JP2008088834A - 吸気ダクト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲部を有する吸気ダクトにおいて圧力損失を確実且つ効果的に低減させる。
【解決手段】基本ダクト１の屈曲部下流路５を流れる気体について数値流体解析を行い、屈曲部下流路５に沿う複数の縦断面のそれぞれについて、最高流速と、最高流速部１０と、一定速度間隔の等速線図と、等速線図における隣り合う等速線の間隔が最も狭い最密部１１と、最高流速部１０に近接し且つ最密部１１よりも外周側に在る、最高流速に対して所定割合の流速となる領域又は部位の極低流速部１２と、を求める。流路横断面積が過小となることで基本ダクト１よりも圧力損失が増大しないようにダクト内壁面６が内周側に張り出すことにより、複数の縦断面のそれぞれにおいて少なくとも極低流速部１２及び極低流速部よりも外周側の外周側領域１４が除去された製品流路断面形状を有する設計ダクト２を設計する。
【選択図】図１

Description

本発明は吸気ダクト及びその製造方法に関する。本発明は、例えば車両等の内燃機関に接続される吸気ダクトに好適に利用することができる。

車両用吸気ダクトは、外部から吸い込んだ外気をエンジンに供給するものである。このような吸気ダクトは、車両搭載上、限られたスペース内で他の部品と干渉しないような形状とする必要があることから、通常屈曲部を有している。

屈曲部を有する吸気ダクトにおいては、屈曲部の曲がり度合が大きくなる（曲がりが急になる）ほど、吸気ダクト内を流れる吸入空気の圧力損失が大きくなる。これは、屈曲部の下流で吸入空気の流れが剥離することが大きな原因となっている。その改善のため、吸気ダクトの流路横断面積を拡大して対応しているが、この場合は製品サイズの大型化や重量増大につながり、コスト的にも望ましくない。

そこで、吸気ダクトの流路横断面積を拡大することなく、圧力損失を低減しうるダクトとして、特許文献１に開示されたものが知られている。このダクトは、圧力損失を可求的に低減すると同時にダクトを介して伝播する騒音も減衰させることができるように、屈曲部の下流側で屈曲部内側のダクト内壁面に、縦断面形状が半円状や流線形の吸音機能を有するガイドブロックを配設したものである。

このダクトによれば、屈曲部の下流側で内側の内壁面に設けられた半円状等のガイドブロックにより、流れの剥離を防止して渦の発生による圧損増大を防止することができる。また、このガイドブロックが吸音機能を有するとともに、ガイドブロックにより流路横断面積が減少するので、騒音を減衰させることもできる。
特開２００２−１５６９７７号公報

しかしながら、前述した従来の半円形状等のガイドブロックを設けた吸気ダクトであっても、屈曲部の曲がり度合やガイドブロックに対する流路横断面積の大きさ等によっては、圧力損失を効果的に低減させることができないばかりか、かえって圧力損失が増大してしまう場合も発生する。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、屈曲部を有する吸気ダクトにおいて、圧力損失を確実且つ効果的に低減させることを解決すべき技術課題とするものである。

上記課題を解決する本発明の吸気ダクトの製造方法は、屈曲部を有する吸気ダクトの製造方法であって、成形しようとする製品ダクトの製品形状の基本となる基本形状を有する基本ダクトの、屈曲部及びその下流における屈曲部下流路を流れる気体について数値流体解析を行い、該数値流体解析で得られた流速分布から、最高流速と、最高流速部と、最低流速部と、一定速度間隔の等速線図と、該最低流速部を含み該最高流速に対して所定割合の流速となる領域、又は該最高流速部に近接し且つ該最低流速部よりも流路内周側に在る、該最高流速に対して所定割合の流速となる部位よりなる極低流速部と、を求める流体解析工程と、設計ダクトの屈曲部下流路における流路横断面積が過小となることで該設計ダクトの圧力損失が前記基本ダクトの圧力損失よりも増大しないように該屈曲部下流路を区画するダクト内壁面が流路内周側に張り出すことにより、少なくとも前記極低流速部及び該極低流速部よりも流路外周側の外周側領域が除去された、該屈曲部下流路における製品流路断面形状を有する該設計ダクトを設計する設計工程と、前記設計工程で設計した前記設計ダクト通りに前記製品ダクトを成形する成形工程と、を備えていることを特徴とするものである。

本発明の吸気ダクトの製造方法において、前記極低流速部は、前記最高流速に対して２〜３５％の流速となる領域又は部位であることが好ましく、前記最高流速に対して１０〜２０％の流速となる領域又は部位であることがより好ましい。

本発明の吸気ダクトの製造方法において、前記設計工程では、前記屈曲部下流路が延びる方向に向かって前記ダクト内壁面が流線形となるように前記設計ダクトを設計することが好ましい。

請求項５に記載の吸気ダクトは、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の吸気ダクトの製造方法により製造されたものである。

本発明によれば、屈曲部の曲がり度合や流路横断面積等がどのように変化しようが、所望する製品形状に応じて、確実且つ効率的に圧力損失を低減しうる吸気ダクトを提供することが可能となる。

また、本発明は、流路横断面積の縮小により圧損低減を図るものであるから、吸気口からの吸気音を低減させる効果も期待できる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る吸気ダクトの製造方法は、屈曲部を有する車両用の吸気ダクトを製造する方法であって、流体解析工程と、設計工程と、成形工程とを備えている。図１はこの製造方法を説明する図であって、（ａ）は流体解析工程で基本ダクト１について数値流体解析を行って得られた流速分布を概略的に示す図であり、（ｂ）は設計工程で設計する設計ダクト２の製品流路断面形状を概略的に示す図であり、（ｃ）は成形工程で成形した製品ダクト３の断面形状を概略的に示す図である。

流体解析工程では、図１（ａ）に要部が示される基本ダクト１の屈曲部４及びその下流における屈曲部下流路５を流れる気体について数値流体解析を行い、流速分布を求める。

前記基本ダクト１は、成形しようとする製品ダクト３の製品形状の基本となる基本形状を有する。ここに、この基本形状は、成形しようとする製品ダクト３の製品形状における屈曲部４と曲がり度合（曲がり角度）が同じである屈曲部４を有し、且つ同製品形状における屈曲部下流路５と長さが同じである屈曲下流路５を有するものである。また、前記基本形状は、屈曲部下流路５が延びる方向において設計工程で流路横断面形状が変更される変形部を除く部分については、前記製品形状の流路横断面と同じ面積及び形を有するものである。なお、前記基本形状における流路横断面の形状は特に限定されず、円形、楕円形、略矩形状又はその他の形状（異形状）のいずれであってもよい。

屈曲部４の曲がり度合（曲がり角度）、屈曲部下流路５の長さ及び流路横断面積については、いずれも特に限定されず、任意である。すなわち、成形しようとする製品ダクト３の製品形状はいかなる形状であってもよい。

前記数値流体解析（ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）解析）の種類は特に限定されず、例えば、有限体積法を用いるＣＦＤ解析ソフトを利用することができる。

そして、数値流体解析で得られた流速分布から、例えば、最高流速と、最高流速部１０と、最低流速部１８と、一定速度間隔の等速線図と、最密部１１と、極低流速部１２とを求める。

前記最密部１１は、等速線図において隣り合う等速線同士の間隔が最も狭い部位である。この最密部１１は前記最高流速部１０から流路内周側に向かって斜め方向（屈曲部４の外側に向かうとともに屈曲部下流路５の下流側に向かう斜め方向）に湾曲しながら、等速線に沿って延びている。

また、前記極低流速部１２は、最低流速部１０を含み最高流速に対して所定割合の流速となる領域、又は最高流速部１０に近接し且つ最低流速部１８よりも流路内周側に在る、最高流速に対して所定割合の流速となる部位よりなる。なお、この極低流速部１２は、屈曲部４の曲がり度合や屈曲部下流路５の断面形状によっては、前記最密部１１よりも流路内周側に位置する場合もあるかもしれないが、通常は前記最密部１１よりも流路外周側（屈曲部４の外側ではなく内側の流路外周側）に在る。

ここに、最高流速に対して所定割合の流速となる領域とは、最高流速に対して所定割合の流速となる等速線で囲まれる領域を意味する。また、最高流速に対して所定割合の流速となる部位とは、最高流速に対して所定割合の流速となる等速線が延びる部位を意味する。

前記極低流速部１２における流速は、屈曲部４の曲がり度合や屈曲部下流路５の横断面積の大きさ等に応じて、本発明の効果を奏しうる範囲内で前記最高流速に対して所定割合となるように適宜設定可能である。この極低流速部１２の流路内周側には、後述するように流れが急に速くなる流速急変領域（等速線図において隣り合う等速線同士の間隔が他よりも極端に狭くなる領域）１３が隣接しており、極低流速部１２の流路内周側は流速が大きい。また、後述するように設計工程では、この極低流速部１２及びこれより流路外周側（屈折部４の外側ではなく内側の流路外周側）の外周側領域１４が除去されるように、製品流路断面形状が決定される。このため、極低流速部１２における流速を大きくすれば、製品流路断面形状における横断面積が小さくなる。そして、製品流路断面形状における横断面積が小さくなりすぎると、かえって圧力損失が増大する場合がある。

そこで、前記極低流速部１２は、前記最高流速に対して２〜３５％の流速となる領域又は部位であることが好ましい。極低流速部１２における流速が前記最高流速に対して２％未満になると、最高流速に対して２％以上で且つ３５％程度以下の流速を有する領域が製品ダクト３において残ることとなり、圧損低減効果が小さくなる。一方、極低流速部１２における流速が前記最高流速に対して３５％を超えると、流路横断面積が過小となってかえって圧損が増大する場合がある。

また、前記極低流速部１２は、前記最高流速に対して１０〜２０％の流速となる領域又は部位であることがより好ましい。極低流速部１２における流速が最高流速に対して１０〜２０％である場合は、圧力損失をより効果的に低減させることができる。特に、極低流速部１２が前記最高流速に対して１３％の流速となる領域又は部位である場合は、基本ダクト１における屈曲部４の曲がり度合や屈曲部下流路５の横断面積を種々変更したとしても、圧損低減効果がほぼ最大となる。

屈曲部下流路５を流れる気体の流速分布は、その概略図が図１（ａ）に示されるように、屈曲部４の内側の屈曲点近傍に最高流速部（図１（ａ）で黒く塗った部分）１０が現れる。また、この最高流速部１０から流路内周側に斜め方向（最高流速部１０とは反対側（屈曲部４の外側）の壁面方向及び屈曲部下流路５が延びる方向に向かう斜め方向）に広がりつつ延びる領域が流れの速い高流速領域１５である。そして、この高流速領域１５から屈曲部外側に向かう流路外周側には、流路外周側に向かうにつれて徐々に流れが遅くなる領域１６が在る。

一方、この高流速領域１５から屈曲部内側の流路外周側には、流れが急に遅くなる前記流速急変領域１３が高流速領域１５に隣接して存在する。なお、この流速急変領域１３内に、等速線図において隣り合う等速線同士の間隔が最も狭い前記最密部（図１（ａ）に点線で示す）１１が在る。また、この流速急変領域１３の流路外周側（屈曲部下流路５内で屈曲部４の外側ではなく内側に向かう流路外周側）には、流速がかなり小さくなる低流速領域１７が隣接している。なお、この低流速領域１７は、流速急変領域１３よりも屈曲部４の内側の流路外周側にある領域全てのことである。また、この低流速領域１７における流速は、高流速領域１５よりも屈曲部外側に向かう流路外周側にある前記領域１６における流速よりもかなり小さい。

そして、前記低流速領域１７内に前記極低流速部１２が流速急変領域１３に隣接して存在する。また、この極低流速部１２内で前記最高流速部１０の近傍に最低流速部（図１（ａ）に点線で示した部分）１８が存在する。この最低流速部１８は、屈曲部下流路５の下流側に向かう順流と、上流側に向かう逆流との境界部位に現れる。すなわち、最低流速部１８よりも屈曲部内側に向かう流路外周側においては、気体は逆流している。

前記設計工程では、実際に成形しようとする製品ダクト３の設計ダクト２を設計し、この設計ダクト２における屈曲部下流路５の製品流路断面形状を決定する。この製品流路断面形状は、図１（ｂ）に示されるように、屈曲部下流路５を区画する基本ダクト１のダクト内壁面６を流路内周側に張り出させることにより形成される。したがって、設計ダクト５は基本ダクト１のダクト内壁面６が流路内周側に張り出した張り出し内壁面７を有している。このとき、製品流路断面形状における横断面積が小さくなりすぎると、設計ダクト２（すなわち製品ダクト３）の圧力損失が基本ダクト１の圧力損失よりも増大してしまう場合がある。このため、製品流路断面形状における横断面積が過小になることで基本ダクト１よりも設計ダクト２（製品ダクト３）の圧力損失が増大しない範囲内で、屈曲部下流路５を区画する基本ダクト１のダクト内壁面６を流路内周側に張り出させる。

ここに、設計ダクト２（すなわち製品ダクト３）の圧力損失が基本ダクト１の圧力損失よりも増大してしまうか否かは、設計ダクト２及び基本ダクト１について、例えば数値流体解析により計算により調べることができる。この圧力損失を解析するための具体的な解析方法や計算方法としては、特に限定されず、公知の方法（有限体積法等）を利用することができる。

また、設計ダクト２の製品流路断面形状は、少なくとも前記極低流速部１２及びこの極低流速部１２よりも流路外周側（屈曲部内側の流路外周側）の外周側領域１４が除去された形状である。

さらに、この製品流路断面形状は、屈曲部下流路５が延びる方向に向かってダクト内壁面７が流線形となるように決定されたものである。ダクト内壁面７を流線形とすることは必須の要件ではないが、ダクト内壁面７が流線形となっていれば、屈曲部下流路５内を流れる気体の流れが円滑となり、より効果的に圧力損失を低減させることができるので好ましい。

前記成形工程では、前記設計工程で設計した前記設計ダクト２通りに設計して、前記製品流路断面形状を有する製品ダクト３を得る。

こうして得られた屈曲部４を有する製品ダクト３は、数値流体解析により得られた流速分布に基づき、流れの剥離が起こる極低流速部１２が除かれるように決定された製品流路断面形状を有する。このため、この製品ダクト３では、屈曲部下流路５を流れる気体の圧力損失を確実に且つ効率的に低減させることができる。

また、この製品ダクト３は、基本ダクト１に対して流路横断面積の縮小により圧損低減を図るものであるから、吸気口からの吸気音を低減させる効果も期待できる。

（実施例１）
前述した実施形態で説明した方法に準じて、図２〜図６に示される屈曲部４を有する基本ダクト１について数値流体解析を行い、その解析結果に基づいて製品流路断面形状を決定して設計ダクト２を設計し、設計通りの製品ダクト３を成形した。なお、製品ダクト３の成形には樹脂のブロー成形を利用した。

図２は、図１（ａ）に示される基本ダクト１を図１（ａ）の上方から見た平面図に相当する、本実施例１における基本ダクト１の要部平面図である。図３（ａ）は本実施例１における基本ダクト１を図２のＡ−Ａ線で切った屈曲部下流路５が延びる方向に沿う要部縦断面図であり、図３（ｂ）は図２のＥ−Ｅ線で切った横断面図である。図４（ａ）は本実施例１における基本ダクト１を図２のＢ−Ｂ線で切った屈曲部下流路５が延びる方向に沿う要部縦断面図であり、図４（ｂ）は図２のＦ−Ｆ線で切った横断面図である。図５（ａ）は本実施例１における基本ダクト１を図２のＣ−Ｃ線で切った屈曲部下流路５が延びる方向に沿う要部縦断面図であり、図５（ｂ）は図２のＧ−Ｇ線で切った横断面図である。図６（ａ）は本実施例１における基本ダクト１を図２のＤ−Ｄ線で切った屈曲部下流路５が延びる方向に沿う要部縦断面図であり、図６（ｂ）は図２のＨ−Ｈ線で切った横断面図である。

なお、図２〜図６からわかるように、本実施形態１の基本ダクト１における屈曲部４の曲がり角度は９０度であり、横断面形状は円形でも矩形状でもない異形状である。

本実施例１における流体解析工程では、図２〜図６に示される基本ダクト１の屈曲部下流路５を流れる気体についてＣＦＤ解析を行って流速分布を求めるとともに、最高流速と、最高流速部１０と、最低流速部１８と、一定速度間隔の等速線図と、最密部１１と、極低流速部１２とを求めた。

この際、等速線図における速度間隔は４ｍ／ｓとした。図７に、得られた等速線図のうち屈曲部４付近のみを部分的に示す。なお、ＣＦＤ解析によって得られる等速線図はカラー表示であるが、図７は、カラー表示で得られた等速線図から色の濃淡を省きつつ白黒表示で表して、等速線のみを線書きしたものである。図７における数値は、各等速線における流速（ｍ／ｓ）を示す。また、図７においては屈曲部下流路５が図７の下方向に延びている。

なお、本実施例１の基本ダクト１では、最高流速部１０における最高流速が８０ｍ／ｓである。また、最密部１１は、流速が３２ｍ／ｓの等速線と、流速が３６ｍ／ｓの等速線との間に現れる。

そして、本実施例１では、極低流速部１２を、前記最高流速に対して５％の流速となる領域（５％流速領域）とした。なお、この５％流速領域は、図７の等速線図において、８ｍ／ｓの等速線で囲まれる領域の中に部分的に存在する。

したがって、設計工程では、極低流速部１２としての５％流速領域及びこの５％流速領域よりも流路外周側（屈曲部内側の流路外周側）にある外周側領域１３が除去されるように、設計ダクト２の製品流路断面形状を決定した。また、この設計ダクト２の製品流路断面形状は、屈曲部下流路５が延びる方向に向かって張り出し内壁面７が流線形となるように決定した。

図８〜図１１に、この設計ダクト２の製品流路断面形状を示す。なお、図８（ａ）は基本ダクト１を図２のＡ−Ａ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図８（ｂ）は基本ダクト１を図２のＥ−Ｅ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図９（ａ）は基本ダクト１を図２のＢ−Ｂ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図９（ｂ）は基本ダクト１を図２のＦ−Ｆ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図１０（ａ）は基本ダクト１を図２のＣ−Ｃ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図１０（ｂ）は図２のＧ−Ｇ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図１１（ａ）は基本ダクト１を図２のＤ−Ｄ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図１１（ｂ）は基本ダクト１を図２のＨ−Ｈ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。

（実施例２）
本実施例２は、極低流速部１２における流速を変更すること以外は前記実施例１と同様である。

すなわち、本実施例２では、極低流速部１２を、前記最高流速に対して１０％の流速となる領域（１０％流速領域）とした。なお、この１０％流速領域は、図７の等速線図において、８ｍ／ｓの等速線で囲まれる領域である。

したがって、設計工程では、極低流速部１２としての１０％流速領域及びこの１０％流速領域よりも流路外周側（屈曲部内側の流路外周側）にある外周側領域１３が除去されるように、設計ダクト２の製品流路断面形状を決定した。

図１２〜図１５に、この設計ダクト２の製品流路断面形状を示す。なお、図１２（ａ）は基本ダクト１を図２のＡ−Ａ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図１２（ｂ）は基本ダクト１を図２のＥ−Ｅ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図１３（ａ）は基本ダクト１を図２のＢ−Ｂ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図１３（ｂ）は基本ダクト１を図２のＦ−Ｆ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図１４（ａ）は基本ダクト１を図２のＣ−Ｃ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図１４（ｂ）は図２のＧ−Ｇ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図１５（ａ）は基本ダクト１を図２のＤ−Ｄ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図１５（ｂ）は基本ダクト１を図２のＨ−Ｈ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。

（実施例３）
本実施例３は、極低流速部１２における流速を変更すること以外は前記実施例１と同様である。

すなわち、本実施例３では、極低流速部１２を、前記最高流速に対して２０％の流速となる部位（２０％流速部位）とした。なお、この２０％流速部位は、図７の等速線図において、１６ｍ／ｓの等速線が延びる部位である。

したがって、設計工程では、極低流速部１２としての２０％流速部位及びこの２０％流速部位よりも流路外周側（屈曲部内側の流路外周側）にある外周側領域１３が除去されるように、設計ダクト２の製品流路断面形状を決定した。

図１６〜図１９に、この設計ダクト２の製品流路断面形状を示す。なお、図１６（ａ）は基本ダクト１を図２のＡ−Ａ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図１６（ｂ）は基本ダクト１を図２のＥ−Ｅ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図１７（ａ）は基本ダクト１を図２のＢ−Ｂ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図１７（ｂ）は基本ダクト１を図２のＦ−Ｆ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図１８（ａ）は基本ダクト１を図２のＣ−Ｃ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図１８（ｂ）は図２のＧ−Ｇ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図１９（ａ）は基本ダクト１を図２のＤ−Ｄ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図１９（ｂ）は基本ダクト１を図２のＨ−Ｈ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。

（実施例４）
本実施例４は、極低流速部１２における流速を変更すること以外は前記実施例１と同様である。

すなわち、本実施例４では、極低流速部１２を、前記最高流速に対して３０％の流速となる部位（３０％流速部位）とした。なお、この３０％流速部位は、図７の等速線図において、２４ｍ／ｓの等速線が延びる部位である。

したがって、設計工程では、極低流速部１２としての３０％流速部位及びこの３０％流速部位よりも流路外周側（屈曲部内側の流路外周側）にある外周側領域１３が除去されるように、設計ダクト２の製品流路断面形状を決定した。

図２０〜図２３に、この設計ダクト２の製品流路断面形状を示す。なお、図２０（ａ）は基本ダクト１を図２のＡ−Ａ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図２０（ｂ）は基本ダクト１を図２のＥ−Ｅ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図２１（ａ）は基本ダクト１を図２のＢ−Ｂ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図２１（ｂ）は基本ダクト１を図２のＦ−Ｆ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図２２（ａ）は基本ダクト１を図２のＣ−Ｃ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図２２（ｂ）は図２のＧ−Ｇ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。図２３（ａ）は基本ダクト１を図２のＤ−Ｄ線で切った要部縦断面における設計ダクト２の要部縦断面図であり、図２３（ｂ）は基本ダクト１を図２のＨ−Ｈ線で切った横断面における設計ダクト２の横断面図である。

（圧力損失の評価）
前記実施例１〜４で設計した設計ダクト２と、前記実施例１で説明した基本ダクト１とについて、ＣＦＤ解析ソフトを利用して、空気流量０．１６５ｋｇ／ｓの条件で、数値流体解析により圧力損失を計算し、圧力損失の解析値を求めた。

また、前記実施例１〜４で成形した製品ダクト３と、前記実施例１で説明した基本ダクト１を実際に成形したものとについて、圧力損失測定装置を用いて、空気流量０．１６５ｋｇ／ｓの条件で、実際に空気を流して圧力損失を測定し、圧力損失の実測値を求めた。

これらの結果を併せて図２４に示す。なお、図２４において、しきい値とは、最高流速に対する極低流速部１２の流速の割合（％）のことである。したがって、しきい値が５％であるときの圧力損失は、極低速流速部１２としての５％流速領域及びこの５％流速領域よりも流路外周側にある外周側領域１３が除去された製品流路断面形状を有する実施例１の設計ダクト２についてのものであり、しきい値が１０％であるときの圧力損失は、極低速流速部１２としての１０％流速領域及びこの１０％流速領域よりも流路外周側にある外周側領域１３が除去された製品流路断面形状を有する実施例２の設計ダクト２についてのものであり、しきい値が２０％であるときの圧力損失は、極低速流速部１２としての２０％流速部位及びこの２０％流速部位よりも流路外周側にある外周側領域１３が除去された製品流路断面形状を有する実施例３の設計ダクト２についてのものであり、しきい値が３０％であるときの圧力損失は、極低速流速部１２としての３０％流速部位及びこの３０％流速部位よりも流路外周側にある外周側領域１３が除去された製品流路断面形状を有する実施例４の設計ダクト２についてのものである。また、しきい値が０％であるときの圧力損失は、基本ダクト１についてのものである。

図２４から明らかなように、前記しきい値を５〜３０％とした本実施例１〜４では、いずれも基本ダクト１よりも圧力損失が低減した。特に、前記しきい値を１０〜２０％とした実施例２及び３では、圧力損失を大幅に低減させることができた。

また、圧力損失の解析値はいずれも実測値とほぼ同等であった。したがって、本実施例１〜４のように数値流体解析により流速分布を求めるとともに、これに基づいて所定の極低流速部１２を求め、この極低流速部１２が除去されるように製品流路断面形状を決定して設計ダクト２を設計すれば、信頼性高く、圧力損失効果の高い製品ダクト３を成形できることが確認された。

実施形態に係る吸気ダクトの製造方法を説明する概略図であり、（ａ）は流体解析工程で基本ダクトについて数値流体解析を行って得られた流速分布を示す図、（ｂ）は設計工程で設計する設計ダクトの製品流路断面形状を示す図、（ｃ）は成形工程で成形した製品ダクトの断面形状を示す図である。 実施例１に係る基本ダクトを示し、図１（ａ）に示される基本ダクトを図１（ａ）の上方から見た平面図に相当する要部平面図である。 実施例１に係る基本ダクトを示し、（ａ）は図２のＡ−Ａ線で切った要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＥ−Ｅ線で切った横断面図である。 実施例１に係る基本ダクトを示し、（ａ）は図２のＢ−Ｂ線で切った要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＦ−Ｆ線で切った横断面図である。 実施例１に係る基本ダクトを示し、（ａ）は図２のＣ−Ｃ線で切った要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＧ−Ｇ線で切った横断面図である。 実施例１に係る基本ダクトを示し、（ａ）は図２のＤ−Ｄ線で切った要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＨ−Ｈ線で切った横断面図である。 実施例１における流体解析工程で求めた等速線図である。 実施例１に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＡ−Ａ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＥ−Ｅ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例１に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＢ−Ｂ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＦ−Ｆ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例１に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＣ−Ｃ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＧ−Ｇ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例１に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＤ−Ｄ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＨ−Ｈ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例２に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＡ−Ａ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＥ−Ｅ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例２に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＢ−Ｂ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＦ−Ｆ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例２に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＣ−Ｃ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＧ−Ｇ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例２に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＤ−Ｄ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＨ−Ｈ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例３に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＡ−Ａ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＥ−Ｅ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例３に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＢ−Ｂ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＦ−Ｆ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例３に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＣ−Ｃ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＧ−Ｇ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例３に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＤ−Ｄ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＨ−Ｈ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例４に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＡ−Ａ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＥ−Ｅ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例４に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＢ−Ｂ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＦ−Ｆ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例４に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＣ−Ｃ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＧ−Ｇ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例４に係る設計ダクトの製品流路断面形状を示し、（ａ）は図２のＤ−Ｄ線で切った縦断面に相当する設計ダクトの要部縦断面図であり、（ｂ）は図２のＨ−Ｈ線で切った横断面に相当する設計ダクトの横断面図である。 実施例１〜４について、圧力損失の解析値と実測値を調べた結果を示す図である。

符号の説明

１…基本ダクト ２…設計ダクト
３…製品ダクト ４…屈曲部
５…屈曲部下流路 ６…ダクト内壁面
７…張り出し内壁面 １０…最高流速部
１１…最密部 １２…極低流速部
１３…流速急変領域 １４…外周側領域
１５…高流速領域 １７…低流速領域
１８…最低流速部

Claims (5)

1. 屈曲部を有する吸気ダクトの製造方法であって、
   成形しようとする製品ダクトの製品形状の基本となる基本形状を有する基本ダクトの、屈曲部及びその下流における屈曲部下流路を流れる気体について数値流体解析を行い、該数値流体解析で得られた流速分布から、最高流速と、最高流速部と、最低流速部と、一定速度間隔の等速線図と、該最低流速部を含み該最高流速に対して所定割合の流速となる領域、又は該最高流速部に近接し且つ該最低流速部よりも流路内周側に在る、該最高流速に対して所定割合の流速となる部位よりなる極低流速部と、を求める流体解析工程と、
   設計ダクトの屈曲部下流路における流路横断面積が過小となることで該設計ダクトの圧力損失が前記基本ダクトの圧力損失よりも増大しないように該屈曲部下流路を区画するダクト内壁面が流路内周側に張り出すことにより、少なくとも前記極低流速部及び該極低流速部よりも流路外周側の外周側領域が除去された、該屈曲部下流路における製品流路断面形状を有する該設計ダクトを設計する設計工程と、
   前記設計工程で設計した前記設計ダクト通りに前記製品ダクトを成形する成形工程と、を備えていることを特徴とする吸気ダクトの製造方法。
2. 前記極低流速部は、前記最高流速に対して２〜３５％の流速となる領域又は部位である請求項１に記載の吸気ダクトの製造方法。
3. 前記極低流速部は、前記最高流速に対して１０〜２０％の流速となる領域又は部位である請求項２に記載の吸気ダクトの製造方法。
4. 前記設計工程では、前記屈曲部下流路が延びる方向に向かって前記ダクト内壁面が流線形となるように前記設計ダクトを設計する請求項１乃至３のいずれか一つに記載の吸気ダクトの製造方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の吸気ダクトの製造方法により製造された吸気ダクト。

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