JP3553721B2

JP3553721B2 - 消音器

Info

Publication number: JP3553721B2
Application number: JP03938496A
Authority: JP
Inventors: 宏威松岡
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2016-02-27
Also published as: JPH09228820A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用エンジンの排気を流通する排気管に接続し、該排気中に含まれる騒音成分を減衰する消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用エンジンの排気管の途中には、そこを流れる排気中に含まれる騒音成分を減衰する消音器が設けられるのが、通例である。この消音器は、各種の構造のものが知られており、エンジンの排気量等の各種条件に応じて適当な構造のものが選択使用されている。とりわけ、排気中に含まれる騒音成分のうち、高い周波数の騒音成分を減衰する消音器には、多数の小孔が設けられた金属管の周囲に、繊維状の吸音材を配設し、この吸音材を金属シェルで覆って成るものが使用されている。
【０００３】
この種の消音器において、吸音材にガラス繊維などを使用すると、高温の排気流通に伴う圧力衝撃が金属管の小孔に集中し、また近年の排気ガス温度が上昇の傾向にあるから、耐熱性の低いガラス繊維が溶融後収縮してビーズ状になったり、あるいは熱間での繊維強度の劣化から、振動や排気ガスの脈動によってガラス繊維が小孔より外気へ飛散し、その結果、吸音効果が著しく減少することが問題になっていた。
【０００４】
この問題を解決するための消音器として、実開昭６１−５９８１９号や実公平６−１９７８５号各公報には、小孔が穿設された金属管と吸音材との間にステンレスウールや金網製のクッション材を介在させた消音器が、提案されている。
【０００５】
しかしながら、いずれの消音器も、ステンレスウールや金網製のクッション材は、騒音成分を減衰するために連続した気孔を有する構造であるから、ガラス繊維層を熱的に保護する能力に乏しく、さらに、金網製のクッション材は熱間において軟化し易いため、クッション材としての機能は極めて低い。従って、吸音材の保護は依然として不十分であるため、長期間に渡って騒音成分を減衰することが困難であった。
【０００６】
また、消音器は、金属管より大径の筒の両端開口部を金属管の外径近くまですぼめた金属シェルの開口部を、それぞれ金属管の外周に溶接により固着し、金属管と金属シェルとの間隙に吸音材を充填した構造が、一般的である。このような構造においては、高温の排気に晒される金属管と外気流に晒される金属シェルとの間の熱膨張差に起因して、金属管が圧縮されて座屈が生じたり、金属管と金属シェルとの溶接箇所が剥離して、排気ガスが漏れ出る結果、排気ガスの放射音が大きくなることも問題であった。
【０００７】
この問題に対しては、金属管と金属シェルとの溶接を、金属シェルの両端開口部のいずれか一方とし、他方の開口部は、予め金属シェルに取り付けたステンレス製のメッシュ状ガスケットを金属管と金属シェルとの間に介在させて固定することによって、金属管および金属シェル間の熱膨張差による影響を排除し、排気ガスの漏れを防止して放射音量を抑制する、構造が知られている。しかしながら、金属シェルにガスケットをスポット溶接等にて予め固定しなければならないため、工数が増え、組み付けコストが増加する不利がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明は、上記の諸問題を解消し、吸音材の飛散がなく、かつ金属管と金属シェルとの接合部の気密性を、両者間の熱膨張差による影響を受けない、しかも安価で耐久性に優れた構造によって高めた、消音器を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、多数の小孔を周壁に有する金属管とこの金属管の周囲を覆う金属シェルとの間に区画した空間に、無機繊維質の吸音材を充填した消音器であって、上記金属シェルは、金属管の外径より僅かに大径の両端開口部のいずれか一方を金属管に固着して固定し、さらに上記金属管と吸音材との間に織金網を配置し、この織金網の一端縁を、上記一方の開口部付近において金属管および金属シェルの一方または両方に固着するとともに、織金網の他端縁を折り返して金属シェルの両端開口部のいずれか他方と金属管との隙間に埋めて成ることを特徴とする消音器である。
ここで、織金網には、線径が０．１〜１ｍｍで、網目が５〜１００メッシュのものを使用することが、実施に当たり有利である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を図面を参照して詳細に説明する。
図１に示す消音器は、多数の小孔１を周壁に形成した金属管２とこの金属管２の周囲を覆う金属シェル３との間に区画した空間に、無機繊維質の吸音材４を充填し、さらに金属管２と吸音材４との間に織金網５を配置して成る。
【００１１】
ここに、金属シェル３は、図示例の形状に限られずに、金属管２との間に吸音材４を充填する空間が区画されれば、特に形状は限定されないが、金属シェル３の両端における開口部６ａ，６ｂを、金属管２の外径より僅かに大径に形成する必要がある。そして、開口部６ａ，６ｂのいずれか一方、図示例では開口部６ａを金属管２に例えば溶接によって固着し、残る開口部６ｂは、金属管２に対して固着しないことが、肝要である。
【００１２】
また、金属管２の周壁に沿って吸音材４との間に配置した織金網５は、その一端を、開口部６ａにおいて金属管２および金属シェル３の一方または両方に固着する。さらに、織金網５の他端は、少なくとも１回は折り返すことによって、金属シェル３の開口部６ｂと金属管２との隙間に相当する厚みとし、この他端の折り返し部分を金属シェル３の開口部６ｂと金属管２との隙間に埋めることによって、開口部６ｂの気密を達成する。
【００１３】
以上の構造に従う消音器は、まず金属管２と吸音材４との間に織金網５を配設したことにより、金属管２の小孔１に集中する、高温排気ガスの流通に伴う圧力衝撃から吸音材４を保護する一方、小孔１からの騒音成分は吸音材４側に通すために、騒音成分を吸音材４に確実に吸収させ得る。
【００１４】
また、金属シェル３の両端の開口部６ａ，６ｂのいずれかにおいて、織金網５の一端は金属管２および金属シェル３の一方または両方に溶接等で固着し、他端は１回以上折り返して、その折り返し部分を金属シェル３の残る開口部と金属管２との隙間に埋めて固着せずに固定することにより、高温の排気ガスが流通する金属管内側と外気流の当たる金属シェル外側との間に発生する温度差による熱膨張差の影響を緩和する構造が実現でき、上述した金属管の圧縮による座屈や金属管と金属シェルの溶接部の剥離等は回避される。
【００１５】
さらに、金属シェル３の開口部と金属管２との隙間は、織金網５の端縁の折り返し部分で埋められるために、排気ガスの漏れが防げるのは勿論、消音器の組立工数の低減も実現できる。すなわち、金属シェルにステンレス製のメッシュ状ガスケットを取り付ける工数を省略できる上、部品点数も削減できるため、より安価に組み付けられるのである。
【００１６】
ここに、上記織金網は、耐熱性及び柔軟性の面からＳＵＳ３０４などのステンレス鋼製の金属線によるものが好適である。とりわけ、金属線の線径が０．１〜１ｍｍで、網目が５〜１００メッシュであることが、有利である。すなわち、金属線の線径が０．１ｍｍ未満では、柔軟性に優れる反面、近年高温化が著しい排気ガスによって早期に溶損して耐久性が阻害される。一方、金属線の線径が１ｍｍをこえると、耐久性には優れるが、柔軟性に劣るために加工性が阻害される。従って、金属線の線径は０．１〜１ｍｍの範囲、より好ましくは０．１５〜０．３ｍｍの範囲とするのが、有利である。
【００１７】
また、網目が５メッシュより粗いと、自動車の振動や排気流等により吸音材が網目から脱落して飛散し、一方、１００メッシュより細くなると、排気中に含まれる騒音成分が反射するために消音効果が低減する。従って、網目は、５〜１００メッシュの範囲、より好ましくは３０〜６０メッシュの範囲とするのが、有利である。
【００１８】
次に、無機繊維質の吸音材は、その平均嵩密度を、０．０５〜０．３０ｇ／ｃｍ^３の範囲とすることが有利である。すなわち、平均嵩密度が０．０５ｇ／ｃｍ^３未満であると、耐久性が問題になり、一方、０．３０ｇ／ｃｍ^３をこえると、消音効果をそれほど期待できないからである。なお、この無機繊維質の吸音材は、平均圧縮率：１％以上にて金属管と金属シェルとの間に充填することにより、ここに確実に固定できるため、自動車の振動や排気流等による、吸音材の位置ずれや粉化を回避できる。
【００１９】
なお、吸音材には、アルミナ、シリカ・アルミナ、ガラス、シリカの群から選ばれる１種または２種以上の繊維材料を用いて、繊維単独もしくはその他の無機及び有機材料との複合になるものが、推奨される。なぜなら、アルミナ、シリカ・アルミナ、ガラス、シリカの群から選ばれる繊維材料は、先に示した密度等の条件を満足する繊維材料の中で、最も一般的で、しかもコストが安価である。さらに、繊維材料は、その平均繊維径が１．５〜２０μｍおよび平均繊維長が５ｍｍ以上であるものが、吸音特性上および耐久性の点で有利である。
【００２０】
【実施例】
図１に示した構造に従って、厚さが０．６ｍｍのＳＵＳ３０４のパイプ（外径：６３．５ｍｍ）に直径２ｍｍφ、開口率３５％の小孔１を形成して金属管２とし、また金属シェル３には厚さが０．６ｍｍのアルミめっき鋼板（ＳＡＣＤ８０）のパイプ（最大径：１０９ｍｍ及び開口径：６４．０ｍｍ）を使用し、吸音材４として、金属管２側に平均繊維径３μｍのアルミナ繊維を、そして金属シェル３側に平均繊維径９μｍのガラスウールまたは平均繊維径２μｍのシリカ・アルミナ繊維を、表１に示す種々の平均嵩密度および厚さで配置した。
【００２１】
さらに、織金網５として、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）線径：０．１８ｍｍおよび網目：５０メッシュのものを使用し、この織金網５の一端縁を開口部６ａにおいて金属管２に溶接で固着し、織金網５の他端縁を１０ｍｍの幅で２回折り返し、この折り返し部分を開口部６ｂと金属管２との隙間に埋めて、織金網５を固定した。
【００２２】
また、比較として、吸音材として平均繊維径９μｍおよび平均嵩密度０．１５ｇ／ｃｍ^３のガラス繊維のみを使用し、吸音材の飛散防止としてステンレスウール（ＳＵＳ３０４）を吸音材と金属管との間に配置した消音器も、作成した。
【００２３】
かくして作成した消音器を、２リットルおよび４気筒のガソリンエンジンの排気管に連設して、このエンジンを毎分４０００回転で運転し、この運転中の排気管からの騒音を測定した。その測定結果を、吸音材の仕様とともに表１に示す。なお、表１に示す値は、排気管の後方１ｍ離れた位置で測定した値である。
【００２４】
【表１】

【００２５】
また、上記の消音器と同じ構造に従って、ＪＩＳ−Ａ−１４０５に規定された円板状の試験片を作成し、管内法による垂直入射吸音率測定法に従って、各周波数における吸音率について測定した結果を、表２に示す。
【００２６】
【表２】

【００２７】
さらに、上記の各消音器を実車に装着して実車走行を行い、平均時速６０ｋｍで１００００ｋｍの走行前後における排気管からの騒音および吸音材の重量損失割合について調査した結果を、表３に示す。
【００２８】
【表３】

【００２９】
【発明の効果】
この発明の消音器は、金属管と吸音材との間に配置した織金網によって、吸音材の飛散を防止し、さらに、織金網の一端は金属管および金属シェルの一方または両方に固着し、織金網の他端は固着しない構造によって、金属管と金属シェルとの間の熱膨張差による影響を排除し、金属管の圧縮による座屈や溶接箇所の剥離等が防止される結果、耐久性と騒音成分の減衰能力を向上し得る。また、織金網の他端縁は折り返して金属管と金属シェルとの隙間に埋めて気密をはかるため、排気ガス漏れを防止できる上、従来のようにガスケットを予め金属シェルに溶接する工程が不要になるため、安価でしかも容易に消音器を組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】消音器の構造を示す図である。
【符号の説明】
１小孔
２金属管
３金属シェル
４吸音材
５織金網
６ａ，６ｂ開口部

Claims

多数の小孔を周壁に有する金属管とこの金属管の周囲を覆う金属シェルとの間に区画した空間に、無機繊維質の吸音材を充填した消音器であって、上記金属シェルは、金属管の外径より僅かに大径の両端開口部のいずれか一方を金属管に固着し、さらに上記金属管と吸音材との間に織金網を配置し、この織金網の一端を、上記一方の開口部付近において金属管および金属シェルの一方または両方に固着するとともに、織金網の他端を折り返して金属シェルの両端開口部のいずれか他方と金属管との隙間に埋めて成ることを特徴とする消音器。
織金網は、線径が０．１〜１ｍｍで、網目が５〜１００メッシュである請求項１に記載の消音器。