JPH075219Y2 - エンジンの排気マフラー - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案はジエツト推進式の小型舟艇を初め、自動二輪車
やその他の各種乗物における搭載エンジンの排気マフラ
ーに関する。

〈従来の技術〉 例えば、従来のジエツト推進式小型舟艇では、その排気
の消音効果を達成するに当り、第12図の概略図から明白
なように、舟体（１）に搭載された水冷式エンジン
（２）の排気マニホールド（図示省略）から前方に向か
って、長尺な排気管（３）を導出させる一方、その舟体
（１）の舟首部に膨張室として機能するウオーターボツ
クス（排気マフラー）（４）を格納設置して、そのウオ
ーターボツクス（４）内へ上記排気管（３）の先端開口
部を臨ませることにより、エンジン（２）からの排気ガ
スをそのエンジン冷却後の水と一緒に、ウオーターボツ
クス（４）内へ導入させた上、そのボツクス（４）の項
面から放出管（５）を介して、大気中へ放出するように
なっている。

つまり、エンジン（２）の排気ガスとその冷却水とを、
上記排気管（３）の内部において混流・熱交換させるこ
とにより、その排気ガスの背圧を低減化すると共に、引
続きウオーターボツクス（４）内において、更に排気ガ
スを膨脹・減圧させることにより、その周囲からの熱吸
収や消音の作用効果を達成している。

＜考案が解決しようとする課題＞ ところが、このような構成によれば、エンジン（２）の
出力低下を防止する趣旨のもとに、その排気マニホール
ドから上記ウオーターボツクス（４）に至る排気管
（３）が、概して直線的な排気流路を形作っているた
め、その全体の容積を長大に設定しなければ、排気音を
効率良く減衰させることが困難である。その排気管
（３）の大型・重量化は、限られた大きさの舟体（１）
を設計するに際し、その全体的な重量バランスなどとの
関係から制約を受けることになる。

この点、自動二輪車やその他の陸上乗物では、上記舟艇
のようなウオーターボツクス（４）が無く、そのエンジ
ン冷却後の水を排気の消音上活用するようになっていな
いため、上記排気管（３）として更に一層大容積とする
必要があり、或いは又その内部の複雑な仕切りによる排
気の迂回構造を採用しなければならず、このことは車体
の大型・重量化や、その搭載エンジンの出力低下を招く
ことにもなる。

又、第12図の上記構成では、そのウオーターボツクス
（４）から冷却水を完全に放出させることも困難であ
る。これが少しでも内部に残溜したり、或いは排気ガス
の熱勾配を大きくすべく、上記冷却水を意図的に溜めた
りすれば、その冷却水が排気熱に１って水蒸気となり、
背圧や排気の脈動に影響されて、ウオーターボツクス
（４）からエンジン（２）の方向へ逆流し、そのシリン
ダー内に浸入して、エンジン（２）の始動不良を起した
り、或いはクランクやシヤフトの軸受やその他の各部分
を発錆させてしまう危険がある。上記舟艇は比較的容易
に転覆するが、その時にも同様な問題が起ることにな
る。

このような問題の対策案としては、特開平１−175597号
が公知である。そして、これではエンジン冷却後の水を
排気ガスと一緒に混流させず、その排気管（17）の周囲
にウオータージヤケツト（23）（24）も設けると共に、
そのジヤケツト（23）（24）から延長させた冷却水供給
管（30）の冷却水供給口（31）を、そのジヤケツト（2
3）（24）と別個な膨脹型マフラー（18）の外部ケース
（28）に連通接続させて、排気ガスを言わば外部から冷
却水により冷却させるようになっている。

しかし、このような外部から冷却する構成では、その冷
却水の大量を要するので、上記ウオータージヤケツト
（23）（24）の容積を大きくしなければならず、その加
工代が高価になると共に、高精度な組立も困難である。
それにもまして、大型・重量化するため、限られた大き
さの舟体（11）に搭載する上で、その設計上やはり制約
を受けると共に、僅かな振動や衝動を受けても、トラブ
ルを起すことになる。

〈課題を解決するための手段〉 本考案はこのような課題の改良を企図しており、そのた
めに役立つ排気マフラーの構成として、排気ガスの膨脹
室を形作る一定長さの外筒と、その外筒の開口両端部を
施蓋する前後一対のカバー板と、 その各カバー板の開口中心部から相反方向へ一体的に張
り出す排気ガスの導入口筒並びに導出口筒と、 その導入口筒と導出口筒とを直通状態に接続すべく、上
記外筒の長手中心線上に嵌め付け一体化され、且つ円周
面に多数の小孔が点在開口された内筒と、 その内筒の外周面と外筒の内周面との向かい合う内外相
互間隙に充填された吸音材とを備え、 上記内筒の内周面に排気ガスの渦流生成用リード溝を、
その点在分布する多数の全体的な一方向に向かって捻る
渦巻き螺旋状態に付与したことを主な特徴とするもので
ある。

〈実施例〉 以下、図示の実施例に基いて本考案の具体的構成を詳述
すると、第１図はジエツト推進式小型舟艇の概略全体を
表わしており、（10）は繊維強化プラスチツク（FRP）
などの材料から、全体的な中空密閉型のフロート構造に
作成された舟体の総称であって、その前半部にはエンジ
ンルーム（11）が区画されている一方、同じく後半部の
上面が操縦者の立ち乗り用フロアーデツキ（12）として
形成されている。但し、その舟体（10）における後半部
の上面には、フロアーデツキ（12）に代る操縦者の座り
乗り用シートが設置されることもある。

上記エンジンルーム（11）には、水冷式の２サイクルエ
ンジン（13）や燃料タンク（14）などが格納設置されて
おり、そのエンジン（13）により推進軸（15）を介し
て、ジエツト推進装置（ウオータージエツトポンプ）
（16）が駆動され、舟体（10）に推進力が与えられるよ
うになっている。

つまり、推進軸（15）は舟体（10）に進行中心線に沿っ
て、上記フロアーデツキ（12）の下方位置に延在してお
り、その前端部がクラツチ（17）を介して、エンジン
（13）のクランクシヤフト（図示省略）に接続一体化さ
れている一方、同じく推進軸（15）の後端部には、イン
ペラー（18）が一体回転可能に取付けられている。（1
9）はそのインペラー（18）を受容するポンプケースと
しての吸水ダクトであり、上記フロアーデツキ（12）の
下方位置に区成されていると共に、その前部が舟体（1
0）の底面に開口している。

そして、上記推進軸（15）がエンジン（13）により回転
駆動されると、そのインペラー（18）によって吸水ダク
ト（19）内へ、水が吸入されると共に、その吸水ダクト
（19）内において後方へ加速・圧送され、舟体（10）の
後尾に開口するステアリングノズル（20）から噴出され
るのであり、その噴出作用の反力によって、舟体（10）
が前進することとなる。尚、操縦者がそのステアリング
ノズル（20）を遠隔制御して、左右方向へ振り動かすこ
とにより、舟体（10）を操舵できるようになっているこ
と、言うまでもない。

（21）は上記エンジン（13）のシリンダーブロツクか
ら、排気マニホールドを介して前下方へ導出された排気
管、（Ｍ）はその末端付近に連通接続された排気マフラ
ーであって、何れも上記エンジンルーム（11）内に格納
設置されており、そのマフラー（Ｍ）から更に放出管
（22）を経由して、排気ガスが大気中へ放出されるよう
になっている。

この点、図ではエンジン（13）から前下方に向かって斜
めに排気管（21）を導出させることにより、その放出管
（22）を舟首部に設置しているけれども、逆に排気管
（21）をエンジン（13）から後下方に向かって長く導出
させることにより、その放出管（22）を舟尾部に設置し
て、舟体（10）の後尾から排気ガスを放出させるように
定めても勿論良い。

何れにしても、上記ジエツト推進装置（16）における吸
水ダクト（19）の高圧部からは、エンジン（13）の冷却
水が取り入れられるように配管（図示省略）されてお
り、これによってエンジン（13）を水冷作用すると共
に、その作用後の冷却水が上記排気管（21）やマフラー
（Ｍ）内にも導入され、排気ガスと一緒に放出管（22）
から放出されるようになっている。

上記排気マフラー（Ｍ）は本考案において、ステンレス
鋼や軽合金などから第２〜６図のように作成されてい
る。

即ち、同図の符号（23）は排気ガスの膨張室を形作る一
定長さの外筒、（24）（25）はその外筒（23）の開口両
端部を施蓋すべく、これに溶接などの手段を介して固定
一体化された前後一対のカバー板であるが、その各個の
開口中心部には排気ガスの導入口筒（26）と導出口筒
（27）が、相反する方向への張り出し状態として、何れ
も溶接などの手段により固定一体化されている。そし
て、その導入口筒（26）には上記排気管（21）が、又導
出口筒（27）には上記放出管（22）が各々連結管や連結
ホース（図示省略）などを介して、連通接続されること
になる。

その場合、第２〜６図では両カバー板（24）（25）を何
れも外筒（23）の長手中心線（Ｏ−Ｏ）と直交する単純
な平板型に形成しているが、第７図の第１変形例から示
唆されるように、その両カバー板（24）（25）を外筒
（23）の長手中心線（Ｏ−Ｏ）と90度未満の鋭角に交叉
する如き、相反方向へ張り出す先細りの載頭円錐型に形
成しても良い。これによれば、排気ガスを外筒（23）内
の膨張室に対して、一層円滑に流動させることができ
る。

（28）は上記排気ガスの導入口筒（26）と導出口筒（2
7）とを直通状態に接続すべく、外筒（23）の長手中心
線（Ｏ−Ｏ）上に嵌め付け一体化された内筒であって、
その円周面に多数の小孔（29）が点在分布状態に貫通開
口されたパンチングメタルから成る。（30）はその内筒
（28）の外周面と外筒（23）の内周面との向かい合う内
外相互間隙に充填されたグラスウールやロツクウールな
どの吸音材を示している。

この点、第２〜６図では上記内筒（28）をその口径寸法
の均一な円筒型に形成しているが、第８図の第２変形例
に示すように、その内筒（28）を排気ガスの導出口筒
（27）へ接近する程口径寸法の小さくなる円錐型に形成
しても良い。そうすれば、後述するように、排気ガスを
徐々に加速し乍ら導出させることができると共に、吸音
材（30）に浸透したエンジン冷却後の水も、その内筒
（28）内を勢い良く直進する排気流の負圧作用と相俟っ
て、、ますます効果的に吸い出すことができることとな
る。

（31）は上記内筒（28）の円周面に一定の作用長さ
（Ｌ）として、且つ外筒（23）の長手中心線（Ｏ−Ｏ）
と交叉する一定な捻り角度（α）のもとに付与された複
数のリード溝であり、その複数の全体的な一方向への渦
巻き螺旋状に点在分布することによって、排気ガスを自
づと渦流させ得るようになっている。そして、その各リ
ード溝（31）は内筒（28）の内方から外方への隆起状態
に言わば突き加工されており、そのため内部を流れる排
気ガスに抵抗を与えるおそれも一切ない。

又（32）（33）はその内筒（28）のリード溝（31）と実
質上平行に延在する関係状態として、上記導入口筒（2
6）と導出口筒（27）の内周面に各々付与されたリード
溝であるが、その働きは内筒（28）における上記リード
溝（31）の作用を助勢することにあるため、例えば内筒
（28）のリード溝（31）が極力に長い作用長さ（Ｌ）と
して延在されるような場合には、その導入口筒（26）又
は／及び導出口筒（27）に対する流路リード溝（32）
（33）の付与を省略することも可能である。尚、（L1）
（L2）はその各口筒（26）（27）におけるリード溝（3
2）（33）の作用長さ、（β）（γ）は同じく外筒（2
3）の長手中心線（Ｏ−Ｏ）と交叉する捻り角度を各々
示している。

特に、ジエツト推進式小型舟艇に搭載使用する場合に
は、第９図の第３変形例に示すように、上記外筒（23）
の円周面上部からエンジン冷却後の冷却水導入口筒（3
4）を一体的に張り出すと共に、ここから連結ホース（3
5）などを介して、エンジン冷却後の冷却水を吸音材（3
0）への浸透状態に導入させ、その冷却水をも消音効果
の達成に参与させることができる。但し、その冷却水は
内筒（28）内を高速に流れる排気ガスの負圧作用によっ
て吸い出され、その排気ガスと一緒に導出口筒（27）か
ら放出されることとなる。

〈作用〉 上記の構成によれば、エンジン（13）からの排気ガスは
第６図の実線矢印（ｘ）で示す如く、又エンジン冷却後
の冷却水は同図の点線矢印（ｙ）で示す如くに、その両
者の混流状態において排気管（21）から排気マフラー
（Ｍ）に導入され、その過程では排気ガスと冷却水との
熱交換が行なわれ、それだけ排気ガスの熱勾配も大きく
なるが、そのマフラー（Ｍ）へ導入されるや否や、先づ
外筒（23）内において膨脹作用を受けるため、茲に第１
次的な消音効果が達成されることになる。

その際、排気ガスの導入口筒（26）と内筒（28）の内周
面には、渦流生成用のリード溝（31）（32）が付与され
ているため、上記マフラー（Ｍ）への導入当初におい
て、排気ガスと冷却水は自づと一緒に一方向への渦巻き
螺旋状に旋回運動し、その排気ガスよりも重い冷却水が
振り飛ばされて、一旦外筒（23）の吸音材（30）へ浸透
する結果となり、その浸透した冷却水も消音効果の達成
に寄与する。

他方、冷却水の振り飛ばされた排気ガスは内筒（28）に
沿って、そのリード溝（31）による渦巻き旋回運動を行
ないつつ、導出口筒（27）に向かう後方へ勢い良く直進
する。その場合、リード溝（31）（32）（33）は悉く内
筒（28）の内周面から陥没する状態に付与されているの
で、その流動過程において排気ガスに抵抗を一切与え
ず、その内筒（28）内を直進することとも相俟って、エ
ンジン（13）の出力性能を著しく向上できるのである。

又、先に外筒（23）の吸音材（30）に浸透している冷却
水は、上記内筒（28）内を長手中心線（Ｏ−Ｏ）に沿っ
て、渦巻き旋回しつつ勢い良く直進する排気ガスの負圧
作用により、その吸音材（30）から内筒（28）の小孔
（29）を通じて、内筒（28）内へ言わば吸い出され、引
き続き排気ガスと一緒に霧状となって、導出口筒（27）
から放出管（22）を経て大気中に放出されることとな
り、エンジン（13）の方向へ逆流するおそれも一切な
い。

殊更、上記第２変形例のように内筒（28）を円錐型に形
成するならば、その排気ガスにますます効果的な負圧作
用を起生させることができ、これによって一層円滑・確
実に冷却水を吸い出せることとなる。尚、本考案の上記
マフラー（Ｍ）は第10、11図のように、その複数個を直
列状態や並列状態に連通接続して、その消音効果を向上
させるべく使用することも可能である。

〈考案の効果〉 以上のように、本考案の排気マフラー（Ｍ）はその構成
上、排気ガスの膨張室を形作る一定長さの外筒（23）
と、 その外筒（23）の開口両端部を施蓋する前後一対のカバ
ー板（24）（25）と、 その各カバー板（24）（25）の開口中心部から相反方向
へ一体的に張り出す排気ガスの導入口筒（26）並びに導
出口筒（27）と、 その導入口筒（26）と導出口筒（27）とを直通状態に接
続すべく、上記外筒（23）の長手中心線（Ｏ−Ｏ）上に
嵌め付け一体化され、且つ円周面に多数の小孔（29）が
点在開口された内筒（28）と、 その内筒（28）の外周面と外筒（23）の内周面との向か
い合う内外相互間隙に充填された吸音材（30）とを備
え、 上記内筒（28）の内周面に排気ガスの渦流生成用リード
溝（31）を、その点在分布する多数の全体的な一方向に
向かって捻る渦巻き螺旋状態に付与してあるため、これ
をジエツト推進式小型舟艇の搭載エンジン（13）に適用
した場合、特開平１−175597号や第12図に基き冒頭に述
べた従来技術の課題を完全に解決でき、その排気の消音
効果を向上させ得るにも拘らず、エンジン（13）の出力
低下や始動不良なども確実に防止できる効果がある。

即ち、本考案はエンジン（13）の排気管（21）から排気
マフラー（Ｍ）へ、排気ガスとエンジン冷却後の冷却水
とを一緒に流入させ、言わば排気流路内において排気ガ
スを水冷作用する方式であるが、特に膨張室を形作る外
筒（23）の長手中心線（Ｏ−Ｏ）上に嵌め付け一体化さ
れた内筒（28）の内周面には、その長手中心線（Ｏ−
Ｏ）と交叉する一定の捻り角度（α）と一定の作用長さ
（Ｌ）を備えた複数のリード溝（31）が、その全体的な
一方向への渦巻き螺旋状に付与されており、これによっ
て排気ガスを渦流させるようになっているため、その排
気ガスの渦巻き旋回運動により振り飛ばされて、外筒
（23）の吸音材（30）に浸透した冷却水も、その排気の
言わば消音壁として機能することになり、優れた消音効
果を達成することができる。

しかも、その冷却水は内筒（28）内を渦巻き旋回運動し
乍ら、導出口筒（27）に向かって直進する排気ガスの負
圧作用により、上記吸音材（30）から内筒（28）内へ吸
い出された上、排気ガスと一緒に導出口筒（27）から放
出されることになるため、エンジン（13）に向かって逆
流することも一切なく、その逆流に伴なう諸問題を確実
に防止できるのである。

更に、排気ガスは上記リード溝（31）の案内作用を受け
て、内筒（28）内を渦巻き旋回運動しつつも直進し、そ
のリード溝（31）はあくまでも文字通りの凹溝形態とし
て、内筒（28）から内向きに張り出していないため、そ
の内部を流れる排気ガスの抵抗とならず、従って、エン
ジン（13）の出力性能も著しく向上できることとなる。

そして、特に請求項２の構成を採用するならば、排気ガ
スの渦巻き旋回運動をその排気マフラー（Ｍ）の全体に
亘つて、一層効果的に発生させることができ、上記冷却
水の吸い出し負圧作用も、ますます円滑・確実に営なま
せ得る効果がある。

更に、請求項３の構成を採用するならば、ジエツト推進
式小型舟艇として一層効果的であり、エンジン（13）の
冷却水を排気の消音効果に有効利用することができる。

尚、上記冷却水に関係する作用を除けば、その消音やエ
ンジンの出力性能を向上できる効果は、本考案を自動二
輪車やその他の各種陸上乗物に適用した場合にも、その
まま達成し得ること言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用してジエツト推進式小型舟艇の全
体概略断面図、第２、３図はそのエンジンの排気マフラ
ーを抽出して示す側面図と正面図、第４、５図は第２図
の４−４線と５−５線に沿う各断面図、第６図は第３図
の６−６線断面図、第７、８図は本考案の第１、２変形
例を示す各断面模式図、第９図は同じく第３変形例を示
す側断面図、第10、11図は本考案の接続使用状態を２種
示す各説明図、第12図は第１図に対応する従来品の側断
面図である。 （23）……外筒 （24）（25）……カバー板 （26）……導入口筒 （27）……導出口筒 （28）……内筒 （29）……小孔 （30）……吸音材 （31）（32）（33）……リード溝 （34）……冷却水導入口筒 （Ｏ−Ｏ）……長手中心線

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】排気ガスの膨張室を形作る一定長さの外筒
   （23）と、 その外筒（23）の開口両端部を施蓋する前後一対のカバ
   ー板（24）（25）と、 その各カバー板（24）（25）の開口中心部から相反向へ
   一体的に張り出す排気ガスの導入口筒（26）並びに導出
   口筒（27）と、 その導入口筒（26）と導出口筒（27）とを直通状態に接
   続すべく、上記外筒（23）の長手中心線（Ｏ−Ｏ）上に
   嵌め付け一体化され、且つ円周面に多数の小孔（29）が
   点在開口された内筒（28）と、 その内筒（28）の外周面と外筒（23）の内周面との向か
   い合う内外相互間隙に充填された吸音材（30）とを備
   え、 上記内筒（28）の内周面に排気ガスの渦流生成用リード
   溝（31）を、その点在分布する多数の全体的な一方向に
   向かって捻る渦巻き螺旋状態に付与したことを特徴とす
   るエンジンの排気マフラー。
2. 【請求項２】導入口筒（26）又は／及び導出口筒（27）
   の内周面に、内筒（28）の内周面に付与されたリード溝
   （31）と実質上平行なリード溝（32）（33）を付与した
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気マフラ
   ー。
3. 【請求項３】外筒（23）の内周面上部に、エンジン冷却
   後の冷却水導入口筒（34）を連通接続させたことを特徴
   とする請求項１記載のエンジンの排気マフラー。