JP5714981B2 - 消音器、及び該消音器を備えた消音装置 - Google Patents

Description

本発明は、消音器、該消音器を備えた消音装置およびダンパに関する。さらに詳しくは、自動車、建設機械のエンジンや圧縮機などによる排気吐出音または吸気音等を低減させる消音器、該消音器を備えた消音装置およびダンパに関する。

従来、排気に伴って放射される騒音を低減するために、排気用の管の途中に消音器が設けられた消音装置が知られている。図１０に示される消音装置は、消音器と、この消音器を支持する支持部材３０３とを備えている。前記消音器は、ハウジング３２１を有する消音器本体３２０を備えている。前記ハウジング３２１には、内部に膨張室３０２ａが形成されているとともに、排気ガスが膨張室３０２ａを通過するように排気用の管Ｐｉ、Ｐｏが接続されている。管Ｐｉと膨張室３０２ａとの間、及び、膨張室３０２ａと管Ｐｏとの間で排気ガスの流通経路の断面が変化する。これにより、音波が管Ｐｏへ伝播するのを抑制することができる。そのため、管Ｐｏの出口から外部へ放射される騒音が低減される。

前記支持部材３０３は、排気管の先端付近に設けられ、前記消音器本体３２０を機械本体の所定の位置に支持する。そのため、機械本体や排気管の振動は、支持部材３０３を介して消音器に伝わる場合がある。そこで、消音器の振動を低減することが望まれる。

特許文献１には、車両の排気管用のダイナミックダンパが開示されている。このダイナミックダンパは、単体の塊からなる慣性体と、慣性体を排気管に連結するための保持部材とを備えている。特許文献１に記載のダイナミックダンパでは、ダイナミックダンパの固有振動数が排気管の固有振動数にほぼ一致するように、慣性体の質量、保持部材の長さおよび弾性係数などが適宜選択されている。そして、特許文献１に記載のダイナミックダンパは、前記排気管が該排気管の固有振動数と一致する振動を受けたときに、排気管を振動させる力と反対方向の力を生じさせる。これにより、排気管の固有振動数近傍での振動を低減することができる。そのため、排気管の固有振動数と車両本体や排気管の振動の振動数とが一致したときに生じる、いわゆる共振が抑制される。

特開２０００−６６７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のダイナミックダンパを用いた場合、共振を抑制することは可能であるが、構造物の固有振動数から外れた振動数の振動を有効に抑制することはできない。

また、特許文献１に記載のダイナミックダンパを用いた場合、固有振動数がはっきりと特定されている構造物に対しては、その固有振動数近傍での振動を抑制する高い効果が得られる。一方、消音器のように固有振動数にばらつきがあり、固有振動数をはっきり特定し難い構造物に対しては振動を有効に抑制することができないという問題がある。

本発明の目的は、消音器本体の固有振動数にかかわらず、消音器の振動を抑制することができる消音器、該消音器を備えた消音装置およびダンパを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、ガスを流通させるための管路の途中部に設けられ、前記管路を介して伝播される騒音を低減させるための消音用空間が形成された消音器本体と、前記消音器本体の振動を受けて運動する多数の粒状体を含み、前記多数の粒状体の運動により前記消音器本体の振動を減衰させるダンパ機構とを有し、前記消音器本体は、空間を囲むハウジングと、前記ハウジング内の空間を前記消音用空間と前記多数の粒状体を収容するための粒状体用空間とに仕切る隔壁とを有する、消音器を提供する。

本発明では、消音器本体の振動を受けて運動する多数の粒状体を含むダンパ機構を有することにより、消音器の振動が抑制される。つまり、消音器本体に外部から力が加わると、消音器本体に加わった力は、消音器本体から粒状体に伝達される。そして、粒状体に力が伝達すると、粒状体は、運動を開始する。このとき、粒状体が互いに擦れ合うことにより運動エネルギーの一部が失われる。また、粒状体が互いに衝突し合うことにより運動エネルギーの一部が失われる。このようにして、消音器本体に加わったエネルギーは、粒状体を介して摩擦や衝突によって著しく減衰していく。したがって、消音器本体の固有振動数にかかわらず、消音器本体の振動を抑制することができる。また、消音器本体にダンパ機能を付与するための複雑な設計作業を省くことができる。

そして、本発明に係る消音器では、管路の途中部に設けられた消音用空間が消音器本体に形成されている。これにより、管路と消音用空間との境界部分においてガスの流通経路の断面を変化させることができる。そのため、一方の管路から他方の管路へ音波が伝播するのを抑制することができる。これにより、消音器本体の両側の管路間で伝播する騒音を低減することができる。

さらに、本発明では、消音器本体がハウジングとハウジング内を仕切る隔壁とを有し、多数の粒状体が隔壁によって仕切られた空間に収容されている。これにより、消音器本体の内部から加わった力及び消音器本体の外部から加わった力を、隔壁やハウジングを介して多数の粒状体に伝達することができる。また、粒状体の運動領域をハウジング及び隔壁により制限することにより、粒状体の飛散を防止することができるとともに、粒状体と隔壁との摩擦及び衝突によるエネルギーの吸収をより有効に行うことができる。また、本発明では、粒状体を収容するための空間である粒状体用空間を、隔壁とハウジングの一部とを利用して形成することができる。そのため、ダンパ機能を付与することに伴う消音器の重量の増加を抑制することができる。

前記消音器において、前記隔壁には、前記多数の粒状体の粒径よりも小さな内径を持つ複数の隔壁側通気孔が形成されていることが好ましい。

この態様では、隔壁に隔壁側通気孔が形成されている。これにより、粒状体の移動を規制しつつ消音用空間と粒状体用空間とを連通させることができる。そのため、消音用空間に加えて粒状体用空間も消音のための空間として用いることができる。また、ハウジング内に隔壁側通気孔を有する隔壁が設けられているため、ハウジング内の構造が複雑になる。これにより、音波がハウジング内でより効果的に拡散するように、ハウジング内で音波を反射させることができる。したがって、消音器本体の外側にダンパ機構を設ける場合と比較して、消音性能の向上を図ることができる。

前記消音器において、前記消音器本体は、前記粒状体用空間をさらに複数の空間に仕切る補助隔壁を備えていることが好ましい。

この態様では、消音器本体が粒状体用空間を仕切る補助隔壁を有する。これにより、粒状体をバランスよく分散させて配置することができる。そのため、各粒状体用空間に収容される粒状体の総量が比較的少なくても、効果的に振動を抑制することができる。

前記消音器において、前記補助隔壁には、前記多数の粒状体の粒径よりも小さな内径を持つ複数の補助隔壁側通気孔が形成されていることが好ましい。

この態様では、補助隔壁に補助隔壁側通気孔が形成されている。これにより、粒状体の移動を規制しつつ消音用空間と各粒状体用空間とを連通させることができる。そのため、消音用空間に加えて各粒状体用空間も消音のための空間として用いることができる。また、隔壁に加えてハウジング内に補助隔壁が設けられているため、ハウジング内の構造がより複雑になる。これにより、音波がハウジング内でより効果的に拡散するように、ハウジング内で音波を反射させることができる。したがって、消音器本体の外側にダンパ機構を設ける場合と比較して、消音性能の向上を図ることができる。

また、本発明は、ガスを吸引又は導出する流体機関を有する機械に設けられる消音装置であって、前記流体機関に接続され、前記流体機関に吸引されるガス又は前記流体機関から導出されるガスを流通させるための管と、前記管の途中部に設けられた消音器と、前記機械の所定の位置に配置されるように、前記消音器を前記機械に支持可能な支持部とを有する、消音装置を提供する。

本発明では、上記のダンパ機能が付与された消音器を有する。そのため、消音器本体の固有振動数に係わらず、消音器の振動を抑制することができる。このように、本発明によれば、消音器本体の振動を消音器自体で抑制することができるので、支持部の防振性及び支持部の剛性を高めることなく、消音器本体の振動を抑制することができる。

前記消音装置において、前記消音器本体は、筒状の周壁と、前記周壁の両端に設けられた一対の側壁とを含み、前記支持部は、前記消音器本体の周壁に連結され、前記消音器本体の側壁が前記支持部を支点として前記周壁の軸方向と直交する方向に振動するモードを有するように前記消音器を支持し、前記ダンパ機構は、前記側壁に設けられることが好ましい。

この態様では、ダンパ機構が消音器本体の側壁に設けられている。これにより、消音器本体に固定された支持部を介して消音器本体が特定方向の振動を受けた場合に、特定の位置に配置された粒状体により効果的に振動を抑制することができる。具体的に、前記態様では、ダンパ機構が消音器本体の側壁に設けられているため、消音器本体の側壁が傾くような振動モードに対して効果的に振動を抑制することができる。

前記消音装置において、前記消音器本体は、筒状の周壁と、前記周壁の両端に設けられた一対の側壁とを含み、前記支持部は、前記消音器本体の周壁に連結され、前記消音器本体の周壁が前記支持部を支点として前記周壁の周方向に振動するモードを有するように前記消音器を支持し、前記ダンパ機構は、前記周壁に設けられることが好ましい。

この態様では、ダンパ機構が消音器本体の周壁に設けられている。これにより、消音器本体に固定された支持部を介して消音器本体が特定方向の振動を受けた場合に、特定の位置に配置された粒状体により効果的に振動を抑制することができる。具体的に、前記態様では、ダンパ機構が消音器本体の周壁に設けられているため、消音器本体の周壁に沿って転がるような振動モードに対して効果的に振動を抑制することができる。また、ダンパ機構が、消音器本体の周壁および側壁の双方に設けられている場合には、消音器本体の周壁に沿って転がるような振動モード及び消音器本体の側壁が傾くような振動モードの双方の振動モードに対して、効果的に振動を抑制することができる。

本発明によれば、消音器本体の固有振動数に係わらず、消音器の振動を抑制することができる。

実施の形態１に係る消音装置を説明するための概略断面図であり、ダンパ機構がハウジングの側壁に設けられている形態を示す。 実施の形態２に係る消音装置を説明するための概略断面図であり、ダンパ機構がハウジングの周壁に沿って設けられている形態を示す。 図２のIII−III線断面図である。 実施の形態３に係る消音装置を説明するための概略断面図であり、ハウジングの側壁に平行な隔壁を内部に設置し、側壁と隔壁との間に多数の粒状体が収容された形態を示す。 図４のV−V線断面図である。 実施の形態４に係る消音装置を説明するための概略断面図であり、ハウジングの周壁に平行な隔壁を内部に設置し、周壁と隔壁との間に多数の粒状体が収容された形態を示す。 図６のVII−VII線断面図である。 実施例１に係る消音器を説明するための概略図である。 実施例２に係る消音器を説明するための概略図である。 従来の消音器を説明するための概略断面図である。

以下で、実施の形態１〜４の消音器、該消音器を備えた消音装置およびダンパについて、図面を用いて詳細に説明する。

なお、本明細書中で粒状体とは、粉体をも含む概念である。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る消音器２及び消音器２を備えた消音装置を説明するための概略断面図である。具体的に、図１は、多数の粒状体Ｄ０が収容された容器Ｄ１が消音器本体２０のハウジング２１の側壁２１ａに設けられている消音装置を示す。

実施の形態１に係る消音装置は、消音器２と、消音器２に端部が接続された２本の排気管Ｐｉ、Ｐｏと、機械本体に連結された状態で消音器２を支持する支持部３とを備えている。

消音器２は、図１に示されるように、排気音を低減させるための消音器本体２０と、消音器本体２０の振動を抑制するためのダンパ機構Ｄとを備えている。

消音器本体２０は、空間を囲む略円柱状の、つまり、中空のハウジング２１を含む。ハウジング２１は、排気管Ｐｉ、Ｐｏを介して伝播される音波を低減させるための膨張室（消音用空間）２ａを形成する。具体的に、ハウジング２１は、円筒状の周壁２１ｂと、周壁２１ｂの両端に設けられた一対の側壁２１ａとを有する。前記ハウジング２１内には、周壁２１ｂと各側壁２１ａとによって囲まれた膨張室２ａが形成されている。

ダンパ機構Ｄは、前記ハウジング２１（消音器本体２０）内の振動を減衰させる。具体的に、ダンパ機構Ｄは、前記ハウジング２１（消音器本体２０）に固定される複数の容器Ｄ１（図１では４つ示す）と、これら容器Ｄ１内で移動可能に当該各容器Ｄ１内に収容された多数の粒状体Ｄ０とを有する。

ここで、粒状体Ｄ０の材質、粒状体Ｄ０の形状、粒状体Ｄ０のサイズ、及び粒状体Ｄ０の容器Ｄ１内での充填率は、特に限定されない。本実施の形態では、高温となる環境において使用可能であるという理由から、粒状体Ｄ０の材質として還元鉄ペレットが用いられている。還元鉄ペレットの他には、鋼、アルミなどの金属やセラミックス、ガラスなどが、高温環境下で使用可能である。

また、単一の粒径を有する粒状体Ｄ０のみを多数個用いてもよいが、異なる粒径を有する粒状体Ｄ０が混合された多数の粒状体Ｄ０を用いることもできる。

容器Ｄ１は、その内部に収容空間Ｄａが形成された略直方体の箱状に形成されている。この容器Ｄ１は、接着、溶接、又はねじ部材の締結によって前記消音器本体２０（ハウジング２１）に固定可能である。本実施形態では、容器Ｄ１の外側表面とハウジング２１の側壁２１ａとを接着剤により接着しているが、容器Ｄ１の固定方法は特に限定されない。前記収容空間Ｄａ内には、前記多数の粒状体Ｄ０が移動可能に収容されている。

このように、本実施形態では、容器Ｄ１内に多数の粒状体Ｄ０が収容されたダンパ機構Ｄが用いられている。そのため、容器Ｄ１の取付位置を調整することにより多数の粒状体Ｄ０をハウジング２１の所望の位置に配置することができる。また、粒状体Ｄ０の運動領域を各容器Ｄ１内に制限することにより、粒状体Ｄ０の飛散を防止することができるとともに、粒状体Ｄ０と容器Ｄ１との摩擦及び衝突により振動に起因するエネルギーを吸収することができる。

本実施形態では、ダンパ機構Ｄ（容器Ｄ１）は、消音器本体２０のハウジング２１の周壁２１ｂ及び側壁２１ａのうち、側壁２１ａの外側表面に固定されている。具体的には、複数の容器Ｄ１が各側壁２１ａに互いに離れた位置に固定されていることにより、各容器Ｄ１内に収容された粒状体Ｄ０が分散して配置されている。このように、複数の容器Ｄ１をハウジング２１に設けることによって、ハウジング２１に対して粒状体Ｄ０を分散して配置することができる。これにより、各容器Ｄ１に収容される粒状体Ｄ０の総量が比較的少なくても、極めて効果的に消音器２の振動を抑制することができる。本実施形態のように、容器Ｄ１をハウジング２１の外側表面に配置することにより、ハウジング２１の外側から簡単にダンパ機構Ｄを後付けすることができる。したがって、既存の消音器本体２０を簡単に改良することができる。

消音器２の機能は次の通り。ハウジング２１が振動すると、この振動が容器Ｄ１に伝達する。これにより、容器Ｄ１内に収容された多数の粒状体Ｄ０は、運動を開始する。ここで、多数の粒状体Ｄ０は、互いに衝突し、互いに擦れ合い、容器Ｄ１の内壁に衝突し、又は容器Ｄ１の内壁と擦れ合う。これらの粒状体Ｄ０の運動によって、前記振動に伴うエネルギーの一部が失われる。これにより、ハウジング２１の振動が減衰する。

前記排気管Ｐｉの一方の端部は、消音器２の膨張室２ａに挿入された状態で消音器２（ハウジング２１）に接続されている。また、排気管Ｐｉの他方の端部は、自動車等の機械本体のエンジン（流体機関の一例）に接続されている。ここで、機械本体とは、例えば、前記エンジンを支持する自動車等のフレームを意味する。一方、排気管Ｐｏの一方の端部は、消音器２の膨張室２ａに挿入された状態で消音器２（ハウジング２１）に接続されている。排気管Ｐｏの他方の端部は、機械本体の外方に向けて突出している。

支持部３は、機械本体に連結された状態でハウジング２１を下方から支持する。具体的に、支持部３は、ハウジング２１の周壁２１ｂの下部の外側表面に固定されている。本実施の形態では、上述のようにダンパ機構Ｄで消音器２の振動を抑制することができる。そのため、消音器２の振動に耐え得る強度を支持部３に与えなくても、消音器２の振動を抑制することができる。したがって、支持部３を軽量かつ低コストに抑えることができる。

流体機関から排出された排気ガスは、排気管Ｐｉから消音器２の膨張室２ａへ流入する。そして、排気ガスは、消音器２の膨張室２ａから排気管Ｐｏへ流入し、機械本体の外部へ排出される。排気管Ｐｉと膨張室２ａとの間、及び、膨張室２ａと排気管Ｐｏとの間において、排気ガスの流通経路の断面が変化する。そのため、前記排気ガスの流通に伴い排気管Ｐｉを介して伝播する音波の一部は、前記断面の変化する各箇所で排気ガスの流通方向とは異なる方向に向かう。したがって、前記音波が排気管Ｐｏ内へ伝播するのを抑制することができる。これにより、機械本体の外部へ放射される騒音が低減される。

ここで、ハウジング２１の周壁２１ｂの軸方向に略垂直であって支持部３の支持方向に略平行な方向の振動、又は、ハウジング２１の周壁２１ｂの軸方向に略平行な方向の振動が支持部３に加わった場合の動作について説明する。このような振動が加わると、ハウジング２１の側壁２１ａが傾くように、ハウジング２１が振動する。ここで、容器Ｄ１は、振動の激しいハウジング２１の側壁２１ａに固定されている。そのため、この激しい振動を受けて容器Ｄ１内の多数の粒状体Ｄ０は、運動を開始する。この運動により、粒状体Ｄ０は、互いに擦れ合い、互いに衝突し、容器Ｄ１の内壁面に擦れ、又は、容器Ｄ１の内壁面に衝突する。これによって、粒状体Ｄ０の運動エネルギーの一部が失われ、消音器２全体の振動が減衰する。特に、本実施の形態では、ダンパ機構Ｄがハウジング２１の側壁２１ａに固定されている。これにより、ハウジング２１の側壁２１ａが傾くようにハウジング２１が振動した場合に、側壁２１ａに設けられた粒状体Ｄ０を激しく運動させることができる。そのため、効果的に消音器２の振動を減衰させることができる。

（実施の形態２）
前記実施の形態１に係る消音器２では、多数の粒状体Ｄ０を収容した容器Ｄ１がハウジング２１の側壁２１ａに固定されている。これに対し、実施の形態２に係る消音器２では、多数の粒状体Ｄ０を収容した容器Ｄ１がハウジング２１の周壁２１ｂに固定されている。

図２は、実施の形態２に係る消音器２を説明するための概略断面図である。具体的に、図２は、ダンパ機構Ｄがハウジング２１の周壁２１ｂに沿って設けられている形態を示す。図３は、図２のIII−III線断面図である。

図２及び図３に示すように、実施の形態２に係る消音器２では、ハウジング２１の周壁２１ｂの外側表面にダンパ機構Ｄが固定されている。具体的に、複数のダンパ機構Ｄは、周壁２１ｂの軸方向に沿って間隔を空けて前記周壁２１ｂに固定されている（図２参照）。また、複数のダンパ機構Ｄは、周壁２１ｂの周方向に沿って間隔を空けて前記周壁２１ｂに固定されている（図３参照）。

ハウジング２１の周壁２１ｂの軸方向に略垂直で、かつ、支持部３の支持方向に略垂直な方向の振動、又は、周壁２１ｂの軸方向と略平行し、かつ、支持部３を通る軸回りの振動が支持部３に加わった場合の動作について説明する。このような振動が加わると、ハウジング２１の周壁２１ｂの周方向に沿って回転するように、ハウジング２１が振動する。ここで、容器Ｄ１は、振動の激しいハウジング２１の周壁２１ｂに固定されている。そのため、この激しい振動を受けて容器Ｄ１内の多数の粒状体Ｄ０は、運動を開始する。この運動により、粒状体Ｄ０は、互いに擦れ合い、互いに衝突し、容器Ｄ１の内壁面に擦れ、又は、容器Ｄ１の内壁面に衝突する。これによって、粒状体Ｄ０の運動エネルギーの一部が失われ、消音器２全体の振動が減衰する。特に、本実施の形態では、ダンパ機構Ｄがハウジング２１の周壁２１ｂに固定されている。これにより、ハウジング２１の周壁２１ｂの周方向に回転するようにハウジング２１が振動した場合に、周壁２１ｂに設けられた粒状体Ｄ０を激しく運動させることができる。そのため、効果的に消音器２の振動を減衰させることができる。

（実施の形態３）
前記実施の形態１及び２に係る消音器２では、多数の粒状体Ｄ０を収容した容器Ｄ１がハウジング２１の外側面に固定された形態である。これに対し、実施の形態３に係る消音器１０２では、ハウジング１２１内の空間が側壁１２１ａに略平行な隔壁２５によって複数の空間に仕切られているとともに、多数の粒状体Ｄ０がハウジング１２１の側壁１２１ａと隔壁２５との間の空間に収容されている。

図４は、実施の形態３に係る消音装置を説明するための概略断面図である。具体的に、図４は、ハウジング１２１の側壁１２１ａに平行な隔壁２５がハウジング１２１の内部に設置されているとともに、側壁１２１ａと隔壁２５との間に多数の粒状体Ｄ０が収容された形態を示す。図５は、図４のV−Ｖ線断面図である。

実施の形態３に係る消音装置は、消音器１０２と、消音器１０２に端部が接続された２本の排気管Ｐｉ、Ｐｏと、機械本体に連結された状態で消音器１０２を支持する支持部３とを備えている。前記各排気管Ｐｉ、Ｐｏ及び支持部３については、前記実施の形態１及び２と同様のため、説明を省略する。

消音器１０２は、図４及び図５に示されるように、排気音を低減させるための消音器本体１２０と、消音器本体１２０の振動を抑制するためのダンパ機構Ｄとを含む。本実施の形態のダンパ機構Ｄは、多数の粒状体Ｄ０のみから構成されている。

消音器本体１２０は、空間を囲む略円柱状の、つまり、中空のハウジング１２１と、ハウジング１２１内の空間を膨張室（消音用空間）１０２ａと多数の粒状体Ｄ０を収容するための収容室（粒状体用空間）１０２ａ’とに仕切る２枚の隔壁２５と、前記ハウジング１２１と各隔壁２５との間の空間をそれぞれ２つの空間に仕切る２枚の補助隔壁２６とを含む。

ハウジング１２１は、円筒状の周壁１２１ｂと、前記周壁１２１ｂの両端に設けられた一対の側壁１２１ａとを有する。前記ハウジング１２１内には、周壁１２１ｂと各側壁１２１ａとによって囲まれた空間が形成されている。

各隔壁２５は、前記ハウジング１２１内の両端にそれぞれ収容室１０２ａ´を形成する。具体的に、各隔壁２５は、それぞれが平板状の部材である。また、隔壁２５は、ハウジング１２１の側壁１２１ａに略平行な姿勢で設置されている。これら２枚の隔壁２５を設けることにより、２枚の隔壁２５とハウジング１２１の周壁１２１ｂとの間には、膨張室１０２ａが形成される。

このように、各収容室１０２ａ´は、隔壁２５によってハウジング１２１内が仕切られることにより隔壁２５とハウジング１２１の側壁１２１ａとの間に形成された空間である。後述の多数の粒状体Ｄ０は、この収容室２ａ´内に移動可能に収容されている。

また、各隔壁２５には、粒状体Ｄ０の粒径よりも小さな内径の通気孔（隔壁側通気孔）２５ａが複数形成されている。これら通気孔２５ａにより、膨張室１０２ａと収容室１０２ａ´とが連通する。詳しくは後述するが、各通気孔２５ａにより、膨張室１０２ａだけでなく収容室１０２ａ´も消音用の空間として利用可能となるため、消音器１０２の消音性能が向上する。

各補助隔壁２６は、前記各隔壁２５によって仕切られた収容室１０２ａ´を側面視で半円形の２つの収容室１０２ａ´に分割する。具体的に、各補助隔壁２６は、側壁１２１ａ及び隔壁２５に対して垂直な姿勢で、側壁１２１ａと隔壁２５とを連結する。また、各補助隔壁２６は、それぞれ周壁１２１ｂの軸線を含み水平な同一平面上に設けられている。これら補助隔壁２６が設けられていることによって、粒状体Ｄ０をハウジング１２１に対して分散して配置することができる。具体的に、本実施の形態では、ハウジング１２１内に４つの収容室１０２ａ´が形成されている。そのため、これら４つの収容室１０２ａ´内にそれぞれ多数の粒状体Ｄ０を収容することにより、ハウジング１２１に対して粒状体Ｄ０を分散して配置することができる。したがって、各収容室１０２ａ´に収容される粒状体Ｄ０の総量が比較的少なくても、効果的に振動を抑制することができる。また、本実施の形態では、隔壁２５、補助隔壁２６及びハウジング１２１内で粒状体Ｄ０の運動領域を制限することができる。そのため、粒状体Ｄ０の飛散を防止することができるとともに、粒状体Ｄ０と隔壁２５との摩擦及び衝突、粒状体Ｄ０と補助隔壁２６との摩擦及び衝突、又は粒状体Ｄ０とハウジング１２１との摩擦及び衝突によりエネルギーを吸収することができる。加えて、隔壁２５とハウジング１２１の一部とを利用して、粒状体Ｄ０を収容するための空間である収容室１０２ａ´が形成されている。そのため、ダンパ機能を付与することに伴う消音器２の重量の増加を抑えることができる。

また、各補助隔壁２６には、粒状体Ｄ０の粒径よりも小さな内径の通気孔（補助隔壁側通気孔）２６ａが複数形成されている。これら通気孔２６ａにより、補助隔壁２６を挟んで配置される収容室１０２ａ´同士が互いに連通する。詳しくは後述するが、各通気孔２６ａにより、膨張室１０２ａだけでなく収容室１０２ａ´も消音用の空間として利用可能となるため、消音器１０２の消音性能が向上する。

以下、前記消音器１０２の消音効果について説明する。

流体機関から排出された排気ガスは、排気管Ｐｉから消音器１０２の膨張室１０２ａへ流入する。この排気ガスの流入に伴い排気管Ｐｉを介して伝播する音波の一部は、前記実施の形態１で説明したように、断面の変化する各箇所で排気ガスの流通方向とは異なる方向に向かう。そして、音波は、ハウジング１２１内で無秩序に反射を繰り返す。ここで、本実施の形態では、各通気孔２５ａ、２６ａが設けられている。そのため、ハウジング１２１内で反射する音波は、膨張室１０２ａから各通気孔２５ａ、２６ａを通じて収容室１０２ａ´内にも伝播して、当該収容室１０２ａ´内でも反射を繰り返す。このように、本実施の形態では、隔壁２５及び補助隔壁２６を形成することによりハウジング１２１内の構造を複雑にしつつ、各通気孔２５ａ、２６ａを設けることによりハウジング１２１内全体に音波を拡散させることができる。したがって、消音器本体１２０の外側にダンパ機構Ｄを設ける場合と比較して、消音性能の向上を図ることができる。

また、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、ダンパ機構Ｄの多数の粒状体Ｄ０がハウジング１２１の側壁１２１ａに沿うように設けられている。そのため、支持部３を介して加えられた振動によりハウジング１２１の側壁１２１ａが傾くようにハウジング１２１が振動する場合に、側壁１２１ａに設けられた粒状体Ｄ０を激しく運動させることができる。したがって、効果的に消音器１０２の振動を減衰させることができる。

（実施の形態４）
前記実施の形態３に係る消音器１０２では、ハウジング１２１内の空間が側壁１２１ａに略平行な隔壁２５によって仕切られているとともに、多数の粒状体Ｄ０がハウジング１２１の側壁１２１ａと隔壁２５との間の収容室（粒状体用空間）１０２ａ’に収容されている。これに対し、実施の形態４に係る消音器２０２では、ハウジング２２１内の空間が周壁２２１ｂに略平行な隔壁２３によって仕切られているとともに、多数の粒状体Ｄ０がハウジング２２１の周壁２２１ｂと隔壁２３との間の収容室（粒状体用空間）２０２ａ’に収容されている。

図６は、実施の形態４に係る消音器２０２を説明するための概略断面図である。具体的に、図６は、ハウジング２２１の周壁２２１ｂに平行な隔壁２３がハウジング２２１の内部に設置されているとともに、周壁２２１ｂと隔壁２３との間に多数の粒状体Ｄ０が収容された形態を示す。図７は、図６のVII−VII線断面図である。

図６及び図７に示されるように、実施の形態４に係る消音装置は、消音器２０２と、消音器２０２に端部が接続された２本の排気管Ｐｉ、Ｐｏと、機械本体に連結された状態で消音器２０２を支持する支持部３とを備えている。前記各排気管Ｐｉ、Ｐｏ及び支持部３については、前記実施の形態１〜３と同様のため、説明を省略する。

消音器２０２は、排気音を低減させるための消音器本体２２０と、消音器本体２２０の振動を抑制するためのダンパ機構Ｄとを含む。本実施の形態のダンパ機構Ｄは、多数の粒状体Ｄ０のみから構成されている。

消音器本体２２０は、空間を囲む略円柱状の、つまり、中空のハウジング２２１と、ハウジング２２１内の空間を膨張室（消音用空間）２０２ａと多数の粒状体Ｄ０を収容するための収容室（粒状体用空間）２０２ａ´とに仕切る略円筒状の隔壁２３と、前記ハウジング２２１と隔壁２３との間の空間を４つの空間に仕切る４枚の補助隔壁２４とを含む。

ハウジング２２１は、円筒状の周壁２２１ｂと、前記周壁２２１ｂの両端に設けられた一対の側壁２２１ａとを有する。前記ハウジング２２１内には、周壁２２１ｂと各隔壁２２１ａとのによって囲まれた空間が形成されている。

隔壁２３は、前記ハウジング２２１の周壁２２１ｂとの間でハウジング２２１内に全周にわたり収容室２０２ａ´を形成する。具体的には、隔壁２３は、前記ハウジング２２１の周壁２２１ｂと同心に配置されることにより周壁２２１ｂと略平行に設けられている。その結果、ハウジング２２１内の空間は、隔壁２３より内方の空間である膨張室（消音用空間）２０２ａと、隔壁２３と周壁２２１ｂとの間の空間である収容室（粒状体用空間）２０２ａ’とに仕切られている。

また、隔壁２３には、粒状体Ｄ０の粒径よりも小さな内径の通気孔（隔壁側通気孔２３ａ）２３ａが複数形成されている。これら通気孔２３ａにより、膨張室２０２ａと収容室２０２ａ´とが連通する。詳しくは後述するが、各通気孔２３ａにより、膨張室２０２ａだけでなく収容室２０２ａ´も消音用の空間として利用可能となるため、消音器２０２の消音性能が向上する。

各補助隔壁２４は、前記各壁２３によって仕切られた収容室２０２ａ´をハウジング２２１の周方向で４つの収容室２０２ａ´に分割する。具体的に、各補助隔壁２４は、側壁２２１ａ及び隔壁２３に対して垂直な姿勢で、側壁２２１ａと隔壁２３とを連結する。また、各補助隔壁２４は、ハウジング２２１の周方向で９０°ごとに等間隔に配置されている。これら補助隔壁２４が設けられていることによって、粒状体Ｄ０をハウジング２２１に対して分散して配置することができる。具体的に、本実施の形態では、ハウジング２２１内に４つの収容室２０２ａ´が形成されている。そのため、これら４つの収容室２０２ａ´内にそれぞれ多数の粒状体Ｄ０を収容することにより、ハウジング２２１に対して粒状体Ｄ０を分散して配置することができる。したがって、各収容室２０２ａ´に収容される粒状体Ｄ０の総量が比較的少なくても、効果的に振動を抑制することができる。また、本実施の形態では、各壁２３及び補助隔壁２６内で粒状体Ｄ０の運動領域を制限することができる。そのため、粒状体Ｄ０の飛散を防止することができるとともに、粒状体Ｄ０と隔壁２３との摩擦及び衝突、粒状体Ｄ０と補助隔壁２４との摩擦及び衝突、又は、粒状体Ｄ０とハウジング２２１との摩擦及び衝突によりエネルギーを吸収することができる。加えて、各壁２３とハウジング２２１の一部とを利用して粒状体Ｄ０を収容するための空間である収容室２０２ａ´が形成されている。そのため、ダンパ機能を付与することに伴う消音器２０２の重量の増加を抑えることができる。前記ダンパ機構Ｄの多数の粒状体Ｄ０は、収容室２０２ａ´内で移動可能に各収容室２０２ａ´内に収容されている。すなわち、粒状体Ｄ０は、周壁２２１ｂに沿うように配置される。

また、各補助隔壁２４には、粒状体Ｄ０の粒径よりも小さな内径の通気孔（補助隔壁側通気孔）２４ａが複数形成されている。これら通気孔２４ａにより、補助隔壁２４を挟んで配置される収容室２０２ａ´同士が互いに連通する。詳しくは後述するが、各通気孔２４ａにより、膨張室２０２ａだけでなく収容室２０２ａ´も消音用の空間として利用可能となるため、消音器２０２の消音性能が向上する。

以下、前記消音器２０２の消音効果について説明する。

流体機関から排出された排気ガスは、排気管Ｐｉから消音器２０２の膨張室２０２ａへ流入する。この排気ガスの流入に伴い排気管Ｐｉを介して伝播する音波の一部は、前記実施の形態１で説明したように、断面の変化する各箇所で排気ガスの流通方向とは異なる方向に向かう。そして、音波は、ハウジング２２１内で無秩序に反射を繰り返す。ここで、本実施の形態では、各通気孔２３ａ、２４ａが設けられている。そのため、ハウジング２２１内で反射する音波は、膨張室２０２ａから各通気孔２３ａ、２４ａを通じて収容室２０２ａ´内にも伝播して、当該収容室２０２ａ´内でも反射を繰り返す。このように、本実施の形態では、隔壁２３及び補助隔壁２４を形成することによりハウジング２２１内の構造を複雑にしつつ、各通気孔２３ａ、２４ａを設けることによりハウジング２２１内全体に音波を拡散させることができる。したがって、消音器本体２２０の外側にダンパ機構Ｄを設ける場合と比較して、消音性能の向上を図ることができる。

また、本実施の形態では、実施の形態２と同様に、ダンパ機構Ｄの多数の粒状体Ｄ０が、ハウジング２２１の周壁２２１ｂに沿うように設けられている。そのため、支持部３を介して加えられた振動により、ハウジング２２１の周壁２２１ｂの周方向に回転するようにハウジング２２１が振動する場合に、周壁２２１ｂに設けられた粒状体Ｄ０を激しく運動させることができる。したがって、効果的に消音器２０２の振動を減衰させることができる。

以上の実施の形態によれば、ハウジング２２１の振動を受けて運動する多数の粒状体Ｄ０を含むダンパ機構Ｄによって、消音器２０２の振動が抑制される。つまり、ハウジング２２１に外部から力が加わると、ハウジング２２１に加わった力は、ハウジング２２１から粒状体Ｄ０に伝達される。そして、粒状体Ｄ０に力が伝達すると、粒状体Ｄ０は運動し始める。このとき、粒状体Ｄ０が互いに擦れ合って運動エネルギーの一部が失われる。また、粒状体Ｄ０が互いに衝突し合って運動エネルギーの一部が失われる。このようにして、ハウジング２２１に加わったエネルギーは、粒状体Ｄ０を介して摩擦や衝突によって著しく減衰していく。したがって、消音器２０２の振動に応じて適宜粒状体Ｄ０を運動させるので、消音器２０２の固有振動数に係わらず、消音器２０２の振動を抑制することができる。また、消音器本体２２０に対して、ダンパ機能を付与するための複雑な設計作業を省くことができる。

なお、前記実施の形態では、容器Ｄ１、隔壁２３、２５又は補助隔壁２４、２６によって隔てられた空間内に多数の粒状体Ｄ０が収容された形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、隔壁などが設置されていない消音器本体２０、１２０のハウジング２１内に、単に多数の粒状体Ｄ０が収容されていてもよい。

また、上記実施の形態では、排気管に設けられる消音器について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、吸気管に設けられる消音器であってもよい。さらに、吸気管や排気管に限定されるものではなく、例えば、特定の機器にガスを循環させるための環状の管路に適用することもできる。具体的に、環状の管路の途中部に前記実施形態に係る消音器を設けることにより前記環状の管路を介して伝播する騒音を低減することができる。

また、上記実施の形態では、ダンパ機構Ｄがハウジング２１、１２１、２２１の側壁２１ａ、１２１ａ、２２１ａ又は周壁２１ｂ、１２１ｂ、２２１ｂに設けられる形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ダンパ機構Ｄがハウジング２１、１２１、２２１の側壁２１ａ、１２１ａ、２２１ａ及び周壁２１ｂ、１２１ｂ、２２１ｂの双方の設けられる形態であってもよい。この場合、ハウジング２１、１２１、２２１の周壁２１ｂ、１２１ｂ、２２１ｂに沿って転がるような振動モード及びハウジング２１、１２１、２２１の側壁２１ａ、１２１ａ、２２１ａが傾くような振動モードの双方の振動モードに対して、振動を抑制する機能を効果的に発揮させることができる。

また、上記実施の形態では、消音器本体２０、１２０、２２０とダンパ機構Ｄとを有する消音器２、１０２、２０２について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、容器Ｄ１内に多数の粒状体Ｄ０が収容されたダンパを既存の消音器の消音器本体に後付けしてもよい。この場合、消音器本体の固有振動数にかかわらず消音器本体の振動を抑制することができるダンパを極めて簡素な構造で実現することができる。また、本発明に係るダンパを既存の消音器本体に後付けで固定することにより、簡単に既存の消音器本体を改良することもできる。さらに、消音器とダンパとを別個に製造することができるので、製造効率がよい。

以下、建設機械のエンジンの排気管に消音器を設けた場合における振動低減効果について確認する。具体的に、前記消音器を加振機で振動させるとともに、消音器には粒状体が設けられている。

<実験方法>
加振機は、支持部３を介して略円筒形の消音器２に連結されている。この加振機により所定の方向の振動（２０〜１５０Ｈｚの掃引正弦波）が与えられた。そして、支持部３に発生する応力の最大値で振動低減効果を評価した。ダンパ機構Ｄとしては、実施の形態１〜２に示されるような容器Ｄ１内に粒状体Ｄ０が収容されたものであって、表１に示されるものを用いている。

（実施例１）
図８に示される消音器２では、６つのダンパ機構Ｄがハウジング２１の各側壁２１ａの外側表面に３個ずつ接着剤で固定されている。この消音器２について、加振機により支持部３に対して水平方向（周壁２１ｂの軸線と略平行する方向）の振動Ｆ１を与える。具体的に、軸線Ｌ１を中心として側壁２１ａが傾くように振動する振動モードＭ１を発生させた。なお、軸線Ｌ１は、周壁２１ｂの軸線方向及び支持部３の支持方向に略垂直な方向に延びる軸である。

（実施例２）
図９に示される消音器２では、５つのダンパ機構Ｄがハウジング２１の周壁２１ｂの外側表面に接着剤で固定されている。この消音器２について、加振機により支持部３に対して鉛直方向（支持部３による支持方向と略平行する方向）の振動Ｆ２を与える。具体的に、軸線Ｌ２を中心として周壁２１ｂの周方向に振動する振動モードＭ２を発生させた。なお、軸線Ｌ２は、周壁２１ｂの軸線と略平行する方向に延びる軸である。

（比較例１）
ダンパ機構Ｄが設けられていない消音器２について、加振機により支持部３に対して水平方向（周壁２１ｂの軸線と略平行する方向）の振動Ｆ１を与える。具体的に、軸線Ｌ１を中心として側壁２１ａが傾くように振動する振動モードＭ１を発生させた。

（比較例２）
ダンパ機構Ｄが設けられていない消音器２について、加振機により支持部３に対して鉛直方向（支持部３による支持方向と略平行する方向）の振動Ｆ２を与える。具体的に、軸線Ｌ２を中心として周壁２１ｂの周方向に振動する振動モードＭ２を発生させた。

<実験結果>

表２において、消音器２を水平方向に振動させた実施例１の最大応力と比較例１の最大応力とを比較する。実施例１の最大応力は、ダンパ機構Ｄを設けたことで比較例１より約４６％低減させることができた。

また、消音器２を鉛直方向に振動させた実施例２の最大応力と比較例２の最大応力とを比較する。実施例２の最大応力は、ダンパ機構Ｄを設けたことで比較例２より約１７％低減させることができた。

Ｄ ダンパ機構
Ｄ０ 粒状体
Ｄ１ 容器
Ｍ１、Ｍ２ 振動モード
Ｐｉ 排気管
Ｐｏ 排気管
２、１０２、２０２ 消音器
２ａ、１０２ａ、２０２ａ 膨張室
２ａ´、１０２ａ´、２０２ａ´ 収容室
３ 支持部
２０、１２０、２２０ 消音器本体
２１、１２１、２２１ ハウジング
２１ａ、１２１ａ、２２１ａ 側壁
２１ｂ、１２１ｂ、２２１ｂ 周壁
２３、２５ 隔壁
２４、２６ 補助隔壁
２３ａ、２５ａ 通気孔（隔壁側通気孔）
２４ａ、２６ａ 通気孔（補助隔壁側通気孔）

Claims (7)

1. ガスを流通させるための管路の途中部に設けられ、前記管路を介して伝播される騒音を低減させるための消音用空間が形成された消音器本体と、
   前記消音器本体の振動を受けて運動する多数の粒状体を含み、前記多数の粒状体の運動により前記消音器本体の振動を減衰させるダンパ機構とを有し、
   前記消音器本体は、空間を囲むハウジングと、前記ハウジング内の空間を前記消音用空間と前記多数の粒状体を収容するための粒状体用空間とに仕切る隔壁とを有する、消音器。
2. 前記隔壁には、前記多数の粒状体の粒径よりも小さな内径を持つ複数の隔壁側通気孔が形成されている、請求項１に記載の消音器。
3. 前記消音器本体は、前記粒状体用空間をさらに複数の空間に仕切る補助隔壁を備えている、請求項１又は２に記載の消音器。
4. 前記補助隔壁には、前記多数の粒状体の粒径よりも小さな内径を持つ複数の補助隔壁側通気孔が形成されている、請求項３に記載の消音器。
5. ガスを吸引又は導出する流体機関を有する機械に設けられる消音装置であって、
   前記流体機関に接続され、前記流体機関に吸引されるガス又は前記流体機関から導出されるガスを流通させるための管と、
   前記管の途中部に設けられた請求項１〜４のいずれか１項に記載の消音器と、
   前記機械の所定の位置に配置されるように、前記消音器を前記機械に支持可能な支持部とを有する、消音装置。
6. 前記消音器本体は、筒状の周壁と、前記周壁の両端に設けられた一対の側壁とを含み、
   前記支持部は、前記消音器本体の周壁に連結され、前記消音器本体の側壁が前記支持部を支点として前記周壁の軸方向と直交する方向に振動するモードを有するように前記消音器を支持し、
   前記ダンパ機構は、前記側壁に設けられる、請求項５に記載の消音装置。
7. 前記消音器本体は、筒状の周壁と、前記周壁の両端に設けられた一対の側壁とを含み、
   前記支持部は、前記消音器本体の周壁に連結され、前記消音器本体の周壁が前記支持部を支点として前記周壁の周方向に振動するモードを有するように前記消音器を支持し、
   前記ダンパ機構は、前記周壁に設けられる、請求項５又は６に記載の消音装置。

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