JP4996535B2

JP4996535B2 - 吸音ダクト

Info

Publication number: JP4996535B2
Application number: JP2008122708A
Authority: JP
Inventors: 俊介阪田
Original assignee: Tigers Polymer Corp
Current assignee: Tigers Polymer Corp
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2028-05-08
Also published as: JP2009270782A

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。特にダクト壁面の一部を径方向外側に膨出させた拡径部（膨出部）を形成して、拡径部内部に吸音材を配設して、ダクト内部を伝播する騒音を低減する吸音ダクトに関する。

そのような吸音ダクトは、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おり、特許文献１や特許文献２に記載したようなものが知られている。

特許文献１には、自動車用エンジンの吸気ダクトの消音装置として、吸気ダクト部材に形成された膨出部内に不織布などの繊維集合体からなる吸音材をドーナツ状に配設し、吸音材の内側面を孔付きプレートで保持固定した吸気消音装置が開示されている

また、特許文献２には、車両に搭載された電池を冷却する冷却風を導通するダクトに関し、ダクト本体から径方向外側に拡張した拡張室内に樹脂発泡体からなる吸音材を収容保持した消音ダクトが開示されている。
特開平４−３１８２６９号公報特開２００７−１９２２６２号公報

しかしながら、これら従来の吸音ダクトにおいては、吸音材の保持固定や、吸音性能、そしてコストをバランスよく両立させることは容易ではなかった。即ち、特許文献１に記載された吸音ダクトにおいては、膨張部に配設した吸音材を孔付きプレートで保持固定する必要があり、コスト高であった。

また、特許文献２に記載された送風ダクトにおいては、吸音材を保持固定する部材は必要ないものの、樹脂発泡体からなる吸音材をあらかじめ所定の形状（ドーナツ形状）に加工しておく必要があった。そのため、ブロック状の吸音材から所定形状に切り出すといった加工が必要となり、吸音材のコストが上昇する他、廃材の量も多くなるため、その改善が望まれていた。特許文献２に記載された送風ダクトにおいて、板状の吸音材をドーナツ状に曲げて使用することも考えられるが、吸音材の効果を高めるためには吸音材の厚みを厚くする必要があり、そのような厚い吸音材を拡張室の内面形状に合致するよう所定の形状に曲げて使用するのは容易ではなかった。

本発明は、吸音材の取付け構造を簡素化でき、消音性能に優れ、低コスト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、特定の形状を有する略平板状の弾力性吸音材を、円筒状に曲げて、吸音材が周方向に圧縮された状態で拡張室に収容すると、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、合成樹脂製のダクト本体と、ダクト本体が径方向に拡径されて形成された拡径部内に収容保持された弾力性を有する樹脂発泡体からなる吸音材とを有する吸音ダクトであって、吸音材は、その少なくとも一方の面に凹凸を有するとともに無負荷状態で略平板状に形成され、かつ、凹凸が形成された面がダクト拡径部の内周面と対向し接触するように、略円筒状に曲げられて拡径部内に収容されるとともに、その弾力性によって自己保持性を有するように、拡径部の周方向に圧縮された状態で収容保持されていることを特徴とする吸音ダクトである。

吸音材の少なくとも一方の面に凹凸を有するかわりに、吸音材の当該面に切り込みが入れられていても良い（請求項２）。さらに、吸音材の両側端部をつき合わせて円筒状となるようにしてもよい（請求項３）。さらに、吸音材の両側端部を互いに接着して円筒状となるようにしてもよい（請求項４）。

本発明によれば、凹凸や切込みを有し、弾力性を有する平板状の樹脂発泡体を吸音材として使用し、吸音材がその弾力性によって自己保持性を有するように、吸音材が拡径部の周方向に圧縮された状態で円筒状に曲げて収容保持させたので、吸音材を保持固定する取り付け構造を簡略化することができるとともに、消音性に優れ、低コストな吸音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、吸音材の両側端部を接着して円筒状とした場合には（請求項４）、吸音材の取付け工程がより容易となるとともに、吸音材の自己保持性がさらに高められ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は本発明の吸音ダクトの構造を示す図であり、一部を断面として示す。図２には、本発明の吸音ダクトに収容保持される吸音材の形状を示す。本発明の吸音ダクトは、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る。

本発明の実施形態である吸音ダクト１は、合成樹脂（本実施形態ではポリプロピレン樹脂）により形成されたダクト本体２の内部に、樹脂発泡体からなる吸音材３を収容固定したダクトである。ダクト本体２は、その内部に空気を通流する中空の部材であり、その両端部には、前後する他のダクト部品などと接続すると共に、空気の流通経路を形成する円筒状のダクト部２２、２２が設けられており、ダクト本体２の中央部には、ダクト部２２よりも半径方向に所定寸法Ｄだけ拡径された略円筒状の拡径部２１が設けられている。吸音材３は拡径部２１の内面に沿うように収容されている。

吸音材３は、無負荷状態において図２に示すような長方形の略平板状に形成された、弾力性を有する樹脂発泡体（スポンジ）である。吸音材３の一方の面には、吸音材の厚み方向に出入りする山・谷状の凹凸が吸音材全体にわたって形成されており、吸音材３の他方の面は平面状に形成されている。吸音材３は、その弾力性を利用して円筒状に丸めた状態で、両端部が突き合わせられて拡径部２１に収容されている。

吸音材３の収容状態をさらに詳しく説明する。吸音材３は、平面状に形成された面の側が吸音ダクトの通気流路に面し、凹凸が形成された面の側が拡径部２１の内周面と対向し、かつ凹凸の先端部が拡径部内周面と接触するように、拡径部２１の内部に収容されている。吸音材３の凹凸部を含む厚みｄは拡径部の拡径寸法Ｄとほぼ等しくされており、吸音材３の平面状に形成された面が、ダクト本体のダクト部２２の内周面と滑らかに連続して、吸音ダクト１の通気経路を形成している。

さらに、吸音材３は、長さＬ０を有する辺が円周を形成するように円筒状に曲げられるが、吸音材の無負荷状態での長さＬ０は、吸音材３がダクト通気流路を形成する部分の周長（図１のＬ１）よりも長くなるように設定されており、その結果、吸音材３は、周方向に圧縮された状態で拡径部２１内に収容されている。その結果、吸音材３は、拡径部２１の内周面に向かって押し付けられるようになり、自己保持される。

吸音材３は、弾力性を有する樹脂発泡体であり、本実施形態においては、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。その他の好ましい吸音材としては、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。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、吸音材の密度は、１０〜１００ｋｇ／ｍ^３程度の範囲から選択でき、例えば、消音性を向上するためには、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。吸音材の通気度（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、消音性が向上するためには、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。

吸音材の弾力性の程度は以下のとおりである。なお、弾力性の程度は、ＪＩＳＫ６４００に準拠する硬さ測定試験による値で示し、具体的には、大きさ３８０ｍｍ×３８０ｍｍ厚み５０ｍｍの試験片を、５Ｎ荷重時の厚みを元厚として、７５％圧縮後、再度、元厚の２５％まで圧縮し、２０秒後の荷重（Ｎ）を測定することにより行う。本発明に使用する吸音材として好ましい弾力性の程度は、上記硬さで、４０〜５００Ｎであり、好ましくは１００〜３５０Ｎであり、より好ましくは１８０〜２６０Ｎである。硬さが小さすぎれば吸音材の保持力が不足することになり、硬さが大きすぎれば吸音材を拡径部に収容する作業が困難になる。

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。凹凸が形成された吸音材３は、厚板状の樹脂発泡体を所定の凹凸を有する圧縮ローラ間に通して圧縮した状態で厚み方向に切断分離し、その後圧縮状態を解除するという、いわゆるスポンジのプロファイル加工により得ることができる。所定寸法に加工した吸音材を、凹凸面の側が外側となるように円筒状に曲げて、両端部を突き合わせるように互いに接着し、円筒状の吸音材とする。しかる後に、吸音材３の持つ弾力性を利用して、ダクト本体の内部に押し込んで、拡径部２１の内部で、吸音材の円筒形状を回復させて、所定の位置・状態に吸音材３を収容し、自己保持させる。

上記製造工程において、吸音材を丸めて円筒状に接着する工程は、必ずしも必要ではなく、省略することもできるが、接着剤や粘着テープによって、円筒状に接着しておけば、吸音材の取付けが効率的に行えると共に、吸音材の自己保持性も高めることができる。

本発明の、作用効果を説明する。
本発明においては、拡径部の寸法（特にＬ１）と吸音材の寸法（特にＬ０）を調整して、吸音材３が周方向に圧縮された状態で拡径部２１内に収容されるようにしたので、吸音材３が、拡径部２１の内周面に向かって押し付けられるようになり、吸音材３が自己保持される効果が生ずる。この効果によって、吸音材を保持する保持部材を廃止したり、簡略化したりできる。

また、本発明においては、吸音材３として、少なくとも一方の面に凹凸が形成された吸音材を使用し、凹凸が拡径部内周面と対向し接触するように収容したので、消音性をたかめつつ、吸音材の保持固定を行うことができる。即ち、拡径部内周面と凹凸の間に存在する空間５が、吸音材の背後空気層として作用して吸音材の消音性能を向上させる一方、吸音性を高めるために厚い吸音材を用いても、吸音材には凹凸が設けられているので、吸音材が柔軟なものとなって、拡径部の内周面に沿った形状に吸音材を変形させて自己保持させやすくなる。

また、本発明においては、平板状に形成された樹脂発泡体を使用できるので、樹脂発泡体の加工により無用な廃材を出すことが予防され、材料を節約し、低コスト化することができる。

図３および図４には、本発明の他の実施形態を示す。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。本実施形態においては、ダクト本体２’は、ダクトの軸方向に分割された一組のダクト部材２３、２４によって構成されている。ダクト部材２３、２４は拡径部において互いに嵌合するようになっており、吸音材の設置作業がさらに容易とされている。また、本実施形態においては、ダクト本体のダクト部と拡径部は長円状の断面を有する。

本実施形態においては、図５に示したような、無負荷状態において長方形の平板状に形成された弾力性を有する樹脂発泡体（スポンジ）が吸音材３’として使用される。吸音材３’の一方の面には、吸音材の厚み方向に切り込まれた切込み３２，３２が吸音材全体にわたって形成されており、吸音材３の他方の面は平面状に形成されている。

吸音材３’は、その弾力性を利用して、切込みが入った面の側が外側となるように（長円断面の）円筒状に丸めた状態で、拡径部に収容される。吸音材３’の長さを調整して、収容された状態で吸音材３’が長円の周方向に圧縮された状態となるようにして、吸音材３’に自己保持性を持たせることは、第１の実施形態と同様である。なお、本実施形態のように、拡径部の断面形状が、直線部分と曲線部分（特に円弧部分）を有する形状である場合には、吸音材３’を曲線部分においてつなぎ合わせるように配置することが好ましく、このようにすることにより、吸音材の自己保持性を更に高めることができる。

図６には、吸音材の他の形状の例を示す。本発明に使用される凹凸が形成された吸音材としては、このように吸音材の片面に凸条と凹条とが互い違いに波型状に並んで形成された樹脂発泡体を使用することもできる。図５や図６に示したような、切れ込みや凸条・凹条が形成された吸音材を使用する場合には、切れ込みや凸条・凹条の方向が、ダクト（拡径部）の軸方向と略一致する方向で吸音材を使用することが好ましい。

以上、本発明の吸音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。

吸音材の形状としては片面が凹凸で片面が平面状であるものを例示したが、必ずしも片面が平面状である必要はなく、吸音材の両面に凹凸や切り込み、凸条・凹条を設けても良い。ただ、吸音材の吸音性能を高める観点と、ダクトの通気抵抗を低減する観点から、ダクトの通気流路に面する側の吸音材の面は、平面状・あるいは反対側の面と比べ比較的小さな凹凸や切り込み、凸条・凹条を有する面であることが好ましい。

また、上記実施形態においては、吸音材３の自己保持性だけによって吸音材３をダクトの拡径部２１に保持固定するダクト構造について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ダクト内を流れる通気の流速や、拡径部の形状、吸音材の弾力性の程度などに応じて、要求される保持固定性能が満たされるように、補助的な吸音材固定構造を付加しても良い。そのような付加的な固定構造としては、ピン状のもの、リブ状のもの、押え板状のもの、接着剤、粘着テープ、などが例示でき、特に、吸音材が円筒状に突き合わされる端部付近を固定するのが有効である。

ダクト本体２、特に拡径部２１の形状についても、種々の改変を加えることができ、実施例では略円筒状の拡径部２１について説明したが、その断面形状は、円形、長円形、Ｄ型形状、楕円形状、長方形状、三角形状などにしても良い。また、長方形状、三角形状などとした場合の角部は、吸音材３の凹凸面が沿うようにＲ付けしてもよいし、Ｒ付けせずにその部分で吸音材３が拡径部内周面のコーナー部から浮き上がるように吸音材を配置しても良い。その場合は、その空間を背後空気層として活用できる。また、拡径部２１は、ダクトの軸線方向に沿ってまっすぐに形成されていることが（即ちまっすぐな円筒状に）好ましいが、ダクトの軸線方向にそってやや湾曲した形状に形成されていても良く、本発明によれば、そのような湾曲形状の拡径部であっても、その内部に吸音材を自己保持させることができる。

また、上記実施形態では、ダクト部２２の内周面と、吸音材３のダクト内周側に配置される面が、滑らかに連続するようにするため、拡径部２１の拡径量Ｄと吸音材３の厚みｄがほぼ等しい実施形態について説明したが、必ずしもこのようにする必要はなく、ｄ＜Ｄとしても良く、拡径部が長円断面形状でダクト部が円断面形状とするなど、異なる断面形状としても良い。その際、吸音材３のダクト内周側に配置される面がダクト部２２の内周面よりも径方向外側になるように配置するのが、ダクトの通気性能向上と吸音材の保持固定の確実さの観点から好ましい。

また、ダクト本体２を形成する素材としては、合成樹脂製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。

また、ダクト本体２の構造やその製造方法も上記構造に限定されるものではなく、ダクト本体２をダクト軸方向に沿った面で半割れ状に２分割した半割体を射出成形などにより成形し、一対の半割体を、溶着・金具・係合構造などによって一体化してダクト本体２を得るようにしても良い。

本発明によれば、内部に空気を通流する一連のダクト経路に使用される吸音ダクトとして、吸音材の取付け構造を簡素化でき、消音性能に優れ、低コストな吸音ダクトが提供できる。

本発明の第１実施形態の吸音ダクト構造を示す図である。本発明に使用される吸音材の無負荷時形状を示す図である。本発明の第２実施形態の吸音ダクト構造を示す図である。本発明の第２実施形態の吸音ダクト構造を示す分解斜視図である。本発明に使用される吸音材の他の例の無負荷時形状を示す図である。本発明に使用される吸音材の他の例の無負荷時形状を示す図である。

符号の説明

１吸音ダクト
２ダクト本体
２１拡径部
２２ダクト部
３吸音材
３２切り込み
５空間

Claims

合成樹脂製のダクト本体と、ダクト本体が径方向に拡径されて形成された拡径部内に収容保持された弾力性を有する樹脂発泡体からなる吸音材とを有する吸音ダクトであって、
吸音材は、その少なくとも一方の面に凹凸を有するとともに無負荷状態で略平板状に形成され、かつ、
凹凸が形成された面がダクト拡径部の内周面と対向し接触するように、略円筒状に曲げられて拡径部内に収容されるとともに、
その弾力性によって自己保持性を有するように、拡径部の周方向に圧縮された状態で収容保持されていることを特徴とする吸音ダクト。
吸音材は、その少なくとも一方の面に凹凸を有するかわりに、吸音材の当該面に切り込みが入れられていることを特徴とする請求項１に記載の吸音ダクト
吸音材は、その両側端部をつき合わせて円筒状とされたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吸音ダクト。
吸音材は、その両側端部を互いに接着して円筒状とされたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の吸音ダクト。