(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂により管状に形成された管壁を有し、内燃機関又は代替動力機関に外気導入するための吸気ダクトにおいて、
前記管壁は、不織布に熱硬化性樹脂を含浸させた表皮層と、表面に多数の凹凸が形成された延伸性紙材からなる通気調整層と、を積層した消音材を備え、
前記消音材は、前記表皮層が表裏両面の外表面に配置されると共に、前記通気調整層が、前記表皮層の間に少なくとも一対積層されており、一対の前記通気調整層の間に前記表皮層と同一の材質からなる中間層が挟まれることを特徴とする吸気ダクト。
【請求項２】
請求項１に記載の吸気ダクトにおいて、
前記中間層は、接着剤によって前記通気調整層と接着されていることを特徴とする吸気ダクト。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の吸気ダクトにおいて、
前記消音材の厚みは、１．０〜３．０ｍｍであることを特徴とする吸気ダクト。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の吸気ダクトにおいて、
前記消音材の通気抵抗が１．０〜４．０ｋＰａ・ｓ／ｍであることを特徴とする吸気ダクト。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の吸気ダクトにおいて、
前記消音材は、前記管壁に形成された孔部を閉塞するように配置されること
を特徴とする吸気ダクト。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の吸気ダクトにおいて、
前記消音材は、前記管壁にインサート成形されていること
を特徴とする吸気ダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気ダクトに係り、特に、内燃機関や代替動力機関に外気を導入する際に発生する吸気音を低減させる吸気ダクトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガソリンエンジン等の内燃機関や燃料電池や蓄電池等の代替動力機関に外気を導入する際に、吸気系において発生する吸気騒音を低減するために、吸気通路にレゾネータを設け、ヘルムホルツの共鳴理論等に基づいて計算される特定周波数の騒音を低減させることに加え、吸気騒音を低減させる種々の吸気ダクトが採用されることが知られている。【０００３】
特許文献１に記載の吸気ダクトは、樹脂により管状に形成された管壁を有し、内燃機関に外気を導入するための吸気ダクトにおいて、前記管壁は、高密度繊維からなる撥水層と微多孔膜からなる防水透湿層とが積層された防水透湿部材を備えている。【０００４】
このようにして構成された特許文献１に記載の吸気ダクトは、管状に形成された吸気ダクトの管壁に、防水透湿層を備えているので、エンジンルーム内に侵入した水分が吸気ダクトに浸入することを防止することができる。また、微多孔膜からなる防水透湿層の吸音作用により、吸気騒音の低減を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９３４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の吸気ダクトの構成によると、防水処理を施していることにより、吸気騒音の減衰効果を十分に発揮することができず、消音ダクト本来の機能を十分に奏することができないといった問題があった。
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、吸気騒音の減衰効果を十分に発揮することのできる吸気ダクトを提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る吸気ダクトは、樹脂により管状に形成された管壁を有し、内燃機関又は代替動力機関に外気導入するための吸気ダクトにおいて、前記管壁は、不織布に熱硬化性樹脂を含浸させた表皮層と、表面に多数の凹凸が形成された延伸性紙材からなる通気調整層と、を積層した消音材を備え、前記消音材は、前記表皮層が表裏両面の外表面に配置されると共に、前記通気調整層が、前記表皮層の間に少なくとも一対積層されており、一対の前記通気調整層の間に前記表皮層と同一の材質からなる中間層が挟まれることを特徴とする。【０００８】
また、本発明に係る吸気ダクトにおいて、前記中間層は、接着剤によって前記通気調整層と接着されていると好適である。【０００９】
また、本発明に係る吸気ダクトにおいて、前記消音材の厚みは、１．０〜３．０ｍｍであると好適である。【００１０】
また、本発明に係る吸気ダクトにおいて、前記消音材の通気抵抗が１．０〜４．０ｋＰａ・ｓ／ｍであると好適である。【００１１】
また、本発明に係る吸気ダクトにおいて、前記消音材は、前記管壁にインサート成形されていると好適である。【００１２】
上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る吸気ダクトは、管状に形成された吸気ダクトの管壁に、多孔質の不織布に熱硬化性樹脂を含浸させた表皮層を備えているので、十分な耐熱性、耐水性を発揮すると共に、吸気騒音のより効果的な減衰効果を図ることができる。また、多孔質の不織布のみでは、通気性が良く放射音が大きくなるため、通気調整層を積層することで、通気性を適当な範囲に調整し、放射音の抑制をも図ることができる。【００１４】
また、本発明に係る吸気ダクトは、消音材を管壁にインサート成形してあるので、部品点数を増加させずに吸気騒音の減衰効果の高い吸気ダクトを製造することができる。また、別体のカバーを吸気ダクト外周に取付ける必要がないので、吸気ダクトの外径を小さくすることができ、吸気ダクト全体の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】内燃機関の吸気通路を示す概略図。
【図２】本実施形態に係る吸気ダクトの斜視図。
【図３】本実施形態に係る吸気ダクトを構成する半割りダクトの斜視図。
【図４】消音材の構造を説明するための断面図。
【図５】実施例１と比較例１及び２を比較したグラフ。
【図６】実施例２と比較例１及び２を比較したグラフ。
【図７】実施例３と比較例１及び２を比較したグラフ。
【図８】実施例４と比較例１及び２を比較したグラフ。
【図９】広範な周波数帯域での消音量を測定したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１７】
図１は、内燃機関の吸気通路を示す概略図であり、図２は、本実施形態に係る吸気ダクトの斜視図であり、図３は、本実施形態に係る吸気ダクトを構成する半割りダクトの斜視図であり、図４は、消音材の構造を説明するための断面図である。
【００１８】
図１に示すように、内燃機関の吸気通路には、吸気口Ｆからエアクリーナ４０との間に管状の管壁１１によって形成された吸気ダクト１０にレゾネータ３０が連結されて構成されている。レゾネータ３０は、特定周波数の騒音を低減させるためにヘルムホルツの共鳴理論に基づいて計算される容積を有しており、この容積値を適当な値に設定することで、吸気通路内で発生する所望の吸気騒音を低減することができるようになっている。また、本実施形態に係る吸気ダクト１０は、図１に示すように、レゾネータ３０よりも吸気口Ｆ側の管壁１１に消音材２０が形成されている。このようにレゾネータ３０よりも吸気口側の管壁１１に消音材２０を形成することで、より効果的に吸気騒音を低減することができる。なお、消音材２０のみで十分に吸気騒音を低減できれば、レゾネータ３０を設けなくても構わない。
【００１９】
次に本実施形態に係る吸気ダクト１０について図２及び図３を参照して説明する。図２に示すように、本実施形態に係る吸気ダクト１０は、樹脂により管状に形成された管壁１１を有している。また、管壁１１の一部が格子状のフレーム１２で形成されているので、管壁１１に複数の孔部１３が形成されているようになっている。そして、該孔部１３を覆うように消音材２０がインサート成形されていることで、該孔部１３は閉塞されている。本実施形態に係る吸気ダクト１０は、消音材２０がインサート成形されて形成されているが、消音材２０と管壁１１及び格子状のフレーム１２とは、合成樹脂材が消音材２０の繊維間に含浸して固化することで相互に接合されたものではなく、合成樹脂材は消音材２０の繊維間に染み込んでおらず、消音材２０の表面のアンカー効果によって消音材２０と管壁１１及び格子状のフレーム１２とを相互に接合している。なお、本実施形態においては、消音材２０を管壁１１にインサート成形した場合について説明したが、消音材２０は、孔部１３を覆うように吸気ダクト１０の外周に巻回するように設けることもできる。
【００２０】
図３に示すように、消音材２０がインサート成形された管壁１１は、半割りのダクト１０ａ、１０ａをつき合わせて接合することで吸気ダクト１０を形成している。このように管壁１１を半割りのダクト１０ａで形成すれば、容易に消音材２０を管壁１１にインサート成形することができる。また、図２に示すように、半割りダクト１０ａの通気方向の端部は、それぞれエンジン側ダクト１４及び吸気側ダクト１５が接合されて、一本の吸気ダクト１０として形成されている。接合の方法は、振動溶着、熱板溶着、超音波溶着等、樹脂成形に用いられる一般的な方法のほか、接着剤による接着、ボルトによる締結、各半割ダクトをはめ合わせる嵌合及び中空品射出成型法（ＤＳＩ：Ｄｉｅ  Ｓｌｉｄｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ法）などが適用可能である。なお、孔部１３の数及び開口面積は、使用する消音材２０が有する吸気騒音の減衰能力を考慮して適宜変更することができる。さらに、図３に示すように、消音材２０は、管壁１１の内周面と面一となるようにインサート成形されているので、管壁１１の内周面を平坦に形成することができ、吸気ダクト１０の内部を通過する流体を円滑に通過させることができる。
【００２１】
次に図４を参照して消音材２０の構成について説明する。消音材２０は、不織布に熱硬化性樹脂を含浸させた表皮層２１と、表面に多数の凹凸が形成された延伸性紙材からなる通気調整層２２とを備えている。表皮層２１は、消音材２０の表裏両面の外表面に配置されており、通気調整層２２及び中間層２３を挟み込むように積層している。
【００２２】
表皮層２１に用いられる不織布は、アラミド繊維、イミド繊維、ポリ塩化ビニル繊維、フェノール繊維、レーヨン繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド系繊維、アクリル酸化繊維、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維（セラミック繊維）、ボロン繊維、ノボロイド繊維、フッ素繊維、金属繊維といった様々な繊維を基材とするものを用いることができる。
【００２３】
また、不織布に含浸させる熱硬化性樹脂は、例えば、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、特に加熱によりエステル結合を形成して硬化する熱硬化性アクリル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型ポリエステル等を用いることができる。
【００２４】
次に、通気調整層２２について説明する。通気調整層２２は、上述したように延伸性紙材から形成されている。
【００２５】
延伸性紙材は、表面に縮緬状の皺（皺状凹凸）を形成したクレープ加工紙、表面に多数の突起を形成したエンボス加工紙、表面に縮緬状の皺と多数の突起を形成したエンボスクレープ加工紙が用いられる。延伸性紙材に用いられるパルプとしては、例えば広葉樹木材パルプ、針葉樹木材パルプ、麻パルプ、ケナフパルプ、竹パルプ、エスバルトパルプ、バガスパルプ、葦パルプ等がある。また、これら木材パルプや、非木材パルプ等の天然パルプ以外に合成樹脂を１〜５０％程度混合しても構わない。
【００２６】
中間層２３は、消音材２０の通気抵抗を調整するために介在されており、一対の通気調整層２２に挟まれるように積層されている。なお、中間層２３は、上述した表皮層２１と同一の材質からなる積層体である。
【００２７】
次に、本実施形態に係る消音材２０の構造を説明する。消音材２０は、図４に示すように、中間層２３を一対の通気調整層２２で挟み込み、その外表面を表皮層２１で更に挟み込むように積層した後、熱プレスを加えて熱板溶着することにより一体的に構成されている。なお、表皮層２１と通気調整層２２及び通気調整層２２と中間層２３との間には必要に応じて接着剤を介在させることができる。接着剤としては、アクリル樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、塩化ビニル樹脂溶剤系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、シリコーン系接着剤、変成シリコーン系接着剤、レゾルシノール系接着剤等の接着剤を用いることができる。
【００２８】
なお、本実施形態に係る消音材２０は、熱プレス後の厚さが１〜３ｍｍ、通気抵抗が１〜４ｋＰａ・ｓ／ｍとなるように調整されている。
【００２９】
このように、本実施形態に係る消音材２０は、通気抵抗を調整するために表皮層２１と同一の材質からなる中間層２３を備えているので、製造コストを抑えることができると共に、吸気騒音の減衰効果の高い消音材を提供することができる。
【実施例】
【００３０】
図５〜８は、本実施形態に係る吸気ダクトと、二つの管状パイプを消音機能を持たせた帯フェルトで接合した従来の消音機能付き吸気ダクト（比較例１）及び消音機能を有さない吸気ダクト（比較例２）の周波数と消音量の解析結果であり、図５〜８は、通気抵抗を其々１．１１ｋＰａ・ｓ／ｍ，１．５１ｋＰａ・ｓ／ｍ，１．６３ｋＰａ・ｓ／ｍ，１．９８ｋＰａ・ｓ／ｍに調整した実施例である。【００３１】
図５〜８に示すように、実施例１〜４は、全ての周波数帯において比較例２と比較して比較例１と同等もしくはそれ以上の消音量を得られている。特に図５に示すように、通気抵抗を１．１１ｋＰａ・ｓ／ｍとした実施例１においては、比較例１と比較して特に大きな消音量を得られていることがわかる。しかし、消音量が大きくなると、吸気ダクトからの放射音がこれに比例して大きくなることが知られているので、通気抵抗は１ｋＰａ・ｓ／ｍ以上に設定すると好適である。【００３２】
また、図５〜８に示すように、通気抵抗の数値を上げていくと、比較例１のグラフに近似した値を示すようになることがわかる。なお、通気抵抗を大きくし過ぎると消音量と放射音とのバランスが悪くなるので、通気抵抗の上限は４ｋＰａ・ｓ／ｍ程度、より好ましくは、２ｋＰａ・ｓ／ｍ前後に設定すると好適である。【００３３】
図９は、本実施形態に係る吸気ダクトと、従来の消音機能を有さない吸気ダクト（比較例２）について、より広範な周波数帯域における消音量を測定した解析結果である。図９に示すように、本実施形態に係る吸気ダクトは、高周波帯域（４〜１６ｋＨｚ）においても大きな消音量を得ていることがわかる。このように、本実施形態に係る吸気ダクトは、高周波帯域での消音についても高い消音効果を発揮することができる。【００３４】
なお、本実施形態に係る吸気ダクト１０においては、管壁１１を格子状のフレーム１２で形成することで、孔部１３を形成した例について説明したが、管壁１１をパンチングメタル状に複数の孔を形成しても構わないし、網状の部材で管壁１１を形成しても構わない。【００３５】
また、本実施形態に係る吸気ダクト１０は、内燃機関に外気を導入する吸気ダクト１０について説明したが、本発明に係る吸気ダクトは、それに限られず、例えば、車体に搭載した燃料電池や蓄電池といった代替動力機関の冷却のために外気を導入する吸気ダクトに適用することも可能である。この場合、吸気騒音は外気導入のためのファンの回転音や風切り音であり、内燃機関から生じる吸気騒音よりも高周波の騒音となる。【００３６】
また、本実施形態に係る吸気ダクト１０においては、消音材２０を管壁１１の直線部分のみに適用した場合について説明したが、消音材２０は、消音ダクト１０の湾曲部に適用することも可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３７】
１０  吸気ダクト，    １０ａ  半割りダクト，    １１  管壁，    １２  フレーム，    １３  孔部，    １４  エンジン側ダクト，    １５  吸気側ダクト，    ２０  消音材，    ２１  表皮層，    ２２  通気調整層，    ２３  中間層，    ３０  レゾネータ，    ４０  エアクリーナ，    Ｅ  内燃機関，    Ｆ  吸気口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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