WO2020255479A1 - 消音装置および移動体 - Google Patents

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WO2020255479A1
WO2020255479A1 PCT/JP2020/005196 JP2020005196W WO2020255479A1 WO 2020255479 A1 WO2020255479 A1 WO 2020255479A1 JP 2020005196 W JP2020005196 W JP 2020005196W WO 2020255479 A1 WO2020255479 A1 WO 2020255479A1
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WO
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pipe
flow path
rotary valve
gas
exhaust
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Application number
PCT/JP2020/005196
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English (en)
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工藤　敏文
貴也 甲田
祐一郎 澤田
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三菱重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
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    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound

Definitions

  • the present invention relates to a muffling device and a moving body.
  • Patent Document 1 discloses, as an example of a speaker, a rotary acoustic transducer device that reproduces sound in response to a supplied electric signal.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to satisfactorily reduce low-frequency noise in the exhaust pipe of an internal combustion engine while reducing the size of the entire device and maintaining the performance of the internal combustion engine.
  • the silencer of the present disclosure includes a gas supply source that supplies a gas different from the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, an exhaust pipe through which the exhaust gas flows, and the above. It has a pipe connected to a gas supply source to form a flow path for gas supplied from the gas supply source to the exhaust pipe, and a rotation axis arranged in the pipe and perpendicular to the flow direction of the gas. , A rotary valve that opens and closes the flow path of the pipe.
  • an internal combustion engine In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, in the moving body of the present disclosure, an internal combustion engine, an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows, and the pipe are connected to the exhaust pipe. It is provided with the above-mentioned silencer.
  • the muffling device and the moving body according to the present disclosure have the effect of being able to satisfactorily reduce the low frequency sound in the exhaust pipe of the internal combustion engine while reducing the size of the entire device and maintaining the performance of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of a vehicle as a moving body provided with a muffling device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a change in the opening area of the gap according to the rotation angle of the rotary valve.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a change in sound pressure output from the pipe according to the rotation angle of the rotary valve.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a rotary valve arranged in the pipe.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an experimental result of a pressure waveform of air output from a pipe in a sound deadening device using the rotary valve shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the experimental results of pressure fluctuation in the exhaust pipe by the silencer using the rotary valve shown in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a rotary valve of the silencer according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a pressure waveform of air output from a pipe in the sound deadening device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a rotary valve of the silencer according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a pressure waveform of air output from a pipe in the sound deadening device according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a main part of a vehicle as a moving body provided with a muffling device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of an analysis result of the noise reduction effect in the exhaust pipe by the muffling device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic view showing a rotary valve of the silencer according to the fifth embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a rotary valve of the silencer according to the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of a vehicle as a moving body provided with a muffling device according to the first embodiment.
  • the vehicle 1 includes an internal combustion engine 10, an exhaust pipe 12, a muffling device 20, and a control device 30.
  • the vehicle 1 is, for example, an automobile.
  • the muffler 20 may be applied to other vehicles such as trains as long as it is equipped with an internal combustion engine and an exhaust pipe, or may be applied to moving objects and equipment other than vehicles such as ships and gas turbines. May be good.
  • the internal combustion engine 10 is, for example, a gasoline engine that uses gasoline as fuel.
  • the internal combustion engine 10 may be a diesel engine or the like.
  • the exhaust pipe 12 is connected to the internal combustion engine 10, and guides the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 to the outside (atmospheric space) of the vehicle 1 as shown by the white arrows in FIG.
  • the silencer 20 has a gas supply source 22, a pipe 24, and a rotary valve 40.
  • the gas supply source 22 is mounted on the vehicle 1 and supplies a gas different from the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10.
  • the gas is air.
  • the gas may be a gas other than air as long as it is mixed with the exhaust gas in the exhaust pipe 12 and can be discharged to the outside (atmospheric space) of the vehicle 1.
  • the gas supply source 22 may include a device for pumping air, such as a compressor (not shown).
  • the pipe 24 is connected to the exhaust pipe 12 and the gas supply source 22.
  • the pipe 24 forms a flow path L for air supplied from the gas supply source 22 to the exhaust pipe 12.
  • a rotary valve 40 is arranged inside the pipe 24.
  • the diameter of the pipe 24 may be increased in order to secure the area of the flow path L at the position where the rotary valve 40 is arranged (see, for example, FIG. 14).
  • the rotary valve 40 is rotatable about an axis perpendicular to the air flow direction in the flow path L, and is in an open state in which the flow path L is opened by rotating in the pipe 24 (solid line in FIG. 1).
  • the state shown) and the closed state (state shown by the broken line in FIG. 1) in which the flow path L is closed are switched. More specifically, in the closed state, a gap S is formed between the rotary valve 40 and the pipe 24, so that the upstream side and the downstream side of the rotary valve 40 are communicated with each other by the gap S and are communicated with each other through the gap S.
  • Air circulates in the flow path L. As a result, air is sent from the pipe 24 to the exhaust pipe 12.
  • the control device 30 controls the rotation of the rotary valve 40. More specifically, the control device 30 acquires, for example, the rotation speed of the internal combustion engine 10, and controls the rotation speed (rotation speed) of the rotary valve 40 based on the acquired rotation speed of the internal combustion engine 10.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a change in the opening area of the gap according to the rotation angle of the rotary valve
  • FIG. 3 is a change in sound pressure output from the pipe according to the rotation angle of the rotary valve. It is explanatory drawing which shows an example. In the following description, it is assumed that the state shown by the solid line in FIG. 1 is the state where the rotation angle of the rotary valve 40 is 0 (deg).
  • the opening area of the gap S becomes the largest as shown in FIG.
  • the opening area of the gap S gradually decreases, and when the opening area of the gap S becomes 0, the flow path L is closed.
  • the rotation angle is 180 (deg), which is shown by the solid line in FIG. Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 2, the open state and the closed state of the flow path L are formed twice while the rotary valve 40 makes one rotation.
  • the pipe 24 shows a behavior in which sound waves are output in a section where the flow path L is in the open state, similar to the opening area of the gap S.
  • the noise of a desired frequency can be reduced by outputting the sound wave of the keynote frequency corresponding to the frequency to be canceled from the pipe 24.
  • the keynote frequency of the sound wave output from the pipe 24 can be adjusted by changing the rotation speed (rotation speed) of the rotary valve 40. As a result, for example, it is possible to output sound waves in a low frequency region having a frequency of 1 (Hz) or more and 200 (Hz) or less, and reduce noise in the low frequency region. Further, the sound pressure of the sound wave output from the pipe 24 can be adjusted by changing the pressure of the gas supplied from the gas supply source 22 and the size of the gap S.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a rotary valve arranged in the pipe.
  • direction X the direction along the air flow direction in the flow path L
  • direction Y the direction orthogonal to the direction X
  • direction X is referred to.
  • direction Z the direction orthogonal to the direction Y is referred to as "direction Z”.
  • the rotary valve 40 has a shaft member 42 (rotary shaft) and a valve body 44.
  • the shaft member 42 is a rotating shaft attached to the center of the valve body 44.
  • the shaft member 42 extends along the direction Y and is rotatably supported by the pipe 24. Therefore, the direction Y coincides with the axial direction that is the center of rotation when the rotary valve 40 rotates.
  • the rotation direction of the rotary valve 40 may be opposite to the direction indicated by the white arrow in the drawing.
  • the end surface of the valve body 44 in the direction Y is slidably in contact with the inner surface 24A of the pipe 24, and is rotatably supported by the pipe 24 via the shaft member 42.
  • the valve body 44 has a plurality of contact portions 442 and a plurality of intermediate portions 444.
  • two contact portions 442 and two intermediate portions 444 are provided.
  • the two contact portions 442 are provided so as to face each other on the XX cross section orthogonal to the direction Y.
  • the contact portion 442 is formed in an arc shape.
  • the inner surface 24A of the pipe 24 is also formed in an arc shape at a position corresponding to the contact portion 442.
  • the contact portion 442 slidably contacts the inner surface 24A of the pipe 24 in the closed state of the flow path L.
  • the two intermediate portions 444 extend between adjacent abutting portions 442 while facing each other. In other words, the intermediate portion 444 extends between the ends of each abutting portion 442.
  • the intermediate portion 444 is formed in a straight line. As shown by the solid line in FIG. 4, the intermediate portion 444 forms a gap S with the inner surface 24A of the pipe 24 in the open state of the flow path L.
  • the intermediate portion 444 may have a curved shape or a shape having a plurality of straight portions and a bent portion.
  • the contact portion 442 is positioned at a position away from the inner surface 24A of the pipe 24, and a gap S is formed between the intermediate portion 444 and the inner surface 24A. , The upstream side and the downstream side of the rotary valve 40 are communicated with each other, and the flow path L is opened.
  • the gap S is not formed, so that the communication between the upstream side and the downstream side of the rotary valve 40 is cut off. Then, the flow path L is closed.
  • the contact portion 442 is formed in an arc shape, and the contact portion 442 is in contact with the inner surface 24A of the pipe 24 within a predetermined range of the arc shape portion, and the contact portion 442 is in contact with the inner surface 24A. During that time, the closed state of the flow path L is continued.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an experimental result of a pressure waveform of air output from a pipe in a sound deadening device using the rotary valve shown in FIG.
  • the value measured by the experiment of the pressure of the air output from the pipe 24 is plotted according to the rotation angle of the rotary valve 40.
  • the opening area of the gap S is the largest when the rotation angles of the rotary valve 40 are 0 (deg), 180 (deg), and 360 (deg). Therefore, as shown in FIG. 5, the pressure of the air output from the pipe 24 peaks when the rotation angles of the rotary valve 40 are 0 (deg), 180 (deg), and 360 (deg). Sound waves can be output as the keynote frequency.
  • the pressure drops to a negative pressure, then increases to a positive pressure once, and then drops to a negative pressure again. ..
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the experimental results of pressure fluctuation in the exhaust pipe by the silencer using the rotary valve shown in FIG.
  • the broken line shows the pressure fluctuation in the exhaust pipe 12 when sound waves are output from the pipe 24 to the exhaust pipe 12 by a vibrator (not shown) without using the rotary valve 40 as a comparative example.
  • the solid line shows an exhaust pipe when the rotary valve 40 shown in FIG. 4 is arranged in the pipe 24 and sound waves are output from the pipe 24 to the exhaust pipe 12.
  • the pressure fluctuation in 12 is shown.
  • the exciter (not shown) is a dummy sound source for simulating the exhaust gas from the internal combustion engine 10 to the exhaust pipe 12.
  • the muffling device 20 includes a gas supply source 22 that supplies air (gas) different from the exhaust gas discharged from the exhaust gas engine 10, an exhaust pipe 12 through which the exhaust gas flows, and an exhaust pipe 12.
  • a pipe 24 connected to the gas supply source 22 and forming a flow path L for air supplied from the gas supply source 22 to the exhaust pipe 12, and a shaft member 42 arranged in the pipe 24 and perpendicular to the air flow direction. It has a (rotating shaft) and includes a rotary valve 40 that opens and closes the flow path L of the pipe 24.
  • the gas supply source is changed according to the rotation speed (rotation speed) of the rotary valve 40.
  • a sound wave of a desired frequency can be output from the 22 to the exhaust pipe 12 via the pipe 24.
  • active noise control can be realized without using a speaker. Therefore, as compared with the case of performing active noise control using a speaker which is generally easy to increase in size in order to generate low frequency sound, or the case of attaching a sound absorbing duct using a sound absorbing material to the exhaust pipe 12, the entire device is used. It can be miniaturized.
  • the occurrence of pressure loss can be suppressed, and the performance deterioration of the internal combustion engine 10 can be suppressed. Therefore, according to the muffler 20 and the vehicle 1 of the first embodiment, the low frequency sound in the exhaust pipe 12 of the internal combustion engine 10 is satisfactorily reduced while reducing the size of the entire device and maintaining the performance of the internal combustion engine 10. be able to.
  • the rotary valve 40 is provided so as to face each other and has a plurality of abutting portions 442 slidable on the inner surface 24A of the pipe 24 and an intermediate portion 444 extending between adjacent abutting portions 442.
  • the contact portion 442 is positioned at a position away from the inner surface 24A, and a gap S is formed between the intermediate portion 444 and the inner surface 24A to close the flow path L of the pipe 24.
  • the contact portion 442 slidably contacts the inner surface 24A of the pipe 24.
  • the rotary valve 40 can be made a simple configuration. Further, the area of the portion where the contact portion 442 of the rotary valve 40 and the pipe 24 come into contact with each other can be reduced. As a result, when the flow path L is closed, it is possible to satisfactorily suppress air leakage from between the contact portion 442 and the inner surface 24A of the pipe 24.
  • the contact portion 442 is formed in an arc shape.
  • the time at which the contact portion 442 and the inner surface 24A of the pipe 24 abut that is, the time during which the flow path L is closed can be adjusted by changing the length of the contact portion 442.
  • the sound wave output from the pipe 24 can be used in the closed state of the flow path L. That is, it is possible to output a sound wave having a frequency higher than the keynote frequency.
  • the rotation speed of the rotary valve 40 can be made smaller. Therefore, the controllability of the rotary valve 40 can be further improved.
  • a rectifying unit 46 for rectifying the air flow may be provided on the downstream side of the valve body 44.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a rotary valve of the silencer according to the second embodiment
  • FIG. 8 shows an example of a pressure waveform of air output from a pipe in the silencer according to the second embodiment. It is explanatory drawing.
  • the muffling device 200 according to the second embodiment includes a rotary valve 50 instead of the rotary valve 40 of the first embodiment. Since the other configurations of the silencer 200 are the same as those of the silencer 20, the description thereof will be omitted, and the same components will be designated by the same reference numerals.
  • the rotary valve 50 has a shaft member 52 and a valve body 54. Since the shaft member 52 has the same configuration as the shaft member 42 of the first embodiment, the description thereof will be omitted. Similar to the first embodiment, the valve body 54 has two abutting portions 542 facing each other and two intermediate portions 544 facing each other.
  • the contact portion 542 is formed in a sharp shape.
  • the “pointed shape” means that the contact portion 542 has a shape that is sharp toward the inner surface 24A of the pipe 24.
  • the contact portion 542 is formed so as to contact the inner surface 24A on the XX cross section in a state as close to point contact as possible while maintaining the strength, rigidity, and the like of the valve body 54.
  • the intermediate portion 544 extends in an arc shape between the two contact portions 542. Therefore, the valve body 54 has a substantially elliptical shape in the XX cross section.
  • the shape of the intermediate portion 544 is not limited to this, and may have a plurality of straight portions and a refracting portion.
  • the rotary valve 50 has a contact portion 542 in a state where the rotation angle is 90 (deg) and 270 (deg) as the rotation angle increases from the state where the rotation angle shown by the solid line in FIG. 7 is 0 (deg). Abuts on the inner surface 24A of the pipe 24. That is, the gap S between the intermediate portion 544 and the inner surface 24A is closed to form a closed state of the flow path L. At this time, as shown by the broken line in FIG. 7, the abutting portion 542 formed in a sharp shape abuts on the inner surface 24A of the pipe 24 in a state close to point contact in the XZ cross section.
  • the time for the contact portion 542 to contact the inner surface 24A that is, the time for the flow path L to be closed can be shortened as much as possible.
  • the pressure waveform of the air output from the pipe 24 can be brought close to the sine wave of the keynote frequency. Therefore, the noise of a desired frequency can be canceled more accurately by the sound wave close to the sine wave of the keynote frequency.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a rotary valve of the silencer according to the third embodiment
  • FIG. 10 shows an example of a pressure waveform of air output from a pipe in the silencer according to the third embodiment. It is explanatory drawing.
  • the silencer 300 according to the third embodiment includes a rotary valve 60 instead of the rotary valve 40 of the second embodiment. Since the other configurations of the silencer 300 are the same as those of the silencer 200, the description thereof will be omitted, and the same components will be designated by the same reference numerals.
  • the rotary valve 60 has a shaft member 62 and a valve body 64. Since the shaft member 62 has the same configuration as the shaft member 42, the description thereof will be omitted.
  • the valve body 64 is formed in a quadrangular shape in the XX cross section. That is, the valve body 64 has two sets of two contact portions 642 facing each other, and two sets of two intermediate portions 644 extending while facing each other between the adjacent contact portions 642.
  • the contact portion 642 is formed in a sharpened shape as in the second embodiment.
  • the intermediate portion 544 extends linearly between adjacent abutting portions 642.
  • the intermediate portion 644 may have a curved shape or may have a shape having a plurality of straight portions and a bent portion.
  • the rotation angle of the rotary valve 60 increases from the state where the rotation angle shown by the solid line in FIG. 9 is 0 (deg), the rotation angles are 45 (deg) and 135 (deg) as shown by the broken line in FIG.
  • the contact portion 642 comes into contact with the inner surface 24A of the pipe 24. That is, the gap S between the intermediate portion 544 and the inner surface 24A is closed to form a closed state of the flow path L.
  • the flow path L is in the open state and the closed state while the rotary valve 60 makes one rotation. And can be formed four times.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a main part of a vehicle as a moving body provided with a muffling device according to a fourth embodiment.
  • the muffling device 400 according to the fourth embodiment includes an acoustic damper 80 provided in the exhaust pipe 12 in addition to the configuration of the muffling device 20 according to the first embodiment. Since the other configurations of the silencer 400 are the same as those of the silencer 20, the description thereof will be omitted, and the same components will be designated by the same reference numerals.
  • the silencer 400 may include an acoustic damper 80 in addition to the configuration of the silencer 200 according to the second embodiment or the silencer 300 according to the third embodiment.
  • the acoustic damper 80 is provided in the exhaust pipe 12 on the downstream side in the exhaust gas flow direction from the position where the pipe 24 is connected.
  • the acoustic damper 80 is formed along the outer peripheral surface of the exhaust pipe 12.
  • the acoustic damper 80 has a passage 84 forming an acoustic portion inside the housing 82.
  • One end of the passage 84 is open on the exhaust pipe 12 side.
  • the exhaust pipe 12 is formed with a plurality of through holes (not shown) through which air vibration due to the exhaust gas flowing inside is passed. As a result, when the exhaust gas flows through the inside of the exhaust pipe 12, the air vibration caused by the exhaust gas passes through the through hole and is taken into the passage 84 of the acoustic damper 80.
  • a space for guiding the exhaust gas to the acoustic damper 80 may be formed at a position where a plurality of through holes of the exhaust pipe 12 are formed.
  • the frequency of the pressure fluctuation aiming at the attenuation by the acoustic damper 80 can be adjusted by changing the length of the passage 84 or the like.
  • the gas supply source 22, the pipe 24, and the rotary valve 40 are used to reduce noise in a low frequency band (for example, 1 (Hz) or more and 200 (Hz) or less), and the acoustic damper 80 is used to reduce the above low frequencies.
  • the aim is to reduce noise in frequency bands higher than the band (for example, 200 (HZ) or more and 500 (Hz) or less).
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of the analysis result of the noise reduction effect in the exhaust pipe by the muffling device according to the fourth embodiment.
  • the solid line shows the analysis result when the sound deadening device 400 according to the fourth embodiment is used
  • the broken line shows the analysis result when the acoustic damper 80 is omitted from the sound deadening device 400.
  • the muffling device 400 when the muffling device 400 is used, the muffling function by the gas supply source 22, the pipe 24, and the rotary valve 40 described above is combined with the muffling function by the acoustic damper 80, as compared with the comparative example. It can be seen that the pressure drops especially in the frequency region of 100 (Hz) or higher. Therefore, according to the fourth embodiment, it is possible to more effectively reduce the noise generated in the exhaust pipe 12.
  • FIG. 13 and 14 are schematic views showing a rotary valve of the silencer according to the fifth embodiment.
  • the silencer 500 according to the fifth embodiment includes a rotary valve 70 instead of the rotary valve 40 of the first embodiment. Since the other configurations of the silencer 500 are the same as those of the silencer 20, the description thereof will be omitted, and the same components will be designated by the same reference numerals.
  • the pipe 24 has an enlarged diameter at a position where the rotary valve 70 is arranged, and has an accommodating portion 241 for accommodating the rotary valve 70. There is.
  • the rotary valve 70 has a shaft member 72 and a valve body 74. Since the shaft member 72 has the same configuration as the shaft member 42, the description thereof will be omitted.
  • the valve body 74 is formed in a cylindrical shape extending along the direction Y, and slidably abuts on the inner surface of the accommodating portion 241. In FIG. 14, a gap is shown between the valve main body 74 and the accommodating portion 241 in order to indicate the accommodating portion 241. However, in reality, the valve main body 74 and the inner surface of the accommodating portion 241 are in contact with each other. .. Further, as shown in FIG.
  • valve body 74 is slidably in contact with the inner surface 24A of the pipe 24 at the end surface in the direction Y, and is rotatably supported by the pipe 24 via the shaft member 72. Then, as shown in FIGS. 13 and 14, the valve body 74 has a communication passage 76 extending in a direction orthogonal to the direction Y.
  • the communication passage 76 is a hole portion in the central portion of the valve main body 74 that linearly penetrates the valve main body 74 in a direction orthogonal to the direction Y. As shown in FIG. 13, the communication passage 76 is formed to have the same diameter as the flow path L of the pipe 24.
  • the rotary valve 70 When the rotation angle shown by the solid line in FIG. 13 is 0 (deg), the rotary valve 70 is in an open state in which the flow path L is opened by communicating the communication passage 76 and the flow path L. After that, as the rotation angle increases, the opening area of the communication passage 76 (that is, the area at the position where the communication passage 76 and the flow path L communicate with each other) becomes smaller.
  • the rotary valve 70 rotates to the position indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 13, the communication passage 76 is cut off from the communication passage 76 and the flow path L, and the flow path L is closed. Then, when the rotation angle of the rotary valve 70 is further increased, the communication passage 76 and the flow path L are communicated again, and the flow path L is opened. Even with this configuration, by rotating the rotary valve 70 in the pipe 24, the flow path L can be opened and closed, and sound waves at a desired frequency can be output from the pipe 24 to the exhaust pipe 12.

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Abstract

消音装置は、内燃機関から排出される排気ガスとは異なる気体を供給する気体供給源と、排気ガスが流れる排気管および気体供給源に接続され、気体供給源から排気管へと供給される気体の流路を形成する配管と、配管内に配置され、気体の流れ方向と垂直な回転軸を有し、配管の流路を開閉する回転式バルブとを備える。この構成により、回転式バルブを配管内で回転させ、気体の流路の開状態と閉状態とを切り替えれば、回転式バルブの回転数（回転速度）に応じて、気体供給源から配管を介して排気管へと、所望の周波数の音波を出力することができる。

Description

消音装置および移動体
　本発明は、消音装置および移動体に関する。
　従来、内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気管内の騒音を低減するための技術として、アクティブノイズコントロールが知られている。アクティブノイズコントロールでは、打ち消したい周波数帯の音をスピーカーで出力することで、騒音を低減する。特許文献１には、スピーカーの一例として、供給された電気信号に応じて音を再生する回動式音響トランスデューサ装置が開示されている。
特許第３３９４７７６号公報
　ここで、排気ガスが流れる排気管内の騒音低減においては、特に低周波音を良好に低減することが求められる。そこで、例えば特許文献１に記載されたスピーカーを排気管に適用し、アクティブノイズコントロールによる低周波音の低減を図ることが考えられる。しかしながら、低周波音を出力するためにスピーカーの大型化を招き、装置全体の大型化につながる可能性がある。同様に、排気管に吸音材を用いた吸音ダクトを取り付けた場合、低周波音を低減させるためには、吸音ダクトが大型化しがちである。また、排気管内の騒音を低減するために、マフラー（消音機）を用いた場合、マフラーにおいて圧力損失が生じ、内燃機関の性能低下を招く可能性がある。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、装置全体の小型化および内燃機関の性能維持を図りつつ、内燃機関の排気管内の低周波音を良好に低減することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の消音装置は、内燃機関から排出される排気ガスとは異なる気体を供給する気体供給源と、前記排気ガスが流れる排気管および前記気体供給源に接続され、前記気体供給源から前記排気管へと供給される気体の流路を形成する配管と、前記配管内に配置され、前記気体の流れ方向と垂直な回転軸を有し、前記配管の流路を開閉する回転式バルブとを備える。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の移動体は、内燃機関と、前記内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気管と、前記配管が前記排気管に接続された上記消音装置とを備える。
　本開示にかかる消音装置および移動体は、装置全体の小型化および内燃機関の性能維持を図りつつ、内燃機関の排気管内の低周波音を良好に低減することができる、という効果を奏する。
図１は、第一実施形態にかかる消音装置を備えた移動体としての車両の要部を示す概略構成図である。 図２は、回転式バルブの回転角度に応じた隙間の開口面積の変化の一例を示す説明図である。 図３は、回転式バルブの回転角度に応じた配管から出力される音圧の変化の一例を示す説明図である。 図４は、配管内に配置された回転式バルブを示す模式図である。 図５は、図４に示す回転式バルブを用いた消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の実験結果を示す説明図である。 図６は、図４に示す回転式バルブを用いた消音装置による排気管内の圧力変動の実験結果を示す説明図である。 図７は、第二実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図である。 図８は、第二実施形態にかかる消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の一例を示す説明図である。 図９は、第三実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図である。 図１０は、第三実施形態にかかる消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の一例を示す説明図である。 図１１は、第四実施形態にかかる消音装置を備えた移動体としての車両の要部を示す概略構成図である。 図１２は、第四実施形態にかかる消音装置による排気管内の騒音低減効果の解析結果の一例を示す説明図である。 図１３は、第五実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図である。 図１４は、第五実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図である。
　以下に、本発明にかかる消音装置および移動体の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
　図１は、第一実施形態にかかる消音装置を備えた移動体としての車両の要部を示す概略構成図である。車両１は、内燃機関１０と、排気管１２と、消音装置２０と、制御装置３０とを備える。車両１は、例えば自動車である。なお、消音装置２０は、内燃機関と排気管とを備える設備であれば、例えば列車といった他の車両に適用されてもよいし、船舶やガスタービンといった車両以外の移動体、設備に適用されてもよい。本実施形態において、内燃機関１０は、例えばガソリンを燃料とするガソリンエンジンである。内燃機関１０は、ディーゼルエンジン等であってもよい。排気管１２は、内燃機関１０に接続されており、図１に白抜き矢印で示すように、内燃機関１０から排出される排気ガスを車両１の外部（大気空間）へと案内する。
（消音装置）
　消音装置２０は、気体供給源２２と、配管２４と、回転式バルブ４０とを有する。気体供給源２２は、車両１に搭載され、内燃機関１０から排出される排気ガスとは異なる気体を供給する。本実施形態において、気体は、空気である。気体は、排気管１２内で排気ガスと混合されて車両１の外部（大気空間）へと排出可能なものであれば、空気以外の気体であってもよい。また、気体供給源２２は、図示しないコンプレッサといった空気を圧送する装置を含むものであってもよい。
　配管２４は、排気管１２および気体供給源２２に接続される。配管２４は、気体供給源２２から排気管１２へと供給される空気の流路Ｌを形成する。配管２４の内部には、図１に示すように回転式バルブ４０が配置されている。配管２４は、回転式バルブ４０が配置される位置において、流路Ｌの面積を確保するために拡径されてもよい（例えば図１４参照）。
　回転式バルブ４０は、流路Ｌ内における空気の流れ方向と垂直な軸回りに回転自在とされており、配管２４内で回転することで、流路Ｌを開く開状態（図１に実線で示す状態）と、流路Ｌを閉じる閉状態（図１に破線で示す状態）とを切り替える。より詳細には、閉状態では、回転式バルブ４０と配管２４との間に隙間Ｓが形成されることで、回転式バルブ４０の上流側および下流側が隙間Ｓにより連通され、隙間Ｓを介して空気が流路Ｌ内を流通する。その結果、配管２４から排気管１２へと空気が送られる。すなわち、配管２４から排気管１２へと空気振動による音波が出力される。一方、閉状態では、回転式バルブ４０と配管２４との間の隙間Ｓが遮断され、回転式バルブ４０の上流側および下流側の連通が遮断される。
　制御装置３０は、回転式バルブ４０の回転を制御する。より詳細には、制御装置３０は、例えば内燃機関１０の回転数を取得し、取得した内燃機関１０の回転数に基づいて、回転式バルブ４０の回転数（回転速度）を制御する。
（消音装置の動作）
　図１に示す消音装置２０の動作の一例について、図２および図３を参照して説明する。図２は、回転式バルブの回転角度に応じた隙間の開口面積の変化の一例を示す説明図であり、図３は、回転式バルブの回転角度に応じた配管から出力される音圧の変化の一例を示す説明図である。以下の説明では、図１に実線で示す状態を回転式バルブ４０の回転角度が０（ｄｅｇ）の状態であるとする。
　回転式バルブ４０の回転角度が０（ｄｅｇ）の状態であるとき、図２に示すように、隙間Ｓの開口面積が最も大きくなる。この状態から回転式バルブ４０の回転角度が増加していくと、隙間Ｓの開口面積が徐々に小さくなり、隙間Ｓの開口面積が０となると流路Ｌの閉状態となる。その後、回転式バルブ４０の回転角度がさらに増加すると、再び隙間Ｓの開口面積が増加し始め、回転角度が１８０（ｄｅｇ）の状態で図１に実線で示す状態となる。したがって、第一実施形態では、図２に示すように、回転式バルブ４０が１回転する間に、流路Ｌの開状態と閉状態とが２回ずつ形成される。図３に示すように、配管２４かは、隙間Ｓの開口面積と同様に、流路Ｌが開状態とされる区間において音波が出力される挙動を示す。
　このように、配管２４から排気管１２へと音波を出力することで、排気管１２を流れる排気ガスによる騒音を打ち消すアクティブノイズコントロールを行うことができる。排気管１２内を流れる排気ガスの振動に起因した騒音のうち、打ち消したい周波数に応じた基調周波数の音波を配管２４から出力することで、所望の周波数の騒音を低減させることができる。配管２４から出力される音波の基調周波数は、回転式バルブ４０の回転数（回転速度）を変化させることで調整することができる。それにより、例えば周波数が１（Ｈｚ）以上２００（Ｈｚ）以下の低周波領域の音波を出力し、低周波領域の騒音を低減させることが可能となる。また、配管２４から出力される音波の音圧は、気体供給源２２から供給される気体の圧力と、隙間Ｓの大きさとを変化させることで調整することができる。
（回転式バルブの具体例）
　次に、図４を参照しながら回転式バルブの具体例について説明する。図４は、配管内に配置された回転式バルブを示す模式図である。以下の説明では、流路Ｌ内の空気の流れ方向（図４の実線矢印方向）に沿った方向を「方向Ｘ」と称し、方向Ｘと直交する方向を「方向Ｙ」と称し、方向Ｘおよび方向Ｙと直行する方向を「方向Ｚ」と称する。
　回転式バルブ４０は、軸部材４２（回転軸）と、バルブ本体４４とを有する。軸部材４２は、バルブ本体４４の中心に取り付けられた回転軸である。軸部材４２は、方向Ｙに沿って延び、配管２４に回転自在に支持される。したがって、方向Ｙは、回転式バルブ４０が回転する際の回転中心となる軸方向と一致する。なお、回転式バルブ４０の回転方向は、図中に白抜き矢印で示す方向とは反対方向であってもよい。
　バルブ本体４４は、方向Ｙにおける端面が配管２４の内面２４Ａに摺動自在に当接しており、軸部材４２を介して配管２４に回転自在に支持される。バルブ本体４４は、図４に示すように、複数の当接部４４２と、複数の中間部４４４とを有する。第一実施形態において、当接部４４２および中間部４４４は、２つずつ設けられている。２つの当接部４４２は、方向Ｙと直交するＸ－Ｚ断面上で互いに対向して設けられる。当接部４４２は、円弧状に形成されている。同様に、配管２４の内面２４Ａも、当接部４４２と対応する位置において、円弧状に形成されている。それにより、当接部４４２は、図４に破線で示すように、流路Ｌの閉状態で配管２４の内面２４Ａに摺動自在に当接する。
　２つの中間部４４４は、隣り合う当接部４４２の間を互いに対向しながら延びる。言い換えると、中間部４４４は、各当接部４４２の端部同士の間を延びる。第一実施形態において、中間部４４４は、直線状に形成されている。中間部４４４は、図４に実線で示すように、流路Ｌの開状態で配管２４の内面２４Ａとの間に隙間Ｓを形成する。なお、中間部４４４は、湾曲した形状であってもよいし、複数の直線部と屈曲部とを有する形状であってもよい。
　この構成により、図４に実線で示すように、当接部４４２が配管２４の内面２４Ａから離れた位置に位置づけられると共に、中間部４４４と内面２４Ａとの間に隙間Ｓが形成された状態では、回転式バルブ４０の上流側と下流側とが連通されて流路Ｌが開状態となる。一方、図４に破線で示すように、当接部４４２が配管２４の内面２４Ａに当接した状態では、隙間Ｓが形成されないため、回転式バルブ４０の上流側と下流側との連通が遮断されて流路Ｌが閉状態となる。また、第一実施形態では、当接部４４２が円弧状に形成されており、円弧状部分の所定範囲内において配管２４の内面２４Ａに当接し、当接部４４２が内面２４Ａに当接している間は流路Ｌの閉状態が継続される。
（具体例における実験結果）
　図５は、図４に示す回転式バルブを用いた消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の実験結果を示す説明図である。図５では、回転式バルブ４０の回転角度に応じて、配管２４から出力される空気の圧力を実験により計測した値をプロットしている。
　図４に示す回転式バルブ４０を用いた場合、回転式バルブ４０の回転角度が０（ｄｅｇ）、１８０（ｄｅｇ）、３６０（ｄｅｇ）である状態で、隙間Ｓの開口面積が最も大きくなる。そのため、図５に示すように、配管２４から出力される空気の圧力は、回転式バルブ４０の回転角度が０（ｄｅｇ）、１８０（ｄｅｇ）、３６０（ｄｅｇ）のときにピークとなり、これを基調周波数とする音波を出力できる。加えて、図５に示す実験結果の例では、流路Ｌが閉状態となる範囲において、圧力が負圧まで低下した後、いったん正圧に増加し、再び負圧まで低下するといった挙動を示す。流路Ｌの閉状態においても圧力が正圧となることは、圧力が負圧に低下したことによる反動および回転式バルブ４０と配管２４との間を流れる空気が完全には遮断されないことによる影響であると考えられる。したがって、図４に示す回転式バルブ４０を用いた場合、回転式バルブ４０が１回転する間に、閉状態の範囲においても配管２４から音波が出力されるという実験結果を得た。
　図６は、図４に示す回転式バルブを用いた消音装置による排気管内の圧力変動の実験結果を示す説明図である。図６において、破線は、比較例として回転式バルブ４０を用いず、図示しない加振器により配管２４から排気管１２へと音波を出力した場合の排気管１２内の圧力変動を示す。また、図６において、実線は、比較例の構成に加えて、配管２４内に図４に示す回転式バルブ４０を配置して、配管２４から排気管１２へと音波を出力した場合の排気管１２内の圧力変動を示す。なお、図示しない加振器は、内燃機関１０から排気管１２への排気を模擬的に出力するためのダミー音源である。図示するように、実線で示す第一実施形態の消音装置２０では、回転式バルブ４０により所望の周波数の音波を出力させることで、周波数が７０（Ｈｚ）近傍において、比較例よりも配管２４内の圧力変動を低減させることができるという実験結果を得た。
　以上説明したように、第一実施形態にかかる消音装置２０は、内燃機関１０から排出される排気ガスとは異なる空気（気体）を供給する気体供給源２２と、排気ガスが流れる排気管１２および気体供給源２２に接続され、気体供給源２２から排気管１２へと供給される空気の流路Ｌを形成する配管２４と、配管２４内に配置され、空気の流れ方向と垂直な軸部材４２（回転軸）を有し、配管２４の流路Ｌを開閉する回転式バルブ４０とを備える。
　この構成により、回転式バルブ４０を配管２４内で回転させ、空気の流路Ｌの開状態と閉状態とを切り替えれば、回転式バルブ４０の回転数（回転速度）に応じて、気体供給源２２から配管２４を介して排気管１２へと、所望の周波数の音波を出力することができる。その結果、スピーカーを用いることなく、アクティブノイズコントロールを実現することが可能となる。したがって、一般的に低周波音を生成するために大型化しやすいスピーカーを用いたアクティブノイズコントールを行う場合、あるいは、吸音材を用いた吸音ダクトを排気管１２に取り付ける場合に比べて、装置全体を小型化することができる。また、例えば消音装置としてマフラー（消音機）を用いる場合に比べて、圧力損失の発生を抑制することができ、内燃機関１０の性能低下を抑制することができる。したがって、第一実施形態の消音装置２０および車両１によれば、装置全体の小型化および内燃機関１０の性能維持を図りつつ、内燃機関１０の排気管１２内の低周波音を良好に低減することができる。
　また、回転式バルブ４０は、互いに対向して設けられ、配管２４の内面２４Ａに摺動自在な複数の当接部４４２と、隣り合う当接部４４２の間を延びる中間部４４４とを有し、配管２４の流路Ｌを開くときに当接部４４２が内面２４Ａから離れた位置に位置づけられると共に中間部４４４と内面２４Ａとの間に隙間Ｓが形成され、配管２４の流路Ｌを閉じるときに当接部４４２が配管２４の内面２４Ａに摺動自在に当接する。
　この構成により、回転式バルブ４０を簡易な構成とすることができる。また、回転式バルブ４０の当接部４４２と配管２４とが接触する部分の面積を小さくすることができる。その結果、流路Ｌを閉状態としたとき、当接部４４２と配管２４の内面２４Ａとの間から空気が漏れ出ることを良好に抑制することができる。
　また、当接部４４２は、円弧状に形成される。この構成により、当接部４４２と配管２４の内面２４Ａとが当接する時間、つまり、流路Ｌを閉状態とする時間を当接部４４２の長さを変化させることで調整することができる。そして、図５に示すように、流路Ｌの閉状態においても、配管２４内に生じる圧力変動を利用して、配管２４から出力される音波の波形を調整することが可能となる。その結果、流路Ｌの閉状態において配管２４から出力される音波を利用することができる。すなわち、基調周波数よりも高い周波数の音波を出力できる。言い換えると、同じ周波数の音波を出力するとき、回転式バルブ４０の回転数をより小さくすることができる。したがって、回転式バルブ４０の制御性をより向上させることが可能となる。
　なお、図４に一点鎖線で示すように、バルブ本体４４の下流側に、空気の流れを整流するための整流部４６を設けても良い。
　図７は、第二実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図であり、図８は、第二実施形態にかかる消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の一例を示す説明図である。第二実施形態にかかる消音装置２００は、第一実施形態の回転式バルブ４０に代えて、回転式バルブ５０を備えている。消音装置２００の他の構成は、消音装置２０と同様であるため、説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付す。
　回転式バルブ５０は、軸部材５２と、バルブ本体５４とを有する。軸部材５２は、第一実施形態の軸部材４２と同じ構成であるため、説明を省略する。バルブ本体５４は、第一実施形態と同様に、互いに対向する２つの当接部５４２と、互いに対向する２つの中間部５４４とを有する。
　当接部５４２は、図７に示すように、先鋭形状に形成されている。「先鋭形状」は、当接部５４２が配管２４の内面２４Ａに向けて尖った形状であることを意味する。当接部５４２は、バルブ本体５４の強度、剛性等を維持しつつ、Ｘ－Ｚ断面上において内面２４Ａにできる限り点接触に近い状態で当接するように形成される。中間部５４４は、２つの当接部５４２の間を円弧状に延びる。したがって、バルブ本体５４は、Ｘ－Ｚ断面において略楕円形状を呈している。なお、中間部５４４の形状は、これに限られず、複数の直線部と屈折部とを有するものであってもよい。
　回転式バルブ５０は、図７に実線で示す回転角度が０（ｄｅｇ）の状態から回転角度が増加していくと、回転角度が９０（ｄｅｇ）、２７０（ｄｅｇ）の状態で当接部５４２が配管２４の内面２４Ａに当接する。すなわち、中間部５４４と内面２４Ａとの隙間Ｓが閉じられて流路Ｌの閉状態が形成される。このとき、図７に破線で示すように、先鋭形状に形成された当接部５４２が、Ｘ－Ｚ断面において、配管２４の内面２４Ａに点接触に近い状態で当接する。そのため、当接部５４２が内面２４Ａに当接する時間、つまり流路Ｌの閉状態の時間をできる限り短くすることができる。その結果、図８に示すように、配管２４から出力される空気の圧力波形を基調周波数の正弦波に近づけることができる。したがって、所望の周波数の騒音を、基調周波数の正弦波に近い音波によって、より精度良く打ち消すことが可能となる。
　図９は、第三実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図であり、図１０は、第三実施形態にかかる消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の一例を示す説明図である。第三実施形態にかかる消音装置３００は、第二実施形態の回転式バルブ４０に代えて、回転式バルブ６０を備えている。消音装置３００の他の構成は、消音装置２００と同様であるため、説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付す。
　回転式バルブ６０は、軸部材６２と、バルブ本体６４とを有する。軸部材６２は、軸部材４２と同じ構成であるため、説明を省略する。バルブ本体６４は、図９に示すように、Ｘ－Ｚ断面において、四角形状に形成されている。つまり、バルブ本体６４は、互いに対向する２つの当接部６４２を２組有し、隣り合う当接部６４２の間を互いに対向しながら延びる２つの中間部６４４を２組有する。当接部６４２は、第二実施形態と同様に、先鋭形状に形成されている。中間部５４４は、隣り合う当接部６４２の間を直線状に延びる。なお、中間部６４４は、湾曲した形状であってもよいし、複数の直線部と屈曲部とを有する形状であってもよい。
　回転式バルブ６０は、図９に実線で示す回転角度が０（ｄｅｇ）の状態から回転角度が増加していくと、図９に破線で示すように、回転角度が４５（ｄｅｇ）、１３５（ｄｅｇ）、２２５（ｄｅｇ）、３１５（ｄｅｇ）の状態で、当接部６４２が配管２４の内面２４Ａに当接する。すなわち、中間部５４４と内面２４Ａとの隙間Ｓが閉じられて流路Ｌの閉状態が形成される。このように、当接部６４２が９０度ずつ間隔を空けて４つ設けられることで、図１０に示すように、回転式バルブ６０が１回転する間に、流路Ｌの開状態と閉状態とを４回形成することができる。つまり、図８に示す例に対して、２倍の周波数の音波を出力することができる。言い換えると、同じ周波数の音波を出力するとき、回転式バルブ６０の回転数をより小さくすることができる。したがって、回転式バルブ６０の制御性をより向上させることが可能となる。
　図１１は、第四実施形態にかかる消音装置を備えた移動体としての車両の要部を示す概略構成図である。第四実施形態にかかる消音装置４００は、第一実施形態にかかる消音装置２０の構成に加えて、排気管１２に設けられた音響ダンパ８０を備えている。消音装置４００の他の構成は、消音装置２０と同様であるため、説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付す。なお、消音装置４００は、第二実施形態にかかる消音装置２００または第三実施形態にかかる消音装置３００の構成に加えて、音響ダンパ８０を備えるものであってもよい。
　音響ダンパ８０は、配管２４が接続される位置よりも排気ガスの流れ方向の下流側で、排気管１２に設けられている。音響ダンパ８０は、排気管１２の外周面に沿って形成される。音響ダンパ８０は、ハウジング８２の内部に音響部を形成する通路８４が形成されている。通路８４は、一端が排気管１２側で開口している。排気管１２には、内部を流れる排気ガスによる空気振動を通過させる図示しない複数の貫通孔が形成されている。それにより、音響ダンパ８０は、排気管１２の内部を排気ガスが流通する際、排気ガスによる空気振動が貫通孔を通過して通路８４内に取り込まれる。そして、通路８４を伝搬した空気振動が共鳴し、排気管１２内の圧力変動が減衰される。なお、排気管１２の複数の貫通孔が形成される位置に、排気ガスを音響ダンパ８０へと導く空間を形成してもよい。
　音響ダンパ８０による減衰を狙う圧力変動の周波数は、通路８４の長さ等を変化させることで調整することができる。本実施形態では、気体供給源２２、配管２４および回転式バルブ４０により、低周波数帯（例えば１（Ｈｚ）以上２００（Ｈｚ）以下）の騒音低減を狙い、音響ダンパ８０により、上記の低周波数帯よりも高い周波数帯（例えば２００（ＨＺ）以上５００（Ｈｚ）以下など）の騒音低減を狙う。
　図１２は、第四実施形態にかかる消音装置による排気管内の騒音低減効果の解析結果の一例を示す説明図である。図１２において、実線は、第四実施形態にかかる消音装置４００を用いた場合の解析結果を示し、破線は、消音装置４００から音響ダンパ８０を省略した場合の解析結果を示している。図示するように、消音装置４００を用いた場合には、上述した気体供給源２２、配管２４および回転式バルブ４０による消音機能と、音響ダンパ８０による消音機能とを組み合わせることで、比較例に比べて、特に１００（Ｈｚ）以上の周波数の領域で圧力が低下していることがわかる。したがって、第四実施形態によれば、排気管１２内で発生する騒音を、より効果的に低減させることが可能となる。
　図１３および図１４は、第五実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図である。第五実施形態にかかる消音装置５００は、第一実施形態の回転式バルブ４０に代えて、回転式バルブ７０を備えている。消音装置５００の他の構成は、消音装置２０と同様であるため、説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付す。
　第五実施形態において、配管２４は、図１３および図１４に示すように、回転式バルブ７０が配置される位置において拡径されており、回転式バルブ７０を収容する収容部２４１を有している。
　回転式バルブ７０は、軸部材７２と、バルブ本体７４とを有する。軸部材７２は、軸部材４２と同様の構成であるため、説明を省略する。バルブ本体７４は、方向Ｙに沿って延びる円柱形状に形成されており、収容部２４１の内面に摺動自在に当接する。図１４では、収容部２４１を指し示すために、バルブ本体７４と収容部２４１との間に空隙を記載しているが、実際には、バルブ本体７４と収容部２４１の内面とは当接している。また、バルブ本体７４は、図１４に示すように、方向Ｙにおける端面が配管２４の内面２４Ａに摺動自在に当接しており、軸部材７２を介して配管２４に回転自在に支持される。そして、バルブ本体７４は、図１３および図１４に示すように、方向Ｙと直交する方向に延びる連通路７６を有している。連通路７６は、バルブ本体７４の中心部において、方向Ｙと直交する方向にバルブ本体７４を直線状に貫通する孔部である。連通路７６は、図１３に示すように、配管２４の流路Ｌと同じ径に形成される。
　回転式バルブ７０は、図１３に実線で示す回転角度が０（ｄｅｇ）の状態では、連通路７６と流路Ｌとが連通することで、流路Ｌが開かれた開状態となる。その後、回転角度が増加していくと、連通路７６の開口面積（すなわち連通路７６と流路Ｌとが連通している位置の面積）が小さくなっていく。連通路７６が、図１３に一点鎖線で示す位置まで回転式バルブ７０が回転すると、連通路７６と流路Ｌとの連通が遮断され、流路Ｌが閉じられた閉状態となる。そして、さらに回転式バルブ７０の回転角度が増加すると、再び連通路７６と流路Ｌとが連通されて流路Ｌの開状態となる。この構成によっても、回転式バルブ７０を配管２４内で回転させることで、流路Ｌを開閉させ、配管２４から排気管１２へと所望の周波数での音波を出力させることが可能となる。
　１　車両
　１０　内燃機関
　１２　排気管
　２０，２００，３００，４００，５００　消音装置
　２２　気体供給源
　２４　配管
　２４Ａ　内面
　３０　制御装置
　４０，５０，６０，７０　回転式バルブ
　４２，５２，６２，７２　軸部材
　４４，５４，６４，７４　バルブ本体
　７６　連通路
　８０　音響ダンパ
　４４２，５４２，６４２　当接部
　４４４，５４４，６４４　中間部
　Ｌ　流路
　Ｓ　隙間

Claims (8)

  1. 　内燃機関から排出される排気ガスとは異なる気体を供給する気体供給源と、
    　前記排気ガスが流れる排気管および前記気体供給源に接続され、前記気体供給源から前記排気管へと供給される気体の流路を形成する配管と、
    　前記配管内に配置され、前記気体の流れ方向と垂直な回転軸を有し、前記配管の流路を開閉する回転式バルブと
    　を備える消音装置。
  2. 　前記回転式バルブは、
    　互いに対向して設けられ、前記配管の内面に摺動自在な複数の当接部と、隣り合う前記当接部の間を延びる中間部とを有し、
    　前記配管の流路を開くときに前記当接部が前記内面から離れた位置に位置づけられると共に前記中間部と前記内面との間に隙間が形成され、前記配管の流路を閉じるときに前記当接部が前記配管の内面に摺動自在に当接する
    　請求項１に記載の消音装置。
  3. 　前記当接部は、円弧状に形成される請求項２に記載の消音装置。
  4. 　前記当接部は、先鋭形状に形成される請求項２に記載の消音装置。
  5. 　前記当接部は、互いに９０度ずつ間隔を空けて４つ設けられる請求項４に記載の消音装置。
  6. 　前記回転式バルブは、
    　前記配管の流路を閉塞するバルブ本体と、前記バルブ本体に形成され、前記回転軸と直交する方向に延びる連通路とを有し、
    　前記配管の流路を開くときに前記連通路が前記配管の流路と連通し、前記配管の流路を閉じるときに前記連通路と前記配管の流路との連通を遮断する
    　請求項１に記載の消音装置。
  7. 　前記配管が接続される位置よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側で、前記排気管に設けられた音響ダンパをさらに備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の消音装置。
  8. 　内燃機関と、前記内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気管と、前記配管が前記排気管に接続された請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の消音装置とを備える移動体。
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