆｎを形成することができる。ここで、吸音部材４２３Ａの数をＸ個とすると、Ｘ＋１個の連絡流路Ｆｎが形成される。

（第五実施形態）
次に、この発明の第五実施形態を図面に基づき説明する。この第五実施形態は、上述した第二実施形態と連絡管の構成が異なる。そのため、上述した第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、第二実施形態と重複する説明は省略する。
図７は、この発明の第五実施形態における図２に相当する断面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。

図７に示すように、この第五実施形態における排気装置５００は、排気管１０と、サイレンサー５２０と、を備えている。サイレンサー５２０は、排気管１０の途中に設けられ、排気管１０を介して外部に伝達される排気音を低減させる。このサイレンサー５２０は、複数の拡張室５２１と、連絡管５２２と、吸音部材５２３と、を主に備えている。

サイレンサー５２０は、サイレンサーハウジング５２０ｈと仕切壁５２０ｓとによって第一拡張室５２１ａと第二拡張室５２１ｂとが一体に形成されている。このサイレンサーハウジング５２０ｈの内部空間は、仕切壁５２０ｓによって、第一拡張室５２１ａの内部空間である第一空間Ｓ１と、第二拡張室５２１ｂの内部空間である第二空間Ｓ２とに仕切られている。第一拡張室５２１ａは、排気ガスが流入する排気入口Ｏ１を備え、第二拡張室５２１ｂは、排気ガスが流出する排気出口Ｏ２を備える。これら第一拡張室５２１ａ及び第二拡張室５２１ｂは、それぞれ排気ガスが流れるガス流路の断面積を拡張して消音させる拡張型サイレンサーとして機能する。なお、以下の説明において、第一拡張室５２１ａと第二拡張室５２１ｂとを区別する必要のない場合には、単に「拡張室５２１」と称する場合もある。

連絡管５２２は、第一拡張室５２１ａと第二拡張室５２１ｂとを直列に連通させる。この第五実施形態における連絡管５２２は、仕切壁５２０ｓの一部を貫通して仕切壁５２０ｓと交差する方向に延びている。この連絡管５２２は、拡張室５２１の内周面５２１ｃ（言い換えれば、サイレンサーハウジング５２０ｈの内周面）との間に第一拡張室５２１ａと第二拡張室５２１ｂとを連通する連絡流路Ｆ３を形成している。この連絡管５２２により形成される連絡流路Ｆ３の流路断面積は、その長さ方向に一定であるとともに、第一拡張室５２１ａ及び第二拡張室５２１ｂの流路断面積よりも小さくなっている。

連絡管５２２は、仕切壁５２０ｓよりも第一空間Ｓ１の中央部に向かって突出する第一ダクト部Ｄ１と、仕切壁５２０ｓよりも第二空間Ｓ２の中央部に向かって突出する第二ダクト部Ｄ２と、を備えている。第一ダクト部Ｄ１を備えることで、連絡管５２２の連絡流路Ｆ３の入口５２２ｉが、仕切壁５２０ｓの位置、すなわち第一拡張室５２１ａの最も下流側の位置よりも排気入口Ｏ１に近い側で開口している。同様に、第二ダクト部Ｄ２を備えることで、連絡管５２２の連絡流路Ｆ３の出口５２２ｏが、仕切壁５２０ｓの位置、すなわち第二拡張室５２１ｂの最も上流側の位置よりも排気出口Ｏ２に近い側で開口している。

吸音部材５２３は、連絡管２２２の外側の連絡流路Ｆ３内に配置されている。吸音部材５２３は、連絡流路Ｆ３にて排気音を吸音する。この第五実施形態における吸音部材５２３は、連絡管５２２の外周面の全面を覆うように配置され、連絡管５２２の外周面に固定されている。吸音部材５２３は、連絡管５２２と実質的に同じ長さの管状に形成されている。この実施形態における吸音部材５２３は、連絡管５２２と同様に断面円形に形成されている。連絡管５２２の流路断面積や、吸音部材５２３の厚さは、第二実施形態と同様に、減音対象となる周波数帯に応じて調整される。なお、吸音部材５２３は、連絡流路Ｆ３の内部に配置されていればよく、上述した配置に限られない。

したがって、上述した第五実施形態によれば、拡張室５２１よりも流路断面積の小さい連絡流路Ｆ３に吸音部材５２３が配置される。連絡管５２２の流路断面積は、拡張室５２１の流路断面積よりも小さいため、吸音部材５２３によって高周波数帯まで減音効果が得られるようになる。さらに、低周波数帯の減音効果は、拡張室５２１によって得られる。また、吸音部材５２３を連絡流路Ｆ３の内部に配置することで、複数の拡張室５２１を有した拡張型のサイレンサーに対して吸音型のサイレンサーを別途接続する場合と比較して、サイレンサー５２０の小型化を図ることができる。その結果、サイレンサー５２０が大型化することを抑制しつつ、高周波数帯まで減音効果を得ることができる。

さらに、吸音部材５２３が、排気ガスの流れる方向に延びるように形成されている。そのため、連絡流路Ｆ３の内部において吸音部材５２３を効率よく排気ガスに接触させることができ、吸音部材５２３による吸音効果を向上できる。さらに、排気ガスの流れが吸音部材５２３によって妨げられることを抑制できる。

また、サイレンサーハウジング５２０ｈ及び仕切壁５２０ｓによって第一拡張室５２１ａと第二拡張室５２１ｂとを一体に形成できる。そのため、第一拡張室５２１ａと第二拡張室５２１ｂとが離れて形成される場合よりもサイレンサー５２０の全長を短くすることができる。

さらに、連絡管５２２が第一ダクト部Ｄ１と第二ダクト部Ｄ２とを備えている。そのため、排気ガスが流れる方向で、連絡流路Ｆ３の入口５２２ｉが第一拡張室５２１ａの端部よりも第一拡張室５２１ａの中央部側に配置され、連絡流路Ｆ３の出口５２２ｏが第二拡張室２２１ｂの端部よりも第二拡張室２２１ｂの中央部側に配置される。その結果、特に、第一拡張室５２１ａ及び第二拡張室５２１ｂにより得られる低周波数帯において、所定の周波数で減音効果が低下するいわゆる谷間が形成されることを抑制できる。

次に、この発明の各実施形態の変形例を図面に基づき説明する。この変形例は、上述した各実施形態と吸音部材の構成が異なるだけである。そのため、上述した各実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。また、連絡管及び吸音部材についてのみ説明し、その他の重複する説明は省略する。

（第一変形例）
図９は、この発明の実施形態の第一変形例における連絡管及び吸音部材の斜視図である。
上述した各実施形態において、連絡管２２，２２２，３２２の内部や連絡管５２２の外部にそれぞれ配置された吸音部材２３，３２３，４２３，５２３が、ロックウールやグラスウール等の吸音材である場合を例示した。しかし、例えば、図７に示すように、音響ライナからなる吸音部材６２３を配置するようにしても良い。ここで、音響ライナは、予め設定された所定の周波数で吸音効果を発揮するように形成されている。すなわち、この第一変形例においては、排気音に含まれる周波数のうち特に高周波数帯で吸音効果を発揮するように音響ライナが形成されている。音響ライナは、複数の孔が形成されたパンチングプレートと、背後空気層で構成されている。音響ライナは、パンチングプレートの孔径、開口率、背後空気層の厚さを調整することで音響特性（言い換えれば、吸音効果を発揮する周波数帯）を調整する。なお、連絡管５２２の外部に配置される吸音部材６２３については、図示を省略する。

（第二変形例）
図１０は、この発明の実施形態の第一変形例における連絡管及び吸音部材の斜視図である。
上述した第一変形例においては、吸音部材６２３が音響ライナからなる場合について説明した。しかし、連絡管２２，２２２，３２２の内部や連絡管５２２の外部には、例えば、図１０に示すように、音響メタマテリアルからなる吸音部材７２３を配置するようにしても良い。ここで、音響メタマテリアルは、所望の音響性能を人工的に生成した材料であって、予め設定された所定の周波数で吸音効果を発揮するようになっている。すなわち、この第二変形例においては、排気音に含まれる周波数のうち特に高周波数帯で吸音効果を発揮するように音響メタマテリアルが形成されている。音響メタマテリアルは、様々な形状とすることができる。なお、図１０において音響メタマテリアルが格子状に形成されている場合を例示しているが、音響メタマテリアルの形状は、格子状に限られない。なお、連絡管５２２の外部に配置される吸音部材７２３については、図示を省略する。

上述した第一、第二変形例によれば、ロックウールやグラスウールのように経年による飛散等が無いため、メンテナンスに掛かる負担を軽減できる。

この発明は上述した各実施形態及び各変形例の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した各実施形態及び変形例の排気装置は、船舶の内燃機関Ｅの排気装置である場合を一例に説明した。しかし、船舶に限られず、例えば、自動車等の車両の内燃機関の排気装置であってもよい。

また、上述した各実施形態では、吸音部材２３，３２３，４２３，５２３，６２３，７２３が連絡管２２，２２２，３２２，５２２と同じ長さで形成される場合について説明した。しかし、吸音部材２３，３２３，４２３，５２３，６２３，７２３の長さは、上述した長さに限られない。例えば、連絡管２２，２２２，３２２，５２２よりも短く形成してもよい。また、吸音部材２３，３２３，４２３，５２３，６２３，７２３は、連絡管２２，２２２，３２２，５２２の長手方向に断続的に配置されるように構成してもよい。

さらに、上述した各実施形態の構成は、適宜組み合わせて用いても良い。
また、上述した各実施形態の排気装置１００〜５００においては、拡張室２１，２２１，３２１，５２１がそれぞれ二つずつ設けられている場合について説明した。しかし、拡張室は、複数設けられていればよく、三つ以上の拡張室を直列に接続するようにしても良い。

さらに、第一変形例及び第二変形例において、吸音部材６２３，７２３が音響ライナや音響メタマテリアルからなる場合について説明したが、ロックウールやグラスウール等の吸音材と、音響ライナと、音響メタマテリアルとを適宜組み合わせて吸音部材を構成するようにしてもよい。

１０ 排気管
１０ａ 上流排気管
１０ｂ 下流排気管
２０，２２０，３２０，４２０，５２０ サイレンサー
２１，２２１，３２１，５２１ 拡張室
２１ａ，２２１ａ，３２１ａ，５２１ａ 第一拡張室
２１ｂ，２２１ｂ，３２１ｂ，５２１ｂ 第二拡張室
２２，２２２，３２２，３２２ａ，３２２ｂ，５２２ 連絡管
２３，３２３，４２３，４２３Ａ，５２３，６２３，７２３ 吸音部材
１００，２００，３００，４００，５００ 排気装置
２２０ｈ，３２０ｈ，５２０ｈ サイレンサーハウジング
２２０ｓ，３２０ｓ，５２０ｓ 仕切壁
２２２ｉ，３２２ｉ，５２２ｉ 入口
２２２ｏ，３２２ｏ，５２２ｏ 出口

Claims (8)

1. 排気音を低減するサイレンサーを備えた内燃機関の排気装置であって、
   前記サイレンサーは、
   前記内燃機関の排気管よりも流路断面積が拡張された複数の拡張室と、
   前記複数の拡張室を直列に連通させて前記拡張室よりも流路断面積の小さい連絡流路を形成する連絡管と、
   前記連絡管の内部に配置されて前記連絡流路を伝達する前記排気音を吸音する吸音部材と、
   を備える内燃機関の排気装置。
2. 前記連絡管の入口及び出口は、
   排気ガスが流れる方向で前記拡張室の端部よりも前記拡張室の中央部側に配置されている請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
3. 排気ガスが流れる方向で隣り合う前記拡張室は、複数の前記連絡管により連通されている請求項１又は２に記載の内燃機関の排気装置。
4. 前記吸音部材は、排気ガスが流れる方向に延びるように形成されている請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の排気装置。
5. 前記吸音部材は、前記連絡管の内周面に固定されている請求項４に記載の内燃機関の排気装置。
6. 前記連絡管の外周面と、前記拡張室の内周面との間に前記連絡流路が形成されている請求項１又は２に記載の内燃機関の排気装置。
7. 前記吸音部材は、
   予め設定された所定の周波数で吸音効果を有する音響ライナを備える請求項１から６の何れか一項に記載の内燃機関の排気装置。
8. 前記吸音部材は、
   予め設定された所定の周波数で吸音効果を有する音響メタマテリアルを備える請求項１から６の何れか一項に記載の内燃機関の排気装置。

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