JPH08146967A - 低周波数用吸音材 - Google Patents

低周波数用吸音材

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JPH08146967A
JPH08146967A JP6286237A JP28623794A JPH08146967A JP H08146967 A JPH08146967 A JP H08146967A JP 6286237 A JP6286237 A JP 6286237A JP 28623794 A JP28623794 A JP 28623794A JP H08146967 A JPH08146967 A JP H08146967A
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JP
Japan
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absorbing material
sound absorbing
layer
sound
range
Prior art date
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Application number
JP6286237A
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English (en)
Inventor
Yoshito Matsuoka
義人 松岡
Koichi Nemoto
好一 根本
Hiroshi Sugawara
浩 菅原
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Vehicle Interior And Exterior Ornaments, Soundproofing, And Insulation (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の吸気騒音を低減するための低周波
数用吸音材の構成に関し、特に100〜300Hzの範
囲にある低周波数の低減に優れた特性を持つ低周波数用
吸音材を提供すること。 【構成】 音の入射面から順に吸音材層、ゴム状の間材
層及び背後層を積層した構成からなることを特徴とする
低周波数用吸音材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気騒音を
低減するための低周波数用吸音材の構成に関し、特に1
00〜300Hzの範囲にある低周波数の低減に優れた
特性を持つ低周波数用吸音材に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、往復動式内燃機関の吸気系にお
いては、燃焼室への空気の吹き込みが吸気弁の開閉によ
り間欠的に行われるので、吸気の脈動が発生し、騒音の
原因となっている。この騒音を低減するためにレゾネー
ターと呼ばれる共鳴器が設置されている。図2は、従来
周知のレゾネーターに関する基本的構成を示す概略図で
ある。図2に示すように、従来のレゾネーターは吸気ダ
クト4の途中に装着され、吸気ダクト4の内側吸入通路
との連通部5とこの連通部5の他端に連通する共鳴室6
とから構成されている。
【0003】従来のレゾネーターは、一般名であるヘル
ムホルツ型共鳴器を原理としており、その吸音機構は図
2に示すような系において共鳴周波数の音波が空洞内に
入射した場合に連通部の空気が激しく振動し、その側壁
との摩擦損失により音のエネルギーが失われ、吸音する
というものである。共鳴周波数は次式(1)で表わさ
れ、その周波数において最大吸音率が得られる。
【0004】
【数1】 ここで、fは共鳴周波数、Cは音速、Dは連通部の内
径、tは連通部の長さ、Vは共鳴室の内容積である。一
方、騒音を低減するために、フェルト、ウレタン及び繊
維体などの吸音材を使用する方法も知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レゾネーターは非常にせまい周波数に対してのみにしか
有効でなく、十分な吸音性能を発揮し得ないという欠点
があった。従って、吸気の脈動により発生する騒音が複
数の周波数に現われた場合には、その各々に対してレゾ
ネーターを設置しなければならなかった。また、レゾネ
ーターは実用上100〜300Hzの範囲にある低周波
数騒音に対して効果を発揮するように設置されている
が、低周波になるほど共鳴室の内容積が大きくなり、エ
ンジンルーム内を占拠する割合が大きくなる。さらに、
内容積の大型化は吸気ダクトの高剛性化をもたらし、重
量の増加やコストアップの要因にもなっていた。
【0006】一方、従来のフェルト、ウレタン及び繊維
体などの吸音材を使用する方法では、500Hz以上の
騒音に対して有効であるが、100〜300Hzの範囲
にある低周波数の騒音に対しては十分な効果が得られな
いという欠点があった。
【0007】従って本発明は、このような事情に鑑みて
なされたもので、音の入射面から順に吸音材層、ゴム状
の間材層及び背後層を積層した構成からなる100〜3
00Hzの範囲にある低周波数の低減に優れた特性を持
つ低周波数用吸音材を開発することによって、従来のレ
ゾネーター代替えを図り、コストの低減とエンジンルー
ム内のスペースの有効利用とを図ることを目的する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
音の入射面から順に吸音材層、ゴム状の間材層及び背後
層を積層した構成からなることを特徴とする低周波数用
吸音材により達成された。
【0009】
【作用】次に、本発明の作用を説明する。図1に本発明
の低周波数用吸音材の基本構成を示す。本発明の吸音材
において、その吸音ピーク周波数が次式(2)に示す膜
共振の論理値とほぼ一致するので、本発明の吸音材の吸
音メカニズムは吸音材層1とゴム状の間材層2とが一体
となった膜を構成し、その共振によって吸音しているも
のと考えられる。
【0010】
【数2】 ここで、fは共鳴周波数、Cは音速、ρは空気密度、M
は膜の面密度、Lは背後層の厚みである。
【0011】以下、各層について更に詳細に説明する。
【0012】吸音材層1 本発明においては、吸音材層1を構成する繊維基材とし
ては合成繊維を主成分とした繊維集合体であることが好
ましい。合成繊維の繊度は特に規定しないが、吸音性能
を向上させるためには繊度は小さいほうが良い。これは
繊維体による吸音は音のエネルギーが繊維の振動となり
熱エネルギーに変換されることにより吸音されることに
起因している。
【0013】極細繊維の場合には、単位体積あたりの繊
維本数が増大するため吸音性能も向上することになる。
溶融した樹脂を細孔から圧力をかけて押し出し、繊維化
するメルトブローン製造法では数ミクロンレベルの極細
繊維が得られ、吸音性能が高い繊維体が得られる。ま
た、吸音材層1の通気量が背後層3の通気量に比べて1
/5〜1/100の範囲であり、吸音材層1の通気度が
0.01〜1cc/cm2secの範囲にあるような高密度層で
ある場合に、特に200Hz以下の低周波数の低減に有
効である。
【0014】間材層2 本発明においては、間材層2はIRHD硬さで10〜9
0ポイントの範囲にある加硫ゴムであることが好まし
い。ゴム種としては、公知のゴムの中から適宜選択して
使用することができ、天然ゴムでも合成ゴムでも構わな
い。また、その配合も任意である。
【0015】ゴムの面密度(Kg/m2)と吸音ピーク周波数
には相関があり、面密度が増加するにつれて吸音ピーク
周波数は低周波側にシフトする。従って、最適なゴムの
面密度を選択することで任意の周波数で吸音性能を発揮
させることができる。レゾネータの主な設定周波数であ
る100〜300Hzの範囲に対して吸音性能を発揮さ
せるためには、面密度が0.1〜10Kg/m2 の範囲にあ
る加硫ゴムを使用することが好ましい。また、間材層2
としてポリエチレン板のような剛体を用いた場合には、
ゴムのような効果は得られない。
【0016】背後層3 本発明においては、背後層3を構成する繊維基材として
は吸音材層1と同様な合成繊維を主成分とした繊維集合
体であることが望ましい。また、吸音材層1の場合とは
逆に通気度が1〜10cc/cm2sec の範囲であるような低
密度層であることが好ましい。
【0017】本発明は車両のエアクリーナー内部のエア
フィルタ−エレメントで仕切られた内燃機関側のスペー
ス内若しくは空気吸入側スペース、又はその両側に該積
層吸音材を用いることが低周波領域の騒音を低減するこ
とに特に有効である。これによってエアクリーナーに取
付けてあるレゾネーターや共鳴ダクトの一部、又は全て
を取り除くことが可能となり、エンジン内のスペース確
保と付属部品撤去のコスト低減を達成することができ
る。
【0018】
【実施例】以下に、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、本発明はこれによって限定されるものでは
ない。
【0019】実験には、図3に示すような垂直入射吸音
率測定装置を用いた。この装置は、一方の壁面に設置し
たスピーカー7から音を発信し、試験体9で吸音された
後、反射してくる音をマイクロフォン8で検知する。出
力分と反射分から、試験体7の吸音率を求めることがで
きる。なお、Lはピストン10によって試験体の背後に
設けた背後空気層の厚みを示している。
【0020】アクリル板にφ10mmの孔を空けたもの
を有孔板9として用い、背後空気層をとることで従来の
レゾネーターの機能を再現することができる。この場
合、アクリル板の孔の径が連通部の内部Dに、アクリル
板の板厚が連通部の長さtに、背後空気層の体積が共鳴
室の内容積Vに相当する。また、本発明の積層吸音材の
場合には、厚みは47mmに統一し、背後空気層は取らず
に測定を行なった。
【0021】実施例1 吸音材層1にはメルトブローン法により製造した通気度
0.04cc/cm2sec 及び厚み10mmのポリプロピレン
系繊維を、間材層2には面密度4.0 Kg/m2及び厚み2
mmの天然ゴム(IRHD硬さ50)を、背後層3には
1d以下の通気度2cc/cm2sec のポリプロピレン系繊維
を、それぞれ積層して吸音材を作成した。
【0022】実施例2 間材層2として面密度1.0 Kg/m2及び厚み0.5mm
の天然ゴム(IRHD硬さ 50)を用いた他は、実施
例1と全く同様にして吸音材を作成した。
【0023】実施例3 間材層2として面密度2.0 Kg/m2及び厚み1mmの天
然ゴム(IRHD硬さ50)を用いた他は、実施例1と
全く同様にして吸音材を作成した。
【0024】実施例4 間材層2として面密度8.6 Kg/m2及び厚み4mmのS
BR(IRHD硬さ62)を用いた他は、実施例1と全
く同様にして吸音材を作成した。
【0025】実施例5 間材層2として面密度2.4 Kg/m2及び厚み2mmのN
BR(IRHD硬さ70)を用いた他は、実施例1と全
く同様にして吸音材を作成した。
【0026】実施例6 間材層2として面密度2.4 Kg/m2及び厚み2mmのE
PDM(IRHD硬さ73)を用いた他は、実施例1と
全く同様にして吸音材を作成した。
【0027】実施例7 吸音材層1として通気度2cc/cm2sec 及び厚み10mm
のポリプロピレン系繊維を用いた他は、実施例1と全く
同様にして吸音材を作成した。
【0028】実施例8 吸音材層1として通気度10cc/cm2sec 及び厚み10m
mのポリエステル系繊維を用い、更に背後層3として通
気度10cc/cm2 secのポリエステル系繊維を用いた他
は、実施例1と全く同様にして吸音材を作成した。
【0029】比較例1 間材層2として面密度1.9 Kg/m2及び厚み2mmのポ
リエチレン板を用いた他は、実施例1と全く同様にして
吸音材を作成した。
【0030】比較例2 間材層2として面密度4.6 Kg/m2及び厚み5mmのポ
リエチレン板を用いた他は、実施例1と全く同様にして
吸音材を作成した。
【0031】参考例1 間材層2を用いなかった他は、実施例1と全く同様にし
て吸音材を作成した。
【0032】参考例2 1d以下で通気度2cc/cm2sec のポリプロピレン系繊維
を47mm積層して吸音材を作成した。
【0033】従来例1 有孔板として厚み70mmのアクリル板を用い、背後空
気層の深さLを30mmとってレゾネーターを再現し
た。
【0034】従来例2 有孔板として厚み40mmのアクリル板を用い、背後空
気層の深さLを30mmとってレゾネーターを再現し
た。
【0035】従来例3 通気度10cc/cm2 secのポリエステル系繊維を47mm積
層して吸音材を作成した。
【0036】各実施例、比較例、参考例及び従来例につ
いて、図3に示した装置を用い、50〜1600Hzの
垂直入射吸音率を測定した。図4〜図18及び表1に各
実施例、比較例、参考例及び従来例の測定結果を示す。
【0037】
【表1】
【0038】図4〜図11及び表1より本発明に基づい
て構成された実施例の吸音ピークは従来例1及び2のレ
ゾネーターと同様に100〜300Hzの範囲にある低
周波領域にあることが判る。また、図12〜図13及び
表1より本発明から外れる条件で構成された比較例で
は、参考例に比べて吸音性能は変化せず、本発明のよう
な効果は得られない。
【0039】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の低周波数用
吸音材は、100〜300Hzの低周波領域で吸音性能
を発揮することができるので、従来のレゾネーターを代
替することができ、 1) エアクリーナーに取付けてあるレゾネーターや共鳴
ダクトの一部、又は全てを取り除くことが可能となり、
エンジンルーム内のスペースを有功に利用することがで
き、 2)エアクリーナーに取付けてあるレゾネーターや共鳴
ダクトの一部、又は全てを取り除くことが可能となり、
付属部品撤去のコスト低減を達成することができる、 等の実用上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の低周波数用吸音材の基本構成図
である。
【図2】図2は従来の内燃機関の吸気騒音低減装置(レ
ゾネーター)の基本構成を示す概略図である。
【図3】図3は本発明の効果を確認するために使用した
垂直入射吸音率測定装置の概略図である。
【図4】図4は実施例1について図3に示した装置を用
いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図5】図5は実施例2について図3に示した装置を用
いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図6】図6は実施例3について図3に示した装置を用
いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図7】図7は実施例4について図3に示した装置を用
いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図8】図8は実施例5について図3に示した装置を用
いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図9】図9は実施例6について図3に示した装置を用
いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図10】図10は実施例7について図3に示した装置
を用いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図11】図11は実施例8について図3に示した装置
を用いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図12】図12は比較例1について図3に示した装置
を用いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図13】図13は比較例2について図3に示した装置
を用いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図14】図14は参考例1について図3に示した装置
を用いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図15】図15は参考例2について図3に示した装置
を用いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図16】図16は従来例1について図3に示した装置
を用いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図17】図17は従来例2について図3に示した装置
を用いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
【図18】図18は従来例3について図3に示した装置
を用いて垂直入射吸音率を測定した測定結果である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音の入射面から順に吸音材層、ゴム状の
    間材層及び背後層を積層した構成からなることを特徴と
    する低周波数用吸音材。
  2. 【請求項2】 ゴム状の間材層がIRHD硬さ(JIS
    K6253) で10〜90ポイントの範囲にあり、面
    密度0.1〜10 Kg/m2の範囲である加硫ゴムからなる
    ことを特徴とする請求項1記載の低周波数用吸音材。
  3. 【請求項3】 吸音材層及び背後層が繊維集合体からな
    り、該繊維集合体が軟化点のほぼ等しいポリエステル系
    若しくはポリプロピレン系繊維、又は軟化点の少なくと
    も20℃以上異なるポリエステル系若しくはポリプロピ
    レン系繊維の混合によって構成されていることを特徴と
    する請求項1又は2記載の低周波数用吸音材。
  4. 【請求項4】 吸音材層及び背後層が繊維集合体からな
    り、太さ0.1〜60μmの合成繊維を主成分として構
    成されていることを特徴とする請求項1から3記載の低
    周波数用吸音材。
  5. 【請求項5】 吸音材層及び背後層がそれぞれ高密度層
    及び低密度層であり、吸音材層が背後層に比べて通気量
    が1/5〜1/100の範囲であることを特徴とする請
    求項1から4記載の低周波数用吸音材。
  6. 【請求項6】 吸音材層の通気度が0.01〜1 cc/cm
    2 sec の範囲であり、背後層の通気度が1〜10 cc/cm
    2secの範囲であることを特徴とする請求項1から5記載
    の低周波数用吸音材。
  7. 【請求項7】 積層吸音材を車両に用いることを特徴と
    する請求項1から6記載の低周波数用吸音材。
  8. 【請求項8】 積層吸音材を車両のエアクリーナーシス
    テム系の内部に用いることを特徴とする請求項1から7
    記載の低周波数用吸音材。
JP6286237A 1994-11-21 1994-11-21 低周波数用吸音材 Pending JPH08146967A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11115645A (ja) * 1997-10-16 1999-04-27 Nissan Motor Co Ltd 自動車室内の遮音構造
US6416852B1 (en) * 1999-11-17 2002-07-09 Isolite Insulating Products Co., Ltd. Ceramics sound absorption material
JP2013222099A (ja) * 2012-04-17 2013-10-28 Taisei Corp 消音器

Cited By (3)

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