WO2007148659A1

WO2007148659A1 - マフラー

Info

Publication number: WO2007148659A1
Application number: PCT/JP2007/062253
Authority: WO
Inventors: Buhei Kobayashi; Ryou Ono
Original assignee: Zenoah Co Ltd; Husqvarna Zenoah Co Ltd
Current assignee: Husqvarna Zenoah Co Ltd
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2008-12-21
Also published as: JP2008002320A; US20100230205A1; TW200801321A; CN101473114A; EP2031198A1; EP2031198A4; CN101473114B; JP5066344B2

Abstract

　小型２サイクルエンジン用のマフラーにおいて、膨張室２を有するマフラー本体１０と、マフラー本体１０に設けられた排ガスの送出口１２Ａを覆う排ガス案内部材２１と、排ガス案内部材２１に設けられた排ガスの排出口２３Ａ側を覆うカバーフード２２とを備えて構成し、排ガス案内部材２１での排ガスを案内する案内部２３を、排出口２３Ａに向かうに従ってカバーフード２２の天面２４Ｈ側に拡開させた。

Description

マフラー

技術分野

[0001] 本発明は、マフラーに係り、ブロワ、チェーンソー、カットオフソー、刈払機等の携帯型作業機に搭載される小型エンジン用のマフラーに関する。

背景技術

[0002] 従来、エンジン駆動による携帯型作業機としては、エンジンブロワ、チェーンソ一などが知られている。このような携帯型作業機のエンジンは、比較的作業者に近い位置で駆動されるうえ、周囲の環境に配慮する必要から、マフラーからの排ガス温度が規制される場合があり、より低い温度での排出が望まれている。具体的には、エンジンやマフラーを覆うエンジンカバーからの排ガス温度が規制されるのである。

[0003] マフラーから出る排ガスの温度を下げる方法としては、例えば、排ガスの噴流によつて外気を取り入れ、排ガスと外気とを混合させて温度を低減させることが提案されている（例えば、特許文献 1)。具体的には、マフラー本体表面には、このマフラー本体力の排ガスを所定方向に排出するための排ガス案内部材が設けられ、排ガス案内部材はカバーフードに覆われて、る。排ガス案内部材力排出された排ガスのェゼクタ一（ejector)効果により、カバーフード内に外気が取り入れられ、外気と排ガスとが混ざり合って排ガス温度を低減する。

[0004] 特許文献 1 :特開昭 53— 44998号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、特許文献 1では、外気を取り入れるために必要なカバーフードが大型化してしまい、マフラーとしての小型化を阻害するという問題がある。従って、排ガスと外気とを効率よく混合可能な部材形状を採用し、よってマフラーの小型化を促進することが望まれている。

[0006] 本発明の目的は、排ガスと外気とを効率よく混合させて排ガス温度を確実に低温化でき、かつ全体を小型化できるマフラーを提供することにある。課題を解決するための手段

[0007] 本発明のマフラーは、膨張室を有するマフラー本体と、マフラー本体に設けられた排ガスの送出口を覆う排ガス案内部材と、排ガス案内部材に設けられた排ガスの排出口側を覆うカバーフードとを備え、前記排ガス案内部材での排ガスを案内する案内部は、前記排出口に向かうに従って前記カバーフードの天面側に拡開していることを特徴とする。

[0008] 本発明のマフラーは、膨張室を有するマフラー本体と、マフラー本体に設けられた排ガスの送出口を覆う排ガス案内部材と、排ガス案内部材に設けられた排ガスの排出口側を覆うカバーフードとを備え、前記送出口の中心力も前記排出口までの距離は、前記排出口での開口部分の高さ以下であることを特徴とする。

[0009] 本発明のマフラーは、膨張室を有するマフラー本体と、マフラー本体に設けられた排ガスの送出口を覆う排ガス案内部材と、排ガス案内部材に設けられた排ガスの排出口側を覆うカバーフードと、前記膨張室内で前記送出口に取り付けられたテールパイプとを備え、前記排出口での開口部分の高さは、前記テールパイプの内径以下であることを特徴とする。

[0010] この発明によれば、排ガス案内部材の案内部をカバーフードの天面に向けて拡開させたり、要部の寸法設定を最適化したりするので、その排出ロカ排出される排ガスを当該天面側に向力つて確実に噴出させることができ、カバーフード内に取り込まれる空気と排ガスとを交差させて互いの混合状態を良好にできる。このため、カバーフードを大型化して大量の空気を取り入れなくとも、空気と排ガスとを効率的に混合でき、マフラー全体を小型化しつつ、排ガスの温度を良好に低減できる。

[0011] 本発明のマフラーにおいて、前記カバーフードには、前記排出口から噴出した排ガスと外部から取り入れられた外気とが混ざり合う外気混合部が設けられ、この外気混合部に設けられた縮径部分の最も狭小部分に対応する部位では、排ガスの流れ方向に対して交差する断面での開口面積が、前記排出口の開口面積の 4倍以上であることが好ましい。

[0012] この発明によれば、排ガス案内部材力排出される排ガスの量に対して、十分な量の空気をカバーフードによって取り込むことができ、排ガスの温度をより確実に低減できるという効果がある。

[0013] 本発明のマフラーにおいて、前記カバーフードの排気口近傍には、当該排気口の面内方向の中央側に向けて突出した突片が設けられていることが好ましい。

[0014] この発明によれば、カバーフードの排気口力の排ガスが突片を通過することにより、排気された排ガスを外気とより大きな面積で接触させることができ、排ガスの温度をさらに効率的に低減できる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]本発明の第 1実施形態に係るマフラーを示す全体斜視図。

[図 2]図 1に示すマフラーの II II線断面図。

[図 3]図 1に示すマフラーの III III線断面図。

[図 4]マフラーのアタッチメントを拡大して示す図。

[図 5]図 4に示すアタッチメントを前方側力見た図。

[図 6]図 4に示すアタッチメントを後方側力見た図。

[図 7]マフラーの要部を示す断面図。

[図 8]前記第 1実施形態での出口温度のシミュレーション結果を示す図。

[図 9]本発明の第 2実施形態に係るマフラーの要部を示す断面図。

[図 10]図 9に示すアタッチメントを前方側力見た図。

[図 11]前記第 2実施形態での出口温度のシミュレーション結果を示す図。

[図 12]本発明の第 3実施形態のマフラーを示す正面図。

[図 13]前記第 3実施形態のアタッチメントを示す図。

[図 14]前記第 3実施形態の要部を示す断面図。

符号の説明

[0016] 1…マフラー、 2…膨張室、 10…マフラー本体、 12A…送出口、 15· ··テールパイプ、 21· ··排ガス案内部材、 22· ··カバーフード、 23…案内部、 23A…排出口、 24…外気混合部、 24Ε· ··突片、 24F…縮径部、 24H…天面、 D1…内径、 Η1· ··高さ、 LI - 距離、 SI, 開口面積。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 〔第 1実施形態〕以下、本発明の第 1実施形態を図面に基づいて説明する。

図 1は、本実施形態に係るマフラー 1を示す全体斜視図である。図 2は、図 1に示すマフラー 1の II II線断面図である。図 3は、図 1に示すマフラー 1の III III線断面図である。図 4は、マフラー 1のアタッチメント 20を拡大して示す平面図である。図 5は、図 4に示すアタッチメント 20を前方側力見た図であり、図 6は、後方側から見た図である。なお、本明細書において、前方側とは、排ガスの流れ方向の前側をいい、後方側とは、排ガスの流れ方向の後側をいう。

[0018] 本実施形態のマフラー 1は、図示しないエンジンブロワに搭載される小型 2サイクルエンジン用であり、内部に膨張室 2が形成された箱状のマフラー本体 10と、マフラー本体 10の外表面に取り付けられたアタッチメント 20とを備えている。

[0019] マフラー本体 10は、エンジン側からの排ガスが導入される導入口 11Aを有したベースカバー 11を備え、ベースカバー 11には周縁部分のかしめ（caulking)によりカバ一部材 12が取り付けられている。導入口 11Aの内側には、複数の丸孔 13Aが穿設されたバッフル 13が設けられており、導入口 11Aから入り込んだ排ガスがバッフル 1 3の対向面 13Bに当たった後、各丸孔 13Aから分散しながら膨張室 2内に広がる。力バー部材 12の裏面側は 2重構造とされ、その内部には耐熱性を有する消音材 14が配置されている。

[0020] また、カバー部材 12には、排ガスを送出する送出口 12Aが設けられている。この送出口 12Aおよび前述の導入口 11Aはそれぞれ、マフラー本体 10の厚さ方向に重ならない位置に設けられている。送出口 12Aには、テールパイプ 15の一端がブラケット 15 Aを介して固着されて、る。

[0021] さらに、カバー部材 12には、一対のボルト揷入孔 12Bが設けられており、ベース力バー 11には、各挿入孔 12Bに対応した図示しない連通孔が穿設されている。挿入孔 12Bおよび連通孔は、マフラー本体 10内のガイドパイプ 17で連通しており、このガイドパイプ 17に揷通されるボルトにより、マフラー 1がエンジンにボルト止めされる。

[0022] アタッチメント 20は、送出口 12Aを覆う排ガス案内部材 21と、この排ガス案内部材 21を覆うカバーフード 22とが一体に設けられた構成である。排ガス案内部材 21には、上方に膨出した案内部 23が設けられており、案内部 23の一端側には排出口 23A が設けられている。

[0023] 案内部 23の周縁には、フランジ状の挿入部 23Bが設けられて、る。排出口 23Aの前方側には、挿入部 23Bと連続した取付片 23Cが設けられている。取付片 23Cの同一平面内において、排出口 23Aの直前の部分は、開口部 23Dとなっている。

[0024] カバーフード 22は、排出口 23Aおよびその前方側を覆う外気混合部 24を備えている。外気混合部 24の後方側には、先端が案内部 23の上面に固着された固定片 2 4Aが延設されている。外気混合部 24と案内部 23との間の隙間は、外気を外気混合部 24内に導入するための外気導入用間隙 24Bとなってヽる。

[0025] 外気混合部 24の両側には、案内部 23の取付片 23Cと同形状の取付片 24Cが設けられ、取付片 23C, 24C同士がスポット溶接等により互いに固着されている。このような取付片 23C, 24Cには、後方側に開口した半楕円形状の係合部 25が設けられている。

[0026] 外気混合部 24の前端側には、外気混合後の排ガスを排気する排気口 24Dが設けられている。排気口 24Dの上縁には、その開口部分の面内方向中央側に向けて折曲した突片 24Eが設けられている。この突片 24Eは、排気口 24Dの近傍位置に当該排気口 24Dを塞ぐように設けられていればよぐその位置は上縁に限定されない。また、外気混合部 24の中程には、前方側に向かうに従って断面積が小さくなる縮径部 24Fが設けられており、縮径部 24Fの上面には、内側に窪んだ窪み 24Gが設けられている。

[0027] このようなアタッチメント 20は、排ガス案内部材 21およびカバーフード 22とが予め一体とされ、前方側から後方側へスライドさせることで、挿入部 23Bがカバー部材 12 の表面に設けられた嵌合部 18に挿入嵌合されるとともに、各係合部 25がカバー部材 12に仮止めされたスクリュー 19に係合され、このスクリュー 19を締め付けることでマフラー本体 10に固定される。この際、排ガス案内部材 21の内部には、スパークァレスター 16がー部排出口 23Aからはみ出した状態で配置される。

[0028] 以下には、図 7に基づき、アタッチメント 20での詳細な構造について説明する。

図 7において、アタッチメント 20が取り付けられるカバー部材 12上の取付面 12Cは、本実施形態においては、テールパイプ 15の軸線に対して直交する方向力も僅かに傾斜している。

[0029] その傾斜方向は、排ガスの流れ方向の前方側に向かうに従って、マフラー本体 10 の厚さが小さくなる方向である。このような傾斜の大きさは、排気口 24D力も排気される排ガスの向きを決めるためのものであり、その実施にあたって任意に決定される。従って、そのような傾斜がない場合も考えられる。すなわち、取付面 12Cは、テールパイプ 15の軸線に対して直交する向きの面であってもよい。

[0030] 排ガス案内部材 21において、案内部 23は、排出口 23Aに向力に従ってカバーフード 22の天面 24Hに向けてやや上向きに拡開している。ただし、案内部 23の幅寸法は、全域にわたって一定である（図 4)。これにより排ガスは、排出口 23Aからカバ一フード 22の天面 24H側に向力つて確実に噴出するようになる。

[0031] さらに、排出口 23Aは、送出口 12Aの僅かに前方側に位置して設けられており、取付面 12Cに平行な面内において、送出口 12Aの中心から排出口 23Aまでの距離 L 1は、取付面 12C力も排出口 23Aの内側上端縁までの高さ HI以下に設定されている（L1ZH1≤1)。このような設定により、排出口 23Aからの排ガスがより天面 24Hに向かい易くなつている。

[0032] 図 8には、 L1/H1 = 1. 14の場合、および LlZHl = 0. 75の場合の 2水準を用い、開口面積 S1と開口面積 S2との面積比 S1ZS2を異ならせたときの排ガス出口温度のシミュレーション結果が示されている。ここで、開口面積 S1は、縮径部 24F前端で内部空間が最狭となる部分 (例えば、図 7中の VII— VII線部分であり、排ガスの流れ方向に直交する部分、ただし、窪み 24G部分を除く）の面積であり、開口面積 S2 は、案内部 23の排出口 23Aの面積である。

[0033] シミュレーションされた出口温度は、排気口 24D力も所定距離離れた位置での測定を想定している。シミュレーションの結果、いずれの面積比においても、 L1/H1 = 1. 14の方の出口温度が高ぐ L1ZH1 = 0. 75の方の出口温度が低いことがわ力る

[0034] また、図 7に戻り、カバーフード 22の先端は、マフラー本体 10の側面力も突出しており、排気口 24D力も排気された排ガスが当該側面側に巻き込まれるなど、渦流の発生を抑制し、外方に向けて直線的に流れるようになつている。この際、突片 24Eは、排気口 24Dからの排ガスを正面から見て凹状に排気させる機能を有し、これによつて排ガスの外気に接する面積を増加させ、排ガス温度をさらに低減させることが可能である。

[0035] 以下には、図 3をも参照して排ガスの流れについて説明する。

導入口 11A (図 2)力も膨張室 2内に入り込んだ排ガスは、テールパイプ 15を通して排ガス案内部材 21内に送られ、この排ガス案内部材 21の排出口 23Aからカバーフード 22内に排出される。この際、排出口 23Aからの排ガスは、案内部 23の断面形状力 S排ガスの流れ方向の先端側に向力に従い、カバーフード 22の天面 24H側に徐々に拡開していることで、その天面 24Hに向力、ながら拡がるように噴出する。

[0036] そして、排ガスが排出口 23Aから噴出されたときのェゼクタ一効果により、排ガス案内部材 21とカバーフード 22との間に形成された外気導入用間隙 24Bを通して外気力 Sカバーフード 22の外気混合部 24内に導入される。外気混合部 24内では、排出された排ガスと導入された外気とが混ざり合ヽ、混ざり合った排ガスが排気口 24Dから排気される。

[0037] 以上のマフラー 1では、排ガス案内部材 21に設けられた案内部 23の断面形状が力バーフード 22の天面 24Hに向けて徐々に拡開しているため、排出口 23Aから排出される排ガスの流れをカバーフード 22内の上方側に確実に向けることができ、排ガスとカバーフード 22内に入り込んだ外気とを互いに交差させて効率的に混合でき、排ガス温度を効果的に低減できる。加えて、 L1ZH1≤1といった設定により、排ガスをより確実に天面 24Hに向けて噴出させることができ、排ガスと外気とをさらに効率的に混合させて排ガスの温度を一層良好に低減できる。

[0038] また、カバーフード 22に設けられた窪み 24Gにより、カバーフード 22内の上方側を流れる外気の流れを下方に向けることができ、下方に向力外気と上方に向かう排ガスとにより、互いの混ざり具合をより良好にできる。そして、カバーフード 22に設けられた縮径部 24Fは、単に排ガスの流速を高めるだけでなぐ排ガスと外気との混合を促進する機能も有するため、この点でも混合を良好に行えるのである。

[0039] カロえて、アタッチメント 20においては、排ガス案内部材 21とカバーフード 22とが一体に設けられ、かつスライド式で簡単にマフラー本体 10に取り付けることができ、また、容易に外すことができる。し力も、この際には、スクリュー 19を完全に取り外す必要がなぐこの点でも作業が簡単である。従って、アタッチメント 20の係脱を容易に行えることで、スパークアレスター 16やテールパイプ 15内の清掃等を容易にでき、作業性を向上させることができる。

[0040] 〔第 2実施形態〕

図 9、図 10に示す本発明の第 2実施形態のアタッチメント 20では、排ガス案内部材 21の排出口 23Aの高さ HIが、テールパイプ 15の内径 D1以下とされている（Hl≤ Dl)。他の構成は前記第 1実施形態と同じである。このような寸法設定とすることにより、排出口 23Aからの排ガスの噴出速度が増し、ェゼクタ一効果が向上して外気を効率的に弓 Iき込むことができ、排ガス温度を良好に低減できる。

[0041] また、本実施形態では、カバーフード 22中、縮径部 24F前端において、内部空間が最狭となる部分 (例えば、図 9中の IX— IX線部分であり、排ガスの流れ方向に直交する部分、ただし、窪み 24G部分を除く）の開口面積 S1は、案内部 23の排出口 23A の開口面積 S2の 4倍以上に設定されている（SlZS2≥4)。こうすることで、外気混合部 24内で排ガスと外気とが良好に混ざり合い、排ガス温度が効果的に低減する。

[0042] 図 11には、 H1 = 0. 67 X D1、 H1 = D1、 Hl = l. 3 X D1の場合の 3水準を用い、距離 L1を変化させることで、高さ HIとの寸法比 L1ZH1を異ならせたときの排ガス出口温度のシミュレーション結果が示されている。この結果、いずれの寸法比においても、 H1 = 0. 67 X D1の排ガス温度が低いことがわかる。なお、図 9に示す寸法関係は、 H1 = 0. 88 X D1となっている。

[0043] そして、図 8に戻って示すように、開口面積 SI, S2の比、すなわち S1ZS2が 4以上であれば、特に L1ZH1 = 0. 75 (L1ZH1≤1の場合である）において、排ガスの出口温度が 300°C以下となり、十分に低くなることがわかる。しかも、 L1/H1 = 1. 2 5の場合であっても、 S1ZS2が 4以上になると、 4以下の場合に比して出口温度を低く維持できることがわかる。

[0044] 〔第 3実施形態〕

図 12ないし図 14には、本発明の第 3実施形態に係るマフラー 1およびその要部が示されている。本実施形態では、前述の第 1、第 2実施形態で説明した L1ZH1≤1 、 H1≤D1、および SlZS2≥4の全てを満足している点が大きな特徴である。

[0045] また、アタッチメント 20の詳細な形状として、排ガス案内部材 21の取付片 23Cがマフラー本体 10から側方に延出しているのに対し、カバーフード 22の取付片 24Cは延出しておらず、カバーフード 22全体の長さが短くなつている。このため、排気口 24D の位置も前記第 1、第 2実施形態と比較して送出口 12A寄りに設けられている。ただし、このような場合でも、取付片 23Cが側方に延出していることで、排気口 24Dカも排気された排ガスの巻き込みが防止され、前述同様にスムースな排気を実現可能である。

[0046] また、カバーフード 22は、排ガス案内部材 21の取付片 23Cに設けられた一対の折り返し部 241の力しめにより、排ガス案内部材 21に圧着固定されているとともに、貫通孔 2 Jに挿通されるスクリュー 19により、排ガス案内部材 21と共にマフラー本体 10に共締めされている。排ガス案内部材 21の挿入部 23Bの嵌合部 18への嵌合、および前記スクリュー 19の螺合によりアタッチメント 20全体がマフラー本体 10に固定される構造は、前記第 1、第 2実施形態と同じである。

[0047] さらに、カバーフード 22の外気混合部 24では、その幅寸法が排ガスの流れ方向に沿って同じであり、前記第 1、第 2実施形態のような縮径部を有していない。これは、カバーフード 22の高さ寸法を抑制しつつ、 SlZS2≥4を満足させるために有効な形状であり、アタッチメント 20が大型化するのを防止できる。

[0048] そして、本実施形態では、そのような縮径部を有していないカバーフード 22を用いた場合でも、アタッチメント 20でのェゼクタ一効果による外気の吸込が良好に行えることが確認されている。むしろ、本実施形態の方が、各寸法 HI, LI, D1の設定や、開口面積 SI, S2の設定が全て最適化されていることで、より優れたェゼクタ一効果を発揮でき、前記第 1、第 2実施形態に比して排ガス温度をより低減できるのである。

[0049] 本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されている

1S 本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲力逸脱することなぐ以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

[0050] 例えば、前記第 1、第 2実施形態では、排ガス案内部材 21の案内部 23の形状が、排出口 23Aに向かうに従って拡開する形状とされていたが、第 1実施形態では L1Z Hl≤lを満足し、第 2実施形態では HI≤D1を満足していればよぐ案内部 23の形状力 S排ガスの流れ方向に沿って一様な場合 (排出口 23Aに向力つて拡開して、なヽ場合)でも、請求項 2や請求子 3の発明に含まれる。反対に、案内部 23の形状が排出口 23Aに向かって拡開していれば、 LlZHl≤ 1や HI≤D1を満足していない場合でも、請求項 1の発明に含まれる。

産業上の利用可能性

[0051] 本発明は、ブロワ、チェーンソー、カットオフソー、刈払機等の携帯型作業機に搭載される小型エンジン用のマフラーとして好適に利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 膨張室を有するマフラー本体と、

マフラー本体に設けられた排ガスの送出口を覆う排ガス案内部材と、

排ガス案内部材に設けられた排ガスの排出口側を覆うカバーフードとを備え、前記排ガス案内部材での排ガスを案内する案内部は、前記排出口に向かうに従つて前記カバーフードの天面側に拡開している

ことを特徴とするマフラー。

[2] 膨張室を有するマフラー本体と、

排ガス案内部材に設けられた排ガスの排出口側を覆うカバーフードとを備え、前記送出口の中心力前記排出口までの距離は、前記排出口での開口部分の高さ以下である

ことを特徴とするマフラー。

[3] 膨張室を有するマフラー本体と、

排ガス案内部材に設けられた排ガスの排出口側を覆うカバーフードと、前記膨張室内で前記送出口に取り付けられたテールパイプとを備え、前記排出口での開口部分の高さは、前記テールパイプの内径以下であることを特徴とするマフラー。

[4] 請求項 1な、し請求項 3の、ずれかに記載のマフラーにおヽて、

前記カバーフードには、前記排出口から噴出した排ガスと外部から取り入れられた外気とが混ざり合う外気混合部が設けられ、

この外気混合部に設けられた縮径部分の最も狭小部分に対応する部位では、排ガスの流れ方向に対して交差する断面での開口面積が、前記排出口の開口面積の 4 倍以上である

ことを特徴とするマフラー。

[5] 請求項 1な、し請求項 4の、ずれかに記載のマフラーにおヽて、

前記カバーフードの排気口近傍には、当該排気口の面内方向の中央側に向けて突出した突片が設けられていることを特徴とするマフラー。