JPH09228822A - 内燃機関の消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱や振動に対する耐久性及び長期にわたる消
音性に優れた内燃機関の消音器を提供すること。 【解決手段】 この消音器１は、複数個の開口部を持っ
た金属製の内筒２と、その周囲に配設された無機繊維質
吸音材と、吸音材の外側を覆う金属シェル３とからな
る。無機繊維質吸音材の内筒２側に、線径が０．１〜
０．３ｍｍ、メッシュが４０〜１００の織金網４０を配
する。その織金網４０の外側に、平均繊維径が３．５〜
８μｍで、かつ４４μｍ以上の粒子状物含有率が１０％
以下である結晶質アルミナファイバーマット４３を配す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
等の内燃機関の消音器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用エンジンの排気管の途中
には消音器が設けられ、そこでは排気中に含まれる騒音
成分を減衰させる消音処理が行われている。

【０００３】このような排気ガス中に含まれる騒音成分
を減衰させる消音器としては、各種の構造のものが知ら
れており、エンジンの大きさ等、各種の条件に応じて適
当な構造のものが使用されている。また、排気中に含ま
れる騒音成分の内、高い周波数の騒音成分を減衰させる
ための消音器としては、例えば図２に示されるものがあ
る。この消音器１では、小孔が穿設された金属管（内
筒）２の周囲に繊維状の吸音材を配設した構造のものが
知られている。なお、同図において３は金属シェルであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記消音器１において
は、高温の排気の流通に伴う圧力衝撃が金属管２の小孔
に集中する。このため、吸音材としてガラス繊維４１な
どを使用した場合、近年の排気ガス温度の上昇に伴い、
耐熱性の低いガラス繊維４１が溶融収縮し、ビーズ状に
なる。また、熱間での繊維強度の劣化から、振動や排気
ガスの脈動によってガラス繊維が小孔より外気へ飛散す
る。従って、以上のことから吸音効果が著しく減少して
しまうという問題を有していた。

【０００５】そこで、前記欠点を解決するための消音器
として、実開昭６１−５９８１９号公報や実公平６−１
９７８５号公報に開示されたものがある。これらの公報
では、小孔が穿設された金属管と吸音材との間にステン
レスウール４２や金網製のクッション材を介在させるこ
とが提案されている（図２参照）。

【０００６】しかしながら、前述の如き消音器は、いず
れも騒音成分を減衰させるためのものあるため、前記ス
テンレスウールや金網製のクッション材は連続気孔とな
っている。よって、これらはガラス繊維層を熱的に保護
しうるものではない。また、熱間において金属製のクッ
ション材は軟化することから、クッション材としての効
果は極めて低い。従って、前記従来の消音器には、長期
間にわたり騒音成分を減衰させることは困難であるとい
う欠点があった。

【０００７】また、無機質吸音材の材質をシリカ−アル
ミナセラミックファイバーや結晶質アルミナファイバー
に代替することにより、耐熱性を向上させる、という考
案も開示されている。しかし、シリカ−アルミナセラミ
ックファイバーはショットとよばれる粒子状物を５０％
近くふくんでおり、前記ショットが振動により、吸音材
内部で運動し吸音材に穴が開くという問題がある。ま
た、汎用の結晶質アルミナファイバーは、従来１４００
℃前後の高温窯炉の断熱材として使用される耐火断熱材
で、平均繊維径が２．７〜３．２μｍであり、従来のガ
ラス繊維の平均繊維径約９μｍに比較し、径が細かく真
比重が高い。このため、通気抵抗が高くなり、特に高周
波側の吸音率が著しく低いという問題が生じていた。

【０００８】これに対して、前記結晶質アルミナファイ
バーの充填密度を高くする方法がある。しかし、充填密
度を高くすると、吸音層としての質量が高くなり、騒音
が吸音層に入りにくくなる為、全体の吸音率が低下する
という問題があった。

【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、熱や振動に対する耐久性及び長期
にわたる消音性に優れた内燃機関の消音器を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、複数個の開口部を持
った金属製の内筒と、その周囲に配設された無機繊維質
吸音材と、前記吸音材の外側を覆う金属シェルとからな
る内燃機関の消音器において、前記無機繊維質吸音材の
内筒側に、線径が０．１〜０．３ｍｍ、メッシュが４０
〜１００の織金網を配し、その織金網の外側に、平均繊
維径が３．５〜８μｍで、かつ４４μｍ以上の粒子状物
含有率が１０％以下である結晶質アルミナファイバーマ
ットを配したことを特徴とする内燃機関の消音器をその
要旨とする。

【００１１】従って、本発明によると以下の作用を奏す
る。即ち、排気ガスの温度の高い部分での熱劣化が防が
れ、また、織金網により振動や排気ガスの脈動による無
機繊維の飛散が防がれる。更に、４４μｍ以上の粒子状
物含有率を１０％以下にすることにより、結晶質アルミ
ナファイバーマット内部の振動による劣化が防がれる。
このため、長期間にわたり消音性が保たれ、かつ大気中
への繊維状物の飛散も防止される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図１に基づき詳細に説明する。織金網４０は、線
径が０．１〜０．３ｍｍで、網目が４０〜１００メッシ
ュである。線径が０．１ｍｍ未満の場合、柔軟性には優
れるものの、排気ガスの高温化に伴い、溶損してしまい
耐久性が不十分である。

【００１３】一方、０．３ｍｍを越えると、耐久性には
優れるが、柔軟性が劣り、加工性が悪くなる。また、網
目を４０〜１００メッシュにした場合、開口面積が減少
し、吸音率が低下してしまう。

【００１４】線径は、０．１２〜０．２ｍｍであること
が好ましい。また、網目が４０メッシュより粗いと、無
機繊維質吸音材が自動車の振動や排気流等により、前記
網目から脱落して飛散してしまう。一方、１００メッシ
ュより細かくなると、排気中に含まれる騒音成分を反射
させて、消音効果が低減する。網目は、５０〜８０メッ
シュが好ましい。

【００１５】また、織金網４０の材質は、耐熱性を考慮
すると、ステンレス系のものが好ましい。次いで、アル
ミナファイバーマット層４３を構成するアルミナファイ
バーの平均繊維径は、３．５〜８μｍの範囲にある。つ
まり、平均繊維径が３．５μｍ未満の場合、通気抵抗が
高くなり高周波側の吸音率が低下する。一方、８μｍを
越えると、嵩密度が低くなることで、通気抵抗も低くな
り低周波側の吸音率が低下する。平均繊維径は、３．５
〜５μｍが好ましい。

【００１６】また、４４μｍ以上の粒子状物含有率を１
０％より多く含むと、前述したシリカ−アルミナセラミ
ックファイバーのように、振動によって穴があく。この
ため、４４μｍ以上の粒子状物含有率は、１０％以下で
あることが必要である。

【００１７】前記無機繊維質吸音材は、複数の開口部を
持った金属製の内筒２と金属シェル（アウターシェル）
３との空間に組み付けられており、平均嵩密度は、０．
０５〜０．３０ｇ／ｃｍ³ の範囲である。

【００１８】前記平均嵩密度は、０．０５〜０．３０ｇ
／ｃｍ³ の範囲であることが好ましい。その理由は、平
均嵩密度が０．０５ｇ／ｃｍ³ 未満であれば、耐久性に
問題を生じるからである。一方、０．３０ｇ／ｃｍ³ よ
り大きければ、消音効果をそれほど期待できないからで
ある。なお、前記無機繊維質吸音材を１％以上の平均圧
縮率で組み付けることにより、その無機繊維質吸音材を
効果的に固定することができる。よって、自動車の振動
や排気流等により、無機繊維質吸音材の位置がずれた
り、粉化することを有効に防止することができる。

【００１９】前記無機繊維質吸音材は、アルミナ、シリ
カ−アルミナ、ガラス、のグループから選ばれる１種以
上の繊維材料を用いて、繊維単独もしくはその他の無機
及び有機材料との複合によりなるものである。

【００２０】しかしながら、耐熱性の問題から、開口部
を持った金属製の内筒２側、即ち排気ガス側には、当然
結晶質アルミナファイバーマット４３からなる層を設け
る必要がある。なお、この外側にはガラス繊維マット４
２からなる層を設けることが好ましい。

【００２１】

【実施例】

〔実施例１〕金属製の内筒２として、厚さが０．６ｍ
ｍ、開口率２０％、開口径５mmのＳＵＳ３０４パンチン
グパイプに、線径が０．１２ｍｍ、メッシュ数８０のＳ
ＵＳ３０４の織金網４０を巻き付け、更に、無機繊維質
吸音材としてアルミナ含有率８０％、シリカ含有率２０
％、平均繊維径４．５μｍの結晶質アルミナファイバー
マット４３を厚み４０ｍｍ、充填嵩密度０．１０ｇ／ｃ
ｍ³ とし、厚さが０．６ｍｍのアルミメッキ鋼板（ＳＡ
ＣＤ８０）を使用した金属シェル３で被覆して消音器１
を作製した。

【００２２】前記消音器１を２リットル、６気筒のガソ
リンエンジンの排気管に連設して、前記エンジンを毎分
４０００回転で運転し、この間に排気管からの騒音を測
定した。その結果を表１に示す。表に示す値は、排気管
から後ろに１ｍ離れた位置で測定した騒音の値である。

【００２３】次いで、実車走行を３００００ｋｍ行い、
その走行後における排気管からの騒音を測定した結果及
び吸音材の重量損失割合を表に示す。 〔実施例２〕金属シェル３及び金属製の内筒２は、実施
例１のそれと同じである。また、無機繊維質吸音材とし
ては、内筒２側に平均繊維径が４．５μｍの結晶質アル
ミナファイバーマット４３の厚みを１０ｍｍ、嵩密度を
０．１０ｇ／ｃｍ³ とし、その外側２０ｍｍを充填嵩密
度０．１５ｇ／ｃｍ³ でＥガラス繊維マット４２で被覆
したものを使用した。そして、これを用いて実施例１と
同様の測定を行った。その結果を表１に示す。 〔比較例１〕実施例１と金属シェル３及び金属製の内筒
２は同じである。無機繊維質吸音材としては、平均繊維
経９μｍ、充填嵩密度０．１５ｇ／ｃｍ³ のＥガラス繊
維マット４２を使用し、吸音材の飛散防止として内筒２
側にステンレスウール（ＳＵＳ３０４）を厚み５ｍｍ、
充填嵩密度０．５６ｇ／ｃｍ³ で配置した。そして、こ
れを用いて、実施例１と同様の測定を行った。その結果
を表１に示す。 〔比較例２〕実施例１と金属シェル３及び金属製の内筒
２は同じである。平均繊維径が４．５μｍ、充填嵩密度
０．１０ｇ／ｃｍ³ の結晶質アルミナファイバーマット
４３を使用し、吸音材飛散防止材として線径０．１５ｍ
ｍ、メッシュ数３０の織金網４０を配置した。そして、
これを用いて実施例１と同様の測定を行った。その結果
を表１に示す。 〔比較例３〕実施例１と金属シェル３及び金属製の内筒
２等の構成は同じである。平均繊維径が２．９μｍ、充
填嵩密度０．１０ｇ／ｃｍ³ の結晶質アルミナファイバ
ーマット４３を使用した。そして、実施例１と同様の測
定を行った。その結果を表１に示す。 〔比較例４〕実施例１と金属シェル３及び金属製の内筒
２等の構成は同じである。平均繊維径が９μｍの結晶質
アルミナファイバーマット４３を使用し、実施例１と同
様の消音器の作製を試みた。しかし、前記結晶質アルミ
ナファイバーマット４３の繊維径が太い為、充填嵩密度
が０．０６ｇ／ｃｍ³ となる程度までしかそれを充填す
ることができなかった。この消音器を用いて実施例１と
同様の測定を行った結果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】〔作用効果〕以下、本実施形態において特
徴的な作用効果を列挙する。 （イ）本実施形態にかかる内燃機関の消音器１は、無機
繊維質吸音材の内筒２側に、線径が０．１〜０．３ｍ
ｍ、メッシュが４０〜１００の織金網４０を配し、その
外側に平均繊維径が３．５〜８μｍで、かつ４４μｍ以
上の粒子状物含有率が１０％以下である結晶質アルミナ
ファイバーマット４３を用いている。これにより、排気
ガスの温度の高い部分での熱劣化を防ぎ、また、織金網
４０により振動や排気ガスの脈動による無機繊維の飛散
を防ぐことができる。更に、４４μｍ以上の粒子状物含
有率を１０％以下にすることにより、結晶質アルミナフ
ァイバーマット４３内部の振動による劣化を防ぐことが
可能となり、長期間消音性を保ち、かつ大気中への繊維
状物の飛散のない優れた内燃機関の消音器１を提供する
ことができる。

【００２６】（ロ）特に前記実施例２では、結晶質アル
ミナファイバーマット４３の外側に、さらにＥガラス繊
維マット４２を被覆したものとしている。このようにす
ると、熱や振動に対する耐久性及び長期にわたる消音性
によりいっそう優れた消音器１を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
熱や振動に対する耐久性及び長期にわたる消音性に優れ
た内燃機関の消音器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の消音器の断面図。

【図２】従来の消音器の断面図。

【符号の説明】

１・・・消音器、２・・・複数の開口部を持った金属製
の内筒、３・・・金属シェル、４０・・・織金網、４１
・・・ステンレスウール、４２・・・ガラス繊維マッ
ト、４３・・・結晶質アルミナファイバーマット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の開口部を持った金属製の内筒と、
   その周囲に配設された無機繊維質吸音材と、前記吸音材
   の外側を覆う金属シェルとからなる内燃機関の消音器に
   おいて、 前記無機繊維質吸音材の内筒側に、線径が０．１〜０．
   ３ｍｍ、メッシュが４０〜１００の織金網を配し、 その織金網の外側に、平均繊維径が３．５〜８μｍで、
   かつ４４μｍ以上の粒子状物含有率が１０％以下である
   結晶質アルミナファイバーマットを配したことを特徴と
   する内燃機関の消音器。