消音装置

【課題】通気孔にダスト、水、カーボン等の異物が付着又は堆積するのを抑制することにより、初期の消音性能を長期的に維持する。
【解決手段】通気管２０に設けられ、該通気管２０の内外面２１、２２を貫通する複数の通気孔３を有する消音部２を備えた消音装置１であって、前記消音部２の各通気孔３の内面４の一部に、通気管２０の内側に突出又は延出する延長部１１を一体に設ける。各通気孔３の延長部により、通気管２０の消音部２を通過する空気の流れに、空気の流れの一部を通気孔３内に巻き込む乱流が生じるのを防止でき、空気中に含まれるダスト、水、カーボン等の異物が通気孔３の内面に付着又は堆積するのを抑制でき、初期の消音性能を維持することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消音装置に関し、特に、内燃機関の吸気管などの通気管に発生する吸気音を低減させるのに有効な消音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気系に発生する吸気音を低減させる消音装置には種々のタイプものがあり、例えば、吸気ダクトの途中に、吸気ダクトの内外面を貫通する各種の形状（円形、四角形、長方形状等）の通気孔を複数設け、この通気孔の外側に間隔をおいてケーシングを設け、ケーシングの内部に吸音材を充填し、通気孔の開口を吸音材で閉塞した消音装置が提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
このような構成の消音装置にあっては、内燃機関の吸気系に発生する吸気音と各通気孔内に形成される気柱とを共鳴（共振）させるとともに、その共鳴音を各通気孔の外側に設けた吸音材によって吸収することにより、特定の周波数域の吸気音を低減させることができる。
【０００４】
また、消音可能な吸気音の周波数域は、吸気ダクトの通気孔の開口面積等に依存するので、対象の内燃機関の特性に応じて、吸気ダクトに設ける通気孔の開口面積の大きさを設定することにより、対象の内燃機関の吸気系に発生する特定の周波数域の吸気音を効率良く消音させることができる。この場合、吸音材は、広い周波数範囲にて消音効果を有するので、吸音材による吸気音の消音効果も広い周波数範囲で得ることができる。
【０００５】
さらに、内燃機関が自家用自動車等の車両の場合には、走行距離や使用環境等に関わらず、常に一定の消音性能が得られることが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５３−１４８６１７号公報
【特許文献２】特開平９−２５６８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のような構成の消音装置にあっては、図１８〜図２０に示す消音装置３１のように、吸気ダクト２０の消音部３２を通過する吸入空気の流れに、吸入空気の一部を通気孔３３内に巻き込む乱流が生じ、吸入空気中に含まれるダスト、水、カーボン等の浮遊物（異物３４）の一部が通気孔３３内に浸入することがあり、これらの異物３４が通気孔３３の内面に付着又は堆積して通気孔３３が目詰まりを起こし、初期の消音性能を維持することが困難になる。
【０００８】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、通気管を通過する空気中に含まれるダスト、水、カーボン等の浮遊物（異物）によって通気孔が目詰まりを起こすのを抑制することができる消音装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、通気管に設けられ、該通気管の内外面を貫通する複数の通気孔を有する消音部を備えた消音装置であって、前記消音部の各通気孔の内面の一部に、当該通気孔の内側に向けて突出又は延出する延長部を一体に設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の消音装置によれば、各通気孔の内面の一部に設けた延長部により、通気管の消音部を通過する空気の流れの一部に、一部の空気を通気孔内に巻き込む乱流が生じるのを防止できる。これにより、空気中に含まれるダスト（砂塵、塵等）、水、カーボン等の浮遊物（異物）が通気孔内に浸入し難くなるので、通気孔の内面にダスト、水、カーボン等の異物が付着又は堆積することによる各通気孔の目詰まりを抑制できる。
【００１１】
また、本発明において、前記各通気孔の内面のうち、前記通気管の内面側の開口縁部に前記延長部を一体に設けたこととしてもよい。
【００１２】
本発明の消音装置によれば、各通気孔の内面のうち、通気管の内面側の開口縁部に延長部が設けられているので、消音部を通過する空気の流れに、一部の空気を通気孔内に巻き込む乱流が生じるのを効果的に防止できる。
【００１３】
さらに、本発明において、前記延長部は、前記通気管の内面に沿う面が、前記通気管を流通する空気の流れ方向の下流側に行くに従って順次前記通気管の管軸に近づく湾曲面又は傾斜面に形成されていることとしてもよい。
【００１４】
本発明の消音装置によれば、各通気孔の延長部により、通気管の内面に沿う空気の流れを、通気管の管軸の方向に向けることができるので、各通気孔内に空気を巻き込むのを効果的に防止できる。
【００１５】
さらに、本発明において、前記通気孔は、円形状、多角形状、又はスリット状に形成されていることとしてもよい。
【００１６】
本発明の消音装置によれば、通気孔の形状に関わらず、通気孔の内面の一部に設けた延長部により、通気管の消音部を通過する空気の流れの一部に、空気の一部を通気孔内に巻き込む乱流が生じるのを防止でき、空気中に含まれるダスト（砂塵、塵等）、水、カーボン等の浮遊物（異物）が通気孔内に浸入するのを抑制できる。
【００１７】
さらに、本発明において、前記通気管の前記消音部の外面側には、前記消音部の各通気孔の開口を塞ぐように吸音材が設けられていることとしてもよい。
【００１８】
本発明の消音装置によれば、吸気系に生じる吸気音は、通気管の消音部の複数の通気孔に形成される気柱との共鳴（共振）により低減されるとともに、通気孔の外側の吸音材により更に低減されることになる。また、吸音材は、広い周波数範囲にて消音効果を有するので、吸音材による吸気音の低減効果も広い周波数範囲で得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上、説明したように、本発明の消音装置によれば、通気管の消音部を通過する空気の流れの一部に、空気の一部を通気孔内に巻き込む乱流が生じるのを防止できる。従って、空気中に含まれるダスト、水、カーボン等の浮遊物（異物）が通気孔内に浸入して、通気孔の内面に付着又は堆積することにより通気孔が目詰まりを起こすのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による消音装置の第１の実施の形態を示した平面図であって、一次側吸気ダクトに設けた状態を示した平面図である。
【図２】図１の一次側吸気ダクトからケーシングを取り外した状態を示した平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３の消音部の部分拡大図である。
【図５】第１の実施の形態の消音装置の変形例を示した部分拡大図である。
【図６】第１の実施の形態の消音装置の変形例を示した部分拡大図である。
【図７】第１の実施の形態の消音装置の変形例を示した部分拡大図である。
【図８】本発明による消音装置の第２の実施の形態を示した部分拡大図である。
【図９】第２の実施の形態の消音装置の変形例を示した部分拡大図である。
【図１０】第２の実施の形態の消音装置の変形例を示した部分拡大図である。
【図１１】第２の実施の形態の消音装置の変形例を示した部分拡大図である。
【図１２】本発明による消音装置の第３の実施の形態を示した部分拡大図である。
【図１３】本発明による消音装置の設置箇所の変形例を示した説明図である。
【図１４】本発明による消音装置及び従来の消音装置の性能試験装置を示した説明図である。
【図１５】従来の消音装置の性能試験の結果を示した説明図である。
【図１６】本発明の消音装置の性能試験の結果を示した説明図である。
【図１７】本発明の消音装置の通気抵抗の試験結果を示した説明図である。
【図１８】従来の消音装置の一例を示した断面図である。
【図１９】図１８の部分拡大図である。
【図２０】図１８の通気孔の状態を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４には、本発明による消音装置の第１の実施の形態が示されている。本実施の形態の消音装置１は、内燃機関の吸気系に発生する吸気音を低減させるのに有効なものであって、本実施の形態においては、吸気系のエアークリーナボックス２４の上流側の一次側吸気ダクト２０に消音装置１を設けている。
【００２２】
図１〜図３に示すように、一次側吸気ダクト（以下、吸気ダクト２０という。）は、例えば、合成樹脂製の円形断面又は角形断面（本実施の形態では円形断面）のパイプ状をなすものであって、長手方向の一端に空気の吸気口２３が設けられ、他端がエアークリーナボックス２４に接続され、吸気口２３から吸い込んだ空気が吸気ダクト２０を介してエアークリーナボックス２４に供給され、エアークリーナボックス２４から下流側の二次側吸気ダクト２５に供給される。
【００２３】
吸気ダクト２０の長手方向の中間部には、図１〜図３に示すように、吸気系に発生する吸気音を低減させる消音部２が設けられている。消音部２は、吸気ダクト２０の内外面２１、２２を貫通する複数の通気孔３と、吸気ダクト２０の外面２２側に複数の吸気孔３を覆うように一体に設けられるカップ状のケーシング１６と、ケーシング１６内に充填されて、複数の通気孔３の開口を閉塞するグラスウール等からなる吸音材１７とから構成されている。
なお、吸音材１７は、ケーシング１５内に必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。
【００２４】
通気孔３は、図２に示すように、吸気ダクト２０の周方向に延びるスリット状をなすものであって、吸気ダクト２０の長手方向の中間部に所定の間隔ごとに複数箇所に設けられている。各通気孔３は、同一幅、長さのスリット状に形成され、各通気孔３内に、吸気系に発生する吸気音と共鳴（共振）させる気柱が形成される。
【００２５】
図４に示すように、各通気孔３の内面４のうち、吸気ダクト２０内を流通する吸入空気（以下、空気という。）の流れ方向の下流側の面５は、吸気ダクト２０の管軸に直交する面に形成されている。また、空気の流れ方向の上流側の面８は、吸気ダクト２０の外面２２から内面２１方向の所定の位置までの間が吸気ダクト２０の管軸に直交する第１面９に形成され、それよりも内側の第２面１０に空気の流れ方向の下流側に向けて突出又は延出する延長部であるフィン１１が通気孔３の全長に亘って一体に設けられている。
【００２６】
フィン１１は、図４に示すように、断面略三角形状をなすものであって、上面１２（吸気ダクト２０の外面２２側の面）が空気の流れ方向の下流側に行くに従って順次吸気ダクト２０の内面２１に近づくに傾斜面に形成され、下面１３（吸気ダクト２０の内面２１に沿う面）が空気の流れ方向の下流側に行くに従って順次吸気ダクト２０の管軸に近づく湾曲面に形成されている。
なお、図５に示すように、フィン１１の下面１３（吸気ダクト２０の内面２１に沿う面）は、空気の流れ方向の下流側に行くに従って順次吸気ダクト２０の管軸に近づく傾斜面に形成してもよい。
また、図６、図７に示すように、通気孔３の内面４（空気の流れ方向の下流側の面５及び上流側の面８）が、吸気ダクト２０の管軸に対して所定の角度で傾斜する傾斜面の場合にも、本実施の形態を適用することができる。
【００２７】
なお、フィン１１は、吸気系に発生する吸気音と通気孔に形成される気柱との共鳴（共振）を阻害することがないように、各通気孔３の内面側開口への設置位置、形状等が設計されている。
【００２８】
上記のように構成した本実施の形態の消音装置１にあっては、吸気口２３から吸気ダクト２０内に吸い込まれた空気が消音部２を通過する際に、消音部２の各通気孔３内に形成された気柱と共鳴（共振）することにより、吸気系に発生する所定の周波数域の吸気音を低減させることができる。また、ケーシング１６内に充填した吸音材１７により、通気孔３内に形成された気柱との共鳴（共振）によって低減させた吸気音を更に低減させることができ、所望の消音効果が得られる。
【００２９】
この場合、吸気ダクト２０の消音部２を通過する空気は、消音部２の各通気孔３のフィン１１の下面１３により、図４中に矢印で示すように、吸気ダクト２０の管軸方向に向って流れることになるので、消音部２を通過する空気の流れの一部（吸気ダクト２０の内面２１に沿う流れ）に、空気の一部を各通気孔３内に巻き込むような乱流が発生するようなことはなく、空気中に含まれるダスト（砂塵、塵等）、水、カーボン等の浮遊物（異物）が各通気孔３内に浸入し難くなる。
【００３０】
従って、空気中に含まれるダスト、水、カーボン等の異物が各通気孔３の内面４に付着又は堆積することによる各通気孔３の目詰まりを抑制でき、吸気系に発生する吸気音を、各通気孔３に形成される気柱と共鳴（共振）させて低減させることができるとともに、気柱との共鳴（共振）によって低減させた吸気音を吸音材１７で吸収して更に低減させることができる。
【００３１】
この結果、走行距離や使用環境に影響されることがなく、初期の消音性能を長期的に維持することができ、自家用自動車等の車両に用いた場合には、快適な走行性能を提供することができる。
【００３２】
図８には、本発明による消音装置の第２の実施の形態が示されている。本実施の形態の消音装置１は、各通気孔３の内面４のうち、空気の流れ方向の上流側の面８に断面略四角形状のフィン１１を一体に設けるとともに、フィン１１の上面１２（吸気ダクト２０の外面２２側の面）を吸気ダクト２０の管軸に平行な平面に形成し、下面１３（吸気ダクト２０の内面２１に沿う面）を上面１２に平行な面に形成し、側面１５を吸気ダクト２０の管軸に直交する平面に形成したものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様である。
【００３３】
そして、本実施の形態の消音装置１にあっても、前記第１の実施の形態に示すものと同様に、フィン１１の下面１３により、空気中に含まれるダスト、水、カーボン等の異物が各通気孔３内に浸入して各通気孔３の内面４に付着又は堆積することに起因する各通気孔３の目詰まりを抑制できるので、走行距離や使用環境に影響されることがなく、初期の消音性能を長期的に維持することができる。
【００３４】
図９には、第２実施の形態の変形例が示されている。この消音装置１は、各通気孔３の内面４のうち、空気の流れ方向の上流側の面８に断面略四角形状のフィン１１を一体に設けるとともに、フィン１１の上面１２（吸気ダクト２０の外面２２側の面）を、空気の流れ方向の下流側に行くに従って順次吸気ダクト２０の管軸に近づく傾斜面に形成し、下面１３（吸気ダクト２０の内面２１に沿う面）を上面１２に平行な傾斜面に形成し、かつ、側面１５（空気の流れ方向の下流側の面）を、吸気ダクト２０の管軸に直交する平面に形成したものであって、その他の構成は前記第２の実施の形態に示すものと同様である。
【００３５】
そして、本実施の形態の消音装置１にあっても、前記第１の実施の形態に示すものと同様に、フィン部１１の下面１３により、空気中に含まれるダスト、水、カーボン等の異物が各通気孔３内に浸入して各通気孔３の内面４に付着又は堆積することによる各通気孔３が目詰まりを抑制できる、走行距離や使用環境に影響されることがなく、初期の消音性能を長期的に維持することができる。
なお、図１０、図１１に示すように、通気孔３の内面４（空気の流れ方向の下流側の面５及び上流側の面８）が、吸気ダクト２０の管軸に対して所定の角度で傾斜する傾斜面の場合にも、本実施の形態を適用することができる。
【００３６】
図１２には、本発明による消音装置の第３の実施の形態が示されている。本実施の形態の消音装置１は、各通気孔３の内面４のうち、空気の流れ方向の上流側の面８を、吸気ダクト２０の管軸に直交する面に形成し、空気の流れ方向の下流側の面５のうち、吸気ダクト２０の外面２２から内面２１方向の所定の位置までの間を吸気ダクト２０の管軸に直交する第１面６に形成し、それよりも内側の第２面７に空気の流れ方向の上流側に突出する断面略四角形状のフィン１１を通気孔３の全長に亘って一体に設けたものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様である。
【００３７】
この場合、フィン１１の上面１２（吸気ダクト２０の外面２２側の面）を、空気の流れ方向の下流側に行くに従って順次吸気ダクト２０の管軸に近づく傾斜面に形成し、下面１３（吸気ダクト２０の内面２１に沿う面）を、上面１２に平行な傾斜面に形成し、かつ、側面１５（空気の流れ方向の上流側の面）を、吸気ダクト２０の管軸に直交する平面に形成している。
【００３８】
そして、本実施の形態の遮音装置にあっても、前記第１の実施の形態に示すものと同様に、フィン１１の下面１３により、空気中に含まれるダスト、水、カーボン等の異物が各通気孔３内に浸入して各通気孔３の内面４に付着又は堆積することによる各通気孔３の目詰まりを抑制できるので、走行距離や使用環境に影響されることがなく、初期の消音性能を長期的に維持することができる。
【００３９】
図１４〜図１６に、本発明の消音装置（第１の実施の形態の消音装置１）及び従来の消音装置（四角形状の通気孔を格子状に設けたタイプの消音装置）の消音性能試験装置、及び消音性能試験の結果を示す。
図１４に示すように、試験装置として、２３００ｃｃ直列４気筒のエンジンを用い、このエンジンの吸気系（一次側吸気ダクト２０、エアークリーナボックス２４、二次側吸気ダクト２５）の一次側吸気ダクト２０の途中に消音装置１を取り付け、一次側吸気ダクト２０の先端から１００ｍｍの位置にマイク（図示せず）を取り付けた。そして、エンジン速度を１０００〜６０００ｒｐｍとし、定格空気量６０ｍ^３／ｍｉｎにて、計５２０ｇのダスト（ＩＳＯファイン）を吸気口２３から一次側吸気ダクト２０内に投入した。
【００４０】
図１５に、従来の消音装置の性能試験結果を示し、図１６に、本発明の消音装置の性能結果を示す。図１５及び図１６において、実線は、ダスト投入前の音圧レベルとエンジン速度との関係を示し、破線は、ダスト投入後の音圧レベルとエンジン速度との関係を示している。この試験結果から、従来の消音装置３１は、ダストの投入によって通気孔３３が目詰まりを起こし、消音性能が悪化しているのに対して、本発明の消音装置１は、ダストの投入による通気孔３の目詰まりが起こり難く、初期の消音性能を維持していることが分かる。
【００４１】
図１７に、本発明の消音装置（第１の実施の形態の消音装置１）の通気抵抗及び従来の消音装置（四角形状の通気孔を格子状に設けたタイプの消音装置３１）の通気抵抗の試験結果を示す。
この通気抵抗の試験結果から、本発明の消音装置１は、従来の消音装置３１と同等の通気抵抗が得られ、通気孔３の内面に設けたフィン１１によって通気抵抗が増加することはないことが分かる。
【００４２】
なお、前記各実施の形態においては、直線状をなす吸気ダクト２０の長手方向の中間部に本発明の消音装置１を設けたが、図１３に示すように、屈曲形状をなす吸気ダクト２０の屈曲部に本発明の消音装置１を設けてもよいものであり、その場合には、空気中に含まれるダスト、水、カーボン等の浮遊物（異物）が溜りやすい屈曲部において、通気孔３が目詰まりを起こすことなく、吸気系に発生する吸気音を低減させることができる。
【００４３】
なお、前記各実施の形態においては、吸気ダクト２０の長手方向の中間部に、吸気ダクト２０の内外面２１、２２を貫通する複数の通気孔３を設け、各通気孔３の内面４にフィン１１を一体に設けたが、図示はしないが、吸気ダクト２０の長手方向の中間部に吸気ダクト２０の内外面２１、２２を貫通する開口部を設け、この開口部に、複数の通気孔３を設けるとともに、各通気孔３の内面４にフィン１１を設けた多孔板を装着し、多孔板と吸気ダクト２０とを、接着剤、振動溶着等の手段によって一体に接合するように構成してもよい。
【００４４】
また、前記各実施の形態においては、通気孔３をスリット状に形成したが、通気孔３を三角形、四角形状等の他の形状に形成してもよい。
【００４５】
さらに、前記各実施の形態においては、本発明による消音装置を内燃機関の吸気系の一次側吸気ダクト２０に設けたが、二次側吸気ダクト２５に本発明による消音装置を設けてもよいし、その他の吸気音の影響を受ける吸気ダクトに本発明による消音装置を設けてもよく、また、排気ダクトに設けても良い。
【００４６】
また、本発明の消音装置は、内燃機関に限らず、各種設備に設けられて空気の吸入あるいは排出を行う吸気管や排気管に適用が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１消音装置
２消音部
３通気孔
４内面
５下流側の面
６第１面
７第２面
８上流側の面
９第１面
１０第２面
１１フィン
１２上面
１３下面
１５側面
１６ケーシング
１７吸音材
２０一次側吸気ダクト（吸気ダクト）
２１内面
２２外面
２３吸気口
２４エアークリーナボックス
２５二次側吸気ダクト
３１消音装置
３２消音部
３３通気孔
３４異物

【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気管に設けられ、該通気管の内外面を貫通する複数の通気孔を有する消音部を備えた消音装置であって、
前記消音部の各通気孔の内面の一部に、当該通気孔の内側に向けて突出又は延出する延長部を一体に設けたことを特徴とする消音装置。
【請求項２】
前記各通気孔の内面のうち、前記通気管の内面側の開口縁部に前記延長部を一体に設けたことを特徴とする請求項１に記載の消音装置。
【請求項３】
前記延長部は、前記通気管の内面に沿う面が、前記通気管を流通する空気の流れ方向の下流側に行くに従って順次前記通気管の管軸に近づく湾曲面又は傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の消音装置。
【請求項４】
前記通気孔は、円形状、多角形状、又はスリット状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の消音装置。
【請求項５】
前記通気管の前記消音部の外面側には、前記消音部の各通気孔の開口を塞ぐように吸音材が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の消音装置。

【図１】