JP4420782B2 - 吸音材とその吸音材を使用した消音器 - Google Patents

Description

本発明は吸音材とその吸音材を使用した消音器に関する。

従来、内燃機関を動力源とする車両などに用いられる消音器として、多数の小孔を備えるとともに排気ガスが流通するインナパイプと、該インナパイプの外周に間隙部を備えるように配置されたハウジングと、間隙部に充填された繊維状の吸音材とを備えた消音器が知られている。

このような繊維状の吸音材を用いた消音器の製造方法として、次に挙げる方法が知られている。

消音器の製造方法において吸音材を圧縮空気と同時にノズルより、多数の小孔を有するインナパイプとハウジングとの間の空間に供給するとともに、インナパイプより空気を吸引することにより、消音器に吸音材を充填する（特許文献１参照）。これを第１の従来の技術とする。

消音器の製造方法において、多数本のグラスファイバーを集束剤で束ねた集束材を解繊してバルキー状にし、この解繊された繊維束を多数の小孔を備えるインナパイプの外周に巻設して、消音層を形成する方法（特許文献２参照）。これを第２の従来の技術とする。

また、繊維状の吸音材が飛散することを防止するため、吸音材とインナパイプの間に耐熱性繊維のクロスを介在させ、吸音材とクロスを全体的にコロダイルシリカにより結合した消音器が提案されている。また、その製造方法として、吸音材とクロスとをコロダイルシリカを用いて重層の平板に成形し、インナパイプに巻きつけて消音器を形成する（特許文献３参照）。これを第３の従来技術とする。
特公平４―５６３１９号公報 特開２０００−２４０４２６号公報 実登第２５０３２３２号公報

繊維状の吸音材を使用した消音器において、高い消音特性を発揮するためには、吸音材を適切な嵩密度で充填する必要がある。

しかし、前記第３の従来技術による製造方法では、コロダイルシリカにより吸音材とクロスを結合させるために適切な嵩密度で充填することが難しい。

一方、繊維状の吸音材の飛散防止のために、インナパイプと吸音材の間にクロスを設けることは良い手法である。

そのような消音器を製造するために、前記第１の従来技術を用いた場合、インナパイプと吸音材の間にクロスを設けたことで、吸引力の低下が生じ、吸音材を適切な嵩密度に充填することが困難である。

また、前記第２の従来技術においては、インナパイプに吸音材を巻設するため、インナパイプとハウジングとが同心円状のもの以外、例えばインナパイプとハウジングが偏心しているような場合には適用することが困難である。

そこで、本発明は、これらの問題を解決する吸音材とその吸音材を使用した消音器の提供することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、繊維材料と、該繊維材料を覆う耐熱性材料からなる被覆部材とからなり、該被覆部材を接合して袋状に形成し、前記接合の少なくとも一部は、加熱されることにより離間するようにしたことを特徴とする吸音材である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記被覆部材は耐熱性材料からなる第１シート部材と耐熱性材料からなる第２シート部材で構成され、該第１シート部材と該第２シート部材とを接合して袋状に形成したことを特徴とする吸音材である。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記被覆部材は耐熱材料からなるシート部材で構成され、該シート部材を曲折し、その曲折部以外の３辺の辺縁部を接合して袋状に形成したことを特徴とする吸音材である。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２又は３記載の発明において、前記被覆部材の接合を、非耐熱性の糸状部材による縫合により行なうことを特徴とする吸音材である。

請求項５記載の発明は、請求項１又は２又は３記載の発明において、前記被覆部材の接合を、非耐熱性の接着剤による接着により行なうことを特徴とする吸音材である。

請求項６記載の発明は、耐熱性材料からなる第１シート部材と非耐熱性材料からなる第２シート部材を接合して袋状に形成した袋状部材と、該袋状部材内に充填した繊維材料とからなることを特徴とする吸音材である。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記第１シート部材と前記第２シート部材の接合を、糸状部材による縫合により行うことを特徴とする吸音材である。

請求項８記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記第１シート部材と前記第２シート部材の接合を、接着剤による接着により行うことを特徴とする吸音材である。

請求項９記載の発明は、多数の小孔を備えたインナパイプをハウジングに貫設するとともに、ハウジングとインナパイプとの間に形成された間隙部に、
繊維材料と、該繊維材料を覆う耐熱性材料からなる被覆部材とからなり、該被覆部材を接合して袋状に形成し、前記接合の少なくとも一部は、加熱されることにより離間するようにした吸音材を装填したことを特徴とする消音器である。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記被覆部材は耐熱性材料からなる第１シート部材と耐熱性材料からなる第２シート部材で構成され、該第１シート部材と該第２シート部材とを接合して袋状に形成し、該接合は、加熱されることにより離間するようにしたことを特徴とする消音器である。

請求項１１記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記被覆部材は耐熱材料からなるシート部材で構成され、該シート部材を曲折し、その曲折部以外の３辺の辺縁部を接合して袋状に形成したことを特徴とする消音器である。

請求項１２記載の発明は、請求項９又は１０又は１１記載の発明において、前記被覆部材の接合を、非耐熱性の糸状部材による縫合により行なうことを特徴とする消音器である。

請求項１３記載の発明は、請求項９又は１０又は１１記載の発明において、前記被覆部材の接合を、非耐熱性の接着剤による接着により行なうことを特徴とする消音器である。

請求項１４記載の発明は、多数の小孔を備えたインナパイプをハウジングに貫設するとともに、ハウジングとインナパイプとの間に形成された間隙部に、
耐熱性材料からなる第１シート部材と非耐熱性材料からなる第２シート部材を接合して袋状に形成した袋状部材と、該袋状部材内に充填した繊維材料とからなる吸音材を装填したことを特徴とする消音器である。

請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の発明において、前前記第１シート部材と前記第２シート部材の接合を、糸状部材による縫合により行うことを特徴とする消音器である。

請求項１６記載の発明は、請求項１４記載の発明において、前記第１シート部材と前記第２シート部材の接合を、接着剤による接着により行うことを特徴とする消音器である。

本発明によれば、繊維材料を被覆部材により覆うことで、消音器の製造時においては、インナパイプとハウジングとの間隙部に繊維材料を容易に装填でき、かつ、使用時においては、排気熱により被覆部材で覆われていた繊維材料が開放されて間隙部に適切な嵩密度で充填され、消音器の消音性能を向上することができる。

また、インナパイプと繊維材料との間には被覆部材である耐熱性材料が介在するため、繊維材料の飛散を抑制できる。

更に、吸音材が、柔軟性を有するとともに周方向の厚みを変えることができるためにインナパイプとハウジングが偏心しているような場合においても容易に吸音材（繊維材料）を装填することができる。また、吸音材の成形が容易である。

請求項２、１０記載の発明によれば、更に、袋状に形成された吸音材が４方に離間することで、繊維材料が消音器内により充填しやすい。

本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図５に示す実施例１及び２に基づいて説明する。

図１乃至図３は実施例１を示す。
図１は、吸音材１を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。

吸音材１は、被覆部材である第１シート部材２と、被覆部材である第２シート部材３と繊維材料４からなる。

被覆部材である第１シート部材２と第２シート部材３は、耐熱性材料であるガラス繊維を織って長方形の布状に形成された柔軟性を有し、かつ、通気性を有するシートである。第１シート部材２と第２シート部材３は同寸法に形成されている。

なお、本発明において耐熱材料とは、４００℃以上、より望ましくは５００℃以上の温度において、融解、焼失などの物性変化を起こさない材料をいう。また、本実施例１では、シート部材としてガラス繊維の織布を使用したが、耐熱性のあるセラミック材料、金属材料、カーボン材料等の繊維を使用した織布、不織布、ネットなど通気性を備えたシート状のものを使用してもよい。また、第１シート部材２及び第２シート部材３は、本発明の趣意を逸脱しない範囲で、集束材、有機バインダー、有機繊維などを含んでもよい。また、第１シート部材２の材料と第２シート部材３の材料とが異ってもよい。

第１シート部材２を下面、第２シート部材３を上面として、第１シート部材２及び第２シート部材３の各々の辺縁部２ａ、３ａを、非耐熱性の高分子材料であるポリプロピレンの糸状部材５で縫合して、袋状の袋状部材６を形成する。なお、本発明において非耐熱材料とは、２５０℃以下、より望ましくは２００℃以下の温度において、融解、焼失などの物性変化をおこす材料をいう。また、糸状部材５として、本実施例１のポリプロピレン以外に、ポリエチレンなどの高分子材料や有機材料など熱により融解または焼失する任意の非耐熱性の材料を使用しても良い。

また、本実施例１においては、第１シート部材と第２シート部材の辺縁部２ａ、３ａの接合を、非耐熱性の糸状部材５による縫合で行ったが、非耐熱性の接着剤による接着で行っても良い。

また、本実施例１では、第１シート部材２と第２シート部材３を各々別のシート部材で形成したが、１つの耐熱性のシート部材（例えば、第１シート部材２のみ）を曲折して３辺の辺縁部を接合して、袋状部材６を形成してもよい。また、３以上の耐熱性のシート部材を適宜接合して袋状部材６としてもよい。

袋状部材６の内部には、繊維材料４である平均繊維約２４μｍのガラス長繊維が充填されている。なお、繊維材料４は、本実施例１のガラス長繊維以外にも耐熱性のあるガラス材料、セラミック材料、金属材料、カーボン材料などの短繊維や長繊維を使用しても良く、その繊維径は５乃至１００μｍの範囲で任意に選択できる。

袋状部材６の内部の繊維材料４の嵩密度は、後述するように、後に消音器２０内で分散した場合に所定の嵩密度となるように設定される。

次に、上記吸音材１を内燃機関の消音器に用いた例について説明する。
消音器の構成部品１１は、図２（ａ）に示すように、一般部と略同心円状に一端１２ａが縮径された円筒状で金属製のハウジング１２に金属製のインナパイプ１３の一端１３ａを嵌合し、ハウジング１２とインナパイプ１３の間に、他端部１２ｂが開口した間隙部１４を形成している。

ここで、ハウジング１２とインナパイプ１３は、図２（ｂ）に示すように、略同心円状に配置され、間隙部１４におけるハウジング１２とインナパイプ１３との間の距離が全周にわたって、同一又は略同一寸法になっている。なお、本実施例１においては、ハウジング１２とインナパイプ１３とが略同心円状に配置したものを用いたが、ハウジング１２とインナパイプ１３とが相対的に偏心状に配置され、間隙部１４が、横断面において、ハウジング１２とインナパイプ１３の間隔が、周方向の一部において狭い狭小間隙部を有するものでもよい。

また、インナパイプ１３には、その内部と前記間隙部１４と連通する多数の小孔１５が設けられている。

吸音材１の充填に際しては、上記消音器の構成部品１１の間隙部１４に、上記吸音材１を間隙部１４の開口部１４ａ側から、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１シート部材２又は第２シート部材３がインナパイプ１３に沿うように装填する。吸音材１は、前述したようなシート部材等で形成されているため柔軟性を有し、間隙部１４内に容易に挿入できる。また、シート部材が柔軟性を有するために、容易に消音材１を変形できるために、ハウジング１２とインナパイプ１３とが偏芯した消音器においても、間隙部１４内に消音材１を容易に挿入できる。

なお、図３においては、消音器の構成部品１１の間隙部１４に、１個のみの吸音材１を充填したが、吸音材１を複数個を積層して充填しても良い。

間隙部１４に吸音材１を装填後、ハウジング１２の他端１２ｂを任意の加工方法によるネッキング工程により縮径して、インナパイプ１３の他端１３ｂに接合（図３（ｃ））し、消音器２０を形成する。

上記のように形成された消音器２０を自動車等に装着する。自動車等の初めての使用時に、消音器２０内の吸音材１に使用した非耐熱性材料の糸状部材５や接着剤が、自動車等の排気熱により加熱されて溶解する。糸状部材５や接着剤が溶解すると、第１シート部材２と第２シート部材３が相互に離間して、袋状部材６の内部に充填された繊維材料４が、図３（ｄ）に示すように、消音器２０の間隙部１４内に分散して適切な嵩密度で充填される。

繊維材料４が、適切な嵩密度で充填されたことで、消音器２０は良好な消音性能を発揮することができる。

一方、第１シート部材２や第２シート部材３は、耐熱性材料からなるために、排気熱により溶融せず、繊維材料４が消音器２０のインナパイプ１３の小孔１５から消音器の外部へ飛散することが防止される。

また、非耐熱材料は糸状部材５や接着剤のみに使用し少量であるために、排気エミッションへの影響も小さい。

図４は実施例２を示す。
図４は、吸音材２１を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。

吸音材２１は、被覆部材である第１シート部材２と、被覆部材である第２シート部材２３と繊維材料４からなる。

第１シート部材２は、耐熱性材料であるガラス繊維を織って長方形の布状に形成された通気性を有するシートである。また、第２シート部材２３は、非耐熱材料であるポリプロピレンを長方形のシート状に形成したものである。なお、第２シート部材２３は、ポリプロピレン以外にも、実施例１の糸状部材５と同様の非耐熱材料を使用しても良い。

第１シート部材２と第２シート部材２３は同寸法に形成されている。
第１シート部材２を下面、第２シート部材２３を上面として、第１シート部材２及び第２シート部材２３の各々の辺縁部２ａ、２３ａを、加熱により融着接合して袋状の袋状部材２６を形成する。なお、第１シート部材２と第２シート部材２３の接合を、糸状部材による縫合や、接着剤による接着で行っても良い。

袋状部材２６の内部には、前記実施例１と同様な繊維材料４が充填されている。
次に、上記吸音材２１を内燃機関の消音器に用いた例について説明する。

図２（ａ）、（ｂ）に示す構成部品１１の間隙部１４に、上記吸音材２１を図５（ａ）に示すように、耐熱材料からなる第１シート部材２がインナパイプ１３の外面に、非耐熱材料からなる第２シート部材２３がハウジング１２の内面に沿うようにして装填する。

間隙部１４に吸音材２１を装填後、ハウジング１２の他端１２ｂを任意の加工方法によるネッキング工程により縮径して、インナパイプ１３の他端１３ｂに接合（図５（ａ））し、消音器３０を形成する。

上記のように形成された消音器３０を自動車等に装着する。自動車等の初めての使用時に、消音器３０内の吸音材２１に使用した非耐熱性材料の第２シート部材２３が、自動車等の排気熱により加熱されて溶解する。第２シート部材２３が溶解することにより、袋状部材２６の内部に充填された繊維材料４が、図５（ｂ）に示すように、消音器３０の間隙部１４内に分散して適切な嵩密度で充填される。

一方、第１シート部材２は、耐熱性材料からなるために、排気熱により溶融せず、繊維材料４が消音器３０のインナパイプ１３の小孔１５から消音器３０の外部へ飛散することが防止される。

前記以外の部材及び構成は、実施例１と同様であるため、実施例１と同様の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施例２においても、前記実施例１と同様の作用、効果を奏する上に、実施例１の様に第１シート部材２と第２シート部材２３を非耐熱性の糸状部材５や非耐熱性の接着剤を用いて接合する必要がなく、加熱による融着で接合でき、実施例１よりも製作工程が簡略化できる。また、製作コストを実施例１よりも低くすることができる。

一方、実施例１に比べて非耐熱材料の使用量が多くなることから、エミッションに及ぼす影響を小さくするために、第２シート部材２３に複数の孔を設けたり、ネット状にするなど非耐熱材料を減らすことが望ましい。

その他の実施例

実施例１及び実施例２においては、袋状部材６、２６を１層のみに形成した実施例について説明したが、袋状部材を複層に形成し、各層に同じ種類、もしくは、異なる種類の繊維材料を充填して吸音材としてもよい。

本発明の実施例１の吸音材を示すもので、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図。 本発明の実施例１の消音器構成部材を示すもので、（ａ）はその軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）における軸に直交する断面図。 （ａ）は本発明の実施例１の消音器構成部材に吸音材を装填した軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）における軸に直交する断面図、（ｃ）は本発明の実施例１の製造時における消音器の軸方向断面図、（ｄ）は本発明の実施例１の使用時における消音器の軸方向断面図。 本発明の実施例２の吸音材を示すもので、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図。 （ａ）は本発明の実施例２の製造時における消音器の軸方向断面図、（ｂ）は本発明の実施例２の使用時における消音器の軸方向断面図。

符号の説明

１、２１ 吸音材
２ 第１シート部材（被覆部材）
３、２３ 第２シート部材（被覆部材）
４ 繊維部材
５ 糸状部材
６、２６ 袋状部材
１２ ハウジング
１３ インナパイプ
１４ 間隙部
１５ 小孔
２０、３０ 消音器

Claims (16)

1. 繊維材料と、該繊維材料を覆う耐熱性材料からなる被覆部材とからなり、該被覆部材を接合して袋状に形成し、前記接合の少なくとも一部は、加熱されることにより離間するようにしたことを特徴とする吸音材。
2. 前記被覆部材は耐熱性材料からなる第１シート部材と耐熱性材料からなる第２シート部材で構成され、該第１シート部材と該第２シート部材とを接合して袋状に形成したことを特徴とする請求項１記載の吸音材。
3. 前記被覆部材は耐熱材料からなるシート部材で構成され、該シート部材を曲折し、その曲折部以外の３辺の辺縁部を接合して袋状に形成したことを特徴とする請求項１記載の吸音材。
4. 前記被覆部材の接合を、非耐熱性の糸状部材による縫合により行なうことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の吸音材。
5. 前記被覆部材の接合を、非耐熱性の接着剤による接着により行なうことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の吸音材。
6. 耐熱性材料からなる第１シート部材と非耐熱性材料からなる第２シート部材を接合して袋状に形成した袋状部材と、該袋状部材内に充填した繊維材料とからなることを特徴とする吸音材。
7. 前記第１シート部材と前記第２シート部材の接合を、糸状部材による縫合により行うことを特徴とする請求項６記載の吸音材。
8. 前記第１シート部材と前記第２シート部材の接合を、接着剤による接着により行うことを特徴とする請求項６記載の吸音材。
9. 多数の小孔を備えたインナパイプをハウジングに貫設するとともに、ハウジングとインナパイプとの間に形成された間隙部に、
   繊維材料と、該繊維材料を覆う耐熱性材料からなる被覆部材とからなり、該被覆部材を接合して袋状に形成し、前記接合の少なくとも一部は、加熱されることにより離間するようにした吸音材を装填したことを特徴とする消音器。
10. 前記被覆部材は耐熱性材料からなる第１シート部材と耐熱性材料からなる第２シート部材で構成され、該第１シート部材と該第２シート部材とを接合して袋状に形成し、該接合は、加熱されることにより離間するようにしたことを特徴とする請求項９記載の消音器。
11. 前記被覆部材は耐熱材料からなるシート部材で構成され、該シート部材を曲折し、その曲折部以外の３辺の辺縁部を接合して袋状に形成したことを特徴とする請求項９記載の消音器。
12. 前記被覆部材の接合を、非耐熱性の糸状部材による縫合により行なうことを特徴とする請求項９又は１０又は１１記載の消音器。
13. 前記被覆部材の接合を、非耐熱性の接着剤による接着により行なうことを特徴とする請求項９又は１０又は１１記載の消音器。
14. 多数の小孔を備えたインナパイプをハウジングに貫設するとともに、ハウジングとインナパイプとの間に形成された間隙部に、
    耐熱性材料からなる第１シート部材と非耐熱性材料からなる第２シート部材を接合して袋状に形成した袋状部材と、該袋状部材内に充填した繊維材料とからなる吸音材を装填したことを特徴とする消音器。
15. 前記第１シート部材と前記第２シート部材の接合を、糸状部材による縫合により行うことを特徴とする請求項１４記載の消音器。
16. 前記第１シート部材と前記第２シート部材の接合を、接着剤による接着により行うことを特徴とする請求項１４記載の消音器。

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