tomozo~~~のブログ一覧

トヨタの特許で新たなアルミテープネタが２件公開となったのでメモしておきます。

前回記事（https://minkara.carview.co.jp/userid/3160844/blog/44214925/）以降、新たに公開となった除電関連特許は３件
　特開2020-165053
　特開2021-038679
　特開2021-050658
ありますが、特開2020-165053はアンダーカバー類の素材に導電性繊維を混成して除電を行うもので、アルミテープチューンではないため除外します。

残り２件が空燃比関連のセンサー（エアフロセンサーとA/Fセンサー）まわりの対策です。

■エアフロセンサーの除電
特開2021-050658
https://ipforce.jp/patent-jp-A-2021-50658

エアフロセンサー周辺の除電は特開2020-84852（https://ipforce.jp/patent-jp-A-2020-84852）が詳しいですが、それがエア流路にアプローチするものだったのに対し、今回の話はセンサ～ケーブルの除電によるノイズ対策が論旨となります。



こんな風にケーブルにアルミテープ巻くだけ！（放電のための耳を残すのがポイント）
これでノイズが減る理屈が良く分からないのですが（！？）波形も示されています。機会があれば追試してみたいところです。


■Ａ／Ｆセンサーの除電
特開2021-038679
https://ipforce.jp/patent-jp-A-2021-38679

こちらも考え方・やり方は同じです。Ａ／Ｆセンサーは排気系で高温なので、吸気側のようなテープを貼った気流改善ができないですが（マフラーの除電 特開2016-125400 もありますが）、これなら可能ですね。




以上、ケーブルにアルミテープを巻くだけ、しかもシールドのように広範囲を包むのではなく１か所クランプするだけでノイズが減るという物議を醸しそうな特許２件でした。

アルミテープチューンに関して、参考にさせていただいている神聖 ノンタマさんのブログおよび、Axeloidさんのブログで新しい情報が出ていましたので、フォローアップします。

いつもの如く原典（トヨタの特許）を読み込んでいます。いずれも既出の特許の改善、および素材の工夫（※）が中心となります。それにしても2016年の公示以降、専門の部隊でもいるのでしょうか、日々改善を追及しているトヨタの執念に驚かせられます。

※：アルミテープ以外の除電方法。その理由は前回のブログで考察したとおり、製造コストやロバスト性などが考えられる。今回の特許本文にて「見た目のため」という言及もあり。


■ヒューズボックスの除電
特開2020-042928
https://ipforce.jp/patent-jp-A-2020-042928

電源ラインを除電することにより「センサなどの検出値の誤差などを抑制」「アクセルペダルの踏み込み量を変更してからの加速度（駆動力）の変化が顕著に改善された」としています。

ただ、「電源ラインの帯電」と「センサの誤差」には論理の飛躍があるように思われます。電源ラインが対GNDでkVオーダーで帯電していたら、そもそも電子回路としては成り立ちませんし、静電ノイズの影響でしょうか？どういう原因が誤差につながるのか、もう少し具体的な言及が欲しいところです。
それは置いておくとして、電源ラインの除電は+12Vラインであれば、どこでもいいと思いますが、ケーブルにアルミテープを貼るとなると施工性が悪いので、じゃヒューズボックスに、ということだと思います。ちなみに電源ライン除電の初出はバッテリーターミナル（特開2018-1879）です。
また、特開2018-7367（ハイブリッドシステムの除電）を引き合いに、除電のためのアース線の引き回しは「見栄えや組付け性が悪い」としています。「見栄え」を気にしているのは意外ですね。

「見栄え」を気にするので、ヒューズボックスにアルミテープをそのまま貼るのではなく、表面を「微細な金属材料を含有したメタリック塗料」で覆うという凝ったものになっています。

さらにこの特許の注目すべき点は「有効放電面積の最適値」に言及している点です。これは前述の特開2018-7367でも言及があり、理由はそちらに書いてあるので割愛するとして、今回は「効果を体感し得る許容範囲は、９０００平方ミリメートルから９０７０平方ミリメートルまで」と断言している点に注目です。
つまりテープが小さすぎても大きすぎても意味がない。ヒューズボックスに貼るテープの具体的な大きさを考えると
　94x94mm = 8836mm2 →NG
　95x95mm = 9025mm2 →OK
　96x96mm = 9216mm2 →NG
なんてこった！1mmの誤差も許されないなんて！特許本文ではモノがモノだけに電位計測ができないので「体感で」最適値を出したと言っています。トヨタには神ドライバーがいるのでしょうが、素人には超絶敷居が高いですねorz


■ファンの除電
特開2020-83190
https://ipforce.jp/patent-jp-A-2020-83190

これは分かりやすいですね。ファン筐体の特許は既出（特開2016-117388）ですが、羽根そのものにテープを貼って除電するというもので、今更感があります。素人的には、むしろこちらを先に考えると思います。（現にみんカラ界隈でファンの除電と言ったら羽根の除電がスタンダートだと思います）

羽根の面方向ではなく、円周方向に貼っているあたりが、ノウハウかもしれません。
これからの季節、エアコンの冷却効率アップも燃費には重要ですので、折を見て実施してみたいと思います。


■エアフロセンサまわりの除電
特開2020-84852
https://ipforce.jp/patent-jp-A-2020-84852

これもありそうでなかった話です。既出の特許だと「除電により吸気抵抗を低減」としているわけですが、スロットル全開時ならともかく、エア流入量自体はセンサーで測っているわけですし、多少の流入不足は補正されるのでは？というモヤモヤ感があったのですが、この特許とセットであれば、そのモヤモヤ感も幾分か低減されるもんでしょう。

これも折を見て実施したい。


■シート、フロアマットによる除電
特開2019-117709
https://ipforce.jp/patent-jp-A-2019-117709

これはちょっと毛色が違いますが、面白いので書いておきます。２層になったシートの生地に正負の帯電特定を持った素材を使用し、乗員の体の動きによって摩擦・帯電を促し、裏側生地の負の帯電を使って車体の正の帯電を中和する、というものです。
アルミテープによる除電を受動的除電とするなら、こちらは積極的に負の帯電を起こして除電する能動的除電になると思います。ちなみに、マイナスイオン発生機を使った超能動的除電の特許もトヨタから出ていますが、これはアルミテープの趣旨から外れるので割愛します。
シート生地の話なので、アルミテープとの相性も悪く、まぁ参考程度ですね。


以上、今回の追加特許の話でした。

あと、新特許ネタではありませんが、燃料タンクの除電（特開2016-133032）に関連し、ノンタマさんのブログで、燃料キャップの除電が燃費効果大、という話があったので、フォレスターの給油経路を確認したところ、途中がゴムホースになっている（給油口と燃料タンクは絶縁状態）ことが判明してガッカリした、という話を整備手帳に後日書きます。

アルミテープチューンのリファレンスの一つ、Axeloidさんのブログでトヨタの新しい燃料特許が紹介されていたので、早速目を通してみます。

今まで見たネット界隈では、お目にかかったことのない新しい知見があったのでメモしておきます。

特開2018-1879
https://ipforce.jp/patent-jp-A-2018-1879

特開2018-7367
https://ipforce.jp/patent-jp-A-2018-7367

特開2019-182022
https://ipforce.jp/patent-jp-A-2019-182022

特開2019-192568
https://ipforce.jp/patent-jp-A-2019-192568


■帯電部と放電部の分離
除電したい箇所の空気の流動が低い場合に（例：HEVバッテリー、インバーター）、除電部を風の良く当たるところ（例：エンジンカバー、エアクリーナー）に設置して、そこと電線で相互に接続することで効果的に除電を行うという実施例が記載されています。
アルミテープチューンの理解　その２（疑問点の考察）で空気の流動性に関しての考察を書きましたが、やはり、テープには風をよく当てた方が良いという結論になります。


■除電部の有効面積には最適値がある
コロナ放電を連続的に生じさせるため、除電部には最適な面積があるといいます。実際の走行実験により、それを「１０６２５平方ミリメートル」と導き出しています。なんか「1.21ジゴワット」みたいで面白い。

アルミテープチューンの理解　その２（疑問点の考察）の「逆効果な場合はあるのか？」にも追記しておきました。


■非導電性テープでもよい
トヨタ車はアルミテープを純正採用してますが、アルミテープは原価が高いのと製造コストも高い（多分、人の手で貼っている）、かつ、むき出しの金属故に経年劣化（酸化）や汚れに対してロバスト性に欠けるためか、最近のトヨタの特許はアルミテープ以外の、塗装であったり、コーディングであったり、カーボン含有樹脂であったりといった製造コストの低い方法に熱心です。

特開2019-192568は、その一環で実は金属テープでなくても良いという衝撃の文献です。
要は、負に帯電しやすい素材の樹脂テープ：
「ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、セロファン（登録商標）、ポリ塩化ビニル、テフロン（登録商標）など」
であれば良いと。エッジ部で放電する考え方は金属テープと同じです。

例えば普通のビニールテープや、梱包用のPPテープ、PEテープなんかでも良い分けで、今まで「アルミテープの粘着層の導電性ガー」、とか言ってたのは何だったんだ、と。ただしアルミテープと同等の効果を得るためには放電部の有効長が３～４倍必要とのことです。ただ金属テープよりも、このような普通のテープのほうが安いし、施工性、耐候性、ロバスト性も良いので検討に値するのでしょう。

---
以上、トヨタには専門の部隊でもいるのでしょうか。新しい（驚くべき）知見が続々であります。以前の特許はペダルやらブレーキキャリパやら、手当たり次第に（効果の有無は知らないけど、とりあえず的に）書いている傾向がありましたが、最近の文献は「走行実験を行って効果を確認」というのが必ず記載されていて一定の説得力が感じられました。

と、机上の妄想だけでアルミテープのネタを３回も書いてしまいました。そろそろ実践に移りたいと思います。

整備手帳
アルミテープ貼り（外装、マフラー）
アルミテープ貼り（エンジンルーム内）

前回に引き続き、アルミテープチューンの下調べです。いくつかの疑問を、一次情報（トヨタの特許）を読み込んで考察しました。

■逆効果な場合はあるのか？
ホイールの除電の文献に、「除電と燃費の関係」という驚くべき（ドンズバの）記載あり。（冒頭の図）　除電しすぎるとホイールのスポークに空気が張り付き、タイヤハウス内に引き込まれて燃費が悪化するという。曲線の縦のスケールが不明（1km/lかもしれないし0.001km/lかもしれない）、かつテープが無い場合との比較がないので逆効果になるかどうかは不明だが、テープが大なり小なり燃費に寄与するということを、トヨタが言っているということに重みがあると思う。
一方で、バンパー（タイヤハウス）裏にテープを貼る文献では、寧ろ、タイヤハウス内に空気を引き込んでブレーキの冷却効率を上げる記載がある。燃費とブレーキ性能は相反するということかもしれない？

あと、エアインテークの文献で、テープに触れて帯電した空気が下流に流れて、そこにまたテープがあった場合、放電が阻害される、という旨の記載がある。HEVシステムの文献でもテープをあえて風下だけに貼る、という記載もあるので、逆効果とまではいかないが、放電前後の空気の流れには気を付けた方がよさそう。

2020/2/21追記
特開2018-7367に有効放電面積に関する言及がある。これによると放電部が大きすぎると、いったん放電した後の再チャージに時間がかかり、次の放電が起こるまでに時間がかかる？ということらしい。たまーにドバッと放電するより、細かくチマチマ放電した方が平均電位を低く保てる、イメージだろうか。感覚的に分かるような分からないような．．．


■テープの大きさ・形状はどんなものが良いのか？
コロナ放電を目的としているので、テープの「面」で放電するわけではなく、「エッジ部」で放電を行う。そのため、テープの面積というよりはエッジ部の長さが効く。テープをギザギザ加工する施工例を多く見かけるが、これは理にかなっている。逆に平べったいテープをデンと鎮座させる施工は効率的ではない。

また、除電の効果はテープ周辺の半径50mm～100mm（平面方向）、数mm～10数mm（垂直方向）となっているので、除電したい箇所を絞ってピンポイントで貼るのが効果的である。
例えばエアインテークの場合は「吸入空気流路断面縮小部」つまり、断面が広→狭となる部分にさえ貼れば良いのであって、それ以外は「必要がない」と断言している。また大概の樹脂パーツの厚さ程度（数mm）では表に貼ろうが裏に貼ろうが除電が及ぶので、吸気系のパイプの内側にリスクを負ってテープを貼る必要はないし、ボディやバンパーなどの見える部分に貼って変な目で見られる必要もない。


■金属パーツにも効果があるの？
上記の如く、鋭いエッジがないパーツや、塗膜などの絶縁材料で表面が覆われているパーツは有効な放電が行われないので、金属性の部位（ボディ、マフラー、ボンネット、サスペンション、ホイール等）であっても、帯電は解消できず、アルミテープの御用となる。


■テープ周辺の空気は流動性が必要か？
放電を受けて帯電した空気が停滞すると放電が行われなくなるので「継続的に放電を行うには周囲の空気を流動させることが必要」と明確に書いてある文献と、「一方向に空気が流動する状況に限られない」と濁して書いてあるものがあり、結局良く分からない。外気に触れる部分は問題なさそうだけど、ステアリングコラムなど室内については密閉空間にならないのだろうか。

それについて天井鋼板の除電について記載している文書にヒントがある。

これによると、天井鋼板と室内側ルーフライナの間に閉鎖空間があり、この空間内にテープを貼っても放電ができないので（ａ）のように室内側にテープを貼ってルーフライナを除電することで間接的に天井鋼板の電位を下げるということらしい。ただ（ｂ）の図なら納得がいくが（ａ）では除電効果が弱い気がする。構造的にはエンジンカバーと似たようなものなので、そちらの文献と整合をとるなら、テープ貼り付け位置は、ルーフライナーと鋼板の連結部（赤矢印を追記した部分）が望ましいと思う。

更に、室内の空気が室内のテープによって帯電するが、これを例えばフロントウィンドウのテープで室外に追い出す、というような合わせ技も考えられる。


■粘着面の導電性は必須なのか？
全体的には導電性のあるテープを前提として書かれているが、一部の文献（ブレーキ、ハブベアリング、ショックアブソーバー、サスペンション）には「粘着剤の層の厚さが数百μm以下なら可」の旨記載がある。これらは全て金属パーツに貼るケースなので、そういうところでは非導電性テープでもいいと理解しておく。

2020/2/21追記
実はアルミテープやら導電性粘着剤は十分条件であって、必要条件ではない（ビニルテープでもOK）という新しい特許が出ていますので、2020年時点では「導電性アルミテープが必須」という認識は完全に時代遅れのようです。

■そもそも本当に除電されるのか
フロントガラスの帯電がアルミテープによって除電されることを検証した大変興味深い記事がありましたので、リンクしておきます。

2020/2/21　特許一覧の更新
---
最近、アルミテープチューンが気になっちゃってますが、いろいろ見ていると「とりあえず見よう見真似で貼ったら激変」的なものから「やり過ぎは逆効果」的なものまで、色々な情報が溢れかえっていて、闇雲にチャレンジするには敷居が高い。しかも、Cause & Effectの根拠が不明なリポートが多いこと。何が正しいか分からないので、とりあえず一次情報源（トヨタ特許）を見て、効果を整理してみました。



■基本的な考え方
帯電によって空気抵抗や油脂類の粘性が増加する。アルミテープ（の端面のエッジ）によるコロナ放電により帯電を解消する。

■空気の流れに関するもの
狙い：帯電による空気流の剥離を低減

吸気抵抗軽減
　特開2016-078640：吸気系
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-078640

　特開2016-121671：エアクリーナー
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-121671

冷却効率悪化抑制
　特開2016-117388：ラジエター
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-117388

機関出力悪化抑制（吸気抵抗軽減、排気抵抗軽減、オイル粘度低減）
　特開2016-125398：エンジン
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-125398

排気抵抗軽減、マフラー周りの空力悪化抑制
　特開2016-125400：マフラー
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-125400

ボディ空力悪化抑制
　先WO2015-064195：ボディ
　https://astamuse.com/ja/published/JP/No/WO2015064195

　特開2016-124319：ドア
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-124319

　特開2018-176998：ホイール
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2018-176998

　特開2019-182022：テープ以外の実施形態（ガラス、コーティング、等）
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2019-182022


■油脂類（燃料、オイル、グリス）の粘性に関するもの
狙い：帯電による油脂類の粘性上昇を低減

エンジン応答性悪化抑制
　特開2016-133032：燃料・オイルタンク
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-133032

操縦性及び走行安定性悪化抑制
　特開2016-049880：ステアリング、ブレーキペダル、クラッチペダル
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-049880

減衰力過剰を抑制
　特開2016-138651：ショックアブソーバー
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-138651

乗り心地悪化抑制
　特開2016-196205：リアサス
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-196205

ブレーキ応答性悪化抑制
　特開2016-148369：ブレーキキャリパ
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-148369
　※更にHEVでは、「回生制動力及び摩擦制動力を等価に移行させることができるので、減速ショックが生じること及び車両全体の制動力が不自然に変化することを抑制」の記載あり。

回転抵抗増加抑制
　特開2016-141167：ホイールハブ
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-141167
　※ラジオノイズ低減という効果が記載あるが、何故ホイールハブの除電が効くのかについては説明なし。


■電気系統に関するもの
狙い：帯電による電気系統の影響を低減

駆動モータの出力トルク変動抑制
　特開2016-131427：HEVシステム
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2016-131427

駆動モータのレスポンス低下抑制
　特開2018-7367：HEVシステム
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2018-7367


■総合的（空力＋油脂＋電気系統）
加速性や操舵性などの走行性能低下の抑制
　特開特開2018-1879：バッテリー、車体
　https://ipforce.jp/patent-jp-A-2018-1879

　


アルミテープチューンの代表格として「ステアリングコラムの下にアルミテープを貼るとハンドリングが良くなる」というのがありますが、上記の分類では「油脂類（燃料、オイル、グリス）の粘性に関するもの」に含まれます。
これって、気温や機構の温度によるファクターの方が大きいのではないかと推測します。気温5℃のときの粘性が、アルミテープチューンによって気温6℃の粘性に改善しても、気温10℃のときのドライバビリティには敵わない、ということなので、効果はあったとしても価値があるのか疑問。。。やるのであれば「空気の流れに関するもの」かなぁ。



「特許でわかるアルミテープチューニング」シリーズも参考にさせていただきましたm(__)m