JP5264462B2 - ダクトの騒音低減構造 - Google Patents

Description

本発明は、ダクトの騒音低減構造の技術分野に属する。

従来では、ダクトの内部の内壁に吸音材を配置している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００８−１４５６５号公報（第２−７頁、全図）

しかしながら、従来にあっては、吸音材を内壁の全面に貼り付けているため、部品費と作業費が高いものであった。また、上面側の吸音材が剥がれると流路を塞ぐ場合があった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、コストを抑制しつつ、確実な流路の確保を行うことができ、充分な吸音を行うことができるダクトの騒音低減構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、横方向へ伸長する通路の両端の一方を上方へ向かうよう曲げ、他方を下方へ向かうように曲げた内部通路を有するダクトの騒音低減構造であって、前記ダクトの横方向へ伸長する通路の一部に配置され、吸音する材質で設けられた吸音材を備え、前記ダクトの内部通路を上方へ曲げた湾曲部分の内側と、下方へ曲げた湾曲部分の内側を結ぶ第１直線を設定し、第１直線を前記内部通路の上壁への入射として、反射する直線を第２直線として設定し、前記吸音材は、上端の横方向の両端の一方が前記第１直線上に位置するか、前記第１直線を遮るように位置し、他方が前記第２直線上に位置するか、前記第２直線を遮るように位置するよう配置するとともに、前後方向の少なくとも一方の側面の外側に側方通路を形成し、前記前後方向の側面を前記側方通路に面するようにした、ことを特徴とする。

よって、本発明にあっては、コストを抑制しつつ、確実な流路の確保を行うことができ、充分な吸音を行うことができる。この場合、空気を静音な駆動により充分に流すことができるよう通路の確保を行いつつ、適度な間隔にして、この面によって吸音を行うようにして、充分な吸音を行うことができる。

以下、本発明のダクトの騒音低減構造を実現する実施の形態を、請求項１，２，３に係る発明に対応する実施例１及び実施例３と、請求項１，２，３，４に係る発明に対応する実施例２に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１では、ダクトの騒音低減構造を車両の駆動用のバッテリを冷却するための空気を送るダクトに用いたものを例に説明する。
図１は実施例１のバッテリ冷却装置の説明図である。
バッテリ冷却装置１は、吸引ダクト２、吸気ダクト３、ブロワ４、吸気ダクト５、バッテリ６、排気ダクト７を備えている。
吸引ダクト２は、車室内の後部座席の後方に位置し、車室内外を仕切るリヤパーセルＲに設けられ、上端部の吸引口２１を車室内に開口し、下端部をトランクルームＴ内部に位置させる。

吸気ダクト３は、上端部を吸引ダクト２の下端部に接続し、この部分から左右方向でやや斜め下方に空気を送る部分と、そこから下方へ向かう下端部を備えている。吸気ダクト３の詳細は後述する。
ブロワ４は、吸入口を吸気ダクト３の下端部に接続し、横方向に送気口を設けている。そして、ファンの駆動により強制的に吸入口から空気を吸い込み、送気口から送気を行う。
吸気ダクト５は、側方から空気を吸い込む開口を有する上端部と、これをＵ字状にターンさせる部分と、上端部の下方で側方に空気を送り出す開口を有する下端部を備えている。そして、上端部はブロワ４の送気口へ接続する。

バッテリ６は、車両の駆動に用いられるバッテリであり、数百Ｖの電圧を蓄える強電バッテリである。そして、バッテリ６はケースの内部に強電バッテリを有する構造であり、側面の上部に吸入口を備え、吸入口の下方で側面の下部に排出口を備えている。そして、この吸入口に吸気ダクト５の送気口を接続する。
排気ダクト７は、吸入口をバッテリ６の排出口に接続し、ダクトの排出口をトランクルームＴの内部に開放したダクトである。なお、排出口はトランクルームＴの外部であってもよい。

次に吸気ダクト３の詳細構造について説明する。
図２は実施例１における吸気ダクトの平面図である。図３は実施例１における吸気ダクトの正面図である。図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。図５は図２のＡ−Ａ断面図である。
吸気ダクト３は、吸気口部３１、通路部３２、袋部３３、排気口部３４を備え、断面を略矩形とし、クランク状の通路を持つダクトである。
吸気口部３１は、上下に伸長するダクト部分であり、上端を外部に開放して、吸引ダクト２への接続部分とする。
通路部３２は、吸気口部３１の下端を左右方向に向かうようターンさせ、そこから左右方向に伸長するダクト部分であり、さらに後端部分では、排気口部３４の上端へ向かうよう下方へターンさせる形状である。なお、通路部３２の排気口部３４の側、つまり下流側では、図２に示すように車両の前後方向の位置をオフセットするようにカーブさせている。
袋部３３は、通路部３２の下面を下方へ膨らませた形状の部分である。
排気口部３４は、上下に伸長するダクト部分であり、下端を外部に開放して、ブロワ４への接続部分とする。

次に吸気ダクト３への吸音材８の配置構造について説明する。
実施例１の吸気ダクト３には、吸音材８を配置している。吸音材８は、スポンジやフェルトなどの材質が用いられ、長方体形状、つまり厚みのある板形状とする。
この吸音材８は、図４、図５に示すように、袋部３３に載置して固定する。
さらにここで、吸音材８の配置構造を説明するため、吸気ダクト３について、通路部３２の上壁部分を、上壁部分３２１とする。そして、通路部３２の上壁部分３２１を吸気口部３１へターンさせる湾曲部分を上壁ターン部３２２とする。
また、袋部３３から排気口部３４へターンさせる湾曲部分を下方ターン部３４１とする。

そして、上壁ターン部３２２の湾曲と下方ターン部３４１の湾曲の接線を設定して、ラインＡ１とする。なお、ラインＡ１は数学上の厳密な接線でなくてよい。そのため、以下に説明を加えておく。
言い換えて説明すると、排気口部３４側から吸気口部３１を臨む場合に、下方ターン部３４１の湾曲と上壁ターン部３２２の湾曲が重なるように見て、これを結ぶ線をラインＡ１とする。

このラインＡ１に対して、吸音材８は、その上側で流れの下流側となる角部がこのラインＡ１と接するか、ラインＡ１を遮る位置となる配置にする。実施例１では、角部がラインＡ１と接する位置にしている。この点をポイントＰ１とし、図５に図示する。
次に、ラインＡ１を入射と考え、入射角と同じ反射角で反射する線をラインＡ２と設定する。そして、ラインＡ２に対して、吸音材８は、その上側で流れの上流側となる角部がこのラインＡ２と接するか、ラインＡ２を遮る位置となる配置にする。実施例１では、角部がラインＡ２と接する位置にしている。この点をポイントＰ２とし、図５に図示する。

次に吸音材８の幅方向の配置構造について説明する。
吸気ダクト３は、通路部３２、袋部３３の部分の断面形状を丸みのある略矩形としている。概ね一定の板厚で形成するため、内側通路、外周、ともにこの形状となる。
そして、吸音材８の幅方向では、この通路部３２及び袋部３３の内壁に対して、間隙を有する吸音材８の大きさ、配置とする。つまり図４に示すように、通路部３２及び袋部３３の幅方向の距離を幅Ｂ１とし、吸音材８の幅を幅Ｂ２とすると、幅Ｂ１>幅Ｂ２となるようにし、両側それぞれに間隙を設ける。
尚、吸音材を片側に寄せ、片側に間隙を設けるようにしても良い。
この間隙は空気通路となる。これを側方通路３２３とする。
さらに、この幅Ｂ１を１００％として、これに対して吸音材８の幅Ｂ２は、７５±５％の幅にする。

作用を説明する。
[コストを抑制しつつ、確実に流路を確保する作用]
実施例１では、吸気ダクト３に対して、長方体の吸音材８を袋部３３の１箇所に貼り付けるだけであり、吸音材８のコスト及び作業コストを非常に抑制する。
さらに、吸気ダクト３の通路部３２の下面に形成された袋部３３への貼り付けは、ダクト内部の下面への貼り付けであり、接合が剥がれたとしても、下方へ膨らませた形状の袋部３３へ位置し、通路部３２を塞くことがない。また、通路部３２の通路断面積を極端に狭くしてしまうようなこともない。

実施例１では、このように吸音材８を１箇所にするが、効果的に吸音を行う位置に配置することにより充分な吸音を行う。
バッテリ冷却装置１は、後部座席の後ろ側のリヤパーセルＲから車室内空気を冷却風として取り込むため、ブロワ４の作動音や冷却風の風切り音等は、後部座席の乗員に伝わりやすい特性を持つ。
例えば、ブロワ４から発せられた音が、排気口部３４から吸気ダクト３の内部へ左右方向に角度小さく進み、下方ターン部３４１に当接、反射せずに吸気口部３１へ向かおうとした場合、実施例１の吸気ダクト３では、ラインＡ１に角部が位置するように吸音材８が配置されているため、ラインＡ１と左右方向のなす角より小さい角度で進む音はそのほとんどが吸音材８に衝突し、吸音されることになる。

また、ブロワ４から発せられた音が、排気口部３４から吸気ダクト３の内部へ、ラインＡ１と左右方向のなす角より大きい角度で進む場合には、通路部３２の上壁部分３２１で反射して進むことになる。すると、そのほとんどが吸音材８に衝突し、吸音されることになる。例えば、通路部３２の上壁部分３２１で反射することにより、吸音材８を越えようとする場合、ラインＡ１と左右方向のなす角より大きい角度となると、吸音材８の上面に必ず衝突する。ラインＡ１よりわずかに大きい角度で進み、吸音材８のポイントＰ１に衝突しない場合も、上壁部分３２１あるいは上壁ターン部３２２で反射した音は、ラインＡ１が反射したラインＡ２より角度がわずかでも大きいため、吸音材８のポイントＰ２近傍に衝突し、吸音される。
このように実施例１では、ブロワ４から発せられた音のほとんどが吸音材８に当接するように配置することにより、効率よく吸音を行う。

また、実施例１では、図４に示すように、通路部３２及び袋部３３の幅に対して、両側に間隙を設けるように吸音材８を設けている。
これにより、吸音材８の取り付け作業は非常に容易になる。
実施例１のバッテリ冷却装置１では、図示しないコントローラにより、バッテリ６の冷却を温度や電流、電圧を検出して、必要な量の冷却が行われるようブロワ４が駆動制御される。バッテリ冷却装置１では、この冷却を車両の空調装置で空調される車室内の空気を導入して行う。

そのため、冷却を強く行うためには、多くの空気を吸引するよう制御される。そのため、吸音材８の容積を大きくしすぎれば、損失係数を含め実質的な流路が減ることによりブロワ４の駆動速度を速めることになる。その度合いによっては、ブロワ４の駆動速度を速めたことにより、その作動音が増加することになり、バッテリ冷却装置１としては、静粛性が低下することになる。
また、吸音材８が空気通路の内部に面する表面積を増加させることは、吸音する面積が増加するため、吸音効果を高めることになる。しかし、側方通路３２３の幅を大きくしすぎると、吸音材８に衝突することなく通過する音を増加させることになる。

そのため、実施例１では、吸音材８の幅Ｂ２について、通路部３２及び袋部３３の幅Ｂ１との比率をブロワ４の制御を実車に近い制御を行うようにして、実験で求めている。言い換えると、側方通路３２３の幅を実験で求めている。
図６は実施例１におけるダクト流路幅に対する吸音材の幅の比率と騒音低減効果の関係を示すグラフ図である。
吸音材８の幅Ｂ２の幅Ｂ１に対する比率では、およそ７５％でピークを迎え、それ以降は、騒音低減効果が低下していく。この特性は、緩やかにピークを向かえる。そのため、騒音低減効果の高い部分はこの特性曲線が緩やかな７５％±５％にするのが望ましい。これにより、さらに音が乗員に伝わることを抑制する効果を高める。

つまり、実施例１では、幅Ｂ１に対して吸音材８の幅Ｂ２を７５％±５％にすることにより、最も効果を得られ、寸法変化等に対して特性が極端に変化しない範囲にして、ブロワ４が静音に駆動でき、且つ音が乗員に伝わることを抑制する効果を高める。

実施例１の吸気ダクト３では、このように、コストを抑制し、ダクト通路の下面のみに吸音材８を設け、効果的に吸音を行う。この吸音構造によって、充分な効果があることを説明する。
図７は実施例１における吸気ダクトの吸音効果を確認した音測定データの周波数特性を示すグラフ図である。
図７において、符号１００で示す線は吸音材８のない吸気ダクト３の音データであり、符号１０１で示す線は実施例１の吸音材８を設けた状態の吸気ダクト３の音データである。図７から明らかなように、吸音材８により車両の走行で走行音にまぎれにくく、乗員に伝わりやすい高い周波数の音が効果高く吸音されている。

効果を説明する。
実施例１のダクトの騒音低減構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)横方向へ伸長する通路部３２の両端の一方を上方へ向かうよう曲げて吸気口部３１とし、他方を下方へ向かうように曲げて排気口部３４とする内部通路を有する吸気ダクト３の騒音低減構造であって、吸気ダクト３の横方向へ伸長する通路部３２の袋部３３に配置され、吸音する材質で設けられた吸音材８を備え、吸気ダクト３の内部通路を上方へ曲げた上壁ターン部３２２の湾曲部分の内側と、下方へ曲げた下方ターン部３４１の湾曲部分の内側を結ぶラインＡ１を設定し、ラインＡ１を内部通路の上壁部分３２１への入射として、反射する直線をラインＡ２として設定し、吸音材８は、上端の横方向の両端の一方がラインＡ１に位置するか、ラインＡ１を遮るように位置し、他方がラインＡ２に位置するか、ラインＡ２を遮るように位置するよう配置したため、コストを抑制しつつ、確実な流路の確保を行うことができる。

(2)上記(1)において、吸音材８は、前後方向の少なくとも一方の側面の外側に側方通路３２３を形成し、前後方向の側面を側方通路３２３に面するようにしたため、空気をブロワ４が静音な駆動により充分に流すことができるよう通路の確保を行いつつ、適度な間隔にして、この面によって吸音を行うようにして、充分な吸音を行うことができる。

(3)上記(2)において、吸音材８は、前後方向の両側に側方通路３２３を形成し、吸気ダクト３の内部通路幅に対して、前後方向の吸音材８の幅を、７５±５％にしたため、ブロワ４が静音に駆動でき、且つ音が乗員に伝わることを抑制する効果を高めることができる。

実施例２は、吸気口部へのターン部に吸音材を設けるようにした例である。
構成を説明する。
図８は実施例２の吸気ダクトの一部切欠断面図である。（なお、断面線は図３のＢ−Ｂ断面線とする）図９は実施例２の吸気ダクトの断面図である。（なお、断面線は図２のＡ−Ａ断面線とする）
実施例２では、吸気口部３１の下端と左右方向に伸長する通路部３２を接続するように通路部３２を上方にターンさせた部分で、上壁ターン部３２２の外周側、つまりターン部分の外周側を下壁ターン部３２４とする。

さらに、吸気口部３１の上端開口から吸音材８の吸気口部３１側の上端の角部までの上下方向の距離を距離Ｌ１とする。また、吸気口部３１の上端開口から通路部３２の上壁部分３２１を延長した位置までの上下方向の距離を距離Ｌ２とする。
そして、この下壁ターン部３２４に沿って、所定の厚さの板形状を湾曲した形状で吸音材９を設ける。吸音材９の材質は吸音材８と同様とする。吸音材９は、下流側の端部を、吸音材８の吸気口部３１の側の端部と接触するか、近傍とし、上流側の端部を、吸気口部３１の上端開口からの上下方向の距離Ｌが距離Ｌ１及び距離Ｌ２より短くなる大きさ、形状にする。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。

作用を説明する。
実施例２では、吸音材８に加えて吸音材９を設けることにより、さらにブロワ４が発する音が車両の乗員に伝わりにくくする。
このことをさらに向上させるために、ブロワ４からの音が伝わる経路で、吸音材８を介さない経路を考える。通路部３２を排気口部３４へターンさせる部分の上側の部分、これを上方ターン部３４２とする。すると、ブロワ４から発した音が、この上方ターン部３４２の湾曲部分で反射し、通路部３２を吸音材８に衝突することなく通過し、下壁ターン部３２４で反射して吸気口部３１へ向かう経路を考えることができる。

そのため実施例２では、この下壁ターン部３２４に吸音材９を設け、さらに音の吸音を行う。また、吸音材９の上端を、距離Ｌ１及び距離Ｌ２より短くすることにより、吸音材９へ衝突せずに音がブロワ４から車室内へ向かう経路をなくし、吸音をより確実に行う。
また、吸音材９は、吸気口部３１に近い位置に吸音材９を設けるため、貼り付ける作業は非常に容易である。
また、吸音材９は、吸音材８よりも上流側、つまり車室内側に設けることにより、上記説明した経路以外で車室内側へ伝わろうとする音、及び吸音材８が吸音しきれずに伝わる音を吸音するため、さらに吸音を高めることにもなる。

効果を説明する。実施例２のダクトの騒音低減構造にあっては、上記(1)〜(3)に加えて、下記に列挙する効果を得ることができる。
(4)上記(1)〜(3)において、吸気ダクト３の通路部３２を上方へ曲げた湾曲部分の外側の下壁ターン部３２４に吸音材９を設けたため、音が乗員に伝わることを抑制する効果を高めることができる。

(5)上記(4)において、吸音材９の上流側の端部を、吸気口部３１の上端開口からの上下方向の距離が距離Ｌ１及び距離Ｌ２より短くなるようにしたため、下壁ターン部３２４で反射する音が確実に吸音材９に衝突するようにし、音が乗員に伝わることを抑制する効果を高めることを、さらに確実にすることができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。

実施例３は吸音材の下面を上方に凹ませる形状にした例である。
構成を説明する。
図１０は実施例３の吸気ダクトの構造の断面説明図である。（なお、断面線は図２のＡ−Ａ断面線と同様である）
実施例３では、吸気ダクト３に吸音材２０を設ける。吸音材２０は平板部分２０１を設け、この平板部分２０１が下面と空隙を設けるように、平板部分２０１の上流側の端部に斜め下方へ向かって傾斜した傾斜部分２０２と、平板部分２０１の下流側の端部に斜め下方へ向かって傾斜した傾斜部分２０３を設ける。
そして、平板部分２０１と傾斜部分２０２、及び傾斜部分２０３の接続部分の角部で、ラインＡ１に対するポイントＰ１、ラインＡ２に対するポイントＰ２を満たすようにする。
その他構成は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

作用を説明する。
実施例３では、平板部分２０１の下面が袋部３３との間に空隙設けるようにし、この空隙が側方通路３２３と連通するようにして、さらに空間へ面する吸音材９の表面積を増加させる。そして、吸音材自体の容積を抑制して、さらにコストへ寄与させる。
また、吸音材２０を薄肉にすることにより、吸気ダクト３の内部への挿入をより容易にして作業性をよくする。

効果を説明する。実施例３のダクトの騒音低減構造にあっては、上記(1)〜(3)に加えて、下記に列挙する効果を得ることができる。
(6)吸音材２０は、下面を凹ませて側方通路３２３と連通させたため、吸音する表面積を増加させて、音が乗員に伝わることを抑制する効果を高めることができる。

以上、本発明のダクトの騒音低減構造を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例２では、吸音材９の上流側の端部を、吸気口部３１の上端開口からの上下方向の距離Ｌが距離Ｌ１及び距離Ｌ２より短くなるようにしたが、距離Ｌが短いものであればよく、加えて距離Ｌ１及び距離Ｌ２より距離Ｌを短くすることが望ましい。例えば、通路部３２は傾斜していてもよく、この場合、上壁部分３２１の延長が吸気口部３１の開口に達する場合は、距離Ｌ２を設定することが困難となるが、距離Ｌを短くするものであればよい。

また例えば、実施例２では、吸音材８と別体で吸音材９を設けているが、一体であってもよい。

実施例１のバッテリ冷却装置の説明図である。 実施例１における吸気ダクトの平面図である。 実施例１における吸気ダクトの正面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 図５は図２のＡ−Ａ断面図である。 実施例１におけるダクト流路幅に対する吸音材の幅の比率と騒音低減効果の関係を示すグラフ図である。 実施例１における吸気ダクトの吸音効果を確認した音測定データの周波数特性を示すグラフ図である。 実施例２の吸気ダクトの一部切欠断面図である。 実施例２の吸気ダクトの断面図である。 実施例３の吸気ダクトの構造の断面説明図である。

符号の説明

１ バッテリ冷却装置
２ 吸引ダクト
２１ 吸引口
３ 吸気ダクト
３１ 吸気口部
３２ 通路部
３２１ 上壁部分
３２２ 上壁ターン部
３２３ 側方通路
３２４ 下壁ターン部
３３ 袋部
３４ 排気口部
３４１ 下方ターン部
３４２ 上方ターン部
４ ブロワ
５ 吸気ダクト
６ バッテリ
７ 排気ダクト
８ 吸音材
９ 吸音材
２０ 吸音材
２０１ 平板部分
２０２ 傾斜部分
２０３ 傾斜部分
Ｃ 車室
Ｒ リヤパーセル
Ｔ トランクルーム

Claims (3)

1. 横方向へ伸長する通路の両端の一方を上方へ向かうよう曲げ、他方を下方へ向かうように曲げた内部通路を有するダクトの騒音低減構造であって、
   前記ダクトの横方向へ伸長する通路の一部に配置され、吸音する材質で設けられた吸音材を備え、
   前記ダクトの内部通路を上方へ曲げた湾曲部分の内側と、下方へ曲げた湾曲部分の内側を結ぶ第１直線を設定し、
   第１直線を前記内部通路の上壁への入射として、反射する直線を第２直線として設定し、
   前記吸音材は、上端の横方向の両端の一方が前記第１直線上に位置するか、前記第１直線を遮るように位置し、他方が前記第２直線上に位置するか、前記第２直線を遮るように位置するよう配置するとともに、前後方向の少なくとも一方の側面の外側に側方通路を形成し、前記前後方向の側面を前記側方通路に面するようにした、
   ことを特徴とするダクトの騒音低減構造。
2. 請求項１に記載のダクトの騒音低減構造において、
   前記吸音材は、
   前後方向の両側に側方通路を形成し、前記ダクトの内部通路幅に対して、前後方向の吸音材の幅を、７５±５％にした、
   ことを特徴とするダクトの騒音低減構造。
3. 請求項１又は２に記載のダクトの騒音低減構造において、
   前記ダクトの内部通路を上方へ曲げた湾曲部分に吸音材を設けた、
   ことを特徴とするダクトの騒音低減構造。

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