JP6497743B2 - 吸音通気管の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、騒音を減少する機能を有する通気管に関する。

例えば冷却を目的として低温のガス、空気等の気体を輸送するために、通気管を必要な箇所に配置されることが建築物、輸送機械等において行われている。
冷却効率を上げるためには、通気管を流す気体の流速が速いことが望まれるが、これに伴い、気体を送風する側のファンや、これを駆動するモーターの音が通気管内を伝播したり、通気管に発生する気柱共鳴などが原因で、騒音が問題となる。

こうした通気管に起因する騒音を減少させる対策として、いわゆるヘルムホルツレゾネータなどの共鳴型消音器を設けるものが開発されている。
これとは別に、通気管の内壁を、従来の非通気材料から、不織布などの通気材料に置き換えて、通気管の気柱共鳴の発生を防止しようとするものも開発されている。
特許文献１に記載された発明は、非通気性のダクト壁の一部に穴を設け、適度な通気性を有する不織布などの多孔質材を、それらの穴を覆うように取り付け、ダクト内部空間と外部空間とが多孔質材により通気するようにしたものであり、さらに該発明においては、ダクトの壁面から突き出る小筒部を設け、小筒部先端の開口部に不織布が熱融着されている。該発明では、多孔質材の通気度を調整することによりダクト内の気柱共鳴の発生を防止し、かつ、ダクト系を伝播する騒音の低減を図るというものである。
特許文献２に記載された発明は、自動車エンジン用吸気管にて、その管の壁の一部が不織布成形体によりなる、自動車エンジン用吸気管である。この不織布成形体が例えば熱プレス成形によってダクトの半割り形状に立体成形され、一対の半割れ体を接合部で接着一体化して、通気ダクトを構成している。
特許文献３に記載された発明は、オーバーモールド成形により、通気ダクトを構成する部材を一体化する発明である。即ち、一対の合成樹脂製半割れ体の接合部を重ね合わせ、互いの接合面を溶着すると共に、接合部の外周部を合成樹脂材により被覆する二次成形により、一対の半割れ体を一体化するものである。
特許文献４に記載された発明は、前記特許文献３に記載された、オーバーモールド成形による通気ダクトの成形過程における成形不良を防止することを目的とした発明である。即ち、通気ダクトを構成する半割れ体の重ね合わせ部の末端部を包み込む様に樹脂被覆体を被覆成形し、かつ、不織布成形体の表面を選択的に加熱することで表面の熱可塑性樹脂繊維が溶融し、剛性が高まるとするものである。

特開２００１−３２３８５３号公報 特開２０００−７３８９５号公報 特開平５−３０５６７９号公報 特開２０１１−１０１９８４号公報

従来の吸音性能を有するダクトにはない、中高周波帯域の音を効率的に吸音する、吸音通気管を開発しようとするものである。
また、フェルト材料の表面に樹脂をコーティングすることで、ダクト側面からの空気の漏れを防止し、ダクト機能を阻害することなく中高周波帯域の音を効率的に吸音する吸音通気管を開発しようとするものである。

本発明は、繊維体としての熱可塑性樹脂繊維に、バインダーとしての熱可塑性樹脂繊維をシリンダーオープナー等で混合し、ニードルパンチ加工にて繊維を交絡させてニードルフェルトとなし、該ニードルフェルトの少なくとも１面に熱可塑性樹脂をコーティング、またはラミネートする。バインダーとしての熱可塑性樹脂繊維の溶融温度以上で予熱してのちにコールドプレスして、管形状の１部品もしくは半割れ形状の２部品以上に成形加工し、該２部品の加工品を合わせ管形状として吸音通気管とする。

繊維体、またはバインダーとして使用できる熱可塑性樹脂繊維としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維、低融点ＰＥＴ繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ＰＰ（ポリプロピレン）繊維、ＰＥ（ポリエチレン）繊維、ＰＥＴ／ＰＥ（バイコンポーネント）、ＰＥＴ／低融点ＰＥＴ繊維（バイコンポーネント）、ＰＥ／ＰＰ（バイコンポーネント）ＰＥ／ＰＥＴ（バイコンポーネント）等を挙げることができる。
繊維体に対するバインダーとしての熱可塑性樹脂繊維の混合比率は２０質量％以上であることが必要である。２０質量％未満であると吸音通気管の形状が形成されない、成形した吸音通気管の強度が弱いなどの不具合が発生する虞がある。

ニードルフェルトにコーティング、若しくはラミネートする樹脂としては、ＰＰ樹脂、ＰＰ−エチレン共重合体樹脂、低密度ＰＥ樹脂、高密度ＰＥ樹脂、リニアＰＥ樹脂、ラテックス樹脂等を挙げることができる。

本発明の吸音通気管は、気体を搬送するという通気管本来の機能を全く阻害することなく、気体を効率良く搬送するためのファンの回転音や、このファンを駆動するためのモーター駆動音が通気管の内部を伝播したり、通気管に発生する気柱共鳴などが原因で発生する騒音を減少抑制することができるものである。

本発明になる吸音通気管の吸音効果測定装置の模式図である。３：ブロワーが空気を吸引することにより、２：ホースによって接続された1：吸音通気管（試料）の吸気口から空気を吸入し通気管内を流れて３：ブロアーに吸引される空気の流れを作る。この際に４：吸気口近傍受音マイク／５：排気口受音マイク の２本の受音マイクが測定した音の音レベル比を、１／３オクターブバンド周波数分析器（図示せず）により各周波数における吸音特性を評価する。 従来の通気管の代表例としてポリプロピレン樹脂を原材料として直方体（100×150×700ｍｍ）に成形加工した通気管（試料A）と、本発明になる吸音通気管（面重量1200gsm・厚さ5mmのニードルフェルト一面にポリプロピレン樹脂を150gsmコーティングし、このコーティング面を内側にして直方体（100×150×700ｍｍ）に成形加工した）（試料B）の吸音効果を、図１に示す測定装置により各周波数における吸音効果を測定した結果（試料A＝破線、試料B＝実線）のグラフである。縦軸に吸音率（単位＝ｄB）、横軸に周波数（単位＝Hz）を表記する。

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、適宜用途に応じてその形態を変更して実施することが可能である。

繊維体として使用する熱可塑性樹脂繊維に対して、２０質量％以上混合するバインダーとしての熱可塑性樹脂繊維は、シリンダーオープナー等で混合し、従来公知のカーディング工程やニードルパンチ工程等により相互に交絡しフェルトとなす。

フェルトの片面、若しくは両面に熱可塑性樹脂をコーティング、若しくはラミネートする。コーティングの方法としては特に限定されず、熱可塑性樹脂を融点まで加熱して液状となした後、加圧して任意の形状を有するノズルから噴出させ、コーティングを行うことが例示できる。こうしたコーティング装置としては、包装工業の分野で広く用いられているホットメルト接着剤の塗布装置を利用することが可能である。
ラミネートの方法としては特に限定されず、フィルム状の熱可塑性樹脂を加熱することにより、熱可塑性樹脂によるフィルム表面を軟化させ、フェルトの表面に積層してローラーなど適宜な方法により熱可塑性樹脂フィルムによる連続膜を形成するものである。フィルム状の熱可塑性樹脂を加熱する際には、コーティングと異なり熱可塑性樹脂の融点までは加熱しない。融点まで加熱してしまうと、フィルムに穴が開き、連続膜が維持できない虞れがあるからである。

片面、若しくは両面に、熱可塑性樹脂がコーティングあるいはラミネートされたフェルトは、必要な形状に成形加工することにより気体を搬送する通気管となす。具体的には、フェルトに使用されている熱可塑性樹脂繊維の溶融温度以上に加熱したフェルトを成形金型の下型に載置し、成形金型の上型を下降させて、コールドプレスすることにより、略円筒形状に加工する。その際にフェルトの寸法がコールドプレスによって延伸することが必要である。若しフェルトの寸法が延伸しなかった場合には、略円筒形状に成形する際に、円筒に立ち上がる部分や円筒側壁部と頂部との縁部に大きな応力がかかるため、これらの部分が破断してしまう虞れがあるからである。部品に使用される直前のフェルトの形状は数ｍｍ〜１０数ｍｍの厚さを有する長方形であるが、フェルトの厚さの部分を除いた長方形の少なくとも１辺の長さは、加熱前とコールドプレス後との延伸長さを比較した時に、１．２倍〜１．８倍、好ましくは１．３倍〜１．７倍、更に好ましくは１．４倍〜１．６倍である。
こうして得られた１部品の略円筒形状部品の、円筒部頂部断面部並びに周辺不要部をトリム型等の手段により裁断することで吸音通気管を得る工程が例示できる。
２部品で成形加工するには、管（筒）を縦に上下２分割された半割れ形状の下部品と上部品とを各々成形金型等により加熱加圧成形により得、下部品と上部品とを合わせて接合部を接着、熱融着等により一体化して管形状とする。

１ 吸音通気管
２ ホース
３ ブロワー
４ 吸気口近傍受音マイク
５ 排気口受音マイク

Claims (3)

1. 繊維体としての熱可塑性樹脂繊維に、バインダーとしての熱可塑性樹脂繊維をシリンダーオープナー等にて混合し、ニードルパンチ加工により繊維を交絡してニードルフェルトとなし、該ニードルフェルトの少なくとも１面に熱可塑性樹脂をコーティング、またはラミネートし、バインダーとしての熱可塑性樹脂繊維の溶融温度以上で予熱してのちにコールドプレスして、管形状の１部品、もしくは半割れ形状の２部品以上に成形加工し、要すれば該２部品の加工品を合わせ管形状とすることを特徴とする吸音通気管の製造方法。
2. 熱可塑性樹脂がコーティング、またはラミネートされている面が管形状の内側となるように成形加工することを特徴とする請求項１に記載の吸音通気管の製造方法。
3. 熱可塑性樹脂がコーティング、またはラミネートされている面が管形状の外側となるように成形加工することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸音通気管の製造方法。

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