JP4891360B2 - Scarf - Google Patents
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Description
本発明は、マフラーに関する。 The present invention relates to a muffler.
従来、マフラーは特許文献1記載のように、内燃機関からの排気を、多数の拡張室や内管を通過させて、騒音を低減していた。 Conventionally, as described in Patent Document 1, a muffler has passed exhaust gas from an internal combustion engine through a large number of expansion chambers and inner pipes to reduce noise.
特に、トラクター等の農作業機械やパワーショベル等の建設機械車両は、農地や工事現場といった所定の範囲内で運転されるため、排気音が近隣の住民等の耳に入り易く、特に不快感を与える低音域側や高音域側の排気音の低減が望まれていた。また、燃費向上のための背圧の低減やコストダウンが望まれていた。
しかし、マフラー本体の内部を多数の空間に分割し、それらの空間を複数の連通管で接続した構造は、多くの製造工程や部品、材料が必要であった。また、従来のマフラーに用いられる短い断片状ガラス繊維は、排気と共に大気へ飛散する虞れがあり、金属板や金属繊維で覆う等の飛散防止部材が必要であり、構造が複雑で製作に多大な労力と費用がかかるという問題があった。
In particular, agricultural machinery such as tractors and construction machinery vehicles such as power shovels are operated within a predetermined range such as farmland and construction sites, so exhaust noise can easily enter the ears of nearby residents and give discomfort. It has been desired to reduce the exhaust sound on the low and high sound side. Further, reduction of back pressure and cost reduction for improving fuel efficiency have been desired.
However, the structure in which the interior of the muffler body is divided into a large number of spaces and these spaces are connected by a plurality of communication pipes requires many manufacturing processes, parts, and materials. In addition, the short piece of glass fiber used in conventional mufflers may scatter to the atmosphere along with the exhaust, and requires a scattering prevention member such as a metal plate or metal fiber. effort and costs there is a problem that is that whether.
そこで、本発明は、低音域側及び高音域側の排気音や背圧を低減しながらも簡易な構造で安価に製造可能なマフラーの提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a muffler that can be manufactured at a low cost with a simple structure while reducing exhaust sound and back pressure on the low sound range side and high sound range side.
上記目的を達成するために、本発明のマフラーは、筒壁部材と該筒壁部材の両端開口部を各々施蓋状に覆う一対の側壁部材とを有するマフラー本体と、該マフラー本体に排気を導入する排気導入管と、上記マフラー本体から排気を排出する排気排出管と、を備え、上記マフラー本体の内部に、上記排気導入管と接続された第1拡張室と、上記排気排出管と接続された第2拡張室と、上記第1拡張室と上記第2拡張室を接続すると共に周壁に多数の貫孔を有する連通管と、上記第1拡張室と上記第2拡張室の間に配設され上記連通管の外周を包囲する吸音室と、を有し、上記排気導入管は、先端側が上記連通管の一方側開口部と一方側の上記側壁部材の間を通過するように上記筒壁部材から上記第1拡張室に挿入されると共に、上記先端が閉塞され、さらに、上記排気導入管は、上記第1拡張室内部の周壁に多数の導入孔を有し、かつ、排気が直ぐに上記連通管へ流れないように一方側の上記側壁部材寄りに上記導入孔を集中させて形成し、上記排気排出管は、基端側の開口端が上記筒壁部材から上記第2拡張室に挿入されると共に、周壁に上記連通管の他方側開口部からの排気が衝突するように配設され、上記連通管は、上記貫孔が千鳥状に配設され、上記吸音室内部の周壁の開孔率を18%〜30%とし、上記吸音室にガラス長繊維を充填したものである。 In order to achieve the above object, a muffler of the present invention includes a muffler main body having a cylindrical wall member and a pair of side wall members that respectively cover both end openings of the cylindrical wall member in a cover shape, and exhaust the exhaust to the muffler main body. connecting an exhaust introduction pipe for introducing, and an exhaust discharge pipe for discharging exhaust from the muffler body, in the interior of the muffler body, a first expansion chamber which is connected to the exhaust inlet tube, and the exhaust discharge pipe A second extension chamber, a communication pipe connecting the first extension chamber and the second extension chamber and having a number of through holes in the peripheral wall, and being arranged between the first extension chamber and the second extension chamber. A sound absorbing chamber that surrounds the outer periphery of the communication pipe, and the exhaust introduction pipe has the tip end side passing between the one side opening of the communication pipe and the side wall member on one side. It is inserted from the wall member into the first expansion chamber, and the tip is closed. In addition, the exhaust introduction pipe has a large number of introduction holes in the peripheral wall of the first expansion chamber, and the introduction to the side wall member on one side so that the exhaust does not immediately flow to the communication pipe. The exhaust discharge pipe has an opening end on the base end side inserted into the second expansion chamber from the cylindrical wall member and exhausted from the other opening of the communication pipe on the peripheral wall. The through-holes are arranged in a staggered manner in the communication pipe, the aperture ratio of the peripheral wall in the sound absorption chamber is 18% to 30%, and the long glass fiber is provided in the sound absorption chamber. Ru der those filled with.
本発明のマフラーによれば、簡易な構造で部品点数が少なく安価に製造できる。低音域側や高音域側の排気音を低減できる。ガラス長繊維を用いることで、従来のような断片状ガラス繊維が飛散し消音効果が低下するのを防止する。背圧を低減し相手側内燃機関の燃費を向上できる。 According to the muffler of the present invention, it can be manufactured inexpensively with a simple structure and a small number of parts. Exhaust sound on the low and high frequencies can be reduced. By using the long glass fibers, it is possible to prevent the fragmented glass fibers from being scattered and the noise reduction effect from being lowered. It is possible to reduce the back pressure and improve the fuel efficiency of the counterpart internal combustion engine.
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図1及び図2に示すように、本発明の実施の形態のマフラーは、トラクター等の農作業機械(車両)やパワーショベル等の建設車両(機械)の内燃機関と連結される拡張型吸音マフラーであって、ガラス長繊維20が充填されるマフラー本体1と、マフラー本体1に排気(音)を導入する排気導入管2と、マフラー本体1からの排気を大気に排出する排気排出管3と、を備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment.
As shown in FIGS. 1 and 2, the muffler according to the embodiment of the present invention is an expansion type sound absorbing muffler connected to an internal combustion engine of an agricultural work machine (vehicle) such as a tractor or a construction vehicle (machine) such as a power shovel. A muffler body 1 filled with glass long fibers 20, an
マフラー本体1は、長円乃至楕円柱形状に形成されている。長円乃至楕円筒状の板金製の筒壁部材7と、筒壁部材7の両端開口部を各々施蓋状に覆う板金製の側壁部材8,8を有している。
The muffler body 1 is formed in an oval or elliptical column shape. It has a
筒壁部材7と一対の側壁部材8,8に囲まれたマフラー本体1の内部(本体内部)は、金属製薄肉パイプの排気導入管2が挿入され接続される第1拡張室11と、金属製薄肉パイプの排気排出管3が挿入され接続される第2拡張室14と、第1拡張室11と第2拡張室14を接続すると共にマフラー本体1の長手方向N(矢印Nの方向)に軸心L1を一致させて配設される連通管12と、第1拡張室11と第2拡張室14の間に配設され連通管12の外周(壁)を包囲する吸音室13と、を有している。吸音室13にガラス長繊維20が充填されている。
The inside of the muffler main body 1 surrounded by the
言い換えると、本体内部は、長手方向Nに板金製の一対の仕切部材9,9が並設され、3つの空間に区切られている。
そして、長手方向Nの一方側の側壁部材8(8a)と、一方側の仕切部材9(9a)と、筒壁部材7によって囲まれた空間を第1拡張室11としている。
また、長手方向Nの他方側の側壁部材8(8b)と、他方側の仕切部材9(9b)と、筒壁部材7によって囲まれた空間を第2拡張室14としている。
さらに、一対の仕切部材9,9の間を長手方向Nに貫通する金属製薄肉パイプの連通管12を設け、一対の仕切部材9,9と筒壁部材7と連通管12の外周壁によって囲まれた空間を吸音室13としている。
In other words, inside the main body, a pair of
A space surrounded by the side wall member 8 (8a) on one side in the longitudinal direction N, the partition member 9 (9a) on one side, and the
Further, the longitudinal direction N of the other side of the wall member 8 (8b), the
Further, a
排気導入管2は、基端2b側が、図示省略の内燃機関の排気排出口に取着される。先端2a側は連通管12の半径方向から筒壁部材7に挿入されている。筒壁部材7に挿入した側から対面側まで差し込まれ、先端2aは閉塞されている。言い換えると、排気導入管2は、一方側の側壁部材8aと連通管12の一方側の開口部12aとの間を通過するように第1拡張室11を串挿し状に配設される。
The base end 2b side of the
また、排気導入管2は、第1拡張室11に接する周壁に導入孔2cを有している。図3に示すように、排気が直ぐに連通管12内へ流れないように、一方側の側壁部材8a寄りに多数の導入孔2cを集中させて形成している。つまり、導入孔2cの中心線が一方側の側壁部材8a寄りの半円内に配設されている。
Further, the
連通管12は、その軸心L1を、マフラー本体1の長手方向Nと一致させ、本体内部の略中央位置に配設されている。吸音室13に接する周壁に、多数の貫孔12cを千鳥状に形成し、開口率を18%〜30%となるように設定している。なお、開口率を20%に設定するのがより好ましい。開口率が18%未満であると、排気(音)が十分に吸音室13に流れず、吸音効果が得られないからである。30%を越えるとガラス長繊維20が連通管12内に大量に露出して飛散する虞れがあるからである。
The
また、貫孔12cの直径寸法は、2.5mm以上4mm以下で形成している。直径寸法を3.5mmとするのがより好ましい。2.5mm未満であると排気音が十分に吸音室13に伝わらず(排気が流れず)、吸音効果が得られないからである。4mmを越えるとガラス長繊維20が連通管12内に大量に侵入する虞れがあるからである。
The
吸音室13は、図4に示すように、外形状が横断面長円形乃至楕円形の環状室に形成されている。そして、無数本のガラス長繊維20が充填されている。ガラス長繊維20とは1本のガラス繊維の長さが100m以上のものを言う。
As shown in FIG. 4, the
吸音室13に充填されるガラス長繊維20の嵩密度は、100kg/m3以上200kg/m3以下であり、より好ましくは120kg/m3以上170kg/m3以下である。例えば150kg/m3で充填している。嵩密度が100kg/m3未満であると十分な吸音効果が得られず、200kg/m3を越えると充填作業が非常に困難となってしまう。
The bulk density of the long glass fibers 20 filled in the
ガラス長繊維20の直径寸法は15μm以上50μm以下のものが望ましく、より好ましくは20μm以上30μm以下のものである。
ガラス長繊維20の直径寸法が15μm未満であると強度が弱くなって細かく破損して飛散してしまう虞れがある。また、50μmを越えると、充填されたガラス長繊維20全体の表面積が減少して十分な消音効果が得られないからである。
The diameter of the long glass fiber 20 is desirably 15 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 30 μm or less.
If the diameter of the long glass fiber 20 is less than 15 μm, the strength may be weakened and the glass fiber 20 may be finely broken and scattered. On the other hand, if the thickness exceeds 50 μm, the surface area of the filled glass long fiber 20 as a whole is reduced and a sufficient silencing effect cannot be obtained.
例えば、ガラス長繊維20としては、SiO2が55〜56%、CaOが18〜25%、Al2O3が10〜15%、Mg0が0〜5%、その他が2%未満、の成分で構成されるものが好ましい。具体的には、平均繊維径24μmのアドバンテックス(オーウェンス コーニング ジャパン社の商品名:Advantex)を適用可能である。 For example, the long glass fibers 20, SiO 2 is 55-56% CaO is 18 to 25% Al 2 O 3 is 10 to 15% Mg0 is 0-5%, others less than 2%, of a component What is constructed is preferred. Specifically, Advantex (trade name: Ovantex, manufactured by Owens Corning Japan) having an average fiber diameter of 24 μm is applicable.
排気排出管3は、基端側の開口端3aが連通管12の半径方向から筒壁部材7に挿入される。開口端3aは、連通管12の他方側開口部12bよりも、奥に挿入されている。つまり、連通管12の他方側開口部12bからの排気が直ぐに排気排出管3に流入せず、一度排気排出管3の周壁に衝突させるように配設している。
The
上述した本発明の実施の形態のマフラーの使用方法(作用)について説明する。
農業又は建設機械車両の内燃機関から排出された排気(音)は、排気導入管2によって、マフラー本体1に導入される。排気導入管2の導入孔2cから排出された排気音は、連通管12内へ直ぐに流入されず、一方側の側壁部材8aに衝突し吸音(消音)される。また、第1拡張室内11に十分に拡張され吸音される。
The use method (action) of the muffler of the embodiment of the present invention described above will be described.
Exhaust gas (sound) discharged from an internal combustion engine of an agricultural or construction machine vehicle is introduced into the muffler body 1 by an
排気音は、連通管12に入り貫孔12cを介してガラス長繊維20に接触して吸音される。このとき、排気の気流等によって、ガラス長繊維20は連通管12内に引き込まれようとするが、1本が長い連続状(短い断片状でない)繊維であるため、貫孔12cを介して吸音室13から排気と共に排出されず大気へ飛散しない。ガラス長繊維20が飛散により減少しないことで、消音効果が安定して継続され、品質(吸音効果)の持続性が向上する。
The exhaust sound enters the
連通管12の他方側開口部12bから出た排気音は、排気排出管3の外周壁に衝突して吸音されると供に第2拡張室14に拡張して吸音される。即ち、連通管12の他方側開口部12b近傍にある排気排出管3の外周壁を吸音用(特に低音域側の吸音用)の衝突壁部材として兼用している。また、本体内部は、室数が少ないため1つ1つが(第1・2拡張室11,14及び吸音室13)が十分に広く設けられるので吸音効果を得られるだけでなく内燃機関からの排気がスムーズに流れ、背圧が減少する。そして、十分に吸音された排気(静かな排気)は、排気排出管3を介して大気に排出される。
Exhaust sound from the
ここで、上述した本発明の実施の形態(実施例)と、図5に示す比較例と、の吸音効果及び背圧減少効果について比較検証を行なった結果を下記表1に示す。比較例は、マフラー本体61の内部を二層管構造に設け、外筒部材67と内筒部材60の間の環状空間に短い断片状のガラス繊維70を充填して飛散を防止したものである。実施例と比較例の外形寸法は同等に形成している。
なお、表1の比較結果は実施例のdb値から比較例のdb値を引いた値であり、マイナスの値は効果が向上したことを意味する。また、排気音の測定方法は、排気排出管3及び比較例の排気排出管63の出口部の軸心に対して排出方向に45度かつ150mm離した位置で、複数回測定した。また、背圧の測定方法は、排気導入管2及び比較例の排気導入管62の導入口近傍の内部で、複数回測定した。表1に記載の数値は平均値である。
Table 1 below shows the results of comparative verification of the sound absorption effect and the back pressure reduction effect of the above-described embodiment (example) of the present invention and the comparative example shown in FIG. In the comparative example, the inside of the muffler
The comparison results in Table 1 are values obtained by subtracting the db value of the comparative example from the db value of the example, and a negative value means that the effect is improved. Further, the exhaust sound was measured a plurality of times at a position 45 degrees and 150 mm apart in the discharge direction with respect to the axial center of the outlet portion of the
上記の表1から明らかなように、本発明に係る実施例は、250Hz以下の低音域側(低周波音)及び2k(2000)Hz以上の高音域側(高周波音)に対して、比較例よりも吸音作用を発揮している。また、背圧の減少作用も十分に発揮していると言える。また、排気音全域でみても十分に音圧レベルを低減させ、騒音防止効果を得ている。 As is clear from Table 1 above, the embodiment according to the present invention is a comparative example for the low frequency range (low frequency sound) of 250 Hz or less and the high frequency range (high frequency sound) of 2 k (2000) Hz or more. It is more effective in absorbing sound. Moreover, it can be said that the reduction | decrease effect of a back pressure is fully exhibited. Further, the sound pressure level is sufficiently reduced even in the entire exhaust sound, and a noise prevention effect is obtained.
以上のように、本発明は、排気導入管2と接続された第1拡張室11と、排気排出管3と接続された第2拡張室14と、第1拡張室11と第2拡張室14を接続すると共に周壁に多数の貫孔12cを有する連通管12と、第1拡張室11と第2拡張室14の間に配設され連通管12の外周を包囲する吸音室13と、を有し、吸音室13にガラス長繊維20を充填したので、簡易で軽量かつコンパクトな構造としながらも高周波数(2000Hz以上)及び低周波数(250Hz以下)の排気音の音圧レベルを低減できる。部品点数が少なくまた工数も削減でき安価に製造できる。ガラス長繊維20を用いることで、飛散による吸音効果の低下を防止する。背圧を低減し相手側内燃機関の燃費を向上できる。人に不快感を与える耳障りな音域(2000Hz以上の高音域側及び250Hz以下の低音域側)の音圧レベルを確実に低減できる。上記ガラス長繊維20の吸音室13への充填作業はコンプレッサエア(圧縮空気)によって高能率で行い得る利点もある。
As described above, the present invention includes the
また、貫孔12cは、千鳥状に配設され、吸音室13に接する上記周壁の開孔率を18%〜30%としたので、排気音を確実に吸音できる。排気の気流によってガラス長繊維20が連通管12に侵入するのを防止する。飛散を防止し、吸音効果の持続性を向上できる。長期にわたって安定した吸音効果を得ることができる。
Further, the through
1 マフラー本体
2 排気導入管
3 排気排出管
7 筒壁部材
8a,8b 一対の側壁部材
11 第1拡張室
12 連通管
12a 一方側開口部
12b 他方側開口部
12c 貫孔
13 吸音室
14 第2拡張室
20 ガラス長繊維
1
3 exhaust exhaust pipe
7 cylinder wall member
8a, 8b pair of side wall members
11 1st extension room
12 communication pipe
12a one side opening
12b Opening on the other side
12c through hole
13 Sound absorption chamber
14 Second extension room
20 Long glass fiber
Claims (1)
上記マフラー本体(1)の内部に、上記排気導入管(2)と接続された第1拡張室(11)と、上記排気排出管(3)と接続された第2拡張室(14)と、上記第1拡張室(11)と上記第2拡張室(14)を接続すると共に周壁に多数の貫孔(12c)を有する連通管(12)と、上記第1拡張室(11)と上記第2拡張室(14)の間に配設され上記連通管(12)の外周を包囲する吸音室(13)と、を有し、
上記排気導入管(2)は、先端(2a)側が上記連通管(12)の一方側開口部(12a)と一方側の上記側壁部材(8a)の間を通過するように上記筒壁部材(7)から上記第1拡張室(11)に挿入されると共に、上記先端(2a)が閉塞され、
さらに、上記排気導入管(2)は、上記第1拡張室(11)内部の周壁に多数の導入孔(2c)を有し、かつ、排気が直ぐに上記連通管(12)へ流れないように一方側の上記側壁部材(8a)寄りに上記導入孔(2c)を集中させて形成し、
上記排気排出管(3)は、基端側の開口端(3a)が上記筒壁部材(7)から上記第2拡張室(14)に挿入されると共に、周壁に上記連通管(12)の他方側開口部(12b)からの排気が衝突するように配設され、
上記連通管(12)は、上記貫孔(12c)が千鳥状に配設され、上記吸音室(13)内部の周壁の開孔率を18%〜30%とし、
上記吸音室(13)にガラス長繊維(20)を充填したことを特徴とするマフラー。 A muffler main body (1) having a cylindrical wall member (7) and a pair of side wall members (8a) (8b) that respectively cover both end openings of the cylindrical wall member (7) in a cover shape, and the muffler main body (1 ) And an exhaust exhaust pipe (2) for exhausting exhaust from the muffler body (1),
Inside of the muffler body (1), the exhaust inlet pipe (2) and connected to the first expansion chamber a and (11), the exhaust discharge pipe (3) and connected to the second expansion chamber (14), A communication pipe (12) for connecting the first expansion chamber (11) and the second expansion chamber (14) and having a large number of through holes (12c) in the peripheral wall, the first expansion chamber (11) and the first expansion chamber A sound absorption chamber (13) disposed between the two expansion chambers (14) and surrounding the outer periphery of the communication pipe (12);
The exhaust introduction pipe (2) has the cylindrical wall member (2a) so that the tip (2a) side passes between the one side opening (12a) of the communication pipe (12) and the side wall member (8a) on one side. 7) is inserted into the first expansion chamber (11) and the tip (2a) is closed,
Further, the exhaust introduction pipe (2) has a large number of introduction holes (2c) in the peripheral wall inside the first expansion chamber (11), and the exhaust does not immediately flow to the communication pipe (12). The introduction hole (2c) is concentrated and formed near the side wall member (8a) on one side,
The exhaust discharge pipe (3) has a base-side open end (3a) inserted from the cylindrical wall member (7) into the second expansion chamber (14), and a peripheral wall of the communication pipe (12). The exhaust from the other side opening (12b) is arranged to collide,
In the communication pipe (12), the through holes (12c) are arranged in a staggered manner, and the opening ratio of the peripheral wall in the sound absorbing chamber (13) is 18% to 30%.
A muffler characterized in that the sound absorbing chamber (13) is filled with a long glass fiber (20).
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