WO2005106840A1

WO2005106840A1 - 多孔質吸音構造体

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Publication number: WO2005106840A1
Application number: PCT/JP2005/007322
Authority: WO
Inventors: Zenzo Yamaguchi; Toshimitsu Tanaka; Ichiro Yamagiwa; Hiroki Ueda; Mitsuo Hino
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2006-10-30
Also published as: KR20070004908A; EP1742201A4; CN1947170B; CN1947170A; EP1742201A1; US20070272482A1; US20100175949A1

Abstract

　広い周波数帯域での吸音性能の低下を抑制することを目的として、多孔質吸音構造体１０は、外装板１と閉塞板２とを備えている。また、外装板１と閉塞板２との間には、空気層４，５を介して配置された内装板３が配置されており、外装板１、内装板３及び閉塞板２がそれぞれ対向配置されている。外装板１及び内装板２には、多数の貫通穴１ａ，３ａが形成されている。内装板３は、板厚ｔ２、貫通穴３ａの直径φ２及び開口率β２が貫通穴３ａを流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されている。外装板１の貫通穴１ａの開口率β１が３％を超え５０％以下となっている。

Description

多孔質吸音構造体

技術分野

[0001] 本発明は、騒音発生源からの音を低減する多孔質吸音構造体に関するものである背景技術

[0002] 近年、穴の形成されていない板材と多数の貫通穴が板面全体に形成された板材とをそれぞれ音源に対して外側及び内側に空気層を介して対向配置させることにより、ヘルムホルツ共鳴原理を利用して防音する多孔質防音構造体が様々な分野で用いられてきている。ヘルムホルツ共鳴原理を用いる場合、例えば、一般式" f= (ο/2 π ) X { ι8 Z (t + 1. 6 φ ) d} " (f：共鳴周波数、 c：音速、 |8：開口率、 t：内側板の板厚、 φ：貫通穴の直径、 d :空気層厚)の関係式が成り立ち、この共鳴周波数の音に対して貫通穴の部分の空気が激しく振動して、摩擦によってその周波数の音が吸収される。それ故、特定の共鳴周波数の騒音を効率よく低減することができる。

[0003] しかし、ヘルムホルツの共鳴原理を用いる場合、特定の共鳴周波数の音のみに対して防音効果を発揮し、共鳴周波数以外の周波数を有する音に対しては防音効果が極めて低くなる問題がある。このような問題を解決する、吸音板となる多数の貫通穴 (微細孔)が形成された内装板が空気層を介して複数設けられ吸音帯域を広帯域化した多孔質防音構造体が知られている。これによると、吸音帯域を広帯域化することで、特定の共鳴周波数以外の騒音も吸音することが可能となる。

[0004] し力しながら、上記のような多孔質防音構造体においては、内装板が音源側に露出されており、且つその貫通穴の直径が非常に小さいため、貫通穴が目詰まりを起こすことがある。また他の機能 (水抜き、塗装など)力もの制約により貫通穴の直径が小さくできない場合がある。このように貫通穴の直径の大きさが制約を受けることにより、吸音性能を発揮することができる周波数帯域が狭くなつてしまうという問題がある。

[0005] そこで、本発明の目的は、広、周波数帯域で十分な吸音性能を発揮することができる多孔質吸音構造体を提供することである。発明の開示

[0006] 本発明の多孔質吸音構造体は、第 1外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、前記内側部材に対して前記第 1 外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第 2外側部材が前記内側部材と対向配置されており、前記第 2外側部材の貫通穴の開口率が 3%を超え 50%以下である（請求項 1)。

[0007] この本発明の請求項 1に係る多孔質吸音構造体によると、第 2外側部材の開口率力 S3%を超えることによって、内側部材の貫通穴の粘性作用による空気振動の熱ェネルギへの変換が促進され、広、周波数帯域で十分な吸音性能を発揮することができる。また、第 2外側部材の開口率が 50%以下になっているので、第 2外側部材の剛性をある程度確保することができるようになる。

図面の簡単な説明

[0008] [図 1]本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。

[図 2]本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体における吸音率と外装板の開口率との関係を示すグラフである。

[図 3]本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すダラフである。

[図 4]本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すダラフである。

[図 5]本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すダラフである。

[図 6]本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すダラフである。

[図 7]本発明の第 2実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。

[図 8]本発明の第 3実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。

[図 9]本発明の第 4実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。 [図 10]本発明の第 5実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。

[図 11]外装板 1に凹凸が加工されている場合を示す説明図である。

[図 12]内装板 3に凹凸が加工されている場合を示す説明図である。

[図 13]外装板 1と内装板 3とに凹凸が加工されている場合を示す説明図である。

[図 14]内装板 3が波型の凹凸が加工されている場合を示す説明図である。

[図 15]外装板 1に外側リブ、内装板 3に内側リブが設けられてそれぞれ凹凸が加工されて、る場合を示す説明図である。

[図 16]内装板 3が波型の凹凸が加工され、外装板にエンボスが設けられて凹凸が加ェされて!/ヽる場合を示す説明図である。

[図 17]内装板が傾斜している場合において、外装板と内装板とに凹凸が加工されて V、る場合を示す説明図である。

発明を実施するための最良の形態

[0009] なお、本発明の多孔質吸音構造体は、別の観点では、第 1外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、前記内側部材に対して前記第 1外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第 2外側部材が前記内側部材と対向配置されており、前記第 2外側部材の貫通穴の直径が 3mmを超えて、る（請求項 2)。

[0010] また、本発明の多孔質吸音構造体は、別の観点では、第 1外側部材と、前記第 1外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第 2外側部材と、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材との間に介在するように、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを備えている。そして、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、前記第 2外側部材の貫通穴の開口率が 3%を超え 50%以下である（請求項 4)。

[0011] また、本発明の多孔質吸音構造体は、別の観点では、第 1外側部材と、前記第 1外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第 2外側部材と、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材との間に介在するように、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを備えている。そして、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、前記外側部材の第 2貫通穴の直径が 3mmを超えている（請求項 5)。

[0012] これによると、第 2外側部材の開口率が 3%を超えることによって、内側部材の貫通穴の粘性作用による空気振動の熱エネルギへの変換が促進され、広、周波数帯域で十分な吸音性能を発揮することができる。また、第 2外側部材の開口率が 50%以下になつているので、第 2外側部材の剛性をある程度確保することができる。また、第 2外側部材の貫通穴の直径が 3mmを超えることで、第 2外側部材の貫通穴が目詰まりしないように、且つ他の機能 (水抜き、塗装など)からの制約も十分に満たすことが可能なように、その直径を比較的大きくすることが可能になる。そのため、第 2外側部材の内側に配置された内側部材の吸音性能を維持することができる。

[0013] また、本発明の多孔質吸音構造体は、別の観点では、第 1外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、前記内側部材に対して前記第 1外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第 2外側部材が前記内側部材と対向配置されており、前記第 2外側部材の貫通穴の開口率が 3%を超え 50%以下であり、その貫通穴の直径が 3mmを超えている（請求項 3)。

[0014] また、本発明の多孔質吸音構造体は、別の観点では、第 1外側部材と、前記第 1外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第 2外側部材と、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材との間に介在するように、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを備えている。そして、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、前記第 2外側部材の貫通穴の開口率が 3%を超え 50%以下であり、その貫通穴の直径が 3mmを超えて、る（請求項 6)。

[0015] これによると、第 2外側部材の開口率が 3%及び貫通穴の直径が 3mmを超えているので、第 2外側部材の貫通穴の直径が比較的小さくできない環境下においても、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮することができる。また、第 2外側部材の開口率が 50%以下になっているので、第 2外側部材の剛性をある程度確保することができる。

[0016] また、本発明において、前記内側部材の貫通穴の開口率が 3%以下であることが好ましい (請求項 7)。これにより、内側部材が十分な吸音性能を有すると共に、内側部材の貫通穴を減らすことで内側部材の作製時間を短縮することができ、製造コストを下げることができる。

[0017] また、本発明において、前記内側部材の貫通穴の直径が 3mm以下であることが好ましい (請求項 8)。これにより、吸音率の急激な落込を抑制することが可能になる。したがって、吸音する騒音の周波数帯域をさらに広帯域ィ匕にすることが可能になる。

[0018] また、本発明において、前記第 1外側部材と前記内側部材との間及び前記内側部材と前記第 2外側部材との間には、夫々空気層が形成されており、それら前記空気層の少なくともいずれかに、吸音材が配置されていることが好ましい（請求項 9)。これにより、吸音性能が向上する。なお、吸音材としては、グラスウール、金属繊維、発泡金属及び榭脂又は金属製の薄膜、繊維系の不織布などが利用できる。

[0019] また、本発明において、前記第 1外側部材と前記内側部材との間及び前記内側部材と前記第 2外側部材との間には、夫々空気層が形成されており、それら前記空気層の少なくともいずれかには、多数の貫通穴が形成された榭脂又は金属製の薄膜からなる吸音材が配置されており、前記薄膜の貫通穴の開口率及び直径がそれぞれ 3 %以下及び 3mm以下であることが好ましい（請求項 10)。これにより、吸音性能がより一層向上する。

[0020] また、本発明において、前記第 2外側部材と前記内側部材の少なくとも一方は、水平面に対して傾斜して、ることが好ま、 (請求項 11)。

[0021] このようにすれば、効果的に水を集めて水抜きすることができる。また、多孔質吸音構造体を塗装する際にも、効果的に塗料を集めて排出することができる。その結果、多孔板吸音性能の低下をより抑制することができるようになる。

[0022] また、本発明において、前記第 2外側部材と前記内側部材の少なくとも一方は、下方にドレン穴が設けられて、ることが好まし、。（請求項 12)。

[0023] このようにしても、効果的に水を集めて水抜きすることができる。また、多孔質吸音構造体を塗装する際にも、効果的に塗料を集めて排出することができる。その結果、多孔板吸音性能の低下をより抑制することができるようになる。

[0024] また、本発明において、前記内側部材は、珪素およびフッ素の少なくとも一方を含む撥水性素材力もなる、あるいは内側部材の表面力前記貫通穴の内部を含め珪素およびフッ素の少なくとも一方を含む撥水性材料で被覆されていることが好ましい（請求項 13)。

[0025] このようにすれば、内装部材に雨水等が到達しても、この雨水等が、貫通穴から効果的に除去されるので、貫通穴の周囲に雨水等が付着することを防止することができる結果、貫通穴における目詰まりをより抑制することが可能となる。

[0026] また、本発明にお、て、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材と前記内側部材の少なくとも、ずれか一つは、凹凸形状を有するように加工されて、ることが好まヽ（請求項 14)。

[0027] このようにすれば、凹凸形状を有するように加工することで、当該部材の剛性を高めることができるようになる。また、請求項 9、 10のように、前記第 1外側部材と前記内側部材、あるいは前記第 2外側部材と前記内側部材との間に空気層を設けようとする場合は、凹凸形状を有するように加工された当該部材と他の部材とを重ね合わせることでこの空気層を形成することができるようになる。

[0028] 以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

[0029] [第 1実施形態]

図 1は、本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。図 1に示すように、本実施の形態の多孔質吸音構造体 10は、音源側に配置された外装板（第 2外側部材) 1と、遮音側に配置された閉塞板 (第 1外側部材) 2と、外装板 1との間及び閉塞板 2との間にそれぞれ空気層 4, 5を介して配置された内装板（内側部材) 3 とを有している。これら外装板 1、閉塞板 2及び内装板 3は、いずれも鉄やアルミ-ゥムなどの金属や合成樹脂や繊維強化複合材などにより形成されている。なお、外装板 1、閉塞板 2及び内装板 3は、リサイクル時の分別処理を不要にするように、同一の材質で形成されてヽることが望まヽ。

[0030] 外装板 1は、内装板 3に対向配置されており、内装板 3は閉塞板 2に対向配置されている。つまり、多孔質吸音構造体 10は、外装板 1、内装板 3及び閉塞板 2がそれぞれ対向配置されて構成されている。外装板 1及び内装板 3には、それぞれ、円形状の貫通穴 la, 3aが多数形成されており、外装板 1の貫通穴 laが内装板 3の貫通穴 3a よりその直径が若干大きく形成されている。そして、空気層 4, 5のそれぞれの層厚 dl , d2、外装板 1及び内装板 3のそれぞれの開口率 |8 1, |8 2 (いずれも面積比）、板厚 tl, t2及び貫通穴 la, 3aの直径 φ 1, φ 2からなるパラメータは、外装板 1及び内装板 3の貫通穴 la, 3aを通過する空気に対して粘性作用を生じさせるように設定されている。このように、貫通穴 la, 3aを通過する空気に粘性減衰作用を発生させることにより、空気振動が熱エネルギへと変換されるので、空気の振動に減衰性が生じる結果、比較的広い周波数帯域で高い吸音効果を発揮できるようになる。したがって、共鳴周波数以外の周波数成分を有する騒音にも対応できる。

[0031] 外装板 1の貫通穴 laの開口率 |8 1は、 3%を超え 50%以下にすることが好ましい。

これは、この範囲において、開口率 j8 1が十分な吸音効果となる吸音率 0. 3に近づく又はそれ以上に大きくなるという実験結果（図 2参照）によるものである。図 2は、本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体 10における吸音率と外装板 1の開口率 β 1との関係を示すグラフである。図 2に示すように、外装板 1の貫通穴 laの開口率 β 1が 3%を超え、約 5%のときにほぼ吸音率が 0. 3となり、開口率 |8 1が 10%になるときに、吸音率が 0. 35となっている。そして、開口率 j8 1が 10%を超えると吸音率は徐々に減少し、 50%になるときに吸音率が 0. 27となる。図 2から外装板 1の開口率 β 1は、吸音率の観点において、ただ単純に 3%を超えて大きくするば力りでなぐ十分な吸音効果となる吸音率 0. 3以上となる開口率 |8 1が 5%〜28%の範囲で最適化することがより好ましぐさらに吸音率が 0. 33以上となる開口率 |8 1が 7%〜20%の範囲で最適化することが最も好ましい。ただし、開口率 j8 1が 3%以下になると、吸音率が 0. 2に近づく又はそれ以下になり、吸音率が低下した状態になるため、所望の吸音効果が期待できない。また、開口率 ι8 1が 50%を超えると外装板 1の開口面積が大きくなりすぎて剛性低下をまねく。

[0032] 図 3は、本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフであり、外装板 1の開口率 j8 1を 2. 5%と一定にし、内装板 3の開口率 |8 2を 0 . 1%〜5. 0%と変化させたときの吸音特性を示している。図 4は、本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフであり、外装板 1の開口率 j8 1を 5. 0%と一定にし、内装板 3の開口率 |8 2を 0. 1%〜5. 0%と変化させたときの吸音特性を示している。図 5は、本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフであり、外装板 1の開口率 j8 1を 10. 0%と一定にし、内装板 3の開口率 |8 2を 0. 1%〜5. 0%と変化させたときの吸音特性を示している。なお、表 1には、図 3〜図 5に示す実験番号 S1〜S18の諸条件を示している。

[0033] [表 1]

外装板内装板

実験

番号板厚貫通穴の直径開口率空気層厚板厚貫通穴の直径開口率空気層厚 tl(mm) φ 1 (mm) dUmm) t2(mm) 2(mm) d2(mm)

S1 1.5 10.0 2.5 15 0,3 0.5 0.1 15

S2 II !1 II II II II 0.2 II

S3 II II It II II !1 0.5 II

S4 II II II II II II 1.0 II

S5 II II II II II II 2.0 II

S6 II II It H II II 5,0 II

S7 II II 5.0 II II II 0.1 It

S8 II II II II II II 0,2 II

S9 II II II It II II 0,5 II

S10 II II II ft II it 1.0 II

S11 II II tl II II il 2.0 !t

S12 II II II II II It 5.0 It

S13 II 11 10,0 II II II 0.1 It

S14 !1 II II II II II 0.2 tl

S15 II It 11 II II II 0.5 II

S16 II II II II II II 1.0 It

S17 1' II II 1! 11 1) 2.0 It

S18 II II II II II II 5.0 II [0034] 表 1に示すように、外装板 1の開口率 j8 1が 2. 5%、 5. 0%、 10. 0%というような条件で、且つ内装板 3の開口率 j8 2を 0. 1%、 0. 2%、 0. 5%、 1. 0%、 2. 0%、 5. 0 %と変化させていくと、図 3〜図 5に示すように、多孔質吸音構造体 10によって吸音する騒音の周波数帯域が、外装板 1の開口率 |8 1が増加するにつれて、広帯域化するのがわかる。つまり、実験番号 S1を実験番号 S 7, S13のように、外装板 1の開口率 β 1を 2. 5%から 5%、 10. 0%と増カロさせると、吸音する騒音の周波数帯域が拡大し、広帯域の周波数を有する騒音を吸音することができる。また、実験番号 S2〜S6 ち同様【こ、実験番号 S8〜S12、 S14〜S18のよう【こ、外装板 1の開口率 j8 1を 2. 5 %から 5%、 10. 0%とそれぞれ増加させると、上述と同様に吸音する騒音の周波数帯域が拡大し、広帯域の周波数を有する騒音を吸音することができる。このような図 3 〜図 5に見られる実験結果より、外装板 1の開口率 j8 1が 3%を超えると吸音する騒音の周波数帯域が広帯域ィ匕した多孔質吸音構造体 10となることがわかる。したがつて、外装板 1の開口率 j8 1が 3%を超え 50%以下の範囲にすることで、吸音する騒音の周波数帯域が広帯域ィ匕した状態で十分な吸音性能を有し、且つ外装板 1の剛性をある程度確保した多孔質吸音構造体 10になる。なお、外装板 1の開口率 |8 1が小さくなるに連れ、外装板 1の剛性度は大きくなる。

[0035] また、外装板 1の貫通穴 laの直径 φ 1が 3mmを超えることが好ましい。これは、外装板 1の貫通穴 laの直径 φ 1が 3mm以下だと実際に使用しているときに、その貫通穴 laが目詰まりを起こしたり、また外装板 1の他の機能としての水抜きや塗装などの制約から貫通穴 laの直径 φ 1が 3mm以下にできない場合が生じる力もである。したがって、外装板 1の貫通穴 laの直径 φ 1が 3mmを超えると、上述のような問題を回避することが可能になる。

[0036] さらに、内装板 3の貫通穴 3aの開口率 j8 2は、 3%以下であることが好ましい。これは、図 4及び図 5に示すように、内装板 3の開口率 |8 2が 3%を超えるとき、すなわち、実験番号 S12, S18のとき、吸音率が 0. 3以下となっているため、十分な吸音効果を得ることが難しいからである。逆に内装板 3の開口率 |8 2が 3%以下のとき、すなわち、実験番号37〜311,313〜317のとき、特定の共鳴周波数帯域近傍の吸音率が 0 . 3以上となるため、騒音を十分に吸音することが可能になる。 [0037] 一方、図 3では、どの実験番号 S 1〜S6においても吸音率が 0. 3を超えているが、外装板 1の開口率 ι8 1が 3%以下となるため、吸音する騒音の周波数帯域が狭くなる (すなわち、特定の共鳴周波数帯域近傍の幅が狭くなる)。

[0038] このように、図 4及び図 5に示すように、外装板 1の開口率 j8 1が 3%を超え、内装板 3の貫通穴 3aの開口率 j8 2が 2%以下になると、実験番号 S7〜： L I, S13〜S 17の特定の共鳴周波数帯域近傍の吸音率が 0. 3を超える。これら図 4及び図 5の結果から、内装板 3の開口率 2が 3%以下になることで、吸音する騒音の周波数帯域を広帯域化した状態で、吸音率が 0. 3以上の多孔質吸音構造体 10とすることが可能となる。また、開口率 j8 2が 3%以下になることで、貫通穴 3aの数を減らすことが可能となるので、内装板 3の作製時間を短縮することができ、多孔質吸音構造体 10の製造コス卜を下げることがでさる。

[0039] また、内装板 3の貫通穴 3aの直径 φ 2は、 3mm以下であることが好まし!/、。これは、貫通穴 3aの直径 φ 2が小さい方が吸音する騒音の周波数帯域が広帯域ィ匕した状態における吸音率の急激な落込を抑制することができるという実験結果（図 6参照）によるものである。図 6は、本発明の第 1実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフであり、外装板 1の貫通穴 laの開口率 |8 1を 10%と一定にし、内装板 3の開口率 j8 2を 0. 1%〜5. 0%と変化させ、且つ貫通穴 3aの直径 φ 2を 0. 2m mと一定にしたときの吸音特性を示している。なお、表 2には、図 6に示す実験番号 S 19〜S24の諸条件を示している。

[0040] [表 2]

外装板内装板

実験

板厚

番号貫通穴の直径開口率空気層厚板厚貫通穴の直径開口率空気層厚 tl(mm) ίΚ%) dl卿) t2(mm) 麵）） d2(mm)

S19 1.5 10.0 10.0 15 0.1 0.2 0. 1 15

S20 1! II 1! II 11 II 0, 2 II

S21 It II II II II II 0.5 II

S22 II 1! II II II 1.0 II

S23 II II II II II II 2.0 II

S24 II It 1! II II It 5.0 II

[0041] 表 2に示すように、図 6の実験番号 S19〜S24の諸条件は、図 5の実験番号 S13〜 S 18の諸条件の内装板 3の板厚 t2が 0. 3mm力も 0. 1mmに変更され、且つ貫通穴 3aの直径が 0. 5mmから 0. 2mmに変更されたものである。このような諸条件による実験番号 S19〜S24は、図 6に示すように、吸音率の急激な落込が抑制されている。つまり、図 5と図 6とを比較することで、貫通穴 3aの直径 φ 2が小さくなることで、吸音率の急激な落込を防ぐことが可能となり、好ましくは、貫通穴 3aの直径 φ 2が 3mm以下で図 5のような吸音率の急激な落込を防ぐことができる。これにより、多孔質吸音構造体 10の吸音する騒音の周波数帯域の急激な落込を抑制しつつ広帯域ィヒにすることが可能になる。

[0042] 以上のように、第 1実施形態における多孔質吸音構造体 10によると、外装板 1の開口率 j8 1が 3%を超えるように形成されているので、内装板 3の貫通穴 3aの粘性減衰作用による空気振動の熱エネルギへの変換が促進され、広!/、周波数帯域で十分な吸音性能を発揮することができる。また、貫通穴 laの直径 φ 1が 3mmを超えるように形成されており、且つ内装板 3が外装板 1の内側に配置され且つ外部に露出していないので、多孔質吸音構造体 10を実際に使用しているときに、貫通穴 la, 3aの目詰まりが起こりにくくなるとともに、外装板 1の他の機能としての水抜きや塗装などによつて直径 φ 1の大きさの制約を解消することができる。そのため、多孔質吸音構造体 10 の内装板 3が吸音する騒音の周波数帯域が広帯域ィ匕した状態で、且つ吸音性能の劣化が生じに《なる。また、外装板 1の貫通穴 laの開口率 |8 1及び直径 φ 1が、それぞれ、 3%及び 3mmを超えているので、外装板 1の貫通穴 laの直径 φ 1が比較的小さくできない環境下においても、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮する多孔質吸音構造体 10を得ることができる。

[0043] また、内装板 3の開口率 |8 2が 3%以下になることで、多孔質吸音構造体 10が十分な吸音性能を有することになる。さらに、内装板 3の貫通穴 3aの数を減らすことが可能となり、内装板 3の作製時間を短縮することができ、製造コストを下げることができる。また、内装板 3の貫通穴 3aの直径 φ 2が 3mm以下になることで、多孔質吸音構造体 10において、吸音率の急激な落込を抑制することが可能になる。そのため、多孔質吸音構造体 10が吸音する騒音の周波数帯域をさらに広帯域ィ匕することが可能になる。

[0044] [第 2実施形態]

図 7は、本発明の第 2実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。本実施の形態における多孔質吸音構造体 20は、図 7に示すように、第 1実施形態の多孔質吸音構造体 10の空気層 5にグラスウール (吸音材) 21が配置された構成となっており、それ以外は前述した多孔質吸音構造体 10とほぼ同様である。なお、前述したものと同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。

[0045] 本実施の形態においては、空気層 5にグラスウール 21が設けられている力例えば、金属繊維、発泡金属、榭脂又は金属製の薄膜及び繊維系の不織布からなる吸音材が設けられていてもよい。また、グラスウール 21は空気層 5のみならず、空気層 4にも設けられていてもよいし、空気層 4のみに設けられていてもよい。このようにグラスゥール 21が空気層 5に設けられていることで、外装板 1及び内装板 3の貫通穴 la, 3a を通過した空気振動がグラスウール 21によってさらに減衰する。つまり、内装板 3の貫通穴 3aを通過したときに粘性減衰作用によって減衰した空気振動がさらにグラスウール 21で減衰する。

[0046] 以上のような第 2実施形態の多孔質吸音構造体 20においても、第 1実施形態の多孔質吸音構造体 10とほぼ同様な効果を得ることができる。さらに多孔質吸音構造体 20は、グラスウールによる吸音効果がプラスされるので、第 1実施形態の多孔質吸音構造体 10よりも吸音性能が向上する。

[0047] [第 3実施形態]

図 8は、本発明の第 3実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。本実施の形態における多孔質吸音構造体 30は、図 8に示すように、第 1実施形態の多孔質吸音構造体 10の空気層 5を上下に区画するように多重薄膜 31が配置された構成となっており、それ以外は前述した多孔質吸音構造体 10とほぼ同様である。なお、前述したものと同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。

[0048] 多重薄膜 31は、内装板 3と同様な開口率および直径を有する多数の貫通穴 32a, 33aが形成された 2枚の薄膜 32, 33が互いに隣接しながら積層されてなる。図 8に示すよう【こ、 2枚の薄膜 32, 33【こ形成された貫通穴 32a, 33aiま、両薄膜 32, 33の積層方向で見たときに、互いに重ならない位置に形成されている。すなわち、夫々の薄膜 32, 33の貫通穴 32a, 33aは、互！/、に反対佃 Jとなる薄膜 33, 32の貫通穴 33a, 3 2aと重複しない位置に形成されている。なお、多重薄膜 31の 2枚の薄膜 32, 33は、アルミ箔等の金属製の薄膜や塩ィ匕ビニルなどの榭脂製の薄膜などが使用できるが、特に限定されない。

[0049] このように多重薄膜 31が空気層 5に設けられていることで、外装板 1及び内装板 3 の貫通穴 la, 3aを通過した空気振動によって、多重薄膜 31の 2枚の薄膜 32, 33が振動し、これに伴って 2枚の薄膜 32, 33どうしが接触し擦れ合い、空気振動が減衰する。つまり、内装板 3の貫通穴 3aを通過したときに粘性減衰作用によって減衰した空気振動がさらに多重薄膜 31で減衰する。さらに、 2枚の薄膜 32, 33には、互いに重複しない位置に貫通穴 32a, 33aが形成されているので、空気層 5に流入した空気振動は、薄膜 32の貫通穴 32aを通過し、両薄膜 32, 33間を通って、薄膜 33の貫通穴 33aを介して抜けることになる。すなわち、空気振動は、 2枚の薄膜 32, 33の内面に沿って伝播するので、貫通穴 32a, 33aを通過する際の減衰作用と薄膜 32, 33の表面を空気振動が伝播する際の粘性減衰作用とが相まって、より一層の吸音効果が発揮されることになる。また、多重薄膜 31は、吸音する騒音の周波数帯域を選ばないため、広い周波数帯域の騒音を効果的に減衰することになる。

[0050] 以上のような第 3実施形態の多孔質吸音構造体 30においても、第 1実施形態の多孔質吸音構造体 10とほぼ同様な効果を得ることができる。さらに多孔質吸音構造体 30は、多重薄膜 31による吸音効果がプラスされるので、第 1実施形態の多孔質吸音構造体 10よりも吸音性能が向上する。

[0051] なお、第 3実施形態の多孔質吸音構造体 30においては、貫通穴 32a, 33aが形成された 2枚の薄膜 32, 33からなる多重薄膜 31が適用されていた力貫通穴 32a, 33 aが形成されて、な、薄膜からなる多重薄膜を適用してもょ、。これによつても上述したように空気振動によって薄膜どうしが接触し擦れ合い、空気振動が減衰する。また、多重薄膜は、 1枚又は 3枚以上の薄膜から構成されていてもよい。これによつてさらに空気振動を減衰することが可能になり、吸音効果が向上する。

[0052] [第 4実施形態]

図 9は、本発明の第 4実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。本実施の形態における多孔質吸音構造体 40は、図 9に示すように、第 3実施形態の多孔質吸音構造体 30の空気層 4に前述したグラスウール 21が配置された構成となっており、それ以外は前述した多孔質吸音構造体 30とほぼ同様である。なお、前述したものと同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。

[0053] このように、空気層 4にグラスウール 21が配置され、空気層 5に多重薄膜 31が配置されていることで、外装板 1の貫通穴 laを通過した空気振動がグラスウール 21によつて減衰し、グラスウール 21によって減衰した空気振動が内装板 3の貫通穴 3aを通過するときにさらに減衰し、グラスウール 21及び内装板 2の貫通穴 3aによって減衰した空気振動がさらに多重薄膜 31によって減衰する。

[0054] 以上のような第 4実施形態の多孔質吸音構造体 40によると、第 1〜第 3実施形態の多孔質吸音構造体 10, 20, 30の効果を得ることができるとともに、それらの効果が相まって、吸音効果が向上し、且つ吸音する騒音の周波数帯域が広帯域化した多孔質吸音構造体 40となる。

[0055] また、上述した第 1〜第 4実施形態における多孔質吸音構造体 10, 20, 30, 40は、従来の吸音部材が用いられる部位に同様に適用することができるものであり、例えば、内側の吸音と外側の遮音とを実現する防音囲の構成パネルとしてモータやギヤ等の多種多様の騒音源に対して使用される。また、ホールや居室などの吸音板としても適用できる。

[0056] [第 5実施形態]

図 10は、本発明の第 5実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。本実施の形態における多孔質吸音構造体 50は、図 10に示すように、平板の外装板 1と内装板 3とが閉塞板 2に対して傾斜しているとともに、それぞれ下方にドレン穴が設けられている。それ以外は前述した多孔質吸音構造体 10とほぼ同様である。なお、前述したものと同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。

[0057] このように、本発明の第 5実施形態による多孔質吸音構造体によれば、効果的に水を集めて水抜きすることができる。また、多孔質吸音構造体を塗装する際にも、効果的に塗料を集めて排出することができる。その結果、多孔板吸音性能の低下をより抑制することがでさるよう〖こなる。

[0058] なお、外装板 1と内装板 3は、必ずしも一様に傾斜している必要はないし、ドレン穴もそれぞれ一個に限定されるものではない。例えば、本発明の第 5実施形態の変形例として、図 17のように、内装板 3の傾斜の向きが交互になり、複数のドレン穴が傾斜の下方に設けられているものも採用可能である。

[0059] 以上、本発明の好適な実施の形態について説明した力本発明は上述の実施の形態に限られるものではなぐ特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述した第 1〜第 4実施形態の多孔質吸音構造体 10, 20, 30, 40、 50における外装板 1は、開口率 j8 1が 3%及び貫通穴 laの直径 φ 1が 3mmを超えている力いずれか一方だけ満たしていてもよい。また、内装板 3は、開口率 j8 2が 3%を超えていてもよい。また、内装板 3の貫通穴 3aの直径 φ 2が、 3mmを超えていてもよい。また、内装板 3は外装板 1と閉塞板 2との間において、隣接して複数枚配置されていてもよい。これ〖こより、内装板の貫通穴の粘性減衰作用が向上し、多孔質吸音構造体の吸音性能が向上する。

[0060] なお、以上の本実施の形態における外装板 1、閉塞板 2及び内装板 3はすべて矩形平板形状を有しているが、例えば、円形形状、楕円形状及び三角形形状の平面を有していてもよい。また、エンボスや波形やリブをつけるなど凹凸が加工されていれば、剛性を高める効果があり好ましい。なお、外装板 1、閉塞板 2及び内装板 3に凹凸が加工されている場合は、重ね合わせるだけで、それらの間に空気層を設けることが可能となる。また、外装板 1及び内装板 3は、平板ではなく薄膜であってもよぐ例えば、アルミ箔などの金属製の薄膜や塩ィ匕ビュルなどの榭脂製の薄膜など適用できる。さらに、閉塞板 2は、断面が環形状であってもよい。

[0061] 例えば、図 11〜図 17は、本実施の形態における外装板 1と内装板 3の変形例を示す説明図であり、図 11は、外装板 1に凹凸が加工されている場合を、図 12は、内装板 3に凹凸が加工されている場合を、図 13は、外装板 1と内装板 3とに凹凸が加工されている場合を、図 14は、内装板 3に波型の凹凸が加工されている場合を、図 15は、外装板 1に外側リブ lb、内装板 3に内側リブ 3bが設けられてそれぞれ凹凸が加工されている場合を、図 16は、内装板 3に波型の凹凸が加工され、外装板 1にエンボスが設けられて凹凸が加工されている場合を、図 17は、内装板 3が傾斜している場合において、外装板 1と内装板 3とに凹凸 lc、 3cが加工されている場合を、それぞれ示している。

[0062] また、内側部材は、珪素およびフッ素の少なくとも一方を含む撥水性素材力もなるように構成しても良いし、あるいは、内側部材の表面が珪素およびフッ素の少なくとも一方を含む撥水性材料で被覆されるように構成しても良ヽ。

[0063] このようにすれば、内装部材に雨水等が到達しても、この雨水等が、内側部材から効果的に除去されるので、内側部材に雨水等が付着することを防止することができる結果、内側部材の貫通穴における目詰まりをより抑制することが可能となる。

[0064] 詳しく説明すると、従来の多孔質防音構造体においては、内装板が音源側に露出されているので、第二外装部材の穴を通り抜けて、内装部材に付着した雨水等、ほこりによって内装部材の貫通穴が目詰まりを起す可能性がある。従って内装部材に雨水等が到達しても、内装部材の表面が撥水性を有するものであれば、雨水等、ほこり等の内装部材に対する付着をより抑制することが可能となる。この場合、特に穴の内面を含む内装部材の表面が撥水性を有することが特に大事である。穴の内面を含めて撥水性であれば、仮に雨水等が内装部材に到達しても、雨水の穴への浸入を抑制できる。一方、穴内面が撥水性を持たなければ、毛管力により雨水等が穴に吸い込まれるようになり目詰まりの原因となる。

[0065] ここで撥水性を有するとは、部材の表面に水滴を落とした際の接触角が 90° より大きくなることである。接触角が 90° より大きいということは、部材の表面が大気に晒された状態よりも、水と接触した状態の方が熱力学的に不安定であることであり、逆に接触角が 90° より小さいということは、部材の表面が大気に晒された状態よりも水と接触した状態の方が熱力学的に安定であることである。内装部材の穴への雨水等の浸入を抑制するためには、接触角は 90° 以上、好ましくは 100° 以上、さらに好ましくは 110° 以上であることが望ましい。

[0066] 内装部材表面を穴内面も含めて撥水性を持たせるためには、内装部材自体を撥水性を有する素材で製作しても良いし、アルミ等金属製部材の表面を撥水性を有する材料を塗布したり被覆したりしたものでも良ヽ。実用的な撥水性を得るためには、材料としてシリコーン榭脂に代表されるポリアルキルシロキサン構造を有するもの、シランカソプリング剤で代表されるケィ素原子に炭素原子を介して結合された有機官能基をもつシランィ匕合物、フッ素系榭脂で代表されるフッ素化炭化水素構造を有するもの、フッ化炭素鎖をシランカップリング剤に導入したフッ素系シランカップリング剤、あるいはそれらの混合物が適用できる。これらの化合物は、単独でも使用できるし、 2種類以上の化合物を混合しても使用できる。また、水との接触角が 90° 以上を維持できれば、ケィ素やフッ素を含まな、他のビヒクルに混合して撥水林として適用してもよい。

産業上の利用可能性

[0067] 以上、本発明によれば、第 2外側部材の開口率が 3%を超えることによって、内側部材の貫通穴の粘性作用による空気振動の熱エネルギへの変換が促進され、広、周波数帯域で十分な吸音性能を発揮することができるようになる。また、第 2外側部材の開口率が 50%以下になっているので、第 2外側部材の剛性をある程度確保することができるようになる。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、前記内側部材に対して前記第 1外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第 2外側部材が前記内側部材と対向配置されており、前記第 2外側部材の貫通穴の開口率が 3%を超え 50%以下であることを特徴とする多孔質吸音構造体。

[2] 第 1外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、前記内側部材に対して前記第 1外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第 2外側部材が前記内側部材と対向配置されており、前記第 2外側部材の貫通穴の直径が 3mmを超えていることを特徴とする多孔質吸音構造体。

[3] 第 1外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、前記内側部材に対して前記第 1外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第 2外側部材が前記内側部材と対向配置されており、前記第 2外側部材の貫通穴の開口率が 3%を超え 50%以下であり、その貫通穴の直径が 3mmを超えていることを特徴とする多孔質吸音構造体。

[4] 第 1外側部材と、前記第 1外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿つて形成された第 2外側部材と、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材との間に介在するように、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを備えており、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、前記第 2外側部材の貫通穴の開口率が 3%を超え 50%以下であることを特徴とする多孔質吸音構造体。

[5] 第 1外側部材と、前記第 1外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿つて形成された第 2外側部材と、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材との間に介在するように、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを備えており、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、前記外側部材の第 2貫通穴の直径が 3mmを超えて!ヽることを特徴とする多孔質吸音構造体。

[6] 第 1外側部材と、前記第 1外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿つて形成された第 2外側部材と、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材との間に介在するように、前記第 1外側部材と前記第 2外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも 1以上の内側部材とを備えており、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、前記第 2外側部材の貫通穴の開口率が 3%を超え 50%以下であり、その貫通穴の直径が 3mmを超えていることを特徴とする多孔質吸音構造体。

[7] 前記内側部材の貫通穴の開口率が 3%以下であることを特徴とする請求項 1〜6のいずれか 1項に記載の多孔質吸音構造体。

[8] 前記内側部材の貫通穴の直径が 3mm以下であることを特徴とする請求項 1〜7のいずれか 1項に記載の多孔質吸音構造体。

[9] 前記第 1外側部材と前記内側部材との間及び前記内側部材と前記第 2外側部材との間には、夫々空気層が形成されており、それら前記空気層の少なくともいずれかに

、吸音材が配置されていることを特徴とする請求項 1〜8のいずれか 1項に記載の多孔質吸音構造体。

[10] 前記第 1外側部材と前記内側部材との間及び前記内側部材と前記第 2外側部材との間には、夫々空気層が形成されており、それら前記空気層の少なくともいずれかには、多数の貫通穴が形成された榭脂又は金属製の薄膜からなる吸音材が配置されており、前記薄膜の貫通穴の開口率及び直径がそれぞれ 3%以下及び 3mm以下であることを特徴とする請求項 1〜8のいずれか 1項に記載の多孔質吸音構造体。

[11] 前記第 2外側部材と前記内側部材の少なくとも一方は、水平面に対して傾斜していることを特徴とする請求項 1〜10のいずれか 1項に記載の多孔質吸音構造体。

[12] 前記第 2外側部材と前記内側部材の少なくとも一方は、下方にドレン穴が設けられて、ることを特徴とする請求項 1〜11の、ずれか 1項に記載の多孔質吸音構造体。

[13] 前記内側部材が、珪素およびフッ素の少なくとも一方を含む撥水性素材力もなる、あるいは内側部材の表面が、前記貫通穴の内部を含め珪素およびフッ素の少なくとも一方を含む撥水性材料で被覆されていることを特徴とする請求項 1〜12のいずれ力 1項に記載の多孔質吸音構造体。

[14] 前記第 1外側部材と前記第 2外側部材と前記内側部材の少なくともいずれか一つは、凹凸形状を有するように加工されて、ることを特徴とする請求項 1〜13の、ずれ力 1項に記載の多孔質吸音構造体。