JP5052453B2

JP5052453B2 - 通気ダクト

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Publication number: JP5052453B2
Application number: JP2008202205A
Authority: JP
Inventors: 稔長谷川
Original assignee: Tigers Polymer Corp
Current assignee: Tigers Polymer Corp
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2028-08-05
Also published as: JP2010038452A

Description

本発明は、合成樹脂などで形成されたダクトの内部に空気を通流する通気ダクトに関する。特に、ダクト壁の一部に通気性が与えられた通気ダクトに関する。

通気ダクトは、特に自動車用内燃機関の吸気システムや、空調システム・冷却風送風システムなどの一連のダクト系の一部として使用されている。このようなダクト系においては、一般にダクト壁が非通気性素材からなるダクトが使用され、そのために、エンジンやファンやモータなどを騒音源とする騒音がダクト内を伝播したり、ダクト系に生ずる気柱共鳴が発生したりするので、かねてから騒音の低減が望まれていた。

ダクト系を伝播する騒音を低減する技術としては、拡径チャンバー部を設けるものや、ヘルムホルツレゾネータなどの共鳴型消音器を設けるものなどが開発・応用されているが、非通気性素材で形成されるダクト壁の一部に通気性を有する部分を設けて、ダクト系の気柱共鳴を予防して、ダクトを伝播する騒音の低減を図る技術、いわゆるポーラスダクトと呼ばれる技術が開発されている。

そのような機能を有するポーラスダクトダクトとして、特許文献１に記載されたような技術が知られている。この技術は、非通気性のダクト壁の一部に穴を設けて、適度な通気性を有する不織布などの多孔質材を、それらの穴を覆うように取付け、ダクト内部空間と外部空間とが多孔質材を通じて連通するようにした技術であり、さらに、特許文献１に記載のポーラスダクトにおいては、ダクト本体の壁面から突出する小筒部を設け、小筒部先端の開口部に不織布が熱溶着されている。このようなダクトにおいては、多孔質材の通気度を調整することにより、ダクト系に生ずる気柱共鳴の発生を防止しながら、ダクト系を伝播する騒音の低減を図ることができるとともに、不織布の取付けがしやすくなり、さらに、ダクトの通気抵抗が低減できるという効果が得られる。
特開２００１−３２３８５３号公報

しかしながら、こうしたポーラスダクトにおいて、ダクト内を通過する空気の気流音が発生し、騒音を生ずるおそれのあることが判明した。即ち、図７に示すように、空気が通流するダクト経路を形成するダクト本体大筒部２２に対して、小筒部２３が接続される部分２４において、気流の流れ方向下流側に向かってカルマン渦に似た渦列が発生し、気流の流速やダクト（大筒部、小筒部）の寸法諸元が特定の関係となると、渦列の成長が著しくなり、大きな気流音が発生するおそれがあることが判明した。こうした現象は、特に流速の高い領域で問題になりやすく、通気ダクトを広い流速範囲で使用する際の妨げとなる。

したがって、本発明は、渦列の成長を抑制し、さまざまな流速で使用しても、大きな気流音の発生を防止できるような通気ダクトを提供することを目的とする

発明者は、鋭意検討の結果、小筒部と大筒部が接続される接続面の近傍に、ダクト開口部を覆う通気性部材の一部が配置されるように、通気性部材に凹凸を設けると、気流音の発生を抑制できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、その内部に空気を通流するダクト本体の壁面に設けられた開口部に、開口部を覆うように通気性部材を一体化した通気ダクトであって、前記開口部が、ダクトの通気流路を形成するダクト本体大筒部から突出して設けられた小筒部の先端に設けられるとともに、前記通気性部材は、少なくともダクト内部に面する側面に凹凸を有し、かつ、少なくとも凸部が大筒部と小筒部の接続面近傍に配置されるよう、ダクト内側に向かって凸状に形成されていることを特徴とする通気ダクトである。

通気性部材は、シート状の不織布からなることが好ましい（請求項２）

本発明によれば、通気性部材が凹凸を有し、その少なくとも一部が大筒部と小筒部の接続面近傍に配置されているので、大筒部と小筒部の接続部から渦列が生ずることがあろうとも、生じた渦列が通気性部材にぶつかって、渦の持つエネルギーを消散させ、渦が成長していくことが防止される。その結果、渦列の成長が抑制され、さまざまな流速で使用しても、大きな気流音の発生を防止できるような通気ダクトを提供することができる。

さらに、本発明の好ましい様態として通気性部材をシート状の不織布によって構成した場合には、本発明の通気ダクトを効率的に製造することができるという効果が得られる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の通気ダクト１の外観を示す斜視図である。図２には、本発明の通気ダクト１のダクト軸線方向に沿った通気性部材３部分の断面（図１の矢視方向）を示す。本発明の通気ダクト１は、自動車のエンジンに空気を供給するための吸気システムの吸気ダクトの一部や、エアコンの送風ダクトの一部や、電池などを冷却するための送風ダクトの一部として他のダクトやエアクリーナや送風ユニットなどに接続して使用されるダクト部材であり、ダクト本体２に設けられた開口部に通気性部材（本実施形態では不織布３）が取付けられてなる通気ダクトである。

ダクト本体２は、熱可塑性樹脂により形成された中空のダクト部材であり、特に本実施形態においては、ダクト本体２全体がポリプロピレン樹脂のブロー成形によって形成されている。本発明において好ましくは、ダクト壁は非通気性となるように形成される。ダクト本体２は、その両端部に他のダクト部材などに接続するための口元部２５、２５を有し、その間に大筒部２２が形成されており、大筒部２２が、通流する空気の流路を形成している。さらに、大筒部２２の壁面からダクト外側に向かって、中空の小筒部２３が突出しており、大筒部２２の内部とダクト外部とが小筒部２３の内部空間を通じて互いに連通している。

小筒部２３は、ダクト軸方向に沿う長さＬ、幅Ｗ，高さＨの略直方体状の形状の筒であり、その先端部は開口部２６とされると共に、開口部２６を取り囲むように不織布３を取付けるためのフランジ２７が設けられている。

通気性を有する不織布３が、開口部２６を覆うようにダクト本体２のフランジ２７に熱溶着により取付けられている。その結果、通気ダクト１の内部と外部とは、不織布３を通じて連通するようになっている。不織布３はシート状の不織布をプレス加工して凹凸を有する形状に賦形した通気性部材であり、本実施形態では、フランジ２７に対応する額縁形状の周縁部３１の内側に、ダクト内側に向かって凸状に形成された凸部３２が形成されており、凸部３２が、大筒部２２と小筒部２３の接続面Ｐの近傍に配置されている。

ここで、大筒部２２と小筒部２３の接続面Ｐとは、大筒部２２と小筒部２３とが互いに接続される接続縁（２４など）により囲まれる仮想面であり、図２において破線で示した面である。凸部３２が大筒部２２と小筒部２３の接続面Ｐの近傍に配置されるとは、凸部３２が仮想面Ｐを含むあるいは交わるような形態、または、凸部３２と仮想面Ｐの間の距離ｓが、小筒部２３の高さＨの１／２以下、より好ましくは１／３以下であるような形態をいう。本実施形態においては、略平面状に形成された凸部３２が、接続面Ｐとほぼ一致するようになっている。

通気性部材として使用される不織布３には、合成樹脂繊維からなる不織布が好ましく使用でき、合成樹脂繊維としては、本実施形態のようにＰＥＴ樹脂が使用できる。不織布３を構成する合成樹脂としては、その他、ポリプロピレン樹脂や、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂繊維が例示できる。これら樹脂を芯鞘構造とした樹脂繊維を使用しても良いし、これら樹脂を混紡して不織布としても良い。特に、融点の異なる合成樹脂繊維を混紡して、比較的低融点の繊維をバインダー繊維として使用すると、後述する熱プレス加工の際の加工性がよくなり、凹凸形状の固定や通気性の調整が行いやすくなる。

不織布３は、単層の不織布であっても良いし、複層の不織布であっても良い。また、不織布には、不織布の保形性を高めたり、不織布の通気性を調整する目的で、アクリル系樹脂や、スチレン系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、酢酸ビニル系樹脂などの樹脂成分を含むバインダー樹脂を含浸させて使用することが好ましい。

本発明の吸音材においては、不織布が適度な通気性、ひいては消音性能を有するように、以下のような不織布を使用するのが好ましい。不織布の目付け量は、８０〜５００ｇ／ｍ^２程度の範囲から選択できる。また、不織布３の厚みは、０．５〜１０．０ｍｍであることが好ましい。

不織布の好ましい通気度のレベルは、ＪＩＳＰ８１１７に規定されるガーレー式試験法に準拠した方法で測定して、０．１〜４０秒／３００ｃｃ程度の範囲であり、より好ましくは１〜４秒／３００ｃｃ程度の範囲である。

本発明の吸音ダクト１は、次のように製造される。ダクト本体２は周知の合成樹脂製ダクトの製造方法、例えば、ブロー成形、射出成形などにより成形される。ブロー成形による場合は、特許文献１に記載された方法のようにして、ダクト本体２を小筒部２３及びフランジ２７と一体に、効率よく製造できる。不織布３は、所定の寸法にされた不織布素材を、熱プレス用の金型に入れて、熱プレスすることによって、所定の凹凸形状を付与して製造する。不織布３には、通気性を調整する目的や、剛性を高める目的、撥水性を与える目的などに応じて、バインダーや種々の処理剤を塗布含浸させるが、これら塗布含浸工程を、熱プレスと同時に行うことが好ましい。

所定の形状に成形された不織布３を、ダクト本体２の開口部２６を覆うようにして取り付け、フランジ２７と不織布周縁部３１とを互いに熱溶着により一体化する。熱溶着は、加熱した熱盤にフランジ２７を押し付けてその表面を溶融させ、その後直ちに不織布３を押し付けることによって行うことができる。以上のようにして、本発明の通気ダクト１を得ることができる。

本発明の作用効果を説明する。本発明においては、通気性部材である不織布３が、ダクト本体に設けられた開口部を覆うように取付けられているので、いわゆるポーラスダクトとして働き、ダクト系の気柱共鳴を予防して、ダクトを伝播する騒音の低減を図ることができる。

さらに、本発明では、通気性部材である不織布３が、凹凸を有する形状に賦形され、その一部（ダクト内側に向かって突出する凸部３２）が、大筒部２２と小筒部２３の接続面Ｐの近傍に配置されているので、大きな気流音の発生を防止することができる。即ち、本発明においては、大筒部２２と小筒部２３の接続部２４から、ダクト下流方向に向かって渦列が発生することがあろうとも、発生した渦列が、接続面近傍に設けられた通気性部材にぶつかって、そのエネルギーが通気性部材によって消散され、渦が成長することなく消えていくという作用が生ずる。したがって、流速が比較的高くなろうとも、渦列が成長する条件が整うことがなくなり、広い流速の範囲で、大きな気流音の発生を防止することができる。

渦列の成長を防止するためには、本実施形態のように接続面Ｐに沿うように、接続面Ｐのより広い領域に亘って、凸部３２を配置することが好ましい。

以上、本発明の通気ダクトの実施形態を説明したが、本発明はその性質を大きく変えない範囲で、以下のような改変を加えて実施することもできる。なお、以下の説明においては、上記第１実施例との相違点を中心に説明し、同様である点についてはその詳細な説明は省略する。

不織布３の凹凸形状については、上記実施形態に限らず、その一部（凸部３２）が、大筒部２２と小筒部２３の接続面Ｐの近傍に配置されている限り、以下のような形状としても良い。図３には本発明の変形例の不織布４の形状及び取付け状態を示す。なお、図３〜図５においては、図の上側に、ダクト本体小筒部２３が延在する方向から見た通気性部材形状を示すとともに、図の下側に、矢視方向における通気性部材およびダクト本体小筒部の断面を示す。本実施の形態においては、プレス成形された不織布４が周縁部４１で小筒部２３のフランジ２７に溶着されている点は同じであるが、不織布４の凸部４２には、２本の凹条４３、４３が設けられ、凸部４２が流れの方向に沿って波打つような形状とされている。このように、凸部に波打ち形状を持たせる場合には、本実施形態に示したように、凸部と凸部の間隔や、凹条と凹条の間隔が互いに異なるように、即ち不規則な間隔で並ぶように、その寸法を決定するのが、渦列の成長を抑制する上で効果的である。

また、本実施形態のように、ダクトの流路に面して凸部と凹条とが混在するように通気性部材を配置すれば、通気性部材によってダクトを伝播する騒音を吸収する吸音効果を向上させることもできる。

図４には、本発明の変形例の不織布５の形状及び取付け状態を示す。本実施の形態においては、プレス成形された不織布５は、流れ方向に沿った２本の凸部５１，５１を有している。さらに、本実施形態において、大筒部と小筒部の接続面Ｐに対し、凸部５２は、流れ上流側では、ダクト外側にオフセットして配置されると共に、流れ下流側では接続面Ｐと略一致するように、傾斜して配置されている。本実施形態に示したように、不織布の凸部は流れ方向に沿う複数の凸部で構成しても良い。また、本実施形態のように凸部を傾斜させて配置すると、発生した渦列を効果的に抑制することができ、より効果的に気流音の発生を防止できる。

図５には、本発明の変形例の不織布６の形状及び取付け状態を示す。本実施の形態においては、プレス成形された不織布６は、その周縁部６１が折り返された形状に形成され、ダクト本体の小筒部２３の端部を挟持するようにしてダクト開口部に取付けられる。このような周縁部形状とする場合には、接着により不織布６をダクト開口部に取付けるのが好ましい。また、本実施形態においては、図５上側の平面視の図に示すように、凸部６２は流れ方向に対して斜めに設けられた凹条６３によって区分けされた三角形形状に２つ設けられている。このような形態とすることにより、凹条６３の流れ方向の位置が、小筒部の幅Ｗ方向にわたって連続的に変化するようにできるので、発生した渦列をより効果的に抑制することができる。

以上説明した実施形態においては、シート状に形成、プレス成形された不織布を通気性部材として使用した例を示したが、通気性部材はシート状の不織布に限定されるものではなく、その他の通気性素材、例えば樹脂発泡体などを使用することもできる。図６には、樹脂発泡体として、発泡ポリウレタン樹脂を使用した例を示す。本実施形態においては、所定の形状に形成された通気性を有する樹脂発泡体７が、ダクト開口部を覆うように取付けられており、樹脂発泡体７のダクト内側に面する側面が、いわゆるスポンジのプロファイル加工によって山部と谷部を有する凹凸状の面に形成される一方で、その凹凸面、特に山部７ａの先端が、小筒部２３と大筒部２２の接続面Ｐと略一致するように取付けられている。

本実施の形態のように、通気性部材が比較的厚肉である場合は特に、通気性部材のダクト内側に面する側面を接続面Ｐの近傍に配置すればよく、このようにすれば、上記したシート状の不織布を用いた実施形態と同じく、渦列の成長を抑制し、大きな気流音が発生することを防止できる。

本実施形態においては、樹脂発泡体７として、連続気泡構造を有するポリウレタン系発泡体を使用する。その他の好ましい樹脂発泡体としては、ポリオレフィン系発泡体（ポリエチレン発泡体、発泡エチレン−酢酸ビニル共重合体など）、ポリ塩化ビニル系発泡体などの合成樹脂発泡体が例示できる。

樹脂発泡体の気泡構造には、独立気泡構造、連続気泡構造、両者を組み合わせた構造があるが、本発明においては通気性を有する樹脂発泡体である必要があるので、少なくとも連続気泡を含む構造が好ましい。また、樹脂発泡体の表面にスキン層がある場合には、スキン層を除去して使用することが好ましい。連続気泡の割合は、全気泡中６０〜１００％（例えば、６５〜９９．９％）、好ましくは７０〜９９％程度である。

また、樹脂発泡体の密度は、１０〜１００ｋｇ／ｍ^３程度の範囲から選択でき、例えば、適度な通気性をもたせるためには、３０〜７０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは４０〜４８ｋｇ／ｍ^３、さらに好ましくは４２〜４６ｋｇ／ｍ^３程度である。樹脂発泡体の通気度（ＪＩＳＫ６４００−７Ａ法に準拠した方法）は０．１〜５ｄｍ^３／秒程度の範囲から選択でき、例えば、０．３〜２ｄｍ^３／秒、好ましくは０．４〜１．４ｄｍ^３／秒、さらに好ましくは０．５〜１．３ｄｍ^３／秒（特に０．６〜１．２ｄｍ^３／秒）程度であってもよい。

ダクト本体２を形成する材料や製造方法は、ダクトが成形可能であれば上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、種々のプラスチック（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂などのビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリアミド６などのポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などの熱可塑性樹脂；ゴム又は熱可塑性エラストマー；ポリウレタン系樹脂など）などを、ブロー成形法や射出成形法により成形することが好ましい。これらの素材のうち、生産性や成形性、耐熱性などの点から、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂を使用することが特に好ましい。

ダクト本体２と通気性部材の一体化方法は、上記実施形態で説明した熱溶着や接着などの方法に限定されず、通気性部材で開口部が覆われるように取付け可能な一体化方法であれば、その他、取付け枠部材を使用する構造や、係合爪・係合部材により固定する構造、粘着テープを使用する構造、かしめにより通気性部材の脱落を防止する構造などの周知の取付け構造が採用できる。

本発明によれば、ダクト本体の小筒部先端に設けられた開口部を通気性部材で覆うようにした通気ダクトにおいて、小筒部の接続部において発生する渦列の成長が未然に防止でき、大きな気流音が発生することを防止することができる。本発明によれば、騒音防止に効果的なポーラスダクトが提供できる。

本発明の通気ダクトの実施形態を示す斜視図である。本発明の通気ダクトの実施形態を示す断面図である。本発明の通気性部材の他の実施形態を示す図である。本発明の通気性部材の他の実施形態を示す図である。本発明の通気性部材の他の実施形態を示す図である。本発明の通気性部材の他の実施形態を示す図である。従来の通気ダクトにおける渦列の発生を示す図である。

符号の説明

１通気ダクト
２ダクト本体
２２大筒部
２３小筒部
２６開口部
２７フランジ
３通気性部材（不織布）
３１周縁部
３２凸部
４，５，６通気性部材（不織布）
４１、５１、６１周縁部
４２、５２、６２凸部
４３、５３、６３凹条
７通気性部材（樹脂発泡体）

Claims

その内部に空気を通流するダクト本体の壁面に設けられた開口部に、開口部を覆うように通気性部材を一体化した通気ダクトであって、
前記開口部が、ダクトの通気流路を形成するダクト本体大筒部から突出して設けられた小筒部の先端に設けられるとともに、
前記通気性部材は、少なくともダクト内部に面する側面に凹凸を有し、かつ、少なくとも凸部が大筒部と小筒部の接続面近傍に配置されるよう、ダクト内側に向かって凸状に形成されていることを特徴とする通気ダクト。
通気性部材がシート状の不織布からなることを特徴とする請求項１に記載の通気ダクト。