WO2021235186A1

WO2021235186A1 - ダクト

Info

Publication number: WO2021235186A1
Application number: PCT/JP2021/016633
Authority: WO
Inventors: 龍介木村
Original assignee: トヨタ紡織株式会社
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2021-11-25
Also published as: DE112021002837T5; US20230175466A1; US12055118B2; CN115485472A; JP2021181760A; JP7468135B2

Abstract

ダクト（１１）は、周壁（１２）を備える。周壁（１２）の少なくとも一部は、繊維を含む繊維部（１３）によって構成されている。繊維部（１３）は、周壁（１２）における内周側に位置する通気性を有した内層（１４）と、内層（１４）よりも周壁（１２）の外周側に配置され、内層（１４）よりも通気度の低い外層（１５）とを有している。内層（１４）と外層（１５）との境界部分（１６）は、通気性を有している。

Description

ダクト

　本開示は、例えば内燃機関の吸気ダクトなどに用いられるダクトに関する。

　従来、この種のダクトとして、例えば特許文献１に示すものが知られている。こうしたダクトは、該ダクトの内周部をなす第１繊維層と、該ダクトの外周部をなす第２繊維層と、それら第１及び第２繊維層の間に配置された吸着剤とを備えている。第１繊維層および第２繊維層は不織布によってそれぞれ構成されている。

特開２００７－３２１６００号公報

　ところで、上述のようなダクトは、不織布によって構成されているため、通気性を有する。このため、上述のようなダクトにおいては、内部を流れる吸気の音波の圧力を外部へ逃がすことができるので、吸気時の吸気騒音の発生を抑制できるが、同時に外部からも内部に空気が進入するため、当該進入する空気による影響を受けて内部を流れる吸気の圧力損失が大きくなってしまうという問題がある。

　本開示の目的は、消音性を向上しつつ、周壁の内部を流れる空気の圧力損失を低減できるダクトを提供することにある。

　上記課題を解決するダクトは、周壁を備え、前記周壁の少なくとも一部が繊維を含む繊維部によって構成されたダクトであって、前記繊維部は、前記周壁における内周側に位置する通気性を有した内層と、前記内層よりも前記周壁の外周側に配置され、前記内層よりも通気度の低い外層と、を有し、前記内層と前記外層との境界部分は、通気性を有している。

図１は、一実施形態のダクトの一部を示す断面図。図２は、変更例のダクトの要部拡大断面図。図３は、変更例のダクトの要部拡大断面図。図４は、変更例のダクトの要部拡大断面図。図５は、変更例のダクトの一部を示す断面図。図６は、変更例のダクトの要部拡大断面図。図７は、変更例のダクトの要部拡大断面図。

　以下、ダクトの一実施形態を図面に従って説明する。

　図１に示すように、ダクト１１は、例えば内燃機関の吸気ダクトやエアコンの給気ダクトなどに用いられ、円筒状をなしている。ダクト１１は、円筒状の周壁１２を備えている。周壁１２の少なくとも一部は、繊維を含む繊維部１３によって構成されている。本実施形態の周壁１２は、全部が繊維部１３によって構成されている。本実施形態の繊維部１３は、熱圧縮成型された不織布によって構成されている。

　繊維部１３は、周壁１２における内周側に位置する通気性を有した円筒状の内層１４と、内層１４よりも周壁１２の外周側に配置され且つ内層１４よりも通気度の低い円筒状の外層１５とを有している。内層１４と外層１５とは、内層１４及び外層１５をそれぞれ構成する不織布の繊維同士をニードルパンチによって絡め合わせることによって接合されている。

　したがって、内層１４と外層１５とは、接着剤を使用せずに接合されているため、内層１４と外層１５との境界部分１６は、通気性を有している。この場合、境界部分１６の通気度は、内層１４の通気度以上になっている。すなわち、境界部分１６の通気度は、外層１５の通気度よりも高くなっている。なお、内層１４の厚さは、外層１５の厚さよりも厚くなっている。すなわち、内層１４の圧縮率は、外層１５の圧縮率よりも低くなっている。

　内層１４及び外層１５をそれぞれ構成する不織布は、二種類の材質の繊維を混合した複合繊維によって構成されている。この場合、二種類の材質の繊維を混合した複合繊維としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維とＰＰ（ポリプロピレン）繊維とを混合した第１複合繊維、ＰＥＴ繊維と芯鞘構造のＰＥＴ繊維とを混合した第２複合繊維、及び芯鞘構造のＰＥＴ繊維とＰＰ繊維とを混合した第３複合繊維などが挙げられる。

　第２複合繊維及び第３複合繊維における芯鞘構造のＰＥＴ繊維とは、ＰＥＴからなる芯部（図示略）と当該ＰＥＴよりも融点が低い変性ＰＥＴからなる鞘部（図示略）とを有する周知の芯鞘型（二層構造）の繊維である。つまり、芯鞘構造のＰＥＴ繊維とは、ＰＥＴからなる芯部（図示略）が当該ＰＥＴよりも融点が低い変性ＰＥＴからなる鞘部（図示略）によって覆われた構造の繊維である。

　第１複合繊維では、ＰＰがＰＥＴ繊維同士を結合するバインダーとして機能する。第２複合繊維では、変性ＰＥＴがＰＥＴ繊維同士を結合するバインダーとして機能する。第３複合繊維では、変性ＰＥＴ及びＰＰがＰＥＴ繊維同士を結合するバインダーとして機能する。本実施形態において、内層１４及び外層１５をそれぞれ構成する不織布は、共に第１複合繊維によって構成されている。

　一般に、不織布は、目付量が多いほど通気度が低くなり、バインダーの配合割合が大きいほど通気度が低くなる。しかし、本実施形態では、外層１５の通気度が内層１４の通気度よりも低くなるように、内層１４を構成する不織布の目付量を、外層１５を構成する不織布の目付量よりも多くするとともに、内層１４を構成する不織布におけるバインダー（ＰＰ）の配合割合を、外層１５を構成する不織布におけるバインダー（ＰＰ）の配合割合よりも小さくしている。

　すなわち、内層１４を構成する不織布の目付量を、外層１５を構成する不織布の目付量よりも多くした以上に、内層１４を構成する不織布におけるバインダー（ＰＰ）の配合割合を、外層１５を構成する不織布におけるバインダー（ＰＰ）の配合割合よりも小さくすることで、外層１５の通気度が内層１４の通気度よりも低くなるようにしている。

　次に、ダクト１１の作用について説明する。

　さて、ダクト１１の周壁１２の内部に空気が流れると、空気によって音波が発生する。この周壁１２の内部を流れる空気の音波の圧力は、一部が通気性を有する周壁１２の内層１４を通過する際に内層１４を構成する繊維を振動させることによって熱エネルギーに変換されて減衰される。

　このため、空気の音波の定在波の発生が抑制されるので、空気の流れによって発生する騒音が低減される。内層１４で減衰された空気の音波は、通気性を有する境界部分１６及び外層１５を通じて周壁１２の外部へ放出される。したがって、周壁１２内を流れる空気による騒音の発生及び周壁１２外へ放出される放射音が低減される。

　また、周壁１２は通気性を有しているため、周壁１２の外部の空気が周壁１２の内部に進入する。しかしながら、本実施形態のダクト１１では、周壁１２における外層１５は内層１４よりも通気度が低いため、周壁１２の外部の空気の周壁１２の内部への進入が外層１５によって効果的に抑制される。つまり、外層１５は、周壁１２を構成する繊維部１３の通気をコントロールしている。このため、周壁１２の内部を流れる空気が周壁１２の外部から周壁１２の内部に進入する空気の悪影響を受け難くなるので、周壁１２の内部を流れる空気の圧力損失が低減される。

　因みに、周壁１２の外部の空気の周壁１２の内部への進入が抑制されないと、周壁１２の内周面近傍に形成される空気の粘性を無視することのできない層である境界層の厚さがどんどん厚くなる。このため、周壁１２内を流れる空気は、周壁１２外から進入する空気の悪影響を受けることで、主流の通気抵抗が大きくなってしまう。この結果、周壁１２内を流れる空気の圧力損失が大きくなるという問題がある。

　以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。

　（１）ダクト１１は、周壁１２を備える。周壁１２の少なくとも一部は、繊維を含む繊維部１３によって構成されている。繊維部１３は、周壁１２における内周側に位置する通気性を有した内層１４と、内層１４よりも周壁１２の外周側に配置されて内層１４よりも通気度の低い外層１５とを有している。内層１４と外層１５との境界部分１６は通気性を有している。この構成によれば、周壁１２における内層１４と外層１５との境界部分１６が通気性を有しているため、周壁１２の内部を流れる空気の音波の圧力を、内層１４で減衰させながら外層１５を通じて周壁１２の外部へ逃がすことができる。このため、周壁１２内を流れる空気による騒音の発生及び周壁１２外へ放出される放射音を低減できるので、消音性を向上できる。一方、周壁１２における外層１５は内層１４よりも通気度が低いため、周壁１２の外部の空気が周壁１２の内部に進入することを外層１５によって抑制できる。このため、周壁１２の内部を流れる空気が周壁１２の外部から周壁１２の内部に進入する空気の悪影響を受け難くなるので、周壁１２の内部を流れる空気の圧力損失を低減できる。したがって、消音性を向上しつつ、周壁１２の内部を流れる空気の圧力損失を低減できる。

　（２）ダクト１１において、境界部分１６は、外層１５よりも通気度が高くなっている。この構成によれば、外層１５による周壁１２の内外の通気のコントロールが境界部分１６によって妨げられることを抑制できる。

　（３）ダクト１１において、内層１４は、外層１５よりも厚さが厚くなっている。この構成によれば、周壁１２の内部を流れる空気の音波の圧力を内層１４によって効果的に減衰させることができる。

　（４）ダクト１１において、内層１４と外層１５とは、ニードルパンチによって内層１４及び外層１５の繊維同士を絡め合わせることによって接合されている。この構成によれば、内層１４と外層１５とを接合するための接着剤などの材料を別途用意することなく、内層１４と外層１５とを接合できる。

　（５）ダクト１１は、周壁１２全体が通気性を有する繊維部１３によって構成されている。この構成によれば、周壁１２全体が通気性を有さない硬質の合成樹脂によって構成される場合に比べて、ダクト１１を軽くすることができる。

　（変更例）
　上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

　・ダクト１１において、繊維部１３は、周壁１２の内周側から外周側に向かって通気度が徐々に低くなるように構成してもよい。この構成によれば、周壁１２の内部を流れる空気の音波の圧力を減衰させる内層１４の機能と、周壁１２を構成する繊維部１３の通気をコントロールして周壁１２の外部の空気が周壁１２の内部に進入することを抑制する外層１５の機能とをバランスよく発揮させることができる。

　この場合、周壁１２を構成する繊維部１３は、内層と外層とを一体にした一層構造であってもよいし、二層以上の積層構造であってもよい。繊維部１３が積層構造である場合には、層毎に周壁１２の内周側から外周側に向かって通気度が徐々に低くなるように構成してもよい。

　・図２に示すように、ダクト１１の周壁１２を構成する繊維部１３において、内層１４と外層１５との間に非通気性のフィルム層２０を設けてもよい。この場合、内層１４と外層１５とをニードルパンチによって接合する際にフィルム層２０に複数の孔２１が貫通するように形成される。さらにこの場合、外層１５の通気度をフィルム層２０よりも高くして、フィルム層２０が繊維部１３の通気をコントロールするように構成されている。

　すなわち、ここでの外層１５は、繊維部１３の通気をコントロールしない。このようにすれば、フィルム層２０に貫通するように形成された複数の孔２１の開口面積をニードルパンチの針の数と径に基づいて正確に算出できるので、繊維部１３の通気を精度よくコントロールすることができる。

　・図３に示すように、繊維部１３は、外層１５における周壁１２の外周側に外層１５の外周面を覆うコーティング層２２を備えていてもよい。この場合、コーティング層２２は、複数の貫通孔２３が形成されるように、印刷によって形成してもよい。すなわち、コーティング層２２は、コーティング層２２を形成するための合成樹脂からなるコーティング液を、例えばインクジェット式プリンタ（図示略）のヘッドのノズルから外層１５の外周面に吐出することによって形成してもよい。

　さらにこの場合、外層１５の通気度をコーティング層２２よりも高くして、コーティング層２２が繊維部１３の通気をコントロールするように構成されている。すなわち、ここでの外層１５は、繊維部１３の通気をコントロールしない。このようにすれば、コーティング層２２に形成された複数の貫通孔２３の開口面積を、コーティング液を吐出するインクジェット式プリンタの設定に基づいて正確に算出できるので、繊維部１３の通気を精度よくコントロールすることができる。

　・図４に示すように、ダクト１１において、外層１５の外周面に撥水剤２４を塗布するようにしてもよい。すなわち、外層１５の外周面に例えばフッ素コーティングなどを施して撥水性を持たせてもよい。この場合、撥水剤２４は、外層１５の通気性が維持されるように、外層１５の外周面に塗布される。

　・図５に示すように、ダクト１１において、外層１５は、通気性を有する通気部２５と、通気性を有さない非通気部２６とを備え、通気部２５は、周壁１２の内部を流れる空気の音波の定在波の腹となる位置と対応するように配置されていてもよい。この場合、外層１５において、通気部２５（図５における外層１５のうちハッチングの無い領域）は繊維の密度が通気性を確保できる大きさに設定された部分であり、非通気部２６（図５における外層１５のうちハッチングの有る領域）は繊維の密度が通気性を失わせることができる大きさに設定された部分である。

　さらにこの場合、通気部２５は、周壁１２の内部を流れる空気の音波の定在波のうち一次の定在波Ｗ１の腹となる位置Ａ及び二次の定在波Ｗ２の腹となる位置Ｂをカバーするように配置されている。ここで、二次の定在波Ｗ２は波長が一次の定在波Ｗ１の二分の一となり、三次の定在波（図示略）は波長が一次の定在波Ｗ１の三分の一となる。つまり、定在波は、周波数が二倍になると波長が二分の一となり、周波数が三倍になると波長が三分の一となる。したがって、三次以上の定在波（図示略）の腹となる位置は、一次の定在波Ｗ１の腹となる位置Ａから二次の定在波Ｗ２の腹となる位置Ｂまでの間に必ず入る。

　図５では、二次の定在波Ｗ２の腹となる位置Ｂは２箇所あるが、これらは一次の定在波Ｗ１の腹となる位置Ａについて対称な位置となる。このため、通気部２５は、一次の定在波Ｗ１の腹となる位置Ａと二次の定在波Ｗ２の腹となる２つの位置Ｂのうちの片方とをカバーしていれば、三次以上の定在波（図示略）の腹となる位置を全てカバーすることができる。

　このように構成すれば、周壁１２の内部を流れる空気の複数の周波数の音波の音圧が最も高くなる位置に通気部２５が配置され、且つ通気部２５以外の位置に非通気部２６が配置される。このため、周壁１２全体として、周壁１２の内部から外部へ放出される放射音を低減でき、且つ周壁１２の外部から周壁１２の内部に進入する空気を低減できる。すなわち、周壁１２全体として、周壁１２の内部から外部へ放出される放射音を低減でき、且つ周壁１２の内部を流れる空気の圧力損失を低減できる。

　・図６及び図７に示すように、外層１５は、部分的に圧縮率を変えることによって通気性を有する通気部２５と、通気性を有さない非通気部２６を設けるようにしてもよい。この場合、外層１５における厚さの薄い高圧縮部が非通気部２６となり、外層１５における厚さの厚い低圧縮部が通気部２５となる。なお、外層１５には、圧縮率が互いに異なる３種類以上の部分を設けてもよい。

　・ダクト１１は、必ずしも周壁１２全体が通気性を有する繊維部１３によって構成されている必要はない。すなわち、周壁１２の一部を繊維部１３によって構成してもよい。

　・ダクト１１において、内層１４は、必ずしも外層１５よりも厚さが厚くなっている必要はない。すなわち、内層１４は、外層１５と同じ厚さであってもよいし、外層１５よりも厚さが薄くてもよい。

　・ダクト１１において、境界部分１６は、必ずしも外層１５よりも通気度が高くなっている必要はない。すなわち、境界部分１６は、外層１５と同じ通気度であってもよいし、外層１５よりも通気度が低くなっていてもよい。境界部分１６が外層１５よりも通気度が低い場合には、境界部分１６が周壁１２の通気をコントロールし、且つ外層１５が周壁１２の通気をコントロールしない。

　・ダクト１１において、境界部分１６の通気度は、内層１４の通気度よりも低くなっていてもよい。

　・ダクト１１は、円筒形状に限らず、四角筒形状や六角筒形状などの多角筒形状であってもよいし、楕円筒形状であってもよい。

Claims

　周壁を備え、前記周壁の少なくとも一部が繊維を含む繊維部によって構成されたダクトであって、
　前記繊維部は、
　前記周壁における内周側に位置する通気性を有した内層と、
　前記内層よりも前記周壁の外周側に配置され、前記内層よりも通気度の低い外層と、
を有し、
　前記内層と前記外層との境界部分は、通気性を有していることを特徴とするダクト。
　前記境界部分は、前記外層よりも通気度が高いことを特徴とする請求項１に記載のダクト。
　前記内層は、前記外層よりも厚さが厚いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダクト。
　前記内層と前記外層とは、前記内層及び前記外層の繊維同士を絡め合わせることによって接合されていることを特徴とする請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載のダクト。
　前記繊維部は、前記周壁の内周側から外周側に向かって通気度が徐々に低くなっていることを特徴とする請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載のダクト。
　前記外層は、通気性を有する通気部と、通気性を有さない非通気部とを備え、
　前記通気部は、前記周壁の内部を流れる空気の音波の定在波の腹となる位置と対応するように配置されていることを特徴とする請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載のダクト。