JP5093495B2

JP5093495B2 - 消音器の製造方法

Info

Publication number: JP5093495B2
Application number: JP2008158505A
Authority: JP
Inventors: 入江　　徹
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: JP2009281369A

Description

本発明は、内燃機関等の消音器の製造方法に関し、詳しくは外筒内に繊維材料を噴入し充填する消音機の製造方法に係る。

従来、内燃機関や燃焼装置等の排気管の途中に介装される消音器においては、内部にガラス繊維の錯綜体であるグラスウールを充填し、その中に多数の開孔（通気孔）を穿設したインナパイプを貫挿配置した吸音型（共鳴型）消音器が多用される。そして、繊維の充填を容易化するとともに飛散防止を企図して、連続ガラス長繊維を消音器内へ直接吹き込んで積層し消音器内で吸音層を形成する工法、所謂直接充填法が採用されることが増えている。

例えば、特許文献１においては、ガラス多繊維の連続ストランドと圧縮空気をノズル内へ導入し、ノズル内で連続単繊維に解繊しつつ外筒とインナパイプの間隙へ吹き込み、間隙に積層させて吸音層を形成する、直接充填法による消音機製造方法が開示されている。吹き込み時にはインナパイプの開孔を介して外筒内の空気を排出し、ガラス長繊維を間隙へと積極吸引する。特に特許文献１においては、充填を終えてネッキング加工を施すまでの間に積層が嵩膨張しはみ出すのを防ぐべく、積層を氷結状態にしてネッキング加工を施す技術が開示されている。

最近の吸音型消音器においては、消音量や共鳴域のチューニングのために、インナパイプの開孔群をインナパイプ全域ではなく一端側に偏在させることがある。そのような吸音型消音器に上記工法を適用すると、開孔群周囲では空気排出の勢いに乗ってガラス長繊維が密に堆積するが、それ以外の部分ではただ堆積するだけなので相対的に疎な堆積となる。すなわち、吸音型消音器として軸方向に亘り均一な堆積密度分布を期するところ、疎密な堆積分布となって所望の消音量や共鳴域を得られないという問題が懸念される。このような堆積密度の偏在は、充填後の嵩膨張によっても改善されない。

特開２００８−６９７６６号公報

本発明は上記問題に鑑み、直接充填においても、ガラス長繊維が軸方向に亘り均一な堆積密度分布となるような消音器の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明によれば、外筒と該外筒を貫通する多孔付きインナパイプを有する消音器の製造方法であって、前記外筒内に繊維材料を噴入するとともに前記インナパイプの一端開口から前記外筒内の空気を排出して、前記繊維材料を前記外筒と前記インナパイプ間に充填する第１の工程と、前記外筒の一端開口を閉塞し前記外筒内の空気を排出して前記外筒内を負圧とする第２の工程と、前記インナパイプの一端開口から前記負圧の外筒内へ気体を導入する第３の工程を含むこととした。

２番目の発明では、１番目の発明において、気体の導入は瞬間的かつ間歇的である。

本発明によれば、直接充填においても、ガラス長繊維が軸方向に亘り均一な堆積密度である吸音型消音器を製造することができる。

本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図５に基づいて説明する。

図１乃至図３は本発明の第１の実施形態に係る外筒１の充填状態を示す縦断面図であり、図４はその装置４０を示す。各図における上下方向が装置４０の天地方向を示す。装置４０の天板１７の開口４１上に環状の受け部１６が固定されており、その上に外筒１が鉛直に載置される。外筒１のテーパ部２が弾性状の受け部１６に圧接され、気密性を確保している。なお、外筒１には前工程にてテーパ部２及び小径部３が形成され、小径部３にはインナパイプ４の一端が嵌装固定されているが、外筒１の他方（上方）は開口している。

外筒１とインナパイプ４の上端ともに、弾性状のキャップ８にて気密に閉塞されている。キャップ８中央部からは挿入部１０が一体的に突出し、インナパイプ４内に嵌装される。挿入部１０の先端は、インナパイプ４内に緩く嵌入されるが、先端は多孔群５までには至っていない。インナパイプ４には、外筒１内の略全域に亘って周囲に金属錯綜体たるステンレスウール７が巻回されている。そして、連続長繊維を噴入するための２本のノズル１３の各吹出口１４が、キャップ８を貫通し空間１５内で開口している。

この状態において、排出ポンプ３３を駆動しインナパイプ４下端から空気を強制的に排出（Ａ）しつつ、上方の各吹出口１４から連続長繊維１１を加圧空気とともに噴出し、外筒１とインナパイプ４との隙間に充填する。このとき、多孔群５周囲では多孔群５への空気流入の勢いに乗ったガラス長繊維がインナパイプ４外表面に押し付けられて密に堆積するが、それ以外の部分ではただ堆積するだけなので相対的に疎な堆積となる。

次いで、ガラス長繊維の供給と空気排出（Ａ）を停止し充填を完了すると、図２に示すように、外筒１の軸方向に亘って疎密な分布の積層繊維１５が形成される。このまま次工程で外筒１の上端開口を縮径あるいは閉塞すると、積層繊維１５の密度が不均一な消音器が完成するが、このような消音器では設計通りの消音量や消音域（共鳴周波数）を得難い。そこで、充填工程修了直後に、積層繊維１５の密度を均一化させる次工程を施す。

図３は、積層繊維１５の密度偏在を均一化させる工程を示す。充填を停止した状態のまま空気排出（Ａ）だけを稼動し、外筒内を負圧とする。充填時の空気排出よりも強力に排出し、−２０ｋｐａ前後の負圧空間を形成するのが望ましい。そして、一旦空気排出（Ａ）を止めて、負圧状態を維持する。

次に、インナパイプ４下端から大気を流入（Ｂ）させる。瞬間的にバルブ２６を開くことで、大気が流入し正圧衝撃波及び空気流となってインナパイプ４内へ伝播及び流入する。そして、多孔群５を通過し外筒１とインナパイプ４の隙間へ流入する際に積層繊維１５に衝突する。この衝突によって、多孔群５周囲の密な積層繊維が押されて図上方（疎な積層の方向）へ移動する。これによって、多孔群５周囲の密度が減少するとともに、それ以外の疎の部分の密度が向上する。その結果、積層繊維１５の密度偏在が解消される。

瞬間的にバルブ２６を開く時間は１秒以下が好ましく、５〜１０秒間隔で間歇的に数回ほど行なうとよい。また、大気を吸引流入させる代わりに、加圧空気や加圧ガスを吹き込んでも構わない。

以上のような密度均一化工程を具現化する装置４０を、図４を用いて詳説する。底板１９上には４本の柱１８が立設し、天板１７を支える。天板１７の開口４１と同軸状に、天板１７上面に受け部１６と下面にファンネル２３が取り付けられている。ファンネル２３内部には漏斗状の空間４２が形成され、受け部１６に外筒１を載置するとインナパイプ４の下端が空間４２内に開口する。ファンネル２３に接続する配管２４は他端を排出ポンプ３３に接続し、クランプ３２にて固定される。また、排出ポンプ３３には、気体排出用のダクト３４が接続されている。

配管２４は分岐管２５を有し、分岐管２５の下端開口は回動するバルブ２６にて開閉自在となっている。バルブ２６は、ピボット２７、アーム２８、ピボット２９を介して、アクチュエータたるシリンダ装置３０の伸縮駆動に従って回動し、分岐管２５の下端開口を開閉する。シリンダ装置３０は、アーム３１によって柱１８の一つに支持される。上述のようにインナパイプ４に正圧の空気を流入（Ｂ）させるには、シリンダ装置３０を駆動しバルブ２６にて分岐管２５の下端開口を開けばよい。

天板１７上面には柱２０が立設し、アーム２１を介してシリンダ装置２２を支持する。シリンダ装置２２の駆動体であるロッド１２は天地方向に昇降自在であって、キャップ８及びノズル１３を昇降駆動する。すなわち、ノズル１３と共にキャップ８を下降させ外筒１上端及びインナパイプ４上端を気密に閉塞することや、上昇させて開放することが任意に行なわれる。なお、開閉バルブは回動式に限らず、軸動式やシャッタ式など任意に選択すればよい。

図５は本発明の第２の実施形態に係る、消音器５１内の繊維密度分布均一化工程を示す縦断面図である。装置６０は概ね充填装置４０と同構造であるが、キャップ５６はノズルを有していない。すなわち、装置６０は繊維充填機能を持たない。

装置６０は、環状の受け部１６に外筒５１が縦に載置されるのは第１の実施形態と同じであるが、繊維充填を既に修了し、更に外筒５１の上部にもテーパ部５２及び小端部５３が形成され、小端部５３には緩衝部材５４を介してインナパイプ５５上端が保持されている。すなわち、第１の実施形態の後に施される上部縮管加工を予め施され、内部の繊維密度分布を除いては消音器の体を成しているのが消音器５１である。このように、消音器製造の最終工程にて密度均一化を施すか、第１の実施形態の如く製造途中（充填直後）に均一化を施すかは、適宜選択すればよい。

第２の実施形態においても、小端部５３及びインナパイプ５５の上端開口をキャップ５６にて閉塞した状態で負圧化した後、気体を瞬間的かつ間歇的に流入（Ｃ）させることで、内部の繊維密度分布を均一化できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に包含される。外筒や装置の形状は、適宜設定すればよい。また、特許文献１のように、均一化工程を終えた積層繊維を氷結状態にしておいてネッキング加工を施してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る充填状態の断面図本発明の第１の実施形態に係る充填修了状態の断面図本発明の第１の実施形態に係る充填一化状態の断面図本発明に用いる装置の正面図本発明の第２の実施形態に係る充填状態の断面図

符号の説明

１，５１外筒
２，５２テーパ部
３，５３小端部
４，５５インナパイプ
５，５９多孔群
６，５８積層繊維
７ステンレスウール
８，５６キャップ
９凸部
１０挿入部
１１連結部
１２，５７ロッド
１３ノズル
１４吹出口
１５空間
１６受け部
１７天板
１８柱
１９底板
２０柱
２１，２８，３１アーム
２２，３０シリンダ装置
２３ファンネル
２４配管
２５分岐管
２６バルブ
２７，２９ピボット
３２クランプ
３３排出ポンプ
３４ダクト
４０，６０装置
５４緩衝部材

Claims

外筒と該外筒を貫通する多孔付きインナパイプを有する消音器の製造方法であって、
前記外筒内に繊維材料を噴入するとともに前記インナパイプの一端開口から前記外筒内の空気を排出して、前記繊維材料を前記外筒と前記インナパイプ間に充填する第１の工程と、
前記外筒の一方の開口部を閉塞し前記外筒内の空気を排出して前記外筒内を負圧とする第２の工程と、
前記インナパイプの一端開口部から前記負圧の外筒内へ気体を導入する第３の工程と、を含むことを特徴とする消音器の製造方法。
前記気体の導入は、瞬間的かつ間歇的であることを特徴とする請求項１に記載の消音器の製造方法。