JP7103833B2 - 複合消音器およびその検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気中の騒音を低減するための消音器に関する。特に、複数の共鳴型消音器が設けられた複合消音器に関する。

共鳴型消音器は、共鳴現象を利用して、特定の周波数近辺の騒音を低減できる。共鳴型消音器がダクトシステムなどに適用されると、ダクト内部の空間を伝播する騒音が低減される。例えば、共鳴型消音器は内燃機関の吸気システムに装着して使用できる。また、共鳴型消音器は、空調装置や空冷装置の送風系に装着して使用できる。また、複数の共鳴型消音器を一体化し、複合消音器として、これら空気を送るシステムの騒音低減に利用することもできる。

上記複合消音器は、例えば、ブロー成型を利用して形成することができる。ブロー成型を利用して共鳴型消音器や複合消音器を製造すると、屈曲した形態の管体状の共鳴管や、連通管と容積室が一体化されたレゾネータを、効率的に製造することができる。例えば、特許文献１には、共鳴箱内に支柱を一体に形成したレゾネータが開示されており、当該レゾネータは、共鳴箱自体の剛性が高く、共鳴音が増幅されることを防止できる。

特開２０１１－１７９３９３号公報

ところで、ブロー成型を利用して共鳴型消音器、例えばレゾネータを製造する場合には、ブロー成型の性質上、共鳴型消音器の内部空間の形状を直接コントロールすることができない。例えば、ブロー成型の際に肉厚の大小や偏りが生じると、共鳴型消音器の内部空間の容積や径が変化してしまうため、共鳴周波数がばらつくことになる。共鳴周波数がばらつくと、狙いとする消音効果が十分に得られなくなるおそれがある。

特に、複数の共鳴型消音器が一体化された複合消音器をブロー成型を利用して製造しようとする場合には、複合消音器が大型化しやすいこともあり、肉厚の偏りが生じやすくなり、共鳴周波数が目標値に対する許容範囲から外れやすくなる。

本発明の目的は、複数の共鳴型消音器が一体化された複合消音器をブロー成型を利用して製造する際に、肉厚に偏りが生じたことを簡便な手段で検知できるような複合消音器を提供することにある。

発明者は、鋭意検討の結果、以下のことを知見した。ブロー成型される複数の共鳴型消音器の間に支持部を設けておき、支持部で支持した際に、支持部の両側の共鳴型消音器の重量がバランスして、やじろべえのように支持部を支点として所定の姿勢で静置可能なように、複合消音器を構成しておく。ブロー成型の際に肉厚が偏って一方の共鳴型消音器が軽くなり他方の共鳴型消音器が重くなったりすると、重量バランスが崩れ、支持部で支えた際の姿勢が変化する。この姿勢の違いにより、肉厚の偏りが起こっていることがわかる。そして、発明者はこの知見に基づいて本発明を完成させた。

本発明は、複数の共鳴型消音器が設けられると共に、ブロー成型を利用して一体成形された複合消音器であって、前記複合消音器の中央部には、凹入形状もしくは突出形状を有する支持部が設けられており、前記支持部は、前記複数の共鳴型消音器の間に配置されており、支持部をやじろべえの支点のように支持することにより、支持部に対し一方の側に位置する共鳴型消音器の重量と、支持部に対し他方の側に位置する共鳴型消音器の重量が互いにつり合い、前記複合消音器が、支持部を支点として所定の姿勢で静置される、とともに、複合消音器の全体形状が、偏平形状であって、その厚み寸法が、長手方向や幅方向の長さよりも小さくされており、複合消音器の重心位置が、支持部に対し、厚み方向にオフセットしている、複合消音器である（第１発明）。

第１発明において、好ましくは、複合消音器は、全体形状が湾曲状もしくは屈曲状に形成されている（第２発明）。

また、第１発明において、好ましくは、前記共鳴型消音器が２つ設けられており、共鳴型消音器が支持部を挟んで互いに対称な位置に配置されている（第３発明）。

また、本発明は、第１発明の複合消音器を検査する方法であって、複合消音器の支持部がやじろべえの支点となるように、支持部を支持部材により支持し、静置される複合消音器の姿勢と設計上の姿勢とを比較することにより、製造された複合消音器の肉厚の偏りを検知する、複合消音器の検査方法である（第４発明）。

本発明の複合消音器（第１発明）やかかる複合消音器の検査方法（第４発明）によれば、量産工程において複合消音器が製造された後に、複合消音器を支持部で支持してバランスさせた際の姿勢を確認することで、一方の共鳴型消音器の肉厚と他方の共鳴型消音器の肉厚が偏っていることを検知できる。それにより、肉厚の偏りが生じていて共鳴周波数のばらつきが生じやすい製品が製造されたことを効率的に発見できる。さらに、第１発明のように、複合消音器の重心位置が、支持部からオフセットしていると、静置される姿勢が安定化しやすく、簡便な器具により肉厚の偏りが発見できる。また、さらに第１発明のように、複合消音器が偏平形状であり、重心位置が、支持部に対し、厚み方向にオフセットしている場合には、周波数のばらつきが大きくなりやすい製品を効率的に発見することができる。

また、さらに第２発明のように、複合消音器は、全体形状が湾曲状もしくは屈曲状に形成されていると、静置される姿勢がより安定化しやすくなる。

また、第３発明のように、前記共鳴型消音器が２つ設けられており、共鳴型消音器が支持部を挟んで互いに対称な位置に配置されている場合には、両側の共鳴型消音器の重量バランスを取る設計がしやすい。

第１実施形態の複合消音器の構造を示す一部断面図。 第１実施形態の複合消音器をダクトに取り付けた状態を示す外観図。 第１実施形態の複合消音器の肉厚の偏りを検査する工程を示す断面図。 第２実施形態の複合消音器の構造を示す一部断面図。

以下図面を参照しながら、自動車の内燃機関の吸気系に用いられる消音装置を例として、複合消音器の実施形態について説明する。なお、発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。
ここで、複合消音器とは、複数の共鳴型消音器が合体されて一体に設けられた消音器のことである。それぞれの共鳴型消音器が有する共鳴周波数は、同じであってもよいし互いに異なっていてもよい。

図１に第１実施形態の複合消音器の構造を一部断面図とＸ－Ｘ断面図で示す。以下の説明では、説明の便宜上、図中のＸ方向を「長手方向」と呼び、図中のＹ方向を「幅方向」と呼び、図中のＺ方向を「厚み方向」もしくは「上下方向」と呼ぶが、これは、複合消音器が使用される際の向き等を限定するものではない。

複合消音器１には、複数の共鳴型消音器１１，１２，１３が一体化して設けられている。共鳴型消音器の数は特に限定されないが、典型的には、２つないし４つである。共鳴型消音器の種類は特に限定されず、連通管と容積室を有するレゾネータ（ヘルムホルツ型レゾネータ）であってもよいし、サイドブランチとも呼ばれる１／４波長共鳴管等であってもよい。本実施形態の複合消音器１は、１つのレゾネータ１１と２つのサイドブランチ１２，１３を有している。

複合消音器１は、公知のブロー成型を利用して一体成形されている。即ち、ブロー成型によりそれぞれが中空形状に形成された共鳴型消音器１１，１２，１３は、中実の板状の部分（接続部１６）によって互いに接続されて、一体に形成されている。複合消音器１は、ブロー成型可能な熱可塑性樹脂組成物により形成されている。熱可塑性樹脂組成物は特に限定されないが、典型的にはポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂などを主体とする熱可塑性樹脂組成物である。

複合消音器１の中央部には、凹入形状もしくは突出形状を有する支持部１５が設けられている。支持部１５は、複数の共鳴型消音器の間に配置されている。本実施形態においては、サイドブランチ１２，１３がレゾネータ１１と接続される部分の接続部１６が、支持部１５を兼ねている。本実施形態においては、Ｘ－Ｘ断面図における上下方向に関し、支持部１５は、複合消音器１の下面から上方に向かって凹入する形態に設けられている。また、本実施形態では、支持部１５は複合消音器１の幅方向に延在するよう、直線状に設けられている。

ここで、支持部とは、後述する肉厚偏りの検査工程において、やじろべえの支点となるべき部分のことである。支持部の具体的形状は、線状であってもよいし、点状であってもよい。支持部が凹入形状である場合には、板状もしくは棒状の支持部材によって、下側から、支持部を支持することで、支持部がやじろべえの支点として機能する。また、支持部が突出形状の場合には、突出部の下端に支持部材の支持面を当接させて支持することで、支持部がやじろべえの支点として機能する。さらに、支持部が凹入形状である場合には、凹入部に貫通穴を設け、この貫通穴を利用して、複合消音器１を吊り下げて支持して、支持部がやじろべえの支点として機能するようにしてもよい。なお、支持部と支持部材の接触は、厳密な点接触や線接触である必要はなく、やじろべえのような動きが許容されるのであれば、面接触であってもよい。

複合消音器１は、支持部１５を中心として、長手方向に隔たって配置された共鳴型消音器１１，１２，１３が、互いに重量のバランスが取れるように構成されている。すなわち、図３（ａ）に示すように、支持部１５を支持部材Ｓにより支持することにより、支持部１５に対し一方の側（図３の長手方向の右側）に位置する共鳴型消音器（レゾネータ１１）の重量と、支持部１５に対し他方の側（図３の長手方向の左側）に位置する共鳴型消音器（サイドブランチ１２，１３）の重量が互いにつり合い、複合消音器１が、支持部１５を支点として所定の姿勢で静置されるように、複合消音器１は構成されている。

必須ではないが、本実施形態においては、支持部１５を支持部材Ｓにより支持した際に、複合消音器１がほぼ水平となる姿勢で静置されるように、支持部１５と複合消音器１の重心位置が設定されている。即ち、複合消音器１の重心位置ＣＧが、支持部１５からオフセットしている。特に、本実施形態の場合には、複合消音器の長手方向や幅方向が水平方向にほぼ一致するように複合消音器を置いた際に、重心位置ＣＧが、支持部１５から上下方向にオフセットしている。これにより、支持部１５を支点としてやじろべえのように支持すると、複合消音器１がほぼ水平な姿勢でバランスして静置されることになる。

複合型消音器１を設計／製造する際には、所定の肉厚で複合型消音器１が製造された際に、上記重心位置ＣＧと支持部１５の位置関係が実現されるように、設計／製造される。

複合消音器１の全体形状は、特に限定されず、本実施形態の複合消音器１のように、偏平形状であってもよい。偏平形状である場合には、全体形状の厚み寸法が、全体形状の長手方向や幅方向の長さよりも小さくされており、重心位置ＣＧが、支持部１５に対し、厚み方向にオフセットしていることが好ましい。これにより、支持部１５を支点としてやじろべえのように支持すると、複合消音器１がほぼ水平な姿勢でバランスして静置されることになる。

複合消音器１の全体形状が偏平形状である場合には、全体形状は本実施形態のように平板状であってもよいし、後述する他の実施形態のように湾曲、屈曲した形状であってもよい。全体形状が屈曲状、湾曲状であれば、重心位置ＣＧを支持部から厚み方向にオフセットして配置しやすい。

本実施形態の複合消音器１のように、全体形状が長手方向に長く幅方向に短い板状である場合には、支持部１５が複合消音器１の長手方向の中央部に設けられることが好ましい。また、この場合、支持部１５を線状の支持部とするのであれば、線状の支持部は幅方向に延在するように設けられることが好ましい。

なお、個々の共鳴型消音器１１，１２，１３の具体的形状や、ダクト等との接続部分の形状は特に限定されない。本実施形態においては、レゾネータ１１は扁平な形状の容積室を有し、円筒状の連通管を有している。また、本実施形態においては、サイドブランチ１２，１３は、末端部が閉じられた屈曲円筒状に形成されている。

本実施形態の複合消音器１の使用形態について説明する。自動車等の内燃機関の吸気系に適用される場合には、複合消音器１は、例えば、ダクト２に接続されて使用される。図２には、ダクト２に複合消音器１が接続された状態を示す。この例では、ダクト２は中空の管体であり、ダクトの左側端部は空気の吸い込み口として拡径形状とされており、ダクトの右側端部は、他のダクト部材や、エアクリーナ、コネクタ部材等に接続されて、使用される。ダクト２と複合消音器１の接続部では、共鳴型消音器１１，１２，１３の内部空間が、ダクト２の内部空間と連通するように、両者が接続されている。これにより、ダクト２の内部空間を伝播する騒音が、共鳴型消音器１１，１２，１３により消音される。

図２の例では、複合消音器１をダクト２に接続したが、接続対象はダクトに限定されず、エアクリーナであってもよい。また、複合消音器１の適用対象は内燃機関の吸気系に限定されず、空調装置のダクトやケース部材であってもよく、２次電池等の空冷システムのダクト部材やケース部材であってもよい。

上記実施形態の複合消音器１は、ブロー成型法を利用して製造できる。ブロー成型法は公知である。複合消音器１の形状が長手方向に長く幅方向に短い形状である場合には、パリソンの押し出し方向と複合消音器の長手方向が一致するように成形金型等を配置して、ブロー成型工程を実行してもよいが、パリソンの押し出し方向と複合消音器の幅方向が一致するように成形金型等を配置して、ブロー成型工程を実行してもよい。

ブロー成型にあたっては、通常のブロー成型工程と同様に、複合消音器が完成した際に各部の肉厚が、設計で意図した肉厚に極力近づくように、各種成形条件等を調整することが好ましい。

ブロー成型工程が完了した後に、成形体から不必要な部分、例えばバリなどを除去し、共鳴型消音器１１，１２，１３がダクトに接続される部分を開口させて、上記実施形態の複合消音器１が完成する。

得られた複合消音器１の肉厚の偏りを検査する工程について説明する。この工程では、例えば、図３に示すように、支持部材Ｓが準備され、支持部材Ｓに複合消音器１の支持部１５が接触するように、複合消音器１が置かれる。支持部材Ｓの形状は特に限定されないが、支持部材により下から複合消音器１を支持する場合には、典型的には、支持部材Ｓは板状もしくは棒状である。支持部材Ｓが支持部１５に当接する部分は、とがった形状とされることが好ましい。

支持部材Ｓに複合消音器１の支持部１５を接触させ、複合消音器１が置かれると、支持部１５の部分を支点として、複合消音器１がやじろべえのように静置される。ここで、複合消音器１の肉厚に偏りがなければ、検査対象の複合消音器１の重心位置は、概ね設計したとおりの重心位置に来るので、この場合には、図３（ａ）に示すように、支持部１５に対し一方の側の共鳴型消音器１１の重量と、支持部１５に対し他方の側の共鳴型消音器１２，１３の重量とがつりあい、複合消音器１が所定の姿勢（この場合は、ほぼ水平な姿勢）で、支持部材Ｓの上に静置されることになる。

一方、製造条件が不適切であったことなどを原因として、成形体の肉厚にばらつきや偏りが生じた場合には、以下のようになる。図３（ｂ）には、図の右側に位置する共鳴型消音器１１の側の肉厚が薄く、図の左側に位置する共鳴型消音器１２，１３の側の肉厚が厚くなってしまった場合を示している。この場合には、共鳴型消音器１２，１３の側が重くなるため、共鳴型消音器１２，１３の側が下側に下がった状態に傾いて、支持部材Ｓ上に複合消音器１が静置されることになる。

従って、この検査を行うことにより、支持部材Ｓ上に複合消音器１を静置した際の、つり合いの姿勢を調べることにより、肉厚の偏りが生じている製品を発見することができる。また、支持部材Ｓ上に複合消音器１を安定的に静置することが難しく、支持部材Ｓから複合消音器が落下してしまうような場合は、肉厚の偏りがかなり大きい製品であることがわかる。
そして、肉厚のかたよりが発見された場合には、製造条件を再調整し、肉厚のかたよりを減らしていけば、肉厚が偏っていたり共鳴周波数がばらついた複合消音器が製造されてしまうことを抑制でき、製造の効率が高められる。

上記複合消音器１の作用及び効果について説明する。
複合消音器１では、支持部１５が複数の共鳴型消音器の間に配置されており、支持部１５を支持することにより、支持部に対し一方の側に位置する共鳴型消音器１１の重量と、支持部に対し他方の側に位置する共鳴型消音器１２，１３の重量が互いにつり合い、複合消音器１が、支持部１５を支点として所定の姿勢で静置されるよう構成されているので、図３に示したように、支持部材Ｓに支持部１５を接触させて支持した際の姿勢を調べることで、肉厚に偏りが生じていることを発見できる。

そして、複合消音器の支持部がやじろべえの支点となるように、支持部を支持部材により支持し、静置される複合消音器の姿勢と設計上の姿勢とを比較することにより、製造された複合消音器の肉厚の偏りを検知するようにすれば、肉厚に偏りがある複合消音器を効率的に発見する検査ができる。

共鳴型消音器をブロー成型を利用して製造する場合、肉厚が変化したり、偏りがあったりすると、共鳴周波数に変化が出やすい。これは、ブロー成型では、共鳴型消音器の内部空間の形状（容積や断面積、長さ等）を、金型により直接成型することができないからである。
製品の肉厚に偏りが生じていると、共鳴周波数がばらついていることも多いので、上記複合消音器１であれば、図３のような検査をすることで、共鳴周波数がばらつきやすい製品が製造されたことを、簡単な検査で効率的に発見できる。

また、複合型消音器１の重心位置ＣＧが、支持部１５からオフセットして配置されている場合には、支持部材Ｓ状に複合型消音器１を静置する際の姿勢が安定化しやすくなる。これにより、簡便な器具により肉厚の偏りが効率的に発見できる。

また、複合消音器１が、偏平形状であり、その厚み寸法が、長手方向や幅方向の長さよりも小さくされていて、重心位置ＣＧが、支持部１５に対し、厚み方向にオフセットしている場合には、検査工程において図３のように支持部１５で支持した際の姿勢が、長手方向や幅方向が水平方向におおむね合致する姿勢になる。そして、肉厚の偏りによって生ずる重心位置の変化が、姿勢の傾き（水平方向からどの程度傾くかという傾きの程度）に現れやすくなる。共鳴型消音器が偏平形状であると肉厚のばらつきが共鳴周波数のばらつきに影響しやすくなるが、そうした周波数のばらつきが大きくなりやすい製品をより効率的に発見することができる。

発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。

上記実施形態の説明では、複合消音器が、空気が通流するダクトやエアクリーナ、ケース等に接続されて使用される例について説明したが、複合消音器の適用対象はこうした送風系を伴うシステムに限定されない、複合消音器は、閉じた空間の消音に使用することもでき、例えば、自動車用のタイヤの内部でホイールに取り付けられて使用される、いわゆるホイールレゾネータとしても利用可能である。このようなホイールレゾネータは公知である。

図４には、複合消音器の第２実施形態を示す。この実施形態の複合消音器３は、ホイールレゾネータとして使用されるものである。
この実施形態では、２つの共鳴型消音器３１，３２が設けられており、共鳴型消音器が支持部３５を挟んで互いに対称な位置に配置されている。この実施形態における共鳴型消音器はいずれもレゾネータである。２つの共鳴型消音器が支持部３５を挟んで互いに対称な位置に配置されていると、両側の共鳴型消音器の重量バランスを取る設計がしやすい。

また、この実施形態では、複合型消音器３は、全体形状が湾曲状に形成されている。このような湾曲状にされていると、複合消音器の重心位置ＣＧを支持部３５から所定の距離オフセットさせる設計がしやすくなるので、両側の共鳴型消音器の重量バランスを取る設計がしやすくなる。この実施形態では、複合型消音器を湾曲状としたが、屈曲状とすることによっても、同様に、重心位置を支持部からオフセットさせる設計がしやすくなる。このような複合消音器は、静置される姿勢がより安定化しやすくなる。

また、この実施形態では、支持部３５が突出形状を有するように設けられている。即ち、複合型消音器３において、２つの共鳴型消音器３１，３２は、板状の接続部３６により接続一体化されており、支持部３５が、接続部３６の下面から下側に向かって突出するように、凸条の形態で設けられている。そして図４のＸ－Ｘ断面図に示すように、複合型消音器３の重心位置ＣＧは接続部３６の下側に来るようにされている。

この実施形態においても、製造された複合消音器３の支持部３５がやじろべえの支点となるように、支持部３５を所定の支持部材により支持し、静置される複合消音器の姿勢と設計上の姿勢とを比較することにより、製造された複合消音器の肉厚の偏りを検知することができる。これにより、共鳴周波数がばらついている可能性が高い製品を効率的に発見することができる。

また、複合消音器は、共鳴型消音器以外の部分を含んでいてもよい。例えば、複数の共鳴型消音器とダクトを一体成形して複合消音器としてもよい。また、複合消音器には、必要に応じ、取付け部等を一体に設けてもよい。

複合消音器は、例えば、空気を送るダクトシステムの消音や、タイヤの内部空間の消音に使用でき、産業上の利用価値が高い。

１ 複合消音器、
１１，１２，１３ 共鳴型消音器
１５ 支持部
１６ 接続部
ＣＧ 重心位置
２ ダクト
Ｓ 支持部材

Claims (4)

1. 複数の共鳴型消音器が設けられると共に、ブロー成型を利用して一体成形された複合消音器であって、
   前記複合消音器の中央部には、凹入形状もしくは突出形状を有する支持部が設けられており、
   前記支持部は、前記複数の共鳴型消音器の間に配置されており、
   支持部をやじろべえの支点のように支持することにより、
   支持部に対し一方の側に位置する共鳴型消音器の重量と、
   支持部に対し他方の側に位置する共鳴型消音器の重量が互いにつり合い、
   前記複合消音器が、支持部を支点として所定の姿勢で静置される、とともに、
   複合消音器の全体形状が、偏平形状であって、その厚み寸法が、長手方向や幅方向の長さよりも小さくされており、
   複合消音器の重心位置が、支持部に対し、厚み方向にオフセットしている、
   複合消音器。
2. 複合消音器は、全体形状が湾曲状もしくは屈曲状に形成されている
   請求項１に記載の複合消音器。
3. 前記共鳴型消音器が２つ設けられており、
   共鳴型消音器が支持部を挟んで互いに対称な位置に配置されている
   請求項１または請求項２に記載の複合消音器。
4. 請求項１に記載の複合消音器を検査する方法であって、
   複合消音器の支持部がやじろべえの支点となるように、支持部を支持部材により支持し、
   静置される複合消音器の姿勢と設計上の姿勢とを比較することにより、
   製造された複合消音器の肉厚の偏りを検知する、
   複合消音器の検査方法。

Images