JP2021196375A - 吸音構造 - Google Patents

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和紀 木村
Kazunori Kimura
鉄也 守谷
Tetsuya Moriya
裕之 坪井
Hiroyuki Tsuboi
和道 西岡
Kazumichi Nishioka
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Abstract

【課題】車両内で用いられているブロー成形品を利用した効率のよい吸音構造を提供する。【解決手段】この吸音構造100は、車両の内部に配置され、当該車両内の空間における騒音を低減するものである。吸音構造100は、ブロー成形品である本体部20と、本体部20の外表面の少なくとも一部を覆う吸音部材30とを有する。吸音部材30は、本体部20に対向する面である対向面31の少なくとも一部に、凹凸形状を有する第1凹凸構造40を有する。これにより、本体部20と吸音部材30との間に空気層400が介在する。その結果、吸音性能が向上する。また、吸音部材側に第1凹凸構造40を設ければ、本体部20側に凹凸構造を設ける場合と比べて、加工が容易であり、かつ、凹凸構造の設計変更を行いやすい。【選択図】図5

Description

本発明は、車両の内部に配置される吸音構造に関する。
従来、車両の内部には、インストルメントパネル、センターコンソール、インストルメントパネル内に配置される空調用ダクト、車両のドアの内面部品等、多くのブロー成形品が用いられている。
車両の内部に配置されるブロー成形品の一例である空調ダクトについては、例えば、特許文献1に記載されている。
特開2003−341340号公報
乗用車、工事用車両および農業用車両等の車両には、車両内の静音化のための種々の工夫がなされている。特に、近年では、車両内をより静音化したいという要求が高まっている。しかしながら、従来の構成に加えて、新たな吸音構造を追加すると、部品点数が増加するとともに、車両内空間が狭くなるという問題がある。このため、従来車両内で用いられている部材を活用して吸音構造を構成することにより、部品点数の増加を最小限に留めることが望ましい。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、従来車両内で用いられているブロー成形品を利用した効率のよい吸音構造を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本願の第1発明は、車両の内部に配置され、前記車両内の空間における騒音を低減する吸音構造であって、ブロー成形品である本体部と、前記本体部の外表面の少なくとも一部を覆う吸音部材と、を有し、前記吸音部材は、前記本体部に対向する面である対向面の少なくとも一部に、凹凸形状を有する第1凹凸構造を有する。
本願の第2発明は、第1発明の吸音構造であって、前記本体部は、その外表面に、凹凸形状を有する第2凹凸構造を有し、前記第2凹凸構造の少なくとも一部は、前記吸音部材に覆われる。
本願の第3発明は、第1発明または第2発明の吸音構造であって、前記本体部は、前記車両のインストルメントパネル内に配置され、内部を気体が通過するダクトである。
本願の第1発明から第3発明によれば、第1凹凸構造により、本体部と吸音部材との間に空気層が介在する。これにより、吸音性能が向上する。また、吸音部材側に凹凸構造を設ければ、本体部側に凹凸構造を設ける場合と比べて、加工が容易であり、かつ、凹凸構造の設計変更を行いやすい。
特に、本願の第2発明によれば、本体部側と吸音部材側との両方に凹凸構造を設けることによって、設計上の自由度が高まる。
特に、本願の第3発明によれば、ユーザーに視認されにくい場所に吸音構造が設けられる。
第1実施形態に係るダクトの上面図である。 第1実施形態に係るダクトの下面図である。 第1実施形態に係るダクトの一部の斜視図である。 第1実施形態に係るダクトの一部の分解斜視図である。 第1実施形態に係るダクトの長手方向に直交する断面図である。 吸音構造における吸音波長を示した概略図である。 変形例に係るダクトの吸音部材の部分斜視図である。 変形例に係るダクトの吸音部材の部分斜視図である。 変形例に係るダクトの吸音部材の部分斜視図である。 変形例に係るダクトの吸音部材の部分斜視図である。 変形例に係るダクトの吸音部材の部分斜視図である。 変形例に係るダクトの吸音構造の部分断面図である。 変形例に係るダクトの吸音構造の部分断面図である。 変形例に係るダクトの吸音構造の部分断面図である。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<1.第1実施形態>
<1−1.ダクトの構成について>
まず、本発明の第1実施形態に係る吸音構造100を含むダクト1の大まかな構成について、図1を参照しつつ説明する。図1は、ダクト1の下面図である。図2は、ダクト1の上面図である。このダクト1は、乗用車のインストルメントパネルの内部(裏側)の空間に配置される。ダクト1は、インストルメントパネルの裏側に配置されたエアーコンディショナーの吐出口と、インストルメントパネルに設けられた空気の吹き出し口とを連通させる。エアーコンディショナーの駆動時には、エアーコンディショナーから供給された空気が、ダクト1を通って、インストルメントパネルの吹き出し口から運転席および助手席に向かって吐出される。
なお、ダクト1が配置されるインストルメントパネルの裏側の空間は密閉されておらず、運転席および助手席が配置されるインストルメントパネルの表側の空間と連通している。このため、ダクト1の表面に吸音構造を設けることにより、運転席および助手席が配置される車内空間の騒音が低減される。
図1に示すように、ダクト1は、本体部20と、吸音部材30とを有する。吸音部材30は、本体部20の外表面の少なくとも一部を覆う。
本体部20は、ブロー成形品である。ブロー成形とは、樹脂成形の手法の1つであり、中空成形あるいは吹込み成形とも呼ばれる。本体部20は、樹脂材料を溶かしてパイプ状にしたパリソンを金型で挟み込み、中に空気を吹き込むホットパリソン法によって成形される。
図1および図2に示すように、本体部20は、第1管状部21、第2管状部22、第3管状部23および第4管状部24を有する。これらの4つの管状部21〜24は、それぞれ、一端から他端まで管状に延びる通気管である。4つの管状部21〜24の内部空間は、互いに連通していない。4つの管状部21〜24の一端は、1か所に集まっている。一方、4つの管状部21〜24の他端は、それぞれ異なる位置へと延びている。
以下では、第1管状部21について、一端の開口を第1給気口211、他端の開口を第1排気口212と称する。また、第2管状部22について、一端の開口を第2給気口221、他端の開口を第2排気口222と称する。また、第3管状部23について、一端の開口を第3給気口231、他端の開口を第3排気口232と称する。また、第4管状部24について、一端の開口を第4給気口241、他端の開口を第4排気口242と称する。
第1給気口211、第2給気口221、第3給気口231および第4給気口241は、順に連続して並んでいる。すなわち、給気口211,221,231,241付近において、第1管状部21、第2管状部22、第3管状部23および第4管状部24は、隣同士に連結されている。4つの給気口211,221,231,241は、いずれも、下方に向かって開口している。
第1排気口212、第2排気口222、第3排気口232および第4排気口242は、互いに間隔を空けて配置される。すなわち、第1管状部21、第2管状部22、第3管状部23および第4管状部24は、一端側から他端側に向かうにつれて互いに離れる。4つの排気口212,222,232,242は、いずれも、水平方向に向かって開口している。
第1給気口211、第2給気口221、第3給気口231および第4給気口241は、エアーコンディショナーの吐出口に接続される。一方、第1排気口212、第2排気口222、第3排気口232および第4排気口242は、インストルメントパネルに設けられた吹き出し口に接続される。
エアーコンディショナーの駆動時には、エアーコンディショナーの吐出口から、給気口211,221,231,241を介して各管状部21,22,23,24へ、温度が調整された空気が供給される。そして、排気口212,222,232,242を介して運転席および助手席が配置される空間へ、当該空気が供給される。
本体部20の外表面の少なくとも一部は、吸音部材30によって覆われている。本実施形態では、本体部20下面および側面の一部が吸音部材30によって覆われている。吸音部材30は、本体部20の外表面に対して、例えば接着剤や固定部材により、固定されている。本実施形態では、第1凹凸構造40と吸音部材30とによって、車両内の騒音を低減する吸音構造100が構成される。吸音構造100の詳細については、後述する。
なお、本実施形態のダクト1では、吸音部材30が本体部20の下面および側面の一部に配置されているが、本発明はこれに限られない。吸音部材30は、本体部20の上面、下面、側面のいずれの場所に配置されてもよいし、屈曲部に配置されてもよい。
<1−2.吸音構造について>
次に、吸音構造100の構成について、図3〜図5を参照しつつ、説明する。図3は、ダクト1の一部の斜視図である。図4は、ダクト1の一部の分解斜視図である。図5は、ダクト1の長手方向に直交する断面における断面図である。なお、図3および図4は、ダクト1のうち、第1管状部21が真っ直ぐに伸びている部分のみを切断して示したものである。
図3および図4に示すように、吸音部材30は、本体部20の外表面の少なくとも一部を覆う。具体的には、吸音部材30は、本体部20の下面の一部と、側面の一部とを覆っている。吸音構造100は、本体部20と、本体部20の外表面を覆う吸音部材30とにより構成される。
吸音部材30は、弾性変形可能な板状の部材であり、例えば、ウレタン系やポリエステル系等の発泡性樹脂系吸音材、あるいは、グラスウールやロックウール等の繊維系吸音材が用いられる。本実施形態では、吸音部材30として、板状の発泡ウレタンが用いられる。
図4および図5に示すように、吸音部材30の一方側の面は、本体部20に対向する対向面31である。また、吸音部材30の他方側の面は、本体部20に固定した際に外側に露出する外表面32である。吸音部材30は、対向面31に、凹凸形状を有する第1凹凸構造40を有する。第1凹凸構造40は、複数の凹部または複数の凸部を有する。
図4に示すように、本実施形態の第1凹凸構造40は、複数の凸部41および複数の凹部42により構成される。本体部20の延びる方向に沿って延びるリブ状の凸部41と、本体部20の延びる方向に沿って延びる溝状の凹部42とが交互に配置される。
このような第1凹凸構造40を有する対向面31が本体部20の外表面に固定されると、凸部41の少なくとも一部が本体部20の外表面と接する。また、凹部42を構成する吸音部材30の表面と本体部20の外表面との間に、空気層400が形成される。
第1凹凸構造40を、1つの大きな凹みで構成した場合であっても、空気層を形成することは可能である。本実施形態では、第1凹凸構造40を、複数の凸部41および複数の凹部42で構成することにより、吸音部材30の剛性を向上できる。また、図5に示すように、凹部42を形成する吸音部材30の厚みが薄い部分をリブ状の凸部41で支持することができる。したがって、吸音部材30が撓んで、空気層400の厚みが減少することを抑制できる。
本実施形態では、凸部41における吸音部材30の厚みが10mmであり、凹部42における吸音部材30の厚みが5mmである。すなわち、凹部42内に形成される空気層400の厚みと、空気層400の外側に配置された吸音部材30の厚みとがいずれも約5mmである。図6は、吸音構造100における吸音波長を示した概略図である。
このように、本体部20と吸音部材30との間に空気層400が介在することにより、単に吸音部材30を本体部20の外表面に固定した場合と比べて、吸音性能が向上する。
このとき、この吸音構造100のように、吸音部材30側に凹凸構造を設けて空気層400を構成すれば、本体部20側に凹凸構造を設ける場合と比べて、凹凸構造の加工が容易である。
また、凹凸構造の設計変更を行う場合に、本体部20側に凹凸構造を設ける場合には、金型を作り直す必要が生じる。これに対し、吸音部材30側に凹凸構造を設ける場合には、設計変更を行いやすい。
また、仮に、本体部20側に凹凸構造を設けようとすると、本体部20を製造する際に金型を抜く方向によって、凹凸構造を設けにくい箇所がある。また、凹凸構造の形状にも製造上の制限が生じる。さらに、本体部20に凹凸構造を設けることにより、本体部20の内部を通過する気流に対する空気抵抗が増加する虞がある。これに対し、吸音部材30側に凹凸構造を設ければ、これらの問題が生じることがない。
図6には、空気層400のある場所において、本体部20の外表面で反射される3種類の音S1,S2,S3の波形が、2点鎖線で模式的に示されている。図6に示す音S1,S2,S3はいずれも、ダクト1の外から吸音部材30を通って空気層400内に入射され、本体部20の外表面において垂直に反射した音の波形である。ただし、音S1,S2,S3は、互いに波長が異なる。音S1は、波形の腹部分が吸音部材30の対向面31側の表面と一致している。音S2は、波形の腹部分が吸音部材30の厚みの中心と一致している。音S3は、波形の腹部分が吸音部材30の外表面32と一致している。
第1凹凸構造40および吸音部材30で構成される吸音構造100は、本体部20の外表面で反射する音の波形の腹部分が吸音部材30と重なる場合に、効果的に音を吸収することができる。このため、図6に示す例では、音S1よりも波長が長く、音S3よりも波長が短い音を、効果的に吸収することができる。また、図6に示す例では、効果的に吸収できる音域は、音S2の波長を中心とした周波数帯域となる。
このため、効果的に吸収できる音域の波長の最小値をλ1、当該音域の最大値をλ2とすると、λ1およびλ2と空気層400の厚みLと吸音部材30の厚みUとの関係は、以下のように表される。
λ1=4*L
λ2=4*(L+U)
このため、予め吸音対象の波長帯域λ1〜λ2が既知である場合、空気層400の厚みLと吸音部材30の厚みUとを、以下のように設定することができる。
L=λ1/4
U=λ2/4−L
このように、吸音部材30の厚みや凹部42の深さ等を変更することにより、吸音対象の波長帯域を容易に変更することができる。
本実施形態では、L=5mm、U=5mmであるため、効果的に吸収できる音域の波長の最小値はλ1=20mm、最大値はλ2=40mmとなる。すなわち、効果的に吸収できる音域の周波数帯域は、8.5kHz〜17kHzとなる。
逆に、エンジン車における主たる騒音の周波数帯域である2kHz〜5kHzに対して効果的に吸音するような設計を考えると、λ1=68mm、λ2=170mmとなる。このため、L=17mm、U=25.5mmとすれば、目的の周波数帯域の騒音を効果的に吸収することができる。
なお、本体部20の外表面に微小な凹凸形状が設けられていてもよい。また、本体部20の外表面が粗面であってもよい。このようにすれば、吸音部材30を通過して本体部20の外表面に入射した音が本体部20の外表面において乱反射されるため、より効率よく音を吸収できる。
車両の内部に露出する部分には、ブロー成形品等の樹脂製品が用いられることが多くある。このようなブロー成形品を用いて吸音構造を構成することにより、部品点数としては吸音部材を追加するだけで、効率のよい吸音構造を実現することができる。
特に、本実施形態では、吸音構造100がインストルメントパネル内のダクト1に設けられる。ダクト1は、通常ユーザーから視認されにくいものの、車両の内部空間と繋がったインストルメントパネル内の空間に配置される。このため、ダクト1の表面に吸音構造100を設けることにより、ユーザーに視認される車室の美観を損ねることなく、車両の内部の騒音を低減できる。
<1−3.凹部(溝)の底面形状について>
続いて、第1凹凸構造40の凸部41および凹部42の形状について、図7〜図12を参照しつつ説明する。図7〜図11は、変形例に係る吸音部材30A〜30Eの一部の斜視図である。図12は、変形例に係る吸音構造100Fの部分断面図である。なお、図7〜図12の例の吸音部材30A〜30Fは、第1実施形態の図3〜図5に示す吸音部材30に代えて、図3〜図5に示す本体部20の一部に対して固定して使用するものであり、第1実施形態に示す吸音部材30とおおよその大きさが同じである。
上述した第1実施形態では、第1凹凸構造40の凸部41および凹部42は、本体部20の延びる方向に沿って真っすぐに延びていた。しかしながら、本発明はこれに限られない。
図7の例の吸音部材30Aでは、第1凹凸構造40Aは、複数のリブ状の凸部41Aと、複数の溝状の凹部42Aとにより構成される。凸部41Aおよび凹部42Aはそれぞれ、本体部の延びる方向に沿って蛇行した形状をしている。図7の例のように、第1凹凸構造を構成する凸部および凹部がそれぞれリブ状および溝状である場合に、凸部および凹部の進行方向は一定でなくてもよい。
図8の例の吸音部材30Bでは、第1凹凸構造40Bは、複数のリブ状の凸部41Bと、複数の溝状の凹部42Bとにより構成される。凸部41Bおよび凹部42Bはそれぞれ、本体部の延びる方向に沿って配置される。凸部41Bおよび凹部42Bはそれぞれ、その幅が滑らかに増減を繰り返す。図8の例のように、第1凹凸構造を構成する凸部および凹部がそれぞれリブ状および溝状である場合に、凸部および凹部の幅は一定でなくてもよい。
図9の例の吸音部材30Cでは、第1凹凸構造40Cは、複数のリブ状の凸部41Cおよび複数の溝状の凹部42Cにより構成される。凸部41Cおよび凹部42Cはそれぞれ、本体部の延びる方向に直交する方向に延びる溝状である。図9の例のように、第1凹凸構造を構成する凸部および凹部がそれぞれリブ状および溝状である場合に、凸部および凹部の進行方向は、本体部の向きや位置によって限定されなくてもよい。
図10の例の吸音部材30Dでは、第1凹凸構造40Dは、格子状に配置された複数の溝状の凹部42Dと、凹部42D同士の間において突出する凸部41Dとにより構成される。また、図11の例の吸音部材30Eでは、第1凹凸構造40Eは、大きな凹みである凹部42Eと、凹部42E内に間隔をあけて配置される円柱状の凸部41Eとにより構成される。図10の例および図11の例のように、第1凹凸構造を構成する凸部および凹部は、必ずしもリブ状および溝状でなくてもよい。
図12の例の吸音部材30Fでは、第1凹凸構造40Fは、複数の曲面状の凸部41Fと、複数の曲面状の凹部42Fとにより構成される。互いに隣合う凸部41Fと凹部42Fとは、滑らかに繋がっている。図12の例のように、第1凹凸構造を構成する凸部における吸音部材の厚みと、第1凹凸構造を構成する凹部における厚みとは、必ずしも略一定でなくてもよい。
<2.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
図13は、変形例に係る吸音構造100Gの部分断面図である。図13の例の吸音構造100Gでは、管状の本体部20Gの上面、下面および両側面を含むほぼ全周に吸音部材30Gが配置されている。このように、本体部の外表面のより多くの領域を吸音部材30Gで覆うことにより、より吸音性能が向上する。
また、図13の例の吸音構造100Gでは、第1凹凸構造40Gを構成する複数の凹部42Gの深さがその場所によって異なる。このように、第1凹凸構造40Gにおける凹部の深さ、凹部における吸音部材の厚み、凸部における吸音部材の厚み等の設計上の長さは、自由に設定しうる。
また、図14は、変形例に係る吸音構造100Hの部分断面図である。図14の例の吸音構造100Hでは、管状の本体部20Hの上面、下面および両側面を含む全周を、吸音部材30Hが覆う。また、本体部20Hが、その外表面に、凹凸形状を有する第2凹凸構造50Hを有する。具体的には、管状の本体部20Hの上面および下面にそれぞれ第2凹凸構造50Hが設けられている。第2凹凸構造50Hはそれぞれ、溝状の本体側凹部51Hを複数有する。図14には、本体部20Hの上面に配置された3つの本体側凹部51Hと、本体部20Hの下面に配置された3つの本体側凹部51Hとが示されている。
第2凹凸構造50Hの複数の本体側凹部51Hはそれぞれ、管状の本体部20Hの延びる方向に沿って溝状に延びる。これにより、凹部51H部分が本体部20Hの内部に突出することにより、本体部20H内を通過する気流に対する空気抵抗の増大を最小限に留めている。
また、図14の例の吸音構造100Hでは、吸音部材30Hの対向面31Hが、凹凸形状を有する第1凹凸構造40Hを有する部分と、第1凹凸構造40Hを有していない平坦な部分とを含む。対向面31Hのうち、第1凹凸構造40Hを有していない平坦な部分が、本体部20Hの第2凹凸構造50Hを有する上面および下面と対向するように配置される。これにより、第2凹凸構造50Hの少なくとも一部は、吸音部材30Hに覆われている。その結果、第2凹凸構造50Hの本体側凹部51Hと吸音部材30Hとの間に空気層500Hが形成される。したがって、本体部20Hの上面側および下面側において、外部の騒音を効率良く吸音することができる。
また、対向面31Hのうち、第1凹凸構造40Hを有する部分が、本体部20Hの外表面が平坦な両側面と対向するように配置される。これにより、本体部20Hの外表面と吸音部材30Hの凹部42Hとの間に空気層400Hが形成される。その結果、本体部20Hの両側面側において、外部の騒音を効率良く吸音することができる。
図14の例のように、本体部側と、吸音部材側との両方に凹凸構造が設けられてもよい。このようにすれば、本体部において凹凸構造を設けにくい部分について、吸音部材側に凹凸構造を設けることができる。このように、本体部側と吸音部材側との両方に凹凸構造を設けることによって、設計上の自由度が高まる。
また、上記の第1実施形態のダクト1は、4つの管状部21〜24を有していた。しかしながら、ダクト1が有する管状部の数は、1〜3つであってもよく、5つ以上であってもよい。
また、上記の実施形態の吸音構造は、インストルメントパネル内に配置されるダクトの表面に設けられていたが、本発明はこれに限られない。本発明の吸音構造は、例えば、インストルメントパネルの外表面および内表面、グローブボックスの内表面および外表面、センターコンソールの側面等に設けられてもよい。また、本発明の吸音構造は、車両の天井面や底面、車両のドアの内面等に設けられてもよい。
また、吸音構造の細部の構成については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
1 ダクト
20,20F,20G 本体部
30,30A,30B,30C,30D,30E,30F,30G,30H 吸音部材
31,31H 対向面
32 外表面
40,40A,40B,40C,40D,40E,40F,40G,40H 第1凹凸構造
41,41A,41B,41C,41D,41E,41F 凸部
42,42A,42B,42C,42D,42E,42F,42G,42H 凹部
50H 第2凹凸構造
100,100G,100H 吸音構造
400,400H,500H 空気層

Claims (3)

  1. 車両の内部に配置され、前記車両内の空間における騒音を低減する吸音構造であって、
    ブロー成形品である本体部と、
    前記本体部の外表面の少なくとも一部を覆う吸音部材と、
    を有し、
    前記吸音部材は、前記本体部に対向する面である対向面の少なくとも一部に、凹凸形状を有する第1凹凸構造を有する、吸音構造。
  2. 請求項1に記載の吸音構造であって、
    前記本体部は、その外表面に、凹凸形状を有する第2凹凸構造を有し、
    前記第2凹凸構造の少なくとも一部は、前記吸音部材に覆われる、吸音構造。
  3. 請求項1または請求項2に記載の吸音構造であって、
    前記本体部は、前記車両のインストルメントパネル内に配置され、内部を気体が通過するダクトである、吸音構造。
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