JP2009221949A - 吸音ダクトおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な作業でダクト内部に吸音材を取付けられ、構造も簡単な吸音ダクトを提供する。
【解決手段】 通気流路を形成するダクト内部に弾力性を有する吸音材３を固定した吸音ダクトにおいて、前記ダクトに内部に突設された突設部２４によって係止部を形成し、前記吸音材３は、前記突設部２４に沿って配置される１対の展開部３１と、展開部を互いに接続する連結部３２とを有する形状として、前記吸音材連結部が前記ダクト係止部により挟持され、前記ダクト突設部２４の少なくとも一部が前記１対の吸音材展開部３１によって挟持されるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明はその内部に空気などの気体を流通させる通気ダクトに関する。特に合成樹脂により成形されたダクトの内部に吸音材を固定して、ダクト内を伝播する騒音の低減を図った吸音ダクトおよびその製造方法に関する。

このような吸音ダクトは、自動車の内燃機関の吸気系の一部に使用され、エンジン吸気の通路として使用されたり、あるいは、燃料電池自動車や電気自動車などに備えられた２次電池（蓄電池）を冷却するための冷却風送風システムに使用されたりしている。これら吸音ダクトにおいては、空気流路を形成するダクトや、拡径されたチャンバー部分の内面に、繊維集合体や合成樹脂発泡体（スポンジ）などからなる吸音材を取り付け、ダクト内を伝播する騒音の音響エネルギーを吸収させて、比較的幅広い周波数領域に亘って騒音低減を図ることが行われている。

そのような吸音ダクトとして、特許文献１には、吸音材をダクトの内面に貼付したものが記載されており、特許文献２には、吸音材を柱状支持体によって保持固定する吸音ダクト構造が記載されている。その他、吸音材をダクト内に固定する構造としては、接着剤を使用した構造、吸音材を所定の空間に充填した構造などが知られている。
特開平１１−１１７７６１号公報 特開平０９−１１２３７０号公報

しかしながら、特許文献１に示されるような従来公知の吸音ダクトにおいて、吸音材をダクト内部に取り付けることは簡単な事ではなかった。即ち、接着剤や粘着剤、両面テープなどによって吸音材をダクト内に貼着しようとしても、狭いダクト内で吸音材を所定の位置に貼着する作業は困難なものであり、そのため、吸音材を貼着可能な箇所がダクト端部周辺に限られるなどしていた。

上記制約を克服するために、特許文献２に示されるような保持固定部材を用いたものや、ダクトを軸方向に沿って半割れ状に分割して形成し吸音材を貼った後にダクトを組み立てる構造のものも試みられているが、いずれも吸音ダクトの構造や組立方法が複雑化し、高コスト化を余儀なくされるものであり、その改善が望まれていた。

本発明は、簡単な作業でダクト内部に吸音材を取付けられ、構造も簡単な吸音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、特定の断面形状を有し弾力性を有する吸音材を用いて、吸音材とダクトとが相互に挟持するような構造とすると、上記課題が解決できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、通気流路を形成するダクト内部に弾力性を有する吸音材を固定した吸音ダクトであって、前記ダクトにはダクト内部に突設された突設部によって係止部が形成され、前記吸音材は、前記突設部に沿って配置される１対の展開部と、展開部を互いに接続する連結部とを有し、前記連結部が前記係止部により挟持され、前記突設部の少なくとも一部が前記１対の展開部によって挟持されるように、吸音材がダクトに固定された吸音ダクトである。

突設部には空隙部が設けられていても良く（請求項２）、連設された柱状突起により突設部が構成されていても良い（請求項３）。

また、本発明は、請求項１に記載の吸音ダクトを製造する方法であって、吸音材の展開部の一方を、ダクトに設けられた係止部の隙間を通すことによって、吸音材の連結部をダクト係止部に導いて挟持固定することを特徴とする吸音ダクトの製造方法である（請求項４）。また、吸音材の展開部の一方を、空隙部を通すことによって突設部の反対側に導き、吸音材の連結部をダクト係止部に導いて挟持固定して請求項２に記載の吸音ダクトを製造してもよい（請求項５）。

本発明によれば、吸音材の取り付け作業が効率的に行えると共に、吸音材と突出部や係止部とが互いに挟持するように固定でき、ダクト内面に吸音材を確実に配置・固定できるという効果が得られる。

さらに、本発明の好ましい様態として請求項２や請求項３の構成とした場合には、空隙部に吸音材の展開部の一方を通すことができ、吸音材の取り付けがより簡単で効率的に行えるようになると共に、吸音効果がさらに向上するという効果も得られる。

また、請求項４または請求項５の方法によれば、吸音材をダクト内部に効率的に取り付けることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を自動車の吸気系に用いられる吸音ダクトを例に説明する。図１は本発明の第１実施形態である吸音ダクトの構造を示す部分断面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ断面図、図３は図１のＹ−Ｙ断面図である。図１の上側半分は、図３のＺ−Ｚ線に沿った断面を示している。本吸音ダクト１は、エンジンの吸気系において、一連の吸気経路を形成する吸気系構成部品の一つとして、他のダクトやエアクリーナなどと接続して使用される。

吸音ダクト１はダクト本体２とダクト内部に配置された吸音材３とからなる。ダクト本体２は合成樹脂材料をブロー成形して製造された、その内部に気流を流す管路が形成された中空部材であり、その両端部には、隣接する他の吸気系部材（図示せず）と接続するための接続部２１，２２が設けられ、その中央部は管路部２３となっている。

管路部２３には、ダクトの長さ方向即ち気流の流れ方向に沿って設けられた、突設部２４が、中空の板状となるようにダクト内部に向かって入り込んで設けられている。本実施形態においては、管路部２３の対向する両壁面から、一対の突設部２４，２４が設けられ、中空板状の突設部２４，２４によって、管路部２３の流路が幅方向に２分割されるようになっている（図３参照）。

対向して設けられた突設部２４、２４の先端部分は、突設部の気流上流側の端部２４１では、互いに密着されており、突設部の気流下流側の端部２４２でも互いに密着されており、その間の部分では、対向する突設部先端が間隔ｄをなすように設けられ係止部とされている。また、本実施形態においては、気流の流れ方向に沿って、２つの突設部２４、２４が連設されており、それら突設部２４，２４の間には、空隙部２４３、２４３が設けられており、一連の突設部に空隙部が設けられた形態となっている。

吸音材３は、図４に示すような、略Ｈ状の断面を有し略直線状に押し出されたような形状に形成された、弾力性を有する吸音材である。吸音材３は図１ないし図３に示すようにダクト本体２に取付けられる。吸音材３は、ダクトの突設部２４に沿いダクトの気流通路に面するように設けられた展開部３１、３１と、突設部２４の先端すなわち係止部に面し展開部３１、３１を互いに接続するように設けられた連結部３２とからなる。吸音材３は、ダクトの突出部の上流側端部２４１と下流側端部２４２との間の距離、すなわち係止部の長さに対応した長さを有する。

弾力性を有する吸音材３の連結部３２の厚みｔは、ダクトの突設部２４の係止部の間隔ｄよりも大きくなるか等しくなるように設けられており、従って、ダクトの突設部先端の係止部に吸音材３の連結部３２が好ましくは圧縮状態で挟持される。また、吸音材３の対向する展開部３１、３１の間の間隔Ｗは、ダクトの中空板状の突出部２４の厚みＳよりも小さいか等しくなるように設けられており、従って、対向する展開部３１、３１の間に突設部２４が挟持され、好ましくは展開部３１，３１が圧縮された状態で挟持される。

本実施形態においては、ダクト本体２はポリプロピレン樹脂をブロー成形することにより成形されている。また、吸音材３は、連続気泡構造を有するポリウレタン系樹脂発泡体を数値制御（ＮＣ）カッターによって図４に示す形状にカットしたものが使用できる。

ダクト本体２への吸音材３の取付けは、吸音材の弾力性を利用して、以下のようにして行うことができる。図２に示すダクト本体２の左側開口部から、吸音材３をダクト内部に導入する。そして、吸音材３の一方の展開部（図３の３１ａ、３１ａ）が、突設部２４、２４の間の空隙部２４３、２４３を通過するようにして、突設部２４の両側に吸音材展開部３１、３１が来るようにしながら、図２の右側に向かって吸音材３をスライドさせていく。吸音材３の挿入先端部が図示右側の気流下流側の端部２４２に隣接する位置まで押し込んだ後、さらに吸音材３を圧縮しながら押し込んで、吸音材３の挿入後端部が空隙部２４３を通過するところまで押し込む。その後、吸音材の挿入後端部が図示左側の気流上流側の端部２４１に隣接するように吸音材３を引き戻す。
以上の操作により、図１ないし図３に示された状態に吸音材３が組み込まれた吸音ダクトを得ることができる。

本実施の形態によれば、吸音材の弾力性を利用して、吸音材３を所定の位置に取り付け、固定することができる。従って、簡単な吸音ダクト構造の吸音ダクトを効率的に製造することができ、経済性の高い吸音ダクトが提供できる。
また、本発明においては、ダクトの突設部や係止部と吸音材とが互いに挟持しあうようになっているので、吸音材の位置ずれが発生しにくく、吸音材を所定の位置に確実に保持固定することができる。

さらに、本実施の形態によれば、吸音材の一対の展開部が突設部を挟持しているので、展開部３１，３１が突設部２４に向かって付勢された状態となる。その結果、気流によって吸音材展開部がダクト内面から離れたり、ばたついたりすることが予防される。

図５から図７には、本発明の第２の実施形態を示す。以下の説明においては、主に第１実施形態と異なる部分について説明し、同様の部分についてはその説明を省略する。第２実施形態においては、ダクト本体４は約９０度湾曲した湾曲形状となっており、その中央部に気流の流れ方向に沿って、一連の中空柱状突起からなる突設部４１、４２、４２．．．４１が連設されている。図６には、図５の流れ方向に沿ったＸ−Ｘ断面を示し、図７には、図５のＹ−Ｙ断面を示す。

本実施形態においては、突設部４１，４２はダクト本体４の一方の壁面から対向する壁面に向かって中空の柱状に設けられており、一連の突設部の両端に位置する突設部４１、４１は対向する壁面に密着するように設けられているのに対し、その他の突設部４２、４２は、対向する壁面との間に隙間を有するように設けられ、突設部４２の先端部と対向するダクト壁面との間で吸音材を固定・係止する係止部が構成されている。また、一連の突設部の間には空隙部４３、４３が設けられている。

本実施形態における吸音材３’は、図７に示す断面で押し出されたような形状を有する、弾力性を有する吸音材である。吸音材３’は、一連の突設部４２、４２に沿うように配置される展開部３１’、３１’と、展開部を互いに連結し前記係止部に配置される連結部３２’とにより構成される略コの字状断面が押し出された形状をその基本構造とし、さらに、展開部から通気流路内部に向かって突出するように設けられた膨出部３３’や、ダクトの内壁面に沿って配置される第２展開部３４’、３４’を有する。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、簡単な組立操作により、ダクト本体４に吸音材３’を取付けることができる。即ち、吸音材の弾力性を利用しながら、吸音材の一方の展開部をダクトの空隙部４３を通して反対側へと導きながら、一連の突設部４２、４２に沿って吸音材３’を押し込むことにより、吸音材の連結部３２’がダクトの係止部に挟持され、ダクトの突設部４２，４２が吸音材の一対の展開部３１’、３１’に挟持されて吸音材が固定される。吸音材の固定をより確実にするために、吸音材の展開部３１’の端部を押えるように、ダクト本体２の壁面をダクト内側に突出させた押え部２５を設けても良い。

吸音材３’単体としては直線状に形成された吸音材を使用しても、吸音材の弾力性を利用することにより、本実施形態のように曲線状に吸音材を配置・固定することができる。もちろん、吸音材の配置形状に概ね一致するような湾曲形状を有する吸音材を使用しても良い。
また、図５に示したように、一連の突設部の両端に位置する突設部４１、４１は、吸音材の端部を覆うような幅に、その他の突設部よりも比較的広い幅を有するように形成されていることが好ましい。このようにすることにより、ダクト内の気流が吸音材の端部にぶつかって吸音材端部がめくれあがったりずれたりすることが予防できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明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。

吸音ダクトの用途として、エンジンの吸気ダクトを例示したが、本発明の吸音ダクトはそれに限定されず、冷却風導風ダクト、気調、空調ダクトなど、空気を搬送・送風するダクト一般に適用できる。また、ダクトの形状や接続部形状も、用途に応じて適宜定めることができる。

ダクト本体２の製造方法としてブロー成形法を例示したが、射出成形法などによって成形しても良く、その際は、ダクト本体を長さ方向に分割して成形したり、半割れ状に成形して、それらを組み立ててダクト本体としても良い。また、射出成形によりダクト本体を成形する場合には、突設部を薄肉の中実部に設けることも好ましい実施の形態である。

また、吸音材の取付け方法に関し、上記実施形態では、一方の展開部３１を空隙部２４３を通すようにして押し込んで、吸音材を一連の突設部に沿ってスライドさせるように押し込んで、展開部３１，３１により突設部２４を挟持する位置に取付ける方法を説明したが、取付け方法はそれに限定されるものではない。例えば、ダクト突設部先端の係止部の隙間に、吸音材の一方の展開部を圧縮して押し込んで、押し込んだ展開部を反対側から引き出すようにして、吸音材を所定の位置に配置し取付けるようにしても良い。この取付け方法による場合には、ダクト突設部の間の空隙部２４３は必ずしも必要ではない。

一方、上記実施形態のように、突設部２４、２４の間に空隙部２４３を設ける構成とすることによって、空隙部２４３が吸音材の背後空気層として働き、吸音材の吸音効果が高められるという効果が得られる。

また、吸音材の取付け方法に関し、上記実施形態では、接着剤・粘着剤を使用しない取付け方法について説明したが、接着剤や粘着材を併用して取り付けても良い。特に、上記手順によって所定の位置に吸音材を配置・取付けた後に、接着剤や粘着剤によってダクトの係止部や突設部やダクト内面に吸音材の端部を貼り付けるようにすれば、吸音材がずれたりはがれたりすることを確実に予防できる。

ダクト本体の素材は、空気が漏れることなく、ダクトが成形可能な素材であれば特に限定されず、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）などが使用できる。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が特に好ましい。

吸音材の素材としては、吸音性を有する種々の材料、例えば、多孔質の種々の可撓性材料が使用できるが、取り付け作業が効率的に行えると共に、吸音材と突出部や係止部とが互いに挟持固定できるよう、適度な弾力性を有するものを選択することが好ましい。
具体的には、繊維集合体（天然繊維、アセテート繊維などの半合成繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維などの合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維などの繊維集合体）、不織布（ニードルパンチ、乾式又は湿式法などで形成された不織布、熱融着繊維を含む繊維で形成された不織布等）、合成樹脂発泡体などが挙げられる。これらの材料は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの材料のうち、吸音性や成形性、およびダクトへの取付けのしやすさの点から、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）、ポリウレタン系発泡体、ポリ塩化ビニル系発泡体などのプラスチック発泡体が特に好ましい。

プラスチック発泡体の気泡構造は、独立気泡構造、連続気泡構造、両者を組み合わせた構造のいずれであってもよいが、吸音性を向上できる点から、少なくとも連続気泡を含む構造が好ましい。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。

さらに、本発明では、これらのプラスチック発泡体の中でも、車両に搭載するのに適している点、例えば、毛羽脱落の虞がない点、耐熱性が高い点、寸法安定性が高い点、経済性が高い点などから、ポリウレタン系発泡体が特に好ましい。ポリウレタン系発泡体は、慣用のポリウレタン系発泡体であってもよい。そのようなポリウレタン系発泡体として、アキレス（株）製、商品名「アキレスエアロン」：微細な無数の気泡を有するエーテル系軟質ウレタンフォーム（ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートとを主剤とするウレタン化反応及び発泡剤による炭酸ガス発生反応により連続発泡方式で製造された発泡体）を例示することができる。ポリウレタン系発泡体は、好ましい吸音特性を有するようにＪＩＳ Ｋ６４００−７ Ａ法に準拠して測定した通気度が０．５〜１．３ｄｍ３／秒の範囲となるものが好ましく、吸音材の通気度は、ポリウレタン系発泡体の製造において気泡開口径を変化させることにより調整することができる。なお、このような通気度を有する吸音材の密度は、４０〜４８ｋｇ／ｍ３である。

吸音材素材を所定の吸音材形状に成形する方法は、上記実施形態に示したＮＣカッターを使用する方法に限定されず、種々の方法を利用することができる。例えば、板状の吸音材をカットして展開部を製造し、別途、連結部を製造して、両者を接着剤や両面テープによって貼りあわせて所定断面を有する吸音材を作成しても良い。また、所望する吸音材形状に対応する内面形状を有する型に、発泡前のウレタン樹脂を注入して、型内で発泡・架橋して所望する形状の吸音材を得ることもできる。この方法による場合には、吸音材表面にスキン層が形成されるので、吸音性能を高めるために、スキン層を除去して本発明に使用することが好ましい。

本発明によれば、簡単な作業でダクト内部に吸音材を取付けることができ、かつ構造が簡単な吸音ダクトが提供でき、吸音ダクトを低コスト化できるなど、産業上の利用価値が高い。

本発明の第１実施形態の吸音ダクトの構造を示す部分断面図。 図１のＸ−Ｘ断面図。 図１のＹ−Ｙ断面図。 本発明の第１実施形態の吸音ダクトに使用される吸音材の形状を示す図。 本発明の第２実施形態の吸音ダクトの構造を示す図。 図５のＸ−Ｘ断面図。 図５のＹ−Ｙ断面図。

符号の説明

１ 吸音ダクト
２ ダクト本体
２１、２２ 接続部
２３ 管路部
２４ 突設部
２４３ 空隙部
３ 吸音材
３１ 展開部
３２ 連結部

Claims (5)

1. 通気流路を形成するダクト内部に弾力性を有する吸音材を固定した吸音ダクトであって、
   前記ダクトにはダクト内部に突設された突設部によって係止部が形成され、
   前記吸音材は、前記突設部に沿って配置される１対の展開部と、展開部を互いに接続する連結部とを有し、
   前記連結部が前記係止部により挟持され、前記突設部の少なくとも一部が前記１対の展開部によって挟持されるように、吸音材がダクトに固定された吸音ダクト。
2. 突設部には空隙部が設けられている請求項１に記載の吸音ダクト。
3. 連設された柱状突起により突設部を構成した請求項１に記載の吸音ダクト。
4. 請求項１に記載の吸音ダクトを製造する方法であって、吸音材の展開部の一方を、ダクトに設けられた係止部の隙間を通すことによって、吸音材の連結部をダクト係止部に導いて挟持固定することを特徴とする吸音ダクトの製造方法。
5. 請求項２に記載の吸音ダクトを製造する方法であって、吸音材の展開部の一方を、空隙部を通すことによって突設部の反対側に導き、吸音材の連結部をダクト係止部に導いて挟持固定することを特徴とする吸音ダクトの製造方法。

Images