JP2013227961A - 通気ダクト - Google Patents

Abstract

【課題】通気ダクトの大型化を招くことなく、更なる通気抵抗の低減を図ることができる通気ダクトを提供する。
【解決手段】内周に通路を有するとともに該通路が屈曲して曲がり部を形成し、該曲がり部における前記通路の下流側の内周面に該内周面から突出する突部を有する通気ダクトにおいて、前記突部は、前記下流側の通路の延設方向に直交する断面において、前記曲がり部の上流側の内周面となだらかに連続する先頭部と、前記下流側の通路の延設方向に沿って延びる胴部とを備え、前記胴部の前記下流側の端部は、前記下流側の内周面と垂直に交わる垂直面に形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、通気ダクトに関し、特に内燃機関に外気を導入するために設置される筒状の通気ダクトに関する。

従来より、内燃機関に外気を導入するための設置される筒状の通気ダクトにおいては、外気の流れを適切に案内することで、通気抵抗を低減することを目的として種々の手段が知られている。

特開２００２−１５６９７７号公報

特許文献１に記載された消音装置は、ダクトの曲り部における内側の下流側の内周面に、横断面形状が半円状の吸音機能を有するガイドブロックを配設したことを特徴としている。

このように特許文献１に記載された消音装置は、ダクトの曲り部における内側の下流側の内周面に、横断面形状が半円状の吸音機能を有するガイドブロックを配設したので、ガイドブロックにより曲り部における流体の剥離を防止し得ると同時に騒音レベルの低減もなし得る。

上述した従来のダクトの構成によると、横断面形状が半円状のガイドブロックを有しているが、自動車のエンジンルームの小型化や内燃機関の補機類の多様化によって、通気ダクトのレイアウトの自由度が少なくなっており、通気ダクトの大型化を招くことなく更なる通気抵抗の低減が求められていた。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、通気ダクトの大型化を招くことなく、更なる通気抵抗の低減を図ることができる通気ダクトを提供することを目的とする。

本発明に係る通気ダクトは、内周に通路を有するとともに該通路が屈曲して曲がり部を形成し、該曲がり部における前記通路の下流側の内周面に該内周面から突出する突部を有する通気ダクトにおいて、前記突部は、前記下流側の通路の延設方向に直交する断面において、前記曲がり部の上流側の内周面となだらかに連続する先頭部と、前記下流側の通路の延設方向に沿って延びる胴部とを備え、前記胴部の前記下流側の端部は、前記下流側の内周面と垂直に交わる垂直面に形成されることを特徴とする。

また、本発明に係る通気ダクトにおいて、前記突部は、横断面形状が略円弧状に形成されると好適である。

また、本発明に係る通気ダクトにおいて、前記胴部は、前記通路の径方向に沿った幅が、前記垂直面に向かって徐々に狭まるように形成されると好適である。

また、本発明に係る通気ダクトにおいて、前記胴部は内部が前記通路の外部に開口した中空状に形成され、前記垂直面には、前記胴部の内部を介して前記通路の外部と連通する調整孔が形成されると好適である。

また、本発明に係る通気ダクトにおいて、前記突部は、横断面形状が略蒲鉾状に形成されると好適である。

また、本発明に係る通気ダクトにおいて、前記胴部は内部が中空状に形成され、前記垂直面には、前記胴部の内部と前記通路の内部とを連通する調整孔が形成されると好適である。

上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

本発明に係る通気ダクトは内周面から突出する突部が、曲がり部の上流側の内周面となだらかに連続する先頭部と、下流側の通路の延設方向に沿って延びる胴部と、胴部の端部に下流側の内周面と垂直に交わる垂直面を備えているので、通気ダクトの大型化を招くことなく、更なる通気抵抗の低減を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る通気ダクトの構造を説明するための断面図。 図１におけるＡ−Ａ断面図。 本発明の第１の実施形態に係る通気ダクトの突部の形状を示す上面図。 本発明の第２の実施形態に係る通気ダクトの突部の形状を示す上面図。 本発明の第３の実施形態に係る通気ダクトの構造を説明するための断面図。 本発明の第４の実施形態に係る通気ダクトの構造を説明するための断面図。 図６におけるＢ−Ｂ断面図。 従来の通気ダクトと第１〜第３の実施形態に係る通気ダクトの通気抵抗を比較したグラフ。 本発明の第１の実施形態に係る通気ダクトの流速分布を示す解析結果。 本発明の第２の実施形態に係る通気ダクトの流速分布を示す解析結果。 本発明の第３の実施形態に係る通気ダクトの流速分布を示す解析結果。 従来の通気ダクトの流速分布を示す解析結果。 本発明の第４の実施形態に係る通気ダクトの乱流エネルギー分布を示す解析結果。 従来の通気ダクトの乱流エネルギー分布を示す解析結果。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通気ダクトの構造を説明するための断面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図３は、本発明の第１の実施形態に係る通気ダクトの突部の形状を示す上面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る通気ダクト１は、内周に通路を有するとともに、該通路が屈曲して曲がり部１１を形成し、該曲がり部１１における下流側の内周面１３に下流側の内周面１３から突出する突部２０が形成されている。なお、通気ダクト１はポリプロピレン系樹脂やポリアミド系樹脂等の熱可塑性の合成樹脂によって形成されており、突部２０は射出成型によって通気ダクト１と一体に形成されている。

突部２０は、曲がり部１１における上流側の内周面１２となだらかに連続する先頭部２１と、下流側の通路の延設方向Ｌに沿って延びる胴部２２とを有している。さらに、胴部２２の下流側の端部には、下流側の内周面１３と垂直に交わる垂直面２３が形成されている。なお、垂直面２３と下流側の内周面１３が交わる位置は、断面Ｒ形状に形成されており、垂直面２３と下流側の内周面１３とがなだらかに連続して形成されている。

また、図２に示すように、突部２０の横断面形状は、通路の中心に向かって膨出した略円弧形状に形成されている。さらに、下流側の内周面１３と連続する位置には、突部２０
の外表面と下流側の内周面１３をなだらかに連続する連続面２２ａが形成されている。

図３に示すように、胴部２２は、下流側の通路の延設方向Ｌに沿って直線的に延びて形成されている。また、先頭部２１は上流側の内周面１２となだらかに連続するように先端に向かって先細形状となるように形成されている。

本実施形態に係る通気ダクト１は、このように突部２０を形成しているので、曲がり部１１における流体のよどみを効果的に抑制することができ、通気ダクトの大型化を招くことなく、更なる通気抵抗の低減を図ることができる。

以上、説明した本実施形態に係る通気ダクト１は、胴部２２が下流側の通路の延設方向に沿って延びるように形成された場合について説明したが、胴部の形状は、そのような形状に限られない。そこで、次に第２の実施形態に係る通気ダクトについて説明を行う。

［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係る通気ダクトの突部の形状を示す上面図である。なお、上述した第１の実施形態と同一または類似の部材については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図４に記載されているように、本実施形態に係る通気ダクトの突部２５は、胴部２２の先頭部２１側は、上述した第１の実施形態に係る通気ダクトの突部２０と同様に、下流側の通路の延設方向に沿って延びているが、下流側の形状が異なっている。

本実施形態に係る通気ダクトの突部２５は、胴部２２の下流側には、通路の径方向に沿った幅が、垂直面２３に向かって徐々に狭まるように斜面２６，２６が形成されている。なお、斜面２６，２６は平面状に形成しても構わないが、流体のよどみを抑制するために、円弧状に形成することもできる。

このように、胴部２２の下流側端部に斜面２６，２６を形成しているので、本実施形態に係る通気ダクトは、流体の通気ダクトの径方向の流れを円滑に行うことができるので、通気ダクトの大型化を招くことなく、更なる通気抵抗の低減を図ることができる。

以上、説明した第１及び第２の実施形態に係る通気ダクトは、突部２０，２５が中実に形成された場合について説明したが、突部は、そのような形状に限られない。そこで、次に第３の実施形態に係る通気ダクトについて説明を行う。

［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態に係る通気ダクトの構造を説明するための断面図である。上述した第１及び第２の実施形態と同一または類似の部材については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態に係る通気ダクト１ａの突部２８は、下流側の管壁が通路の中心に向かって突出して形成されることで、通気ダクト１ａの外部に開口した中空形状に形成されている。また、胴部２２ｂの下流側の端部に形成された垂直面２３ａには、調整孔２９が貫通孔として形成されており、該調整孔２９は胴部２２ｂの内部を介して通気ダクト１ａの外部と連通している。

調整孔２９は、チューニングホールとしての機能を有しており、レゾネータ等の消音部材を別途設けることなく、内燃機関の吸気音等の騒音を抑制することができる。ここで、調整孔２９は、垂直面２３ａに形成されているので、調整孔２９を介して外気が吸引され
る。この外気の吸引に伴って、垂直面２３ａ近傍の流体のよどみが解消されるので、通気ダクト１ａの大型化を招くことなく、通気抵抗の更なる低減を図ることができる。

以上、説明した第１から第３の実施形態に係る通気ダクトは、曲がり部１１が略直角に屈曲した場合について説明したが、曲がり部の形状は、そのような形状に限られない。そこで、次に第４の実施形態に係る通気ダクトについて説明を行う。

図６は、本発明の第４の実施形態に係る通気ダクトの構造を説明するための断面図であり、図７は、図６におけるＢ−Ｂ断面図である。上述した第１から第３の実施形態と同一または類似の部材については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態に係る通気ダクト１ｂは、曲がり部１１ａが略１８０度屈曲して断面形状が略Ｕ字状に形成された通気ダクトとして形成されている。このような断面略Ｕ字状の通気ダクト１ｂの内周面１３に通路の内周に向かって膨出する突部を形成することは型成形では困難なので、本実施形態に係る通気ダクト１ｂは、図７に示すように延設方向Ｌに沿った方向に２分割された半割ダクト１ｂ´を組み合わせて形成されている。

突部２０´は、半割ダクト１ｂ´の下流側の内周面１３から対向する半割ダクト１ｂ´に向かって立設するリブ２０ａ，２０ａ同士が其々当接して形成されており、横断面形状が略蒲鉾状に形成されている。また、リブ２０ａ，２０ａが当接するように形成されている結果、胴部２２ｃの内部は中空状に形成されている。

また、図６に示すように、突部２０´は、曲がり部１１ａにおける上流側の内周面１２となだらかに連続する先頭部２１と、下流側の通路の延設方向Ｌに沿って延びる胴部２２ｃとを有している。さらに、胴部２２ｃの下流側の端部には、下流側の内周面１３に対して直角に形成された垂直面２３ａが形成されている。また、垂直面２３ａには、調整孔２９´が形成されており、該調整孔２９´は胴部２２ｃの内部と通気ダクト１ｂの内部とを連通している。

このように、本実施形態に係る通気ダクト１ｂは、断面略Ｕ字状の通気ダクト１ｂの内周を曲がり部１１ａの下流側で縮径しているので、通気抵抗の低減に加えて吸気音の低減を図ることができる。

［実施例］
図８は、上述した第１から第３の実施形態に係る通気ダクトの実施例１から３と突部を有さない通気ダクト並びに従来の突部を有する通気ダクトの通気抵抗を比較したグラフである。ここで、比較例１は、突部を有さない通気ダクトを示し、比較例２は、従来の突部を有する通気ダクトの通気抵抗を示している。

この比較結果から明らかなように、第１の実施形態に係る通気ダクト１は、比較例１と比べて通気抵抗が９．４％低減する結果を示しており、比較例２と比較しても十分に通気抵抗の低減を図ることができることがわかる。

また、第２の実施形態に係る通気ダクトは、比較例１と比べて通気抵抗が１０．５％低減する結果を示しており、比較例２と比較しても十分に通気抵抗の低減を図ることができることがわかる。

さらに、第３の実施形態に係る通気ダクト１ａは、比較例１と比べて通気抵抗が１２．１％低減する結果を示しており、比較例２と比較しても十分に通気抵抗の低減を図ることができることがわかる。

このように、第１から第３の実施形態に係る通気ダクトは、従来の通気ダクトに比べて大幅に通気抵抗を低減することができ、また、通気ダクトの内周に突出する突部の形状を詳細に設定したので、通気ダクトの大型化を招くことなく、更なる通気抵抗の低減を図ることができる。

次に、図９から１２を参照して従来の通気ダクトと第１から第３の実施形態に係る通気ダクトの通気抵抗のシミュレーション結果について説明を行う。図９は、本発明の第１の実施形態に係る通気ダクトの流速分布を示す解析結果であり、図１０は、本発明の第２の実施形態に係る通気ダクトの流速分布を示す解析結果であり、図１１は、本発明の第３の実施形態に係る通気ダクトの流速分布を示す解析結果であり、図１２は、従来の通気ダクトの流速分布を示す解析結果である。なお、図１２における従来の通気ダクトは、上記比較例２と同様の形状をなす突起部を有する通気ダクトを用いて解析を行った。

図９から明らかなように、第１の実施形態に係る通気ダクトは、突部の下流側の端部が垂直面に形成されているので、図１２の従来の通気ダクトにくらべて、突部の下流側における流速の低下が抑制されており、管壁からの流れの剥離が抑制されていることがわかる。

また、図１０から明らかなように、第２の実施形態に係る通気ダクトは、突部の幅方向の寸法が下流側に向かって徐々に狭まるように形成されているので、流速分布の勾配も緩やかであり、かつ流れの剥離もより抑制されていることがわかる。

さらに、図１１から明らかなように、第３の実施形態に係る通気ダクトは、調整孔から外気が導入されるので、該外気の導入によって突部の下流側の端部において生じた流体の淀みを解消していることがわかる。この淀みの解消によって、突部の下流側の流速分布の勾配を緩やかにしており、管壁からの流れの剥離が抑制されていることがわかる。

このように、第１から第３の実施形態に係る通気ダクトは、突部の下流側において、流速分布を緩やかにする効果が確認でき、かつ通気ダクトの曲り部において、流れの剥離を
抑制していることがわかる。第１から第３の実施形態に係る通気ダクトは、このような流速分布や流体の流れの作用によって通気ダクト内を通過する気体の通気抵抗を抑制することができる。

次に、図１３及び１４を参照して第４の実施形態に係る通気ダクトと従来の通気ダクトの通気抵抗のシミュレーション結果について説明を行う。図１３は、本発明の第４の実施形態に係る通気ダクトの乱流エネルギー分布を示す解析結果であり、図１４は、従来の通気ダクトの乱流エネルギー分布を示す解析結果である。なお、図１４における従来の通気ダクトは、第４の実施形態に係る通気ダクト１ｂに対して突部２０´を削除した形状をなす通気ダクトを用いて解析を行った。

図１３から明らかなように、第４の実施形態に係る通気ダクトは、突部の下流側の端部に調整孔が形成されているので、図１４の従来の通気ダクトに比べて、突部の下流側において、乱流エネルギーが均一に分布しており、該乱流エネルギーによる通気抵抗の悪化を抑制していることがわかる。

このように、第４の実施形態に係る通気ダクトは、このような乱流エネルギー分布によって通気ダクト内を通過する気体の通気抵抗を抑制することができる。また、曲がり部の下流側で内径が縮径する形状となっていることから、通気ダクト内を通過する気体の吸気音の抑制を図ることも可能となる。

また、上述した第１から第４の実施形態に係る通気ダクト１，１ａ，１ｂは、曲がり部１１，１１ａを略直角又は１８０度屈曲して形成した場合について説明したが、曲がり部１１，１１ａの形状はこれに限られず、適宜変更しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１，１ａ,１ｂ 通気ダクト， １１，１１ａ 曲がり部， １２ 上流側の内周面， １３ 下流側の内周面， ２０，２５，２８，２０´ 突部， ２１ 先頭部， ２２，２２ｂ，２２ｃ 胴部， ２２ａ 連続面， ２３，２３ａ 垂直面， ２６ 斜面， ２９，２９´ 調整孔， Ｌ 下流側の通路の延設方向。

Claims (6)

1. 内周に通路を有するとともに該通路が屈曲して曲がり部を形成し、該曲がり部における前記通路の下流側の内周面に該内周面から突出する突部を有する通気ダクトにおいて、
   前記突部は、前記下流側の通路の延設方向と直交する断面において、前記曲がり部の上流側の内周面となだらかに連続する先頭部と、前記下流側の通路の延設方向に沿って延びる胴部とを備え、
   前記胴部の前記下流側の端部は、前記下流側の内周面と垂直に交わる垂直面に形成されることを特徴とする通気ダクト。
2. 請求項１に記載の通気ダクトにおいて、
   前記突部は、横断面形状が略円弧状に形成されることを特徴とする通気ダクト。
3. 請求項１又は２に記載の通気ダクトにおいて、
   前記胴部は、前記通路の径方向に沿った幅が、前記垂直面に向かって徐々に狭まるように形成されることを特徴とする通気ダクト。
4. 請求項１又は２に記載の通気ダクトにおいて、
   前記胴部は内部が前記通路の外部に開口した中空状に形成され、
   前記垂直面には、前記胴部の内部を介して前記通路の外部と連通する調整孔が形成されることを特徴とする通気ダクト。
5. 請求項１に記載の通気ダクトにおいて、
   前記突部は、横断面形状が略蒲鉾状に形成されることを特徴とする通気ダクト。
6. 請求項５に記載の通気ダクトにおいて、
   前記胴部は内部が中空状に形成され、
   前記垂直面には、前記胴部の内部と前記通路の内部とを連通する調整孔が形成されることを特徴とする通気ダクト。