JP2023011453A - 消音構造及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡便な構造の消音構造を提供する。【解決手段】消音構造１は、左右の通気口４０の間に位置するフレーム３１を備える。フレーム３１は、２つのレゾネータ室５０、５１と、左右の各通気口４０から、それに対応するレゾネータ室５０、５１に連通する２つの連通管６０、６１と、を有する。２つのレゾネータ室５０、５１は、通気口４０の通気方向に並べて配置されている。連通管６０、６１は、レゾネータ室５０、５１の側壁の一部を用いて形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、消音構造及び車両に関する。

特許文献１には、ヘルムホルツ共鳴器（レゾネータ）を用いた、航空機用のガスタービン燃焼器が開示されている（特許文献１参照）。また、引用文献２には、自動車のエンジンなどに用いられる、可変レゾネータを用いた可変周波数消音システムが開示されている（特許文献２参照）。このように騒音を発する装置には、消音装置が必要である。

国際公開２０２０／０７１３９９号 特開２００７－２０５３２７号公報

しかしながら、上述のような従来の消音システムは、既存の装置や部材に新たにレゾネータを追加するものであり、複雑な構成を有し、高コストになるものであった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、より簡便な構造の消音構造を提供することをその目的とする。

本発明の一態様に係る消音構造は、左右の通気口の間に位置するフレームを備え、前記フレームは、複数のレゾネータ室と、左右の各通気口から、それに対応するレゾネータ室に連通する複数の連通管と、を有する。

上記態様によれば、通気口のフレームを用いることにより、より簡便な構造の消音構造を実現することができる。

上記態様において、複数のレゾネータ室は、前記通気口の通気方向に並べて配置されていてもよい。

上記態様において、前記連通管は、前記レゾネータ室の側壁の一部を用いて形成されていてもよい。

上記態様において、前記連通管は、隣り合うレゾネータ室の間に形成されていてもよい。

上記態様において、前記複数のレゾネータ室及び前記複数の連通管は、単一の周波数の音が消音対象になるように形成されていてもよい。

上記態様において、前記複数のレゾネータ室及び前記複数の連通管は、複数の周波数の音が消音対象になるように形成されていてもよい。

上記態様において、前記複数のレゾネータ室の少なくとも一つには、吸音材が設けられていてもよい。

上記態様において、前記フレームは、前記通気口の通気方向の直角方向に長い細長形状を有し、前記複数のレゾネータ室及び前記複数の連通管は、前記フレームの長手方向に沿って延設されていてもよい。

上記態様において、前記通気口が一方向に複数並べて配置され、前記フレームは、隣り合う左右の通気口の間にそれぞれ設けられていてもよい。

発明の他の態様に係る車両は、上記消音構造を備える。

本発明は、より簡便な構造の消音構造を提供することができる。

車両のカウルルーバの概要を示す構成図である。 カウルルーバの外気導入部の斜視図である。 外気導入部の一部の拡大図である。 フレームの構成を示す説明図である。 フレームを長手方向に沿って見た断面図である。 複数のフレームの間の通気口を通過する音の消音効果を示す模式図である。 消音材を有するフレームの断面図である。 各種フレームの消音効果を説明するための説明図である。 ２つのレゾネータ室の容積が異なるフレームの断面図である。 ２つの連通管の通路面積が異なるフレームの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面の上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。

図１は、本実施の形態に係る消音構造１を有する車両のカウルルーバ１０を示す斜視図であり、図２は、カウルルーバ１０の外気導入部２０を示す斜視図である。図３は、外気導入部２０の一部の拡大図である。

図１に示すカウルルーバ１０は、車両のウィンドシールドガラスと、エンジンルームの天面を覆うエンジンフード（ボンネット）との間に配置されている。カウルルーバ１０は、外気を車内に取り入れるための外気導入部２０を有している。

外気導入部２０は、図２及び図３に示すように例えば略長方形の枠フレーム３０と、枠フレーム３０の内側に配置された複数のフレーム３１と、補強フレーム３２を有している。

フレーム３１は、枠フレーム３０の短辺方向Ｘに向けて延設する細長形状を有している。フレーム３１は、枠フレーム３０の長辺方向Ｙに沿って複数並べて配置されている。フレーム３１は、枠フレーム３０の長辺方向Ｙに沿って互いに間隔を置いて等間隔に設けられている。隣り合うフレーム３１同士の間、すなわち各フレーム３１の左右の両側には、スリット状の通気口４０が形成されている。外気導入部２０には、複数の通気口４０が枠フレーム３０の長辺方向Ｙに沿って並べて配置されている。

補強フレーム３２は、例えば隣り合うフレーム３１同士、及び長辺方向Ｙの端のフレーム３１と枠フレーム３０とを接続している。補強フレーム３２の数は、特に限定されないが、フレーム３１に沿って複数設けられていてもよい。また、補強フレーム３２はなくてもよい。

外気導入部２０は、本実施の形態における消音構造１を有している。消音構造１は、フレーム３１に設けられている。図４は、フレーム３１の構成を示す説明図であり、図５は、フレーム３１の長手方向（枠フレーム３０の短辺方向）Ｘに垂直な（フレーム３１を長手方向Ｘに沿って見た）断面図である。

フレーム３１は、内部が中空となっており、２つのレゾネータ室５０、５１と、左右の各通気口４０からいずれかのレゾネータ室５０、５１に連通する２つの連通管６０、６１を有している。図４及び図５において、上側にあるレゾネータ室を上部レゾネータ室５０とし、下側にあるレゾネータ室を下部レゾネータ室５１とする。なお、本明細書において、「上」、「下」は、フレーム３１の図４及び図５の姿勢に基づく。本実施の形態において、上側は、通気口４０の上流側となり、下側が通気口４０の下流側となっている。

上部レゾネータ室５０は、図４に示すようにフレーム３１の長手方向Ｘに沿ってフレーム３１の両端部に亘り形成されている。図４及び図５に示すように上部レゾネータ室５０は、長手方向Ｘに垂直な断面において略半円状の断面形状を有している。上部レゾネータ室５０は、例えば第１の側壁部７０と、第２の側壁部７１と、第３の側壁部７２を有している。

第１の側壁部７０は、上部レゾネータ室５０の天面に位置する。第１の側壁部７０は、フレーム３１の長手方向Ｘに長く、フレーム３１を長手方向Ｘから見た断面において、上に凸の略半円の円弧状に形成されている。

第２の側壁部７１は、上部レゾネータ室５０の底面に位置する。第２の側壁部７１は、フレーム３１の長手方向Ｘに長く、板面が上下方向Ｚに向いた平板形状を有している。第２の側壁部７１の第１の端部７１ａは、第１の側壁部７０の左右方向（枠フレーム３０の長辺方向）Ｙの第１の端部７０ａに接続されている。

第３の側壁部７２は、上部レゾネータ室５０の底面に位置する。第３の側壁部７２は、フレーム３１の長手方向Ｘに長く、板面が上下方向Ｚに向いた平板形状を有している。第３の側壁部７２の第１の端部７２ａは、第１の側壁部７０の左右方向Ｙの第２の端部７０ｂに接続されている。第２の側壁部７１と第３の側壁部７２は、互いに接続されておらず、その間に開口Ａ１が形成されている。

下部レゾネータ室５１は、フレーム３１の長手方向Ｘに沿ってフレーム３１の両端部に亘り形成されている。下部レゾネータ室５１は、長手方向Ｘに垂直な断面において略方形の断面形状を有している。下部レゾネータ室５１は、例えば第１の側壁部９０と、第２の側壁部９１と、第３の側壁部９２と、第４の側壁部９３と、第５の側壁部９４を有している。

第１の側壁部９０及び第２の側壁部９１は、下部レゾネータ室５１の天面に位置する。第１の側壁部９０及び第２の側壁部９１は、フレーム３１の長手方向Ｘに長く、板面が上下方向Ｚに向いた平板形状を有している。第１の側壁部９０は、上部レゾネータ室５０の第２の側壁部７１に対向する位置に設けられている。第２の側壁部９１は、上部レゾネータ室５０の第３の側壁部７２に対向する位置に設けられている。第１の側壁部９０と第２の側壁部９１は、互いに接続されておらず、その間に開口Ａ２が形成されている。

第３の側壁部９２は、下部レゾネータ室５１の底面に位置する。第３の側壁部９２は、長手方向Ｘに長く、板面が上下方向Ｚに向いた平板形状を有している。

第４の側壁部９３は、下部レゾネータ室５１の左右の側面に位置する。第４の側壁部９３は、長手方向Ｘに長く、板面が左右方向Ｙに向いた平板形状を有している。第４の側壁部９３の上下の両端部は、第３の側壁部９２の第１の端部９２ａと第１の側壁部９０の第１の端部９０ａに接続されている。

第５の側壁部９４は、第４の側壁部９３に対向し、下部レゾネータ室５１の左右の側面に位置する。第５の側壁部９４は、長手方向Ｘに長く、板面が左右方向Ｙに向いた平板形状を有している。第５の側壁部９４の上下の両端部は、第３の側壁部９２の第２の端部９２ｂと第２の側壁部９１の第１の端部９１ａに接続されている。

さらに、上部レゾネータ室５０の第３の側壁部７２の第２の端部７２ｂと、下部レゾネータ室５１の第１の側壁部９０の第２の端部９０ｂとは、隔壁１００によって接続されている。隔壁１００は、長手方向Ｘに長い板形状を有し、第３の側壁部７２から第１の側壁部９０に向けて下がるように傾斜している。隔壁１００によって、上部レゾネータ室５０の第２の側壁部７１と下部レゾネータ室５１の第１の側壁部９０とで囲まれる空間Ｂ１と、上部レゾネータ室５０の第３の側壁部７２と下部レゾネータ室５１の第２の側壁部９１とで囲まれる空間Ｂ２とを遮断している。

連通管６０は、上部レゾネータ室５０に連通している。連通管６０は、フレーム３１の長手方向Ｘに沿ってフレーム３１の両端部に亘り形成されている。連通管６０は、フレーム３１の左右方向Ｙの一方（図４、５の左側）の通気口４０に開口している。連通管６０は、フレーム３１の上下方向Ｚの中央付近に設けられている。連通管６０は、上部レゾネータ室５０の第２の側壁部７１、下部レゾネータ室５１の第１の側壁部９０及び隔壁１００により形成され、通気口４０の開口Ａ３から、上部レゾネータ室５０と下部レゾネータ室５１の間の空間Ｂ１を通って開口Ａ１に通じている。

連通管６１は、下部レゾネータ室５１に連通している。連通管６１は、フレーム３１の長手方向Ｘに沿ってフレーム３１の両端部に亘り形成されている。連通管６１は、フレーム３１の左右方向Ｙの一方（図４、５の右側）の通気口４０に開口している。連通管６１は、フレーム３１の上下方向Ｚの中央付近に設けられている。連通管６１は、上部レゾネータ室５０の第３の側壁部７２、下部レゾネータ室５１の第２の側壁部９１及び隔壁１００により形成され、通気口４０の開口Ａ４から、上部レゾネータ室５０と下部レゾネータ室５１の間の空間Ｂ２を通って開口Ａ２に通じている。

消音構造１は、共振作用を用いて、通気口４０を通過する所定の周波数ｆの音を減衰させる。フレーム３１で減衰される音の周波数ｆは、数１の式で示される。

式中のｃは音速、Ｓは連通管の通路面積、Ｌは連通管の長さ、Ｖはレゾネータ室の容積である。

上部レゾネータ室５０は、上部レゾネータ室５０の容積Ｖ１、連通管６０の長さＬ１、連通管６０の通路面積Ｓ１を数式１に代入した周波数ｆ１の音を減衰させる。なお、連通管６０の長さＬ１は、連通管６０の空間Ｂ１の容積Ｖ３を連通管６０の通路面積Ｓ１で割ることで求めることもできる。

下部レゾネータ室５１は、下部レゾネータ室５１の容積Ｖ２、連通管６１の長さＬ２、連通管６１の通路面積Ｓ２を数式１に代入した周波数ｆ２の音を減衰させる。なお、連通管６１の長さＬ２は、連通管６１の空間Ｂ２の容積Ｖ４を連通管６１の通路面積Ｓ２で割ることで求めることもできる。

フレーム３１の各種寸法（レゾネータ室５０、５１と連通管６０、６１の寸法）は、周波数ｆ１と周波数ｆ２が例えば１００００Ｈｚ以上、好ましくは１０００Ｈｚ以上になるように設定されていている。例えばフレーム３１の各種寸法は、周波数ｆ１と周波数ｆ２が同じ値になるように設定されている。

外気導入部２０において、図６に示すように複数の通気口４０を通過する音波Ｐは、各フレーム３１において連通管６０、６１に入り込み、上部レゾネータ室５０、下部レゾネータ室５１の共振作用により減衰される。

本実施の形態によれば、消音構造１が、左右の通気口４０の間に位置するフレーム３１を備え、フレーム３１は、２つのレゾネータ室５０、５１と、左右の各通気口４０から、それに対応するレゾネータ室５０、５１に連通する２つの連通管６０、６１とを有する。かかる場合、通気口４０のフレーム３１を利用して複数のレゾネータ室５０、５１を設けるので、より簡便な構造の消音構造１を実現することができる。

２つのレゾネータ室５０、５１は、通気口４０の通気方向（上下方向Ｚ）に並べて配置されている。かかる場合、フレーム３１の左右方向Ｙの幅が大きくならないので、外気導入部２０が大型化することなく、通気口４０の開口面積を確保しながら、複数のレゾネータ室５０、５１を好適に設けることができる。

連通管６０、６１は、レゾネータ室５０、５１の側壁の一部を用いて形成されている。このため、連通管６０、６１を形成するための側壁を別途設ける必要がなく、消音構造１をさらに簡便にし、消音構造１を小型化することができる。

連通管６０、６１は、隣り合うレゾネータ室５０、５１の間に形成されている。これにより、フレーム３１がコンパクト化され、それにより消音構造１が小型化する。

レゾネータ室５０、５１及び連通管６０、６１は、単一の周波数の音が消音対象となるように形成されている。これにより、特定の音源から発生する特定の周波数ｆの音を効果的に消音することができる。

フレーム３１は、通気口４０の通気方向の直角方向（長手方向Ｘ）に長い細長形状を有し、２つレゾネータ室５０、５１及び複数の連通管６０、６１は、フレーム３１の長手方向Ｘに沿って延設されている。これにより、通気口４０を通過する音を広範囲で消音することができる。

通気口４０が一方向（枠フレーム３０の長辺方向Ｙ）に複数並べて配置され、フレーム３１は、隣り合う左右の通気口４０の間にそれぞれ設けられているので、外気導入部２０を通過する音を広範囲で効果的に消音することができる。

消音構造１が車両のカウルルーバ１０に適用されている。一般的に車両においてＥＶモーターやエンジンなどのパワートレーンから放射された騒音は、カウルルーバ１０の隙間である外気導入部２０を経由し、車両外部に放出される。その結果、ウィンドシールドガラスなどへ入射する車外音圧が高まり、これが車室内の快適性を阻害する要因になり得る。本実施の形態によれば、車両のカウルルーバ１０に消音構造１を設けることで、カウルルーバ１０に新たな消音装置を設けることなく、騒音を低減し、車室内の快適性を向上することができる。

また、音声認識機能を有する機器を有する車両では、特に車室内の静寂性が必要となる。モータを動力とする車両では、低周波の音の静寂性は高いが、その分、高周波を中心とする風切り音やロードノイズの静寂性が必要となる。さらに、自動運転機能を有する車両では、乗員同士の明瞭な会話ができる高周波の音の静寂性が求められる。かかる車両に本発明の消音構造１を設けるメリットは大きい。

本実施の形態において、図７に示すようにフレーム３１のレゾネータ室５０、５１には吸音材１１０が設けられていてもよい。かかる場合、図８に示すように上記実施の形態で記載した吸音材がないフレーム３１－１に対し、吸音材１１０のあるフレーム３１－２は、周波数ｆ１、ｆ２における消音効果が向上することが推定される。なお、吸音材１１０は、フレーム３１の一つのレゾネータ室に設けられていてもよい。

本実施の形態において、フレーム３１の２つのレゾネータ室５０、５１及び２つの連通管６０、６１は、複数の周波数の音が消音対象となるように形成されていてもよい。かかる場合、例えばフレーム３１の各種寸法は、周波数ｆ１と周波数ｆ２が互いに異なるように設定される。これは、上部レゾネータ室５０と下部レゾネータ室５１の容積、連通管６０と連通管６１の通路面積や長さを変更することで実現することができる。図９は、上部レゾネータ室５０と下部レゾネータ室５１の容積を変更したフレーム３１の一例を示す。この例では、下部レゾネータ室５１の容積Ｖ２が上部レゾネータ室５０の容積Ｖ１よりも大きい。図１０は、連通管６０と連通管６１の通路面積を変更したフレーム３１の一例を示す。この例では、連通管６０の通路面積Ｓ１が連通管６１の通路面積Ｓ２よりも大きい。図８に示すように、この例のフレーム３１－３は、異なる２つの周波数ｆ１、ｆ２の音を消音することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば以上の実施の形態で記載したフレーム３１のレゾネータ室５０、５１、連通管６０、６１の形状や構造は、上記実施の形態のものに限られない。また、以上の実施の形態においてフレーム３１のレゾネータ室及び連通管の数は２つであったが、３つ以上であってもよい。レゾネータ室と連通管の数は同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、消音構造１は、車両において、カウルルーバ１０以外の他の部分に設けてもよい。例えば消音構造１は、車両のバッテリーの冷却用ファンの通気口を有する通気部や、車両の内外の圧力調整を行う通気口を有する通気部などに設けてもよい。

本発明に係る消音構造は、自動車などの車両に限られず、車両以外のものに適用されてもよい。

本発明は、より簡便な構造の消音構造を提供する際に有用である。

１ 消音構造
１０ カウルルーバ
２０ 外気導入部
３１ フレーム
４０ 通気口
５０ 上部レゾネータ室
５１ 下部レゾネータ室
６０、６１ 連通管

Claims (10)

1. 消音構造であって、
   左右の通気口の間に位置するフレームを備え、
   前記フレームは、
   複数のレゾネータ室と、
   左右の各通気口から、それに対応するレゾネータ室に連通する複数の連通管と、を有する、消音構造。
2. 前記複数のレゾネータ室は、前記通気口の通気方向に並べて配置されている、請求項１に記載の消音構造。
3. 前記連通管は、前記レゾネータ室の側壁の一部を用いて形成されている、請求項１又は２に記載の消音構造。
4. 前記連通管は、隣り合うレゾネータ室の間に形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の消音構造。
5. 前記複数のレゾネータ室及び前記複数の連通管は、単一の周波数の音が消音対象になるように形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の消音構造。
6. 前記複数のレゾネータ室及び前記複数の連通管は、複数の周波数の音が消音対象になるように形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の消音構造。
7. 前記複数のレゾネータ室の少なくとも一つには、吸音材が設けられている、請求項１～６のいずれか一項に記載の消音構造。
8. 前記フレームは、前記通気口の通気方向の直角方向に長い細長形状を有し、
   前記複数のレゾネータ室及び前記複数の連通管は、前記フレームの長手方向に沿って延設されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の消音構造。
9. 前記通気口が一方向に複数並べて配置され、
   前記フレームは、隣り合う左右の通気口の間にそれぞれ設けられている、請求項１～８のいずれか一項に記載の消音構造。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の消音構造を備えた、車両。

Images