JP2010059952A - 消音器 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜１５の振動によりダクト２内からダクト２外に吸気音を透過させて低減する消音器１において、透過音に対しても低減効果を得る。
【解決手段】薄膜１５からなる内周管３の外周側に容積室４を形成し、容積室４を第１、第２容積室２４、２５に区画する。また、第１、第２容積室２４、２５を形成する第１、第２薄膜部２６、２７の１次モードの固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１を、第１薄膜部２６におけるリブ２９の設定により異ならせ、第１、第２容積室２４、２５を連通穴３０により連通させる。これにより、固有振動数ｆ_１１の値と固有振動数ｆ_２１の値との間の振動数を有して第１、第２容積室２４、２５に透過した音波は、互いに位相が１８０°異なり、連通穴３０を介して互いに重ね合わされて相殺される。このため、透過音を低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンへの吸気に伴って吸気ダクト内に生じる吸気音を低減する消音器に関する。

従来から、吸気音を低減するために、様々な消音器が考えられて吸気ダクト（以下、単にダクトと呼ぶ）に適用されているが、消音器の１つに、薄膜からなる管体をダクトの一部とするものがある。この消音器によれば、薄膜の振動により、吸気脈動や吸気の気柱共鳴に伴う音波が減衰するとともに部分的にダクト外に透過して、吸気音が低減される（例えば、特許文献１参照）。

ところで、薄膜を経てダクト内からダクト外へ透過した音波は、透過音となって吸気音とは別に騒音を構成する。そこで、透過音を低減するために、吸気音低減手段とは別に透過音低減手段が必要となり、種々の透過音低減手段が考えられている。例えば、特許文献１の消音器によれば、薄膜の外周側に吸音材が配され、吸音材によって透過音の低減が図られている。

しかし、吸音材を配することにより、消音器の体格が大きくなってコストも高くなってしまう。また、吸音材は、低周波の透過音に対する消音効果が低く、低周波の透過音に対しては、吸音材以外の手段が必要となる。

なお、薄膜の外周側に剛性の高い壁部が配され、薄膜と壁部との間に密閉された容積室を有する消音器が考えられている（例えば、特許文献２参照）。この消音器によれば、薄膜を経て容積室に透過した音波は、壁部によって容積室外側への透過が抑制されるので、透過音の低減を達成できる。

しかし、特許文献２の消音器によれば、容積室が密閉されているため、薄膜が充分に振動することができず、結果的に、吸気脈動や吸気の気柱共鳴に伴う音波の減衰および透過が不充分になる虞がある。このため、特許文献２の消音器は、吸気音低減効果を得ることができない虞がある。
特開２００４−３４６７５０号公報 特開２００３−３２２０６２号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、薄膜の振動により吸気音を低減する消音器において、透過音に対しても低減効果を得ることにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の消音器は、エンジンに通じる吸気ダクトの一部をなす内周管と、内周管の外周側に容積室を形成する外周管とを備え、内周管は、吸気ダクトの他部分よりも薄い薄膜からなり、薄膜の振動により、吸気ダクト内に生じる吸気音が吸気ダクト外に透過する。また、薄膜は、振動特性が異なる第１薄膜部および第２薄膜部を含んでいる。そして、第１薄膜部の固有振動数のモード次数および第２薄膜部の固有振動数のモード次数には、第１薄膜部と第２薄膜部との間で、同次であるにもかかわらず固有振動数の数値が異なる特定次数が存在する。

ここで、各薄膜部の固有振動数は、各薄膜部の寸法や物性、および容積室の容積等により定まっている。そして、各薄膜部に入力する音波の振動数が特定の固有振動数よりも小さい場合には、各薄膜部から放射される音波（つまり、薄膜部を経て透過した音波）の位相が変化せず、薄膜部に入力する音波の振動数が特定の固有振動数よりも大きい場合には、薄膜部を経て透過した音波の位相が１８０°変化する。また、位相が１８０°異なる音波は、互いに重なると効果的に相殺される。

そこで、第１、第２薄膜部の少なくとも１組の同次の固有振動数間に差異が生じるように、すなわち、第１、第２薄膜部の固有振動数のモード次数の中に特定次数が存在するように、薄膜および容積室を設定する。これにより、第１、第２薄膜部を経てダクト内から容積室に透過した音波の内、第１薄膜部の特定次数の固有振動数と第２薄膜部の特定次数の固有振動数との間の振動数を有する音波は、位相が互いに１８０°異なり、容積室にて互いに相殺される。このため、薄膜の振動によって吸気音を低減する消音器において、透過音に対しても低減効果を得ることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の消音器によれば、外周管には、容積室と外気とを連通させる穴が設けられている。
これにより、容積室が密閉状態ではなくなるので、薄膜が充分に振動できるようになり、結果的に、吸気脈動や吸気の気柱共鳴に伴う音波の減衰および透過が充分に行われる。このため、透過音の低減とともに、吸気音の低減も確実に達成できる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の消音器によれば、容積室は、壁部により２室に区画され、第１薄膜部および第２薄膜部の一方の薄膜部は、２室の内の一方の室のみを形成する。そして、一方の室と他方の室とは壁部に設けられた穴により連通し、外周管の穴は、他方の室と外気とを連通させる（以下の〔請求項３の手段〕〜〔請求項５の手段〕に関する説明では、便宜上、特定次数の固有振動数の数値が小さい方の薄膜部を第１薄膜部とし、特定次数の固有振動数の数値が大きい方の薄膜部を第２薄膜部とする）。

これにより、例えば、第１薄膜部が一方の室を形成している場合、第１薄膜部を経てダクト内から一方の室に透過した音波は、さらに、一方の室から壁部を経て他方の室に透過する際に、振動数の数値にかかわらず振幅が一様に低下する。このため、第１薄膜部、一方の室および壁部を経てダクト内から他方の室に透過した音波は、第２薄膜部のみを経て他方の室に透過した音波と、より効果的に相殺されるので、透過音低減効果をさらに高めることができる。

すなわち、各薄膜部を経て透過した音波の振幅を振動数に対して描いた振幅特性は、固有振動数でピークを示す。そして、第１薄膜部を経て透過した音波の振幅特性と、第２薄膜部を経て透過した音波の振幅特性とは、第１、第２薄膜部間で特定次数の固有振動数の数値が異なることから、ピークを示す振動数が異なる。このため、第１、第２薄膜部を経てダクト内から容積室に透過した音波は、振幅が完全に一致せず完全な相殺は不可能である。

そこで、第１薄膜部を経てダクト内から一方の室に透過した音波を、穴を有する壁部を経て他方の室に透過させることで、第１薄膜部を経て透過した音波の振幅を一様に低下させる。これにより、他方の室では、第１薄膜部を経て透過した音波と、第２薄膜部を経て透過した音波とは、２つの振幅特性が交差する振動数よりも小さい範囲の振動数で、振幅の数値が接近する。このため、第１薄膜部を経て透過した音波と、第２薄膜部を経て透過した音波とがより効果的に相殺されるので、透過音低減効果をさらに高めることができる。

なお、第２薄膜部が一方の室を形成している場合、他方の室において、第２薄膜部を経て透過した音波の振幅が一様に低下するので、２つの振幅特性が交差する振動数よりも大きい範囲の振動数で振幅の数値が接近して透過音低減効果が高められる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の消音器によれば、第１薄膜部および第２薄膜部の少なくとも一方の薄膜部は、応力と歪みとの関係が吸気音により生じる範囲で非線形である。
これにより、非線形な薄膜部を経て透過した音波の振幅を振動数に対して描いた振幅特性は、固有振動数におけるピークが低下するとともに振幅が一様に低下する。

このため、例えば、第１薄膜部を非線形とした場合、第１薄膜部を経て透過した音波と、第２薄膜部を経て透過した音波とは、２つの振幅特性が交差する振動数よりも小さい範囲の振動数で、振幅の数値が接近する（第２薄膜部を非線形とした場合には、２つの振幅特性が交差する振動数よりも大きい範囲の振動数で、振幅の数値が接近する）。この結果、第１薄膜部を経て透過した音波と、第２薄膜部を経て透過した音波とがより効果的に相殺されるので、透過音低減効果をさらに高めることができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の消音器によれば、第１薄膜部を経て透過した音波の特定次数の固有振動数における振幅と、第２薄膜部を経て透過した音波の特定次数の固有振動数における振幅とは、互いに異なる。
これにより、例えば、第２薄膜部を経て容積室に透過した音波の振幅の方が第１薄膜部を経て容積室に透過した音波の振幅よりも大きい場合、第１薄膜部を経て透過した音波と、第２薄膜部を経て透過した音波とは、２つの振幅特性が交差する振動数よりも小さい範囲の振動数で、振幅の数値が接近する（第１薄膜部を経て容積室に透過した音波の振幅の方が第２薄膜部を経て容積室に透過した音波の振幅よりも大きい場合には、２つの振幅特性が交差する振動数よりも大きい範囲の振動数で、振幅の数値が接近する）。

この結果、第１薄膜部を経て透過した音波と、第２薄膜部を経て透過した音波とがより効果的に相殺されるので、透過音低減効果をさらに高めることができる。
なお、各薄膜部の振幅増加は、例えば、下記の〔請求項８の手段〕〜〔請求項１３の手段〕を用いたり、各薄膜部に含まれる面数を増やしたりすることで達成できる。また、各薄膜部の振幅低下は、例えば、下記の〔請求項８の手段〕〜〔請求項１３の手段〕を用いたり、上記の〔請求項３の手段〕や〔請求項４の手段〕を用いたりすることで達成できる。

〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の消音器によれば、第１薄膜部の固有振動数のモード次数、第２薄膜部の固有振動数のモード次数には、それぞれ、第１薄膜部と第２薄膜部との間で、奇数次だけ高次または低次であるにもかかわらず固有振動数の数値が一致する第１特定次数、第２特定次数が存在する。

これにより、例えば、第２特定次数が第１特定次数よりも１次だけ低次である場合、薄膜に入力する音波の内、第１特定次数よりも１次だけ低次の第１薄膜部の固有振動数の数値と第１、第２特定次数の固有振動数の数値との間の数値範囲の振動数を有する音波は、第１薄膜部を経て容積室に透過すると位相が１８０°変化し、第２薄膜部を経て容積室に透過しても位相が変化しない。このため、この数値範囲の振動数を有して第１、第２薄膜部を経て容積室に透過した音波は、互いに位相が１８０°異なる。

また、薄膜に入力する音波の内、第１、第２特定次数の固有振動数よりも大きい数値範囲の振動数を有する音波は、第１薄膜部を経て容積室に透過すると位相が３６０°変化し、第２薄膜部を経て容積室に透過すると位相が１８０°変化する。このため、この数値範囲の振動数を有して容積室に透過した音波は、互いに位相が１８０°異なる。

この結果、第１、第２薄膜部を経てダクト内から透過した音波の内、第１、第２特定次数の固有振動数を含んで相当に広がる数値範囲の振動数を有する音波は、位相が互いに１８０°異なり、容積室にて互いに相殺される。このため、薄膜の振動によって吸気音を低減する消音器において、透過音に対しても低減効果を得ることができる。
なお、第１、第２薄膜部を経て透過した音波の内、上記の相当に広がる数値範囲の音波は、振幅も略一致しているので、第１、第２薄膜部を経て透過した音波は、互いに効果的に相殺され、透過音低減効果は極めて大きい。

〔請求項７の手段〕
請求項７に記載の消音器によれば、外周管には、容積室と外気とを連通させる穴が設けられている。
これにより、請求項２の手段と同様の効果を得ることができる。

〔請求項８の手段〕
請求項８に記載の消音器によれば、第１薄膜部と第２薄膜部とは、各々の振動面積が異なっている。
この手段は、第１、第２薄膜部の固有振動数のモード次数において、特定次数や、第１、第２特定次数を存在させるための一手段を示すものである。

〔請求項９の手段〕
請求項９に記載の消音器によれば、第１薄膜部と第２薄膜部とは、各々におけるリブの設定が異なることで振動面積が異なっている。
この手段は、第１薄膜部と第２薄膜部とで振動面積に差異を持たせるための一手段を示すものである。

〔請求項１０の手段〕
請求項１０に記載の消音器によれば、第１薄膜部と第２薄膜部とは、各々の剛性が異なっている。
この手段は、第１、第２薄膜部の固有振動数のモード次数において、特定次数や、第１、第２特定次数を存在させるための一手段を示すものである。

〔請求項１１の手段〕
請求項１１に記載の消音器によれば、第１薄膜部と第２薄膜部とは、各々におけるリブの設定が異なることで振動面積または剛性が異なっている。
この手段は、第１薄膜部と第２薄膜部とで振動面積または剛性に差異を持たせるための一手段を示すものである。

〔請求項１２の手段〕
請求項１２に記載の消音器によれば、第１薄膜部と第２薄膜部とは、各々の質量が異なっている。
この手段は、第１、第２薄膜部の固有振動数のモード次数において、特定次数や、第１、第２特定次数を存在させるための一手段を示すものである。

〔請求項１３の手段〕
請求項１３に記載の消音器によれば、第１薄膜部と第２薄膜部とは、各々の膜厚が異なっている。
この手段は、第１、第２薄膜部の固有振動数のモード次数において、特定次数や、第１、第２特定次数を存在させるための一手段を示すものである。

最良の形態１の消音器は、エンジンに通じる吸気ダクトの一部をなす内周管と、内周管の外周側に容積室を形成する外周管とを備え、内周管は、吸気ダクトの他部分よりも薄い薄膜からなり、薄膜の振動により、吸気ダクト内に生じる吸気音が吸気ダクト外に透過する。また、薄膜は、振動特性が異なる第１薄膜部および第２薄膜部を含んでいる。そして、第１薄膜部の固有振動数のモード次数および第２薄膜部の固有振動数のモード次数には、第１薄膜部と第２薄膜部との間で、同次であるにもかかわらず固有振動数の数値が異なる特定次数が存在する。

また、外周管には、容積室と外気とを連通させる穴が設けられている。
また、第１薄膜部と第２薄膜部とは、各々の振動面積、および各々の剛性が異なっている。さらに、第１薄膜部と第２薄膜部とは、各々におけるリブの設定が異なることで振動面積および剛性が異なっている。

最良の形態２の消音器によれば、第１薄膜部の固有振動数のモード次数、第２薄膜部の固有振動数のモード次数には、それぞれ、第１薄膜部と第２薄膜部との間で、奇数次だけ高次または低次であるにもかかわらず固有振動数の数値が一致する第１特定次数、第２特定次数が存在する。

最良の形態３の消音器によれば、容積室は、壁部により２室に区画され、第１薄膜部および第２薄膜部の一方の薄膜部は、２室の内の一方の室のみを形成する。そして、一方の室と他方の室とは壁部に設けられた穴により連通し、外周管の穴は、他方の室と外気とを連通させる。

最良の形態４の消音器によれば、第１薄膜部および第２薄膜部の少なくとも一方の薄膜部は、応力と歪みとの関係が吸気音により生じる範囲で非線形である。

最良の形態５の消音器によれば、第１薄膜部および第２薄膜部の一方の薄膜部を経て透過した音波の振幅は、他方の薄膜部を経て透過した音波の振幅よりも大きい。

〔実施例１の構成〕
実施例１の消音器１の構成を、図１および図２を用いて説明する。
消音器１は、エンジン（図示せず）への吸気に伴って吸気ダクト（以下、ダクト２と呼ぶ）内に生じる吸気音を低減するものであり、ダクト２の一部分をなす内周管３と、内周管３の外周側に容積室４を形成する外周管５とを備える。

なお、消音器１を含む吸気装置８は、図１に示すように、エアクリーナ９、エアフローメータ１０、スロットル装置１１およびインテークマニホールド１２を備える周知の構成であり、消音器１は、例えば、エアフローメータ１０とスロットル装置１１との間に配されている。

内周管３は、ダクト２の他部分よりも薄い薄膜１５からなり、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂をブロー成形することで設けられている。そして、ダクト２内で生じた吸気音は、薄膜１５の振動により減衰するとともに、部分的に容積室４に透過して透過音となる。

すなわち、薄膜１５は、吸気脈動や吸気の気柱共鳴等の吸気に伴う音波の入力を受けて振動することで、吸気に伴う音波を減衰させるとともに吸気に伴う音波の一部をダクト２外に透過させて、吸気音を低減する。

そして、薄膜１５の振動可能領域をできるだけ大きくして薄膜１５の振動による吸気音低減効果を高めるため、内周管３は、例えば、図２（ａ）に示すように、吸気の流れ方向に垂直な切断面が扁平な六角形となるように設けられている。

また、内周管３は、例えば、吸気の流れ方向に平行に２分割された２つのパーツ１６、１７を溶着または接着により接合することで設けられている。ここで、パーツ１６、１７の長手方向一端側の接合部１８およびパーツ１６、１７の長手方向他端側の接合部１９は、切断面における六角形の長手方向両端で、吸気の流れ方向に延びるように設けられている。

外周管５は、薄膜１５よりも厚い高剛性の壁部として設けられて内周管３の外周側に配される。また、外周管５は、例えば、吸気の流れ方向に垂直な切断面が長軸に沿って分割された半楕円となる２つのパーツ２０、２１により構成されている。すなわち、２つのパーツ２０、２１の長手方向一端は、接合部１８の長手方向一端を挟み込むように接合部１８に溶着または接着され、２つのパーツ２０、２１の長手方向他端は、接合部１９の長手方向他端を挟み込むように接合部１９に溶着または接着されている。

これにより、容積室４は、接合部１８、１９により２室に区画されている。
そして、以下の説明では、接合部１８、１９を区画壁１８、１９と呼び、容積室４のうちパーツ１６、２０により形成される図示上側の室を第１容積室２４と呼び、パーツ１７、２１により形成される図示下側の室を第２容積室２５と呼ぶ（図２（ａ）参照）。また、第１容積室２４を形成するパーツ１６の薄膜１５の部分を第１薄膜部２６と呼び、第２容積室２５を形成するパーツ１７の薄膜１５の部分を第２薄膜部２７と呼ぶ。

ここで、第１薄膜部２６には、鍔状のリブ２９が吸気の流れ方向に垂直となるように複数設けられ、リブ２９により第１薄膜部２６は複数の振動面に区画されている。このため、第１、第２薄膜部２６、２７は、各々の振動面積、および各々の剛性が異なっている。そして、このような振動面積および剛性の差異に起因して、第２薄膜部２７の１次モードの固有振動数ｆ_２１は第１薄膜部２６の１次モードの固有振動数ｆ_１１よりも大きくなっている。

つまり、第１、第２薄膜部２６、２７は、１次モードの固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１が互いに異なるように設けられている（図３参照）。
なお、第１、第２薄膜部２６、２７の各モード次数における固有振動数の数値は、第１、第２薄膜部２６、２７の物性や振動面積、および第１、第２容積室２４、２５の容積等により定まるものである。そして、第１薄膜部２６にリブ２９が設定されて、第１、第２薄膜部２６、２７間で振動面積および剛性に差異が生じることで、固有振動数ｆ_２１が、固有振動数ｆ_１１よりも大きくなっている。

ここで、第１、第２薄膜部２６、２７の固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１の１次モードのように、同次であるにもかかわらず、第１、第２薄膜部２６、２７間で固有振動数の数値が異なるモード次数を特定次数と呼ぶ。つまり、実施例１の第１、第２薄膜部２６、２７では、１次モードが特定次数である。

また、第１、第２容積室２４、２５は、区画壁１８、１９に設けられた連通穴３０により互いに連通している。さらに、パーツ２０、２１には、第１、第２容積室２４、２５と外気とを連通させる穴３１が設けられている。

〔実施例１の作用効果〕
実施例１の消音器１は、薄膜１５からなりダクト２の一部をなす内周管３と、内周管３の外周側に容積室４を形成する外周管５とを備える。また、容積室４は、区画壁１８、１９により第１、第２容積室２４、２５に区画され、第１、第２容積室２４、２５は、連通穴３０により互いに連通している。

そして、第１、第２容積室２４、２５を形成する第１、第２薄膜部２６、２７は、第１薄膜部２６におけるリブ２９の設定により、各々の１次モードの固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１の値が互いに異なる。つまり、第１、第２薄膜部２６、２７の１次モードの固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１の数値は、互いに異なる。

これにより、薄膜１５に入力する音波の内、固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１間の振動数を有する音波は、第１薄膜部２６を経て第１容積室２４に透過すると、位相が１８０°変化し、第２薄膜部２７を経て第２容積室２５に透過すると、位相が変化しない（図３（ａ）参照）。このため、固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１間の振動数を有して第１、第２容積室２４、２５に透過した音波は、互いに位相が１８０°異なる。

この結果、固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１間の振動数を有する音波は、第１、第２容積室２４、２５に分かれて透過して位相が１８０°異なった後、連通穴３０を介して互いに重ね合わされて相殺される（図３（ｂ）、（ｃ）参照）。
以上により、透過音を構成する音波の内、固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１間の振動数を有する音波が相殺されるので、透過音を低減することができる。

なお、第１、第２容積室２４、２５に透過した音波の振幅は、固有振動数ごとにピークを示す。このため、固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１間でも、第１、第２容積室２４、２５に透過した音波は、重なり方が一様ではなく、固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１の中間値の振動数において振幅が一致してほぼ完全に重なり、低減効果が最大ピークを示す。

また、外周管５には、第１、第２容積室２４、２５と外気とを連通させる穴３１が設けられている。
これにより、第１、第２容積室２４、２５が密閉状態ではなくなるので、第１、第２薄膜部２６、２７が両方とも充分に振動できるようになり、結果的に、吸気音の減衰および透過が充分に行われる。このため、透過音の低減とともに、吸気音の低減も確実に達成できる。

〔実施例２の構成〕
実施例２の消音器１は、実施例１の消音器１と同様の第１、第２容積室２４、２５を形成し、第１、第２容積室２４、２５は、連通穴３０を介して連通している。また、第１薄膜部２６は、リブ２９により複数の振動面に区画されている。このため、第１、第２薄膜部２６、２７は、各々の振動面積、および各々の剛性が異なっている。そして、このような振動面積および剛性の差異に起因して、第１薄膜部２６の２次モードの固有振動数ｆ_１２と第２薄膜部２７の１次モードの固有振動数ｆ_２１とが一致している。

つまり、第１、第２薄膜部２６、２７は、第１薄膜部２６の２次モードの固有振動数ｆ_１２と第２薄膜部２７の１次モードの固有振動数ｆ_２１とが一致するように設けられている。また、このように第１、第２薄膜部２６、２７を設けることで、第１、第２薄膜部２６、２７の１次モードの固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１は、必然的に互いに異なる。

ここで、第１薄膜部２６の固有振動数の２次モード、および第２薄膜部２７の固有振動数の１次モードのように、奇数次だけ高次または低次であるにもかかわらず、第１、第２薄膜部２６、２７間で固有振動数の数値が一致する第１、第２薄膜部２６、２７のモード次数を、それぞれ、第１、第２特定次数と呼ぶ。つまり、実施例２の第１、第２薄膜部２６、２７では、第１薄膜部２６の２次モードが第１特定次数であり、第２薄膜部２７の１次モードが第２特定次数である。

〔実施例２の作用効果〕
実施例２の消音器１によれば、第１、第２薄膜部２６、２７は、第１薄膜部２６におけるリブ２９の設定により、第１薄膜部２６の２次モードの固有振動数ｆ_１２と第２薄膜部２７の１次モードの固有振動数ｆ_２１とが一致している。

これにより、薄膜１５に入力する音波の内、固有振動数ｆ_１１と固有振動数ｆ_１２、ｆ_２１との間の振動数を有する音波は、第１薄膜部２６を経て第１容積室２４に透過すると、位相が１８０°変化し、第２薄膜部２７を経て第２容積室２５に透過しても、位相が変化しない（図４（ａ）参照）。このため、固有振動数ｆ_１１と固有振動数ｆ_１２、ｆ_２１との間の振動数を有して第１、第２容積室２４、２５に透過した音波は、互いに位相が１８０°異なる。

また、薄膜１５に入力する音波の内、固有振動数ｆ_１２、ｆ_２１よりも大きい振動数を有する音波は、第１薄膜部２６を経て第１容積室２４に透過すると、位相が３６０°変化し、第２薄膜部２７を経て第２容積室２５に透過すると、位相が１８０°変化する（図４（ａ）参照）。このため、固有振動数ｆ_１２、ｆ_２１よりも大きい振動数を有して第１、第２容積室２４、２５に透過した音波は、互いに位相が１８０°異なる。

この結果、固有振動数ｆ_１１の値よりも大きい振動数を有する音波は、第１、第２容積室２４、２５に分かれて透過して位相が１８０°異なった後、連通穴３０を介して互いに重ね合わされて相殺される（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。
以上により、透過音を構成する音波の内、固有振動数ｆ_１１の値よりも大きい振動数を有する音波が相殺されるので、透過音を低減することができる。

なお、第１、第２容積室２４、２５に透過した音波の振幅は、図４（ｂ）に示すように、固有振動数ｆ_１２、ｆ_２１における振幅ピークの立ち上がり付近の振動数よりも大きい振動数において、ほぼ完全に一致している。このため、固有振動数ｆ_１２、ｆ_２１を含む広範囲の振動数の音波に関して、大きな低減効果を得ることができる。

〔実施例３の構成〕
実施例３の消音器１によれば、図５に示すように、内周管３は、実施例１、２と同様の切断面を有する単一の筒状パーツからなり、区画壁１８、１９を有さない。そして、外周管５の上下流端は、内周管３の上下流端に接続する吸気管３３のフランジ部３４に溶接または接合されている。また、内周管３の下流側の部分は、上流側の部分よりも１次モードの固有振動数の数値が大きくなるように設けられている。

すなわち、内周管３の上、下流側の部分を、それぞれ、第１、第２薄膜部２６、２７とすると、第１、第２薄膜部２６、２７は、１次モードの固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１が互いに異なるように設けられている。つまり、実施例３の第１、第２薄膜部２６、２７は、実施例１と同様に、１次モードが特定次数である。

そして、容積室４は、壁部３５により２室に区画されている。壁部３５は、第１、第２薄膜部２６、２７の境界線から外周側に垂直に伸びる垂直部３６と、第１薄膜部２６に平行な平行部３７とからなり、平行部３７は、垂直部３６の外周端から上流側に伸びて吸気管３３のフランジ部３４に溶接または接合されている。これにより、容積室４は２室に区画されるとともに、第１薄膜部２６は壁部３５により外周管５との直接対向が阻止され、第２薄膜部２７のみが外周管５に直接対向する。

また、壁部３５により区画された２室の内、第１薄膜部２６、壁部３５およびフランジ部３４により形成される室を第１容積室２４とし、第２薄膜部２７、壁部３５、外周管５およびフランジ部３４により形成される室を第２容積室２５とすると、第１、第２容積室２４、２５は、壁部３５に設けられた穴３８により連通している。そして、外周管５の穴３１は、第２容積室２５と外気とを連通させている。

〔実施例３の作用効果〕
実施例３の消音器１によれば、容積室４は、壁部３５により第１、第２容積室２４、２５に区画され、第１、第２薄膜部２６、２７は、それぞれ、第１、第２容積室２４、２５のみを形成する。そして、第１、第２容積室２４、２５は、壁部３５の穴３８により連通し、外周管５の穴３１は、第２容積室２５と外気とを連通させる。
これにより、第１薄膜部２６を経てダクト２内から第１容積室２４に透過した音波は、さらに、第１容積室２４から壁部３５を経て第２容積室２５に透過する際に、振動数の数値にかかわらず振幅が一様に低下する（図５（ｃ）参照）。

このため、第２容積室２５では、第１薄膜部２６および壁部３５を経て透過した音波と、第２薄膜部２７のみを経て透過した音波とは、２つの振幅特性が交差する振動数よりも小さい範囲の振動数で、振幅の数値が接近する。この結果、第１薄膜部２６および壁部３５を経てダクト２内から第２容積室２５に透過した音波は、第２薄膜部２７のみを経て第２容積室２５に透過した音波と、より効果的に相殺されるので、透過音低減効果をさらに高めることができる。

〔実施例４〕
実施例４の消音器１によれば、図６に示すように、内周管３は、実施例１〜３と同様の切断面を有する単一の筒状パーツからなり、容積室４は、区画壁１８、１９や壁部３５により区画されず単一の環状空間をなしている。そして、外周管５の上下流端は、フランジ部３４に溶接または接合されている。また、第１、第２薄膜部２６、２７は、実施例３と同様に、それぞれ、内周管３の上、下流側の部分を占めている。そして、第１、第２薄膜部２６、２７は、１次モードの固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１が互いに異なるように設けられている。

また、第１薄膜部２６は、図７（ａ）の相関線Ｌ１または相関線Ｌ２に示すように、応力と歪みとの関係が吸気音により生じる範囲で非線形である。このため、第１薄膜部２６を透過した音波の振動数に対する振幅の振幅特性は、図７（ｂ）に示すように、応力と歪みとの関係が線形である相関線Ｌ３の場合よりも、固有振動数のピークが低下して、振幅が一様に低下する。

このため、第１薄膜部２６を経て容積室４に透過した音波と、第２薄膜部２７を経て容積室４に透過した音波とは、実施例３の図５（ｃ）と同様に、２つの振幅特性が交差する振動数よりも小さい範囲の振動数で、振幅の数値が接近する。この結果、第１薄膜部２６を経て容積室４に透過した音波は、第２薄膜部２７を経て容積室４に透過した音波と、より効果的に相殺されるので、透過音低減効果をさらに高めることができる。

〔実施例５〕
実施例５の消音器１によれば、図８に示すように、内周管３は、実施例１〜４と同様の切断面を有する単一の筒状パーツからなり、容積室４は、区画壁１８、１９や壁部３５により区画されず単一の環状空間をなしている。そして、外周管５の上下流端は、フランジ部３４に溶接または接合されている。また、第１薄膜部２６は、図８（ｂ）の図示上下の２面を占め、第２薄膜部２７は、図８（ｂ）の図示左右の４面を占める。

ここで、第１、第２薄膜部２６、２７は、第２薄膜部２７の各面の１次モードの固有振動数ｆ_２１が第１薄膜部２６の各面の１次モードの固有振動数ｆ_１１よりも大きくなるように設けられている。そして、第２薄膜部２７の面数が第１薄膜部２６の面数よりも多いことから、第２薄膜部２７を経て容積室４に透過した音波の振幅は、第１薄膜部２６を経て容積室４に透過した音波の振幅よりも大きくなる。

このため、図８（ｃ）に示すように、第１薄膜部２６を経て透過した音波と、第２薄膜部２７を経て透過した音波とは、２つの振幅特性が交差する振動数よりも小さい範囲の振動数で、振幅の数値が接近する。この結果、第１薄膜部２６を経て透過した音波と、第２薄膜部２７を経て透過した音波とがより効果的に相殺されるので、透過音低減効果をさらに高めることができる。

〔変形例〕
実施例１、２の消音器１によれば、区画壁１８、１９は、容積室４を吸気の流れ方向に平行に２室に区画して第１、第２容積室２４、２５を形成し、第１、第２薄膜部２６、２７は、それぞれ、パーツ１６、１７に含まれて第１、第２容積室２４、２５を形成していたが、例えば、吸気の流れ方向の上流側と下流側とで容積室４を２室に区画して第１、第２容積室２４、２５を形成し、第１、第２薄膜部２６、２７を、それぞれ、パーツ１６、１７の上、下流側の部分に含めて第１、第２容積室２４、２５を形成するようにしてもよい。

また、第１、第２容積室２４、２５を異なる容積となるように区画してもよい。さらに、内周管３を、区画壁１８、１９を有さない筒状に設け、容積室４を単一の環状空間として設けてもよい。

実施例３の消音器１によれば、壁部３５は、第１、第２薄膜部２６、２７の境界線から外周側に垂直に伸びる垂直部３６と、第１薄膜部２６に平行な平行部３７とからなり、平行部３７は、垂直部３６の外周端から上流側に伸びて吸気管３３のフランジ部３４に溶接または接合されていたが、このような形態に限定されない。例えば、実施例１、２のような区画壁１８、１９を有する消音器１において、穴３１を、第２容積室２５を形成する外周管５のパーツ２１にのみ設けても実施例３の消音器１と同様の効果を得ることができる。

実施例４、５の消音器１は、区画壁１８、１９を有さず、容積室４は、環状空間として設けられていたが、区画壁を設けて容積室４を第１、第２容積室２４、２５に区画し、第１、第２薄膜部２６、２７により第１、第２容積室２４、２５が形成されるように内周管３を設けてもよい。

実施例１、２の消音器１によれば、区画壁１８、１９は、内周管３のパーツ１６、１７の接合部であったが、内周管３をインサート部品として区画壁１８、１９を射出成形してもよく、区画壁１８、１９をインサート部品として内周管３をブロー成形してもよく、内周管３と区画壁１８、１９とを一体成形してもよい。

実施例１の消音器１によれば、第１薄膜部２６にリブ２９が設定され、第１、第２薄膜部２６、２７間で振動面積および剛性に差異が生じることで、第１、第２薄膜部２６、２７の各々の１次モードの固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１の値が互いに異なっていたが、このような態様に限定されない。

例えば、リブ２９を設定することなく、第１、第２薄膜部２６、２７間で膜厚に差異を持たせたり、第１、第２薄膜部２６、２７に重りを装着して重りの質量に第１、第２薄膜部２６、２７間で差異を持たせたり、第１、第２薄膜部２６、２７間で面方向に作用する張力に差異を持たせたり、第１、第２容積室２４、２５の容積に差異を持たせたりすることで、固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１の値を異ならせてもよい。また、固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１の値を異ならせるための各種態様を組み合わせてもよい。

実施例２の消音器１によれば、第１薄膜部２６にリブ２９が設定されて、第１、第２薄膜部２６、２７間で振動面積および剛性に差異が生じることで、第１薄膜部２６の２次モードの固有振動数ｆ_１２の値と第２薄膜部２７の１次モードの固有振動数ｆ_２１の値とが一致していたが、このような態様に限定されない。

例えば、リブ２９を設定することなく、第１、第２薄膜部２６、２７間で膜厚に差異を持たせたり、第１、第２薄膜部２６、２７に重りを装着して重りの質量に第１、第２薄膜部２６、２７間で差異を持たせたり、第１、第２薄膜部２６、２７間で面方向に作用する張力に差異を持たせたり、第１、第２容積室２４、２５の容積に差異を持たせたりすることで、固有振動数ｆ_１２、ｆ_２１の値を一致させてもよい。また、固有振動数ｆ_１２、ｆ_２１の値を一致させるための各種態様を組み合わせてもよい。

実施例１、２の消音器１によれば、区画壁１８、１９に設けられた連通穴３０により第１、第２容積室２４、２５が連通していたが、例えば、パイプの両端をパーツ２０、２１に接続して第１、第２容積室２４、２５に開口させることで第１、第２容積室２４、２５を連通させてもよい。

実施例１〜５の消音器１によれば、外周管５に設けられた穴３１により容積室４と外気とが連通することで薄膜１５の振動が確保されていたが、薄膜１５の振動が穴３１の設定以外の他の設定条件により確保できる場合には穴３１を設けなくてもよい。

実施例１、３〜５の消音器１によれば、第１、第２薄膜部２６、２７の各々の１次モードの固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１の値が互いに異なる（つまり、第１、第２薄膜部２６、２７の固有振動数において１次モードが特定次数である）ことで、透過音の低減効果が得られていたが、このような態様に限定されない。

すなわち、第１、第２薄膜部２６、２７の同次の固有振動数が異なれば、実施例１、３〜５と同様の透過音の低減効果が得られるので、例えば、第１、第２薄膜部２６、２７の各々の２次モードの固有振動数ｆ_１２、ｆ_２２の値を互いに異ならせてもよく（つまり、第１、第２薄膜部２６、２７の固有振動数において２次モードを特定次数としてもよく）、３次以上のｎ次モードの固有振動数ｆ_１ｎ、ｆ_２ｎの値を互いに異ならせてもよい（つまり、第１、第２薄膜部２６、２７の固有振動数においてｎ次モードを特定次数としてもよい）。

さらに、第１、第２薄膜部２６、２７の同次の固有振動数が、複数のモード次数において異なるように、第１、第２薄膜部２６、２７を設定してもよい。例えば、１次モードの固有振動数ｆ_１１、ｆ_２１の値を互いに異ならせるとともに、２次モードの固有振動数ｆ_１２、ｆ_２２の値を互いに異ならせてもよい（つまり、第１、第２薄膜部２６、２７の固有振動数において１次、２次モードを特定次数としてもよい）。

実施例２の消音器１によれば、第１薄膜部２６の２次モードの固有振動数ｆ_１２と第２薄膜部２７の１次モードの固有振動数ｆ_２１とが一致する（つまり、第１薄膜部２６の２次モードが第１特定次数であり、第２薄膜部２７の１次モードが第２特定次数である）ことで、透過音の低減効果が得られていたが、このような態様に限定されない。

すなわち、第１薄膜部２６の所定のモード次数の固有振動数と、第２薄膜部２７の固有振動数の内で所定のモード次数よりも奇数次だけ高次または低次の固有振動数とが一致すれば、実施例２と同様の透過音低減効果が得られるので、例えば、第１薄膜部２６の３次の固有振動数ｆ_１３と第２薄膜部２７の２次モードの固有振動数ｆ_２２とを一致させてもよく（つまり、第１薄膜部２６の３次モードを第１特定次数とし、第２薄膜部２７の２次モードを第２特定次数としてもよく）、第１薄膜部２６の１次モードの固有振動数ｆ_１１と第２薄膜部２７の４次の固有振動数ｆ_２４とを一致させてもよい（つまり、第１薄膜部２６の１次モードを第１特定次数とし、第２薄膜部２７の４次モードを第２特定次数としてもよい）。

さらに、第１、第２薄膜部２６、２７において、第１薄膜部２６の所定のモード次数の固有振動数と、第２薄膜部２７の固有振動数の内で所定のモード次数よりも奇数次だけ高次または低次の固有振動数とが一致する組合せを複数設定してもよい。例えば、第１薄膜部２６の２次モードの固有振動数ｆ_１２と第２薄膜部２７の１次モードの固有振動数ｆ_２１とを一致させるとともに、第１薄膜部２６の３次の固有振動数ｆ_１３と第２薄膜部２７の２次モードの固有振動数ｆ_２２とを一致させてもよい（つまり、第１薄膜部２６の２次、３次モードを第１特定次数とし、第２薄膜部２７の１次、２次モードを第２特定次数としてもよい）。

実施例１〜５の消音器１によれば、吸気の流れ方向に垂直な内周管３の切断面は、扁平な六角形であったが、この切断面が三角形、四角形等の六角形以外の多角形となるように内周管３を設けてもよい。

実施例５の消音器１によれば、第１、第２薄膜部２６、２７は、内周管３の６つの面の内、それぞれ、２面、４面を占めることで面数が異なっていたが、例えば、１つの面にリブ等を設けて２面に区画することで、第１、第２薄膜部２６、２７が占める面数を増やしてもよい。

実施例３の消音器１によれば、第１薄膜部２６は壁部３５により外周管５との直接対向が阻止され、第２薄膜部２７のみが外周管５に直接対向していたが、第２薄膜部２７に関して外周管５との直接対向を阻止し、第１薄膜部２６のみを外周管５に直接対向させてもよい。

実施例４の消音器１によれば、第１薄膜部２６が非線形に設けられていたが、第２薄膜部２７を非線形に設けてもよく、第１、第２薄膜部２６、２７を両方とも非線形に設けてもよい。
実施例５の消音器１によれば、第２薄膜部２７の方が第１薄膜部２６よりも振幅が大きくなるように設けられていたが、第１薄膜部２６の方が第２薄膜部２７よりも振幅が大きくなるように設けてもよい。

吸気装置の構成を示す説明図である（実施例１）。 （ａ）は吸気の流れ方向に垂直な消音器の断面図であり、（ｂ）は内周管の平面図であり、（ｃ）は内周管の底面図である（実施例１）。 （ａ）は透過音の振動数と位相との相関図であり、（ｂ）は透過音の振動数と振幅との相関図であり、（ｃ）は透過音の振動数と低減効果との相関図である（実施例１）。 （ａ）は透過音の振動数と位相との相関図であり、（ｂ）は透過音の振動数と振幅との相関図であり、（ｃ）は透過音の振動数と低減効果との相関図である（実施例２）。 （ａ）は吸気の流れ方向に平行な消音器の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は透過音の振動数と振幅との相関図である（実施例３）。 （ａ）は吸気の流れ方向に平行な消音器の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である（実施例４）。 （ａ）は薄膜における応力と歪みとの相関図であり、（ｂ）は（ａ）の相関を有する薄膜を透過した透過音の振動数と振幅との相関図であり、（ｃ）は透過音の振動数と振幅との相関図である（実施例４）。 （ａ）は吸気の流れ方向に平行な消音器の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、（ｃ）は透過音の振動数と振幅との相関図である（実施例５）。

符号の説明

１ 消音器
２ ダクト（吸気ダクト）
３ 内周管
４ 容積室
５ 外周管
１５ 薄膜
２４ 第１容積室（室）
２５ 第２容積室（室）
２６ 第１薄膜部
２７ 第２薄膜部
２９ リブ
３１ 穴
３５ 壁部
３８ 穴
ｆ_１１、ｆ_１２、ｆ_２１ 固有振動数

Claims (13)

1. エンジンに通じる吸気ダクトの一部をなす内周管と、この内周管の外周側に容積室を形成する外周管とを備え、
   前記内周管は、前記吸気ダクトの他部分よりも薄い薄膜からなり、
   この薄膜の振動により、前記吸気ダクト内に生じる吸気音が前記吸気ダクト外に透過する消音器において、
   前記薄膜は、振動特性が異なる第１薄膜部および第２薄膜部を含んでおり、
   前記第１薄膜部の固有振動数のモード次数および前記第２薄膜部の固有振動数のモード次数には、前記第１薄膜部と前記第２薄膜部との間で、同次であるにもかかわらず固有振動数の数値が異なる特定次数が存在することを特徴とする消音器。
2. 請求項１に記載の消音器において、
   前記外周管には、前記容積室と外気とを連通させる穴が設けられていることを特徴とする消音器。
3. 請求項２に記載の消音器において、
   前記容積室は、壁部により２室に区画され、
   前記第１薄膜部および前記第２薄膜部の一方の薄膜部は、前記２室の内の一方の室のみを形成し、
   この一方の室と他方の室とは前記壁部に設けられた穴により連通し、
   前記外周管の穴は、前記他方の室と外気とを連通させることを特徴とする消音器。
4. 請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の消音器において、
   前記第１薄膜部および前記第２薄膜部の少なくとも一方の薄膜部は、応力と歪みとの関係が吸気音により生じる範囲で非線形であることを特徴とする消音器。
5. 請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の消音器において、
   前記第１薄膜部を経て透過した音波の前記特定次数の固有振動数における振幅と、前記第２薄膜部を経て透過した音波の前記特定次数の固有振動数における振幅とは、互いに異なることを特徴とする消音器。
6. エンジンに通じる吸気ダクトの一部をなす内周管と、この内周管の外周側に容積室を形成する外周管とを備え、
   前記内周管は、前記吸気ダクトの他部分よりも薄い薄膜からなり、
   この薄膜の振動により、前記吸気ダクト内に生じる吸気音が前記吸気ダクト外に透過する消音器において、
   前記薄膜は、振動特性が異なる第１薄膜部および第２薄膜部を含んでおり、
   前記第１薄膜部の固有振動数のモード次数、前記第２薄膜部の固有振動数のモード次数には、それぞれ、前記第１薄膜部と前記第２薄膜部との間で、奇数次だけ高次または低次であるにもかかわらず固有振動数の数値が一致する第１特定次数、第２特定次数が存在することを特徴とする消音器。
7. 請求項７に記載の消音器において、
   前記外周管には、前記容積室と外気とを連通させる穴が設けられていることを特徴とする消音器。
8. 請求項１ないし請求項７の内のいずれか１つに記載の消音器において、
   前記第１薄膜部と前記第２薄膜部とは、各々の振動面積が異なっていることを特徴とする消音器。
9. 請求項８に記載の消音器において、
   前記第１薄膜部と前記第２薄膜部とは、各々におけるリブの設定が異なることで振動面積が異なっていることを特徴とする消音器。
10. 請求項１ないし請求項９の内のいずれか１つに記載の消音器において、
    前記第１薄膜部と前記第２薄膜部とは、各々の剛性が異なっていることを特徴とする消音器。
11. 請求項１０に記載の消音器において、
    前記第１薄膜部と前記第２薄膜部とは、各々におけるリブの設定が異なることで振動面積または剛性が異なっていることを特徴とする消音器。
12. 請求項１ないし請求項１１の内のいずれか１つに記載の消音器において、
    前記第１薄膜部と前記第２薄膜部とは、各々の質量が異なっていることを特徴とする消音器。
13. 請求項１ないし請求項１２の内のいずれか１つに記載の消音器において、
    前記第１薄膜部と前記第２薄膜部とは、各々の膜厚が異なっていることを特徴とする消音器。

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