TW541395B - Refractive wave muffler - Google Patents

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541395 A7 B7 五、發明說明（1 ) 本發明係為1999年11月26日申請之美國專利申請 案序號09/449,767之部份連續申請案，其中揭示之一部分 與本案所說明者實質上相同。 請 先 閱 讀 背 面 [發明背景] 發明領城 本發明一般係關於排氣消音管，更特別地，係關於具 有調節板（baffle)的消音器，以用於不會顯著地增加消音器 内所產生的反壓力而可降低聲音輸出。 相關技術之說明 來自内燃引擎的排氣氣流，係在引擎之排氣閥開啟與 tj i r I I I I k 關閉時’由含有低壓區域之高壓區域列所組成。氣壓區域 串列經由排氣管移動到周圍的大氣。由於排氣管必須小到 足以避免高壓區域擴張太快，以保留熱能及動能，而且排 氣管還必須大到丨限制氣體流致產生過量的反$，所以排 氣管的大小很重要。正確地設計排氣管使排氣氣體裡的低 麼區域則對燃燒室施予牽引作用，這有助於從該室清除膨 脹的氣體。消音器使排氣氣體裡所存留的潛能發散而將聲 音減弱’但是’這卻有造成㈣力而降低牽引作用的傾向。 當由燃燒室排除排氣氣體時’排氣氣體會由於其内之 運動的高能狀態而具有一範圍的縱向傳播聲音頻率（波刀）。 聲：㈣的一部分可以支持或協助排氣氣體的排除， :、:、匕的頻率則*會。如同在傳統消音器裡—般，減 7 =聲音則會因損耗潛在有益之聲音頻率而降低動力。 l^性逆向波’亦^^些逆“推 “^^朝巾關家鮮”吕内者，對 91963 1 541395 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（2 ; 於減少動力損耗而言是重要的。因此，反逆向排氣系統的 設計即存在於該技術裡，而這些設計系以消除充分量的回 波與逆向波之傳播。吾人認為要調諧排氣系統為一連串的 複雜過程，包括排氣管尺寸之決定，元件長度之決定以及 或許多管結合以使氣體脈衝與聲波同步，以便特定引擎之 選擇旋轉數範圍内的動力損失為最少。本發明提供由消除 逆向波來減弱聲音的新方法，以達到最少的動力損失以及 最大的引擎動力。此方法藉由集中聲波，使不要的頻率無 效，然而卻放大結合排氣氣體脈衝的反覆波來減弱聲音， 以加強排氣氣體出口流動並使燃燒室裡的驅氣效應最大 4匕，以增加動力。 下述之技術明確表示出本技術領域的現有狀態。

Wirt申請的美國專利Re31,275號說明寬頻帶聲音衰 減，加上防音襯墊，具有逐變截面形狀，但通常截面面積 為一定的導管，而其中，導管襯墊之配置是為了維持由襯 墊有效深度裡之改變整個所提供之本質不變的聲音存在 (acoustic existence) ’ 以及按比例的聲抗（ac〇ustic reactance) ° 某些取代之設計允許導管截面面積裡的部份變化，以 及附帶之襯墊特性的改變。在所有的例子申，導管係設計 成將沿著主軸之每一部分均調諧到最佳狀態，以最有效地 吸收有關的部份頻率波譜。該裝置特別適合用於噴射航空 器引擎的聲音遏止。 ' 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂------

2 91963 541395 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（3 ; 器，其包括本體部份，連接至該本體部份的出口與排氣管， 位於鄰近消音器進氣端之板件、具備有在中心設置之錐形 犬起、該犬起向進氣管之方向延伸並且與進氣管對準、適 於將氣體向徑向向外偏向，該板件具有徑向放置的彎曲 槽，以及包括附著至鄰近各該槽之該板件或賦予旋轉動作 至通過該槽之流體的輪葉。 时Lathers中請的美國專利第2,473，1()3號說明一消音 器’其包含具有進氣開口與出氣開口於其兩端，適於經由 其進氣開口接收來自内燃引擎的排氣氣體或類似物的㈣ 外殼’該外殼包括第-部份，該第一部份的内牆逐漸地從 外殼的進氣端朝該外殼的出氣端擴散，以形成實質圓錐的 第-部份；以及在該第一部分内之實質圓錐架構的無穿孔 之伸長元件’該元件的頂點鄰近該外殼的進氣開口而設 置，且底部超出該第-部份的大端點而延伸；適於接收來 自第一部份之排氣氣體，且為球根或桶狀架構的第二 份，該部份封住該圓錐元件的基底部份，且其最大直徑大 於該圓錐部份的最大直徑，其最 八取小罝瓜則實質相等於該第 -部份的最大直徑，該圓錐元件的外表面與該第一以及第 ^部份的内表面相隔開，以當排氣氣體通過該些部份時， 提=其間固定增加面積的流動路徑給排氣氣體；設置於 該分隔的表面之間，以當氣體通過該流動路徑時，賦予螺 鉍移動至排氣氣體；第三部份具有阻板於其中，兮阻板勺 =兩片實質平坦的多孔板件，以平行分隔的關係：列，： 於該部有長度實質縱向延伸，以及至少兩… 本紙張尺度適用(CNS)A4 —ΤΓκ) X ^ 91963 -------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 541395 A7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（4 ) 質平坦的多孔板件，以平行分隔的關係排列，且與首先提 及的板件具有共同範圍，該首先提及的板件與該第二提及 之板件係以交叉或蜂房架構而設置於該第三部份裡；且第 四部份具有固定於其中的阻板，該阻板縱向地延伸於該第 三部份的整個長度，並具有以v架構而排列的兩個多=部 份，V架構的頂點朝向第四部份的入口，而該v構造裡所 有多孔的面積則較大於在該第三部份之阻板理全部的多孔 面積。 Back_巾請的美國專利第27G8，_號說明用於消 音内燃引擎排氣的消音器’該消音器包含：以軸向對準串 列關係而設置的互通進氣中間與出氣部份，各該部份皆包 含中空的圓筒形外殼部份，以用於將排氣氣體偈限於該消 音器内；該進氣部份包会摘人、击 , 匕3適合連接至内燃引擎之排氣管的 逆流設置部份；設置於★玄推名立 置、4進乳邛份之該外殼部份内的插入 疋件，包括多數個徑向向内钲妯 延伸的腹板，各腹板在其徑向 向外設置之端點部份設置有軸 直旁釉向逯流方向的伸出部份， 腹板之排列導致流向該中間部 β |仞之排虱軋體的有效均勻分 佈，多數個同軸套組的管、 牛則以橫向相隔的關係而設 置於該中間部份的該外殼部 _ ^ 物各該管形元件設置於該中 間部份外殼部份的中間，且 且邊管形7G件的最裡面具有各f 的板金屬；多數個實質周邊- 一 古夕 勻相隔而設置的隔間元件具 有夕孔的板金屬，而互連該中 八 該管狀元株的m 部份外殼部份，而且鄰接 邊g狀兀件的其中幾個，以 的兮爲灿-从t ;、、隹持在該相隔共軸關係裡 用中國國^^—格間兀件具有軸向地與該 訂 線 4 91963 541395 A7 五、發明說明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 管狀元件共同範圍，且以該管形元件和該外殼部份來明確 表示’多數個縱向延伸的氣體通道延伸經過該中間部份； 且多數個fe微螺旋放置的隔板元件則包含於該出氣部份之 内並以其外殼部份來界定，多數個氣體通道與該中間部份 的該氣體通道以及週圍空氣相連通。

Trefte等人申請的美國專利第3,999,624號說明設置 於由近似圓錐外殼所形成之空腔内的氣力消音器，直接與 排氣口連通的成比例擴張室，以及為了將引入的排氣體積 轉變成被動調節的聲壓波，緩衝引入之排氣體積用的，與 整體有關之縮小體積的靜音室，然後，該聲壓波則予以排 氣至週圍的大氣中。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製

Conway申請的美國專利第4，167,986號說明標準流體 消音裝置’主要使用在空調導管及類似物，包含多數個具 有聲音能量吸收物質的空氣分流器，該空氣分流器的尺; 大小讓多數個空氣分流器可以安裝於導管中央的導管内， 並彼此有共同範圍，而額外的空氣分流器之 增加較大導管用之靜音裝置的尺寸，且多數根桿 與空氣分流器’以用於安裝空氣分流器，空氣分流器的較 佳型態係為環形且具有彼此同軸安裝的尺寸大小。

Tohnon申請的美國專利第4,244,44i號說明寬帶聲音 哀減器，特別用於衰減氣體輪機引擎嚼音，利用集中排二 於氣體輪機引擎之排氣導管内的多數軸向延伸，末端為開 =的多孔圓筒，用於減弱噪音而不會造成明顯的反壓之： 本紙張尺度適用中Ϊ國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱 91963 5 541395 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6 ) Fuchs中請的美國專利第4,282,95〇號說明用於内燃引 擎，特別是二衝程或循環内燃引擎用的靜音器或消音器， 包含本質上為截頭圓錐形（frust〇c〇nica_擴散器於其進 孔口’立即在圓錐端伴隨有較大直徑，擴散器端有較大直 徑之截斷的圓錐外殼，以及在該截斷圓錐外殼之下游的氣 體流用的轉向裝置。 Rich申請的美國專利第5，165,231號說明反逆向排氣 系統，包含排氣管與附加到該排氣管的進氣孔。排氣管與 進氣孔合作α弓|進交叉，A抵上相對的氣態流，以有效地 預防在相關内燃引擎方向裡的反轉流。 KraaUr.，等人所申請的美國專利第5 2〇〇,582號說明 聲音減弱消III，以及更特別地用於衰減預選令斷頻率以 上之各種頻率之聲波的聲音減弱消音器。特別設置的聲音 隔絕則提供至相對低頻的部份衰減聲波。該隔絕係在具有 以超出聲音衰減所預期十分之一預選中斷頻率之波長的次 序行進之一維聲波的箱室中施行。實質無隔絕的鄰近箱室 則具有以四分之一中斷頻率之波長的次序行進的一維聲 波。 Sheehan所申請的美國專利第5,214,254號說明三圓錐 體排氣波與流動調諧器，以用於控制排氣氣體之流動，並 改變由二種棑氣脈衝所產生的諧振波頻率，包括逆向圓錐 麥客風形狀的夾雜物，多孔的導引套筒，以及可旋轉，可 滑動’具有錐形端的多孔調諧管。 _Boria所申清的美國專利第5,248,859號說明排氣集流 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格 6 91963 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) |-------訂---------線. 541395 A7

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經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 五、發明說明（8 ) 、向裝置7〇件之間。在每個例子中，擴散器隨道以明顯 :二7度的較小銳角向外擴張。除了減速氣體流之外，此 曰加壓力’狹窄的擴散器隧道同樣地藉由降低擾流區， 1流體更均勻，以及對準流體而引起聲音吸收。由於如同 :、散器之氣體輪機消音器的額外作用，所以分別的擴散器 可予以免除，這係為先前所需要且這需要大量的架構空 間。 習知技術令人知曉用於引擎之聲音阻板與消音器的 立 ^部不令人知曉如在本申請案中所說明用以減弱聲 、:此t部增加弓|擎動力之非常高效率的阻板。本發明達到 k 一而求，且更進一步地提供如於以下概述所說明的相關 優點。 發明概诚 、，本發月教不達成以下說明之目的之結構與使用的特 定益處。 2數個集中排列，末端開啟的直圓筒係軸向地支撐於 排氣管内，其中各排氣管包括進氣端與出氣端。該進氣端 係以連續順流的次序從圓筒的最外面設置到圓筒的最裡 面圓筒的長度係呈逐漸變化，最外面圓筒的長度最小， 而最裡面圓筒的長度最長。各圓筒的出氣端提供具有鑛齒 裝置的圓形導引邊緣。伸長平滑桿係設置於排氣導管的縱 β 桿的下游鈿知供設於圓筒最裡面開口的喇σ八口部 份:多數個複方向的導流葉係沿著它們的外部邊緣而與排 L氣 '的内表面嚙合’並同樣地沿著内部邊緣而與各圓筒^ 本紙張尺&適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公复 8 91963 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明說明（9 ) 及桿相嚙合’以用於將其固定於排氣管内的正確位置。這 些導流葉向最外面圓筒上游方向延伸，並向最裡面的圓筒 的下游方向延伸。 本發明之主要目的係為提供一種裝置與使用該種裝 置的方法’此裝置提供習知技術裡所為人不知的優點。 另一目的則提供可以使排氣管或導管極靜無聲的發 明。 更進一步之目的則提供可以改善引擎動力的發明。 仍更進一步之目的則提供可以使用於小型也可以使 用於大型之引擎操作的發明。 從以下連同附圖，藉由範例來詳細說明本發明之原 理’本發明之其他特徵與優點將可更為明顯可知。 [圖示之簡單說明] 第1圖為本發明較佳實施例的分解視圖。 第2圖係為組件的部份剖面圖；以及 第3與第4圖係為其聲音透鏡或阻板的個別視圖。 [發明之詳細說明] 以上說明的圖示顯示本發明之較佳實施例的至少其 中一個，而在以下的說明中則會有更進一步地詳儘界定。 本發明裝置包含排氣管50,該排氣管也可為管 (Pipe)，圓筒（cylinder)或管子（tube)，用於傳送來自源頭（非 本發明的部份）之排氣氣體，以致使將該氣體排氣。因此， 在進氣端55，排氣管50連接至這種氣體的源頭，並在排 氣端57向週圍空氣開口。排氣管50有内牆表面52，而合 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91963 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^-------訂---------. 541395 五、發明說明（10 從進氣端55朝排氣端57 之終端部份54的相交處59_ ，直到抵達具有排氣管50 而於相交處，直到抵達:^ 種形狀清楚地顯示於第1圖 ^牆表面則會收縮。這 5 5 $ιί ^ ^ 一第2圖。排氣管50從進氣端 55到相交處59的部份係為 攸運乱鈿 ^ 馬知脹至53，而排翁營50外如a 處Μ到排氣端57的部 而排乱吕50從相父 ^ ήΑ ^ U b ^ 、 縮至，這乃起因於這兩部 物的形狀，以及它們對在 總^ A 礼& 50内，從進氣口流到排氣 鳊55,57之排氣氣體的影響。 j併乱 如第2圖所示，聲音痛 .曰轧體收斂器（acoustic-gas lens)8 罢. 处上’且包含多數個同心設 置，末端開啟的直圓筒1() 2ft 七甘„ ，20,30,40,其較佳地由譬如金屬 或某些堅強之塑膠的剛硬枯祖 7斗斤製成，並軸向地支撐於同 樣由相同材料製成的圓柱排 一 併轧& 50内，如第2圖所清楚顯 不的，各圓筒10至4〇包括^ ^ 匕栝進乳鳊60以及出氣端7〇。圓 同10至40的進氣端60伟以俨皮a 糸以依序向下游的次序，從圓筒 1〇的最外面設置到圓筒4〇的畀 门υ的取裡面。同樣地，圓筒10至 4〇在長度上亦有逐漸改轡，界认I ^ > 哥叹筻，取外面圓筒10的長度最短， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 最裡面的圓筒40則最長。各圓饩 谷圓同10至40的進氣端60終 端具有鋸齒裝置的圓形導引硌給 .„ θ 、 ❿等51邊緣，亦即是，該邊緣各自切 割成一系列呈朝向上游方向的齒狀9〇。 有-支具有堅硬材料，以及相對於圓筒，直徑很小的 伸長桿刚設置於排氣管50的縱向轴5上，該縱向轴當然 是集中圓筒10至40設置的軸。桿1〇〇的下游端1〇2則形 丨成喇队口部份104,該部份係設置於圓筒40最裡面的進氣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公复）' ------ 10 91963 541395

多數個徑向放置的導流 112而與排氣管5G的内表面52〜且It耆其外部邊緣 而與圓筒1〇至40的每-個以及桿!。。二部:=4 硬地固定這些元件於排氣 "用於堅 ά 、 内的正確位置。導流葦1 1 0 較佳延伸過圓筒10最外 導机葉110 的下游。 卜面的上私以及延伸圓筒4。最裡面 、在操作時，將本發明與内燃引擎相喷合，使排氣 進入排氣管50的進氣端55，隨 、 〇, 0 , . ^ ^ 现者内牆直徑增加，氣體膨 脹且加速。排氣脈衡現在則較大且具有 衝膨脹，聲音能量則會斿士敫立γ 没田脈 』會放大。耷音氣體收歛器8設置於相 父處’以致使排氣脈衝與其聲音波會藉由收歛器8與終端 部份54壓縮。收歛器8的架構與設置形成無回波室㈣〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 freeChamber)，㈣回波室即可減弱形成聲波的邊緣而不 會改變集中的能量。鋸齒9〇使最高頻率的聲波散射，使其 能量消失，並避免它們形成可產生逆向波的諧波。收歛考 8的彎曲表面收集稍為較長的聲波，並將其轉回到輸入 波’以使這些頻率消失。有些聲頻不受到這種效應所影響。 氣體脈衝能量以及最低頻率聲波不會受到以上所述之較高 頻率效應影響。當通過收歛器8時，氣體脈衝與聲音波長 展現出共同的特性。由於圓筒1〇至4〇的較長長度，來自 固體元件的阻力減緩較靠近收歛器8中心的聲音與氣體 波。結果產生一面允許在中心之氣體與聲音相對無限制地 移動’一面促使氣體與聲音波成收縮〇該結果為來自氣體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 91963 541395 A7 B7 五、發明說明（U ) 與聲波相成分的受力壓縮， 射上升一面減弱中頻與長頻 上面參考至少一個較佳 就熟悉本技術者當清楚明瞭 確切地說，本發明之範圍僅 [元件符號說明] 5 縱向軸 1〇,20,30,40 直圓筒 52 内牆表面 54 終端部份 5 7 排氣端 60 進氣端 90 齒狀 102 下游端 110 導流葉 114 内部邊緣 一面避免聲波與氣體波逆向反 ，降低聲音位準。 實施例而來說明本發明，但是 ，本發明並非僅侷限於此。更 以所附加的巾請專利範圍來界 8 聲音氣體收歛器 50排氣管 53 膨脹室 55進氣端 59相交處 70 出氣端 100才旱 104喇叭口 2外部邊緣 --------------------訂·-------- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 91963

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 541395 _ §8S__ 六、申請專利範圍 1 · 一種聲音氣體收斂裝置，包含：多數個集中排列，末端 開啟’軸向支撐於排氣管内氣體排氣流的直圓筒，其中 各該圓筒包括進氣端與出氣端，該圓筒的該進氣端以依 序向下游的次序’從該圓筒的最外面設置到該圓筒的最 裡面’該圓筒則在長度上有依序逐漸改變；最外面的圓 筒長度最短，最裡面的圓筒長度最長；各該圓筒的該進 氣端提供具有鋸齒裝置的圓形導引邊緣。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，更進一步地包含設置於 該排氣管之該縱向軸的伸長桿，該桿的下游端提供設置 於該圓筒最裡面之該開口上的喇叭口部份。 3. 如申請專利範圍第2項的裝置，更進一步地包含多數個 徑方向的導流葉’各導流葉沿著其外部邊緣與該排氣管 的内表面相喷合’並沿著該導流葉的内部邊緣與各該圓 筒以及該桿相嚙合，以用於固定該圓筒與該桿於該排氣 管的正確位置。 4·如申請專利範圍第3項的裝置，其中該導流葉延伸過該 圓筒最外面的上游，並更進一步地延伸過圓筒最裡面的 下游。 5· 一種折射波消音器裝置，包含··排氣管，用於將流體狀 的排氣氣體從進氣端傳送至開向週圍大氣的排氣端；該 排軋管的内牆表面，形成有該進氣端與具有該排氣管之 〜、部份的相父處之間一直增大的直徑，該終端部份提 供~直減小的直徑於該排氣管的該相交處與該排氣端 之^多數個末端開放之直圓筒，其係集中排列，軸向 本紙張尺度國家標準（CNS)A4規格（210了^^-Γ3-—⑽厂 (請先閱讀背面之注意事項再填頁) A A8 B8 C8 D8 541395 六 申請專利範圍 先 閱 背 面 之 注 意 事 項 地支撐於該排氣管内流體裡’其中各該圓筒包括進氣端 與出氣端，該圓筒的該進氣端以依序向下游的次序，從 該圓筒的最外面設置到該圓筒的最裡面，該圓筒的長度 有逐漸的變化；最外面的圓筒長度最短，最裡面的圓筒 長度最長；各該圓筒的進氣端提供具有齒狀裝置的圓形 導引邊緣。 6·如申請專利範圍第5項的裝置，更進一步地包含設置於 該排氣管該縱向軸上的伸長桿，該桿的下游端提供設置 於該圓筒最裡面該開口上的,u八口部份。 7·如申請專利範圍第6項的裝置，更進一步地包含多數個 徑向疋位的導流葉’各该導流葉沿著外部邊緣與該排氣 管的該内牆表面相嗜合，並且沿著該導流葉的内部邊緣 而與各該圓筒以及該桿相嚙合，以用於固定該圓筒以及 該桿於該排氣管的正確位置。 8 ·如申請專利範圍第7項的裝置，其中，該導流葉延伸過 該圓筒最外面的上游並延伸過該圓筒最裡面的下游。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（ϋ4規格（21G χ 297公爱〉 14 91963