JP2019108111A

JP2019108111A - 空気流用の貼付シート状部材及びそれを用いた走行車両

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Publication number: JP2019108111A
Application number: JP2018110780A
Authority: JP
Inventors: 慎一滝澤; Shinichi Takizawa
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Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2038-06-11
Also published as: DE112018006360B4; DE112018006360T5; WO2019117051A1; US11125256B2; JP6435434B1; US20210071691A1

Abstract

【課題】空気抵抗になる空気流の大きな剥離現象をより効果的に抑制できることで、燃費の向上や走行性能の向上を図ることができる最適な形態の空気流用の貼付シート状部材及びそれを用いた走行車両を提供する。【解決手段】マイナスの静電気を帯電する材質によって設けられた空気流に接する面に、厚さが可及的に空気抵抗とならないように薄く設けられて貼付されるシート状部材であって、空気流の流れ方向に沿って長く貼付されるように、空気流の巾方向に比べて空気流の流れ方向に長いシート形状に形成され、マイナスの静電気を帯電する材質で、前記空気流に接する面とは静電気の帯電のしやすさが異なる材質によって設けられている。【選択図】図１

Description

この発明は、空気流に接する面に貼付されるシート部材で、空気抵抗を低減できる空気流用の貼付シート状部材に関する。

従来、自動車の外装に貼り付ける気流剥離低減シートとして、表面に形成される複数の凹部と、裏面に形成される粘着層とを設ける。このように複数の凹部を設けたシートの裏面に粘着層を設けたので、自動車の外装の必要な部分に合致する形状にシートを切断して貼り付けるだけで、簡易に自動車の外装表面に気流の剥離を低減させる凹部を設けることができる（特許文献１参照）ものが提案されている。また、これに類似する技術が複数提案されている（特許文献３〜４参照）。

また、路面に対して絶縁状態に保持されている車体が、走行することを含む外部要因による静電気で正に帯電する車両において、走行時に前記車体の周囲に流れる正に帯電した空気流が、前記帯電した車体の表面に沿った流れから前記表面から離れた流れに変化し始める剥離形状の箇所のうちの、前記空気流の剥離を抑制することにより前記車両の操縦安定性が向上する少なくとも何れか一つの予め定められた特定部位の正の電位を、該正の電位に応じて負の空気イオンを生じさせる自己放電により中和除電して低下させる自己放電式除電器を備えている（特許文献２参照）が提案されている。なお、この自己放電式除電器の具体例としては、導電性金属箔と導電性接着剤との層からなる接着テープであって、例えば、導電性アルミニウムホイールテープなどの導電性被膜が開示されている。

特開２００６−８８８８０号公報（第１頁）特許第６１６８１５７号公報（特許請求の範囲、図面）特開２００１−５０２１５号公報特開２０００−５５０１４号公報米国特許出願公開第２０１２／０２５５１５２号明細書

空気流用の貼付シート状部材及びそれを用いた走行車両に関して解決しようとする問題点は、空気抵抗になる空気流の大きな剥離をより効果的に抑制できる最適な形態が提案されていなかったことにある。

そこで本発明の目的は、空気抵抗になる空気流の大きな剥離をより効果的に抑制できることで、燃費の向上や走行性能の向上を図ることができる適切な形態の空気流用の貼付シート状部材及びそれを用いた走行車両を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の一形態によれば、マイナスの静電気を帯電する材質によって設けられた空気流に接する面に、厚さが可及的に空気抵抗とならないように薄く設けられて貼付されるシート状部材であって、空気流の流れ方向に沿って長く貼付されるように、空気流の巾方向に比べて空気流の流れ方向に長いシート形状に形成され、マイナスの静電気を帯電する材質で、前記空気流に接する面とは静電気の帯電のしやすさが異なる材質によって設けられている。

本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の一形態によれば、前記空気流に接する面の材質がウレタンを基材とするもので、前記シート状部材の材質がポリ塩化ビニルを基材とするものであることを特徴とすることができる。

本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の一形態によれば、前記シート状部材の表面が粗面であることを特徴とすることができる。

本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の一形態によれば、前記シート状部材の貼付面側である裏面に粘着層が設けられ、厚さが、前記粘着層を含めて０．２ｍｍ程度以下であることを特徴とすることができる。

本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の一形態によれば、空気流に接する平面先端側が丸められた形状に設けられ、空気流に接する平面後端側が徐々に細くなる形状に設けられていることを特徴とすることができる。

本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の一形態によれば、空気流に接する平面の空気流の流れ方向に係る両端について、端に向かって徐々に細くなる形状に設けられていることを特徴とすることができる。

本発明に係る空気流用の貼付シート状部材を用いた走行車両の一形態によれば、前記空気流用の貼付シート状部材の複数が、前記空気流に接する面である走行車両の車体表面に、前記シート形状の巾以上の間隔を置いて並列状態に貼付されていることを特徴とすることができる。

本発明の空気流用の貼付シート状部材及びそれを用いた走行車両によれば、空気抵抗になる空気流の大きな剥離をより効果的に抑制できることで、燃費の向上や走行性能の向上を図ることができるという特別有利な効果を奏する。

本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の形態例を示す平面図である。本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の形態例を示す断面図である。本発明に係る空気流用の貼付シート状部材を用いた走行車両の形態例を示す斜視図である。本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の他の形態例を示す平面図である。本発明に係る空気流用の貼付シート状部材を用いた走行車両の他の形態例を示す斜視図である。本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の他の形態例を示す平面図である。本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の他の形態例を示す平面図である。

以下、本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の形態例を、添付図面（図１〜７）に基づいて詳細に説明する。

本発明に係る空気流用の貼付シート状部材１０によれば、空気流に接する面に貼付されるシート状で、空気流の流れ方向に沿って長く貼付されるように、空気流の巾方向に短く空気流の流れ方向により長い形状に設けられ、シート状部材の表面１３がシボ付き状の粗面に設けられている。なお、シボ付き状の粗面とは、シボ加工やエンボス加工によって形成されるものであり、一定の形状パターンが繰り返し連続する模様状とすることができる。本形態例では、カーボン繊維による織布の織目をイメージするようにデザイン化された模様であって、その模様に合せたシボが付けられることで、表面が粗面（空気流用の貼付シート状部材１０を構成するシート状部材の厚さの範囲で凹凸が形成された面）に設けられた形態になっている。

そして、空気流に接する平面先端側１１が丸い形状であって空気流に接する平面後端側１２が尖った形状である雫型の流線形状に設けられている。なお、雫型とは、涙型やドロップ型と称される形状であって、平面形状として、全体としては細長い形状になっている。また、この空気流用の貼付シート状部材１０は、カッティングシート（登録商標）としての広いシート材から型抜きなどによって切断することで適宜に形成して提供できる形態になっている。ところで、本形態例の空気流用の貼付シート状部材１０は、摩擦によってマイナスの静電気を帯電しやすいポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が基材になっており、空気はプラスに帯電しやすいため、空気流の剥離現象を抑制するように作用すると考えられる。

これによれば、空気流の剥離をより効果的に抑制できることで、燃費の向上や走行性能の向上を図ることができるという特別有利な効果を奏する。すなわち、この本発明に係る空気流用の貼付シート状部材１０の形状によれば、連続的に発生される多数の小さな渦流によって成る直線的な筋状の空気流を生じさせることができ、ボルテックス・ジェネレーターの原理で大きな渦流による気流剥離を好適に阻止・抑制できるためと考えられる。

また、本形態例の空気流用の貼付シート状部材１０では、貼付面側である裏面に粘着剤が塗布された状態に形成された粘着層１０ａが設けられ、図２に示すように厚さが、その粘着層１０ａを含めて０．５ｍｍ以下のシート状である。さらに、本形態例の具体的な空気流用の貼付シート状部材１０としては、例えば、その粘着層１０ａを含めて０．２ｍｍ程度以下のシート状とすることができる。また、この空気流用の貼付シート状部材１０は、その粘着層１０ａが剥離紙１０ｂによって保護されて提供され、一般的な貼付シール材と同様に設けられており、空気流に接する面（例えば、自動車の車体表面）の所望の位置に容易に貼付できる形態となっている。

また、本発明に係る走行車両では、空気流に接する面に複数の空気流用の貼付シート状部材１０が、その空気流用の貼付シート状部材１０の巾以上の間隔を置いて並列状態に貼付されている。本形態例では、図３に示すように、自動車のボディの各部材が途切れて、空気流の剥離現象が起こり易い部位に、その部位については、巾方向にほぼ等間隔となるように、本形態例の空気流用の貼付シート状部材１０が貼り付けられている。

本発明者による自動車の走行データによれば、市販のカッティングシート（登録商標）からなる玉虫色の粘着層付きシート材を切断して形成された本発明に係る空気流用の貼付シート状部材１０を、エンジンボンネットの後端近傍に７枚、（フロントガラスの後端近傍に７枚）、ドアミラー上側面部に小さなものを４枚、ボディ上面後部に設けられたスポイラーの後端近傍に７枚、及びボディ側面の後端近傍に５枚（うち２枚は小さなもの）、図３に示すように貼付することで、５％程度の燃費向上が確認された。なお、燃料消費量が減るため、地球温暖化対策にも有効である。

すなわち、本発明に係る空気流用の貼付シート状部材１０によれば、多数の小さな渦流を適切に生じさせることができると共に、平面後端側１２が徐々に細くなる形態であるため、その小さな渦流の巾方向（横方向）の広がりも適宜に抑制できる。そして、その複数の空気流用の貼付シート状部材１０が適宜な間隔をおいて並列されているため、複数の空気流用の貼付シート状部材１０によって生じる多数の小さな渦流による直線的な空気流の列が空気流を巾方向に複数に分断して大きな渦流が発生することを抑制でき、空力特性を向上できるためと考えられる。

なお、本発明に係る空気流用の貼付シート状部材１０を貼付する枚数や貼付位置は、これに限定されるものではなく、適宜選択的に設定できるのは勿論であるが、機能性の他にデザイン性も考えて、合理的な位置に合理的な数を貼付すればよい。なお、空気流用の貼付シート状部材１０の後端（平面後端側１２）が、図３及び５に示すように、車のボディの各部材が途切れて空気流の剥離現象が起こり易い端に近い部分に配置されるように貼付されることで、より効果的に空力性能を高めることができた。

また、ドアミラーは形状的に風切り音を誘発しやすいが、本発明に係る空気流用の貼付シート状部材１０を、図３及び５に示すように貼付したところ、風切り音を低減させることができた。従来は、エアロミラーとして小さな突起物を取り付けて乱流翼の原理で風切り音を低減しているドアミラーがあるが、本形態例によれば、その効果と同様の効果を得ることができた。

また、空気抵抗を生じさせるカルマン渦は、表面流と直角になる箇所に強く発生するため、前述のスポイラーやドアミラーなどの他に、前後左右の泥除け部であるフェンダー（タイヤハウス）の空気流が剥離してカルマン渦を発生する箇所（端部）に取り付けると効果がある。図３及び５に示すように、タイヤハウスを構成する箇所（フロントのバンパーや、リヤのスライドドアなど）に取り付けたところ、カルマン渦の発生時に起こる騒音が低減され燃費が向上した。また、タイヤハウス内への空気の巻き込みを低減させる効果が出ていると考えられるため、その空気の巻き込みによって起きると考えられる操縦性の悪化が改善されて走行安定性が向上した。さらに、自動車において表面流と直角になる箇所としては、例えば、後部のバンパー下部（図示せず）があり、この後部のバンパー下部に本発明に係る空気流用の貼付シート状部材１０を取り付けることで、空力特性を向上できる。

以上に説明したように、本形態例に係る空気流用の貼付シート状部材１０によれば、０．５ｍｍ以下や、さらに好ましくは０．２ｍｍ程度以下のシート状であって薄く、車体の表面に立体的に突起するような形態ではなく、貼付によって簡単に装着できる二次元的なものであるが、従来の車体に小さな突起物を取り付けて乱流翼の原理で空気抵抗を減らすことができるボルテックス・ジェネレーターと、同様の効果を得ることができた。なお、ボルテックス・ジェネレーターとは、小さな突起物を取り付けて乱流翼の原理で安定した小渦を発生させ、大きく不安定な渦の発生を抑制することで、空気流の剥離現象を抑制して空気抵抗を減らすものであり、燃費や高速性能を向上でき、風切り音を低減できると共に、操縦安定性を向上できる。

また、本発明に係る空気流用の貼付シート状部材１０によれば、図３及び５に示す自動車などの走行車両の車体の表面に貼付して設置されることに限定されるものではなく、航空機や船舶を含め、大気中で風を切って移動する物体に適用・設置できるのは勿論である。さらに、本発明に係る空気流用の貼付シート状部材１０は、例えば、自動車のエンジン吸気用のエアクリーナの吸気口に設置することで、上述したような空気流の剥離を抑制する効果を生じて吸気抵抗を減少させ、エンジン性能を向上できるなど、空気流による抵抗を低減させることを目的とする他の用途で広く応用できるのは勿論である。

次に、本発明に係る空気流用の貼付シート状部材１０を貼付した車の走行試験を重ねることによって判明した成果に基づき、本願発明の明確化すべき構成、及び作用効果について説明する。
本発明に係る空気流用の貼付シート状部材１０は、マイナスの静電気を帯電する材質によって設けられた空気流に接する面に、厚さが可及的に空気抵抗とならないように薄く設けられて貼付されるシート状部材であって、空気流の流れ方向に沿って長く貼付されるように、空気流の巾方向に比べて空気流の流れ方向に長いシート形状に形成され、マイナスの静電気を帯電する材質で、前記空気流に接する面とは静電気の帯電のしやすさが異なる材質によって設けられている。

これによれば、表面の電気的な特性や滑り特性の違いによって、空気流用の貼付シート部材１０の表面で小さな渦流が好適に発生し、前述のように空気抵抗を低減できるものと考えられる。なお、マイナスの静電気を摩擦帯電する材質によって設けられた空気流に接する面としては、例えば、ウレタン塗料によって塗装された車の車体表面がある。

具体的な形態例によれば、前記空気流に接する面の材質がウレタンを基材とするもので、前記シート状部材の材質がポリ塩化ビニルを基材とするもので構成されている。
これによれば、ウレタンとポリ塩化ビニルとの静電気の帯電のしやすさの差は比較的小さいため、ポリ塩化ビニルの表面である空気流用の貼付シート状部材１０の表面で、より小さな渦流が発生しやすくなるものと考えられ、一体的な大きな渦流の発生を抑制できるため、空気抵抗を低減できるものと考えられる。なお、ポリ塩化ビニルの方が、ウレタンよりもマイナスに帯電し易い性質を有している。
ところで、この空気流用の貼付シート部材１０としては、ポリ塩化ビニルの他に、ポリプロピレンなどの他の材質のものを用いることもできる。

さらに具体的な形態例によれば、前記シート状部材の表面が粗面であることで、前記静電気による効果と合わせて、空気流用の貼付シート状部材１０の表面で、小さな渦流を好適に発生させる相乗効果が生じる。なお、この粗面とは、前記シート状部材によって設けられた空気流用の貼付シート状部材１０の厚さを超えるような凹凸があるものではなく、表面が鏡面のようにツルツルにはなっていない面のことである。すなわち、その粗面とは、前記シート状部材の厚さの範囲で、デコボコが形成された形態を含むものである。

本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の厚さは、粘着層１０ａを含めて０．２ｍｍ程度以下であることを特徴とすることができ、さらには、０．１ｍｍ程度以下の０．０８ｍｍの厚さのものでテストを行ったが、同等以上の効果を奏することがわかった。
これは、厚さが空気抵抗とならない程度まで薄いこと、すなわち、厚さで形成される側周部に起因する空気流の乱れが発生することを防止できるため、空気流用の貼付シート部材１０の表面で小さな渦流が好適に発生し、空気抵抗を低減できるものと考えられる。

また、本発明に係る空気流用の貼付シート状部材では、空気流に接する平面先端側が丸められた形状に設けられ、空気流に接する平面後端側が徐々に細くなる形状に設けられていることを特徴とすることができる。これによれば、本発明に係る空気流用の貼付シート状部材は、図５及び図６に示した形状も含まれ、その形態は使用条件などに対応させて適宜選択的に設定できるのは勿論である。なお、図１に示したものが、空気流用の貼付シート部材１０の表面で小さな渦流を好適に発生させることができると共に、コンパクト化し易い形態になっている。

また、本発明に係る空気流用の貼付シート状部材では、空気流に接する平面の空気流の流れ方向に係る両端について、端に向かって徐々に細くなる形状に設けられていることを特徴とすることができる。すなわち、空気流の流れ方向（上流から下流へ流れる方向）が長手方向となるように貼付される本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の両端について、図４、６、７に示すように、端に向かって徐々に細くなる形状に設けられている。また、図４、６、７の形態例では、図面上において左右対称となっており、被貼付面に設置する際は、空気流の流れ方向が長手方向となるように貼付すれば良く、両端の向きを１８０度反転して貼付してもよい。これによれば、その対称性のため、長手方向の方向性について、反対に貼付してしまうことを防止できる。

また、この空気流用の貼付シート状部材１０は、自動車などの走行物体の表面（被貼付面）の種々の色彩に対応させて、種々の色彩にできるのは勿論であるが、透明なものとすることで、種々の色彩の被貼付面に対応させることができる。また、空気流用の貼付シート状部材１０が透明なものは、その基材に色彩を出すための物質が含まれないため、その基材（素材）そのものの電気的などの特性が出やすく、より効果的であると考えられる。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

１０空気流用の貼付シート状部材
１０ａ接着層
１０ｂ剥離紙
１１平面先端側
１２平面後端側
１３シート状部材の表面

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る空気流用の貼付シート状部材の一形態によれば、マイナスの静電気を帯電する材質によって設けられた空気流に接する面の該空気流に接する面を構成する部材が途切れる端に近い部分に、厚さが可及的に空気抵抗とならないように薄く設けられて貼付されるシート状部材であって、空気流の流れ方向に沿って長く貼付されるように、空気流の巾方向に比べて空気流の流れ方向に長いシート形状に形成されると共に、３枚以上の複数の前記シート状部材が、前記空気流に接する面に、前記シート形状の巾以上の前記シート状部材の貼付されない間隔を置いて前記巾方向に並列状態に貼付できるシート形状に形成され、マイナスの静電気を帯電する材質で、前記空気流に接する面よりもマイナスに帯電のしやすい材質によって設けられ、前記シート状部材の空気流に接する側である表面が粗面であり、前記シート状部材の貼付面側である裏面に粘着層が設けられ、厚さが、前記粘着層を含めて０．２ｍｍ以下に設けられ、前記シート状部材の空気流に接する側である表面のうちの平面後端側が、後端に向かって徐々に細くなる形状に設けられている。

Claims

マイナスの静電気を帯電する材質によって設けられた空気流に接する面に、厚さが可及的に空気抵抗とならないように薄く設けられて貼付されるシート状部材であって、
空気流の流れ方向に沿って長く貼付されるように、空気流の巾方向に比べて空気流の流れ方向に長いシート形状に形成され、
マイナスの静電気を帯電する材質で、前記空気流に接する面とは静電気の帯電のしやすさが異なる材質によって設けられていることを特徴とする空気流用の貼付シート状部材。
前記空気流に接する面の材質がウレタンを基材とするもので、前記シート状部材の材質がポリ塩化ビニルを基材とするものであることを特徴とする請求項１に記載の空気流用の貼付シート状部材。
前記シート状部材の表面が粗面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気流用の貼付シート状部材。
前記シート状部材の貼付面側である裏面に粘着層が設けられ、厚さが、前記粘着層を含めて０．２ｍｍ程度以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気流用の貼付シート状部材。
空気流に接する平面先端側が丸められた形状に設けられ、空気流に接する平面後端側が徐々に細くなる形状に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気流用の貼付シート状部材。
空気流に接する平面の空気流の流れ方向に係る両端について、端に向かって徐々に細くなる形状に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気流用の貼付シート状部材。
請求項１〜６のいずれかに記載の前記空気流用の貼付シート状部材の複数が、前記空気流に接する面である走行車両の車体表面に、前記シート形状の巾以上の間隔を置いて並列状態に貼付されていることを特徴とする空気流用の貼付シート状部材を用いた走行車両。