JPH04246220A - 消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流気管路に発生する騒
音を消すための消音装置に関し、特に消音周波数範囲を
広げる構造を備えた消音装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】流気管路に発生する騒音の周波数は、種
々の条件により変化することがある。例えば、内燃機関
の吸気管路に発生する吸気音又は排気管路に発生する排
気音の周波数は、内燃機関の回転数に略比例して刻々と
変化する。このように変化する騒音を常に低く抑えるに
は、前記流気管路に消音周波数範囲の広い消音装置を設
ける必要がある。消音装置の消音周波数範囲を広げるに
は、その消音機構によって色々な方法があり、例えば次
のような消音装置が知られている。

【０００３】実開昭６０−２３２４５号公報には、吸気
管路と共鳴消音室とを連通する透孔の開口面積をスライ
ドシリンダにより可変とし、該スライドシリンダを内燃
機関の回転数を検出するＦ／Ｖコンバータとこれに接続
されたポテンショメータとで駆動することにより、前記
開口面積を前記回転数に応じて変化させるようにした共
鳴型の消音装置が示されている（第一従来例）。

【０００４】実開昭５９−３９７６０号公報には、管路
と共鳴消音室とを連通する共鳴孔の開口面積をスライド
弁により可変とし、該スライド弁を共鳴消音室の負圧に
より作動するベローズ等で駆動することにより、前記開
口面積を前記負圧に比例して変化させるようにした共鳴
型の消音装置が示されている（第二従来例）。

【０００５】実開昭６１−２０２６１７号公報には、流
気管路と共鳴消音室とを連通する連通管の断面積をベロ
ーズにより可変とし、該ベローズを連通管内の背圧によ
り伸縮させることにより、前記断面積を前記背圧に応じ
て変化させるようにした共鳴型の消音装置が示されてい
る（第三従来例）。

【０００６】実開昭５９−４１６６４号公報には、吸気
管路に連通する共鳴消音室の容積をベローズにより可変
とし、該ベローズを吸気負圧により伸縮させることによ
り、前記容積を前記吸気負圧に応じて変化させるように
した共鳴型の消音装置が示されている（第四従来例）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の第一
従来例においては、Ｆ／Ｖコンバータ等の制御装置や、
ポテンショメータ等のアクチュエータが必要なので、構
造が複雑になり、コストも大きくアップするという問題
があった。

【０００８】また、上記の第二〜第四従来例においては
、第一従来例ほどではないけれども、伸縮量の大きなベ
ローズやその伸長復帰用の大きなスプリング等が必要な
ので、構造が複雑かつ大型になり、コストもアップする
という問題があった。

【０００９】本発明の目的は、上記課題を解決し、消音
周波数範囲を広げることができるだけでなく、そのため
の構造が簡単かつ小型になり、コストアップを抑えるこ
ともできる消音装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の本発明の消音装置は、流気管路に連
通孔を介して連通する共鳴消音室が設けられた共鳴型の
消音装置において、前記共鳴消音室を流気管路に連通す
る連通室と流気管路に連通しない非連通室とに仕切ると
ともに、前記連通室と非連通室との気圧差により連通室
側又は非連通室側に張り出して、前記連通室の容積を変
化させる仕切膜を設けたことを特徴とする。

【００１１】また、請求項２記載の本発明の消音装置は
、流気管路に連通孔を介して連通する共鳴消音室が設け
られた共鳴型の消音装置において、前記共鳴消音室をそ
れぞれ流気管路に独立した連通孔を介して連通する少な
くとも二つの連通室に仕切るとともに、前記連通室間の
気圧差によりいずれかの連通室側に張り出して、前記各
連通室の容積を変化させる仕切膜を設け、前記連通孔の
流気管路側の開口部には連通室間に気圧差を発生させる
気圧調整手段を設けたことを特徴とする。

【００１２】ここで、「流気管路」は気体が流れる管路
であれば特定のものに限定されず、例えば内燃機関の吸
気管路又は排気管路を挙げることができる。また、「共
鳴消音室」は所望の消音周波数で共鳴するのに必要な容
積を有していれば特定の形状又は寸法に限定されず、例
えば流気管路と並ぶように設けられる箱状の消音室や、
流気管路の外周に同軸状に設けられる筒状の消音室を挙
げることができる。また、「連通孔」は長さがほとんど
無い単純孔のみならず、長さが明瞭に有る管状孔も含み
、その開口形状としては円形、長円形、楕円形、三角形
、四角形等を例示することができる。

【００１３】また、「仕切膜」としては、前述のように
気圧差により張り出すのものであれば特定のものに限定
されず、ゴム膜、軟質合成樹脂膜、布等を例示すること
ができる。また、「張り出す」とは、平らな仕切膜が弾
性的に延びて張り出す態様、波付きの仕切膜がその波を
延ばすようにして張り出す態様、これらを組み合わせた
ようにして張り出す態様等を含む。また、仕切膜の全体
が均一に張り出す必要はなく、例えば一部に張り出さな
い部分があってもよい。

【００１４】また、「気圧調整手段」としては、連通孔
の開口部の負圧を強めて該連通孔に連通する連通室の気
圧を低くするベンチュリ構造や、流気管路内を流れる流
気を連通孔から連通室内に取り込んで該連通室の気圧を
高める流気取込構造等を例示することができる。なお、
この気圧調整手段は請求項１記載の消音装置には必須で
はない。請求項１記載の消音装置においては、連通室は
流気管路の流速や気圧の変化の影響を直接受けるが、非
連通室はその影響を直接受けないため、必ず連通室と非
連通室との間に気圧差が生じるからである。勿論、請求
項１記載の消音装置に気圧調整手段を付加すれば、前記
気圧差を増幅したり逆転したりすることができるので、
好ましい場合がある。一方、この気圧調整手段は請求項
２記載の消音装置には必須である。請求項２記載の消音
装置においては、いずれの連通室も連通孔を介して流気
管路の流速や気圧の変化の影響を直接受けるため、連通
室間に気圧差が生じにくいからである。

【００１５】

【作用】請求項１記載の消音装置は次のように作用する
。まず、流気管路内を流れる気体の流速が低いとき、該
流気管路に発生する騒音の周波数は一般に低くなる。 このときは、流気管路に連通する連通室と連通しない非
連通室との気圧差が小さいため、仕切膜は中立状態から
いずれ側にもほとんど張り出さず、連通室の容積はほと
んど減少しない。すると、連通室の共鳴による消音周波
数は低く保たれ、前記騒音の周波数に一致する。

【００１６】次に、流気管路内を流れる気体の流速が高
いとき、該流気管路に発生する騒音の周波数も一般に高
くなる。このときは、流気管路に連通する連通室と連通
しない非連通室との気圧差が大きくなる（一般には流気
管路内の負圧が強くなり、連通室の気圧が低下する。）
ため、仕切膜は連通室側に大きく張り出して、連通室の
容積を減少させる。すると、連通室の共鳴による消音周
波数は高くなり、前記騒音の周波数に同期させることが
できる。

【００１７】このように、消音周波数を騒音の周波数に
同期して変化させることにより、消音周波数範囲を効率
的に広げることができる。また、その消音周波数範囲を
広げるための構造を、仕切膜という簡単で、小さく、し
かも少ない部品で構成することができる。なお、流気管
路内を流れる気体の流速が高いときに、該流気管路に発
生する騒音の周波数が低くなる場合には、流気管路から
連通室に流気を取り込む気圧調整手段を設けて、仕切膜
を非連通室側に張り出すようにすればよい。

【００１８】次に、請求項２記載の消音装置によれば、
上記作用に加えて、気圧調整手段が連通室間に強制的に
気圧差を発生させる作用がある。また、流気管路に独立
した連通孔を介して連通した各連通室は、独立して共鳴
する消音室として作用するため、各連通室の共鳴による
消音周波数を、騒音を構成する二以上の周波数成分に合
わせることにより、消音効果をさらに高めることもでき
る。

【００１９】

【実施例】本発明を内燃機関の吸気管路に設ける共鳴型
の消音装置に具体化した第一実施例について、図１〜図
４を参照して説明する。内燃機関のエアクリーナ１と燃
料噴射装置２との間を結ぶ吸気管路としてのエアホース
３の外部には、合成樹脂により箱状に形成された共鳴消
音室４が隣接して設けられている。このエアホース３と
共鳴消音室４とは管状の連通孔５を介して連通されてい
る。前記共鳴消音室４の共鳴周波数すなわち消音周波数
ｆ０　は、次の数１で示される。

【００２０】

【数１】ｆ０　＝（Ｃ／２π）・√（Ｓ／（Ｖ・Ｌｐ　
））ここで、Ｃ　　＝３３１．５＋０．６１ｔ　　：音
速（ｍ／秒） Ｓ　　＝πＤ２　／４　　：連通孔５の断面積Ｄ　　：
連通孔５の直径 Ｖ　　：共鳴消音室４の容積 Ｌｐ　＝Ｌ＋０．８Ｄ Ｌ　　：連通孔５の長さ ｔ　　：温度（℃）

【００２１】前記連通孔５の直径Ｄ、断面積Ｓ及び長さ
Ｌは一定であるから、共鳴消音室４の容積Ｖが小さい程
、消音周波数ｆ０　は高くなる。いま、エアホース３内
に発生する吸気音の周波数ｆｉ　は内燃機関の回転数に
略比例して高くなるから、内燃機関の回転数が高くなる
のに伴って、共鳴消音室４の容積Ｖを適当な減少率で減
少させれば、消音周波数ｆ０　を吸気音周波数ｆｉに同
期させて高くすることができる。

【００２２】そこで、本実施例では、内燃機関の回転数
が高くなるに連れて、エアホース３内の気圧が低下して
負圧が強くなることに着目し、その負圧を利用して共鳴
消音室４の容積Ｖを変化させる仕切膜６を設けた。この
仕切膜６は前記共鳴消音室４をエアホース３に連通する
連通室４１と連通しない非連通室４２とに仕切るもので
あって、該仕切膜６の周縁は共鳴消音室４の内周面のう
ち図１における連通孔５より右側の部位に固定されてい
る。この仕切膜６はゴム膜により同心円状に並ぶ複数の
波を持つ形状に形成されており、ゴム膜自体が弾性的に
伸縮するとともに、複数の波が弾性的に伸縮することに
より、連通室４１側又は非連通室４２側に張り出すこと
ができるようになっている。このように共鳴消音室４を
仕切ったことにより、消音に有効な共鳴消音室４の実質
的容積は、連通室４１の容積Ｖということになる。

【００２３】前記連通室４１と非連通室４２との気圧差
が小さいとき、図１に示すように、仕切膜６は中立状態
からいずれ側にもほとんど張り出すことがない。しかし
、前記エアホース３内の負圧が強くなるのに伴って、連
通室４１の気圧が非連通室４２の気圧より低くなりその
気圧差が大きくなったときには、図２に示すように、仕
切膜６は連通室４１側に張り出すようになっている。 さらに本実施例では、エアホース３に対する連通孔５の
開口部であってその上流側の縁に、下流側へかつエアホ
ースの中心側へ向かって斜めに延びる気圧調整手段とし
てのベンチュリ片７が設けられている。このベンチュリ
片７は、連通孔５の開口部の負圧をエアホース３の他の
部位よりさらに強め、連通室４１と非連通室４２との気
圧差を増幅させるためのものである。勿論、連通孔５の
開口部の負圧を強める必要がない場合には、このベンチ
ュリ片７を省略することもできる。

【００２４】次に、以上のように構成された第一実施例
の消音装置の作用及び効果について説明する。まず、内
燃機関の回転数が低いときには、吸気音周波数ｆｉ　も
低い。このときは、エアホース３内の負圧が弱く、前記
連通室４１と非連通室４２との気圧差も小さいため、図
１に示すように、仕切膜６は中立状態からいずれ側にも
ほとんど張り出さず、連通室４１の容積Ｖはほとんど減
少しない。すると、前出の数１から明らかなように、共
鳴消音室４の共鳴による消音周波数ｆ０　は低く保たれ
、前記の吸気音周波数ｆｉ　に一致する。勿論、この一
致は、連通孔５の断面積Ｓや長さＬが適切に設定されて
いることが前提となるが、その設定は前出の数１に基づ
いて容易に行うことができる。

【００２５】次に、内燃機関の回転数が高くなると、吸
気音周波数ｆｉ　も高くなる。このときは、エアホース
３内の負圧が強くなり、さらにベンチュリ片７により連
通孔５の開口部の負圧が強められて、連通室４１と非連
通室４２との気圧差が大きくなるため、図２に示すよう
に、仕切膜６はゴム膜自体が弾性的に伸びる作用と複数
の波が弾性的に伸びる作用とにより、連通室４１側に大
きく張り出して、連通室４１の容積Ｖを減少させる。す
ると、前出の数１から明らかな通り、共鳴消音室４の共
鳴による消音周波数ｆ０　は高くなり、前記の吸気音周
波数ｆｉ　に同期させることができる。勿論、この同期
は、前記容積Ｖの減少率が適切に設定されていることが
前提となるが、その設定は仕切膜６の選択等により容易
に行うことができる。

【００２６】このように、本実施例の消音装置によれば
、消音周波数ｆ０　を吸気音周波数ｆｉ　に同期して変
化させることにより、消音周波数範囲を効率的に広げる
ことができる。また、その消音周波数範囲を広げるため
の構造を、前記仕切膜６という簡単で、小さく、しかも
少ない部品で構成することができるので、従来のこの種
の消音装置に比べて構造が簡単かつ小型になり、コスト
アップを抑えることもできる。

【００２７】次に、図５及び図６に示す第二実施例の消
音装置について説明する。この第二実施例においては、
エアホース３と共鳴消音室４とが二つの独立した第一連
通孔５１と第二連通孔５２とを介して連通されている。 この共鳴消音室４の内周面の中央部位には仕切膜６がそ
の周縁を固定されて設けられ、該仕切膜６は共鳴消音室
４をそれぞれエアホース３に第一連通孔５１を介して連
通する第一連通室４３と第二連通孔５２を介して連通す
る第二連通室４４とに仕切っている。仕切膜６自体の構
造は第一実施例と同様である。

【００２８】このように共鳴消音室４を仕切ったことに
より、共鳴消音室４は独立して共鳴する第一連通室４３
及び第二連通室４４という二つの消音室を持つことにな
る。従って、消音に有効な共鳴消音室４の実質的容積は
、第一連通室４３の容積Ｖ１　と第二連通室４４の容積
Ｖ２　の二種となり、消音周波数ｆ０　は、第一連通室
４３の共鳴による消音周波数ｆ０１と第二連通室４４の
共鳴による消音周波数ｆ０２の二種となる。ところで、
内燃機関の吸気音周波数ｆｉ　は、一般に単一の周波数
成分からなるものではなく、ピークレベルの周波数成分
ｆｉ１とその他の周波数成分ｆｉ２とからなるものであ
る。そこで、本実施例では、第一連通孔５１の断面積を
第二連通孔５２の断面積より大きくすることにより、第
一連通室４３による消音周波数ｆ０１を第二連通室４４
による消音周波数ｆ０２より高くし、前者の消音周波数
ｆ０１をピークレベルの周波数成分ｆｉ１に一致させ、
後者の消音周波数ｆ０２をその他の周波数成分ｆｉ２に
一致させることにより、消音効果をさらに高めるように
している。

【００２９】また、エアホース３に対する第一連通孔５
１の開口部であってその上流側の縁には、下流側へかつ
エアホース３の中心側へ向かって斜めに延びる気圧調整
手段としてのベンチュリ片７が設けられている。このベ
ンチュリ片７は、第一連通孔５１の開口部の負圧を第二
連通孔５２の開口部の負圧より強めて、該第一連通室４
３の気圧を低くすることにより、第一連通室４３と第二
連通室４４との間に気圧差を発生させるためのものであ
る。

【００３０】前記第一連通室４３と第二連通室４４との
気圧差が小さいとき、図５に示すように、仕切膜６は中
立状態からいずれ側にもほとんど張り出すことがない。 しかし、前記エアホース３内の負圧が強くなるのに伴っ
て、ベンチュリ片７の作用により第一連通室４３の気圧
が第二連通室４４の気圧より低くなりその気圧差が大き
くなったときには、図６に示すように、仕切膜６は第一
連通室４３側に張り出すようになっている。なお、その
他の構成は第一実施例と同様である。

【００３１】以上のように構成された第二実施例の消音
装置の作用及び効果について説明する。まず、内燃機関
の回転数が低いときには、吸気音周波数ｆｉ　のピーク
レベルの周波数成分ｆｉ１も低い。このときは、エアホ
ース３内の負圧が弱く、前記第一連通室４３と第二連通
室４４との気圧差も小さいため、図５に示すように、仕
切膜６は中立状態からいずれ側にもほとんど張り出すこ
とがないから、第一連通室４３の容積Ｖ１　及び第二連
通室４４の容積Ｖ２はほとんど変化しない。このときの
第一連通室４３による消音周波数ｆ０１は吸気音周波数
ｆｉ　のピークレベルの周波数成分ｆｉ１に一致し、第
二連通室４４による消音周波数ｆ０２はその他の周波数
成分ｆｉ２に一致するように設定されている。勿論、こ
れらの一致は、連通孔５１，５２の断面積Ｓや長さＬが
適切に設定されていることが前提となるが、その設定は
前出の数１に基づいて容易に行うことができる。

【００３２】次に、内燃機関の回転数が高くなると、吸
気音周波数ｆｉ　のピークレベルの周波数成分ｆｉ１も
高くなる。このときは、エアホース３内の負圧が強くな
り、ベンチュリ片７により第一連通孔５１の開口部の負
圧が第二連通孔５２の開口部の負圧より強められて、第
一連通室４３と第二連通室４４との気圧差が大きくなる
ため、図６に示すように、仕切膜６は第一連通室４３側
に大きく張り出して、第一連通室４３の容積Ｖ１　を減
少させる。すると、前出の数１から明らかな通り、第一
連通室４３の共鳴による消音周波数ｆ０１は高くなり、
前記のピークレベルの周波数成分ｆｉ１に同期させるこ
とができる。勿論、この同期は、前記容積Ｖ１　の減少
率が適切に設定されていることが前提となるが、その設
定は仕切膜６の選択等により容易に行うことができる。 従って、この第二実施例も第一実施例と同様の効果を奏
する。

【００３３】次に、図７及び図８に示す第三実施例の消
音装置は、第二実施例におけるベンチュリ片７に代えて
、エアホース３に対する第二連通孔５２の開口部であっ
てその下流側の縁に、上流側へかつエアホース３の中心
側へ向かって斜めに延びる気圧調整手段としての吸気取
込片８が設けられた点においてのみ、第二実施例と相違
している。この吸気取込片８は、エアホース３内を流れ
る吸気の一部を第二連通室４４内に取り込んで該第二連
通室４４の気圧を高めることにより、第一連通室４３と
第二連通室４４との間に気圧差を発生させるためのもの
である。

【００３４】この第三実施例の消音装置によれば、第二
実施例におけるベンチュリ片７に代わって吸気取込片８
が第一連通室４３と第二連通室４４との間に気圧差を発
生させる点が異なるものの、この気圧差に基づいて仕切
膜６が図７に示す中立状態から図８に示すように第一連
通室４３側に張り出す点は第二実施例と同様である。従
って、この第三実施例も第二実施例と同様の効果を奏す
る。

【００３５】次に、図９及び図１０に示す第四実施例の
消音装置について説明する。この第四実施例においては
、エアホース３と共鳴消音室４とが直径の大きい管状の
第一連通孔５１を介して連通され、さらにこの第一連通
孔５１内には直径の小さい環状の第二連通孔５２が挿通
されている。この第二連通孔５２の下端にはゴム膜より
なる風船形状の仕切膜６が取り付けられている。この仕
切膜６は、共鳴消音室４をそれぞれエアホース３に第一
連通孔５１を介して連通する第一連通室４３と第二連通
孔５２を介して連通する第二連通室４４とに仕切ってい
る。また、エアホース３に対する第一連通孔５１の開口
部であってその上流側の縁には、下流側へかつエアホー
ス３の中心側へ向かって斜めに延びるベンチュリ片７が
設けられている。このベンチュリ片７は、第二実施例に
おけるベンチュリ片７と同目的のものである。

【００３６】この第四実施例の消音装置によれば、第二
実施例と同様にしてベンチュリ片７が第一連通室４３と
第二連通室４４との間に気圧差を発生させ、この気圧差
に基づいて仕切膜６が図９に示す状態から図１０に示す
ように第一連通室４３側に張り出す。従って、この第四
実施例も第二実施例と同様の効果を奏する。

【００３７】次に、図１１及び図１２に示す第五実施例
の消音装置は、第四実施例におけるベンチュリ片７に代
えて、エアホース３に対する第二連通孔５２の開口部で
あってその下流側の縁に、上流側へかつエアホース３の
中心側へ向かって斜めに延びる気圧調整手段としての吸
気取込片８が設けられた点においてのみ、第四実施例と
相違している。この吸気取込片８は、第三実施例におけ
る吸気取込片８と同目的のものである。

【００３８】この第五実施例の消音装置によれば、第四
実施例におけるベンチュリ片７に代わって吸気取込片８
が第一連通室４３と第二連通室４４との間に気圧差を発
生させる点が異なるものの、この気圧差に基づいて仕切
膜６が図１１に示す状態から図１２に示すように第一連
通室４３側に張り出す点は第四実施例と同様である。従
って、この第五実施例も第二実施例と同様の効果を奏す
る。

【００３９】なお、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れず、発明の趣旨から逸脱しない範囲で任意に変更して
具体化することもできる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、上記の通り構成
されているので、消音周波数範囲を広げることができる
だけでなく、そのための構造が簡単かつ小型になり、コ
ストアップを抑えることもできるという優れた効果を奏
する。

【００４１】また、請求項２記載の発明は、上記効果に
加え、各連通室の共鳴による消音周波数を、騒音を構成
する二以上の周波数成分に合わせることにより、消音効
果をさらに高めることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例において仕切膜が中立状態にあると
きの断面図である。

【図２】第一実施例において仕切膜が張り出したときの
断面図である。

【図３】図１の仕切膜の中央破断斜視図である。

【図４】第一実施例の取付状態を示す正面図である。

【図５】第二実施例において仕切膜が中立状態にあると
きの断面図である。

【図６】第二実施例において仕切膜が張り出したときの
断面図である。

【図７】第三実施例において仕切膜が中立状態にあると
きの断面図である。

【図８】第三実施例において仕切膜が張り出したときの
断面図である。

【図９】第四実施例において仕切膜が中立状態にあると
きの断面図である。

【図１０】第四実施例において仕切膜が張り出したとき
の断面図である。

【図１１】第五実施例において仕切膜が中立状態にある
ときの断面図である。

【図１２】第五実施例において仕切膜が張り出したとき
の断面図である。

【符号の説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　流気管路に連通孔を介して連通する共
   鳴消音室が設けられた共鳴型の消音装置において、前記
   共鳴消音室を流気管路に連通する連通室と流気管路に連
   通しない非連通室とに仕切るとともに、前記連通室と非
   連通室との気圧差により連通室側又は非連通室側に張り
   出して、前記連通室の容積を変化させる仕切膜を設けた
   ことを特徴とする消音装置。
2. 【請求項２】　　流気管路に連通孔を介して連通する共
   鳴消音室が設けられた共鳴型の消音装置において、前記
   共鳴消音室をそれぞれ流気管路に独立した連通孔を介し
   て連通する少なくとも二つの連通室に仕切るとともに、
   前記連通室間の気圧差によりいずれかの連通室側に張り
   出して、前記各連通室の容積を変化させる仕切膜を設け
   、前記連通孔の流気管路側の開口部には連通室間に気圧
   差を発生させる気圧調整手段を設けたことを特徴とする
   消音装置。