JP2011221283A - 吸音性を有する構造用積層鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音の発生源周囲に配置して使用する、吸音効果と制振効果を併せ持つ、吸音性を有する積層鋼板を提供する。
【解決手段】一方の鋼板と他方の鋼板とからなる一対の鋼板で、樹脂板を挟み込んだ、積層構造を有する制振鋼板において、前記樹脂板が、複数の貫通穴を有し、該貫通穴と前記一対の鋼板とが、複数の容積室を形成し、前記複数の容積室の一部又は全部で、前記一方の鋼板が、前記複数の貫通穴よりも小さい、複数の小貫通穴を有し、前記複数の容積室の一部又は全部が、前記複数の小貫通穴を介して、前記一方の鋼板の、前記樹脂板と反対側の空間と連通し、前記積層構造が、前記小貫通穴側に存在する音源から発生する音の特定周波数成分を吸音するヘルムホルツ型共鳴器構造を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸音性を有する構造用積層鋼板及びその製造方法に関するものである。詳しくは、制振性に優れることはもちろんのこと、音源から発生する音の特定周波数成分を吸音する、吸音性を有する構造用積層鋼板に関するものである。

地球環境保全の観点から、車両、特に、自動車の動力源として、内燃機関から、電動機への転換が検討されている。

一方で、乗用車を中心に、乗車中の快適性を向上させることも検討されており、特に、走行中の振動や騒音を低減する試みが進められている。

騒音の低減には、騒音の主たる発生源である動力源の周囲に、吸音材を配設することが従来から行われてきた。

特許文献１には、多数の貫通穴を有するエンボス板を、所定の間隔を設けて、車体パネルの内側に取り付け、エンボス板と車体パネルの間に空気層を形成し、さらに、エンボス板の内側に多孔質の吸音材を取り付けた吸音パネルが開示されている。

特許文献２には、多孔質材からなる吸音材本体に表皮材及びフィルム材を積層して形成された吸音材に、プレス加工によって凹部として形成された容積室と、この容積室に連通し、吸音材の音源側に開口する穴として形成された直管部とからなるヘルムホルツ型共鳴器構造が形成されると共に、容積室と直管部の表面に多孔質材を被覆して通気を遮断するフィルム材が装着された吸音パネルが開示されている。

非特許文献１には、電気掃除機から発生する音の、４８００Ｈｚと９６００Ｈｚの周波数成分を吸音する、ヘルムホルツ型共鳴器構造を有する音響フィルタが開示されている。

特開２００２−２７４２８７号公報 特許第３７３０３９５号公報

藤原奨、掃除機騒音に対する快音化への取組み、電機、日本、２００３年５月、第３３頁〜第３５頁

しかしながら、特許文献１に開示された吸音パネルは、多数の貫通穴を有するエンボス板を、所定の間隔を設けて、車体パネルの内側に取り付けることで、エンボス板と車体パネルの間に空気層を形成して吸音するものであることから、空気層を設ける分だけ、乗車空間が狭くなるという問題があった。

また、エンボス板の音源側に多孔質の吸音材を取り付けるため、内燃機関搭載車では吸音材分のコスト増加を招き、特定の高い周波数を発音する電動機や制御装置を搭載する電気自動車では、その特定の周波数の静音化のために周波数特性が緩慢な吸音材を結果的に多量に使用し、車両の重量増加も招いていた。

特許文献２に開示された吸音パネルは、ヘルムホルツ型共鳴器構造を有する吸音パネルであるが、ヘルムホルツ型共鳴器構造特有の、容積室の開口部を、多孔質材に連通穴を設け、その連通穴の内側にフィルムを被覆して、連通穴の内径を保護する構造となっていることから、多孔質材の経年変化により、連通穴の内径の寸法が変化し、その結果、吸音する周波数成分が変化してしまうという問題があった。

多孔質材が経年変化しても、吸音する周波数成分の変化を小さくするには、開口部の内径を大きくすることが有効であるが、それに伴い、容積室本体も大きくなるため、吸音パネルの厚さが増大し、乗車空間が狭くなるという問題があった。

また、容積室本体を大きくすることは、多孔質材の厚さが増大する、即ち、多孔質材の使用量が増加することから、コスト増加も招いていた。

そして、特許文献１及び特許文献２に開示される吸音パネルは、主として、内燃機関から発生する音を吸音することを対象としているが、次世代自動車として注目されている電気自動車では、バッテリーの容量等の問題から、走行距離を延ばすために、軽量化要求が更に厳しく、吸音部材の見直しが進められつつある。

また、非特許文献１に開示された音響フィルタは、電機掃除機に搭載された電動機の回転に伴って回転するファンの羽通過周波数音、即ち、電動機の回転数６００Ｈｚにファンの枚数である８を乗じた４８００Ｈｚと、その２次成分音である９６００Ｈｚにピークをもつ音を吸音するものである。

したがって、非特許文献１に開示された音響フィルタは、電動機や制御装置そのものから発生する音とは異なる周波数成分を吸音するものである。

さらに、特許文献１及び特許文献２で開示された吸音パネル、そして、非特許文献１で開示された音響フィルタは、主として吸音効果のみで、制振効果は、ほとんど期待できない。

そして、電動機や制御装置から発生する音は空気伝播による音響放射だけでなく、その支持部を介して構造体であるパネルに固体伝播し、そのパネルから音響放射するため、例えば、電動機や制御装置が電気自動車に使用される場合には、吸音と同時に、パネルの制振も課題となることが多い。

本発明は、騒音の発生源周囲に配置して使用する、吸音効果と制振効果を併せ持つ、吸音性を有する積層鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の実情に鑑み、内燃機関から発生する音と、電動機及び電動機の制御装置から発生する音の両方について調査した。

その結果、図６に示すように、高速走行時において、内燃機関からは、広い周波数帯域を有する音が発生しているのに対し、電動機及び電動機の制御装置からは、単一、又は、２つの特定の周波数にピークをもつ音が発生していることが判明した。

また、この単一、又は、２つの特定の周波数にピークをもつ音は、３〜７ｋＨｚの範囲に周波数のピークがあり、車速や負荷等の走行状態の変化で、ピークの大きさ（強さ）は変化するものの、ピークの周波数は変化しないことも併せて判明した。

そこで、本発明者らは、電動機及び電動機の制御装置の周囲に取り付ける吸音パネルとしては、特定の周波数成分を吸音することができる吸音パネルであればよいことを見出した。

そして、特定の周波数成分の吸音であれば、広い範囲の周波数の音を吸音する多孔質の吸音材を使用せずとも、一対の鋼板で、樹脂板を挟み込んだ、積層構造を有する積層鋼板に、ヘルムホルツ型共鳴器構造を構成すればよいことを着想し、その際には、特定周波数成分の音を吸音すると同時に、電動機から発生する振動も吸収することができることを知見した。

本発明は、上記の知見に基づきなされたもので、その要旨は次の通りである。

（１）一方の鋼板と他方の鋼板とからなる一対の鋼板で、樹脂板を挟み込んだ、積層構造を有する制振鋼板において、
前記樹脂板が、複数の貫通穴を有し、該貫通穴と前記一対の鋼板とが、複数の容積室を形成し、
前記複数の容積室の一部又は全部で、前記一方の鋼板が、前記複数の貫通穴よりも小さい、複数の小貫通穴を有し、
前記複数の容積室の一部又は全部が、前記複数の小貫通穴を介して、前記一方の鋼板の、前記樹脂板と反対側の空間と連通し、
前記積層構造が、前記小貫通穴側に存在する音源から発生する音の特定周波数成分を吸音するヘルムホルツ型共鳴器構造を有することを特徴とする、吸音性を有する構造用積層鋼板。

（２）前記特定周波数成分が、３〜７ｋＨｚであることを特徴とする、上記（１）に記載の吸音性を有する構造用積層鋼板。

（３）一方の鋼板と他方の鋼板とからなる一対の鋼板で、樹脂板を挟んだ、積層構造を有する制振鋼板の製造方法において、
前記樹脂板に、穴あけ加工を施して、複数の貫通穴を配設する工程と、
前記一方の鋼板に、穴あけ加工を施して、前記複数の貫通穴よりも小さい、複数の小貫通穴を配設する工程と、
前記複数の貫通穴と、前記複数の小貫通穴を重ね合わせつつ、前記樹脂板を、前記一対の鋼板で挟み込み、前記貫通穴の内側と、前記一対の鋼板とで、容積室を形成するとともに、前記小貫通穴で、前記容積室を、前記一方の鋼板の、前記樹脂板と反対側の空間へ開口させ、ヘルムホルツ型共鳴器構造を有する積層体を形成する工程と、
前記積層体を所定の長さに切断し、積層体切板を形成する工程と、
前記積層体切板を加熱して、前記樹脂板を硬化させ、前記樹脂板と前記一対の鋼板とを貼り合わせる工程と
を有することを特徴とする、吸音性を有する構造用積層鋼板の製造方法。

本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板によれば、吸音のための空間を多く必要とせず、また、多孔質の吸音材を多量に使用することなく、騒音の発生源周囲に本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板を配置して、特定周波数成分の音を吸音することができる。

本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板を、電動機を動力源とする車両、例えば、電気自動車に使用した場合、吸音のための空間を多く必要としないことから、乗車空間を狭めず、また、多孔質の吸音材を多量に取り付けないことから、車両の重量を増加させることなく、吸音を達成することができる。

そして、本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板は、電動機及び電動機の制御装置から発生する、高周波域にピークをもつ騒音を吸音する際に有用である。

さらに、本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板の製造方法によれば、多孔質の吸音材を多量に使用しないことから、多孔質の吸音材の材料費が不要なことはもちろん、多孔質の吸音材を部材に取り付ける工数も不要であることから、積層構造による制振性と吸音性を兼ね備える、吸音性を有する構造用積層鋼板を安価に得ることができる。

本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板の第１実施形態である吸音パネルを示し、図１（ａ）は、正面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 ヘルムホルツ型共鳴器を示す説明図である。 上記吸音パネルにおけるヘルムホルツ型共鳴器構造を示し、図３（ａ）は、正面図、図３（ｂ）は、縦断面図である。 本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板の第２実施形態である複数周波数吸音パネルの正面図である。 本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板の製造方法を説明する模式的縦断面図であり、図５（ａ）は複数の貫通穴を配設された樹脂板、図５（ｂ）はヘルムホルツ型共鳴器構造を有する積層体を形成する工程、図５（ｃ）は積層体切板を加熱して樹脂板と一対の鋼板とを貼り合わせる工程を示す。 高速走行時における車両室内の騒音を、内燃機関搭載車と電動機搭載車とで比較した図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板の第１実施形態を示し、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａに沿う断面図である。図１中の符号１は、吸音・制振パネルを示す。

吸音・制振パネル１は、一方の鋼板１０、樹脂板２０、他方の鋼板３０を有し、一方の鋼板１０と、他方の鋼板３０とからなる一対の鋼板４０で、樹脂板２０を挟み込み、積層構造をなしている。

一方の鋼板１０、及び、他方の鋼板３０の材質に、特に制限はなく、適宜選択することができ、一方の鋼板１０と、他方の鋼板３０の材質を同一にする必要はない。

樹脂板２０の材質は、熱硬化性樹脂であれば、いずれも使用することができる。樹脂板２０の好適材質については、本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板の製造方法の説明で詳述する。

樹脂板２０は、複数の貫通穴２５を有し、一方の鋼板１０は、貫通穴２５よりも小さい、小貫通穴１５を有する。

貫通穴２５は、樹脂板２０への穴あけ加工のしやすさから、図１に示すように、円筒形状が好ましいが、貫通穴であれば特に制限はなく、例えば、四角柱穴等でもよい。小貫通穴１５についても同様である。

一方の鋼板１０と他方の鋼板３０とからなる一対の鋼板４０で、樹脂板２０を挟み込み、貫通穴２５と、一対の鋼板４０とで、容積室４５を形成する。

小貫通穴１５、及び、容積室４５は、図１（ａ）に示すように、中心間距離Ｐ_１で等間隔（ピッチＰ_１）に配置されるが、必ずしも等間隔で配置される必要はない。

小貫通穴１５は、容積室４５よりも小さく、かつ、容積室４５は、小貫通穴１５を介して、一方の鋼板１０に対して樹脂板２０と反対側の空間（図１において、一方の鋼板１０の上側の空間）と連通し、ヘルムホルツ型共鳴器構造を形成している必要がある。

なお、小貫通穴１５の中心軸と、容積室４５の中心軸とは、一致していることが好ましいが、必ずしも一致していなくてもよい。

また、小貫通穴１５と、容積室４５が、円筒形状以外の場合には、それぞれの幾何学中心軸が一致していることが好ましいが、必ずしも一致していなくてもよい。

ただし、吸音・制振パネル１を使用する際には、騒音源を、小貫通穴１５側にすることが必要である。騒音源が、小貫通穴１５側に存在しないと、小貫通穴１５と容積室４５とで構成されるヘルムホルツ型共鳴器が、音源から発生する音で共鳴せず、その結果、騒音源から発生する音を吸音することができない。

ここで、ヘルムホルツ型共鳴器における、共鳴周波数について説明する。図２は、ヘルムホルツ型共鳴器を示す説明図である。図２中の符号５０は、ヘルムホルツ型共鳴器を示す。

ヘルムホルツ型共鳴器５０は、体積Ｖ_０の容積室５１（共鳴室）と、直径ｄ、高さｈの開口部５５で構成される。

ヘルムホルツ型共鳴器５０の共鳴周波数ｆは、次の（Ａ）式により求められる。
ｆ＝（ｃ／２π）×〔Ｓ／｛Ｖ_０×（ｈ＋ｄ／２）｝〕^１／２ ・・・（Ａ）
ただし、Ｓ＝（πｄ^２）／４、ｃ：音速

つまり、容積室５１の体積Ｖ_０、及び、開口部５５の直径ｄ、高さｈを変えることで、共鳴周波数ｆを任意に設定でき、音源５６から発せられる音の周波数のうち、任意の共鳴周波数成分を吸音することができる。

図２に示したヘルムホルツ型共鳴器は、上記第１実施形態の吸音・制振パネル１では、一対の鋼板４０で樹脂板２０を挟み込んだ積層構造に、以下に示すように構成される。

図３は、吸音・制振パネル１おけるヘルムホルツ型共鳴器構造を示し、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は縦断面図である。

図３に示すように、容積室５１は容積室４５に、開口部５５は小貫通穴１５に相当する。小貫通穴１５の直径をｄ_１、一方の鋼板１０の板厚をｔ_１、樹脂板２０の板厚をｔ_２、貫通穴２５の直径をｄ_２としたとき、制振・吸音パネル１の共鳴周波数ｆ_１は、上記（Ａ）式から、次の通り求めることができる。
ｆ_１＝（ｃ／２π）×〔Ｓ／｛Ｖ_０×（ｔ_１＋ｄ_１／２）｝〕^１／２ ・・・（Ｂ）
ただし、Ｓ＝（πｄ_１ ^２）／４、Ｖ_０＝πｔ_２×（ｄ_２／２）^２、ｃ：音速

小貫通穴１５の直径：ｄ_１、及び／又は、一方の鋼板１０の板厚：ｔ_１を適宜選択、即ち、小貫通穴１５の大きさ（直径及び高さ）を適宜選択することで、吸音・制振パネル１の共鳴周波数ｆ_１を任意に設定でき、任意の周波数ｆ_１の成分を吸音することができる。

また、貫通穴２５の直径：ｄ_２、及び／又は、樹脂板２０の板厚：ｔ_２を適宜選択、即ち、容積室４５の容積Ｖ_０を適宜選択することで、制振・吸音パネル１の共鳴周波数ｆ_１を任意に設定でき、任意の周波数ｆ_１の成分を吸音することができる。

そして、小貫通穴１５の大きさ（直径及び高さ）と、容積室４５の容積Ｖ_０の両方を適宜選択して、制振・吸音パネル１の共鳴周波数ｆ_１を任意に設定し、任意の周波数ｆ_１の成分を吸音することもできる。

電動機及び電動機の制御装置から発生する音は、前述したように、特定の周波数にピークをもつ音であるから、その特定のピーク周波数と共鳴周波数ｆ_１とが同じになるように、ｄ_１、ｄ_２、ｔ_１、ｔ_２を適宜選択することで、電動機及び電動機の制御装置周辺に取り付けるのに好適な、特定の周波数成分を吸音する、吸音・制振パネル１を得られる。

電動機及び電動機の制御装置から発生する音は、３〜７ｋＨｚの高周波数域にピークをもつことが多いため、電動機及び電動機の制御装置周辺に取り付ける吸音・制振パネルとしては、共鳴周波数ｆ_１は、３〜７ｋＨｚの範囲で設定することが好ましい。

共鳴周波数ｆ_１の周波数成分を吸音する能力（以下、「吸音率」という）は、吸音・制振パネル１の設置される位置が、音源から同じ距離であれば、小貫通穴１５を介して、音源が存在している空間の側に連通している容積室４５の数で決まり、この連通している容積室４５の数が多いほど、吸音・制振パネル１の吸音率は大きい。

吸音・制振パネル１の大きさが同一の場合、図１に示す、中心間距離Ｐ_１が短いほど、連通している容積室４５の数が多くなり、制振・吸音パネル１の吸音率は高くなる。

すべての容積室４５が、音源の存在している空間に連通していることは、吸音率の向上の観点からは好ましい。

吸音したい周波数成分のレベルが小さい場合には、一方の鋼板１０に配設する小貫通穴１５の数を少なくして、一部の容積室４５のみ、小貫通穴１５を介して騒音源が存在している空間に連通するようにしてもよい。この場合、騒音源が存在している空間に連通していない容積室４５は、吸音には寄与しないことはもちろんであるが、吸音・制振パネル１の軽量化には寄与する。

ところで、他方の鋼板３０の板厚ｔ_３は、上記（Ｂ）式中にないことから、他方の鋼板３０の板厚ｔ_３は、吸音・制振パネル１の吸音率には影響しないが、樹脂板２０を中間層として構成することによる制振性と、鋼板１０と鋼板３０の高密度の二層による遮音性は、通常の１枚の鋼板よりも優れている。

これらの特性を勘案し吸音・制振パネル１は、制振性と遮音性に優れた構造用部材として用いることができる。

そして、一方の鋼板１０と、他方の鋼板３０とからなる一対の鋼板４０が、樹脂板２０を挟み込んだ積層構造を有することから、吸音・制振パネル１に振動が加わったとき、容積室４５以外の部分の樹脂板２０は、振動エネルギーを熱エネルギーに変換することから、この吸音・制振パネル１は、制振材として機能する。

次に本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板の第２実施形態について説明する。図４は、本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板の第２実施形態である複数周波数吸音・制振パネルの正面図である。図４中の符号２は、複数周波数吸音・制振パネルを示す。なお、ここでいう複数周波数吸音とは、複数の周波数成分を吸音することを意味するものとする。

複数周波数吸音・制振パネル２は、一方の鋼板１０、小貫通穴１５、樹脂板２０、貫通穴２５、他方の鋼板３０、容積室４５を有する点で、上記第１実施形態の吸音・制振パネル１と共通している。なお、小貫通穴１５及び貫通穴２０が、中心間距離Ｐ_１で配設されている点も共通である。

複数周波数吸音・制振パネル２は、直径ｄ_１ ^＊の小貫通穴１６、直径ｄ_２ ^＊の貫通穴２６を新たに有する点で、吸音・制振パネル１と異なる。なお、複数周波数吸音・制振パネル２の、小貫通穴１６及び貫通穴２６は、中心間距離Ｐ_２（ピッチＰ_２）で配設される。以下は、この異なる点について説明する。

小貫通穴１６と貫通穴２６とで構成するヘルムホルツ型共鳴器構造の共鳴周波数ｆ_２は、上記（Ａ）式から、次の通り求めることができる。
ｆ_２＝（ｃ／２π）×〔Ｓ／｛Ｖ_０×（ｔ_１＋ｄ_１ ^＊／２）｝〕^１／２ ・・・（Ｃ）
ただし、Ｓ＝｛π（ｄ_１ ^＊）^２｝／４、Ｖ_０＝πｔ_２×（ｄ_２ ^＊／２）^２、ｃ：音速

複数周波数吸音・制振パネル２は、小貫通穴１５と貫通穴２５とで構成されるヘルムホルツ型共鳴器で、周波数ｆ_１の成分を吸音するとともに、小貫通穴１６と貫通穴２６とで構成されるヘルムホルツ共鳴器で、周波数ｆ_２の成分を吸音する。

複数周波数吸音・制振パネル２は、２つの周波数ｆ_１、ｆ_２の成分を吸音するパネルであるが、小貫通穴１５、１６、及び、貫通穴２５、２６とは異なる直径を有する小貫通穴及び貫通穴をパネルに配設すれば、３以上の周波数成分を吸音する複数周波数吸音・制振パネルを得ることができる。

電動機及び電動機の制御装置は、２以上の周波数にピークをもつ音を発生する場合もあるため、製品・複数周波数吸音パネル２は、電動機及び電動機の制御装置周辺に取り付けて吸音するのに好適である。

次に、本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板の製造方法を、上記第１実施形態である吸音・制振パネル１を例に説明する。

図５は、吸音・制振パネル１の製造方法を説明する模式的縦断面図である。

樹脂板２０は、穴あけ加工が施され、複数の貫通穴２５が配設される。吸音・制振パネル１の場合、貫通穴２５は、中心距離間隔Ｐ_１毎に配設される。

樹脂板２０の穴あけ加工方法は、常法によれば良く、特に制限はない。例えば、打ち抜き加工などである。

また、一方の鋼板１０も、穴あけ加工が施され、複数の小貫通穴１５が配設される。小貫通穴１５も、中心距離間隔Ｐ_１毎に配設される。

一方の鋼板１０の穴あけ加工方法は、常法によれば良く、特に制限はない。例えば、ドリル加工や、打ち抜き加工やレーザー加工やエッチングなどであるが、共鳴周波数ｆ_１は、小貫通穴１５の直径ｄ_１の加工精度に大きく影響するため、加工精度の高いドリル加工やレーザー加工が好ましい。

また、小貫通穴１５は、鋼板に加工を施して配設されるため、小貫通穴１５を小口径、かつ、高精度とするのに都合がよい。小口径にすることで、共鳴周波数ｆ_１を高く設定することができ、高精度にすることで、共鳴周波数ｆ_１の誤差が少ない。

したがって、高周波域にピークがある場合が多く、そして、そのピークの幅がせまい音を発生する、電動機及び電動機の制御装置用の吸音・制振パネル１を製造するのに好都合である。

これに比べて、例えば、特許文献２の吸音パネルの場合、本発明における小貫通穴１５に相当する穴は、多孔質材に配設されるため、小口径、かつ、高精度の穴を配設することが難しいことから、高周波域にピークがあり、そのピークの幅がせまい音を発生する、電動機及び電動機の制御装置に適用する吸音パネルを製造することは難しい。

複数の貫通穴２５を配設された樹脂板２０は、図５（ａ）に示すように、ローラ７０に載置し、搬送されて、次の工程である、積層体を形成する工程に移る。

図５（ｂ）は、ヘルムホルツ型共鳴器構造を有する積層体を形成する工程を示す、模式的縦断面図である。

図５（ｂ）に示すように、樹脂板２０の搬送中に、貫通穴２５の位置が、位置検出手段７１ａで検出される。また、位置検出手段７１ｂで、一方の鋼板１０に配設された小貫通穴２６の位置が検出される。

これら、貫通穴２５の位置情報と、小貫通穴１５の位置情報とが、図示しない制御演算装置に入力・演算され、制御演算装置からの出力結果に基づき、貫通穴２５と、小貫通穴１５とを重ね合わせつつ、一方の鋼板１０と、他方の鋼板３０とに挟まれた樹脂板２０が、一対の圧着ロール７２の間に送られ、一方の鋼板１０と、樹脂板２０と、他方の鋼板３０とが圧着され、積層体が形成される。

積層体には、樹脂板２０に配設された貫通穴２５と、一方の鋼板１０と他方の鋼板３０とからなる一対の鋼板４０とで、容積室４５が形成されるとともに、小貫通穴１５で、容積室４５は、前記一方の鋼板１０に対して樹脂板２０と反対側の空間（図５（ｂ）において、一方の鋼板１０の上側の空間）へ開口される。この開口により、ヘルムホルツ型共鳴器構造を有する積層体を形成することができる。

なお、貫通穴２５と、小貫通穴１５との重ね合わせにおいて、小貫通穴１５が、対向する貫通穴２５に対して、完全に重なっていることが必要である。

言い換えると、小貫通穴１５の少なくとも一部が、樹脂板２０の貫通穴２５が配設されていない部分に、重なり合っていないことが必要である。

小貫通穴１５の少なくとも一部が、樹脂板２０の貫通穴２５が配設されていない部分に重なり合っていると、小貫通穴１５の一部が塞がれ、小貫通穴１５の直径が、上記（Ｂ）式のｄ_１とは違うものとなり、その結果、共鳴周波数ｆ_１も違うものとなり、所望の周波数成分を吸音することができない。

また、小貫通穴１５と貫通穴２５とが、全く重なり合っていない場合には、容積室４５に開口部がないことになり、ヘルムホルツ型共鳴器構造が得られないので、吸音効果を得ることはできない。

貫通穴２５の中心軸と、小貫通穴１５の中心軸とは、一致していることが好ましいが、上記の重なり合いの条件を満たせば、貫通穴２５の中心軸と、小貫通穴１５の中心軸とは、必ずしも一致していなくてもよい。

本実施形態では、圧着ロールを用いて積層体を形成する方法を例示したが、上記の重なり合いの条件を満足して、ヘルムホルツ型共鳴器構造を有する積層体が得られれば、他の方法を用いてもよく、例えば、プレス成形機を用いて圧着する方法などがある。

積層体は、所定の長さに、切断手段７４で切断され、積層体切板８０が形成される。切断手段７４に、特に制限はないが、例えば、シャーリング装置などがある。

積層体切板８０は、熱硬化性樹脂からなる樹脂板２０を有し、次の工程で、積層体切板８０が加熱され、樹脂板２０は硬化する。

熱硬化性樹脂の種類は、貫通穴２５の穴加工性と、樹脂板２０の熱硬化前後両方における、一対の鋼板４０と樹脂板２０との結合力を考慮して決定すれば良く、特に制限はない。

図５（ｃ）は、積層体切板８０を加熱して、樹脂板２０を硬化させ、樹脂板２０と一対の鋼板４０とを貼り合わせる工程を示す、模式的縦断面図である。

積層体切板８０は、図５（ｃ）に示すように、加熱炉７６に装入されて、樹脂板２０を熱硬化させ、一対の鋼板４０と樹脂板２０との間の結合力を強固なものとして、貼り合わせる。

本実施形態では、加熱手段として加熱炉７６を使用したが、これに限られるものではない。例えば、赤外線装置を使用して、一方の鋼板１０及び他方の鋼板３０に赤外線を照射し、赤外線照射で加熱された、一方の鋼板１０及び他方の鋼板３０の熱で、樹脂板２０を熱硬化させてもよい。

なお、熱硬化が終了するまでは、積層体切板８０を、屈曲等させることは好ましくない。熱硬化前の積層体切板８０は、一対の鋼板４０と樹脂板２０との結合力が強固でなく、屈曲等により、小貫通穴１５と貫通穴２５との間の位置関係に狂いが生じてしまうからである。

したがって、積層体切板８０の長さは、制振・吸音パネル１の完成品としての大きさを考慮する他に、加熱手段の大きさ（本実施形態の場合には、加熱炉７６の大きさ）や、搬送方法などを考慮して、所定の長さを決めることが好ましい。

以上、吸音・制振パネル１を例に、本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板の製造方法について説明したが、上記第２実施形態の、複数周波数吸音パネル２を製造する場合には、貫通穴１５及び小貫通穴２５とは異なる直径の、貫通穴１６及び小貫通穴２６を配設する工程を加えれば、吸音・制振パネル１と同様に製造すればよい。

次に、本発明を実施例でさらに説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

図１に示した、制振・吸音パネル１と同様の構造を有するパネルを６種類（パネルＮｏ．１〜Ｎｏ．６）、図４に示した、制振・複数周波数吸音パネル２と同様の構造を有するパネルを３種類（パネルＮｏ．７〜Ｎｏ．９）準備した。なお、各パネルとも大きさは、
１４００ｍｍ×８５０ｍｍである。

各パネルにおける、一方の鋼板１０の板厚ｔ_１、樹脂板２０の板厚ｔ_２、他方の鋼板３０の板厚ｔ_３、小貫通穴１５の直径ｄ_１、貫通穴の直径ｄ_２、中心間距離Ｐ_１を、それぞれ表１に示す。なお、パネルＮｏ．７〜Ｎｏ．９については、小貫通穴１６の直径ｄ_１ ^＊、貫通穴２６の直径ｄ_２ ^＊、中心間距離Ｐ_２も、表１にそれぞれ示す。

また、各パネルにおける、小貫通穴１５の個数を表２（表１の続き）に示す。すべての小貫通穴１５と貫通穴２５とは重なり合っているので、小貫通穴１５と貫通穴２５の個数は同じである。なお、パネルＮｏ．７〜Ｎｏ．９については、小貫通穴１６と貫通穴２６の個数も示す。小貫通穴１６と貫通穴２６の個数も同じである。

即ち、小貫通穴１５の個数と、小貫通穴１６の個数は、各パネルのヘルムホルツ共鳴器の個数を意味する。

また、各パネルの共鳴周波数ｆ_１を表２に示す。パネルＮｏ．７〜Ｎｏ．９については、共鳴周波数ｆ_２も表２に示す。

吸音率の評価は、次の要領で行った。周波数ｆ_Ａの音を発生する音源を残響室に設置し、パネルから１ｍ離し、更に音源の表面からパネルまでφ２．０ｍｍのピアノ線にて接続する。パネルを境に音源と反対の側の無響室で音の大きさを測定し、その音圧の差により騒音低減率を求めた。

パネルＮｏ．７〜Ｎｏ．９については、周波数ｆ_Ａの音を発生する音源から同時に、周波数ｆ_Ｂの音を発生させて同様に騒音低減率を求めた。

なお、比較例として、パネルＮｏ．１〜Ｎｏ．９と同じ大きさで、鋼板厚さを０．８ｍｍ（パネルＮｏ．１〜Ｎｏ．９の中で、最も厚いｔ_１＋ｔ_３が０．８ｍｍ）に１．６ｍｍ（パネルＮｏ．１〜Ｎｏ．９の中で、最も厚いｔ_２が１．６ｍｍ）のポリウレタンフォームを騒音源側に貼り付けたパネルＮｏ．１０を製作し、周波数ｆ_Ａ、ｆ_Ｂの音を発生する音源を設置して同様に騒音低減率を求めた。

結果を表２に併記した。

表２から明らかなように、発明例であるパネルＮｏ．１〜Ｎｏ．９では、音源の周波数ｆ_Ａ、ｆ_Ｂに対応する、それぞれの共鳴周波数ｆ_１、ｆ_２を有するパネルで、ヘルムホルツ型共鳴器の個数（小貫通穴１５、１６の個数）に応じ、９ｄＢ以上の騒音低減率を得られていることが確認できた。

これに対し、比較例であるパネルＮｏ．１０では、音源の周波数ｆ_Ａ、ｆ_Ｂともに、騒音低減率が８ｄＢに留まっていることを確認できた。

なお、上述したところは、本発明の実施形態を例示したものにすぎず、本発明は、特許請求の範囲の記載範囲内において種々変更を加えることができる。

例えば、本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板に、多孔質の吸音材を取り付けて、内燃機関と電動機の両方を搭載する車両用の吸音・制振パネルとして使用し、多孔質の吸音材で、内燃機関から発生する音を吸音するとともに、電動機及び電動機の制御装置から発生する音の特定周波数成分の一部を吸音し、本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板で、多孔質の吸音材では、完全に吸音することができなかった、電動機及び電動機の制御装置から発生する音の特定周波数成分の残存分（周波数が同じで、吸音しきれずに残存している小さい音）を吸音することで、広い周波数帯域の音を、より完全に吸音してもよい。

前述したように、本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板によれば、吸音のための空間を多く必要とせず、また、多孔質の吸音材を使用することなく、音と振動の両方の発生源周囲に本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板を配置して、特定周波数成分の音を吸音すると同時に、振動を吸収することができる。本発明は、工業上、利用価値の高いものである。

また、本発明の吸音性を有する構造用積層鋼板の製造方法によれば、多孔質の吸音材を多量に使用しないことから、多孔質の吸音材の材料費が不要なことはもちろん、多孔質の吸音材を部材に取り付ける工数も不要であることから、吸音性と制振性を兼ね備える、吸音性を有する構造用積層鋼板を安価に得ることができ、工業上、顕著な効果を奏することができる。

１ 吸音・制振パネル
２ 複数周波数吸音・制振パネル
１０ 一方の鋼板
１５、１６ 小貫通穴
２０ 樹脂板
２５、２６ 貫通穴
３０ 他方の鋼板
４０ 一対の鋼板
４５ 容積室
５０ ヘルムホルツ型共鳴器
５１ 容積室
５５ 開口部
５６ 音源
７０ ローラ
７１ａ、７１ｂ 位置検出手段
７２ 圧着ロール
７４ 切断手段
７６ 加熱炉
８０ 積層体切板

Claims (3)

1. 一方の鋼板と他方の鋼板とからなる一対の鋼板で、樹脂板を挟み込んだ、積層構造を有する制振鋼板において、
   前記樹脂板が、複数の貫通穴を有し、該貫通穴と前記一対の鋼板とが、複数の容積室を形成し、
   前記複数の容積室の一部又は全部で、前記一方の鋼板が、前記複数の貫通穴よりも小さい、複数の小貫通穴を有し、
   前記複数の容積室の一部又は全部が、前記複数の小貫通穴を介して、前記一方の鋼板の、前記樹脂板と反対側の空間と連通し、
   前記積層構造が、前記小貫通穴側に存在する音源から発生する音の特定周波数成分を吸音するヘルムホルツ型共鳴器構造を有することを特徴とする、吸音性を有する構造用積層鋼板。
2. 前記特定周波数成分が、３〜７ｋＨｚであることを特徴とする、請求項１に記載の吸音性を有する構造用積層鋼板。
3. 一方の鋼板と他方の鋼板とからなる一対の鋼板で、樹脂板を挟んだ、積層構造を有する制振鋼板の製造方法において、
   前記樹脂板に、穴あけ加工を施して、複数の貫通穴を配設する工程と、
   前記一方の鋼板に、穴あけ加工を施して、前記複数の貫通穴よりも小さい、複数の小貫通穴を配設する工程と、
   前記複数の貫通穴と、前記複数の小貫通穴を重ね合わせつつ、前記樹脂板を、前記一対の鋼板で挟み込み、前記貫通穴の内側と、前記一対の鋼板とで、容積室を形成するとともに、前記小貫通穴で、前記容積室を、前記一方の鋼板の、前記樹脂板と反対側の空間へ開口させ、ヘルムホルツ型共鳴器構造を有する積層体を形成する工程と、
   前記積層体を所定の長さに切断し、積層体切板を形成する工程と、
   前記積層体切板を加熱して、前記樹脂板を硬化させ、前記樹脂板と前記一対の鋼板とを貼り合わせる工程と
   を有することを特徴とする、吸音性を有する構造用積層鋼板の製造方法。

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