JP4324142B2

JP4324142B2 - マフラー

Info

Publication number: JP4324142B2
Application number: JP2005248101A
Authority: JP
Inventors: 尚川村
Original assignee: 株式会社汎建製作所
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2025-08-29
Also published as: JP2007064020A

Description

本発明は、マフラーに係り、より詳しくは、発電機や建設機械等を駆動させる内燃機関の排気音を低減するマフラーに関する。

従来、発電機や建設機械等を駆動させる内燃機関の排気音（騒音）を低減するため、マフラーが使用されている。マフラーには、特定周波数の振動に共鳴してその振動に起因する排気音の音圧レベルを低減する共鳴室と、排気ガスの流路断面を大きくすることにより排気音全体の音圧レベルを低減する拡張室に内部を分割したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、複数の拡張室を有するマフラー本体と、マフラー本体に導入された排気ガスを短絡して大気中に放出するバイパスパイプと、バイパスパイプに設けられたチャンバと、チャンバへの排気ガスの導入量をコントロールする制御バルブと、を備えたマフラーが開示されている。また、特許文献１では、制御バルブが閉じられているときはチャンバは共鳴室として機能するように構成されている。
また、近年、排気音に含まれる 100Hz程度の低周波数の音が周辺の家屋の窓をがたつかせたり敏感な人に頭痛を生じさせたりするといわれており、このような低周波数の排気音の音圧レベルを低減することが望まれている。
特開２００１−１４０６２７号公報

上記特許文献１に開示されたような従来のマフラーでは、バイパス管をマフラー本体の外側に設けて共鳴室を構成することによってその容量を大きくする構造となっており、低周波数の排気音の音圧レベルを低減させることができてもマフラー全体の外形寸法が大きくなるという問題点があった。
そこで、本発明は、コンパクトでありながら低周波数の排気音の音圧レベルを効率的に低減し得るマフラーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るマフラーは、複数の共鳴室と複数の拡張室とを有するマフラー本体と、排気ガスを該マフラー本体内に導入する排気導入管と、を備え、該共鳴室と該拡張室は、該マフラー本体の長手方向に交互に並ぶように配設され、
上記複数の拡張室のうち所定の第１拡張室と、該第１拡張室の隣の第１共鳴室及びその隣の第２拡張室を介して配設された第２共鳴室とは、該第１共鳴室及び該第２拡張室に貫通状の共鳴管にて連通連結され、上記第１共鳴室を介して隣り合う上記第１拡張室及び上記第２拡張室は、連通管にて接続され、さらに、上記連通管は、排気導入側の一端部が開口端であると共に排気排出側の他端部が閉塞端であり、かつ、該他端部寄りの周壁に多数の連通孔が形成され、上記排気導入管は、上記第１拡張室と上記第１共鳴室に順次挿通され、先端が閉塞されると共に該第１拡張室と該第１共鳴室に対応する周壁には、多数の連通孔が形成されている。
また、上記共鳴管は、上記マフラー本体の横断面視において中心角度略等ピッチで複数配設されている。
また、上記複数の共鳴室の内の一つは、円筒状隔壁によって内共鳴室と外共鳴室とに区画された横断面視二重環独立構造とされている。

本発明は、次のような著大な効果を奏する。
本発明に係るマフラーは、長い共鳴管と共鳴室との相乗効果によって低周波数の排気音について大きな消音効果を得ることができる。
また、第１共鳴室及び第２拡張室に貫通状の共鳴管により、コンパクトでありながら低周波数の排気音の音圧レベルを効率的に低減し得る。
また、複数の共鳴室を設けているので、幅広い周波数領域で消音効果を得ることができる。
また、複数の共鳴管により、より大きな消音効果を得ることができる。
また、バランスよく拡張室から共鳴室へ排気音を導くことができる。
また、連通管により、背圧を低くしつつ、排気音の音圧レベルを効率的に低減させることができる。
また、排気導入管において第１拡張室に対応する連通孔の位置よりも先端側の部分を、サイドブランチ管として機能させ得る。
また、より幅広い周波数領域での消音効果と外部に対する放射音の低減効果とを同時に得ることができる。また、幅広い周波数領域での消音効果を有しつつ、マフラー本体の長手方向の寸法をコンパクトにできる。

以下、実施の形態を示す図面に基づき本発明を詳説する。
図１〜図５に於て、本発明の実施の一形態に係るマフラーは、複数の共鳴室１と複数の拡張室２とを有するマフラー本体３と、先端が閉塞されると共に排気ガスをマフラー本体３内に導入する排気導入管６と、基端が開口されると共に排気ガスをマフラー本体３内から排出する排気排出管５と、を備えている。
マフラー本体３は、外形形状が略円柱状に形成されている。そして、マフラー本体３の長手方向上流側の端部には、排気導入管６が接続され、長手方向下流側の端部には、排気排出管５が接続されている。
マフラー本体３の共鳴室１と拡張室２は、マフラー本体３の長手方向に交互に並ぶように配設されている。より具体的に述べると、本実施形態では、マフラー本体３の最も上流側の端部に第１拡張室２ａが配設されている。そして、第１拡張室２ａより下流側に順次、第１共鳴室１ａ，第２拡張室２ｂ，第２共鳴室１ｂが配設されている。

共鳴室１（第１共鳴室１ａ）を介して隣り合う一対の拡張室２，２（第１拡張室２ａ，第２拡張室２ｂ）は、連通管７にて接続されている。この連通管７は、排気導入側の一端部が開口端であると共に排気排出側の他端部が閉塞端であり、かつ、他端部寄りの周壁に多数の連通孔８…が形成されている。また、連通管７は、図３及び図４に示すように、排気導入管６及び排気排出管５と軸心がずれた位置に配設されている。

ここで、本実施形態では、複数の拡張室２（第１拡張室２ａ，第２拡張室２ｂ）のうち所定の第１拡張室２ａと、第１拡張室２ａの隣の第１共鳴室１ａ及びその隣の第２拡張室２ｂを介して配設された第２共鳴室１ｂとは、第１共鳴室１ａ及び第２拡張室２ｂに貫通状の共鳴管４にて連通連結されている。
共鳴管４は、マフラー本体３の横断面視において中心角度略等ピッチで複数（４個）配設されている。

また、本実施形態では、複数の共鳴室１（第１共鳴室１ａ，第２共鳴室１ｂ）の内の一つ（第２共鳴室１ｂ）は、図１及び図５に示すように、円筒状隔壁12によって内共鳴室10と外共鳴室11とに区画された横断面視二重環独立構造とされている。つまり、本実施形態では、共鳴室として機能する部屋が、第１共鳴室１ａ，内共鳴室10，外共鳴室11の３個設けられている。
外共鳴室11には、上記複数（４個）の共鳴管４…が接続されている。

排気導入管６は、第１拡張室２ａと第１共鳴室１ａに順次挿通されている。そして、第１拡張室２ａと第１共鳴室１ａに対応する排気導入管６の周壁には、多数の連通孔９ｂ…，９ａ…が形成されている。これにより、建設機械，発電機を駆動させる内燃機関から排気導入管６内を通ってマフラー本体３内に入った排気ガスは、連通孔９ｂ…の位置において排気導入管６の軸方向から径方向に流れ方向が変更されて第１拡張室２ａ及びその下流へ流れていくようになっている。また、排気導入管６の閉塞端部及び第１共鳴室１ａにて排気ガスは行き止まるので、排気導入管６の連通孔９ｂ…より先端側の部分は、サイドブランチ管のようになっている。

排気排出管５は、第２共鳴室１ｂに挿通されると共に第２拡張室２ｂ内にその基端が開口している。また、第２共鳴室１ｂと第２拡張室２ｂに対応する排気排出管５の周壁には、多数の連通孔13ａ…，13ｂ…が形成されている。第２共鳴室１ｂは、上述したように円筒状隔壁12によって内共鳴室10と外共鳴室11とに区画されているが、排気排出管５は、このうち内共鳴室10に挿通されている。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、本実施形態では、共鳴室として機能する部屋が、第１共鳴室１ａ，内共鳴室10，外共鳴室11の３個設けられている場合を例示したが、本発明はこれに限らず、共鳴室として機能する部屋を、４個以上形成するも好ましい。具体的には、マフラー本体の長手方向に交互に並ぶように配設された共鳴室１と拡張室２との組を４組以上としたり、内共鳴室10と外共鳴室11とに区画された共鳴室１を２個以上設けるも自由である。

以上のように本発明に係るマフラーは、複数の共鳴室１と複数の拡張室２とを有するマフラー本体３を備え、共鳴室１と拡張室２は、マフラー本体３の長手方向に交互に並ぶように配設され、さらに、複数の拡張室２のうち所定の第１拡張室２ａと、第１拡張室２ａの隣の第１共鳴室１ａ及びその隣の第２拡張室２ｂを介して配設された第２共鳴室１ｂとは、第１共鳴室１ａ及び第２拡張室２ｂに貫通状の共鳴管４にて連通連結されているので、長い共鳴管４によって、共鳴管４を通る排気音のエネルギーを大きく失わせることができる。また、長い共鳴管４とつながる共鳴室１（第２共鳴室１ｂ）により特定周波数の排気音を低減することができる。さらに、一般に、共鳴室へつながる管の長さが長いほど低周波数の排気音を低減できるところ、本発明では、長い共鳴管４を有するので、効率的に低周波数の排気音の音圧レベルを低減できる。即ち、長い共鳴管４と共鳴室１との相乗効果によって低周波数の排気音について大きな消音効果を得ることができる。
また、共鳴管４は、第１共鳴室１ａ及び第２拡張室２ｂに貫通状となっているので、（バイパス管をマフラー本体の外側に設けた上記特許文献１のような）従来のマフラーと比較して、コンパクトでありながら低周波数の排気音の音圧レベルを効率的に低減し得る。また、複数の共鳴室１を設けているので、複数の特定周波数において排気音の音圧レベルを低減できる。つまり、幅広い周波数領域で消音効果を得ることができる。

また、共鳴管４は、マフラー本体３の横断面視において中心角度略等ピッチで複数配設されているので、単数の場合と比較して共鳴管４で失わせる排気音のエネルギーをより大きくすることができ、より大きな消音効果を得ることができる。
また、複数の共鳴管４…を中心角度略等ピッチで配設することによって、バランスよく拡張室２から共鳴室１へ排気音を導くことができる。

また、共鳴室１を介して隣り合う一対の拡張室２，２は、連通管７にて接続され、連通管７は、排気導入側の一端部が開口端であると共に排気排出側の他端部が閉塞端であり、かつ、他端部寄りの周壁に多数の連通孔８…が形成されているので、連通管７の開口端から連通管７内へスムーズに排気ガスを導くことができる。これにより、排気導入側の一端部を閉塞端とすると共に一端部寄りの周壁に多数の連通孔を形成する場合と比較して、背圧を低くすることができる。また、排気排出側の多数の連通孔８…によって、排気ガスの絞り・拡大と、軸方向から径方向への排気ガスの流れの変化を行わせることができ、排気音の音圧レベルを効率的に低減させることができる。

また、先端が閉塞されると共に排気ガスをマフラー本体３内に導入する排気導入管６を備え、排気導入管６は、第１拡張室２ａと第１共鳴室１ａに順次挿通され、さらに、第１拡張室２ａと第１共鳴室１ａに対応する排気導入管６の周壁には、多数の連通孔９ｂ…，９ａ…が形成されているので、排気導入管６において第１拡張室２ａに対応する連通孔９ｂ…の位置よりも先端側の部分を、サイドブランチ管として機能させ得る。具体的には、排気導入管６の先端は閉塞され、かつ、排気導入管６の先端に近い連通孔９ａ…は、排気ガスの逃げ場所のない第１共鳴室１ａへ通じているので、排気導入管６の先端部分に定在波を発生させて、排気音の特定周波数領域の音圧レベルを低減させることができる。

また、複数の共鳴室１の内の一つは、円筒状隔壁12によって内共鳴室10と外共鳴室11とに区画された横断面視二重環独立構造とされているので、円筒状隔壁12が振動（共鳴）してもマフラー本体３の外側にその振動（共鳴）による影響を及ぼさないようにできる。具体的には、外部に対する放射音を低減できる。これにより、より幅広い周波数領域での消音効果と外部に対する放射音の低減効果とを同時に得ることができる。また、幅広い周波数領域での消音効果を有しつつ、マフラー本体３の長手方向の寸法をコンパクトにできる。

本発明の実施の一形態に係るマフラーの断面側面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図１のＢ−Ｂ線断面図である。図１のＣ−Ｃ線断面図である。図１のＤ−Ｄ線断面図である。

符号の説明

１共鳴室
１ａ第１共鳴室
１ｂ第２共鳴室
２拡張室
２ａ第１拡張室
２ｂ第２拡張室
３マフラー本体
４共鳴管
６排気導入管
７連通管
８連通孔
９ａ，９ｂ連通孔
10 内共鳴室
11 外共鳴室
12 円筒状隔壁

Claims

複数の共鳴室（１）と複数の拡張室（２）とを有するマフラー本体（３）と、排気ガスを該マフラー本体（３）内に導入する排気導入管（６）と、を備え、
該共鳴室（１）と該拡張室（２）は、該マフラー本体（３）の長手方向に交互に並ぶように配設され、
上記複数の拡張室（２）のうち所定の第１拡張室（２ａ）と、該第１拡張室（２ａ）の隣の第１共鳴室（１ａ）及びその隣の第２拡張室（２ｂ）を介して配設された第２共鳴室（１ｂ）とは、該第１共鳴室（１ａ）及び該第２拡張室（２ｂ）に貫通状の共鳴管（４）にて連通連結され、
上記第１共鳴室（１ａ）を介して隣り合う上記第１拡張室（２ａ）及び上記第２拡張室（２ｂ）は、連通管（７）にて接続され、
さらに、上記連通管（７）は、排気導入側の一端部が開口端であると共に排気排出側の他端部が閉塞端であり、かつ、該他端部寄りの周壁に多数の連通孔（８）が形成され、
上記排気導入管（６）は、上記第１拡張室（２ａ）と上記第１共鳴室（１ａ）に順次挿通され、先端が閉塞されると共に該第１拡張室（２ａ）と該第１共鳴室（１ａ）に対応する周壁には、多数の連通孔（９ｂ）（９ａ) が形成されていることを特徴とするマフラー。
上記共鳴管（４）は、上記マフラー本体（３）の横断面視において中心角度略等ピッチで複数配設されている請求項１記載のマフラー。
上記複数の共鳴室（１）の内の一つは、円筒状隔壁（12）によって内共鳴室（10）と外共鳴室（11）とに区画された横断面視二重環独立構造とされている請求項１又は２記載のマフラー。