JP3424713B2 - 吸音材 - Google Patents

吸音材

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信彦 成田
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/172Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
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  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両等の騒音対策
のために用いられ、ヘルムホルツ共鳴理論により音を共
鳴吸収する吸音材に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の吸音材に関する典型的な従来例
が、特開平4−225398号公報に開示されている。
すなわちこの種の吸音材は、図6にその一部を例示した
ように、基板101の音源側に、内部容積が互いに異な
る多数の中空のレゾネータケース102が配置され、こ
のレゾネータケース102の音源側の端壁102aにそ
れぞれ孔状のオリフィス103が形成された構造を有す
るもので、ヘルムホルツの共鳴理論によって、レゾネー
タケース102の内部空洞における空気ばね作用と、オ
リフィス103の内周における気塊の質量に応じた共鳴
周波数を有し、音源からの特定周波数の音を取り込んで
共鳴吸収するものである。すなわち、この種の吸音材に
おいては、音速をc、オリフィス103の開口断面積を
S、レゾネータケース102内の空洞102aの容積を
V、オリフィス103の長さをt、オリフィス103の
半径をdとした場合、レゾネータケース102による共
鳴周波数fは、次式;
【数1】 により求められ、したがって、オリフィス103の長さ
tが大きいほど共鳴周波数fが低くなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
よれば、オリフィス103がレゾネータケース102の
端壁102aに開設されたものであるため、その長さt
は端壁102aの肉厚分しかないため、気柱共鳴周波数
fを低くして低周波域の音を吸収することが困難であっ
た。また、上記(1) 式によれば、オリフィス103の開
口断面積Sを小さくすることによって、ある程度は共鳴
周波数fを低くすることが可能であるが、この場合はオ
リフィス103の内周における気塊の質量SLρ(ρは
空気の密度)が小さくなるため、十分な吸音効果が得ら
れなかった。
【0004】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、低周波域
の音を有効に吸収可能にすると共に、吸音力を向上させ
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明に係る吸音材は、基板の音源側の面に、内部に密
閉状の空洞を画成するレゾネータケースと、このレゾネ
ータケースの一側から前記基板に沿って延在され基端が
前記空洞に連通すると共に開口が前記音源側に臨んで開
放されたオリフィスを形成するオリフィスケースとから
なる多数の吸音要素が形成され、前記開口が、前記オリ
フィスケースの延在方向と交差する方向に開設された
のである。
【0006】上記構成によれば、各吸音要素において、
オリフィスケースによって形成されるオリフィスの長さ
がレゾネータケースの肉厚より十分に大きいので、オリ
フィスにおける気柱の質量が大きくなり、レゾネータケ
ースの空洞容積が一定であっても、共鳴周波数を低くし
て、共鳴吸収可能な周波数を低周波数域へ移動すること
ができる。そして、オリフィスケースの開口が、このオ
リフィスケースの延在方向と交差する方向に開設されて
いることによって、上述のような空洞及びオリフィスに
よる低音域の共鳴周波数に加え、オリフィスケース内の
空間のうち開口の背後空間を空気ばねとし前記開口を他
のオリフィスとする高音域の共鳴周波数が共存する。
た、オリフィスケースがレゾネータケースの外周側を取
り巻くように延在された形状とすることによって、レゾ
ネータケースの近傍のスペースのみで十分な長さのオリ
フィスを得ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る吸音材の好
ましい一実施形態を示すものである。すなわちこの吸音
材は、図1の斜視図(A)及び断面図(B)に示すよう
に、平板状の基板1の音源側の面に、密閉状の空洞21
aを画成するレゾネータケース21と、このレゾネータ
ケース21の一側壁からそれぞれ前記基板1に沿って直
線的に延在されたオリフィスケース22からなる多数の
吸音要素2(図では1個のみ示す)が形成されている。
オリフィスケース22の内部の細長いオリフィス22a
の基端は前記空洞21aに連通しており、先端はオリフ
ィスケース22に開設された開口23を介して音源側の
外部空間に開放されている。
【0008】ヘルムホルツの共鳴理論によれば、共鳴周
波数は、先に述べた(1) 式で求められるように、オリフ
ィスの長さtが長いほど低くなる。図1に示す実施形態
の吸音材によれば、レゾネータケース21から突出した
オリフィスケース22内に形成されるオリフィス22a
の長さは、レゾネータケース21の肉厚に比較して遥か
に長いものであることから、音を有効に吸収する共鳴周
波数を、図6に示す従来例の構造のものに比較して十分
に低くすることができる。また、オリフィス22aにお
ける気塊の質量が大きくなるので、音の共鳴吸収力が向
上される。
【0009】この吸音材における共鳴周波数は、基本的
にはレゾネータケース21の空洞21a内の空気ばね作
用と、オリフィス22aにおける気塊の質量とによって
決まるが、この共鳴周波数よりも高音域の特定の音に対
しても、断面図(B)に示すように、オリフィス22a
のうち、開口23の背後空間22a’があたかも仕切ら
れた空洞のように作用し、かつ開口23が図6の従来例
におけるオリフィスとして作用することによって、共鳴
振動が発生する。すなわち、開口23の背後空間22
a’の容積はレゾネータケース21の空洞21aの容積
よりも小さく、しかもオリフィス22aにおける気塊の
質量に比較して開口23の内周の気塊23aの質量は遥
かに小さいため、空洞21a及びオリフィス22aによ
る低音域の共鳴周波数と、開口23とその背後空間22
a’による高音域の共鳴周波数が共存する。このため、
低音域の音のほか、特定の高音域の音も有効に共鳴吸収
することができる。
【0010】また図2ないし図4に示すように、開口2
3の位置をオリフィスケース22の長手方向中央部付近
の任意の位置にずらして、開口23よりレゾネータケー
ス21側に形成される空気バネおよび空気マス系24を
低周波用共鳴器とするとともに、開口23よりオリフィ
スケース22端部側に形成される空気バネおよび空気マ
ス系25を高周波用共鳴器とするように諸元数値を設定
することにより、更に多くの周波数域の音を吸収するこ
とができる。また一つの開口23が複数のオリフィスの
開口を兼ねるようになって開口23の数を減少させるこ
とが可能であるために、型の形状が単純化し、製作が容
易となり、コスト的にも有利となる。
【0011】なお、基板1上の多数の吸音要素2は、そ
れぞれレゾネータケース21の空洞21aの容積や、オ
リフィスケース22の長さや断面積、開口23の面積等
の異なるもの、すなわち共鳴周波数の異なるものが配置
され、これによって、吸音可能な周波数域の広い吸音材
が構成される。
【0012】図5は、本発明に係る吸音材の好ましい他
の実施形態を示すものである。すなわちこの吸音材は、
図5の斜視図(A)及び断面図(B)に示すように、レ
ゾネータケース21の一側壁から基板1に沿って延在さ
れたオリフィスケース22が、前記レゾネータケース2
1の外周側を渦巻き状に取り巻くように形成されたもの
である。このようにすることによって、長いオリフィス
22aをレゾネータケース21の周囲に小スペースで形
成することができ、レゾネータケース21及びオリフィ
スケース22からなる多数の吸音要素2を基板1上に密
集して配置する場合に、効率の良い配置が可能となる。
また図2ないし図4の吸音材のように、渦巻き状のオリ
フィスケース22の長手方向中央部付近の任意の位置に
開口23を設けるようにしても良い。
【0013】なお、本発明は、図示の実施形態及び実施
例によって限定的に解釈されるものではない。例えば、
レゾネータケース21を円柱又は伏椀状としたり、オリ
フィスケース22を蛇行形状とする等、種々のものが考
えられる。
【0014】
【発明の効果】本発明の吸音材によると、オリフィスが
十分な長さに形成されるため、次のような効果が実現さ
れる。 (1) 従来構造に比較して吸音要素の共鳴周波数を低く設
定し、低周波域の音を吸収することができる。 (2) オリフィスにおける気塊の質量が大きいため、吸音
力が向上される。 (3) オリフィスの開口部分に高い共鳴周波数が共存する
ため、高音域の音も吸収することができる。 (4) オリフィスの開口の位置をオリフィスケースの長手
方向中央部付近にずらして、開口よりレゾネータケース
側に形成される空気バネおよび空気マス系を低周波用共
鳴器とするとともに、開口よりオリフィスケース端部側
に形成される空気バネおよび空気マス系を高周波用共鳴
器とすることにより、更に多くの周波数域の音を吸収す
ることができる。また一つの開口が複数のオリフィスの
開口を兼ねるようになって開口の数を減少させることが
可能であるために、型の形状が単純化し、製作が容易と
なり、コスト的にも有利となる。 (5) オリフィスケースをレゾネータケースを取り巻いた
形状に設けることによって吸音要素を効率良く配置する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例に係る吸音材を示す図で、
(A)は要部斜視図、(B)は要部断面図である。
【図2】本発明の第二実施例に係る吸音材の要部斜視図
である。
【図3】同実施例に係る吸音材の要部平面図である。
【図4】同実施例に係る吸音材の要部断面図である。
【図5】本発明の第三実施例に係る吸音材を示す図で、
(A)は要部斜視図、(B)は要部断面図である。
【図6】吸音材の典型的な従来例を示す部分的な断面図
である。
【符号の説明】
1 基板 2 吸音要素 21 レゾネータケース 21a 空洞 22 オリフィスケース 22a オリフィス 22a’ 背後空間 23 開口 23a 気塊 24,25 空気バネおよび空気マス系

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(1)の音源側の面に、 内部に密閉状の空洞(21a)を画成するレゾネータケ
    ース(21)と、 このレゾネータケース(21)の一側から前記基板
    (1)に沿って延在され基端が前記空洞(21a)に連
    通すると共に開口(23)が前記音源側に臨んで開放さ
    れたオリフィス(22a)を形成するオリフィスケース
    (22)と、 からなる多数の吸音要素(2)が形成され、 前記開口(23)が、前記オリフィスケース(22)の
    延在方向と交差する方向に開設された ことを特徴とする
    吸音材。
  2. 【請求項2】 請求項1の記載において、 オリフィスケース(22)がレゾネータケース(21)
    の外周側を取り巻くように渦巻き状に延在されているこ
    とを特徴とする吸音材。
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