JP2007231882A

JP2007231882A - 吸音機能を持つ通気装置

Info

Publication number: JP2007231882A
Application number: JP2006056579A
Authority: JP
Inventors: Sadahito Fukumori; 貞仁福盛; Kazuhiro Hayashi; 和宏林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】広いスペースを必要とせず、電気的エネルギーを使用せず、非常に簡単な仕組みで吸気管などの通路を通る騒音を抑制することができる吸音機能を持つ通気装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の吸音機能を持つ通気装置１は、気体通路２０を持つ通気部材２と、該通気部材２に一体的に形成され該気体通路２０と連通する吸音室３０を持つ吸音部材３と、該気体通路２０と該吸音室３０の間又は該吸音室３０に設けられた該気体通路側２０の空間と該吸音室３０の少なくとも一部の空間とを分ける膜部材４と、を具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、騒音の低減を行う吸音機能を持つ通気装置に関する。

自動車のエンジンの騒音対策として、例えば、吸気管からの騒音を抑制することが行われている。吸気管は、エンジンの回転数等に応じて複数の周波数の騒音が通る。従来、吸気管を通る騒音対策として、レゾネータを設置することが一般的である。レゾネータは、ヘルムホルツの共鳴原理を用いて、特定周波数の音を低減させる消音器である。例えば、図１２に示すように、吸気管８０の気体通路８１と連通する通路８２を介してレゾネータ室８３を持つレゾネータ８４を設ける構成が一般的である。レゾネータ室８３は、通路８２の長さをＬ、通路８２の断面積をＳ、レゾネータ室８３の容積をＶとした場合、Ｋ×（Ｓ／（Ｌ×Ｖ））^１／２（Ｋは定数）で表される周波数の騒音を抑制することができる。この式から、Ｓ、Ｌ、Ｖが固有値であれば、対応できる周波数が限定されることが分かる。このため、複数の周波数に対応させるためには、複数のレゾネータが吸気管に配置する必要があり、一般的に２、３のレゾネータが配置されている。しかし、自動車のエンジンルームは、限られたスペースしかないため、複数のレゾネータを配置することは困難である。また、吸気管を通る周波数の振幅に合わせた位置に配置することも必要であるため、対応できる騒音の周波数が限られてしまう。

また、その他の騒音対策として、振動板を強制的に振動させることにより、騒音の周波数と同振幅で逆位相の音を発生させ、騒音を打ち消す技術が知られている。振動板を質点のばね振動系に置き換えて考えた場合に、振動板の振動部分の質量をｍ、振動板をばねとして等価ばね定数をｋとすると、振動板の固有振動数を（ｋ／ｍ）^１／２と表すことができる。つまり、振動板の固有振動数を変更するためには、等価ばね定数ｋや振動板の振動部分の質量ｍを変更すれば、複数の周波数を抑制することができる。例えば、特許文献１の発明は、吸気管の一部が振動板であり、この振動板の固有振動数を変更するアクチュエータを有する。アクチュエータは、振動板に固定あるいは接した押圧棒を回転させ、振動板の張力を変化させる。張力が変化すると、上記の等価ばね定数ｋが変化するため、振動板の固有振動数が変化する。こうして、特許文献１の発明は、１つの振動板とその固有振動数を変更するアクチュエータにより、吸気管を通る音の周波数に応じた振動数に対応することができる。
特開２００４−２９３３６５号公報

上述した特許文献１の発明では、振動板の固有振動数を変更するアクチュエータを収容するケースがあり、ケース内にモータと押圧棒とモータの回転力を押圧棒に伝える複数のギア等が配置されている。しかし、モータの回転力を振動板の固有振動数に変更する仕組みは、複雑でありスペースを必要とする。その上、モータを駆動するためにケースに電気的エネルギーを供給する仕組みも必要である。そのため、狭く複雑な自動車のエンジンルーム内で、ケースのスペース及びケースに電気的エネルギーを供給する仕組みを確保することは、エンジンルーム内は一層複雑となり、コスト的にも高価になるという問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、広いスペースを必要とせず、電気的エネルギーを使用せず、非常に簡単な仕組みで吸気管などの通路を通る騒音を抑制することができる吸音機能を持つ通気装置を提供することを目的とする。

本発明の吸音機能を持つ通気装置は、気体通路を持つ通気部材と、該通気部材に一体的に形成され該気体通路と連通する吸音室を持つ吸音部材と、該気体通路と該吸音室の間又は該吸音室に設けられた該気体通路側の空間と該吸音室の少なくとも一部の空間とを分ける膜部材と、を具備することを特徴とする。

この吸音機能を持つ通気装置では、気体通路と吸音室との間あるいは吸音室内に配置された膜部材が振動することにより、気体通路中の音を抑制する。よって、複雑な仕組みを必要とせず膜部材を配置するだけでコスト的にも安価で、簡単に音を抑制することができる。

本発明の吸音機能を持つ通気装置で用いられる膜部材は、一方向の張力と他方向の張力とが異なる状態で張られていることが好ましい。膜部材の質量をｍ、膜部材の弾性率（等価ばね定数）をｋとすると、膜部材の固有振動数が（ｋ／ｍ）^１／２と表すことができる。このため、膜部材を全方向に均等に張るのではなく、一方向のみの張力を他方向の張力と変えることにより、膜部材の平面上において張力が異なる部分が生じることになる。つまり、１つの膜部材で弾性率が異なる部分が存在することにより、１つの膜部材が複数の固有振動数を持ち、複数の周波数に対応して音を抑制することが可能となる。

本発明の吸音機能を持つ通気装置で用いられる膜部材は、膜としての弾性率が異なる複数個の膜部分で構成されていることが好ましい。つまり、弾性率の異なる膜を組み合わせることにより１つの膜部材とし、弾性率毎に固有振動数が異なることで、気体通路中の音の周波数に複数対応して、音を抑制することができる。

本発明の吸音機能を持つ通気装置で用いられる膜部材は、弾性率が異なる膜部分の膜厚が異なることが好ましい。つまり、厚さのことなる膜を組み合わせることにより、１つの膜部材で弾性率が異なる部分が生じ、弾性率毎に固有振動数が異なることで、気体通路中の音の周波数に複数対応して、音を抑制することができる。

本発明の吸音機能を持つ通気装置で用いられる膜部材は、弾性率が異なる膜部分の膜の材質が異なることが好ましい。つまり、材質が異なる膜部材を組み合わせることにより、１つの膜部材で弾性率が異なる部分が生じ、弾性率毎に固有振動数が異なることで、気体通路中の音の周波数に複数対応して、音を抑制することができる。

本発明の吸音機能を持つ通気装置で用いられる膜部材は、弾性率が異なる膜部分が通気通路を通過する音の方向に配列されていることが好ましい。例えば、弾性率の異なる四角形の膜部分が音の方向の上流から下流へと並べられて１つの膜部材となる。このように、簡単に複数の弾性率の膜部材を配置することができるため、コストも抑えて音を抑制することができる。

本発明の吸音機能を持つ通気装置によれば、気体通路と吸音室との間あるいは吸音室内に膜部材を配置し、この膜部材が振動することにより、気体通路を通過する音を打ち消すことができる。膜部材を配置するだけであり、複雑な仕組みが必要とならず、また電気的エネルギーの供給も必要ないため、非常に簡単な構成で音を抑制することができる。

本発明の吸音機能を持つ通気装置で用いられる膜部材によれば、膜部材の一方向の張力を他方向の張力と変えることにより、等価ばね定数ｋが異なる部分が一膜部材中に存在することになり、固有振動数の異なる部分が連続的に存在することができる。これにより、気体通路内の音の周波数に複数対応することができ、複数の音を一膜部材で抑制することができる。

本発明の吸音機能を持つ通気装置で用いられる膜部材によれば、弾性率の異なる膜部分で膜部材を構成するため、弾性率つまり等価ばね定数ｋが異なる部分が一膜部材中に存在することになり、固有振動数を変更することができる。膜の一方向の張力を変更して膜部材を配置する場合と比べて、弾性率の異なる膜部分を配置するだけなので設置しやすい。また、気体通路を通る複数の音の周波数のうち、抑制したい周波数に確実に対応する固有振動数を配置するこができる。

本発明の吸音機能を持つ通気装置で用いられる膜部材によれば、異なる膜厚あるいは異なる材質の膜部分を用いるだけで弾性率の異なる部分を持つ膜部材を構成することができるため、複数の周波数を抑制することができる膜部材を簡単に構成することができる。

本発明の吸音機能を持つ通気装置で用いられる膜部材によれば、弾性率の異なる膜部分が音方向に配列されることにより、簡単に気体通路と吸音室との間に設置することができるため、複数の音の周波数を抑制することができる吸音機能を持つ通気装置をコスト的にも安価に提供することができる。

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
実施例１の吸音機能を持つ通気装置１を図１に示す。図１は、通気装置１の断面図である。通気装置１は、気体通路２０を持つ通気部材２と、吸音室３０を持つ吸音部材３と、膜部材４とからなる。

吸音部材３は、通気部材２に一体的に形成され通気部材２の壁の一部が突出した形状であり、吸音部材３の吸音室３０が気体通路２０と開口３１で連通している。

膜部材４は、気体通路２０と吸音室３０との間、開口３１に設けられている。開口３１及び膜部材４を、気体通路２０を通過する音の方向に対して垂直方向から見た場合を図２に示す。図２に示すように、開口３１及び膜部材４は適度な大きさの円形形状である。膜部材４は、円を略３等分した扇形状の膜４０、４１及び４２を組み合わせたものであり、膜４０、４１及び４２はそれぞれ厚さが異なる薄い膜である。膜４０、４１及び４２は、厚さが異なることで膜の弾性率及び質量が異なり、それぞれ異なる固有振動数を持つことになる。膜部材４には、ゴム、樹脂、サランラップ等の薄膜を用いる。一般的に、通気部材２は樹脂で作られる。そこで、通気部材２を成型する際に膜部材４も同時に成型することが可能であり、非常に簡単に膜部材４を設けることができる。

本実施例１の通気装置１では、音が気体通路２０を通るとき、気体通路２０と吸音室３０との間の開口３１に設置された膜部材４が振動することにより、３種類の固有振動数を抑制することができる。

本実施例１の通気装置１を自動車のエンジンの吸気管に使用した例を用いて、通気装置１の効果を説明する。本実施例１の通気装置１を自動車のエンジンの吸気管に使用した構成を図３に示す。

自動車のエンジンの吸気管は、エンジン５と、エンジン５に連結しているサージタンク６と、エアクリーナ７とを有している。空気は、エンジン５の回転数等により、エアクリーナ７側から吸気され、エアクリーナ７で吸気した空気のごみ等を除き、スロットル（図示せず）を通り、サージタンク６を介してエンジン５へと吸気される。この際、エンジン５側から回転数に応じた周波数の音が発生する。本実施例１の通気装置１は、吸気管の途中で、エアクリーナ７とサージタンク６との間に設置される。

本実施例１の通気装置１では、エンジン５から発生して吸気管を伝播してきた音が気体通路２０を通過し、気体通路２０に連通している吸音室３０の開口３１に設けられた膜部材４が振動し、膜部材４の複数の固有振動数に対応する周波数の音を抑制する。エンジン５から発生し吸気管を伝播し、騒音となる音の周波数はエンジン５の回転数等からあらかじめ分かるため、抑制したい周波数に対応できる固有振動数となるように、膜部材４の各膜の厚さあるいは材質を組み合わせることが可能である。

本実施例１の通気装置１では、１つの膜部材４に厚さあるいは材質の異なる膜を組み合わせることにより、複雑な機構を用いることなく、複数の周波数を抑制することができる。また、狭いエンジンルーム内で、１つの膜部材４を持つ吸音室を１つ設けるだけで複数の音の周波数を抑制することができるため、膜部材４を設置するだけで良く、取り付けの作業も簡単であり、コスト的にも安価にすることができる。

（実施例２）
本実施例２の吸音機能を持つ通気装置１は、実施例１の通気装置１の膜部材４が異なるだけであり、それ以外は実施例１と同様の構成のものである。よって、以下に説明する実施例において特に言及しない部材については、実施例１と同様の部材であり、詳細な説明を省略する。

本実施例２の通気装置１の断面図を図４に示し、図４のＡ矢視図を図５に示す。

膜部材４は、一枚がすべて同じ材質の薄膜を２方向で異なる張力により張り、開口３１に設置されている。２方向の関係は、一方向に対して他方向が直角に交わる方向である。図５に示すように、膜部材４は一方向が気体通路２０を通る音の方向で張られ、一方向に対して直角方向で一方向とは異なる張力で張られる。一方向と他方向の張力が異なるため、膜部材４は平面状で弾性率が異なる部分が連続して生じる。

本実施例２は、実施例１と同様に、自動車のエンジンの吸気管に使用することができる。

本実施例２の通気装置１では、１つの膜部材４の張力が２方向で異なるため、連続して弾性率の異なる膜となり、複数の固有振動数を持つことができ、エンジン５からの騒音を抑制することができる。また、膜の固有振動数を変更するための複雑な機構や電気的エネルギーが必要とはならず、狭いエンジンルームの吸気管に取り付けることができるため、コスト的にも安価にすることができる。

（実施例３）
本実施例３の吸音機能を持つ通気装置１は、実施例１の通気装置１の開口３１と膜部材４とが異なるだけであり、それ以外は実施例１と同様の構成のものである。よって、以下に説明する実施例において特に言及しない部材については、実施例１と同様の部材であり、詳細な説明を省略する。

本実施例３の通気装置１の断面図を図６に示し、図６のＡ矢視図を図７に示す。開口３１及び膜部材４は、気体通路２０を通過する音の方向に対して垂直方向から見た場合、長方形である。

膜部材４は、四角形の厚さが異なる膜４５、４６及び４７が、音方向に配列されている。膜４５、４６及び４７は、それぞれの弾性率が異なり、固有振動数が異なる。実施例１と同様に、通気部材２を成型する際に膜部材４も同時に成型することが可能であり、非常に簡単に膜部材４を設けることができる。

本実施例３は、実施例１と同様に、自動車のエンジンの吸気管に使用することができる。

本実施例３の通気装置１では、１つの膜部材４が厚さの異なる膜４５、４６及び４７からできているため、複数の固有振動数を持つことができ、エンジン５からの複数の音の周波数に対応して騒音を抑制することができる。

（実施例４）
本実施例４の吸音機能を持つ通気装置１は、実施例１の通気装置１の膜部材４が異なるだけであり、それ以外は実施例１と同様の構成のものである。よって、以下に説明する実施例において特に言及しない部材については、実施例１と同様の部材であり、詳細な説明を省略する。

本実施例４の通気装置１の断面図を図８に示す。

膜部材４は、一枚がすべて同じ材質の薄膜で、音方向に対して垂直方向から見た場合円形形状で、円の中心から外周へ膜の厚さが厚くなっている。つまり、中心の厚さが一番薄く、外周部分の厚さが一番厚くなっているため、平面状で弾性率が異なる部分が連続して生じる。実施例１と同様に、通気部材２を成型する際に膜部材４も同時に成型することが可能であり、非常に簡単に膜部材４を設けることができる。

本実施例４は、実施例１と同様に、自動車のエンジンの吸気管に使用することができる。

本実施例４の通気装置１では、１つの膜部材４で厚さが異なるため、連続して弾性率の異なる膜となり、複数の固有振動数を持つことができ、エンジン５からの騒音を抑制することができる。また、膜の固有振動数を変更するための複雑な機構や電気的エネルギーが必要とはならず、狭いエンジンルームの吸気管に取り付けることができるため、コスト的にも安価にすることができる。

（実施例５）
実施例５の吸音機能を持つ通気装置１を図９に示す。図９は、通気装置１の断面図である。通気装置１は、気体通路２０を持つ通気部材２と、吸音室３０を持つ吸音部材３と、膜部材４とからなる。

吸音部材３は、通気部材２に一体的に形成され、気体通路２０を通る音の方向において通気部材２の一部が突出し、通気部材２の外周を覆う形状である。吸音部材３の吸音室３０は、気体通路２０を音方向で断絶するスリット３２で気体通路２０と連通している。

膜部材４は、気体通路２０と吸音室３０との間、スリット３２に設けられており、気体通路２０を囲むリング状で設置されている。図１０は、音方向に対して垂直方向の断面図である。図１０に示すように、膜部材４は気体通路２０の軸中心を中心とする円形形状であり、膜の厚さが全周に渡って異なる。膜部材４は、厚さが連続して異なるため、連続して弾性率が異なり、それぞれが異なる固有振動数を持つことになる。

本実施例５は、実施例１と同様に、自動車のエンジンの吸気管に使用することができる。

本実施例５の通気装置１では、１つの膜部材４の弾性率が連続して異なるため、複数の固有振動数を持ち、エンジン５からの複数の音の周波数に対応して音を抑制することができる。一般的に、通気部材２は樹脂で作られる。そこで、通気部材２を成型する際に膜部材４も同時に成型することが可能であり、非常に簡単に膜部材４を設けることができる。よって、いつくものレゾネータを吸気管に設置せずに複数の音の周波数を抑制することができ、かつ吸気管に簡単に膜部材を設けることができるため、コスト的にも安価である。

（実施例６）
本実施例６の吸音機能を持つ通気装置１は、実施例２の通気装置１の膜部材４の設置位置が異なるだけであり、それ以外は実施例２と同様の構成のものである。よって、以下に説明する実施例において特に言及しない部材については、実施例２と同様の部材であり、詳細な説明を省略する。

本実施例６の通気装置１の断面図を図１１に示す。

膜部材４は、吸音室３０において気体通路２０側の空間と吸音室３０の一部の空間とを分ける位置つまり吸音室３０内に設置されている。よって、あらかじめ吸音室３０に膜部材４を設置した状態で、通気部材２に溶接などで吸音部材３を取り付けることができる。多くの周波数の音を抑制するための通気装置を実現するには、膜部材４の張力を一方向と他方向とで変更し、連続的に弾性率が異なる膜部材４を設置することが手段の一つである。本実施例６では、連続的に弾性率が異なり、複数の周波数に対応して音を抑制することが可能となる膜部材４を簡単に設置することができる。

本実施例６は、実施例２と同様に、自動車のエンジンの吸気管に使用することができる。

本実施例６の通気装置１は、連続して弾性率が異なり複数の固有振動数を持つ膜部材４を簡単に設置することができ、その膜部材４により、エンジン５からの騒音を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、開口３１及び膜部材４の形状は、円形でも四角形でもよい。全ての形状において、膜の弾性率を変更するための手段として、材質の異なる膜を組み合わせるだけでなく、同じ材質の厚さを変えることもでき、張力を変更することもできる。

本実施例１の吸音機能を持つ通気装置１の断面図である。図１のＡ矢視図である。本実施例１の吸音機能を持つ通気装置１を用いた自動車のエンジンの吸気管の構成図である。本実施例２の吸音機能を持つ通気装置１の断面図である。図４のＡ矢視図である。本実施例３の吸音機能を持つ通気装置１の断面図である。図６のＡ矢視図である。本実施例４の吸音機能を持つ通気装置１の断面図である。本実施例５の吸音機能を持つ通気装置１の断面図である。図９のＢ−Ｂ’矢視図である。本実施例６の吸音機能を持つ通気装置１の断面図である。従来技術のレゾネータの断面図である。

符号の説明

１：吸音機能を持つ通気装置
２：通気部材
２０：気体通路
３：吸音部材
３０：吸音室３１：開口
３２：スリット
４：膜部材
４０、４１、４２、４５、４６、４７：膜
４３、４４：張力
５：エンジン
６：サージタンク
７：エアクリーナ
８０：吸気管８１：気体通路
８２：通路８３：レゾネータ室
８４：レゾネータ

Claims

気体通路を持つ通気部材と、
該通気部材に一体的に形成され該気体通路と連通する吸音室を持つ吸音部材と、
該気体通路と該吸音室の間又は該吸音室に設けられた該気体通路側の空間と該吸音室の少なくとも一部の空間とを分ける膜部材と、
を具備することを特徴とする吸音機能を持つ通気装置。
前記膜部材は一方向の張力と他方向の張力とが異なる状態で張られている請求項１に記載の吸音機能を持つ通気装置。
前記膜部材は膜としての弾性率が異なる複数個の膜部分で構成されている請求項１又は２に記載の吸音機能を持つ通気装置。
前記弾性率が異なる膜部分は膜厚が異なる請求項３に記載の吸音機能を持つ通気装置。
前記弾性率が異なる膜部分は膜の材質が異なる請求項３に記載の吸音機能を持つ通気装置。
前記弾性率が異なる膜部分は前記通気通路を通過する音の方向に配列されている請求項３〜５の何れかに記載の吸音機能を持つ通気装置。