JP4620754B2

JP4620754B2 - 消音器

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Publication number: JP4620754B2
Application number: JP2008119669A
Authority: JP
Inventors: ハル子網矢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-01
Filing date: 2008-05-01
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2028-05-01
Also published as: JP2009270452A

Description

本発明は、排気管を分散するため、排気管からでる音も分散することで音を小さくする消音器に関するものである。

従来の消音器は、高温、高圧の排気ガスを、そのまま放出するときわめて大きな爆発音が発生する。そこで使用されるのが消音器だが、この消音器で音を小さくしようとすると複雑な構造になり、複雑な構造にすると抵抗が生れ、出力が低下する。そこで、音を小さくし、一方で抵抗を少なくするために、さまざまな工夫がなされていた。
特開２００５−２４０６２１特開平１１−２５７０４７

特許文献１の消音器は、消音器本体の排気パイプを小径排気パイプと大径排気パイプとで構成し、小径排気パイプを大径排気パイプ内に収めたものにおいて、排気ガスが小径排気パイプの下流端から大径排気パイプ内に噴出する際に生じる高周波の気流騒音を効果的に吸収できるようにしたものがあった。

特許文献２の共鳴形消音器は、簡単な構造で消音性能の向上とともに、周波数調整の自由度を高め、広い範囲で容易に周波数を設定できる共鳴形消音器があった。

従来の消音器は、構造が複雑で、消音器本体の内側にガラス繊維を使用しないと排気の振動が消音器本体の鉄板に伝わり音として騒音になって漏れていた。そして、音の振動で消音器本体の鉄板に罅が入ってしまい、その罅を無くするためには消音器本体を厚い物で作らなければならず、結局消音器のガラス繊維は、音を吸収する大切な材料であった。

そこで本発明の消音器は、排気管（１）に小径管（２）を取り付け、小径管（２）は、消音器本体（４）の中を色々に曲げて、排気の時間をずらす。つまり、高温、高圧の排気ガスを広い本体（４）に流すのでなく、狭い排気管（１）の中で排気ガスを分散した方が、強度的にも強くなる。そのため、消音器本体（４）にガラス繊維を必要としない消音器を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明の消音器は排気管（１）に小径管（２）を取り付けるためにキャップ（３）を介在して、小径管（２）を多数取り付ける。
キャップ（３）は、多数の小径管（２）が貫通する孔を開け、エンジン方向に斜めに面を取ってサラモミ部（１１）とし、エンジン方向から小径管（２）を多数貫通して取り付け、小径管（２）の端はフレアで先端を広げてフレア部（１２）とし、キャップ（３）のサラモミ部（１１）の中に収まり、その部分を溶接して補強しても良い。

小径管（２）は、消音器本体（４）の中を色々に曲げ、また長さも色々にして排気の時間をずらすし、排気を出す場所と方向もずらす。
このため、排気ガスは分散されて、本体（４）の鉄板を排気ガスの振動によって破壊することがなく、本体（４）の内側にはガラス繊維を必要としない。
また、テールパイプ（５）は、本体（４）の何処でも良く、テールパイプ（５）の外管（６）は本体（４）を貫通して取り付け、排気ガスが通るため小孔（７）が適度に付いている。
そして、テールパイプ（５）の中に、内管（８）を設置し、外管（６）の直径まで広げて、本体（４）の内側の中で溶接などをして取り付けることで目的を達成した。

本発明の消音器を使用することで、次のような効果がある。
（イ）本発明は小径管が排気ガスを分散するので、従来のようにガラス繊維を必要としない。
（ロ）本発明は小径管が排気ガスを分散するので、排気ガスが本体の鉄板にあたらないため鉄板を薄くすることができる。
（ハ）本発明はテールパイプを二重管にしたことで、低回転のとき排気ガスが逆流することがない。
（ニ）本発明は、従来の消音器に比べ重さが約半分である。

本発明の、消音器は排気管（１）に小径管（２）を取り付けるためにキャップ（３）を介在して取り付ける。
このキャップ（３）が、本発明の大事なところで、キャップ（３）を思い付いたので、大量生産できることを確信した。
３０年前にこの消音器を試作したが、キャップ（３）を思い付かず小径管（２）どうしを溶接して、それを排気管（１）に溶接して取り付けていた。
しかし、薄い小径管（２）どうしを溶接すると、溶接するところが薄くなるので強度に問題があり、排気ガスの力で小径管（２）が破損し、小径管（２）が壊れたことで消音器本体（４）に高温高圧の排気ガスが直接あたり、消音器本体（４）の後部鉄板に罅が入ってしまった。
そのことで、消音器の開発を諦めていたが、キャップ（３）を介在することで強度と大量生産する目処がたった。

しかし、キャップ（３）を取り付けると排気管（１）が狭くなるため、排気管（１）をレジューサ（９）を介して大きくしてからキャップ（３）を取り付け、キャップ（３）には多数の孔が開いており、その中へ小径管（２）を差し込み、小径管（２）の端はフレアで広げてフレア部（１２）とし、キャップ（３）のサラモミ部（１１）で収まり、かしめて止めるか溶接して止める。

小径管（２）は、消音器本体（４）の中を色々に曲げ、また長さも色々にして排気の時間をずらし、排気ガスの出る場所と方向も変える。
まず小径管（２ａ）は、中央に付いており最初の排気ガスの爆発音がするが、小径管（２ａ）は短く抵抗も少ないので１本でよい。
次に、小径管（２ｂ）が少し長さが長い分、少し遅れて本体（４）の側面に向かって排気ガスの爆発音がする。この小径管（２ｄ）は小径管（２ａ）より少し長くて曲がっていて、抵抗があるので４本ぐらいがよい。

その次に、小径管（２ｃ）が更に遅れて爆発し、小径管（２ｄ）が本体（４）のテールパイプ（５）の側で更に遅れて爆発するが、抵抗が多い分６本ずつくらいでよい。小径管（２ｅ）が、キャップ（３）の反対側から大きく迂回して、前側のテールパイプ（５）から遠い所で、最後の爆発をするが抵抗が一番多くて、曲がりも１８０度曲がっているため８本以上の小径管（２ｅ）が必要である。

すると、その少し後で小径管（２ａ）が二回目の爆発をするのが理想的だが、計算すると市販している消音器の２０倍の容量が要るので、実際にはできない。テールパイプ（５）は、本発明にはあまり関係ないので自由に取り付けてよいが、テールパイプ（５）を二重管にして外管（６）は消音器本体（４）の中で小孔（７）を適度に開け、内管（８）は先を広がて本体（４）の中で外管（６）に溶接することでエンジンが低回転のとき、排気ガスがテールパイプ（５）の中に引き込まれることがないので、音が静かである。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１の模式図は、本発明の横に切った断面であり、矢印は排気ガスの強さと、出る場所を時間と関係なく表したもので、消音器を１２００ｃｃのエンジンに合わせて設計した。排気管（１）は直径３４ミリに、小径管（２）は直径８ミリの銅管を多数取り付けるためにキャップ（３）を介在して取り付ける。
しかし、キャップ（３）を取り付けると排気管（１）が狭くなるため、排気管（１）の容量は約９００平方ミリで、レジューサ（９）を介して直径６０ミリに大きくしてからキャップ（３）を取り付け、キャップ（３）は５ミリの鉄板を直径５８ミリに切ってから図２のように孔を開ける。孔は８ミリで、２８個孔を開け、銅管の内側の容量は直径６ミリで、容量は２８平方ミリで２００平方ミリ容量が少ないので直径３ミリの小さい孔（１０）を２５個、あらゆる所に孔を開けて辻褄を合わした。

キャップ（３）には、多数の小径管（２）を差し込む孔が開いており、キャップ（３）のエンジン側は、１０ミリでサラモミ部（１１）でサラモミをしておき、その中へ小径管（２）を差し込み、銅管を広げる機械のフレアーツールで止まり、ティグで溶接した図が図３の断面図で、図３断面図を拡大したのが図４である。小径管（２）は、消音器本体（４）の中を色々に曲げ、また長さも色々にして排気の時間をずらし、また排気を出す場所と方向もずらす。
図５の模式図は、最初に排気ガスが排気管（１）の後部に達したところを白い矢印が示しており、あらゆる所に孔を開けて、辻褄を合わした小さい孔（１０）から音が漏れて、ここを基準とする。そして、図６は小径管（２ａ）は中央に取り付けた、最初の排気ガスの爆発音が０．０００１６秒後にする。矢印は排気ガスを表わし、小径管（２ａ）から出たところで、他の排気ガスは小径管（２）の中にいる。

次に、図７の小径管（２ｂ）が少し長い分だけ少し遅れて０．０００２７秒後に、本体（４）の側面に向かって排気ガスの爆発音がする。矢印が小径管（２）から出たところになっているのは全部小径管（２ｂ）であり、この図では２本かかれている。
その次に、図８の小径管（２ｃ）から排気ガスが出て爆発音がするところを矢印が示しており、更に遅れて０．０００５秒後に爆発し、図９の小径管（２ｄ）が本体（４）のテールパイプ（５）の側で０．０００８秒後に、更に遅れて爆発するところを示した。
図１０の小径管（２ｅ）が、キャップ（３）の反対側から大きく迂回して、前側のテールパイプ（５）から遠い所で、０．００１２秒後に最後の爆発をするところを矢印で示した。

すると、その少し後で小さい孔（１０）から０．００１５秒後に二回目の爆発をするのが理想的だが、四気筒で４サイクルで毎分２００００回転するエンジンだが、そんな高回転のエンジンも無いし、回転数が変わるので消音器の性能も変わることになる。そのため、消音器の音を消すためには、２０倍の容量があれば簡単である。

テールパイプ（５）は、本体（４）の何処でも良く、テールパイプ（５）の外管（６）は本体（４）を貫通して取り付け、排気ガスが通るため小孔（７）が適度に付いている。もし、テールパイプ（５）が二重管になっていないと、アイドリングで排気ガスが出ると、その後真空になり空気が逆流して、音としては無駄な騒音を撒き散らしていたため、二重管にして逆流を防ぐ抵抗を与えた。

本発明の消音器は、鑿岩機の排気音は圧搾空気を使用して、断続的に排気刷る物であるから、断続的な排気を本発明によって消音すると、消音器本体にガラス繊維を使用しないため軽い消音器を提供することができる。

図は、消音器の模式図である。図は、キャップの後ろから見た背面図である。図は、小径管の取り付けを表した断面図である。図３の、拡大図である。図は、消音器の模式図で、排気管に排気ガスがきたところである。図は、消音器の模式図で、小径管（２ａ）から排気ガスが出るところである。図は、消音器の模式図で、小径管（２ｂ）から排気ガスが出るところである。図は、消音器の模式図で、小径管（２ｃ）から排気ガスが出るところである。図は、消音器の模式図で、小径管（２ｄ）から排気ガスが出るところである。図は、消音器の模式図で、小径管（２ｅ）から排気ガスが出るところである。

符号の説明

１排気管２小径管
２ａ小径管２ｂ小径管
２ｃ小径管２ｄ小径管
２ｅ小径管
３キャップ４本体
５テールパイプ６外管
７小孔８内管
９レジューサ１０小さい孔

Claims

排気管（１）にキャップ（３）を介して小径管（２）を多数取り付け、
該小径管（２）は消音器本体（４）の中を色々に曲げ、また長さも色々にして排気ガスの出る時間をずらし、さらに排気ガスを出す場所と、方向もずらすことで消音することを特徴とするエンジンの消音器。