JP4604282B2

JP4604282B2 - 消音器

Info

Publication number: JP4604282B2
Application number: JP2006258015A
Authority: JP
Inventors: 秀明谷口; 哲平安田
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2026-08-25
Also published as: JP2007211769A

Description

本発明は燃料電池を搭載した車両などの排気系に設けられる消音器、より詳しくは吸音材を備える吸音型消音器に関する。

従来、消音器には様々なタイプの消音器が存在するが、多数の小孔を形成したインナパイプの外周に吸音材を配設した吸音型消音器がよく利用されている。吸音材としては、ガラス繊維などをフェルト状に加工した吸音材が一般的に用いられている。また、消音器を製造する作業性を向上するために、円盤状の吸音材を複数重合するとともに外周に合成樹脂製のフィルムを巻装して一体化した吸音材が知られている。
実開昭６２−１０８５１８号公報

水素と酸素を反応させる燃料電池などの排気ガス（オフガス）には多量の水分が含まれている。このため、上記特許文献１などに記載されているようなフェルト状の吸音材を配設した消音器では、フェルト状の吸音材が含水し消音性能が低下する問題が生じていた。本発明は、以上の点に鑑み、吸音材の含水による消音性能の低下を抑制した消音器を提供することを課題としている。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、樹脂繊維を堆積し加熱圧縮して形成した吸音シートを複数重合して吸音材を形成するとともに、消音器の使用状態において前記吸音シートの面方向が略鉛直を指向するように前記吸音材をハウジング内に配設し、さらに前記吸音材の面方向の下方に通路部を設けたことを特徴とする消音器である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載発明において、前記通路部と前記吸音材の境界に前記ハウジングから延設されたフィンを設けたことを特徴とする消音器である。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載発明において、前記吸音シートに複数の干渉孔を設けたことを特徴とする消音器である。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３記載の発明において、前記吸音シートに導電性繊維を混入したことを特徴とする消音器である。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４記載の発明において、前記吸音シートを複数重合するとともに一体化して前記吸音材を形成したことを特徴とする消音器である。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５記載の発明において、前記ハウジングは、筒状のシェルの開口端を拡開して形成したフランジ部に凹部が形成された皿状のアウタープレートを接合して形成されていることを特徴とする消音器である。

本発明によれば、樹脂繊維を堆積し加熱圧縮して形成した吸音シートは、フェルト状の吸音材に比べ嵩密度を高くすることができる。このため、吸音材自体の含水量が少なく、吸音材の含水による消音性能の低下を抑制することができる。また、吸音シートを複数重合することにより、吸音シート同士の摩擦により騒音エネルギーを減少させることができ、消音性能を向上することができる。さらに、消音器の使用状態において吸音シートの面方向が略鉛直を指向するように吸音材を配設することにより、吸音材の内部で液化した水分の排水性が良好となるため、吸音材の含水を抑制することができ、吸音材の含水による消音性能の低下を抑制することができる。

さらに、吸音材の下方に通路部を設けたことにより、吸音材から重力により排水された水分を再び吸音材に含水させることなく速やかに消音器外へ導くことができる。また、吸音材を浸水させずに排気管中の液体の水分を消音器外へ導くことができる。このため、吸音材の含水を抑制することができ、吸音材の含水による消音性能の低下を抑制することができる。

請求項２記載の発明によれば、通路部と吸音材の境界にハウジングから延設されたフィンを設けたことにより、通路部を流通する水が排気により巻き上がることを抑制することができる。このため、吸音材の含水を抑制することができ、吸音材の含水による消音性能の低下を抑制することができる。

請求項３記載の発明によれば、吸音シートに複数の干渉孔を設けたことにより、干渉孔を通過した騒音同士が干渉し合い騒音エネルギーを減少させることができるため、消音性能を向上することができる。

請求項４記載の発明によれば、吸音シートに導電性繊維を混入したことにより、吸音シートが帯電することを抑制することができる。

請求項５記載の発明によれば、吸音シートを複数重合するとともに一体化して吸音材を形成したことにより、耐久性や作業性の向上に効果を発揮することができる。

請求項６記載の発明によれば、皿状のアウタープレートの凹部に水などの冷却剤を満たした状態で筒状のシェルと接合することにより、吸音材への熱影響を抑制することができる。またこのとき、シェルの開口端を拡開してフランジ部が形成されているため、冷却剤が蒸発して接合品質に影響を及ぼすことを抑制することができる。

本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図６に示す実施例に基づいて説明する。

図１は実施例１の消音器１を示す（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図である。

消音器１は燃料電池を搭載した車両などの排気系に配設され、図上方が使用状態における上方になるように示されている。アルミなどの金属の板材をプレス加工して形成したアッパーシェル２、ロアシェル３およびアウタプレート４の各々を接合して消音器１のハウジングＨ１が形成されている。ロアシェル３には、樋状の通路部５が形成されるとともに、通路部５の上流端と下流端に上流側および下流側排気管（図示せず）と接続するための接続パイプ６，７が設けられている。

消音器１の内部には、吸音シート８を複数重合して形成した吸音材Ｒが、消音器１の使用状態において吸音シート８の面方向が略鉛直を指向するように収容されている。なお、吸音シート８はＲ１，Ｒ２で示すように２つのブロック状に一体化されている。このように、吸音シート８を任意枚数毎に一体化することで、耐久性や作業性の向上に効果を発揮することができる。一体化の方法については、例えば、通路部５に臨む辺以外の辺（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の任意の箇所を接着または溶着する方法や、糸状部材で縫合する方法や、帯状部材を巻回する方法や、通気性を有する袋状部材に充填する方法などの任意の方法を採用することができる。

吸音シート８は、樹脂繊維を堆積しニードルパンチ加工を施し樹脂繊維同士を絡ませた後に軽く圧縮しフェルト状にしたものを、さらに加熱圧縮して厚さ０．１〜３ｍｍ程度、より望ましくは０．１〜１ｍｍ程度の薄いシート状に形成したものである。吸音シート８に使用される樹脂繊維は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステルなどの樹脂繊維や、前記の樹脂材料を例えば鞘芯構造のように複合して形成した樹脂繊維などから任意に選択することができる。また、樹脂繊維は繊維径１〜５０μｍ程度、より望ましくは５〜２５μｍ程度、繊維長は如何なる繊維長でも適用可能であるが１０〜１００ｍｍ程度であることがより望ましい。また、樹脂繊維に炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維を５０ｗｔ％以下程度混入することにより、吸音シート８が帯電することを抑制でき望ましい。

樹脂繊維を堆積させる際の目付量は１０〜２００ｇ／ｍ^２程度、より望ましくは１０〜１００ｇ／ｍ^２程度であることが望ましい。加熱圧縮は上記した樹脂材料の融点以下であり、かつ上記した樹脂材料が変質しない程度の温度で、吸音シートの嵩密度が０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ^３程度、より望ましくは０．０７〜０．１５ｇ／ｃｍ^３程度になるように加熱圧縮することが望ましい。また、加熱圧縮の際に、エンボス加工を行い吸音シート８に凹凸を設けるようにしても良い。なお、本実施例１においては、吸音シート８に干渉孔である小孔９が複数設けられており、小孔９を通過した排気同士を干渉させて排気騒音をより低減可能になっている。

上記のように構成されているため、排気ガス中の液体の水分は、排気ガスとともに通路部５を流通してそのまま下流側排気管に導かれ吸音材Ｒを浸水しない。また、排気ガス中の気体の水分は、排気ガスとともに吸音材Ｒに拡散した後冷却されて液化するが、吸音シート８が高嵩密度に形成されているため、吸音シート８自体の含水量が少ない。さらに、吸音シート８の面方向が略鉛直に配設されているため、液化した水分を速やかに下方に導くことができる。吸音材Ｒから排水された水分は、再び吸音材に含水されることなく通路部５を流通して速やかに消音器外へ導かれる。したがって、吸音材Ｒの含水を抑制することができ、吸音材Ｒの含水による消音性能の低下を抑制することができる。

図２は実施例２の消音器１１を示す横断面図である。

実施例２における吸音シート１８は、通路部５に臨む箇所に切欠きＫ１が設けられている。その他の構成については、実施例１と同一であるため、同一の符号を付与し説明を省略する。実施例２においても実施例１と同様の作用効果を発揮する上に、排気ガスとの接触面積が増加するため、消音性能を向上することができる。

図３は実施例３の消音器２１を示す横断面図である。

実施例３における吸音シート２８は、通路部５に臨む辺が鋸歯状に切欠きＫ２が設けられている。その他の辺においても任意に切欠きを設けることができる。その他の構成については、実施例１と同一であるため、同一の符号を付与し説明を省略する。実施例３においても実施例２と同様の作用効果を発揮することができる。

図４は実施例４の消音器３１を示す（ａ）横断面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ線断面の一部を示す図である。

実施例４における吸音材Ｒ３は、吸音シート３８がアコーディオン状に折曲されるとともに、複数重合して形成されている。その他の構成については、実施例１と同一であるため、同一の符号を付与し説明を省略する。実施例４においても実施例１と同様の作用効果を発揮することができる。

図５は実施例５の消音器４１を示す（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図である。

楕円断面を備えた筒状のシェル４２の両開口端に皿状のアウタプレート４４が接合されて消音器４１のハウジングＨ２が形成されている。シェル４２の内部は、複数の小孔（図示せず）を備えたセパレータ５０により区画されている。セパレータ５０は通気性および通水性を備える任意の板状の部材、例えばネット状の部材でもよい。また、消音器の断面形状に応じてセパレータ５０を設けなくてもよい。シェル４２の区画された上部には、吸音シート４８を複数重合して形成した吸音材Ｒ４，Ｒ５が、消音器４１の使用状態において吸音シート４８の面方向が略鉛直を指向するように収容されている。また、シェル４２の区画された下部には通路部４５が形成されている。通路部４５の上流端と下流端には、上流側および下流側排気管（図示せず）と接続するための接続パイプ４６，４７が設けられている。なお、吸音シート４８には、干渉孔であるスリット４９が複数設けられている。その他の構成については、実施例１と同一であるため、同一の符号を付与し説明を省略する。実施例５においても実施例１と同様の作用効果を発揮することができる。

図６は実施例６の消音器６１を示す（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図である。

円形断面を備えた筒状のシェル６２の両開口端に、凹部６４ａが形成された皿状のアウタプレート６４が接合されて消音器４１のハウジングが形成されている。シェル６２の両開口端には拡開して形成されたフランジ部６２ａ，６２ｂが形成されている。シェル６２の上部には、吸音シート６８を複数重合して形成した吸音材Ｒ６，Ｒ７が、消音器６１の使用状態において吸音シート６８の面方向が略鉛直を指向するように収容されている。また、シェル６２の下部には通路部６５が形成されている。通路部６５の上流端と下流端には、上流側および下流側排気管（図示せず）と接続するための接続パイプ６６，６７が設けられている。通路部６５と吸音材Ｒ６，Ｒ７の境界には、フィン７０ａ，７０ｂがシェル６２から延設するように接合されて設けられている。このフィン７０ａ，７０ｂにより、通路部６５を流通する水が排気により巻き上がり、吸音材が含水することを抑制することができる。このため、フィン７０ａ，７０ｂは、シェルに対して鋭角となるように設けることが望ましい。また、吸音材Ｒ６，Ｒ７はフィン７０ａ，７０ｂに接する面を除いて図示しない絶縁シートで被覆されており、フィン７０ａ，７０ｂを介してアースされるようになっている。その他の構成については、実施例１と同一であるため、同一の符号を付与し説明を省略する。実施例６においても実施例１と同様の作用効果を発揮することができる。

以上、本発明について詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲での設計変更は任意である。例えば、ハウジングの材質は金属以外にも樹脂などを用いることができる。また、吸音材は上記実施例のように複数枚の吸音シートを重合して形成するだけでなく、例えば、吸音シートを複数回折曲することで重合してもよい。また、複数回折曲した吸音シートを複数枚重合して吸音材を形成してもよい。また、異なる大きさの吸音シートを重合して吸音材の端面が粗雑になるようにしても良い。さらに、燃料電池以外の排気系に設けられる消音器としても同様に本発明を適用可能である

本発明の実施例１の消音器を示す（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図。本発明の実施例２の消音器を示す横断面図。本発明の実施例３の消音器を示す横断面図。本発明の実施例４の消音器を示す（ａ）横断面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ断面の一部を示す図。本発明の実施例５の消音器を示す（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図。本発明の実施例６の消音器を示す（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図。

符号の説明

１，１１，２１，３１，４１，６１消音器
５，４５，６５通路部
８，１８，２８，３８，４８，６８吸音シート
９小孔（干渉孔）
４９スリット（干渉孔）
Ｒ１〜Ｒ７吸音材
Ｈ１〜Ｈ３ハウジング
２，３，４２，６２シェル
６２ａ，６２ｂフランジ部
４，４４，６４アウタプレート
６４ａ凹部
７０ａ，７０ｂフィン

Claims

樹脂繊維を堆積し加熱圧縮して形成した吸音シートを複数重合して吸音材を形成するとともに、消音器の使用状態において前記吸音シートの面方向が略鉛直を指向するように前記吸音材をハウジング内に配設し、さらに前記吸音材の面方向の下方に通路部を設けたことを特徴とする消音器。
前記通路部と前記吸音材の境界に前記ハウジングから延設されたフィンを設けたことを特徴とする請求項１記載の消音器。
前記吸音シートに複数の干渉孔を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の消音器。
前記吸音シートに導電性繊維を混入したことを特徴とする請求項１乃至３記載の消音器。
前記吸音シートを複数重合するとともに一体化して前記吸音材を形成したことを特徴とする請求項１乃至４記載の消音器。
前記ハウジングは、筒状のシェルの開口端を拡開して形成したフランジ部に凹部を備えた皿状のアウタープレートを接合して形成されていることを特徴とする請求項１乃至５記載の消音器。