JPH09256834A

JPH09256834A - 吸音ダクト構造体

Info

Publication number: JPH09256834A
Application number: JP8066492A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Watanabe; 恭一渡辺; Koichi Nemoto; 好一根本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】給排気経路のダクトや内燃機関のダクトに適
用可能な、全周波数域での騒音を効率良く低減できる吸
音ダクト構造体を得ること。【解決手段】断面形状を問わない基のダクトの内径を
基準とし、この内径を拡張した断面形状を問わない部位
を有し、この拡張した部位の断面中心が基のダクトの断
面中心に一致、若しくは一致せず、拡張した部位の長さ
方向の形状を問わない吸音ダクトを備えた吸音ダクト構
造体において、拡張した部位の内部の長さ方向、若しく
は断面方向に仕切りを設けることにより、拡張ダクト部
内に少なくとも１以上の室を有する拡張ダクト部を有
し、拡張ダクト部には少なくとも１以上の室に吸音材が
配設され、この拡張ダクト部における吸音ダクト構造体
の外径が基のダクト内径の１．１〜５倍、吸音ダクト構
造体の全長が５〜１００ｃｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吸音を目的としたダ
クトの構造であり、低周波数から高周波の全周波数域に
於て優れた吸音特性を有する吸音ダクト構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸排気システム内の騒音は、送風機、ブ
ロアー、高圧弁、ノズル等の気流音、内燃機関、ガス発
生機の吸排気、オイルあるいはガスバーナーの燃焼を音
源としており、この騒音を低減するために消音器等が用
いられている。これら消音器は、流体とダクトの抵抗を
できるだけ小さくし、音源となる音響エネルギーを極力
減衰させる構造、及び吸音材、拡張管の利用による音圧
低減させる構造である。

【０００３】内燃機関の吸気騒音はエンジンの吸気によ
る脈動を音源とし、５００Ｈｚ以下の低周波数領域が主
である。この吸気音を低減させるために現在では、主と
してレゾネータやサイドブランチ等の吸音構造体を設置
しているが、上記の例にもれず、この構造体には特定周
波数に起因する周波数の減衰効果しかないため、多数の
周波数の吸音を行うためには、多数の構造体等を設置す
る必要があった。

【０００４】この騒音を低減するために、気化器とエア
クリーナとを連結する吸気管に多数の小孔を設け、更に
小孔部の外側に吸音材を装着するタイプ（特開昭５３−
１４８６１７号公報、実開昭５５−１６７５６２号公
報）、または内燃機関側とエアクリーナエレメント側と
を仕切る仕切り壁を配置し、仕切り壁に絞り孔を設けた
タイプ（特開昭６４−５３０５５号公報）がある。

【０００５】また特定周波数の吸音を意図したレゾネー
タ（共鳴型消音機）を用いたものに、エレメント室の中
心部に配設したレゾネータ内蔵型エアクリーナ（特開昭
６２−１１０７２２号公報）、内燃機関の吸気管圧力変
化に応じ、共鳴室容積を変化させる共鳴周波数可変型レ
ゾネータ（特開昭５５−６０４４４号公報）、エンジン
の回転数の変化に生ずる吸気圧変化に応じてレゾネータ
の容積を制御するタイプ（特開平２−１９６４４号公
報）がある。

【０００６】また、エアクリーナケースや各ダクトに減
衰目的のためのバイパスチューブを用いたタイプ（特開
平５−１８３２９号公報）、特殊な共鳴ダクトをエアク
リーナケースに連通接続し、特定周波数領域の共鳴減衰
させるタイプ（特開平５−１８３３０号公報）がある。

【０００７】また、吸音材を用いたものに開口端近傍に
吸音材を設置するタイプ（特開昭５３−１４８６７号公
報）があるが、低周波数には殆ど効果がない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
構造体は特定周波数の吸音には効果があるが、全周波数
域に効果を持たせることはできず、吸音材タイプでは比
較的高周波数の騒音にしか吸音効果を十分に発揮するこ
とはできなかった。

【０００９】特に車両の吸気系の騒音は、エンジンの回
転数に応じ変化はあるものの基本的に５００Ｈｚ以下の
低周波数領域の騒音が問題となっており、この低周波数
領域の全域に渡り特に効果の大きな吸音構造体を得るこ
とが課題となる。同時に車両のエンジンルーム内はスペ
ースが限られているため、高性能、コンパクトな構造を
達成することも重大の課題である本発明はこのような従
来技術の課題を解決し、給排気経路のダクトや内燃機関
のダクトに適用可能な、全周波数域での騒音を効率良く
低減できる吸音ダクト構造体を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために、断面形状を問わない基のダクトの内
径を基準とし、この内径を拡張した断面形状を問わない
部位を有し、この拡張した部位の断面中心が基のダクト
の断面中心に一致、若しくは一致せず、拡張した部位の
長さ方向の形状を問わない吸音ダクトを備えた吸音ダク
ト構造体において、拡張した部位の内部の長さ方向、若
しくは断面方向に仕切りを設けることにより、拡張ダク
ト部内に少なくとも１以上の室を有する拡張ダクト部を
有し、拡張ダクト部には少なくとも１以上の室に吸音材
が配設され、この拡張ダクト部における吸音ダクト構造
体の外径が基のダクト内径の１．１〜５倍、吸音ダクト
構造体の全長が５〜１００ｃｍである。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
おける吸音ダクト構造体の実施の形態を詳細に説明す
る。

【００１２】図１は本発明における吸音ダクト構造体の
実施の形態を示す一部透過斜視図である。本実施の形態
における吸音ダクトである拡張ダクト２は、基ダクト１
の周囲に形成され、吸音材１を収納する小室と吸音材２
を収納する小室との２つの小室が形成されている。この
ように、拡張ダクト２は少なくとも１以上の小室が長さ
方向または断面方向に仕切りを設けることで形成され、
これに吸音材が配設されている。この吸音ダクト構造体
２は、その外径が基ダクト１の内径の１．１〜５倍、全
長が５〜１００ｃｍである。

【００１３】なお、図１では拡張ダクト２は、基ダクト
１と同心円状にほぼ同形で形成されているが、後述する
ように本発明はとくにこれに限定されるものではない。
すなわち、拡張ダクト２の断面形状は円形に限定される
ものではなく、拡張ダクト２の中心が基ダクト１の中心
と一致していなくても構わない。

【００１４】ダクトの内部に流れる空気によって引き起
こされる騒音は、主として５００Ｈｚ以下の低周波数領
域の共鳴音と、中に形成される比較的高周波数の気流音
である。これら全周波数に渡る幅広い周波数域の騒音に
対する吸音は、従来一つの吸音構造体では困難であっ
た。

【００１５】本発明ではこの騒音を低減させるために、
内径を拡張した拡張ダクト２と、拡張ダクト２内に形成
された小室、更に小室中に設置された吸音材３，４の特
殊な組み合わせにより達成した。内径拡張は一種の空洞
形消音器を形成し、比較的低周波数の減衰に効果があ
り、内部の吸音材は多孔質材料型吸音構造により、中・
高周波側の吸音に効果がある。拡張部を小さな部屋に仕
切ることにより、その仕切られた小室毎に吸音特性の異
なる吸音材の設置が可能となり、そのそれぞれに周波数
成分を振り分けることで、結果的には幅広い吸音領域を
有する吸音ダクト構造体が形成される。

【００１６】吸音ダクト部２は、丸型断面、四角断面、
楕円断面等の基本とするダクト（以下、基ダクトとす
る）に内径を拡張させた部位（以下、拡張ダクトとす
る）を有する必要がある。この拡張部位の断面形状は問
わない。従って、丸断面の基ダクト１に楕円の拡張ダク
ト２を有する構造、楕円形状の基ダクト１に楕円形状の
拡張ダクト２を有する構造等様々な組み合わせが有効で
あるが、特に限定はしない。

【００１７】基ダクト１の断面中心と拡張ダクト２の断
面中心は一致しても一致しなくともよい。従って、基ダ
クトの外周と拡張ダクトの外周が一辺で接しているよう
な極端な配置でもよい。

【００１８】拡張ダクト部の両側に位置する２つの基ダ
クト１の断面中心もまた、もう片方の断面中心と一致し
ても、一致しなくともよい。更に２つの基ダクト１の断
面中心と拡張ダクト部の断面中心の３つの断面中心が一
致しても、２つの断面中心が一致しても、それぞればら
ばらでもよく、それぞれ有効である。上記の拡張ダクト
２の断面中心と基ダクト１の断面中心の関係は、吸音ダ
クトを設置するスペースの制約により左右されるが、目
的とする５００Ｈｚ以下の周波数の吸音性能には左右さ
れない。しかし、１ｋＨｚ以上の高周波数領域に於て
は、上記の基ダクト１と拡張ダクト２の位置関係が吸音
性能に影響を与え、それぞれ３つの断面中心が均等に拡
散している状態が吸音性能には良好である。特に２つの
基ダクト１の断面中心はできるだけ離れているほうが良
好であるが限定は行なわない。

【００１９】これらの位置関係は吸音ダクトを取付ける
場所のスペースに依存されることが大きく、特に車両の
エンジンルーム内に設置する場合など、フロントタイヤ
ハウス形状や、バッテリー等の位置により、拡張ダクト
の断面形状・ダクトの中心位置は変化する。

【００２０】拡張ダクト２の長さ方向の形状も問わな
い。従って円柱状、円錐状、四角錐状、設置部位のスペ
ースに合致した形状等、様々なタイプを使用できるが特
に限定しない。

【００２１】空洞型消音器では消音要素を適切にモデル
化することにより、透過損失ＴＬを理論的に計算でき
る。理論式を下記（１）式に示す。

【００２２】ＴＬ＝１０ log｜１＋｛ 1/2（ｍ−1/ｍ）sin²ｋＬ｝²｜（１）ｍ：内径の拡張比ｋ：波長定数ｋ＝２πｆ／Ｃ（ｆ：振動数、Ｃ：音
速）Ｌ：拡張部長さこれより拡張ダクト２の拡張比を大きくとれば減衰量が
増加し、拡張ダクト部２の長さを長くすることにより、
全周波数域での減衰効果（特に低周波数域に顕著）が得
られる。

【００２３】しかしながら本実施の形態では空洞型消音
器の内部に吸音材を設置する構成であり、吸音材の効果
を理論式で完全に表すことができないため、（１）式だ
けでは説明がつかない。

【００２４】拡張ダクト２の外径は基ダクト１の内径の
１．１〜５倍であることが望ましい。拡張比は減衰量に
影響を与え、できるだけ拡張比の大きいほうが音の減衰
量が大きく、効果が大きい。拡張比が１．１倍よりも小
さいと減衰効果が殆どなく、吸音ダクトの性能を満足し
ない。また基ダクト１の５倍以上拡張比を有する拡張ダ
クト２を持つ構造体は、体積的に現実レベルから外れ
る。特に車両のエンジンルーム内に使用するには、でき
るだけ小さな構造体が望ましく、５倍以上の拡張比の拡
張ダクトを使用することはできない。

【００２５】拡張タクト２の長さは、５〜１００ｃｍで
あることが望ましい。拡張ダクト２の長さもまた減衰量
に影響を与え、長いほど低周波域の減衰効果が大きく、
高周波側にも効果が大きい。拡張ダクト２の長さが５ｃ
ｍ以下の吸音ダクトは、拡張比を上げても消音効果が小
さく、更にはその内部に小室を形成させることが困難で
ある。また、１００ｃｍ以上の長さを有する拡張ダクト
を持つ構造体は、体積的に現実レベルから外れる。特に
車両のエンジンルーム内に使用するには、できるだけ小
さな構造体が望ましく、１００ｃｍ以上の長さの拡張ダ
クト２を使用することはできない。

【００２６】拡張ダクト部内に仕切りを設け、拡張部を
小室に分割する必要がある。この分割は基ダクトの長さ
方向でも、断面方向でもよい。

【００２７】管内に周波数毎の共鳴の腹が連続する場合
には、図２に示すように、小室を長さ方向に分割して、
その内に吸音材をその連続する腹の周波数に吸音材の特
性をチューニングして設置するのが吸音効果に対して効
果的である。

【００２８】管内に周波数毎の共鳴の腹が分散する場合
には、図３に示すように、小室を断面方向に分割して、
輪切りの形状の吸音材をそれぞれの共鳴の腹の位置に設
置することにより、吸音効果を効果的に持たせることが
可能となる。

【００２９】小室の個数は多いほど様々な周波数に効果
を持たせることが可能となるが、吸音材を設置するスペ
ースが減少してしまい、それに起因して吸音力を大きく
することができなくなる。従って、小室の個数は多くて
も４つまでにすることが望ましいが、特に限定は行わな
い。

【００３０】小室毎に体積を変化させることや、気流と
の接触面積を変化させることは、目的とする周波数の吸
音性能の要望により、変化させることができる。例え
ば、４つの周波数の低減が目的の場合、その重要度が異
なる場合があるが、そのときにはその周波数の吸音材に
対して体積、接触面積を多く振り分けることでその吸音
性能を変化させることが可能となる。

【００３１】少なくとも１以上の小室に繊維集合体たる
吸音材を設置させる必要がある。更に小室の体積を大き
くすることは、吸音性能を向上させるには効果がある。
このとき吸音材の厚さ以上に体積を大きくしてもよい。
この構成は、吸音材の効果と体積の効果が併合するの
で、吸音性能を効率良く向上させることが可能である。

【００３２】完全な室を形成できない場合は、仕切で拡
張ダクト２内を区切らずに周波数の設定された吸音材を
設置するのみでも、ある程度の吸音効果は得られるが、
特に限定は行わない。

【００３３】拡張ダクト内部に設置される吸音材は、平
均径が０．１〜６０μｍの範囲の太さであることが望ま
しい。吸音材の性能は、吸音材を構成する繊維集合体の
平均繊維径に依存され、繊維径が細いほど吸音性能は高
くなる。しかし、細い繊維は一般的でなく、繊維自体の
剛性も小さいため、ダクト内の気流中に配設するのは困
難である。繊維の剛性が小さいと吸音材の性能の一つと
される崇高性を付与することが難しく、更には繊維自体
の結合力も小さいため、気流中で吸音材中から繊維が抜
け易くなる。以上より０．１μｍ以下の繊維を用いるこ
とはできない。一方、繊維を太くすると吸音性能が低下
するため、６０μｍ以上の繊維を用いると吸音性能を満
足することはできない。

【００３４】吸音材を構成する繊維は、５ｃｍ以下の短
繊維でも、それ以上の長さを有する長繊維でもよい。吸
音性能は構成繊維の長さには依存しないため、吸音性能
を確保するのに繊維長を規定する必要性は殆どない。し
かし、吸音材の製造や吸音材自体の剛性等を考えると
き、繊維長によって吸音材の機械的強度が左右されるた
め、これらを指定する意味をもつ。繊維を吸音材に成形
するときには、繊維長が３〜１０ｃｍの範囲にある事が
重要であるが、特に限定しない。３ｃｍ以下の繊維長の
繊維は繊維長が短すぎるため、吸音材に成形することが
困難である。また一般の製造装置では１０ｃｍ以上の繊
維を均一に分散させて吸音材を成形する事は困難であ
る。従って、一部の繊維体が吸音材中で片寄った吸音材
になる可能性が大きく、常に一定の性能を確保すること
が難しくなる。

【００３５】吸音材の面密度は５０〜４０００ｇ／ｍ²
の範囲内であることが望ましい。これは５０ｇ／ｍ²以
下では吸音構造体としての性能が確保できないからであ
る。４０００ｇ／ｍ²以上の領域では重量、またそれに
伴うコストが超過する割には性能が向上せず効果的で無
いばかりか、この面密度の増加に伴い、吸音材自体の通
気量が減少するため、吸音材で壁ができてしまい、ダク
トのみのものと減衰効果が変わらなくなる。

【００３６】吸音材を構成する繊維集合体は、織布形態
でも不織布形態でもよい。吸音性能はこの繊維集合体の
形態に依存しないためである。しかし、崇高性の確保や
吸音材の機械的強度の確保には、繊維集合体の形態が強
く依存するため、吸音材を設置する周りの環境を考慮
し、吸音材の形態を決定する必要がある。このとき崇高
性を重視する場合には不織布形態が望ましく、機械的強
度を重視する場合には織布形態が望ましいが、特に限定
は行わない。

【００３７】繊維集合体を構成する繊維は、天然繊維で
も合成繊維でも良い。ここで繊維の太さや、繊維の単位
長さ、また繊維体の分布等全て規定でき、常に同じもの
を作製でき、均一な密度分布の作製が可能な合成繊維
は、吸音材として特に有効である。更に吸音材のリサイ
クルや、同時一体成形性、形状を維持できる等のメリッ
ト等を鑑みると軟化点の異なる繊維の配合の可能なポリ
エステル系繊維は特に有効である。このときポリエステ
ル繊維は溶融紡糸法で製造された平均径１０〜４０μｍ
のものが好ましい。溶融紡糸法で製造されたポリエステ
ル繊維は、最も一般的であり経済的である。該工法では
１０μｍ以下のものを製造するのが困難であり、繊維の
表面積に依存する吸音性能を確保するためには４０μｍ
以下であることが効果的である。

【００３８】ポリプロピレン繊維は、超極細繊維を製造
することができ、その繊維の使用は吸音性能向上のため
に効果がある。このとき繊維の平均径１〜１５μｍの範
囲であることが効果的である。この繊維の工法では１μ
ｍ以下のものを製造するのが困難であり、経済的に製造
するためには１５μｍ以下であることが要求される。吸
音性能的にはメルトブローン法で製造したポリプロピレ
ン繊維が極細繊維を製造しやすいため有効であるが、逆
に太い繊維の製造が困難であるため、１５μｍ以上にな
ると性能・経済性で、溶融紡糸法で製造したポリエステ
ル繊維が有効となる。

【００３９】吸音材そのものの剛性が極細繊維では得ら
れないため、ポリプロピレン繊維とポリエステル繊維の
２繊維を混合し、吸音性能と剛性を合わせもつ吸音材と
してもよく、気流が強い所に用いる場合など非常に効果
がある。

【００４０】上記以外の繊維では、ナイロン、ポリアク
リロニトリル、ポリアセテート、ポリエチレン、線状ポ
リエステル、ポリアミド等の合成繊維も使用可能である
が特に限定はしない。

【００４１】吸音材を成形する場合には、繊維体の中に
２０℃は軟化点の異なる繊維が配合されていることが効
果的である。ここで軟化点が少なくとも２０℃違う繊維
を配合する理由は、繊維集合体としての形状を維持させ
ながら、加熱しプレス成形し製品を作成することを可能
にするためである。これよりも軟化点の差が小さくなる
と、その軟化点の差に応じて、一部の繊維のみを軟化さ
せる温度範囲で、その軟化する繊維をバインダーとし、
繊維集合体に形状を付与させることができなくなる。即
ち、繊維体全体が軟化し、溶解することが考えられ、不
適である。

【００４２】またニードルパンチ等の工法を用い繊維体
を成形し繊維集合体にしたものも有効である。これは軟
化点の等しい、一種類の繊維のみで不織布を作製するこ
とが可能であり、比較的高価な軟化点の異なる繊維を用
いることなく吸音材を形成できる。

【００４３】積層体を構成する層の数は、少なくとも２
層以上が必要である。これは密度の異なる層の存在によ
り、従来実現できなかった低周波領域に吸音性能を持た
せることに成功したためである。また、積層体は、音の
入射する基ダクト側に高密度層が位置するほど、低周波
域に設定が容易となる。層の数では現実的な範囲では、
４層構造が適しているが、それ以外の任意の組み合わせ
の多層体でも発明の目的を達成するが特に限定しない。
実際には４層以上の積層体は、吸音材としての性能が４
層品と大きく変わらないため、積層をするコスト等を考
えると効率の良い吸音材ではない。

【００４４】５００Ｈｚ以下の低周波領域での高い吸音
性能を有する吸音材を得るためには、積層体の高密度層
の密度が０．１〜１．０ｇ／ｃｍ³の範囲にあるとよ
い。その他の層は、０．１ｇ／ｃｍ³以下となり、この
密度差によって吸音性能のチューニングが可能となる。

【００４５】低周波数に吸音性能を設定する必要がある
場合、また吸音性能を高くする必要がある場合には小室
の吸音材の裏面に背後空気層を形成すると高い効果が得
られるが、特に限定はしない。

【００４６】また、低周波用吸音材の背後空気層中に吸
音材を用いることは、吸音率向上に効果的である。この
中で積層体の裏側に吸音材を貼付し、その吸音材の後方
に背後空気層を確保する構造は、特に吸音性能向上に効
果的である。

【００４７】ここで吸音周波数のチューニングについて
説明をする。この積層構造体は高密度層を質量部、その
他の層である低密度層をばね部とした１自由度、若しく
は多自由度のマス−ばね系を形成している。例えば、高
密度層と低密度層の２層から形成される積層体は、高密
度層を一つの重量部と見立てた１自由度マス−ばね系を
形成し、音のエネルギーを減衰させている。４層構造で
は（図４）、２つの高密度層が重量部となる２自由度の
マス−ばね系となり、それ以上の多層体では、高密度層
の数の自由度のマス−ばね系となり、音のエネルギーを
減衰させる。

【００４８】２自由度のマス−ばね系の固有角振動数
（共振振動周波数）ω₁、ω₂は、低密度層のばね定
数、高密度層の質量により、下式（２）から決定され
る。従って、基本的にはこの積層構造体で構成される振
動系の固有角振動数のうち低周波数のものを５００Ｈｚ
以下となるように、各パラメータを設定することが必要
となる。

【００４９】１自由度のマス−ばね系の固有角振動数
（共振振動周波数）ωは、低密度層のばね定数、高密度
層の質量により、下式（３）から決定される。従って、
基本的にはこの積層構造体で構成される振動系の固有角
振動数のうち低周波数のものを５００Ｈｚ以下となるよ
うに、各パラメータを設定することが必要となる。モデ
ルは図２に示す。

【００５０】

【数１】

【００５１】ａ＝（ｋ１＋ｋ２）／ｍ１、ｂ＝ｋ２／ｍ
１、ｃ＝ｋ２／ｍ２ ω_1,2：固有角振動数ｍ１：高密度層１の質量ｍ２：高密度層２の質量ｋ１：低密度層１のばね定数ｋ２：低密度層２のばね定数

【００５２】

【数２】

【００５３】ｍ１：高密度層１の質量ｋ１：低密度層１のばね定数しかし、積層吸音材は完全な２自由度型マス−ばね減衰
系ではないため上式（２），（３）では完全に説明がで
きない。また本発明の目的は、低周波域で特に効果的な
吸音材を得ることであるが、完全な２自由度型マス−ば
ね減衰系では、２つの固有角振動数でのみ吸音性能を持
つため、実際には使用に適さない場合が多い。このた
め、この特異な吸音性能を低下させずに、しかも広い周
波数領域で吸音させるためには本実施の形態の構成が必
須なのである。従って、上式では本実施の形態の性能を
正確に表現することはできないが、本式を参考に性能の
チューニングは可能である。

【００５４】以上により、低周波域の吸音性能をチュー
ニングするために上式を参考にして以下の規定を行な
う。

【００５５】固有角振動数を低周波数（２００Ｈｚ程
度）に設定するためには、高密度層の質量（面密度）を
増加させればよい。しかし、スペースの関係から厚さを
増すことはできず、逆に薄くしすぎると通気がなくなる
ので、面密度０．４〜２ｋｇ／ｍ²、厚さ１〜６ｍｍに
成形するとよい。面密度１．２ｋｇ／ｍ²、厚さ３ｍｍ
が更に適しているが限定は行わない。

【００５６】固有角振動数の低い周波数のものを、より
低周波数に設定するためには、音の侵入しない面の低密
度層のばね定数を小さくすることが効果的である。従っ
て、スペースとの関係から、同じ面密度の低密度層なら
ば、厚さを２〜３倍に成形するとよい。高密度層に挟ま
れた低密度層に面密度０．４ｋｇ／ｍ²、厚さ１０ｍ
ｍ、他の低密度層に面密度１．２ｋｇ／ｍ²、厚さ３０
ｍｍの材料を用いることが適しているが、限定は行わな
い。

【００５７】ダクト内の気体流によって設置した吸音材
が流されることを防ぐために拡張ダクト部に基のダクト
と同等の断面を有する開口率３０〜９０％の筒状の内管
を取付けることは有効である。上記内管は拡張ダクトの
内部に位置し、２つの基ダクトに連結され設置される。
吸音材は基ダクトと拡張ダクトとのスペースに充填され
る。内管の開口率は、吸音性能に依存されるため、でき
るだけ開口率が高いほうが望ましい。しかし、開口率が
高すぎると吸音材を設置することが困難になる。そこで
開口率が３０％未満になると音の減衰量が小さくなり不
適であり、９０％以上になると吸音材を気流に十分耐え
うるように設置することが困難になる。開口部の穴の形
状は特に限定されない。従って、丸型、四角等でも十分
であり性能を満足する。

【００５８】吸音ダクトの性能と吸音材の設置条件を検
討すると、内管の開口率は５０〜８０％範囲が最適であ
るが、特に限定は行なわない。また管状の構造物ではな
く、抑え棒的な構造物を設置してもよいが特に限定は行
なわない。

【００５９】拡張ダクト内に設置した吸音材から繊維の
抜けを防止するために繊維集合体の内管側面、若しくは
繊維集合体を覆う形で、平均繊維長１〜１００ｃｍ、平
均径１〜３０μｍ、面密度２０〜２００ｇ／ｍ²合成繊
維からなる不織布の表皮を設置することは有効である。
構成される繊維は１０ｃｍ以下の短繊維でも、長繊維で
もよい。これら繊維は布状の不織布、若しくは織布に成
形されるが、不織布の場合にはニードルパンチ製法、若
しくは布の一部を熱融着させて成形する製法は、布の剛
性を上げられ、通気性も確保でき、有効である。また構
成繊維に１０ｃｍ以上の長繊維だけを用いることは、更
に布の剛性を向上させることができるため特に有効であ
るが限定は行わない。

【００６０】本実施の形態の吸音ダクト構造体は車両用
の内燃機関の吸気用ダクトのエアクリーナーで仕切られ
た吸気口側ダクト、若しくはエンジン側ダクトに少なく
とも１つ設置することが特に有効である。この吸音ダク
ト構造体は流路を狭め、通気抵抗をあげることなく、ダ
クト上の任意の場所に設置可能であり、エンジンの吸気
により発生する吸気音を効率良く吸音できる。更に、低
周波数域のみならず中・高周波域にも高い吸音特性を得
られ、非常に効果的な騒音の低減を行うことができる。

【００６１】更に、この目的のために吸気系に設置され
たレゾネータやサイドブランチの一部、若しくは全てを
取り除くことが可能となる。これはエンジン内スペース
の確保と、附属部品撤去のコスト効果があり非常に有効
である。

【００６２】本実施の形態の吸音ダクト構造体を家屋の
送風機ダクト上、車両用の吸気系用エアダクト中に設置
した結果、低周波領域のみならず中・高周波数域におい
ても高い消音特性を有する優れた吸音ダクト構造となる
ことが確認できた。

【００６３】以下に本発明の実施例、従来例、比較例、
参考例および試験例により説明する。

【００６４】〔実施例１〕図３には実施例１の吸音ダク
トの構造が示されている。拡張ダクト部が、丸断面の基
ダクト（直径５ｃｍ）に対し拡張比２倍、長さ２０ｃｍ
を有し、基ダクトの断面中心と拡張ダクト部の断面中心
が一致しており、拡張されたダクト部内に、長さ方向に
仕切り板を設け、２つの部屋を同体積に成るように形成
させ、その２つの部屋の中に２００Ｈｚと３００Ｈｚに
設定した吸音材５，６を配設し、基ダクトと同等の断面
を有する開口率８０％の筒状の内管により拡張部内に鋏
むように設置して構成し、基ダクトからの拡張比２倍の
円柱形の吸音ダクト構造体１（吸音ダクト形状Ａ）を作
製した。

【００６５】吸音ダクト内部に設置した２００Ｈｚに設
定した音材は、平均繊維径３〜５μｍのポリプロピレン
（以下ＰＰと略す。）より構成された全体面密度８００
ｇ／ｍ²の吸音材であり、音の侵入する方に密度０．５
ｇ／ｃｍ³、２ｍｍの高密度層を有し、裏面に密度０．
０５ｇ／ｃｍ³、約２０ｍｍを有する２層構造の積層吸
音材である。

【００６６】また、３００Ｈｚに設定した音材は、平均
繊維径３〜５μｍのポリプロピレン（以下ＰＰと略
す。）より構成された全体面密度８００ｇ／ｍ²の吸音
材を２０ｇであり、音の侵入する方に密度０．４ｇ／ｃ
ｍ³、２．５ｍｍの高密度層を有し、裏面に密度０．０
５ｇ／ｃｍ³、約２０ｍｍを有する２層構造の積層吸音
材である。

【００６７】〔実施例２〕図４には実施例２の吸音ダク
トの構造が示されている。拡張された部位の長さ方向の
仕切り板を体積が１対２と成るように設け、体積の大き
い室に２００Ｈｚに設定した吸音材７を設置し、体積の
小さい部屋に３００Ｈｚに設定した吸音材８を設置した
（吸音ダクト形状Ｂ）他は吸音ダクト構造体１と全く同
様にして吸音ダクト構造体２を作製した。

【００６８】〔実施例３〕図５には実施例３の吸音ダク
トの構造が示されている。３００Ｈｚに設定した吸音材
を平均繊維径１０〜２０μｍのポリエステル（以下ＰＥ
Ｔと略す。）より構成された全体面密度１０００ｇ／ｍ
²の吸音材９とし、４００Ｈｚに設定した吸音材１０も
平均繊維径１０〜２０μｍのＰＥＴより構成された全体
面密度１０００ｇ／ｍ²の吸音材とした（構造Ｃ）他は
吸音ダクト構造体１と全く同様にして吸音ダクト構造体
３を作製した。

【００６９】〔実施例４〕図６には実施例４の吸音ダク
トの構造が示されている。仕切り板を拡張部の断面方向
に設置し、３００Ｈｚと４００Ｈｚに設定した吸音材１
１，１２を用いた（吸音ダクト形状Ｄ）他は吸音ダクト
構造体１と全く同様にして吸音ダクト構造体４を作製し
た。

【００７０】〔実施例５〕図７には実施例５の吸音ダク
トの構造が示されている。拡張された部位に断面方向の
仕切り板を設置し、その中に２００Ｈｚに設定した吸音
材１３と３００Ｈｚに設定した吸音材１４を配設した
（吸音ダクト形状Ｅ）。その他は吸音ダクト構造体２と
全く同様にして吸音ダクト構造体５を作製した。

【００７１】〔実施例６〕図８には実施例６の吸音ダク
トの構造が示されている。拡張された部位に長さ方向の
仕切り板を拡張部体積が３分の１となるように３つの室
を設け、２００Ｈｚ，３００Ｈｚ及び４００Ｈｚに設定
した吸音材１５，１６，１７を用いた（吸音ダクト形状
Ｆ）他は吸音ダクト構造体１と全く同様にして吸着ダク
ト構造体６を作製した。また、４００Ｈｚに設定した音
材は、平均繊維径３〜５μｍのポリプロピレン（以下Ｐ
Ｐと略す。）より構成された全体面密度８００ｇ／ｍ²
の吸音材を２０ｇであり、音の侵入する方に密度０．２
ｇ／ｃｍ³、５ｍｍの高密度層を有し、裏面に密度０．
０５ｇ／ｃｍ³、約２０ｍｍを有する２層構造の積層吸
音材である。

【００７２】〔実施例７〕図９には実施例７の吸音ダク
トの構造が示されている。仕切り板を断面方向に設置
し、その中に２００Ｈｚ，３００Ｈｚ，４００Ｈｚの吸
音材１８，１９，２０を配設した。その他は、吸音ダク
ト構造体６と全く同様にして吸音ダクト構造体７（吸音
ダクト形状Ｇ）を作製した。

【００７３】〔実施例８〕図１０には実施例８の吸音ダ
クトの構造が示されている。拡張された部位に長さ方向
の仕切り板を拡張部体積が４分の１となるように４つの
室を設け、２００Ｈｚ，２５０Ｈｚ，３００Ｈｚ及び４
００Ｈｚに設定した吸音材２１，２２，２３及び２４を
用いた（吸音ダクト形状Ｈ）他は吸音ダクト構造体１と
全く同様にして吸音ダクト構造体８を作製した。また、
２５０Ｈｚに設定した音材は、平均繊維径３〜５μｍの
ポリプロピレン（以下ＰＰと略す。）より構成された全
体面密度８００ｇ／ｍ²の吸音材を２０ｇであり、音の
侵入する方に密度０．４５ｇ／ｃｍ³、２ｍｍの高密度
層を有し、裏面に密度０．０５／ｃｍ³、約２０ｍｍを
有する２層構造の積層吸音材である。

【００７４】〔実施例９〕図１１には実施例９の吸音ダ
クトの構造が示されている。仕切り板を断面方向に設置
し、２００Ｈｚ，２５０Ｈｚ，３００Ｈｚ及び４００Ｈ
ｚに設定した吸音材２５，２６，２７及び２８を配設し
た他は、吸音ダクト構造体８と全く同様にして吸音ダク
ト構造体９（吸音ダクト形状Ｉ）を作製した。

【００７５】〔比較例１〕拡張ダクト部が、丸断面の基
ダクトに対し拡張比１．０５倍にした他は、吸音ダクト
構造体１と全く同様にして吸音ダクト構造体を作製し
た。

【００７６】〔比較例２〕拡張ダクト部が、丸断面の基
ダクトに対し拡張比１．０５倍にした他は、吸音ダクト
構造体１と全く同様にして吸音ダクト構造体を作製した
が、現実的なサイズとならなかったため、実際に車両に
設置する際にその他エンジンルーム内の部品と干渉し、
設置することができなかった。

【００７７】〔比較例３〕拡張ダクト部長さを２ｃｍに
した他は吸音ダクト構造体１と全く同様にして吸音ダク
ト構造体を作製した。

【００７８】〔比較例４〕拡張ダクト部長さを１２０ｃ
ｍにした他は吸音ダクト構造体１と全く同様にして吸音
ダクト構造体を作製したが、現実的なサイズとならなか
ったため、実際に車両に設置する際にその他エンジンル
ーム内の部品と干渉し、設置することができなかった。

【００７９】〔比較例５〕吸音材を構成する繊維の平均
径を０．０５μｍとしたが繊維に剛性がなく、実験最中
に吸音材が吹き飛んでしまい最後まで設置させることが
できなかった。

【００８０】〔比較例６〕吸音材を構成する繊維の平均
径を６５μｍのＰＥＴとしたが、５００Ｈｚ以下に吸音
材の周波数設定ができなかった。

【００８１】〔比較例７〕吸音材の面密度を２５ｇ／ｍ
²としたが、５００Ｈｚ以下に吸音材の周波数設定がで
きなかった。

【００８２】〔比較例８〕吸音材の面密度を４２００ｇ
／ｍ²とした他は吸音ダクト構造体１と全く同様にして
吸音ダクト構造体を作製した。

【００８３】〔比較例９〕吸音材の内管側面に基ダクト
と同等の断面を有する開講率２０％の筒状のダクト設置
した他は吸音ダクト構造体１と全く同様にして吸音ダク
ト構造体を作製した。

【００８４】〔比較例１０〕吸音材の内管側面に基ダク
トと同等の断面を有する開講率９５％の筒状のダクト設
置した他は吸音ダクト構造体１と全く同様にして吸音ダ
クト構造体を作製したが、測定最中に吸音材が吹き飛ん
でしまい、吸音ダクト構造体を維持することができなか
った。

【００８５】〔比較例１１〕吸音材の内管側面に平均繊
維長２０ｃｍ、平均繊維径約２０μｍのＰＥＴ繊維から
なる面密度１０ｇ／ｍ²の不織布からなる表皮を設置し
たが、測定最中に表皮、及び吸音材が吹き飛んでしま
い、吸音ダクト構造体を維持することができなかった。

【００８６】〔比較例１２〕吸音材の内管側面に平均繊
維長２０ｃｍ、平均繊維径約２０μｍのＰＥＴ繊維から
なる面密度２１０ｇ／ｍ²の不織布からなる表皮を設置
した他は吸音ダクト構造体１と全く同様にして吸音ダク
ト構造体を作製した。

【００８７】〔参考例１〕実施例１の吸音ダクト構造を
車両のエアクリーナ室の外気側ダクトに接続し、エンジ
ンをかけて各周波数毎の音圧レベルを測定したところ、
音響加振の結果とほぼ同等の吸音効果があることが確認
できた。

【００８８】〔参考例２〕実施例１、実施例９、実施例
２４の吸音ダクト構造を車両のエアクリーナ室のエンジ
ン側ダクトに接続し、エンジンをかけて各周波数毎の音
圧レベルを測定したところ、吸音材の抜けもなく、音響
加振の結果とほぼ同等の吸音効果があることが確認でき
た。

【００８９】〔参考例３〕実施例１の吸音構造体を家屋
の送風機付きエアダクト内に使用したところ、通気を妨
げることなく、音響加振の結果とほぼ同等の消音効果が
あることが確認できた。

【００９０】〔従来例１〕吸気ダクトに２００Ｈｚに設
定したレゾネータを設置した。

【００９１】（試験例）上記実施例、従来例、及び比較
例において得られた吸音ダクト構造体について、以下の
実験を実施した。

【００９２】・試験例１上記の各実施例、比較例の方法によって得た吸音ダクト
構造体３１を、半無響音室に設置した４気筒エンジンの
吸気システム系のエアクリーナー３０の基ダクト３２に
図１２に示すように取付けた。このシステムについて、
エンジンに連結されたインテークマニホールド３０側の
音圧と吸気口側の音圧の差である挿入損失（ＩＬ）測定
を測定した。このとき加振源をスピーカとし吸口側から
加振する逆配置法でＩＬを測定した。そのときの音圧レ
ベル差をｄＢ表示で各周波数毎に測定し、５００Ｈｚ以
下の低周波、５００〜１ｋＨｚの中周波、及び１ｋＨｚ
以上の高周波数領域で平均をとり表１に記した。

【００９３】これらの試験結果を表１に示す。

【００９４】

【表１】

【００９５】表１より実施例で作成された各種吸音構造
体は、従来例に比べ、低周波数（５００Ｈｚ以下）、中
周波数（５００〜１ｋＨｚ）、及び高周波数（１ｋＨｚ
以上）の領域において、優れた吸音特性を示し、従来の
レゾネータ等に比べ、場所を取らず、取付け性に優れる
吸音ダクト構造体であることが確認された。

【００９６】また、本発明の規定範囲より外れる仕様で
作成した比較例は、特に必要とされる低・中周波数領域
の吸音性能（判断基準として、この領域で１０ｄＢの消
音性能がないものは不可とした。）、更にスペース的
（実際の車両のエンジンルーム内スペースに納まらない
ものは不可とした。）に満足できないことが確認され
た。

【００９７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の吸
音ダクト構造体は主としてダクト内を流れる気流による
騒音を全周波数領域で低減するのに効果がある。これは
スペースの限られた場所で低周波領域の吸音性能を向上
させる構造体として非常に効果的である。建築用はもち
ろんのこと、自動車用など十分スペースのとれない場所
に用いる吸音構造体として相応しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による吸音ダクト構造体の実施の形態を
示す一部透過斜視図である。

【図２】本発明による積層吸音材の模式図である。

【図３】本発明による吸音ダクト形状Ａの構造模式図で
ある。

【図４】本発明による吸音ダクト形状Ｂの構造模式図で
ある。

【図５】本発明による吸音ダクト形状Ｃの構造模式図で
ある。

【図６】本発明による吸音ダクト形状Ｄの構造模式図で
ある。

【図７】本発明による吸音ダクト形状Ｅの構造模式図で
ある。

【図８】本発明による吸音ダクト形状Ｆの構造模式図で
ある。

【図９】本発明による吸音ダクト形状Ｇの構造模式図で
ある。

【図１０】本発明による吸音ダクト形状Ｈの構造模式図
である。

【図１１】本発明による吸音ダクト形状Ｉの構造模式図
である。

【図１２】本発明による吸音ダクト構造体を吸気系に設
置した図である。

【符号の説明】

１，３２基ダクト２拡張ダクト３吸音材１４吸音材２５，７，１３，１５，１８，２１，２５２００Ｈｚ
設定の吸音材６，８，９，１１，１４，１６，１９，２２，２６
３００Ｈｚ設定の吸音材１０，１２，１７，２０，２３，２７４００Ｈｚ設
定の吸音材２４，２８２５０Ｈｚ設定の吸音材２９インテークマニホールド３０エアクリーナ３１吸音ダクト構造体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面形状を問わない基のダクトの内径を
基準とし、この内径を拡張した断面形状を問わない部位
を有し、この拡張した部位の断面中心が基のダクトの断
面中心に一致、若しくは一致せず、前記拡張した部位の
長さ方向の形状を問わない吸音ダクトを備えた吸音ダク
ト構造体において、前記拡張した部位の内部の長さ方向、若しくは断面方向
に仕切りを設けることにより、拡張ダクト部内に少なく
とも１以上の室を有する拡張ダクト部を有し、前記拡張ダクト部には少なくとも１以上の室に吸音材が
配設され、この拡張ダクト部における吸音ダクト構造体
の外径が前記基のダクト内径の１．１〜５倍、前記吸音
ダクト構造体の全長が５〜１００ｃｍであることを特徴
とすることを特徴とする吸音ダクト構造体。
【請求項２】室の内部に設置される前記吸音材は、平
均径０．１〜６０μｍの短繊維、若しくは長繊維を主成
分とする面密度５０〜４０００ｇ／ｍ²の織布、若しく
は不織布で形成され、各室に配設される吸音材が同一、若しくは異なることを
特徴とする請求項１に記載の吸音ダクト構造体。
【請求項３】前記吸音材を構成する繊維が、平均径１
０〜４０μｍのポリエステル繊維、又は平均径０．１〜
１０μｍのポリプロピレン繊維、又はこれらの混合体で
あることを特徴とする請求項１、２に記載の吸音ダクト
構造体。
【請求項４】前記吸音材が、少なくとも２層以上であ
り、且つ、積層体を構成する層の少なくとも１以上の密
度が０．１〜１ｇ／ｃｍ³の高密度層であり、この高密
度層を質量部、それ以外の層をばね部とした１自由度以
上の多自由度振動系において、１次共振振動周波数を５
００Ｈｚ以下に可変設定できることを特徴とする請求項
１乃至３に記載の吸音ダクト構造体。
【請求項５】前記拡張ダクト部中に、基のダクトと同
等の断面を有し、開口率が３０％以上、９０％未満の筒
状の内管を有することを特徴とする請求項１乃至４記載
の吸音ダクト構造体。
【請求項６】前記吸音材の内管側面、若しくは全面
に、繊維長１〜１００ｃｍ、平均径１〜３０μｍの合成
繊維よりなる面密度２０〜２００ｇ／ｍ²の不織布から
なる表皮を有することを特徴とする請求項１乃至５に記
載の吸音ダクト構造体。
【請求項７】車両の内燃機関の吸気用ダクトのエアク
リーナーで仕切られた吸気口側ダクト、若しくはエンジ
ン側ダクトに少なくとも１つ設置することを特徴とする
請求項１乃至６に記載の吸音ダクト構造体。