JPH07197804A - 排気ガス排出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】排気ガス流路に沿って、触媒部１、縮小管１２
１と直管１２２と拡大管１２３とを連結した高圧チャン
バー１２、および、その高圧チャンバー１２の後方に位
置して、多段のタービン１３１をシリンダー内部に設け
たタービン部１３によって構成する。 【効果】この発明の排気ガス排気装置内に低圧域を生じ
させることにより、高圧域にある排気ガスを効率よく排
出させ、熱機関の出力を向上させることが可能となる。
また、排気における負荷が低減されるため、熱機関に余
分な負荷がかからなくなり、熱機関の劣化をふせぐこと
ができる。 さらに、この発明においては、タービンが
回転することにより、排気ガスの排出時に発生する音波
を切断し、その結果、排気ガスの排出時における騒音を
減少させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、排気ガス排出装置に
関するものである。さらに詳しくは、この発明は、自動
車、自動二輪車、および、船舶などの熱機関に特に有用
である排気ガ

【０００２】ス排出装置に関するものである。

【従来の技術とその課題】従来から、自動車、自動二輪
車、および、船舶などには、その動力源として熱機関が
用いられており、その熱機関の出力を向上させるため
に、多くの工夫がなされてきた。このような熱機関の出
力を向上させるために、例えば、自動車の場合を例に取
ると、ターボチャージャーやスパーチャージャーなどの
機械装置が発明されており、これらの機械装置により、
熱機関の出力が大幅に向上されたことは周知の通りであ
る。

【０００３】しかしながら、これらの機械装置に見られ
るように、出力向上の手段として、おもに、燃料の熱機
関への吸入側の機械装置に多くの工夫がなされ、排出側
の機械装置には、いまだ十分な工夫がなされていないの
が現状である。このような、熱機関の排出側における機
械装置として、熱機関からの排出された排気ガスを、効
率よく大気中に排出することにより、熱機関の出力を向
上させることが可能であるこは、以前から知られていた
手段であるものの、その手段を実現するための実際の排
気ガス排出装置としては、現在まで、完成されたものと
なっていないのが現状である。

【０００４】この発明は以上の通りの事情に鑑みてなさ
れたものであり、従来における排気ガス排出装置の欠点
を解消し、非常に高効率で排気ガスを大気中に排出する
ことを可能とする排気ガス排出装置を提供することを目
的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の課題を
解決するものとして、排気ガス流路に沿って、触媒部、
縮小管径を有する高圧チャンバー、および、その高圧チ
ャンバーの後方の拡大管径路に位置して、多段のタービ
ンをシリンダー内部に設けたタービン部が配設されてい
ることを特徴とする排気ガス排出装置を提供する以下実
施例を示し、さらに詳しくこの発明について説明する。
もちろん、この発明は、以下の実施例によって限定され
るものではない。

【０００６】

【実施例】この発明の排気ガス排出装置は、例えば、図
１に例示したものをひとつの態様として示すことができ
る。この図に例示したように、この発明の排気ガス排出
装置（１）は、熱機関に近いほうから、排気ガス流路に
沿って、触媒部（１１）、その触媒部の後方に位置する
高圧チャンバー（１２）、および、その高圧チャンバー
（１２）の後方に位置するタービン部（１３）によって
構成されている。

【０００７】触媒部（１１）は、ＣＯ，ＨＣ，ＣＯ2 ，
ＮＯ2 などの成分を含んだ排気ガスを、吸着することに
よって除去することが可能な触媒からなっている。高圧
チャンバー（１２）は、縮小管（１２１）、直管（１２
２）を有し、これを拡大管（１２３）に連結しており、
この高圧チャンバーの直管部（１２２）の外周には、断
熱材（１２４）を設置している。

【０００８】また、高圧チャンバー（１２）における縮
小管（１２１）の縮小角度と長さ、直管の長さおよび、
拡大管の拡大角度と長さについては、排出する排気ガス
の速度に大きく依存するが、直管部において、排気ガス
の速度が超音速領域から亜音速領域になるように設計す
ることが望ましい。タービン部（１３）は、多段のター
ビン（１３１）をシリンダー内部に設けており、タービ
ン（１３１）はタービン軸（１３２）の周囲に接続され
ている。そのタービン軸（１３２）は、２つのタービン
軸受（１３３）によりシリンダー内に固定されている。
そして、排気ガスによりこのタービン（１３１）を回転
させることができる。

【０００９】このタービン（１３１）に関して、例えば
図２に例示したように、タービン（１３１）の各タービ
ン翼（１３４）は、周を等分するように設計することが
望ましく、またさらに、各タービン翼（１３４）のなす
角度は、排気ガスの速度により異なるものの、おおよそ
１０゜前後が望ましい。この発明の排気ガス排出装置
は、例えば、熱機関に接続されているエクゾストパイプ
に、その触媒部（１１）側を接続して、用いることがで
きる。

【００１０】一般的に、エクゾストパイプ内の排気ガス
は、超音速領域にあり、圧縮度が高く、このエクゾスト
パイプ内は高圧域となる。このエクゾストパイプ内にあ
る、超音速の排気ガスは、高圧チャンバー（１２）内の
縮小管（１２１）と直管（１２２）を通過する過程にお
いて、超音速領域から亜音速領域へと変化する。この亜
音速領域の排気ガスは、さらに、拡大管（１２３）を通
過することにより、音速領域に変化する。このように、
エクゾストパイプ内の排気ガスを、高音速領域から音速
領域へと変化させることによって、タービン部（１３）
の後方において、減圧域が生じる。

【００１１】そして、さらに、高圧チャンバー（１２）
を通過した排気ガスが、タービン部（１３）内の各ター
ビン（１３１）を通過することで、タービンを回転さ
せ、さらに減圧された減圧域がタービン部（１３）の後
方に生じる。このように、タービン部（１３）後方に減
圧域を発生させることにより、エクゾストパイプ内の高
圧域にある排気ガスを、効率よく大気中に排出すること
が可能となり、熱機関のエネルギー効率を向上させ、出
力を向上させることが可能となる。

【００１２】そして、この発明により、従来一般的に用
いられていた触媒マフラーおよび消音マフラーは不必要
となる。この発明においては、タービンの回転数は、熱
機関より排出される排気圧力より回転するため、熱機関
の回転および負荷により、比例的に制御される。またさ
らに、この発明においては、タービンが回転することに
より、排気ガスの排出時に発生する音波を切断し、その
結果、排気ガスの排出時における騒音を減少させること
が可能となる。 またさらに、この発明においては、排
気における負荷が低減されるため、熱機関に余分な負荷
がかからなくなり、熱機関の劣化をふせぐことができ
る。

【００１３】またさらに、この発明においては、高圧チ
ャンバー内の縮小管、直管および拡大管の内面、タービ
ンの表面、および、シリンダー内面が、チタン粉末等を
溶着させたアルミ合金等からなる吸着性の金属からな
り、例えばサンドブラスト加工などの凹凸状に仕上げし
てもよい。このように凹凸仕上げすることにより、表面
積を広げることができ、排気ガス成分を触媒部だけでな
く、高圧チャンバー内、タービン、および、シリンダー
においても、効率よく、排気ガス成分を吸着することが
可能となる。

【００１４】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明の
排気ガス排気装置内に低圧域を生じさせることにより、
高圧域にある排気ガスを効率よく排出させ、熱機関の出
力を向上させることが可能となる。また、排気における
負荷が低減されるため、熱機関に余分な負荷がかからな
くなり、熱機関の劣化をふせぐことができる。

【００１５】さらに、この発明においては、タービンが
回転することにより、排気ガスの排出時に発生する音波
を切断し、その結果、排気ガスの排出時における騒音を
減少させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示した要部断面図である。

【図２】ａ、ｂは、各々、この発明の実施例としてのタ
ービン翼を示した正面図と側面図である。

【符号の説明】

１ 排気ガス排出装置 １１触媒部 １２ 高圧チャンバー １２１ 縮小管 １２２ 直管 １２３ 拡大管 １３ タービン部 １３１ タービン １３２ タービン軸 １３３ タービン軸受 １３４ タービン翼

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気ガス流路に沿って、触媒部、縮小管径
   を有する高圧チャンバー、および、その高圧チャンバー
   の後方の拡大管経路に位置して、多段のタービンをシリ
   ンダー内部に設けたタービン部が配設されていることを
   特徴とする排気ガス排出装置。
2. 【請求項２】請求項の１の排気ガス排出装置において、
   高圧チャンバーおよび拡大管径路の内面、タービンの表
   面、および、シリンダー内面が、吸着性の金属からな
   り、凹凸状に仕上げしてなる排気ガス排出装置。