JPH07332076A

JPH07332076A - 二重排気管

Info

Publication number: JPH07332076A
Application number: JP6120002A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Shimonosono; 均下野園; Satoru Imabetsupu; 悟今別府
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-06-01
Filing date: 1994-06-01
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】内管と外管の間の断熱層への排気ガスの流入
を極力抑え、排ガスの保温効果を高める。【構成】外管１と、この外管１より薄肉に形成され該
外管１内に隙間をもって挿入された内管２とからなり、
前記内管２内を排気ガスの通路とするエンジンの二重排
気管において、一端が前記内管２の端部外周に嵌合固定
され、他端が前記外管１の端部に固着された筒状の耐熱
布１０を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の排気ガスの保
温とエンジンルーム内への熱放射の抑制を図ったエンジ
ン等の二重排気管に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車においては、排気管の下流部に触
媒を配置し、排気ガスの浄化を図ることが行われてい
る。この場合、浄化効率の面ではエンジン始動時が問題
となる。エンジン始動時には、触媒及び排気ガスが共に
低温である。よって、触媒温度が活性温度に至らないた
めに、化学変化が起こらず、排気ガス内の未燃成分が十
分に反応しきれない状況が発生する。

【０００３】これに対処するため、排気ガスの保温を図
った二重排気管が提案されている（実開昭６２−６７９
２２号公報、実開昭５６−６５１２３号公報等）。二重
排気管は、外管の内部に隙間を持たせて内管を同心に配
置し、外管と内管との間に中空の断熱層を確保したもの
である。

【０００４】二重排気管は、外管で構造上の強度を確保
し、排気ガス通路を構成する内管の肉厚を極力薄くする
ことにより、排気ガスの接触する部分の熱容量を小さく
するができる。また、内管と外管の間に中空の断熱層を
設けていることにより、外管を通しての熱の逃げを減ら
すことができる。従って、エンジンの始動時に、排気管
の内壁の温度を速やかに上昇させることができ、排ガス
の保温効果を高めることができる。

【０００５】しかし、二重排気管では、内管と外管との
間に大きな温度差が生じるため、両者の熱膨張差を吸収
しながら外管で内管を保持する構造を取り入れなければ
ならない。

【０００６】従来、そのような構造の例としては、実開
昭５５−１７９２９号公報あるいは実開昭５６−６７３
１８号公報に示されるものが知られている。

【０００７】前者は、外管と内管を一端で互いに接合
し、内管の他端に嵌めた複数個の鋼球を外管内面に接触
させることにより、内管と外管の熱膨張差を吸収しなが
ら、内管の他端側を鋼球を介して外管で保持している。

【０００８】また、後者は、内管と外管の隙間に、耐熱
性ワイヤーを編んだスペーサを挿入することにより、内
管と外管の熱膨張差を吸収しながら、外管で内管を保持
している。

【０００９】また、二重排気管を採用するのとは別に、
従来では、高負荷走行時のエンジンルーム内への放熱を
防止するために、排気管の周囲に遮熱板を装着したり、
遮熱板と排気管の間に断熱材を装着したりすることが行
われている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように二重排気
管では、内管と外管の熱膨張差を吸収する必要があるこ
とから、内管と外管の両端を互いに固定することはでき
ず、少なくとも一端は相対的に移動可能な構造とする必
要があった。

【００１１】図１０はその構造例を示す。図中１は外管
であり、その内部に隙間をもって内管２が挿入され、外
管１と内管２の隙間に中空の断熱層３が確保されてい
る。４は内管２を保持するスペーサ、５は外管１の端部
外周に固定されたフランジである。この図に示すよう
に、外管１と内管２の排気ガス流れ方向（矢印Ａ方向）
下流端を互いに固定した場合でも、上流端は熱膨張差の
吸収のため固定することができず、外管１と内管２との
間に、内管２の熱膨張時の移動を許すため隙間Ｈ１を確
保する必要があった。

【００１２】したがって、前記隙間Ｈ１から、排気ガス
が内管２と外管１の間の断熱層３に流入し、以下の問題
点を生じていた。

【００１３】（１）外管１の内周面に高温の排気ガスが
接触することになるため、対流による放熱が行われ、排
気ガス温度が低下する。そして、この低温となった排気
ガスが再び排気ガス通路へ流入し混合することによっ
て、主通路の排気ガス温度を低下させる。（２）外管１の表面温度が上昇し、排気管の周囲の熱対
策が必要になり、コストや重量が上昇する。また、外管
１にも高温耐久性、耐食性が要求され、材料コストが上
昇する。（３）内管２と外管１との相対的な移動を可能にするた
めの摺動手段（例えば、ワイヤーを編んだスペーサ４や
鋼球）を内管２と外管１の隙間に設けるが、それらが排
気ガスに曝されることにより、劣化したり機能障害を起
こしたりするおそれがあった。

【００１４】また、前記の隙間Ｈ１を小さくするため
に、図１１に示すように、内管２の端部を、外管１の端
部に形成した縮径部に挿入して、適当なオーバーラップ
分（重ね代）Ｈ２を確保することが考えられる。確かに
こうすれば、外管１の縮径部と内管２の外周との間に径
方向の僅かな隙間Ｈ３を確保しておけばよくなるので、
断熱層３への排気ガスの流入をある程度は抑えられる。
しかし、径方向の隙間Ｈ３があるために、走行中の振動
により内管２と外管１が当たり、異音を発生する可能性
があった。

【００１５】また、断熱層３への排気ガスの流入の問題
とは別に、フランジ５の取付部からの放熱やスペーサ４
を通しての放熱の問題も大きかった。この点を図１２を
用いて説明する。

【００１６】図１２（ａ）に示すように、フランジ５の
外周は低温の空気に曝されているため、排気ガスから伝
わった熱量が対流で放出され（Ｑａ＝放出する熱量）、
フランジ５の取付部の内面近傍では（ｂ）図のように壁
温が低くなっている。ここに高温の排気ガスが接触する
ため、対流放熱により熱が逃げ（Ｑconv＝逃げる熱
量）、排気ガス温度の低下を来している。さらにまた、
フランジ５の近傍の外管１と内管２との間に、スペーサ
４を通しての伝導伝熱（Ｑcond＝伝熱する熱量）があ
り、内管２の端部の壁温も低下してしまう。

【００１７】また、以上述べた始動時の排気ガスの保温
の問題とは別に、従来の排気管は周囲を遮熱板で覆った
り断熱材で覆ったりしているので、市街地走行時には、
排気ガスが保温されて触媒が活性化し、エンジンから排
出される排気ガスの浄化が促進されるという効果がある
ものの、高速走行や登坂走行等の高負荷走行時には、エ
ンジンが高回転で回るため、保温が効き過ぎて、エンジ
ンから排出される排気ガスの熱量が高くなり過ぎ、触媒
自体の温度が高温となって、触媒の劣化が早まるという
問題もあった。

【００１８】そこで請求項の発明は、内管と外管の間の
断熱層への排気ガスの流入を極力抑え、それによる問題
の発生を回避することができ、しかも異音の発生等を防
止しながら、排ガスの保温効果を高めることができるエ
ンジンの二重排気管を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、外管
と、この外管内に隙間をもって挿入された内管とからな
り、前記内管の少なくとも一方の端部は前記外管に対し
て支持自由とし、前記外管に対する前記内管の熱膨長に
よる相対動を許容可能に保持し、前記内管内を排気ガス
の通路とする二重排気管において、前記内管の支持自由
な端部と外管の端部との間に、筒状の耐熱布を設け、前
記耐熱布の一端を前記内管の端部に固定し、他端を前記
外管の端部に固定したことを特徴とする。

【００２０】請求項２の発明は、請求項１記載の二重排
気管であって、前記内管の両方の端部が前記外管に対し
て支持自由であり、前記耐熱布を前記内管の両端部と外
管の両端部との間に設けたことを特徴とする。

【００２１】請求項３の発明は、請求項２記載の二重排
気管であって、前記両端部の耐熱布は、前記内管の外周
面を覆うように連続していることを特徴とする。

【００２２】請求項４の発明は、請求項１、又は請求項
２、又は請求項３記載の二重排気管であって、前記外管
と内管との隙間に介設され、前記内管と外管との相対的
な移動を許容する状態で前記内管を保持するスペーサ
と、前記外管の端部外周に配設されたフランジとを備
え、前記耐熱布の一端を、前記スペーサと内管の端部外
周とで挟むことにより固定し、且つ他端を、前記外管の
内周側から外周側に折り返して前記フランジと外管の端
部外周とで挟むことにより固定したことを特徴とする。

【００２３】請求項５の発明は、請求項１、又は請求項
２、又は請求項３記載の二重排気管であって、前記耐熱
布の一端を、前記内管の外周径よりも内径の小さい内管
側弾性リングにより内管の端部外周に固定し、且つ他端
を、前記外管の内周径よりも外径の大きい外管側弾性リ
ングにより外管の端部内周に固定したことを特徴とす
る。

【００２４】請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれ
かに記載の二重排気管であって、前記外管の端部が縮径
され、該端部に前記内管の支持自由な端部が重なり代を
もって挿入され、該重なり代に、前記耐熱布が介在して
いることを特徴とする。

【００２５】請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれ
か記載の二重排気管であって、前記耐熱布は、シリカ繊
維を織って筒状に形成したものであることを特徴とす
る。

【００２６】請求項８の発明は、請求項１〜７記載のい
ずれかの二重排気管であって、排気ガス流れ方向の上流
部と下流部とをバイパスすると共に、通過させる排気ガ
スの温度を低下させ得るバイパス通路と、排気ガス温度
が所定温度を下回るとき前記バイパス通路への排気ガス
の流通を遮断し、同上回るとき同流通を許す流路制御手
段とを備えたことを特徴とする。

【００２７】請求項９の発明は、請求項８記載の二重排
気管であって、前記流路制御手段は、二重排気管の端部
に固定されて内周側に延設され、前記バイパス通路との
接続口に対向し得る孔を有した薄肉の筒体であり、前記
孔は、排気ガス温度が所定温度を下回るとき前記接続口
から外れ、同上回ると筒体の熱膨長により対向すること
を特徴とする。

【００２８】請求項１０の発明は、請求項７、又は請求
項８、又は請求項９記載の二重排気管であって、前記バ
イパス通路は、前記二重排気管の下側に設置されている
ことを特徴とする。

【００２９】

【作用】請求項１の発明では、筒状の耐熱布により内管
と外管の隙間の端部が塞がれるので、同端部からは内管
と外管の隙間に排気ガスがほとんど流入しなくなる。ま
た、耐熱布と内管の内面とで排気ガスの通路が形成され
るため、外管に対する排気ガスの接触が極力減らされ
る。また、耐熱布は柔軟性を有するので、内管と外管の
熱膨張差を吸収することができる。

【００３０】請求項２の発明では、請求項１の発明の作
用に加え、内管と外管の端部間の隙間を小さくしても、
その端部間の隙間に耐熱布が緩衝材として介在すること
になるため、異音の発生が防止される。

【００３１】請求項３の発明では、請求項２の発明の作
用に加え、外管の内面がほとんど全部耐熱布で覆われる
ことになるため、外管に対する排気ガスの直接接触がな
くなる。また、耐熱布で内管の全長を覆っているので、
内管から外管への輻射伝熱が抑えられ、内管の断熱効果
が高まる。さらに、耐熱布を介することで、長手方向両
端で外管に対する内管の相対動を自由とすることがで
き、熱膨張差をより確実に吸収することができる。

【００３２】請求項４の発明では、請求項１、又は請求
項２、又は請求項３の発明の作用に加え、スペーサと内
管との間に耐熱布が介在し、フランジと外管との間に耐
熱布が介在する。従って、耐熱布の断熱作用により、内
管からスペーサを通しての伝導伝熱、外管からフランジ
を通しての伝導伝熱がそれぞれ減少する。また、フラン
ジの内周側が耐熱布によって排気ガスから熱的に遮蔽さ
れることになるため、低温部分であるフランジを通して
の放熱が減少する。

【００３３】請求項５の発明では、請求項１、又は請求
項２、又は請求項３の発明の作用に加え、耐熱布の固定
を次のように行う。即ち、内管の外周に筒状の耐熱布を
被せ、その外側に内管側弾性リングを拡径しながら嵌合
し、嵌合したら拡径させていた力を取り除く。それによ
り、内管側弾性リングが縮径方向に弾性復元して、耐熱
布が内管側弾性リングと内管の端部外周との間に挟まれ
て固定される。また、耐熱布の端部を外管の端部内周に
位置決めし、その状態で耐熱布の内側から外管の端部内
周に外管側弾性リングを縮径しながら嵌合し、嵌合した
ら縮径させていた力を取り除く。それにより、外管側弾
性リングが拡径方向に弾性復元して、耐熱布が外管側弾
性リングと外管の端部内周との間に挟まれて固定され
る。

【００３４】請求項６の発明では、請求項１〜５のいず
れかに記載の発明の作用に加え、外管の端部の縮径され
た部分に、内管の端部が重なり代をもって挿入されてい
るので、当該部分における内管と外管の隙間が極めて小
さくなる。従って、たとえ耐熱布を通して排気ガスが漏
れた場合でも、内管と外管の隙間への排気ガスの流入を
できる限り少なくすることができる。また、内管と外管
の重なり部分には、柔軟性を持った耐熱布が介在してい
るので、耐熱布が緩衝材として機能することになり、外
管と内管の当たりによる異音の発生を防止する。また、
内管と外管の間に耐熱布が介在することにより、内管と
外管の熱膨張差を吸収できる状態で、外管の縮径部で内
管を保持することができる。また、フランジとの接触面
積も小さくできフランジを通しての伝導伝熱をより減少
させることができる。

【００３５】請求項７の発明では、シリカ繊維を織って
筒状に形成した耐熱布を用いることができる。

【００３６】請求項８の発明では、請求項１〜７記載の
何れかの発明の作用に加え、排気ガス温度が低いときに
は、バイパス通路に排気ガスが流通しない。従って、排
気ガスは排気管のみを通り、バイパス通路を通らないこ
とによって放熱が抑制され、排気ガス温度が維持され
て、触媒を活性化させる。また、排気ガス温度が高いと
きには、バイパス通路に排気ガスの一部が流れることに
よって、バイパス通路内で放熱が行われ、排気ガスが低
温化される。この低温化された排気ガスは、排気管の下
流部において、排気管内を流れてきた排気ガスと合流す
る。よって、触媒に流れ込む排気ガス温度が低下し、触
媒の高温劣化を防止する。

【００３７】請求項９の発明では、請求項８の発明の作
用に加え、排気ガスの切換えを、孔を有した薄肉の筒体
で行なうことができる。

【００３８】請求項１０の発明では、エンジンルーム内
において排気管の下側にバイパス通路があるので、バイ
パス通路から排出された熱がエンジンルーム内に流れに
くくなり、エンジンルーム内の雰囲気温の上昇が抑えら
れる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００４０】〔第１実施例〕図１は本発明の第１実施例
の二重排気管の断面を示す。外管１の内部には、外管１
よりも長さが短く、しかも薄肉に形成された内管２が隙
間をもって同心状に挿入され、内管２と外管１の隙間に
断熱層３が確保されている。内管２の一方の端部２ａ寄
りで、内管２と外管３との隙間には、ステンレスメッシ
ュからなるスペーサ４が挿入され、このスペーサ４によ
り、内管２が外管１に保持されている。しかも、スペー
サ４は柔軟性を有しているので、内管２と外管１の長さ
方向および径方向の相対動を吸収するようになってい
る。

【００４１】外管１は、両端部に、内管２の外径よりも
やや大きい内径まで絞り込まれた直線部６を有し、この
直線部６の外周にフランジ５が配置されている。内管２
の他方の端部２ｂは、外管１の直線部６内に挿入固定さ
れている。すなわち、排気ガス流れ方向（矢印Ａ方向）
の下流側の端部２ｂにおいては、内管２が外管１の直線
部６内に挿入されて接合され、外管１の直線部６の外周
にフランジ５が嵌合されて溶接されている。

【００４２】一方、排気ガス流れ方向上流側の端部２ａ
においては、内管２が外管１の直線部６内に適当な重な
り代（オーバーラップ）をもって挿入されている。ま
た、径方向に若干の隙間をもって挿入されている。そし
て、その径方向の隙間に、シリカ繊維等の耐熱性を有す
る繊維で織られた筒状の耐熱布１０が挿入されている。

【００４３】この耐熱布１０の一端１０ａは、内管２の
外周に沿って奥へ若干延び、スペーサ４と内管２の端部
外周との間に挟まれて固定されている。耐熱布１０の他
端１０ｂは、内管２と外管１の隙間を通って外管１の端
部まで至り、そこで外側に折り返されて、フランジ５と
外管１の外周との間に挟み込まれて固定されている。両
端が固定された耐熱布１０の途中には、耐熱布１０に無
理な引っ張り力が加わらないように、弛み部１１が設け
られている。

【００４４】耐熱布１０を挟んだ状態でのスペーサ４の
内管２への固定は、数点のスポット溶接で行われてい
る。スポット溶接した箇所では耐熱布１０が焼けてしま
うが、数点のみであるので、耐熱布１０が切断されてし
まうことはない。耐熱布１０を挟んだ上流側のフランジ
５と外管１の固定は、固定用リング７をそれぞれフラン
ジ５および外管１に溶接することにより行われている。

【００４５】次に作用を説明する。

【００４６】この二重排気管では、内管２と外管１の間
の断熱層３の上流側の端部が、耐熱布１０によって塞が
れることになるため、断熱層３へ流れ込む排気ガス量が
大幅に減少する。従って、外管１に接触する排気ガスが
減り、外管１を通しての放熱が減少する。また、内管２
が高温の排気ガスに触れて熱膨張した場合には、外管１
との熱膨張差がスペーサ４および耐熱布１０によって吸
収される。

【００４７】上流側の外管１の端部は、外周にフランジ
５が配設されているので低温となりやすいが、その部分
の内周面は完全に耐熱布１０で覆われている。従って、
排気ガスが低温の管壁に直接接触することがなくなる。
なお、耐熱布１０は熱伝導率が小さいので、耐熱布１０
を通しての熱移動は非常に小さく、耐熱布１０の表面で
の対流放熱が低く抑えられる。

【００４８】また、この実施例の場合、内管２とスペー
サ４との間に耐熱布１０が介在し、外管１とフランジ５
との間に耐熱布１０が介在しているので、内管２→スペ
ーサ４→外管１→外気という経路の熱伝導、および外管
１→フランジ５→外気という経路の熱伝導が低く抑えら
れる。

【００４９】以上のことから、この実施例の二重排気管
を用いた場合、排気ガスの保温性能が高まり、それによ
りエンジンの始動時の触媒活性度が高まる。また、外管
１の表面温度を高負荷条件下でも低く保つことができ、
エンジンルーム内の雰囲気温の上昇を抑えることができ
る。よって、部品コストや重量の低減を図ることができ
ると共に、特に熱地での耐熱性能の向上が図れる。

【００５０】さらに、外管１と内管２の隙間への排気ガ
スの侵入を抑制できることから、外管１と内管２の隙間
に配したスペーサ４や、外管１の内壁面への排気ガスの
接触を減らすことができ、それにより常にスペーサ４の
摺動性能を良好に維持しながら、内管２と外管１の熱膨
張差を吸収することができると共に、外管１の材質コス
トの低減を図ることができる。

【００５１】また、柔軟性を持った耐熱布１０が緩衝材
としての役目を果たすので、排気ガスの漏れ抑制のため
に、内管２の端部を外管１の直線部６に大きく挿入し
て、端部の隙間を小さくした場合にも、びびり音などの
異音の発生を防止することができ、商品性を確保しつ
つ、内外管２、１間の隙間への排気ガスの流入を抑える
ことができる。

【００５２】〔第２実施例〕次に本発明の第２実施例を
図２を参照しながら説明する。

【００５３】上記第１実施例では、一端側において内管
２と外管１を剛的に接合したが、本実施例では、排気管
の両端部において、外管１と内管２を剛的に接合せず、
スペーサ４で内管２を保持している。また、耐熱布１０
を内管２の全長よりも長くして、内管２の外周全部を覆
うようにしている。耐熱布１０の端部の処理は、上記第
１実施例と同様であり、外管１の端部で折り返して、フ
ランジ５と外管１の外周との間に挟んでいる。また、耐
熱布１０が排気管の一端から他端まで連続しているの
で、耐熱布１０は、端部より手前の位置で、内管２の外
周にスペーサ４によって挟まれて固定されている。

【００５４】次に作用を説明する。

【００５５】従来の二重排気管では、一端部において内
管２を外管１に溶接等により固定しないと、内管２の位
置決めができなかったが、本実施例では、内管２と外管
１の隙間の両端部に耐熱布１０を介在させ、この耐熱布
１０で内管２と外管１を連結しているので、特別に内管
２を外管１に剛的に固定しないでも、内管２の保持が可
能となっている。

【００５６】従って、内管２が振動することにより、従
来では、内管２の固定部で繰り返し応力が発生して、亀
裂が入る可能性があったが、本実施例では、剛的に固定
した部分がないので、亀裂発生のおそれがなく、その点
での耐久性の問題が解消されている。

【００５７】また、断熱層３の両端が耐熱布１０で塞が
れることになるため、断熱層３への排気ガスの流入が確
実に阻止される。また、内管２が全部耐熱布１０で覆わ
れているので、内管２と外管１を熱的に遮断することが
でき、内管２から外管１への輻射伝熱を抑え、上記実施
例１の効果を更に高めることができる。

【００５８】〔第３実施例〕次に本発明の第３実施例を
図３、図４を参照して説明する。

【００５９】上記第１実施例では、耐熱布１０の一端１
０ａをスペーサ４によって内管２に固定し、他端１０ｂ
をフランジ５によって外管１に固定していたが、本実施
例では、２つのＣリング（内管側弾性リング、外管側弾
性リング）２１、２２で耐熱布１０をそれぞれ内管２と
外管１に固定している。

【００６０】両Ｃリング２１、２２はバネ性を有した帯
板をＣ字状に丸めたもので、内管側Ｃリング２１の内径
は、無応力状態において内管２の端部外径よりも小さく
設定され、外管側Ｃリング２２の外径は、無応力状態に
おいて外管１の端部内径よりも大きく設定されている。

【００６１】そして、内管側Ｃリング２１は、耐熱布１
０の外側から内管２の端部外周に嵌合されており、自身
の縮径方向の弾性復元力によって、耐熱布１０を、自身
と内管２の端部外周との間に挟んで固定している。ま
た、外管側Ｃリング２２は、耐熱布１０の内側から外管
１の端部内周に嵌合されており、自身の拡径方向の弾性
復元力によって、耐熱布１０を、自身と外管１の端部内
周との間に挟んで固定している。

【００６２】これを組み付ける場合には、図４（ａ）に
示すように、まず内管２の端部に耐熱布１０を巻き付
け、その上から内管側Ｃリング２１を拡径しながら嵌合
し、拡径させている力を解除することにより、内管側Ｃ
リング２１の弾性復元力で耐熱布１０を内管２に固定す
る。その後、図４（ｃ）に示すように、内管２の端部を
外管１内へ挿入し、耐熱布１０の内側から、外管側Ｃリ
ング２２を縮径させながら嵌め込み、縮径させている力
を解除することにより、外管側Ｃリング２２の弾性復元
力で耐熱布１０を外管１に固定する。

【００６３】このように、内管側Ｃリング２１と外管側
Ｃリング２２を用いて耐熱布１０を固定することによ
り、内管２→スペーサ４→外管１→フランジ５→外気と
いう伝導伝熱による熱移動経路は遮断することができな
くなるが、耐熱布１０の取り付けが容易となって、低コ
ストの二重排気管を提供できるようになる。

【００６４】〔第４実施例〕次に本発明の第４実施例を
説明する。

【００６５】図５は本発明の排気装置の実施例の全体の
外観を示す側面図であり、図６は図５のＶＩ部の詳細を
示す断面図、図７は図５のＶＩＩ部の詳細を示す断面図
である。図において、符号３１で示すものは二重排気管
であるが、説明上図示は二重にはしていない。この中を
排気ガスが矢印Ａ方向に流れる。二重排気管３１の上流
部３１Ａは、排気マニホールド（ここでは図示せず）に
フランジ３２で接続され、二重排気管３１の下流部３１
Ｂは、触媒３３にフランジ３４で接続されている。

【００６６】二重排気管３１は、図５に示すように、上
流部３１Ａから下流部３１ＢにかけてＬ字状に湾曲して
おり、その下側にバイパス通路４１が配置されている。
バイパス通路４１は、二重排気管３１と同材質で、二重
排気管３１よりも細い配管（例えば、二重排気管３１の
外径が５０ｍｍの時、バイパス通路４１の外径は１０ｍ
ｍ）により構成されており、二重排気管３１の上流部３
１Ａの管壁に形成した接続口３５と、二重排気管３１の
下流部３１Ｂの管壁に形成した接続口３６に、それぞれ
両端が接続されている。そして、排気ガスは、主として
二重排気管３１内を流通し、必要に応じて一部がバイパ
ス通路４１内を流通するようになっている。

【００６７】上流側接続口３５および下流側接続口３６
は、それぞれ上流端および下流端のフランジ３２、３４
よりも２０ｃｍくらい離れた位置に形成されている。こ
れら上流側接続口３５および下流側接続口３６には、そ
れぞれ上流側流路制御手段としての上流側開閉装置５
０、および下流側流路制御手段としての下流側開閉装置
６０が配置されている。

【００６８】これら上流側開閉装置５０および下流側開
閉装置６０は、二重排気管３１を流通する排気ガスの温
度が低いときに接続口３５、３６を閉じて、排気ガスが
バイパス通路４１に流通するのを阻止し、排気ガス温度
が高いときに接続口３５、３６を開いて、排気ガスがバ
イパス通路４１に流通するのを許す機能のものである。

【００６９】そのために、上流側開閉装置５０は、図６
に示すように上流端のフランジ３２と排気マニホールド
側のフランジ（図示略）との間に挟持される鍔部５１
と、この鍔部５１に基端５２ａが固定され先端５２ｂが
二重排気管３１の内部に挿入された円筒体５２とから構
成されている。円筒体５２の先端５２ｂは上流側接続口
３５を越えた位置まで延びている。

【００７０】円筒体５２は、高温の排気ガスによる腐食
に耐えるステンレス等の材質で形成された薄肉（例えば
厚さ０．５ｍｍ程度）のもので、外径が二重排気管３１
の内径より小さく形成され、二重排気管３１に組み付け
られた状態で、二重排気管３１の内周との間に微小な隙
間を形成している。そして、円筒体５２の周壁で上流側
接続口３５を塞いでいる。

【００７１】円筒体５２の周壁には、上流側接続口３５
と同程度の孔５３が貫通して形成されている。この孔５
３は、二重排気管３１全体が常温で、ほとんど熱膨張し
ていないときに、上流側接続口３５と合致しない位置に
あり、排気ガスが高温となり、円筒体５２が熱膨張した
ときに、上流側接続口３５と合致する位置に形成されて
いる。

【００７２】また、下流側開閉装置６０は図７に示すよ
うに、上流側開閉装置６０と同様の構造のもので、下流
端のフランジ３４と触媒３３側のフランジ（図示略）と
の間に挟持される鍔部６１と、この鍔部６１に基端６２
ａが固定され先端６２ｂが二重排気管３１の内部に挿入
された円筒体６２とから構成されている。円筒体６２の
先端６２ｂは下流側接続口３６を越えた位置まで延びて
いる。

【００７３】円筒体６２は、ステンレス等の薄板からな
るもので、二重排気管３１に組み付けられた状態で、二
重排気管３１の内周との間に微小な隙間を形成してい
る。そして、その周壁で下流側接続口３６を塞いでい
る。

【００７４】円筒体６２の周壁には、下流側接続口３６
と同程度の孔６３が貫通して形成されている。この孔６
３は、二重排気管３１全体が常温で、ほとんど熱膨張し
ていないときに、下流側接続口３６と合致しない位置に
あり、排気ガスが高温となり、円筒体６２が熱膨張した
ときに、下流側接続口３６と合致する位置に形成されて
いる。

【００７５】次に作用を説明する。

【００７６】まず、二重排気管３１が常温であるときに
は、上流側開閉装置５０の円筒体５２がほとんど熱膨張
していないので、円筒体５２の周壁に設けた孔５３の位
置が、上流側接続口３５と合致せず、上流側接続口３５
が円筒体５２の周壁で塞がれている。同様に、下流側開
閉装置６０の円筒体６２も、ほとんど熱膨張していない
ので、円筒体６２の周壁に設けた孔６３の位置が、下流
側接続口３６と合致せず、下流側接続口３６が円筒体６
２の周壁で塞がれている。

【００７７】この状態で、エンジンが始動し、二重排気
管３１内を排気ガスが流れると、上流側接続口３５およ
び下流側接続口３６が、上流側開閉装置５０および下流
側開閉装置６０で塞がれているので、バイパス通路４１
には排気ガスが流れ込まず、排気ガスが全部二重排気管
３１の方を流れる。よって、バイパス通路４１に排気ガ
スが流れた場合、そこで排気ガスの温度が低下させられ
るが、そのようなことがなく、排気ガス温度が通常通り
に維持される。

【００７８】次に、市街地走行のように低負荷走行して
いる場合には、排気ガスの熱が、二重排気管３１から外
気へ逃げていく。このため、二重排気管３１の上流側と
下流側では大きな温度差が生じる。このとき、二重排気
管３１の上流側では、上流側開閉装置５０の円筒体５２
が薄肉であり、かつ二重排気管３１の内壁との間に隙間
をもつので、円筒体５２が二重排気管３１に比べて高温
になって、下流側に熱膨張する。そして、この熱膨張に
より、円筒体５２の孔５３の位置が下流側に移動して、
上流側接続口３５と重なり、接続口３５が開く。

【００７９】一方、二重排気管３１の下流側では、上流
側に比べて排気ガス温度が低いため、下流側開閉装置６
０の薄肉の円筒体６２は、上流側の円筒体５２に比べて
小さく熱膨張する。よって、孔６３の位置は下流側接続
口３６に接近するものの、完全には合致しない。

【００８０】従って、二重排気管３１の上流部３１Ａを
流れる排気ガスの一部が、円筒体５２の孔５３を通っ
て、上流側接続口３５からバイパス通路４１内に流入す
るが、その排気ガスは二重排気管３１の下流側接続口３
６で止められることになる。

【００８１】ただし、下流側接続口３６も、接続口３６
と円筒体６２の孔６３が接近することにより僅かに開く
ため、少量の排気ガスはバイパス通路４１を流れて、下
流側接続口３６から二重排気管３１の下流部３１Ｂを流
れる排気ガスに合流し、触媒３３に流入する。しかし、
この場合はバイパス通路４１を流通するガス量が僅かで
あるため、排気ガス温度はあまり低下せず、従って触媒
の活性度にほとんど影響を与えるほどではない。

【００８２】次に、高速走行や登坂走行等の高負荷走行
時には、排気ガスの流量が多く、かつ温度も高くなるた
め、二重排気管３１の表面から熱を放出しても、触媒３
３前の排気ガス温度が高くなってしまう。ところが、こ
のとき二重排気管３１の上流側では、市街地走行時と同
様に、上流側開閉装置５０の円筒体５２が高温の排気ガ
スに触れて熱膨張することにより、上流側接続口３５を
開くため、排気ガスがバイパス通路４１内に流れ込む。
また、二重排気管３１の下流側でも、市街地走行の場合
とは異なり、下流側開閉装置６０の円筒体６２が、高温
の排気ガスに触れて上流側円筒体５２と同様に熱膨張す
る。そして、円筒体６２の孔６３が下流側接続口３６に
完全に重なることで、接続口３６が開く。

【００８３】従って、バイパス通路４１内に流れ込んだ
排気ガスが、下流側接続口３６から二重排気管３１の下
流部３１Ｂ内に吸い出されて、二重排気管３１内を流れ
る排気ガスと合流する。

【００８４】ここで、二重排気管３１の断面積に対する
外表面積に比べて、バイパス通路４１の断面積に対する
外表面積は数倍以上にもなるため、バイパス通路４１を
流れる排気ガスは少量ではあるが、バイパス通路４１の
外表面を流れる走行風によって十分に冷やされる。そし
て、下流側接続口３６から二重排気管３１内に合流した
際に、触媒３３に流入する排気ガス温度を低下させ、そ
の結果、触媒３３を高温劣化から守る。

【００８５】また、この時、バイパス通路４１から排出
される熱は、バイパス通路４１が二重排気管３１より下
側にあるため、エンジンルーム内にはあまり流れ込まな
い。従って、エンジンルーム内の雰囲気温上昇を招くお
それはない。

【００８６】〔第５実施例〕次に本発明の第５実施例を
図８を参照しながら説明する。

【００８７】この第５実施例として示す排気装置では、
二重排気管３１の上流側に設ける流路制御手段を、第４
実施例と違えている。それ以外は同じであるので、上流
側流路制御手段の構成についてのみ説明する。

【００８８】図８は二重排気管３１の上流部３１Ａ周辺
の構成を示している。この実施例にて用いられている上
流側流路制御手段７０は、バイパス通路４１の上流側接
続口３５を開閉する形式のものではなく、次のように構
成されている。

【００８９】即ち、この上流側流路制御装置７０は、上
流側接続口３５からバイパス通路４１への排気ガスの流
入を、排気ガス温度が低いときに阻止し、高くなるに従
って許すもので、上流側接続口３５の周囲の二重排気管
３１の内壁に形成された凹所３８と、この凹所３８に臨
む周壁位置に排気ガスの流通する孔７３を有した円筒体
７２とからなる。

【００９０】円筒体７２は、基端７２ａが、二重排気管
３１の上流端のフランジ３２と排気マニホールド側のフ
ランジ（図示略）との間に挟持される鍔部７１に固定さ
れ、先端７２ｂが二重排気管３１の内部に挿入されてい
る。円筒体７２は、排気ガス温度が低く、ほとんど熱膨
張していないときに、自身の先端７２ｂと凹所３８の下
流側縁部３８ａとの間に所定の隙間３９を確保し、排気
ガス温度が高いときに、熱膨張することで、前記隙間３
９を閉鎖するように、基端７２ａから先端７２ｂまでの
寸法が設定されている。また、円筒体７２の先端７２ｂ
は径方向に湾曲して収縮させられている。

【００９１】この実施例の場合、円筒体７２の孔７３が
凹所３８に臨んでいるので、孔７３から凹所３８に排気
ガスが流入する。ところが、二重排気管３１全体の温度
が低いときには、円筒体７２の先端７２ｂと凹所３８の
下流端縁３８ａとの間に隙間３９が形成されており、し
かも二重排気管３１内では、円筒体７２の縮径した先端
７２ｂを通過した排気ガスの圧力が低下することになる
ので、凹所３８に流れ込んだ排気ガスが、前記隙間３９
から二重排気管３１側に吸い出され、それによりバイパ
ス通路４１への排気ガスの流入が阻止される。よって、
排気ガスは二重排気管３１のみを流れ、通常の温度が維
持されて触媒に入る。

【００９２】また、排気ガスが高温になり、円筒体７２
が熱膨張したときには、円筒体７２の先端７２ｂが前記
隙間３９を塞ぐことになるため、円筒体７２の孔７３か
ら凹所３８に流れ込む排気ガスは、二重排気管３１側に
吸い出されることなく、バイパス通路４１側に流れ込
む。このときには、図７に示す下流側開閉装置６０が下
流側接続口３６を開くので、バイパス通路４１内に排気
ガスが流通し、ここで低温化された排気ガスが、下流側
接続口３６から二重排気管３１内に合流して、触媒に入
る排気ガス温度を低下させ、その結果、触媒を高温劣化
から守る。

【００９３】この場合、バイパス通路４１の上流側で
は、排気ガスの流れによる吸い出し作用を利用して、バ
イパス通路４１への排気ガスの流通を制御するようにし
ているので、円筒体７２と二重排気管３１の内壁の隙間
に排気ガスが滞留しなくなり、排気ガスの熱の無駄な放
散を少なくすることができる。

【００９４】〔第６実施例〕次に、本発明の第６実施例
を図９を参照しながら説明する。

【００９５】図９は、二重排気管３１の上流部３１Ａの
周辺の構成を示す。図において、符号９０で示すもの
は、二重排気管３１の上流部３１Ａが接続された排気マ
ニホールドである。３２は二重排気管３１側のフラン
ジ、９１は排気マニホールド９０側のフランジである。

【００９６】この実施例では、排気マニホールド９０の
壁面に形成した接続口９２と、二重排気管３１の上流部
３１Ａの管壁に形成した接続口９３との間に、連通路９
４が接続されており、この連通路９４の途中に、バイパ
ス通路４１の上流端９５が接続されている。

【００９７】また、連通路９４の二重排気管３１側の接
続口９３には、二重排気管３１を流れる排気ガス温度が
低いときに接続口９３を開き、高くなるに従い接続口９
３を閉じる上流側流路制御手段８０が配設されている。
下流側については、第４実施例と全く同様である（図７
参照）。

【００９８】上流側流路制御手段８０は、二重排気管３
１側のフランジ３２と排気マニホールド９０側のフラン
ジ９１との間に挟持された鍔部８１と、この鍔部８１に
基端８２ａが固定され先端８２ｂが二重排気管３１の内
部に挿入された円筒体８２とから構成されている。円筒
体８２の基端８２ａから先端８２ｂまでの寸法は、常温
あるいは低温時に、先端８２ｂが接続口９３の手前にあ
り、高温時に熱膨張した先端８２ｂが接続口９３を越え
た位置にあるように設定されている。

【００９９】本実施例の場合、二重排気管３１全体が冷
えている場合、二重排気管３１の上流部３１Ａにある接
続口９３は開いており、下流部３１Ｂにある接続口３６
（図７参照）は閉じている。従って、排気マニホールド
９０から直接連通路９２に流入した排気ガスは、二重排
気管３１の上流部３１Ａの接続口９３から、二重排気管
３１内を流れる排気ガスによって、二重排気管３１側に
吸い出され、バイパス通路４１には流通しない。

【０１００】一方、排気ガスが高温となった時は、上流
側流路制御手段８０の円筒体８２が熱膨張することによ
り、二重排気管３１の上流部３１Ａの接続口９３が閉じ
られ、下流部３１Ｂの接続口３６が開かれる。よって、
連通路９４内に流れ込んだ排気ガスは、バイパス通路４
１内に流通し、下流部３１Ｂの接続口３６から二重排気
管３１内に合流して、上記第４実施例と同様に、触媒に
流入する排気ガス温度を低下させ、触媒を高温劣化から
守る。特に、この場合は、排気ガス温度が高い時に、排
気マニホールド９０から連通路９４に流入した排気ガス
が、直接バイパス通路４１内に流れるので、より有効に
放熱が促され、排気ガスの過熱を抑えることができる。

【０１０１】なお、上記第４〜第６実施例においては、
バイパス通路４１に排気ガスを流すかどうかを制御する
流路制御手段として各種のものを示したが、本発明はこ
れらのものに限らず、単にバイパス通路４１への排気ガ
スの流通を、排気ガスが低温時に遮断し高温時に許可す
る装置であれば、どのような形式のものを用いてもよ
い。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、筒状の耐熱布によって内管と外管の隙間の端部
を塞いでいるため、外管と内管の隙間への排気ガスの侵
入と、排気ガスの外管への接触を極力減らすことができ
る。従って、外管を通しての放熱を減少させて、排気ガ
スの保温性能を高め、それによりエンジン始動時の触媒
活性度を高くすることができる。また、外管の温度上昇
やエンジンルーム内の雰囲気温の上昇も抑えることがで
き、それにより部品コストや重量の低減を図ることがで
きる。さらに、外管と内管の隙間への排気ガスの侵入を
抑制できることから、外管と内管の隙間に配したスペー
サ等の摺動手段への排気ガスの接触を減らすことがで
き、それにより摺動手段を排気ガスから保護することが
でき、常に良好な摺動性能を維持しながら、内管と外管
の熱膨張差を吸収することができる。

【０１０３】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加え、柔軟性を持った耐熱布が緩衝材としての
役目を果たすので、排気ガスの漏れ抑制のために内管と
外管の端部の隙間を小さくした場合にも、異音の発生を
防止することができる。

【０１０４】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
の効果に加え、耐熱布によって内管と外管の隙間の両端
部を塞いでいるため、同隙間への排気ガスの侵入と、排
気ガスの外管への接触をほとんど無くすことができる。
また、内管の全長を耐熱布で覆っているので、内管をほ
ぼ全体的に外部から熱的に遮断でき、内管に対する断熱
効果を高めることができる。従って、排気ガスの保温効
果をさらに高めることができ、請求項１の発明と同等以
上の効果を奏することができる。また、耐熱布を介して
内管の保持が可能となるので、外管と内管の剛的な固定
箇所を無くすことができて、熱膨長差をより確実に吸収
することができ、振動等に対する耐久性の向上も図るこ
とができる。

【０１０５】請求項４の発明によれば、請求項１、又は
請求項２、又は請求項３の発明の効果に加え、スペーサ
と内管との間、およびフランジと外管との間に耐熱布が
挟まっているので、フランジやスペーサを通しての伝導
伝熱を極力減少させることができる。また、特に低温の
管壁となるフランジの内周側を、耐熱布によって熱的に
遮断しているので、フランジからの熱の逃げを有効に抑
えることができ、排ガスの保温効果をさらに高めること
ができる。また、耐熱布の固定をスペーサとフランジで
行うので、その他に耐熱布の固定手段を設ける必要がな
い。

【０１０６】請求項５の発明によれば、請求項１、又は
請求項２、又は請求項３の発明の効果に加え、内管側弾
性リングおよび外管側弾性リングによって耐熱布を内管
および外管に固定するので、耐熱布の取付けが容易とな
り、コスト低減を図ることができる。

【０１０７】請求項６の発明によれば、請求項１〜５の
いずれかに記載の発明の効果に加え、外管の端部と内管
の端部の隙間を小さくすることができ、たとえ耐熱布を
通して排気ガスが漏れた場合でも、内管と外管の隙間へ
の排気ガスの流入をできる限り少なくすることができ、
排気ガスの保温性能を高めることができる。また、内管
と外管の重なり部分に介在する耐熱布によって、異音の
発生の防止と共に、内管と外管の熱膨張差の吸収および
内管の保持も可能になる。また、フランジからの伝熱も
より減少させ、排気ガスの保温効果をより高めることが
できる。

【０１０８】請求項７の発明によれば、シリカ繊維によ
り、耐熱効果を確実に持たせることができる。

【０１０９】請求項８の発明によれば、請求項１〜７記
載の発明の効果に加え、排気ガスが低温のときには、排
気ガスをバイパス通路に流さないことで、排気ガスの放
熱を抑制し、排気ガス温度を維持して、触媒を活性化さ
せることができ、排気ガスが高温のときには、排気ガス
の一部をバイパス通路に流すことで、排気ガスの放熱を
促して、排気ガス温度を低下させ、触媒の高温劣化を防
止することができる。

【０１１０】請求項９の発明によれば、請求項８の発明
の効果に加え、流路制御手段を簡単な構造によって達成
することができ、また、温度による応答も確実に行なわ
せることができる。

【０１１１】請求項１０の発明によれば、バイパス通路
を、エンジンルーム内において排気管の下側に配置した
ので、バイパス通路から放散される熱の影響がエンジン
ルーム内に及びにくくなり、エンジンルームの雰囲気温
の上昇を抑制することができる。従って、エンジンルー
ム内の他部品への影響を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の断面図である。

【図２】本発明の第２実施例の断面図である。

【図３】本発明の第３実施例の断面図である。

【図４】本発明の第３実施例における耐熱布の組み付け
手順の説明図であり、（ａ）は内管に耐熱布を固定した
状態を示す斜視図、（ｂ）は耐熱布を固定した内管を外
管内に挿入し、その上で耐熱布を外管に固定しようとし
ている状態を示す斜視図である。

【図５】本発明の第４実施例の全体側面図である。

【図６】図５のＶＩ部分の詳細を示す拡大断面図であ
る。

【図７】図５のＶＩＩ部分の詳細を示す拡大断面図であ
る。

【図８】本発明の第５実施例における図６と同じ部分の
断面図である。

【図９】本発明の第６実施例の要部断面図である。

【図１０】従来の問題点の説明に用いる二重排気管の一
例を示す断面図である。

【図１１】同別の例を示す断面図である。

【図１２】従来の二重排気管の問題点の説明図であり、
（ａ）は二重排気管のサンプルの断面図、（ｂ）は同サ
ンプルにおける壁温の変化の様子を示す図である。

【符号の説明】

１外管２内管２ａ一方の端部２ｂ他方の端部３断熱層４スペーサ５フランジ６直線部（径方向に収縮させられた部分）１０耐熱布１０ａ一端１０ｂ他端２１内管側Ｃリング（内管側弾性リング）２２外観側Ｃリング（外管側弾性リング）３１二重排気管３１Ａ上流部３１Ｂ下流部４１バイパス通路５０上流側開閉装置５２，６２，７２，８２円筒体５２ａ，６２ａ，７２ａ，８２ａ基端５２ｂ，６２ｂ，７２ｂ，８２ｂ先端５３，６３，７３孔６０下流側開閉装置７０，８０上流側流路制御手段３８凹所３８ａ下流側端縁３９隙間９０排気マニホールド９２，９３接続口９４連通路９５上流端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外管と、この外管内に隙間をもって挿入
された内管とからなり、前記内管の少なくとも一方の端
部は前記外管に対して支持自由とし、前記外管に対する
前記内管の熱膨長による相対動を許容可能に保持し、前
記内管内を排気ガスの通路とする二重排気管において、前記内管の支持自由な端部と外管の端部との間に筒状の
耐熱布を設け、前記耐熱布の一端を前記内管の端部に固定し、他端を前
記外管の端部に固定したことを特徴とする二重排気管。
【請求項２】請求項１記載の二重排気管であって、前記内管の両方の端部が前記外管に対して支持自由であ
り、前記耐熱布を前記内管の両端部と外管の両端部との
間に設けたことを特徴とする二重排気管。
【請求項３】請求項２記載の二重排気管であって、前記両端部の耐熱布は、前記内管の外周面を覆うように
連続していることを特徴とする二重排気管。
【請求項４】請求項１、又は請求項２、又は請求項３
記載の二重排気管であって、前記外管と内管との隙間に介設され、前記内管と外管と
の相対的な移動を許容する状態で前記内管を保持するス
ペーサと、前記外管の端部外周に配設されたフランジとを備え、前記耐熱布の一端を、前記スペーサと内管の端部外周と
で挟むことにより固定し、且つ他端を、前記外管の内周
側から外周側に折り返して前記フランジと外管の端部外
周とで挟むことにより固定したことを特徴とする二重排
気管。
【請求項５】請求項１、又は請求項２、又は請求項３
記載の二重排気管であって、前記耐熱布の一端を、前記内管の外周径よりも内径の小
さい内管側弾性リングにより内管の端部外周に固定し、
且つ他端を、前記外管の内周径よりも外径の大きい外管
側弾性リングにより外管の端部内周に固定したことを特
徴とする二重排気管。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の二重排
気管であって、前記外管の端部が縮径され、該端部に前記内管の支持自由な端部が重なり代をもって
挿入され、該重なり代に、前記耐熱布が介在していることを特徴と
する二重排気管。
【請求項７】請求項１〜５のいずれか記載の二重排気
管であって、前記耐熱布は、シリカ繊維を織って筒状に形成したもの
であることを特徴とする二重排気管。
【請求項８】請求項１〜７記載のいずれかの二重排気
管であって、排気ガス流れ方向の上流部と下流部とをバイパスすると
共に、通過させる排気ガスの温度を低下させ得るバイパ
ス通路と、排気ガス温度が所定温度を下回るとき前記バイパス通路
への排気ガスの流通を遮断し、同上回るとき同流通を許
す流路制御手段とを備えたことを特徴とする二重排気
管。
【請求項９】請求項８記載の二重排気管であって、前記流路制御手段は、二重排気管の端部に固定されて内
周側に延設され、前記バイパス通路との接続口に対向し
得る孔を有した薄肉の筒体であり、前記孔は、排気ガス
温度が所定温度を下回るとき前記接続口から外れ、同上
回ると筒体の熱膨長により対向することを特徴とする二
重排気管。
【請求項１０】請求項７、又は請求項８、又は請求項
９記載の二重排気管であって、前記バイパス通路は、前記二重排気管の下側に設置され
ていることを特徴とする二重排気管。