JP7181167B2

JP7181167B2 - 車両用吸気ダクト

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Publication number: JP7181167B2
Application number: JP2019152898A
Authority: JP
Inventors: 光太郎原竹; 清史佐藤
Original assignee: Sekiso Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Sekiso Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2022-11-30
Anticipated expiration: 2039-08-23
Also published as: JP2021032145A

Description

本開示は車両用吸気ダクトに関する。

車両分野においては、車室内を空調するための空調ダクトのように、車両の外部から車両内部に向けて空気を取り入れるための吸気ダクトが広く用いられる。駆動源としてエンジンが搭載される車両では、エンジンのシリンダブロックに燃料と空気とからなる混合気を供給するために、車両の外部から空気を供給する吸気ダクトが用いられる。水素と酸素を反応させて電力を得る燃料電池が搭載される車両では、燃料電池に酸素を供給するために、車両の外部から空気を供給する吸気ダクトが用いられる。また、車両に搭載される機器の発熱を抑制するための空冷システムには、冷却のために、車両の外部から空気を供給する吸気ダクトが用いられる。

一般的に、ダクトを用いて形成される気体の導通経路上に騒音源が存在すると、ダクト内を導通する気体を媒質として騒音源からの音が伝搬し、ダクトの気体導入口または気体導出口から大きな騒音が放射されることが知られている。これは、ダクト内に音が侵入すると、この音は音波として、気体を媒質として音速でダクト内を往復し、ダクトの開口端において音波の一部が反射され、この反射された音波がダクトの構造で定まる特定の周波数で増幅されて共鳴する気柱共鳴が生じるためである。

特許文献１には、不織布素材を圧縮してダクトの半割れ部材を成形してそれらを一体成形し、あるいは連続気泡構造の樹脂発泡体を円筒状にカットして、消音ダクトであるポーラスダクトとすることが述べられている。

特許文献２には、多孔質のベース材を圧縮成形した下面側ダクト形成部材と上面側ダクト形成部材とを組み合わせ、気体導入口と気体導出口とを有する吸気ダクトにおいて、下面側ダクト形成部材の内面に断面形状が略直角三角形の段部を設けることが開示されている。下面側ダクト形成部材及び上面側ダクト形成部材は、それぞれ、２枚の不織布の間にダクト管壁からの放射音を低減させるフィルムを挟んだベース材を用いて、段部を含めて所定の形状に圧縮成形して形成される。段部は、斜面及び垂辺で吸気ダクトを伝搬する音波を反射して進行方向を変更させるので、気柱共鳴を減衰できると述べている。

特開２００９－２３４４００号公報特開２０１０－０５３７６３号公報

吸気ダクトにおける気柱共鳴音を抑制するには、消音容量の大きなポーラスダクトを消音ダクトとして用いることが有効とされるが、ポーラスダクトを含めた吸気ダクトが大型化する。吸気ダクト中に音波の進行方向を変更する反射板を配置してポーラスダクトの小容量化を図る考えもあるが、反射方向によっては、音波が空気の導入開口部にそのまま抜けてしまう可能性がある。導入開口部から音波がそのまま抜けると、車外騒音、車内こもり音の原因となる。そこで、反射板を用いても音波が空気の導入開口部に抜けることを抑制できる車両用吸気ダクトが要望される。

本開示に係る車両用吸気ダクトは、車両の外部から空気を導入して車両内部に向けて空気を供給する吸気ダクトであって、吸気ダクトの空気流路に騒音源がある場合に、騒音源側から空気流路を伝搬してきた音波を減衰させる材料で構成され、且つ、吸気ダクトの一部に配置されている騒音減衰部と、騒音源側から空気流路を伝搬してきた音波を反射して騒音減衰部に向かわせる反射面を含む凹凸部を有する反射板部と、を備える。

上記構成の車両用吸気ダクトによれば、反射板部の反射面に当たった音波は騒音減衰部側に戻されそこで減衰するので、音波が空気の導入開口部に抜けることが抑制される。

実施の形態の車両用吸気ダクトの構成図である。図１のＩＩ部の拡大図である。実施の形態の車両用吸気ダクトにおいて、騒音減衰部と反射板部とを含むインレットダクト部の別の例を示す断面図である。別の実施の形態として、エアクリーナ部のフィルタ部を騒音減衰部として用いる例を示す図である。図４のＶ部の拡大図である。他の実施の形態として、燃料電池搭載車両における吸気ダクトの例を示す図である。さらに他の実施の形態として、回転電機を備える電気自動車における吸気ダクトの例を示す図である。比較例として、反射板部を備えない車両用吸気ダクトの構成図である。

以下に図面を用いて本開示に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において、車両用吸気ダクトとして、エンジン搭載車両におけるエンジンへ空気を供給する吸気ダクト、燃料電池搭載車両における燃料電池へ空気を供給する吸気ダクト、及び、電気自動車における吸気ダクトを述べる。これらは、説明のための例示であって、騒音減衰部と反射板部とを備える吸気ダクトであればよい。例えば、騒音減衰部と反射板部とを備える空調用の吸気ダクトでもよく、騒音減衰部と反射板部とを備える電池冷却用の吸気ダクトであってもよい。

以下に述べる形状、材料、材質等は、説明のための例示であって、車両用吸気ダクトの仕様等により、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、車両用吸気ダクト２０の断面図である。図１には、車両用吸気ダクト２０の構成要素ではないが、車両内部において車両用吸気ダクト２０に接続されるエンジン１０を示す。エンジン１０は、車両を駆動する駆動源である内燃機関で、図示しないシリンダヘッドを有するシリンダブロックを備える。

車両用吸気ダクト２０は、エンジン１０が搭載される車両における複数種類の車両用吸気ダクトの内で、エンジン１０のシリンダブロックに燃料と空気とからなる混合気を供給するために車両の外部から空気を供給する車両用吸気ダクトである。エンジン１０は、供給空気を受け入れる筒状の吸気口１２を備え、吸気口１２には、供給空気量を調節するスロットルバルブ１４が設けられる。以下では、特に断らない限り、エンジン１０に空気を供給する車両用吸気ダクト２０を、吸気ダクト２０と呼ぶ。

吸気ダクト２０は、車両の外部から空気を導入する側に配置されるインレットダクト部２２と、導入された空気に含まれる塵埃等を除去するエアクリーナ部２４と、車両内部のエンジン１０に空気を供給するアウトレットダクト部２６とを含む。吸気ダクト２０は、車両の外部から空気を導入する側に導入開口部３０、空気を供給する対象のエンジン１０側に導出開口部３２を有し、導入開口部３０と導出開口部３２の間は、エアクリーナ部２４を含んで空気が流通する空気流路３４，４２，３５を構成する複合部材である。

インレットダクト部２２は、一方端に導入開口部３０を有し、他方端にクリーナ接続開口部３６を有する管部材で、管路中心線が直線状であるストレート部５０と、管路中心線が滑らかに湾曲する曲り部５２とで構成される。インレットダクト部２２の管部材の内径空間が空気流路３４である。ストレート部５０には、ポーラスダクト部６０と反射板部７０とが設けられるが、それらの詳細な内容については後述する。

エアクリーナ部２４は、内部に空気中の塵埃等を除去する適当な網目隙間を有する材料で構成されたフィルタ部４０が内部に配置される箱体部材である。箱体の内部空間は空気が流通するエアクリーナ部２４内の空気流路４２であるが、フィルタ部４０の網目隙間は空気流に対して抵抗として働く。したがって、エアクリーナ部２４内の空気流路４２における空気が流れる断面積は、インレットダクト部２２の空気流路３４における空気が流れる断面積及びアウトレットダクト部２６の空気流路３５における空気が流れる断面積のいずれよりも広く設定される。

エアクリーナ部２４は、フィルタ部４０を挟む２つの空間のそれぞれに対応して、箱体の外壁面に流入開口部４４と流出開口部４６を備える。流入開口部４４と流出開口部４６は、フィルタ部４０の配置方向に対し垂直で互いに対向して配置される２つの外壁面に分かれて設けられる。エアクリーナ部２４の内では、流入開口部４４から供給された空気は、フィルタ部４０を挟む２つの空間の一方側空間に入り、フィルタ部４０を通って、フィルタ部４０を挟む２つの空間の他方側空間に入り、流出開口部４６に抜ける。流入開口部４４は、インレットダクト部２２のクリーナ接続開口部３６と接続され、流出開口部４６は、アウトレットダクト部２６のクリーナ接続開口部３８と接続される。

アウトレットダクト部２６は、一方端にクリーナ接続開口部３８を有し、他方端に導出開口部３２を有する管部材で、管部材の内径空間が空気流路３５である。導出開口部３２は、エンジン１０の吸気口１２に接続される。

図１の構成においては、インレットダクト部２２は、導入開口部３０からエアクリーナ部２４、及び、アウトレットダクト部２６の側に向けて、管路中心線が直線状であるストレート部５０が延伸する。そして、エアクリーナ部２４を挟んで、ストレート部５０の直線状の延伸のほぼ延長上にエンジン１０の吸気口１２が配置される。そこで、ストレート部５０の管路中心線に平行な方向を延伸主方向と呼ぶ。延伸主方向の向きを区別する場合は、導入開口部３０側に向かう方向を導入開口部側と呼び、導出開口部３２側に向かう方向を導出開口部側と呼ぶ。

図１において、吸気ダクト２０に関し、直交する二方向として、延伸主方向と上下方向とを示す。上下方向は、延伸主方向に直交する方向で、図１の配置例では、エアクリーナ部２４の空気流路４２が延伸する方向で、フィルタ部４０のフィルタ面に垂直な方向である。上下方向の向きを区別する場合は、エアクリーナ部２４においてフィルタ部４０を挟んで流出開口部４６側が上方側、流入開口部４４側が下方側である。

上記構成の吸気ダクト２０において、車両の外部から導入開口部３０を介して導入され、空気流路３４，４２，３５を流れて導出開口部３２を介して車両内部のエンジン１０に供給される空気流８０を太線矢印で図１に示す。空気流８０は、エアクリーナ部２４のフィルタ部４０の通過前後で清浄度が変化するので、これを区別する場合は、フィルタ部４０の通過前で車両外部から取り入れたままの空気流８０ａと、フィルタ部４０を通過した後の清浄な空気流８０ｂとする。

車両外部から取り入れられた空気流８０ａは、導入開口部３０からインレットダクト部２２のストレート部５０を延伸主方向に平行に導出開口部側に流れ、次いで曲り部５２が始まる位置から下方側に向かって流れ方向を変更し、曲り部５２の湾曲に倣って流れる。その後、再び延伸主方向に平行な方向に流れ方向を戻して、インレットダクト部２２のクリーナ接続開口部３６とエアクリーナ部２４の流入開口部４４を介して、エアクリーナ部２４の内部に流れ込む。流入開口部４４からエアクリーナ部２４の内部空間に入った空気流８０ａは、上下方向に平行な方向に流れ方向を変更し、フィルタ部４０のフィルタ面に垂直になる。そして、フィルタ部４０の網目隙間を流れることで、空気流８０ａに含まれる塵埃等が除去され、清浄な空気流８０ｂとなる。

フィルタ部４０を通過した清浄な空気流８０ｂは、エアクリーナ部２４の内部空間内で延伸主方向に平行な方向に流れ方向を戻す。そして、清浄な空気流８０ｂは、エアクリーナ部２４の流出開口部４６とアウトレットダクト部２６のクリーナ接続開口部３８を介して、アウトレットダクト部２６に流れ込む。アウトレットダクト部２６における清浄な空気流８０ｂは、アウトレットダクト部２６が曲り部を有する場合には曲り部の湾曲に倣って導出開口部側に流れ、導出開口部３２とエンジン１０の吸気口１２の接続部を介してエンジン１０に供給される。供給される清浄な空気流８０ｂの流量は、スロットルバルブ１４の開度で調節される。

上記のように、吸気ダクト２０は、空気流８０ａ，８０ｂが流れる空気流路３４，４２，３５を有し、その両側には、導入開口部３０と導出開口部３２の２つの開口部を有するが、導出開口部３２に接続されるエンジン１０は、動作によって騒音を発生する。吸気ダクト２０の空気流路３４，４２，３５上に騒音源であるエンジン１０が存在しているので、吸気ダクト２０内を流れる空気を媒質として、騒音源であるエンジン１０からの音が伝搬し、吸気ダクト２０の導入開口部３０から大きな騒音が放射される。これは、吸気ダクト２０内に音が侵入すると、この音は音波として、空気を媒質として音速で吸気ダクト２０内を往復し、吸気ダクト２０の開口端である導入開口部３０において音波の一部が反射される。この反射された音波が吸気ダクト２０の構造で定まる特定の周波数で増幅されて共鳴する気柱共鳴が生じるために、導入開口部３０から大きな騒音が放射される。

「ダクトの空気流路上の騒音源」とは、吸気ダクト２０の両端である導入開口部３０、あるいは導出開口部３２、あるいは、導入開口部３０と導出開口部３２との間の空気流路に、騒音源があることを意味する。図１の場合は、導出開口部３２にエンジン１０が接続され、エンジン１０は、吸気・圧縮・燃焼・排気のサイクルで吸気バルブが閉じる際に発生する音波と空気逆流等によって騒音を発生するので、エンジン１０が騒音源である。

インレットダクト部２２に設けられるポーラスダクト部６０と反射板部７０とは、気柱共鳴による共鳴音を抑制し、騒音を減音する働きをする。以下に、ポーラスダクト部６０と反射板部７０のそれぞれの構成と、その作用効果を説明する。

ポーラスダクト部６０と反射板部７０とを設けない場合に、エンジン１０側から空気流路３５，４２，３４を伝搬する騒音が吸気ダクト２０の導入開口部３０で反射して導出開口部３２に戻り、気柱共鳴音となる音波８２ａ，８２ｂを図１に示す。ここで、図１において、音波８２ａ，８２ｂは、ポーラスダクト部６０において消失していることに注意されたい。図１の吸気ダクト２０にはポーラスダクト部６０の他に反射板部７０が設けられるので、ポーラスダクト部６０と反射板部７０の作用効果によって音波８２ａ，８２ｂは導入開口部３０に向かわずポーラスダクト部６０で吸収または通過して外部に放出されるからである。なお、後述する図８は、比較例として、ポーラスダクト部６０を設け反射板部７０を設けない吸気ダクト１８について気柱共鳴音となる音波８２ａ，８２ｂを示す。

吸気ダクト２０を構成するインレットダクト部２２、エアクリーナ部２４の箱体部分、アウトレットダクト部２６は、樹脂材料を所定の形状に成形して用いられる。樹脂材料としては、通気性を有しないポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）が用いられる。ＰＰ／ＰＥの積層成形としてもよい。

図２は、図１のＩＩ部の拡大図である。ポーラスダクト部６０は、吸気ダクト２０の一部に設けられ、通気性を有し多孔質構造を有する物質で構成される騒音減衰部である。かかるポーラスダクト部６０は、適度な通気性を有する不織布を所定の形状に成形したものが用いられる。不織布に代えて、連続気泡構造の樹脂発泡体を所定の形状に成形したものを用いてもよい。所定の形状としては、吸気ダクト２０のインレットダクト部２２の壁面の一部を除去し、その除去開口部を塞ぐように貼り付け可能な形状とする。これによって、インレットダクト部２２の壁面の一部が通気性を有するので、気柱共鳴の発生を予防し、また、多孔質構造によって空気流路３４，４２，３５内を伝搬する音波８２ａ，８２ｂの音響エネルギを吸収して、騒音を減衰、減音させることができる。

ポーラスダクト部６０を用いる場合、気柱共鳴を効果的に予防し、大きな騒音レベルを減衰させるには、騒音吸収容量、すなわち消音容量が大きくなり、ポーラスダクト部６０が大型化する。場合によっては、車両において限られた搭載可能スペース内で収まらないことが生じ得る。反射板部７０を用いることで、以下のように、ポーラスダクト部６０の小型化を図ることが可能である。

すなわち、反射板部７０は、吸気ダクト２０の一部に設けられ、空気流路３４，４２，３５内を伝搬する音波８２ａ，８２ｂの進行方向を変更させる音波進行方向変更部材である。かかる反射板部７０としては、吸気ダクト２０の内壁面に設けた凹凸部７２が用いられる。凹凸部７２の形成は、吸気ダクト２０の内壁面を形成する金型に、所定の凹凸形状を設けておくことで、吸気ダクト２０と一体成形することができる。場合によっては、反射板部７０を別個に成形し、その後に吸気ダクト２０の内壁面に固定し一体化してもよい。図１、図２では、凹凸部７２をインレットダクト部２２のストレート部５０に設け、凹凸部７２の形状として、三角形の断面形状を有し、三角形の２つの斜面の内で反射方向が騒音減衰部であるポーラスダクト部６０側を向く斜面を反射面７４とする場合を述べる。これは説明のための例示であって、凹凸部７２の形状としては、三角形の断面形状でなくても、反射方向が騒音減衰部であるポーラスダクト部６０側を向く反射面７４を有する形状であればよい。

三角形の断面形状を有する凹凸部７２に音波８２ａ，８２ｂが当たると、反射面７４の法線方向に応じて音波８２ａ，８２ｂが反射され、進行方向が変更された音波８４ａ，８４ｂとなる。気柱共鳴は、音波８２ａ，８２ｂが空気を媒質として音速で吸気ダクト２０内を往復し、吸気ダクト２０の開口端である導入開口部３０において音波８２ａ，８２ｂ（図８参照）の一部が反射して生じる共鳴である。したがって、音波８２ａ，８２ｂの進行方向を変更させることで音波の伝搬長さが変化し、導入開口部３０まで伝搬しても気柱共鳴が生じにくくなる。反射板部７０を併用することでポーラスダクト部６０の小型化を図ることが可能であるが、反射方向によっては、反射した後の音波８４ａ，８４ｂが導入開口部３０に抜けてしまう可能性がある。

そこで、吸気ダクト２０においては、ポーラスダクト部６０に対向する位置に反射板部７０を配置する。例えば、吸気ダクト２０の管状形状の下方側壁面にポーラスダクト部６０を設け、上方側壁面に反射板部７０を配置する。そして、反射板部７０の凹凸部７２の三角形断面の２つの斜面の内、空気流路下流側の反射面７４について騒音源からの音波に対する反射方向が騒音減衰部であるポーラスダクト部６０側に向かうようにする。この配置によって、エンジン１０側から伝搬してきた音波８２ａ，８２ｂは、反射板部７０の凹凸部７２に当たり、反射面７４で反射されてポーラスダクト部６０に向かう音波８４ａ，８４ｂとなる。換言すれば、反射板部７０は、騒音源であるエンジン１０側から空気流路３５，４２，３４を伝搬してきた音波８２ａ，８２ｂを、騒音減衰部であるポーラスダクト部６０に向かわせる反射面７４を含む凹凸部７２を有する。

図１、図２の例では、騒音源であるエンジン１０側から空気流路３５，４２を伝搬してきた音波８２ａ，８２ｂは、インレットダクト部２２の曲り部５２で管路の内壁に当たりながら進行方向を変更する。そして、ストレート部５０に入った音波８２ａ，８２ｂは、それぞれ反射板部７０のＡ部とＢ部とにおいて、凹凸部７２の断面三角形の２つの斜辺の内で反射方向が騒音減衰部であるポーラスダクト部６０側を向く反射面７４に当たり、反射された音波８４ａ，８４ｂは、それぞれポーラスダクト部６０に向かう。ポーラスダクト部６０は、通気性を有する多孔質構造の騒音減衰部であるので、音波８４ａ，８４ｂの音響エネルギを吸収して騒音レベルを減衰させた音波として吸気ダクト２０の外部に放出する。したがって、吸気ダクト２０において、音波８４ａ，８４ｂが導入開口部３０に抜けることを抑制できる。

上記のように、ポーラスダクト部６０を設けることで、気柱共鳴を抑制でき、気柱共鳴音を含め騒音となる音波の音響エネルギを吸収して騒音を減衰、減音できる。反射板部７０を設けることで気柱共鳴が生じることが抑制され、かつ、反射面７４の設定を適切に設定することで、反射された音波８４ａ，８４ｂが導入開口部３０に抜けることを防止できる。以上の関係から、ポーラスダクト部６０のように、気柱共鳴を抑制し、気柱共鳴音を含む騒音を減衰、減音させる要素を、広く騒音減衰部と呼ぶことにする。

上記では、反射板部７０は、吸気ダクト２０の内壁面に設けた凹凸部７２を有するものとした。この場合において、凹凸部７２の凹凸形状の先端が空気流路３４側に突き出して配置されると、反射板部７０が配置されない場合に比較して、空気流路３４を流れる空気流８０ａに対する管路抵抗が大きくなり、圧力損失が発生する。図３に示すインレットダクト部９０は、反射板部９２における凹凸部７２の凹凸形状の先端を結ぶ凹凸先端線７６が、インレットダクト部９０において反射板部９２が配置されない一般管部の内径線７８から突き出さない構成を有する例である。これによって空気流路３４を流れる空気流８０ａの管路抵抗は、反射板部９２を設けても、設けない場合に比べて管路抵抗が増大することがなく、圧力損失が増大することもない。

また、上記では、ポーラスダクト部６０は、吸気ダクト２０の一部に設けられるものとした。この場合も、ポーラスダクト部６０が空気流路３４側に突き出して配置されると、ポーラスダクト部６０が配置されない場合に比較して、空気流路３４を流れる空気流８０ａに対する管路抵抗が大きくなり、圧力損失が発生する。そこで、図３に示すように、ポーラスダクト部６０がインレットダクト部９０における一般管部の内径線７８から突き出さない構成とすることがよい。これによって空気流路３４を流れる空気流８０ａの管路抵抗は、ポーラスダクト部６０を設けない場合に比べて管路抵抗が増大することがなく、圧力損失が増大することもない。

上記では、反射板部７０の凹凸部７２から反射させた音波８４ａ，８４ｂを減衰させるためにインレットダクト部２２に設けた騒音減衰部であるポーラスダクト部６０を用いた。吸気ダクト２０におけるエアクリーナ部２４のフィルタ部４０は、内部に空気中の塵埃等を除去する適当な網目隙間を有する材料で構成される。網目隙間を有する材料は、通気性を有し多孔質構造を有する物質で構成される材料であるので、フィルタ部４０をポーラスダクト部６０と同様な騒音減衰部として用いることができる。図４は、フィルタ部４０を騒音減衰部として用いる吸気ダクト１００の構成図である。

吸気ダクト１００においては、騒音源であるエンジン１０から空気流路３５，４２を介してインレットダクト部２２に入る音波８２ａ，８２ｂを騒音減衰部であるフィルタ部４０に戻すために、反射板部１０２は、インレットダクト部２２の曲り部５２に設けられる。図５は、図４のＶ部の拡大図である。

吸気ダクト１００における反射板部１０２は、図１、図２で述べた吸気ダクト２０の反射板部７０と同様に、吸気ダクト１００の一部に設けられ、空気流路３４内を伝搬する音波８２ａ，８２ｂの進行方向を変更させる音波進行方向変更部材である。かかる反射板部１０２としては、反射板部７０と同様に、吸気ダクト１００の内壁面に設けた凹凸部１０４が用いられ、凹凸部１０４の形成は、吸気ダクト１００の内壁面を形成する金型に、所定の凹凸形状を設けておいて吸気ダクト１００の成形と一体化して行う。凹凸部１０４の形状として三角形の断面形状を有し、三角形の２つの斜面の内で反射方向が騒音減衰部側を向く斜面を反射面１０６とすることも反射板部７０の場合と同様である。図１、図２の反射板部７０と相違する点は、反射板部７０がインレットダクト部２２のストレート部５０に設けられるのに対し、反射板部１０２は、インレットダクト部２２の曲り部５２に設けられることである。

図５においては、曲り部５２に入る音波８２ａ，８２ｂはほぼ同じ経路を進むので、音波８２ａについて述べる。曲り部５２に入った音波８２ａは、曲り部５２で管路の内壁に当たりながら進行方向を変更して反射板部１０２のＣ部において、凹凸部１０４の断面三角形の２つの斜辺の内で反射方向がエアクリーナ部２４側を向く反射面１０６に当たる。反射面１０６で反射された音波８６ａは、曲り部５２で管路の内壁に当たりながら進行方向を変更して騒音減衰部であるフィルタ部４０を含むエアクリーナ部２４側に戻される。エアクリーナ部２４に戻された音波８６ａは、通気性を有し多孔質構造を有する物質で構成されたフィルタ部４０において音響エネルギが吸収され騒音レベルを減衰させた音波となる。このように、フィルタ部４０を騒音減衰部として用いる吸気ダクト１００において、吸気ダクト２０と同様に、音波８６ａが導入開口部３０に抜けることを抑制できる。

上記では、エンジン１０を搭載する車両において、エンジン１０に空気を供給するための吸気ダクト２０，１００を述べた。吸気ダクト２０，１００においては、「ダクトの空気流路上の騒音源」は、導出開口部３２に接続されるエンジン１０である。これ以外に、燃料電池を搭載する車両、回転電機を搭載する車両においても、ポーラスダクト部と反射板部とを用いる吸気ダクトが用いられる。

図６は、燃料電池１１０を搭載する車両に用いられる車両用吸気ダクト１２０の構成図である。以下では、燃料電池搭載車両に用いられる車両用吸気ダクト１２０を、吸気ダクト１２０と呼ぶ。

燃料電池１１０を搭載する車両においては、燃料電池１１０に水素と反応する酸素源として、車両の外部から空気を取り込んでエアコンプレッサ１１２で圧縮した空気を用いる。吸気ダクト１２０は、図１で述べた吸気ダクト２０とほぼ同様の構成を有するので、吸気ダクト２０の各要素に付した符号の数字に「＋１００」した数字を対応する各要素の符号として示し、各要素の詳細な説明の内、吸気ダクト２０の各要素の説明と重複する部分は省略する。

吸気ダクト１２０は、車両の外部から空気を導入する側に配置されるインレットダクト部１２２と、導入された空気に含まれる塵埃等を除去するエアクリーナ部１２４と、車両内部のエアコンプレッサ１１２に空気を供給するアウトレットダクト部１２６とを含む。吸気ダクト１２０は、車両の外部から空気を導入する側に導入開口部１３０、空気を供給する対象のエアコンプレッサ１１２側に導出開口部１３２を有し、導入開口部１３０と導出開口部１３２の間は、エアクリーナ部１２４を含んで空気が流通する空気流路１３４等を構成する複合部材である。吸気ダクト１２０において、「ダクトの空気流路上の騒音源」は、導出開口部１３２に接続されるエアコンプレッサ１１２である。

上記構成の吸気ダクト１２０において、車両の外部から導入開口部１３０を介して導入され、空気流路１３４，１４２，１３５を流れて導出開口部１３２を介して車両内部のエアコンプレッサ１１２に供給される空気流１８０を実線矢印で図６に示す。空気流１８０は、エアクリーナ部１２４のフィルタ部１４０の通過前後で清浄度が変化するので、これを区別する場合は、フィルタ部１４０の通過前で車両外部から取り入れたままの空気流１８０ａと、フィルタ部１４０を通過した後の清浄な空気流１８０ｂとする。騒音源であるエアコンプレッサ１１２側から空気流路１３５，１４２，１３４を伝搬する騒音の音波１８２を破線矢印で示す。

インレットダクト部１２２は、騒音減衰部であるポーラスダクト部１６０と、ポーラスダクト部１６０に対向する位置に配置される反射板部１７０とを含む。インレットダクト部１２２において、ポーラスダクト部１６０は、反射板部１７０よりも導入開口部１３０側に配置される。反射板部１７０としては、吸気ダクト１２０の内壁面に設けた凹凸部１７２が用いられる。図６では、凹凸部１７２をインレットダクト部１２２のストレート部分に設け、凹凸部１７２の形状として、三角形の断面形状を有し、三角形の２つの斜面の内で反射方向が騒音減衰部であるポーラスダクト部１６０側を向く斜面を反射面とする場合を述べる。これは説明のための例示であって、凹凸部１７２の形状としては、三角形の断面形状でなくても、反射方向が騒音減衰部であるポーラスダクト部１６０側を向く反射面を有する形状であればよい。

この配置によって、エアコンプレッサ１１２側から伝搬してきた音波１８２は、反射板部１７０の凹凸部１７２に当たり、反射方向がポーラスダクト部１６０側を向く反射面で反射されてポーラスダクト部１６０に向かう音波１８４となる。換言すれば、反射板部１７０は、騒音源であるエアコンプレッサ１１２側から空気流路１３５，１４２，１３４を伝搬してきた音波１８２を、騒音減衰部であるポーラスダクト部１６０に向かわせる反射面を含む凹凸部１７２を有する。

ポーラスダクト部１６０は、通気性を有し多孔質構造を有する物質で構成される騒音減衰部であるので、音波１８４の音響エネルギを吸収して騒音レベルを減衰させた音波として吸気ダクト１２０の外部に放出する。したがって、吸気ダクト１２０において、音波１８４が導入開口部１３０に抜けることを抑制できる。

図７は、回転電機２００を搭載する車両において回転電機２００の空冷に用いられる車両用吸気ダクト２２０の構成図である。以下では、回転電機搭載車両において回転電機２００の空冷に用いられる車両用吸気ダクト２２０を、吸気ダクト２２０と呼ぶ。

吸気ダクト２２０は、エンジン１０に空気を供給する吸気ダクト２０，１００、燃料電池１１０にエアコンプレッサ１１２を介して空気を供給する吸気ダクト１２０と異なり、回転電機２００に冷媒としての空気を流すためのものである。吸気ダクト２２０は、車両の外部から冷媒としての空気を取り入れる導入開口部２３０を有するインレットダクト部２２２と、インレットダクト部２２２から延びて回転電機２００の外周部に配置される空気流路２２４とを含む複合部材である。空気流路２２４の末端には、回転電機２００の冷却後の暖かくなった空気を車両の外部に排出する導出開口部２３２が設けられる。吸気ダクト２２０において、「ダクトの空気流路上の騒音源」は、空気流路２２４中に配置される回転電機２００である。

上記構成の吸気ダクト２２０において、車両前方側の外部から走行風として導入開口部２３０を介して導入され、インレットダクト部２２２と空気流路２２４を流れて導出開口部２３２から車両外部に排出される空気流２８０を実線矢印で図７に示す。インレットダクト部２２２、空気流路２２４の各部を流れる空気流２８０を区別する場合は、導入開口部２３０から取り入れられる空気流２８０ａ、回転電機２００の外周を流れる空気流２８０ｂ，２８０ｃ、導出開口部２３２から排出される空気流２８０ｄと呼ぶ。騒音源である回転電機２００側から空気流路２２４、インレットダクト部２２２を伝搬する騒音の音波２８２を破線矢印で示す。

インレットダクト部２２２は、騒音減衰部であるポーラスダクト部２６０と、反射板部２７０とを含む。インレットダクト部２２２において、ポーラスダクト部２６０は、反射板部２７０よりも導入開口部２３０側に配置される。反射板部２７０としては、吸気ダクト２２０の内壁面に設けた凹凸部２７２が用いられる。図７では、凹凸部２７２をインレットダクト部２２２のストレート部分に設け、凹凸部２７２の形状として、三角形の断面形状を有し、三角形の２つの斜面の内で反射方向がポーラスダクト部２６０側を向く斜面を反射面とする場合を述べる。これは説明のための例示であって、凹凸部２７２の形状としては、反射方向がポーラスダクト部２６０側を向く反射面を有する形状であればよい。

この配置によって、回転電機２００側から伝搬してきた音波２８２は、反射板部２７０の凹凸部２７２に当たり、反射方向がポーラスダクト部２６０側を向く反射面で反射されてポーラスダクト部２６０に向かう音波２８４となる。換言すれば、反射板部２７０は、騒音源である回転電機２００側から空気流路２２４、インレットダクト部２２２を伝搬してきた音波２８２を、騒音減衰部であるポーラスダクト部２６０に向かわせる反射面を含む凹凸部２７２を有する。

ポーラスダクト部２６０は、通気性を有し多孔質構造を有する物質で構成される騒音減衰部であるので、音波２８４の音響エネルギを吸収して騒音レベルを減衰させた音波として吸気ダクト２２０の外部に放出する。したがって、吸気ダクト２２０において、音波２８４が導入開口部２３０に抜けることを抑制できる。

図８は、比較例として、ポーラスダクト部を備え反射板部を備えない車両用吸気ダクト１８の構成図である。以下では、反射板部を備えない車両用吸気ダクト１８を、吸気ダクト１８と呼ぶ。吸気ダクト１８において、騒音源であるエンジン１０側から空気流路３５，４２を伝搬してきた音波８２ａ，８２ｂは、インレットダクト部２２の曲り部５２で管路の内壁に当たりながら進行方向を変更する。ここまでは、図１の吸気ダクト２０の場合と同じである。

その後、吸気ダクト１８において、ストレート部５０に入った音波８２ａ，８２ｂは、それぞれストレート部５０の管路の内壁に当たりながら進行方向を変更し、導入開口部３０側に向かう。導入開口部３０に到達した音波８２ａ，８２ｂは、管路の開口端における反射条件を満たすと、吸気ダクト２０の導入開口部３０で反射して、空気を媒質として音速で空気流路３４，４２，３５を導出開口部３２側に戻る。導出開口部３２に到達した音波８２ａ，８２ｂは、管路の開口端における反射条件を満たすと、吸気ダクト２０の導出開口部３２で反射して、空気を媒質として音速で空気流路３５，４２，３４を導入開口部３０側に戻る。このように、音波８２ａ，８２ｂの往復により、気柱共鳴が生じ、大きな気柱共鳴音が生じる。

上記構成の吸気ダクト２０，１００，１２０，２２０においては、凹凸部を有する反射板部７０，１０２，１７０，２７０が設けられ、反射板部７０，１０２，１７０，２７０は、凹凸部に当たった音波８２ａ，８２ｂを騒音減衰部に向かわせる反射面を有する。これによって、音波８２ａ，８２ｂは、管路の開口端である導入開口部３０に向かわないので、気柱共鳴が防止される。また、反射板部７０，１０２，１７０，２７０の凹凸部に当たった音波８２ａ，８２ｂは、導入開口部３０に抜けることなく、騒音減衰部において音響エネルギが吸収されるので、減衰した騒音レベルとなる。

１０エンジン、１２吸気口、１４スロットルバルブ、１８，２０，１００，１２０，２２０（車両用）吸気ダクト、２２，９０，１２２，２２２インレットダクト部、２４，１２４エアクリーナ部、２６，１２６アウトレットダクト部、３０，１３０，２３０導入開口部、３２，１３２，２３２導出開口部、３４，４２，３５，１３４，１４２，１３５，２２４空気流路、３６，３８クリーナ接続開口部、４０，１４０フィルタ部（騒音減衰部）、４４流入開口部、４６流出開口部、５０ストレート部、５２曲り部、６０，１６０，２６０ポーラスダクト部（騒音減衰部）、７０，９２，１０２，１７０，２７０反射板部、７２，１０４，１７２，２７２凹凸部、７４，１０６反射面、７６凹凸先端線、７８内径線、８０，８０ａ，８０ｂ，１８０，１８０ａ，１８０ｂ，２８０，２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃ，２８０ｄ空気流、８２ａ，８２ｂ，８４ａ，８４ｂ，８６ａ，１８２，１８４，２８２，２８４音波、１１０燃料電池、１１２エアコンプレッサ、２００回転電機。

Claims

車両の外部から空気を導入して車両内部に向けて前記空気を供給する吸気ダクトであって、
前記吸気ダクトの空気流路に騒音源がある場合に、前記騒音源側から前記空気流路を伝搬してきた音波を減衰させる材料で構成され、且つ、前記吸気ダクトの一部に配置されている騒音減衰部と、
前記騒音源側から前記空気流路を伝搬してきた前記音波を反射して前記騒音減衰部に向かわせる反射面を含む凹凸部を有する反射板部と、
を備え、
前記反射板部における前記凹凸部の凹凸形状の先端を結ぶ凹凸先端線が、前記吸気ダクトの内径線から突き出さない、
車両用吸気ダクト。
請求項１に記載の車両用吸気ダクトであって、
前記騒音減衰部が前記吸気ダクトの内径線から突き出さない、
車両用吸気ダクト。