JP3302497B2

JP3302497B2 - 立体形状の防音遮熱板

Info

Publication number: JP3302497B2
Application number: JP08762694A
Authority: JP
Inventors: 敬一阪下
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JPH07267018A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車のエキゾ
ーストマニホールドヒートインシュレーターのごとき、
立体的な形状を有する防音遮熱板に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、例えば自動車のエンジンルーム内に
は、エンジンと共に、エンジン制御、走行制御等を行わ
せるための電子機器が配置されている。そこで、これら
電子機器を高熱から保護するために、遮熱板としてのエ
キゾーストマニホールドヒートインシュレーター（以
下、インシュレーターと称す）が設けられている。この
インシュレーターは、熱源であるエキゾーストマニホー
ルドから一定の空間を設けて、その周囲に配置してあ
り、有効な遮熱板となる。上記インシュレーターは、一
般的に振動源であるエキゾーストマニホールドに固定さ
れている。また、エキゾーストマニホールドは、騒音発
生源でもある。そのため、上記インシュレーターは、遮
熱板であると共に防音材としての役割も有する、防音遮
熱板である。

【０００３】

【解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のイ
ンシュレーターは、金属板または複数枚の金属板を積層
固定したもの、もしくはその間にアスベストシート等を
挟設したものである。そのため、防音遮熱板として十分
にその役割を果たしていない。即ち、従来のインシュレ
ーターは、エキゾーストマニホールドからの固体伝搬音
によって、騒音が高くなってしまうことがある。

【０００４】また、エキゾーストマニホールドとインシ
ュレーターとの間の空間が共鳴箱の役割を果たしてしま
い、エキゾーストマニホールドからの騒音が上記空間
で、反射を繰り返し、騒音が増幅される。そのため、イ
ンシュレーターによって騒音値が上昇してしまう。ま
た、一枚または複数の金属板に吸音材としてアスベスト
シート等を挟設したものについても、上記表面の金属板
が騒音を反射する。そのため、十分な吸音効果が得られ
ない。

【０００５】また、遮音材、制振材として、２枚の金属
板の間に粘弾性樹脂を挟持した制振鋼板も提案されてい
る。しかし、このものは、上記粘弾性樹脂が熱に弱いた
め、エキゾーストマニホールド等の高温体の周囲に設置
することは、耐久性の面から好ましくない。本発明は、
かかる問題点に鑑み、防音、遮熱、耐久性に優れた立体
的な形状を有する防音遮熱板を提供しようとするもので
ある。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は、自動車のエキゾーストマ
ニホールドヒートインシュレーター等の立体的な形状を
有する防音遮熱板において、成形した金属基板と、該金
属基板の表面に設けた無機吸音材と、該無機吸音材の表
面にあって音源側に配置され、かつ上記金属基板にスポ
ット溶接で固定された金網よりなり、しかも上記無機吸
音材の端には無機バインダーによる硬化層が形成されて
なることを特徴とする立体形状の防音遮熱板にある。

【０００７】本発明において最も注目すべきことは、上
記無機吸音材の端部が無機バインダーで硬化処理されて
いることにある。上記金属板としては、例えば、鋼板、
アルミニウム板、ステンレス板、アルミメッキ鋼板など
を用いる。上記無機吸音材は、接着剤によって金属板に
固定することが好ましい。接着剤としては、無機材質の
物が好ましい。また、無機質繊維は、耐熱性を有するこ
とが好ましい。

【０００８】上記無機吸音材と、該無機吸音材の表面に
配置され、かつ上記金属基板にスポット溶接で固定され
る金網は、耐熱性及び柔軟性に優れた金網である必要が
ある。柔軟性は、無機吸音材を湾曲面に固定する為に必
要であるばかりでなく、エキゾーストマニホールドから
の放射音を反射することなく無機吸音材に吸収させる為
にも必要である。

【０００９】また、上記金網の線径は、０．１ｍｍ〜
１．０ｍｍであり、メッシュは５メッシュ〜７０メッシ
ュである必要がある。線径が０．１ｍｍ未満だと柔軟性
には優れるが耐久性が不十分であり、１．０ｍｍより太
いと耐久性には優れるが柔軟性に劣り、加工性が悪いば
かりでなく剛性が高くなりエキゾーストマニホールドか
らの放射音を反射してしまうからである。以上の点とコ
スト面から０．２ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましい。また、
５メッシュより粗いと無機質繊維からなる無機吸音材が
自動車の振動や走行風、等により開口部から脱落、飛散
してしまうし、７０メッシュより細かくなるとエキゾー
ストマニホールドからの放射音を反射してしまうからで
ある。以上の点とコスト面から４０メッシュ〜５０メッ
シュが好ましい。また、金網の材質は耐熱性、耐酸化性
の面からＳＵＳ３０４が好適である。

【００１０】また、産業機械に於いては、金属板に吸音
材をエクスパンドメタルで固定したものが見受けられる
が、防音対策としては効果的であるものの自動車部品と
しては不適切である。何故ならば、通常吸音材として用
いられるグラスウール、ロックウール、シリカ−アルミ
ナセラミックファイバー等といった短繊維不織布は、定
置式の産業機械の場合には実用上何等問題ないが、エン
ジンまたは走行中の振動に加え、走行風、泥水といった
条件下で使用される自動車部品の場合には開口率の高い
エクスパンドメタルのようなものでは前記吸音材を保持
する事ができず、吸音材が除々に飛散または流出してし
まうからである。従って、無機吸音材の保持の為には金
網状の物が必要である。金網の固定方法としては、リベ
ット、スタッドピン、針金でしばる等の方法があるが、
生産性の面からスポット溶接が好ましい。

【００１１】上記無機吸音材は、無機質繊維であること
が好ましい。無機質繊維は、繊維同士の間隙が侵入した
音のエネルギーを毛細管の粘性抵抗により熱エネルギー
に変換、あるいは繊維自体が侵入した音のエネルギーで
振動し熱エネルギーに変換するため吸音材の役割を果た
す。

【００１２】また、上記無機繊維は次の様にして、振動
を吸収する。すなわち、エンジンからエンジンカバーに
伝達した振動エネルギーは、上記無機繊維吸音材の内部
摩擦により熱エネルギーに変換される。よって、上記無
機繊維吸音材は、制振材の役割を果たす。

【００１３】上記無機質繊維としては、セラミックファ
イバーまたはガラス繊維であることが好ましい。上記セ
ラミックファイバーは、以下に示された、密度等の条件
を満たしうる無機吸音材のなかで、最も一般的で、コス
トも安価で安全性も高い。また、セラミックファイバー
は耐熱性、耐久性にも優れている。耐熱性に対する要求
があまり重要でない場合においては、コストの面からガ
ラス繊維が好ましい。上記無機質繊維としては、アルミ
ナ、シリカ−アルミナ、ガラス、シリカ、ロックウール
のグループから選ばれる１種以上の材料を用いている。

【００１４】次に、上記無機吸音材は端部を無機バイン
ダーで硬化処理する必要がある。何故ならば、通常吸音
材として用いられるものは、グラスウール、ロックウー
ル、シリカ−アルミナセラミックファイバー等といった
短繊維不織布が用いられ、定置式の産業機械の場合には
実用上何等問題ないが、例えばエンジンまたは走行の振
動に加え、走行風、泥水といった条件下で使用される自
動車部品の場合には、吸音材がその端部から徐々に飛散
または流出してしまう。即ち製品の外周、開口部分、曲
面部分の一部に於ては金属基板と金網をスポット溶接で
固定しているものの、スポット溶接のナゲットピッチ間
約１０ｍｍ〜５０ｍｍは金属基板と金網が固定されてお
らず、無機吸音材の端部は金網で保護されていない構造
となり、上記無機吸音材が飛散または流出しやすい。

【００１５】本発明は、無機吸音材の端部保持の為にそ
の端面より、3mm〜15mmの幅で無機バインダーによる硬
化処理が必要である。硬化処理の幅が3mmより狭いと、
硬化処理部分と未硬化処理部分の界面から硬化処理部分
が剥離脱落しやすい。ところが、硬化処理を行うと無機
吸音材の吸音率は悪化する為、硬化処理の幅はできるか
ぎり狭く即ち15mm未満にすることが好ましく、8〜10mm
程度がより好適である。また、無機バインダーとしては
シリカゾル商品名スノーテックス（日産化学株式会社
製）が好ましい。

【００１６】また、上記無機吸音材は、０．５ｍｍ〜１
５ｍｍの厚みを有し、かつその嵩密度は０．０５ｇ／ｃ
ｍ³〜０．５ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。０．５
ｍｍ未満の厚みでは吸音、制振性が不充分であり、一方
１５ｍｍより厚いと、例えばエンジンルームの限られた
スペース内でエンジンに装着できないおそれがある。

【００１７】また、上記無機吸音材は、嵩密度が０．０
５ｇ／ｃｍ³未満であれば、耐久性の問題を生じ、０．
５ｇ／ｃｍ³より大きければ、吸音不良の問題を生じる
おそれがある。本発明の防音遮熱板は、前記のインシュ
レーターの外、エキゾーストパイプ、マフラー、ターボ
チャージャカバー、触媒コンバータなどの高熱及び騒音
発生機器の防音、遮熱材として優れた効果を発揮する。

【００１８】

【作用及び効果】本発明の立体形状の防音遮熱板におい
ては、金属基板と、該金属基板の表面に端部を無機バイ
ンダーで硬化処理した無機吸音材と、上記金網より構成
されている。そして、上記防音遮熱板により製作された
インシュレーター等は、上記無機吸音材を設けた面を、
エンジン等と対面させるよう設置する。そのため、エン
ジン等からの騒音は上記無機吸音材に吸収され、上記金
属基板には伝搬しない。従って、上記金属基板を通じ
て、外部に騒音が伝わらない。

【００１９】更に、上記無機吸音材は遮熱効果に優れて
いる。従って、エンジン等より発生する熱も容易に遮断
できる。また、上記無機吸音材に対して、音源側に金網
が配置される。金網は音源側の音を吸音材に通すため、
無機吸音材の吸音効果が極めて有効に発揮される。ま
た、前記金網が無機吸音材を支える。そのため、無機吸
音材の剥離が防止され、耐久性にも優れている。更に無
機吸音材の端部は無機バインダーで硬化処理されてお
り、無機吸音材の端部からの剥離が防止されている。ま
た、上記構成により、複雑な立体形状の防音遮熱板を容
易に製作できる。上記のごとく、本発明によれば、防
音、遮熱、耐久性に優れた立体的な形状を有する防音遮
熱板を提供することができる。

【００２０】

【実施例】

実施例１本発明の実施例にかかる立体形状の防音遮熱板につき、
図１、図２、図３を用いて説明する。本例の立体形状の
防音遮熱板は、自動車のエキゾーストマニホールドヒー
トインシュレーター１（以下インシュレーター）として
用いるものである。このインシュレーター１は、図１に
示すごとく、立体的な形状を有する防音遮熱板よりな
る。インシュレーターは、上記形状に成形した金属基板
１２と、該金属基板１２の表面に配設した無機吸音材１
１と、該無機吸音材１１の表面に配置され、かつ上記金
属基板１２にスポット溶接１４で固定された金網１０よ
りなり、上記無機吸音材１１の端部２０は無機バインダ
ーにより硬化処理１３されている。

【００２１】上記金属基板１２は、アルミメッキ鋼板を
用いる。その厚みは０．６ｍｍである。上記金網１０
は、ＳＵＳ３０４であり、その線径は０．２ｍｍで５０
メッシュの平織である。そして、金属基板１２に対して
は、図１に示すごとく複数箇所をスポット溶接１４で固
定する。

【００２２】次に、上記無機吸音材１１は、シリカ−ア
ルミナのセラミックファイバー（商品名；イビウールペ
ーパー、イビデン（株）製）の層状物である。無機吸音
材１１の層の厚みは３ｍｍである。その嵩密度は０．２
５ｇ／ｃｍ³である。上記無機吸音材１１はスポット溶
接をおこなう部分に予め開孔部１６が設けられ、この部
分で金属基板１２と金網１０によりスポット溶接で固定
される。製作されたインシュレーター１は、上記金網１
０を設けた面を、エキゾーストマニホールドと対面させ
るよう設置する。

【００２３】次に、本例における作用効果につき説明す
る。上記インシュレーター１は、上記金網１０を設けた
面を、エキゾーストマニホールドと対面させるよう設置
する。そのため、エキゾーストマニホールドからの騒音
は金網１０を通過して、上記無機吸音材１１に吸収さ
れ、減衰した騒音が上記金属基板１２に達するものの、
この金属基板１２からの反射音は、さらに無機吸音材１
１に吸収され減少する。したがって、本例の構造は、エ
キゾーストマニホールドとインシュレーターとの間の空
間が共鳴箱とならず、エキゾーストマニホールドからの
騒音が上記空間で反射をくり返し増幅されることを抑制
するのである。また、エキゾーストマニホールドからイ
ンシュレーター１に伝搬した振動は、無機吸音材１１に
吸収される。したがって、インシュレーターを音響放射
面とした新たな騒音の発生を防止する。

【００２４】更に、無機吸音材１１は、遮熱効果に優れ
ているセラミックファイバーを用いている。従って、エ
キゾーストマニホールドより発生する熱が容易に遮断で
きる。しかも、このセラミックファイバーは耐熱性に優
れた素材であり、エキゾーストマニホールド周囲の高熱
条件にも耐える。

【００２５】また、セラミックファイバーに対して金網
１２が配置され、この金網１２がセラミックファイバー
を支える。よって、セラミックファイバーが金属基板１
０より剥離することが防止できる。しかもセラミックフ
ァイバーの端部２０は固形分濃度１０％のコロイダルシ
リカによって硬化処理されており、自動車の振動等によ
って、短繊維であるセラミックファイバーがほつれ、飛
散する事がない。従って、本例のインシュレーターは耐
久性に優れる。また、上記構成により、複雑な立体形状
の防音遮熱板の製作が容易である。上記のごとく、本例
によれば、防音、遮熱、耐久性に優れた立体的な形状を
有する防音遮熱板を提供することができる。

【００２６】本例は、図５および表１に示すごとく、本
発明による防音遮熱板（試料１）の、伝達関数特性およ
び各共振周波数における損失係数を測定した。また、図
４、図６、表１に示すごとく、従来品（比較例Ｃ１）と
比較した。本例の試料１と比較例Ｃ１の構成をそれぞれ
図３、図４に示す。試料１の防音遮熱板１０は、図３に
示すごとく、金属基板１２と無機吸音材１１と金網１０
とを、スポット溶接１４で固定して製作する。

【００２７】比較例Ｃ１の防音遮熱板２は、図４に示す
ごとく、２枚のアルミメッキ鋼板２１、２２をスポット
溶接１４により接合したものである。アルミメッキ鋼板
２１はその厚みが０．６ｍｍである。アルミメッキ鋼板
２２はその厚みが０．４ｍｍである。そして、両者の試
料ともに図の上側に描かれた面が、音源に対向する。こ
れらの試料について、伝達関数特性を測定した結果を、
それぞれ図５、図６に、各共振周波数における損失係数
を測定した結果を表１に示す。

【００２８】図５、図６より知られるごとく、本発明に
かかる試料１の伝達関数特性曲線は、従来品である試料
Ｃ１のそれに比べて、その曲線のピークの先端部がなだ
らかである。これは、試料１のほうが、比較例Ｃ１よ
り、その内部を伝搬する振動エネルギーが、早く減衰す
ることを表している。つまり、試料１内では振動エネル
ギーが吸収されてしまう。従って、上記試料１は騒音を
伝えにくい。

【００２９】また、表１より知られるごとく、試料１の
各共振周波数の損失係数は、比較例Ｃ１のそれよりも、
約１５倍以上大きい。よって、上記効果を一層明確に知
ることができる。すなわち、本発明品は、外部に騒音を
伝えにくい構造を有することが分かる。

【００３０】

【表１】

【００３１】本例に用いた防音遮熱板の比較例として、
金網１０のかわりに、３Ｍｅｓｈ厚み約１ｍｍの金属製
エクスパンドメタルを用いた試料（Ｃ３）とを振動試験
機によって１０時間加振（３．５ｇ−３３Ｈｚ）した。
この試験前と試験後の重量減を測定したところ、本発明
の試料は重量減０％で何ら変化はなかったが、比較例Ｃ
３の試料は、エクスパンドメタルの開口部から無機吸音
材１１の一部が剥離脱落し、その重量減が６．８％であ
った。

【００３２】本例に用いた防音遮熱板の比較例として、
無機吸音材の端部を無機バインダーで硬化処理していな
い試料（Ｃ４）とを振動試験機によって１０時間加振
（３．５ｇ−３３Ｈｚ）した。この試験前と試験後の重
量減を測定したところ、本発明の試料は重量減０％で何
ら変化はなかったが、比較例Ｃ４の試料は、端部の開口
部から無機吸音材１１の一部が剥離脱落し、その重量減
が１．８％であった。

【００３３】実施例２本例は、表２に示すごとく、本発明にかかる防音遮熱板
と、従来品にかかるそれとによって、それぞれインシュ
レーターを作製した。そして、比較、対照のために、こ
れらを実際のエンジンに装着して、上記インシュレータ
ーを通じて、外部に伝搬した騒音を測定した。

【００３４】本例に用いた防音遮熱板は、本発明にかか
る試料としては実施例１の試料１と同様の構成を有し、
更に無機吸音材を接着剤で金属基板に固定した試料２を
用いる。比較例としては、実施例１における試料Ｃ１を
用いた。また、インシュレーターを用いない例を試料Ｃ
２とした。

【００３５】また、測定に使用したエンジンは、２リッ
トル、４気筒のディーゼルエンジンを回転数３０００
ｒ．ｐ．ｍで運転したものである。上記インシュレータ
ーより５０ｃｍ離れた地点に騒音計を設置して、その騒
音特性を測定した。その結果を表２に示す。

【００３６】表２より知られるごとく、本発明による試
料１、２のいずれも、比較例Ｃ１、Ｃ２より、騒音特性
が、低くなっている。しかも、本例の試料２は、試料１
より改善されている。また、従来品の比較例Ｃ１はエキ
ゾーストマニホールドと、インシュレーターとの間の空
間で共鳴により増幅された音が、インシュレーターを伝
搬し外部へ放出されるので、かえって、インシュレータ
ーを設けない比較例Ｃ２より、騒音特性が大きくなって
いる。

【００３７】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１におけるインシュレーターの正面図。

【図２】図１の要部拡大図。

【図３】試料１の断面図。

【図４】比較例Ｃ１の断面図。

【図５】試料１の伝達関数特性を示す線図。

【図６】比較例Ｃ１の伝達関数特性を示す線図。

【符号の説明】

１・・・インシュレーター、１０・・・金網、１１・・・無機吸音材、１２・・・金属基板、１３・・・無機バインダー硬化処理部、１４・・・スポット溶接部１５・・・ヒートインシュレーターをエキゾーストマニ
ホールドに固定する為のスタッドボルトを通す穴であ
り、補強の為ハトメがつけてある１６・・・スポット溶接を行う為に無機吸音材に予め設
けた開孔部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60R 13/08 G10K 11/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車のエキゾーストマニホールドヒー
トインシュレーター等の立体的な形状を有する防音遮熱
板において、成形した金属基板と、該金属基板の表面に
設けた無機吸音材と、該無機吸音材の表面にあって音源
側に配置され、かつ上記金属基板にスポット溶接で固定
された金網よりなり、しかも上記無機吸音材の端部には
端面から3〜15mm幅で無機バインダーによる硬化層が形
成されてなることを特徴とする立体形状の防音遮熱板。
【請求項２】請求項１において、上記無機吸音材の端
部の硬化層が端面から3mm〜15mmの幅であることを特徴
とする立体形状の防音遮熱板。
【請求項３】請求項１において、上記無機バインダー
は、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、モンモリ
ロナイト等粘土鉱物の水溶液のグループから選ばれる１
種以上の材料であることを特徴とする立体形状の防音遮
熱板。
【請求項４】請求項１において、上記無機吸音材は、
アルミナ、シリカ−アルミナ、ガラス、シリカ、ロック
ウールのグループから選ばれる１種以上の無機繊維であ
ることを特徴とする立体形状の防音遮熱板。
【請求項５】請求項４において、上記無機吸音材は、
0.5mm〜15mmの厚みを有し、かつその嵩密度は0.05g／cm
^３〜0.5g／cm^３であることを特徴とする立体形状の防
音遮熱板。