JP3422558B2

JP3422558B2 - 立体形状の防音遮熱板

Info

Publication number: JP3422558B2
Application number: JP08762594A
Authority: JP
Inventors: 浩司福島
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 2003-06-30
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JPH07277810A

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、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、該防音遮熱板
は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配置され、かつ上記金
属基板にピッチ１０〜１００ｍｍの間隔によって、ハト
メで固定された金網、金属箔、シリカクロスまたはガラ
スクロスより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
記金属基板にピッチ１０〜１００ｍｍの間隔によって、
ハトメで固定された金網、金属箔、シリカクロスまたは
ガラスクロスよりなることにある。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ハトメで固定される金
網、金属箔、シリカクロスまたはガラスクロスは、耐熱
性及び柔軟性に優れたものである。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。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。また、金属箔の材質は耐熱性、耐酸化性の面
からＳＵＳ３０４が好適である。

【０００９】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、金属箔、シリカクロスまたはガラスクロスが必要
である。

【００１０】金網、金属箔、シリカクロスまたはガラス
クロス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、耐久性の面からハトメ
が好ましい。上記ハトメは１０ｍｍ以下の穴径であるこ
とが望ましい。ハトメの穴径が１０ｍｍより大きいとそ
の部分を音が通過してしまい、防音効果が低下してしま
うからである。次に、上記固定部は、ピッチ１０〜１０
０ｍｍの間隔を有していることが好ましい。ピッチが１
０ｍｍ未満の場合には、上記固定部がサウンドブリッジ
となり、防音効果が低下するおそれがある。また、ピッ
チが１００ｍｍより大きい場合には、金属基板から無機
吸音材が浮いてしまう。そのため、金属基板の振動によ
り防音効果が低下してしまうという問題がある。

【００１１】上記無機吸音材は、無機質繊維であること
が好ましい。上記無機質繊維は次のようにして騒音を吸
収する。すなわち、無機質繊維の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である。
よって、上記無機質繊維は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
は、制振材の役割を果たす。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。

【００１３】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、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。ま
た、嵩密度が０．０５ｇ／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。

【００１５】

【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設けた無機吸音
材と、上記金網、金属箔、シリカクロスまたはガラスク
ロス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。また、上記無
機吸音材の表面、即ち音源側には、金属基板に対してピ
ッチ１０〜１００ｍｍの間隔でハトメ固定された金網、
金属箔、シリカクロスまたはガラスクロスが配置され
る。このような金網、シリカクロスまたはガラスクロス
は、金属基板の振動による防音効果の低下を防止して、
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。

【００１６】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、金属箔の振動によって音が熱エネルギー
に変換され、さらに、金属箔の振動を無機吸音材が吸収
する。また、前記金網、金属箔、シリカクロスまたはガ
ラスクロスが無機吸音材を支える。そのため、無機吸音
材の剥離、飛散または流出が防止され、耐久性にも優れ
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。

【００１７】

【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１１と、該
無機吸音材１１の表面に配置され、かつ上記金属基板１
２にリベット１４で固定された金網１０、金属箔３０、
シリカクロス４０またはガラスクロス４１よりなる。な
お、金網１０を用いたものを試料１とした。金属箔３０
を用いたものを試料２とした。シリカクロス４０を用い
たものを試料３とした。ガラスクロス４１を用いたもの
を試料４とした。

【００１８】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。上記金属基板１
２はハトメで固定をおこなう部分に予め開孔部１３が設
けられている。上記金網は、ＳＵＳ３０４であり、その
線径は０．２ｍｍで５０メッシュの平織である。また上
記金属箔は、ＳＵＳ３０４であり、その厚みは０．１ｍ
ｍである。また、シリカクロス４０またはガラスクロス
４１は厚み０．５ｍｍで平織である。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リベット
１４で固定する。

【００１９】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１
１の層の厚みは３ｍｍである。その嵩密度は０．２５ｇ
／ｃｍ³である。上記無機吸音材１１はハトメで固定を
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、金属箔３０、シリカクロス４
０またはガラスクロス４１によりハトメで固定される。
製作されたインシュレーター１は、上記金網１０、金属
箔３０、シリカクロス４０またはガラスクロス４１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。次に、試料１のハトメ固定部１４のピッチと
騒音の関係は、図４のようになった。

【００２０】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、金属箔
３０、シリカクロス４０またはガラスクロス４１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、金属箔３０、シリカクロス４０またはガ
ラスクロス４１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１１に吸収され減少する。

【００２１】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
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、上記空間で反射をくり返し、騒音が増幅され
るということを、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。

【００２２】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。更に、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。また、セラミックファイバーに対して金網１
０、金属箔３０、シリカクロス４０またはガラスクロス
４１が配置され、金網１０、金属箔３０、シリカクロス
またはガラスクロス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１２より剥
離、飛散または流出することが防止できる従って、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。

【００２３】本例は、図５〜図６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、比較のため、従来品（比較例Ｃ１）と比較した。本
例の試料１及び比較例Ｃ１の構成をそれぞれ図２、図３
に示す。試料１の防音遮熱板１は、図８に示すごとく、
金属基板１２と無機吸音材１１と金網１０とを、ハトメ
１４で固定し、実施例１と同様の材料等を用いて製作す
る。

【００２４】比較例Ｃ１の防音遮熱板２は、図３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、
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。

【００２５】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。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。

【００２６】

【表１】

【００２７】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。本例に用いた防音遮熱板は、本発明にかかる試料と
しては試料１、試料２、試料３、試料４と試料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５とを用いる。比較例としては、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。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３０００ｒ．
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。

【００２８】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。すなわち、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。しかし、本発明品の防音遮熱板は、エンジン
と対面する側に設けた無機吸音材によって、エンジンか
ら発生する騒音を、吸収する。また、上記無機吸音材の
ために、振動が防音遮熱板を伝搬しにくい。更に、上記
金網は騒音を通過させ、該騒音を無機吸音材に吸収させ
る。従って、本発明品は、外部に騒音を伝えにくく、さ
らには、エキゾーストマニホールドからインシュレータ
ーに伝搬した振動により、エンジンカバーが音響放射面
となり新たな騒音発生源となるということがない。

【００２９】

【表２】

【００３０】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（Ｃ６）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。

【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の断面図。

【図３】比較例Ｃ１の断面図。

【図４】実施例１におけるハトメ固定部のピッチと騒音
の関係を示す線図。

【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・・・ハトメ固定を行う為に金属基板に予め設けた
開口部１４・・・ハトメ固定部１６・・・ハトメ固定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) F01N 7/00 - 7/20 C04B 32/00 - 32/02 F02B 77/00 - 77/14

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、該防音遮熱板は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
面に配置され、かつ上記金属基板にピッチ１０〜１００
ｍｍの間隔によって、ハトメで固定された金網、金属
箔、シリカクロスまたはガラスクロスよりなることを特
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、上記無機吸音材は無
機質繊維からな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２において、上記無機質繊維は、
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３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／ｃｍ³〜０．５ｇ／ｃｍ³であることを特
徴とする立体形状の防音遮熱板。