JP5613099B2

JP5613099B2 - 制遮音構造体

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Publication number: JP5613099B2
Application number: JP2011094419A
Authority: JP
Inventors: 長谷川　浩一; 浩一長谷川; 幸治富山
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2031-04-20
Also published as: JP2012225280A

Description

本発明は、例えば、自動車のエンジンカバー等として採用される制遮音構造体に関するものである。

従来から、自動車のエンジン等が発する騒音を低減するために、エンジンカバー等の制遮音構造体が採用されている。この制遮音構造体は、騒音源に制遮音材（吸音材）を取り付けた構造を有しており、例えば、特開２００８−２９７９４２号公報（特許文献１）に示されたエンジンカバーでは、騒音源としてのエンジンとスキン層との間に制遮音材を配設した構造とされている。

ところで、エンジンやモータ等においては、作動時に音だけでなく熱も発生しており、この熱が廃熱として外部に放散されていたが、昨今では、環境問題への関心の高まり等を背景として、燃費性能の向上による省エネルギー化等への要求が高度化しており、廃熱の有効利用が求められている。

ところが、従来の制遮音構造体（特許文献１に記載されたエンジンカバー等）では、このような廃熱の利用は考慮されておらず、廃熱の利用を可能とする新たな構造が求められていた。

なお、特開２００５−７６５８４号公報（特許文献２）等には、エンジンの排気経路に熱電素子を有する熱電変換ユニットを配設した構造が示されている。しかしながら、熱起電力を得るために必要な温度差を維持するために特別な冷却構造（水ジャケット及び冷却水の循環経路）が必要となって構造が複雑になるという問題があった。しかも、熱電素子の発電効率を高めるためには、高温側において排気管に対して密着していると共に、低温側において水ジャケットに密着していることが求められるが、半導体で形成された脆い熱電素子を硬質の排気管に押し付けて密着させるためには、弾性的な付勢を実現するための特別な構造が必要とされることから、部品点数の増加の更なる増加を招くおそれがあった。

特開２００８−２９７９４２号公報

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、騒音源が発する音を低減するための構造を利用した部品点数の少ない簡単な構造によって、騒音源が発する熱を利用した熱起電力が効率的に発電される、新規な構造の制遮音構造体を提供することにある。

すなわち、本発明の第１の態様は、音及び熱を発する騒音源に取り付けられて該騒音源の発する音の伝達を制限する制遮音材を備えた制遮音構造体であって、前記制遮音材が弾性を有する多孔質材とされていると共に、該制遮音材が前記騒音源に重ね合わされるようになっており、該制遮音材の該騒音源への重ね合わせ面上に熱電素子が配設されて、該熱電素子が該制遮音材の弾性に基づいて該騒音源に弾性的に押し当てられるようになっていることを特徴とする。

このような第１の態様に従う構造とされた制遮音構造体によれば、従来から騒音源から発せられる音の伝達を低減するために設けられていた制遮音材が弾性を有する多孔質材とされていることにより、制遮音材の弾性に基づいて熱電素子が騒音源側に付勢されている。これにより、熱電素子の一方の面が発熱体でもある騒音源に対して弾性的に押し当てられることから、騒音源の発する熱が熱電素子の一方の面に効率的に伝達されて、熱電素子において大きな熱起電力が発電される。

しかも、熱電素子が騒音源に対して弾性的に押し当てられており、過大な力の作用によって熱電素子が破損するといった不具合も回避されることから、耐久性が確保されて安定した発電が実現される。

加えて、このような弾性的な熱電素子の騒音源に対する弾性的な押当ては、制遮音材の弾性を利用して、特別な付勢手段を設けることなく実現されている。それ故、部品点数の増加が防止されて、簡単な構造によって効率的な発電が実現される。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載された制遮音構造体において、前記制遮音材が発泡性合成樹脂で形成された基材と該基材に混合される磁性体粒子とを有しており、複数の該磁性体粒子が鎖状に繋がったクラスタを形成すると共に、該クラスタの少なくとも一部が該制遮音材と前記熱電素子との重ね合わせ方向に配向しているものである。

第２の態様によれば、発泡性合成樹脂で形成された基材を有することによって、制遮音材に対して充分な制遮音性と弾性が付与される。しかも、基材に対して熱伝導率に優れた磁性体粒子をフィラーとして混合すると共に、磁性体粒子が少なくとも一部において制遮音材と熱電素子との重ね合わせ方向に配向する鎖状のクラスタをなすようにすることによって、熱電素子の制遮音材との重ね合わせ面の熱が磁性体粒子の鎖状クラスタを通じて制遮音材の表面に伝達されて外気に放散される。これにより、多孔質で遮音性に優れる制遮音材によって、熱電素子の両面間の温度差がより大きく確保されて、熱電素子の発電効率をより向上させることができる。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載された制遮音構造体において、前記騒音源がパワーユニットとされているものである。

第３の態様によれば、作動時に高温を発するパワーユニットが騒音源とされることによって、熱電素子の両面間の温度差を得易くなって、熱起電力を効率的に得ることができる。

本発明によれば、熱電素子が騒音源に対して弾性的に押し当てられるようになっており、騒音源から熱電素子への熱の伝達効率の向上が図られて熱電素子の両面間の温度差が大きく確保されることから、熱起電力を大きく得ることができる。しかも、熱電素子の騒音源への押当てが弾性的に実現されていることから、熱電素子の損傷が防止されて、耐久性が充分に確保される。加えて、制遮音材が多孔質の弾性体とされており、その弾性を利用して熱電素子が騒音源に対して弾性的に押し当てられるようになっていることから、熱電素子を騒音源に押し当てる手段として、特別な部材を採用する必要がなく、部品点数の増加が防止される。

本発明の１実施形態としてのエンジンカバーのエンジンへの装着状態を示す縦断面図。図１に示されたエンジンカバーを示す縦断面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１，図２には、本発明に従う構造とされた制遮音構造体の１実施形態として、自動車用のエンジンカバー１０が示されている。このエンジンカバー１０は、騒音および熱を発する騒音源としてのエンジン１２（パワーユニット）に取り付けられており、エンジン１２から外部に伝達される騒音を低減するようになっている。具体的には、エンジンカバー１０は、エンジン１２に連結される支持部材１４と、支持部材１４に固着されて騒音の伝達を制限する制遮音材１６とを有している。なお、図１ではエンジンカバー１０のエンジン１２への装着状態が示されている一方、図２ではエンジンカバー１０単体が示されている。

より詳細には、支持部材１４は、硬質の合成樹脂材料で形成されており、エンジン１２の上方を覆うように配置されるカバー本体部１８と、エンジン１２とカバー本体部１８を連結する取付部２０とを有している。カバー本体部１８は、薄肉の板状とされており、エンジン１２に対して所定の距離を隔てて対向するように配置される。一方、取付部２０は、カバー本体部１８から下方に向かって突出するように一体形成されており、基端部２２（上端部）が略円柱形状とされていると共に、先端部２４（下端部）が略円筒形状とされている。

また、取付部２０の先端部２４には、ゴム弾性体等で形成された連結体２６が取り付けられている。この連結体２６は、厚肉小径の略円筒形状とされており、その外周面が段差よりも上側を小径とされた段付き形状とされている。また、連結体２６の中心孔は、下方に向かって次第に拡径するテーパ状のガイド部２８と、ガイド部２８の上方に設けられた球状拡径部３０とを有している。なお、連結体２６の内周面において、ガイド部２８と球状拡径部３０が小径円柱状の狭窄係止部３１を通じて相互に連通されていると共に、球状拡径部３０が上方に設けられた小径円柱状の連通部を通じて外部に連通されている。

そして、連結体２６は、小径の上部が取付部２０の先端部２４に嵌め込まれて、複数の取付部２０に対して１つずつ嵌着されている。なお、取付部２０の先端部２４の下端には、係止爪３２が設けられており、連結体２６の小径部分の下端において外周面に開口する係止溝３４に入り込んで係止されている。

このような構造とされた支持部材１４は、エンジン１２に対して取り付けられている。即ち、エンジン１２の上面には、ロッド状で先端部分が球状に膨らんだ連結用突起３６が形成されており、この連結用突起３６が連結体２６の中心孔に押し込まれることによって、連結用突起３６の先端部分がガイド部２８で案内されて、連結体２６の狭窄係止部３１を押し広げながら通過し、球状拡径部３０に挿入される。かかる連結用突起３６の球状拡径部３０への挿入状態において、連結用突起３６の連結体２６からの抜けが連結体２６の弾性に基づいて制限されることから、支持部材１４がエンジン１２に対して位置決めされて、支持部材１４がエンジン１２の上方を覆うように装着される。

また、支持部材１４には、制遮音材１６が固着されている。制遮音材１６は、板形状を有する多孔質のウレタンフォーム（ポリウレタン発泡体）であって、後述する熱電素子４０をエンジン１２に押し付ける際に大きく変形して熱電素子４０を損傷しない柔軟性と、熱電素子４０をエンジン１２に対する密着状態に保持し得る充分に大きな弾性とを有している。そして、制遮音材１６は、カバー本体部１８のエンジン１２に対向する面に重ね合わされて固着されている。

なお、制遮音材１６としては、一般的な発泡性合成樹脂が採用され得るが、特に特開２００７−２３０５４４号公報に示されている吸音体が好適に採用される。即ち、制遮音材１６を形成する基材としての発泡性合成樹脂（ウレタンフォーム）には、Ｆｅ₂Ｏ₃を主成分とするフェライト粉末等の磁性体粒子が混合されており、制遮音材１６の成型時に厚さ方向で磁界を形成することによって、成型された制遮音材１６において磁性体粒子が鎖状に繋げられてクラスタが形成されていると共に、そのクラスタの少なくとも一部が制遮音材１６の厚さ方向（制遮音材１６と後述する熱電素子４０の重ね合わせ方向である図１中の上下方向）に配向されている。

また、制遮音材１６の中央部分には下方に突出する柱状の突出部３８が設けられており、エンジンカバー１０のエンジン１２への装着状態において突出部３８の下面がエンジン１２の上面に対して重ね合わされている。なお、制遮音材１６は、突出部３８を外れた部分において、エンジン１２に対して所定距離を隔てて上方に離隔している。

また、制遮音材１６におけるエンジン１２に対する重ね合わせ面には、熱電素子４０が取り付けられている。熱電素子４０は、ｎ型半導体とｐ型半導体を金属板で直列に繋いだ構造を有するペルチェ素子であって、一方の面と他方の面の間に温度差が生じた場合に、ゼーベック効果に基づいて電圧が生じるようになっている。更に、熱電素子４０において直列配置されたｎ型半導体とｐ型半導体の両端に設けられる電極からは、図示しない電線が延び出しており、ゼーベック効果に基づく発生電力が電線を通じて図示しないキャパシタ等に蓄電されるようになっている。

この熱電素子４０は、略円板形状を有しており、上面が制遮音材１６の突出部３８に重ね合わされて固着されていると共に、下面がエンジンカバー１０のエンジン１２への取付けによってエンジン１２の上面に重ね合わされるようになっている。これにより、エンジンカバー１０のエンジン１２への装着状態において、熱電素子４０には、上面に制遮音材１６の熱が及ぼされると共に、下面にエンジン１２の熱が及ぼされる。

さらに、エンジンカバー１０のエンジン１２への装着状態において、熱電素子４０を取り付けられた突出部３８を含む制遮音材１６の中央部分が上下に圧縮されており、熱電素子４０が制遮音材１６の弾性に基づいてエンジン１２の上面に対して弾性的に押し当てられている。なお、熱電素子４０がエンジン１２に対して必要以上に強い力で押し付けられず且つエンジン１２に対して略隙間なく接触するように、熱電素子４０の強度等を考慮して制遮音材１６の弾性が調節されている。

そして、自動車の走行時には、エンジン１２の発する熱によって、熱電素子４０の下面が上面に比して高温となることから、熱電素子４０において熱起電力が発生して、図示しないキャパシタに蓄電される。この熱起電力は、例えば、温度センサのコントローラ等に供給されて使用される。

本実施形態のエンジンカバー１０では、制遮音材１６の弾性を利用して、熱電素子４０がエンジン１２に対して弾性的に押し当てられて密着させられている。これにより、エンジン１２の発する熱が熱電素子４０の下面に対して効率的に伝達されて、熱電素子４０の両面間での温度差が大きくなることから、熱起電力の発電量が大きくなる。本実施形態では、熱電素子４０が高温となるエンジンブロックに直接重ね合わされていることから、熱電素子４０の両面間で大きな温度差が生じて、発電量が大きく確保される。

さらに、エンジンカバー１０では、エンジン１２への連結部分（複数の取付部２０）の間に設けられた制遮音材１６の突出部３８に熱電素子４０が取り付けられている。それ故、エンジンカバー１０のエンジン１２に対する締結力が、熱電素子４０にバランス良く及ぼされることから、熱電素子４０の下面が全体に亘ってエンジン１２に押し当てられて、優れた発電効率が実現される。

また、制遮音材１６は、磁性体粒子を混合されたウレタンフォームで形成されていると共に、磁性体粒子が厚さ方向に延びる鎖状のクラスタを形成するように磁気誘導成型されている。それ故、発泡性で多孔質の制遮音材１６によって、エンジン１２の発する騒音の上方への放出が抑えられて、エンジン騒音の外部への漏れが防止されると共に、鎖状に連続した高熱伝導率の磁性体粒子のクラスタを通じて熱が厚さ方向で伝達されることから、エンジン１２の発する熱がエンジンカバー１０によって遮られることなく外部に放散される。

しかも、制遮音材１６が熱電素子４０の上面に重ね合わされていることによって、熱が熱電素子４０の上面から制遮音材１６の磁性体粒子を介して外部に放散される。このようにして、熱電素子４０の上面が外気によって冷却されて、熱電素子４０の上面の温度上昇が抑えられることから、熱電素子４０の両面間での温度差が安定して確保されて、熱電素子４０による安定した発電が実現される。

要するに、制遮音材１６が上述の如き磁気誘導発泡成型されたウレタンフォームで形成されていることによって、エンジンカバー１０の放熱性能が高められるだけでなく、熱電素子４０による発電効率の向上や発電量の安定化が実現される。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、エンジンカバー１０は、支持部材１４と制遮音材１６を有していたが、支持部材１４が省略されて制遮音材１６がエンジン１２に対してバンドや接着剤で固定されていても良い。

前記実施形態では、制遮音材１６がウレタンフォームで形成されているが、制遮音材１６の形成材料は、必要な弾性と遮音性を実現し得る多孔質体であれば、特に限定されるものではない。更に、ウレタンフォームを採用する場合には、放熱性を高めるために、混合された磁性体粒子が熱電素子４０との重ね合わせ方向で鎖状クラスタを形成しているものが望ましいが、磁性体粒子は必須ではなく、磁性体粒子等のフィラーが混合されていないウレタンフォーム等も採用され得る。

また、熱電素子４０は、必ずしも制遮音材１６の中央部分に重ね合わされていなくても良く、外周部分において下方に突出する突出部が形成されて、熱電素子４０が突出部の下面に取り付けられていても良い。尤も、熱電素子４０のエンジン１２への確実な押当てを実現するためには、熱電素子４０が、エンジンカバー１０におけるエンジン１２との連結部分（取付部２０の形成部分）間に配設されることが望ましい。

支持部材や制遮音材の具体的な形状は特に限定されるものではない。また、エンジンカバーにおけるエンジン１２への連結構造も特に限定されない。

本発明は、前記実施形態に示されているエンジンカバー１０に適用される他、モータの駆動音の伝達を制限するための制遮音構造体（モータカバー）や、トランスミッションの作動音の伝達を制限するための制遮音構造体等にも適用可能である。要するに、本発明に係る制遮音構造体が取り付けられる騒音源は、制遮音材の装着による音の伝達低減がなされており、熱起電力を得るために充分な熱を発するものであれば、エンジンに限定されない。

１０：エンジンカバー（制遮音構造体）、１２：エンジン、１６：制遮音材、４０：熱電素子

Claims

音及び熱を発する騒音源に取り付けられて該騒音源の発する音の伝達を制限する制遮音材を備えた制遮音構造体であって、
前記制遮音材が弾性を有する多孔質材とされていると共に、該制遮音材が前記騒音源に重ね合わされるようになっており、該制遮音材の該騒音源への重ね合わせ面上に熱電素子が配設されて、該熱電素子が該制遮音材の弾性に基づいて該騒音源に弾性的に押し当てられるようになっていることを特徴とする制遮音構造体。
前記制遮音材が発泡性合成樹脂で形成された基材と該基材に混合される磁性体粒子とを有しており、複数の該磁性体粒子が鎖状に繋がったクラスタを形成すると共に、該クラスタの少なくとも一部が該制遮音材と前記熱電素子との重ね合わせ方向に配向している請求項１に記載の制遮音構造体。
前記騒音源がパワーユニットとされている請求項１又は２に記載の制遮音構造体。