JP3514648B2

JP3514648B2 - 吸音構造体

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Publication number: JP3514648B2
Application number: JP00799499A
Authority: JP
Inventors: 村上　　淳; 周一郎和田; 一夫西本
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2019-01-14
Also published as: JP2000206976A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフォーム材からなる
吸音構造体に関し、特に自動車用エンジンカバー等に好
適に用いられる吸音構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続気泡のフォームまたはグラスウール
など連続気泡のみからなる多孔質体は、良好な吸音特性
を有することが一般的に知られている。そのため、例え
ば自動車から放射される騒音低減を目的として、自動車
のエンジンカバーの内部やボンネットの内部などの吸音
処理に使用されている。しかし、これらの連続気泡構造
の多孔質体は中低音域の吸音率を高くするためには吸音
材を厚くする必要があるが、エンジンカバーやボンネッ
トの内側はスペースが限られているために厚い吸音材を
設置できない場合が多く、従来の連続気泡構造の多孔質
体では十分な吸音効果が得られない。

【０００３】また、連続気泡と独立気泡との混成の気泡
構造を有するフォーム材も使用されている。この混成気
泡構造を有するフォーム材は比較的低周波側に吸音のピ
ークを有するが、そのピーク値自体は十分に高いとは言
えない。また、厚いものほど低周波側に吸音ピークがシ
フトするが、そのピーク自体の周波数の幅が狭く、特定
の単一周波数もしくはその極く近傍の周波数の音源に対
しては、それらの周波数に対応した厚さの材料を用いる
ことである程度の吸音効果が得られる場合がある。しか
し、例えば、エンジンカバーの内部やボンネットの内部
など使用部位の構造の制約上、フォーム材の厚さを自由
に変更することができない場合が多い。また、自動車の
エンジンルームの騒音は、通常、ある程度の幅をもった
周波数域で大きい値を示すため、吸音率のピークの周波
数の幅が狭く、しかもこのピークを示す周波数が厚さに
依存する混成気泡構造を有するフォーム材では、十分な
吸音効果が得られない。

【０００４】また、独立気泡のみからなる気泡構造を有
するフォーム材も使用されているが、全周波数域におい
て吸音率が低く、それ自体ほとんど吸音効果を示さな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の状況に
鑑みてなされたものであり、広い周波数域において良好
な吸音効果を有し、さらに目的等に応じて所望の周波数
域における吸音特性を特に高くすることが可能な吸音構
造体および自動車のエンジンカバーを提供することを目
的とするものである。

【０００６】

【課題を解決しようとする課題】発明者らは鋭意検討し
た結果、特定の気泡構造を有するフォーム材に特定の加
工を施すことによって、広い周波数域において良好な吸
音効果を有し、また、容易に所望の周波数域における吸
音特性を特に高くすることができることを見い出した。
さらに、従来のフォーム材からなる吸音材と比較して、
その厚さが半分以下であっても同等以上の吸音特性を示
すことを見い出した。本発明はこのような知見に基づく
ものである。すなわち、本発明はゴムまたはエラストマ
ーを主成分とし、連続気泡と独立気泡との混成の気泡構
造を有し、かつ吸水率が 0.01g/cm ³ 以上で 0.2g/cm ³ 以下
であるフォーム材に、複数の貫通孔及び／または半貫通
孔を全開口面積が 1% 以上で 70% 以下となるように設けた
ことを特徴とする吸音構造体、並びに前記吸音構造体を
用いた自動車用エンジンカバーである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に関して詳細に説明
する。一般的にフォーム材の気泡構造は連続気泡単独、
連続気泡と独立気泡との混成、独立気泡単独に大別され
る。連続気泡のみからなるフォーム材は、低周波側の垂
直入射吸音率が低いため、材料を厚くする必要ある。ま
た、この連続気泡構造のフォーム材に貫通孔や半貫通孔
を設けても吸音効果は向上しないばかりか、むしろ低下
する場合もある。一方、独立気泡のみからなるフォーム
材は、全周波数域において低い垂直入射吸音率しか示さ
ない。また、この独立気泡構造のフォーム材に貫通孔や
半貫通孔を設けることで吸音効果を向上させることがで
きるが、得られた構造体は吸音率のピーク値が低く、ま
たピークの周波数の幅も狭いため、上記の課題を解決し
得ない。

【０００８】これに対して本発明の吸音構造体は、連続
気泡と独立気泡との混成の気泡構造を有するフォーム材
料を用い、貫通孔や半貫通孔を設けることにより、広い
周波数域において良好な吸音効果を有し、また、容易に
所望の周波数域における吸音特性を特に高くすることが
できる。本発明で使用する連続気泡と独立気泡との混成
の気泡構造を有するフォーム材料は、その主成分がゴム
またはエラストマーであることが好ましい。これらは柔
軟なフォームとなり、セルの膜振動による吸音機構が発
現するため、吸音特性の良好な吸音構造体が得られる。
ゴムまたはエラストマーとしては天然ゴム、ＣＲ（クロ
ロプレンゴム）、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴ
ム）、ＮＢＲ（ニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ
（エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体）ゴム、
シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴムなどの各種
ゴム、熱可塑性エラストマー、軟質ウレタン等の各種エ
ラストマーが挙げられるが、これらに限定されない。特
にＥＰＤＭゴムを主成分とするフォーム材は耐熱性、耐
オゾン性、価格のバランスが良いため、自動車のエンジ
ンカバー用としては好ましい。また、このようなファー
ム材として、例えば建築用や弱電用の止水シール材とし
て市販されているＥＰＤＭやＮＢＲのフォーム材シート
を使用してもよい。

【０００９】本発明で使用されるフォーム材は連続気泡
と独立気泡との混成気泡構造であるから、連続気泡の割
合が多くなると連続気泡単独のフォーム材の欠点が現れ
るようになり、独立気泡の割合が多くなると独立気泡単
独のフォーム材の欠点が現れるようになる。一般的に連
続気泡構造のフォーム材は吸水率が大きく、独立気泡構
造のフォーム材は吸水率が小さく、連続気泡と独立気泡
との混成気泡構造のフォーム材はその中間である。従っ
て、この吸水率を特定することにより、連続気泡と単独
気泡との割合を規定することができるようになる。吸水
率はJIS K6767のB法によって測定され、本発明で使用す
るフォーム材の吸水率は、好ましくは0.01 g/cm³以上で
0.2g/cm³以下、より好ましくは0.02g/cm³以上で0.15g/c
m³以下、さらに好ましくは0.04g/cm³以上で0.1g/cm³以
下とするのが良い。この範囲の連続気泡と独立気泡との
混成気泡構造を有するフォーム材は特に、貫通孔や半貫
通孔を設けたときの吸音特性の向上効果が大きい。

【００１０】密度の低いフォーム材は低周波数側の垂直
入射吸音率が低いため、材料を厚くする必要ある。ま
た、密度の低いフォーム材に貫通孔または半貫通孔を設
けても吸音効果は向上しないばかりか、むしろ低下する
場合もある。一方、密度の高いフォーム材は全周波数域
において低い垂直入射吸音率しか示さない。また、密度
の高いフォーム材に貫通孔または半貫通孔を設けること
により、吸音効果を向上させることができる。しかし、
得られた吸音構造体は吸音率のピーク値が低く、またピ
ークの周波数の幅も狭いため、上記の課題を解決し得な
い。従って、本発明で使用するフォーム材はある特定の
範囲の密度を持つことが好ましく、貫通孔や半貫通孔を
開孔する前の密度において、好ましくは20kg/ m³以上で
400kg/ m³以下、より好ましくは30kg/ m³以上で300kg/
m³以下、さらに好ましくは50kg/ m³以上で200kg/ m³以
下とするのが良い。この範囲の連続気泡と独立気泡との
混成気泡構造を有するフォーム材は特に、貫通孔や半貫
通孔を設けたときの吸音特性の向上効果が大きい。

【００１１】また、一般的に柔軟なフォーム材ほどセル
の膜振動による吸音機構が発現するため、吸音特性の良
好な構造体が得られる。逆に硬いフォーム材はセルの膜
振動による吸音機構が発現しないため、全周波数域にお
いて低い垂直入射吸音率しか示さない。このような硬い
フォーム材に貫通孔や半貫通孔を設けることにより、吸
音効果を向上させることができるが、得られた吸音構造
体は吸音率のピーク値が低く、またピークの周波数の幅
も狭いため、上記の課題を解決し得ない。従って、本発
明で使用するフォーム材は、ある特定の範囲の圧縮硬さ
を持つことが好ましい。具体的には、25%圧縮硬さにお
いて、好ましくは0.5N/cm²以下、より好ましくは0.3N/c
m²以下、さらに好ましくは0.1N/cm²以下とするのが良
い。この範囲の25%圧縮硬さを有する連続気泡と独立気
泡の混成の気泡構造を有するフォーム材は特に、貫通孔
または半貫通孔を設けたときの吸音特性の向上効果が大
きい。尚、この25%圧縮硬さはJIS K6767によって測定さ
れる。

【００１２】さらに、通常、フォーム材は製造時に表面
が膜構造となり、この部分を切断、廃棄して使用される
場合と、膜構造を残したまま使用される場合の両方があ
る。本発明では、この膜構造を表面に残したままのフォ
ーム材を使用した場合に低周波側の吸音特性が向上し、
材料を薄くした場合でも表面に膜構造が無いフォーム材
と同等の吸音特性を有する吸音構造体が得られる。従っ
て、本発明では、少なくとも一方の表面に膜構造を残し
てあるフォーム材を使用するのが好ましい。使用に際し
ては、この膜構造側を音源に向けて吸音構造体を配置す
る。また、半貫通孔の場合、この膜構造側に半貫通孔を
設ける。

【００１３】本発明の吸音構造体は、上記したフォーム
材に、貫通孔及び半貫通孔をそれぞれ単独で、もしくは
両者を複数配置して構成される。ここで、半貫通孔は、
フォーム材の厚み方向に所定深さの凹部を形成してもよ
いし、あるいは貫通孔を設けたフォーム材と貫通孔を設
けていないフォーム材とを積層し、貼り合わせることに
よち形成してもよい。その際、貫通孔や半貫通孔の開孔
面積の合計（以下、全開孔面積と呼ぶ）が吸音構造体の
全面積に対して小さすぎる場合は、十分に高い吸音特性
を示さない。また、この全開孔面積の割合が大きすぎる
場合は、逆に貫通孔や半貫通孔を設けていないフォーム
材よりも吸音率が低下する場合もある。従って、本発明
においては、全開孔面積の割合がある特定の範囲の値を
持つことが好ましく、好ましくは1%以上70%以下、より
好ましくは3%以上50%以下、さらに好ましくは5%以上40%
以下とするのがよい。全開孔面積がこの範囲にある吸音
構造体は、吸音特性の向上効果が大きい。

【００１４】本発明においては、貫通孔や半貫通孔の孔
径や開孔形状（孔の平面形状）、半貫通孔の場合はさら
にその深さ、並びに配置様式は任意である。例えば、図
１に示すように、フォーム材（１）の全面に、円形で同
じ孔径の貫通孔や半貫通孔（２）を等間隔の格子の各交
点に設けることができる。この時、貫通孔や半貫通孔
（２）の孔径を大きくするか、または単位面積あたりの
孔の数を多くする、すなわち格子の間隔を小さくする
と、高周波側の吸音率が向上する。また、逆に貫通孔や
半貫通孔（２）の孔径を小さくするか、または単位面積
あたりの穴の数を少なくする、すなわち格子の間隔を大
きくすると、低周波側の吸音率が向上する。よって、目
的とする周波数域の吸音率を高くするためには、貫通孔
や半貫通孔の孔径または格子の間隔を適当な値に設定す
ればよい。

【００１５】また、本発明においては、その孔径や開孔
形状、深さの異なる２種類以上の貫通孔や半貫通孔を混
在させて適宜配置してもよい。このような混在配置によ
り、広い周波数域において高い吸音特性を有する構造体
を得ることができる。例えば、図２に示すように、孔径
の異なる２種類の貫通孔や半貫通孔（２）を等間隔の格
子の各交点上に、各交点の縦横に隣り合う貫通孔または
半貫通孔同士が別の種類となり、かつ格子の升目の対角
線上に位置する貫通孔または半貫通孔が同じ種類となる
ように配置することができる。また、図示は省略する
が、孔径の変化に代えて、開孔形状、あるいは半貫通孔
の場合にはその深さを変えて同様に混在配置することも
できる。このような配置の場合には、それぞれ同一の孔
径や開孔形状や深さの貫通孔や半貫通孔のみを配置した
場合の中間的な吸音挙動となり、広い周波数域で高い吸
音率を示す。

【００１６】さらに、本発明においては、フォーム材の
部位（平面上の位置）により、単位面積当たりの貫通孔
や半貫通孔の数が異なるように配置してもよい。この場
合も広い周波数域において高い吸音特性を有する吸音構
造体を得ることができる。例えば、図３に示すように、
同一種の貫通孔や半貫通孔（２）を格子の各交点を中心
としてその周囲に複数個（図では４個）設けてもよい。
このような配置によれば、格子の間隔が狭い部分（＝
ａ）と広い部分（＝ｂ）とが交互に現れ、部位により貫
通孔や半貫通孔（２）の粗密が複雑に変化し、その結果
単一間隔で格子の各交点上に配置した個々の貫通孔や半
貫通孔の吸音挙動が合算され、全体として広い周波数域
にわたって高い吸音率を示すようになる。

【００１７】また、図３の配置において、貫通孔や半貫
通孔の孔径や開孔形状、あるいは半貫通孔の深さを変え
て、より複雑な混在配置とすることもできる。更には、
格子状の配置ではなく、全くのランダム配置としてもよ
い。上記において、貫通孔や半貫通孔（２）の開孔形状
は、円形の他にも楕円、三角形や四角形、多角形等、任
意の形状を採ることができる。

【００１８】本発明による吸音構造体は、貫通孔や半貫
通孔が同一の場合、従来のフォーム材からなる吸音材と
同様に、厚いものほど低周波側の吸音率が良好となり、
逆に薄いものは高周波側の吸音率が良好となり、その厚
みにより吸音効果の大きい周波数域が異なる。しかし、
貫通孔や半貫通孔の孔径や形状、深さ、あるいは密度を
変えて配置することにより吸音特性を変えることができ
るため、例えばエンジンカバーの内部やボンネットの内
部など使用部位によりフォーム材の厚さを変更する必要
がある場合、従来では吸音効果が部位により異なるとい
う不具合が生じていたが、本発明によれば、厚さの変化
に対応して貫通孔や半貫通孔の孔径や形状、深さ、ある
いは配置（密度）を適宜変更することにより、部位に関
わらず所望の周波数の吸音率を高めることが可能とな
り、吸音効果を一定に保つことができるようになる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例にてさらに詳しく説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。尚、実施例において、貫通孔は所定の直径のポンチ
でフォーム材を打ち抜いて形成した。また、比較例７以
外は、貫通孔、半貫通孔の全開孔面積は７０％未満であ
る。

【００２０】（実施例１）EPDM製で厚さ20mm、密度100k
g/m³、吸水率0.071 g/cm³、25%圧縮硬さ0.040N/cm²のフ
ォーム材に、φ7mmの貫通孔を20mmピッチの格子の各交
点上に設けて吸音構造体を作製した。

【００２１】（実施例２）EPDM製で厚さ20mm、密度100k
g/m³、吸水率0.071 g/cm³、25%圧縮硬さ0.040N/cm²のフ
ォーム材に、φ10mmの貫通孔を20mmピッチの格子の各交
点上に設けて吸音構造体を作製した。

【００２２】（実施例３）EPDM製で厚さ20mm、密度100k
g/m³、吸水率0.071g/cm³、25%圧縮硬さ0.040N/cm ²のフ
ォーム材に、φ7mmの貫通孔を30mmピッチの格子の各交
点上に設けて吸音構造体を作製した。

【００２３】（実施例４）NBR製で厚さ20mm、密度120kg
/m³、吸水率0.058g/cm³、25%圧縮硬さ0.070N/cm²のフォ
ーム材に、φ7mmの貫通孔を20mmピッチの格子の各交点
上に設けて吸音構造体を作製した。

【００２４】（実施例５）EPDM製で厚さ10mm、密度100k
g/m³、吸水率0.071 g/cm³、25%圧縮硬さ0.040N/cm²のフ
ォーム材に、φ7mmの貫通孔を20mmピッチの格子の各交
点上に設けて吸音構造体を作製した。

【００２５】（実施例６）EPDM製で厚さ20mm、密度100k
g/m³、吸水率0.071 g/cm³、25%圧縮硬さ0.040N/cm²で、
表と裏の両面とも膜構造となっているフォーム材に、φ
7mmの貫通孔を20mmピッチの格子の各交点上に設けて吸
音構造体を作製した。

【００２６】（実施例７）EPDM製で厚さ20mm、密度100k
g/m³、吸水率0.071 g/cm³、25%圧縮硬さ0.040N/cm²のフ
ォーム材に、図２に示すように、φ7mmとφ10mmの貫通
孔を20mmピッチの格子の各交点上に縦横に隣り合った貫
通孔の大きさが異なり、かつ格子の升目の対角線上に位
置する貫通孔の大きさが同じものになるように配置して
吸音構造体を作製した。

【００２７】（実施例８）EPDM製で厚さ20mm、密度100k
g/m³、吸水率0.071 g/cm³、25%圧縮硬さ0.040N/cm²のフ
ォーム材に、図３に示すように、φ7mmの貫通孔を格子
の各交点上に、ａ＝20mm及びｂ＝30mmとなるように格子
間隔が交互に異なるように配置して吸音構造体を作製し
た。

【００２８】（実施例９）EPDM製で厚さ10mm、密度100k
g/m³、吸水率0.071 g/cm³、25%圧縮硬さ0.040N/cm²のフ
ォーム材と、同一のフォーム材にφ7mmの貫通孔を20mm
ピッチの格子の各交点上に設けたフォーム材とを積層し
貼り合わせ、深さ10mmの半貫通孔を有する吸音構造体を
作製した。

【００２９】（比較例１）EPDM製で厚さ20mm、密度100k
g/m³、吸水率0.071 g/cm³、25%圧縮硬さ0.040N/cm²のフ
ォーム材に、貫通孔や半貫通孔を設けることなく吸音構
造体とした。

【００３０】（比較例２）EPDM製で厚さ20mm、密度100k
g/m³、吸水率0.106 g/cm³、25%圧縮硬さ0.470N/cm²のフ
ォーム材に、貫通孔や半貫通孔を設けることなく吸音構
造体とした。

【００３１】（比較例３）EPDM製で厚さ20mm、密度460k
g/m³、吸水率0.0028 g/cm³、25%圧縮硬さ1.05N/cm²のフ
ォーム材に、貫通孔や半貫通孔を設けることなく吸音構
造体とした。

【００３２】（比較例４）軟質ウレタン製で厚さ20mm、
密度25kg/m³、吸水率0.76 g/cm³、25%圧縮硬さ0.065N/c
m²のフォーム材に、貫通孔や半貫通孔を設けることなく
吸音構造体とした。

【００３３】（比較例５）EPDM製で厚さ20mm、密度460k
g/m³、吸水率0.0028 g/cm³、25%圧縮硬さ1.05N/cm²のフ
ォーム材に、φ7mmの貫通孔を20mmピッチの格子の各交
点上に設けで吸音構造体を作製した。

【００３４】（比較例６）軟質ウレタン製で厚さ20mm、
密度25kg/m³、吸水率0.76 g/cm³、25%圧縮硬さ0.065N/c
m²のフォーム材に、φ7mmの貫通孔を20mmピッチの格子
の各交点上に設けて吸音構造体を作製した。

【００３５】（比較例７）EPDM製で厚さ20mm、密度100k
g/m³、吸水率0.071 g/cm³、25%圧縮硬さ0.040N/cm²のフ
ォーム材に、図２に示すように、φ15mmとφ7mmの貫通
孔を20mmピッチの格子の各交点上に縦横に隣り合った貫
通孔の大きさが異なり、かつ格子の升目の対角線上に位
置する貫通孔の大きさが同じものになるように配置して
吸音構造体を作製した。この吸音構造体の貫通孔の全開
孔面積は７３％であった。

【００３６】上記各吸音構造体に関して、所定の周波数
毎に垂直入射吸音率を測定した。測定は、JIS A1405に
従って剛壁密着の条件で測定した。結果を表１及び表２
に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】表１及び表２から、本発明による吸音構造
体が優れた吸音特性を示し、また、同一のフォーム材で
も貫通孔や半貫通孔の孔径や配置を変えることにより、
異なる吸音特性を示すようになることから、吸音特性の
コントロールが容易にできることがわかる。また、厚さ
の異なるフォーム材は通常、異なった吸音特性を示す
が、本発明によれば、厚さに応じて最適な貫通孔または
半貫通孔を設けることにより、厚さの異なる吸音構造体
同士の吸音特性を近づけることができるようになる。こ
れにより、部位によらず、特定の周波数域の騒音を低減
することが可能となる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
広い周波数域において良好な吸音効果を有し、さらに目
的等に応じて所望の周波数域における吸音特性を特に高
くすることが可能で、自動車のエンジンカバー等に好適
な吸音構造体を提供するができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸音構造体の一実施形態を示す平面図
（一部）である。

【図２】本発明の吸音構造体の他の実施形態を示す平面
図（一部）である。

【図３】本発明の吸音構造体の更に他の実施形態を示す
平面図（一部）である。

【符号の説明】

１フォーム材２貫通孔または半貫通孔

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−259082（ＪＰ，Ａ) 特開平10−273938（ＪＰ，Ａ) 特開平10−121598（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 11/16 F02B 77/13 G10K 11/162

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ゴムまたはエラストマーを主成分とし、
連続気泡と独立気泡との混成の気泡構造を有し、かつ吸
水率が 0.01g/cm ³ 以上で 0.2g/cm ³ 以下であるフォーム材
に、複数の貫通孔及び／または半貫通孔を全開口面積が
1% 以上で 70% 以下となるように設けたことを特徴とする
吸音構造体。
【請求項２】孔径または開孔形状または深さの異なる
複数種の貫通孔及び／または半貫通孔を設けたことを特
徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項３】フォーム材の貫通孔または半貫通孔を設
ける前の密度が20kg/ m³以上で400kg/ m³以下であるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の吸音構造体。
【請求項４】フォーム材の25%圧縮硬さが0.5N/cm²以
下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に
記載の吸音構造体。
【請求項５】フォーム材の厚さが部位により異なり、
かつ厚さによって貫通孔及び／または半貫通孔の孔径、
開孔形状、深さ及び配置の少なくとも一つが異なること
を特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の吸音構
造体。
【請求項６】請求項１〜５の何れか一項に記載の吸音
構造体を用いたことを特徴とする自動車用エンジンカバ
ー。