JP3683427B2 - 防音材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状の配管に巻付けて使用する防音材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅用の水道関係設備における配水管、あるいは自動車の吸気ホース、ターボホース、産業用機械の吸、排気の配管等において、しばしば放射音が問題になっている。これらの対策として、配管、ホースの周りに、遮音層、吸音層をもつ防音材を装着している。
【０００３】
遮音層は、配管内部からの放射音を配管内部に反射させるもので、所定密度と所定の厚みをもつＰＣＶ等の軟質樹脂が用いられる。
吸音層は、遮音層の内側に設けられ、グラスウール等の繊維体を用いた多孔質型吸音部材、薄膜あるいは薄板を用いた振動板型吸音部材、内部空間をもつ共鳴器型吸音部材などが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、放射音の低減を目的とする配管、ホース等に装着される防音材は、一般的にスペースの点より半径方向に１０ｍｍ程度の厚みに制限されるため、遮音層、吸音層を備えた防音材では十分な防音効果が達成されていない。
特に、共鳴器（レゾネータ）型の吸音部材を用いた防音材では、大きな内部空間を形成することができないため、一部の周波数の音しか防音できない。このように防音可能な周波数帯域が制約されると、配管構造、エンジン仕様、剛性の差などにより、その径や長さに特定の周波数、特に低周波で定存波が発生する箇所への適用には問題となる場合がある。
【０００５】
本発明は、省スペースで任意の周波数の配管騒音を防音できかつ製作も容易な防音材を提供することを解決すべき課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明の発明者等は、共鳴器型の吸音体部の共鳴周波数について検討した。配管に装着される吸音部材のレゾネータ部は、図１に示すような開口部と内部空間からなる音響系モデルと等価であり、このモデルの共鳴周波数Ｆは、開口部の断面積Ｓ、開口部の長さＬ、内部空間の容積Ｖとして、
【０００７】
【数１】
Ｆ=（Ｃ／２π）×（Ｇ／Ｖ）^1/2
Ｃ：音速、Ｇ＝Ｓ／（Ｌ＋１．６Ａ） Ａ：断面積Ｓの等価半径
で表される。そこで、Ｓ、Ｌ、Ｖの値を設定して共鳴周波数をチューニングすることになるが、厚みが制約を受ける防音材では、Ｖ、Ｌの可変範囲が狭く、比較的高域の騒音しか低減できない。そこで、Ｓを小さくしてより低域にチューニングしようとすると、図１に示すモデルでは、内部空間を絞り込むような断面積の開口部が必要であり、図２に示すように、筒状に成形される吸音部材に開口部を絞り込んだレゾネータ部を構成することは、内部空間を成形する型を容易に抜くことに困難があり、製造上難しい。
【０００８】
そこで、本発明等は、Ｓ、Ｌ、Ｖを変化できるスペースは、配管の軸方向と平行あるいは斜め方向にもあることを思い立ち、この方向にＳ、Ｌ、Ｖを任意に変化させることにより、任意の周波数の配管騒音に対処できると共に、開口部が内部空間を絞り込む割合が比較的小さくなるような形状のＳ、Ｌ、Ｖの値を選択できて内部空間の型抜きも容易であることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の防音材は、筒状の配管を覆うように該配管の外周面に装着される防音材であって、該配管に巻付けられた状態で外層となる遮音部材と、該配管と該遮音部材との間に位置する発泡樹脂製の吸音部材とからなり、該吸音部材は該配管に当接する当接面に開口し該当接面を形成する表面部に設けられた該配管に巻付けられた時に閉じる軸方向と平行あるいは斜めに延びる閉止溝と、該閉止溝と接続し該配管に巻付けられた時にも開口する開口溝と、該表面部を除く該吸音部材の本体部に形成され該閉止溝及び該開口溝に連通し該配管に巻付けられた時内部空間を形成する内側溝とからなるレゾネータ部をもつことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の防音材において、レゾネータ部は間隔を隔てて軸と平行あるいは斜め方向にまたは周方向に複数個設けることができる。
本発明の防音材において、内側溝は吸音部材の当接面と背向する裏面に開口していないものとすることができる。
【００１１】
【作用効果】
本発明の防音材において、吸音部材は、配管へ装着した時、配管に当接する当接面に開口し該当接面を形成する表面部に設けられた該配管に巻付けられた時に閉じる軸方向と平行あるいは斜めに延びる閉止溝と、該閉止溝と接続し該配管に巻付けられた時にも開口する開口溝と、該表面部を除く該吸音部材の本体部に形成され該閉止溝及び該開口溝に連通し該配管に巻付けられた時内部空間を形成する内側溝とによってレゾネータ部を形成する。このレゾネータ部は、内側溝及び開口溝の長さを軸方向と平行あるいは斜めに延びる方向に大きく変更し得て共鳴周波数をチューニングできるので、この方向への開口部及び内部空間の長さを、開口部が内部空間を絞り込む割合を小さくできるような関係に設定することができ、目的とした周波数の配管騒音の低減と同時に、発泡体の柔軟性による内部空間の型抜きが容易となる。
【００１２】
また、内側溝は、配管外面に対し逆テーパ状に形成されるが、配管に装着される前は若干広がっているため、吸音部材の弾性に容易に型抜きが可能である。
更に、周波数のチューニングは、内側溝及び開口溝の長さを軸方向と平行あるいは斜めに延びる方向に任意に変更するだけで容易に変更することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の防音材は、配管に巻付けられた状態で外層となる遮音部材と、該配管と該遮音部材との間に位置する発泡樹脂製の吸音部材との二層構造のシート状部材として構成することがことができる。
遮音部材は、中実のゴム、樹脂、紙等の可撓性部材で構成し、比重を高くして遮音効果を高くすることが好ましい。
【００１４】
レゾネータ部は、防音材をウレタン樹脂発泡体として成形する際に型成形される。このためレゾネータの内側溝を形成する型部分が逆テーパになっても、発泡体の柔軟性により容易に型抜きすることができる。この型抜きの容易性は、実施例により更に詳述する。
本発明の防音材において、配管に装着した時内部空間を形成する内側溝は、配管の軸方向と平行の方向に連続していてもよい。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の防音材の実施例１、２を図面を参照して説明する。
（実施例１）
実施例１の防音材１は、図３〜図５に示すように、シート状の遮音部材２と、該遮音部材２の上層に一体的に成形された吸音部材３とから構成されている。
【００１６】
遮音部材２は、比重が高い樹脂にて形成された厚み数ミリ程度の可撓性を有する板材である。
吸音部材３は、遮音部材２と一体に型成形されるウレタン樹脂発泡体からなり、該吸音部材３は、配管に装着した時、該配管の軸方向と平行のＹ方向に連続して延びた溝４がＸ方向（配管に装着した時円周方向）に隣接して形成されている。
【００１７】
これらの溝４の一つは、吸音部材３の表面であって、配管に当接する当接面３１に開口し該当接面３１を形成する表面部に設けられ、配管に巻付けられた時に閉じる閉止溝５と、閉止溝５と軸方向に接続し配管に巻付けられた時にも開口する開口溝６と、表面部を除く吸音部材３の本体部に形成され開口溝６には径方向に接続しかつ閉止溝５には軸方向に接続し、配管に巻付けられた時、内部空間８（図６参照）を形成する内側溝７とからなる。
【００１８】
すなわち、閉止溝５は、防音材１を配管に巻付けた時に全面が当接し合うＶ字の斜面３２によって区画され、開口溝６は、斜面３２と段差をもって形成された斜面６１によって区画され、内側溝７は、遮音部材２に沿った底面７１と該底面７１と対向したほぼ半円筒の円弧面７２（図５）とで区画されている。円弧面７２は、底面７１から空間部分を円弧状に絞り込むように逆テーパ面となっている。
【００１９】
閉止溝５と内側溝７とは、Ｙ方向で交互に各端部分が垂直方向に重なっている。また、開口溝６は、内側溝７のほぼ中央に配置され、垂直方向に重なっている。そして、閉止溝５と内側溝７との重なりのパターンはＹ方向に所定の位相でずれている。
以上の構成よりなるシート状の防音材１は、図６に示すように配管１１に巻付けて使用される。配管１１の巻付け前においてはロール状でも積重ね状態にも保管できる一枚の板部材である。そして、配管１１に装着する場合は、Ｙ方向に所定の長さとＸ方向に所定の幅で切断したものを、吸音部材３が内側となるように巻付ける。巻付けた時の両端は、遮音部材２の一方の端部の吸音部材３を一部はぎ取り、この部分が反対側の遮音部材端部の上側に重なるように接着剤等で固定する。
【００２０】
こうして配管１１に装着された防音材１は、斜面３２同士が当接することによって密着部が形成される。密着部は、内部空間８の両端部分をドームに閉塞する部分５２と、内部空間８をＹ方向に所定間隔で区切る部分５１とからなる。この密着部５１、５２が形成されることにより、斜面６１により区画形成される開口部１０と、底面７１及び円弧面７２により区画形成される半円筒状の内部空間１０とからなるレゾネータ部１２が仕切り形成されることになる。このレゾネータ部１２は、図１に示した音響系モデルと等価となる。
【００２１】
上記レゾネータ部１２は、内部空間８をＹ方向（軸方向）に任意の長さｂ（図３）にでき、開口部１０を同方向に任意の長さａにできるため、図１に示す音響系モデルの開口部（開口部１０）の断面積Ｓを任意に変更できることになる。ここで、Ｓは配管に装着した時の斜面６１間の距離ｃとＹ方向の長さｂとで決り、Ｌは斜面６１の径方向の長さで決る。
【００２２】
具体的に、開口部１０のＬを３mm、開口部１０の幅ｃを２mm、円弧面７２の等価半径ｒを６mmとし、開口部１０のａが２０mmの場合と、５mmの場合とで内部空間８のＹ方向の長さｂを変化させたときのチューニング周波数と内部空間８の容積Ｖとの関係は、数式１より以下のようになる。
【００２３】
【表１】

表１によれば、内部空間８のＹ方向の長さｂを大きくすると（容積Ｖを大きくすると）、チューニング周波数が小さくなる。また、開口部１０のＹ方向の長さａを小さくすると（断面積Ｓを小さくすると）、内部空間８を小さな容積Ｖとしてもチューニング周波数を低くすることができる。
【００２４】
特に、開口部１０の断面積Ｓの変化がチューニング周波数の変化に大きく影響して設計のし易いものになっている。例えば開口部１０のＹ方向の長さａを２０mmから５mmに変更する場合において、内部空間８のＹ方向の長さｂを変えないとすると、チューニング周波数は、５００Ｈｚより低くすることができるのである。ここでは、５００Ｈｚを目的の周波数としているので、開口部１０のＹ方向長さａを２０mmから５mmに変更すれば、同じ周波数５００Ｈｚを防音するのに、ａ＝２０mmのときより内部空間８の容積Ｖを小さくでき、よって内部空間８のＹ方向長さｂを短くできるので、配管の表面積に対し数多くのレゾネータ部１２が形成できることになり、防音効果の向上も期待できるものである。
【００２５】
また、第１実施例の防音材１は、配管１１へ装着した時に閉じる閉止溝５と、配管１１に巻付けられた時にも開口する開口溝６と、配管１１に巻付けられた時に内部空間８を形成する内側溝７とが、軸方向と平行のＹ方向に延びるものであるから、内部空間８及び開口部１０の長さａ、ｂを同方向に大きく変更し得る。これにより、レゾネータ部１２の共鳴周波数をチューニングして、この方向への開口部１０及び内部空間８の長さａ、ｂを、開口部１０が内部空間８を絞り込む割合を小さくできるような関係に設定することができる。
【００２６】
すなわち、表１によれば、内部空間８の容積Ｖが大きくなっても、断面積Ｓの幅ｃは２mmであり、このことは、内部空間８の容積Ｖの増大に対して開口部１０の絞り込みの割合を小さくできることであり、発泡体の柔軟性による内部空間８、すなわち内側溝７の型抜きが容易となるものである。
特に本実施例の防音材１は、配管１１に装着する前の開いた状態においてロール状でも積重ね状態にも保管できる一枚の板部材であるので、この開いた状態の防音材１の開口溝６の斜面６１間の距離ｃ′は開口部１０の幅ｃより広がり、一層、内側溝７の型抜きが容易になる。
（第２実施例）
第２実施例の防音材１２は、図７〜図１０に示すように、Ｙ方向における開口部１０の長さａと内部空間８の長さｂを同じにしたものである。すなわち、第２実施例の防音材１２は、開口溝６と内側溝７とが垂直方向に重なっており、閉止溝５と開口溝６及び内側溝７との位置がＹ方向には重ならず交互に配置されている。従って、配管１１に装着した時に閉じる閉止溝５の斜面３２による密着部５１は内部空間８をＹ方向にし予定間隔で区切る部分だけからなる。なお、Ｘ方向に各隣接した溝４間では、閉止溝５の位置と開口溝６及び内側溝７の位置とは所定の位相にずれている。
【００２７】
このような構成の防音材１２も第１実施例と同様の効果を奏する。特に本実施例では高い周波数の防音に適するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の防音材に形成されるレゾネータ部の音響系モデルを示す説明図である。
【図２】 本発明が目標とする構成のレゾネータ部を示す断面図である。
【図３】 本発明の第１実施例の防音材を示す平面図である。
【図４】 図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】 第１実施例の防音材の配管に装着する前の斜視図である。
【図６】 第１実施例の防音材を配管に装着した断面図である。
【図７】 本発明の第２実施例の防音材を示す断面図である。
【図８】 図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図９】 第２実施例の防音材の配管に装着する前の斜視図である。
【図１０】 第２実施例の防音材を配管に装着した断面図である。
【符号の説明】
１、１２…防音材、２…遮音部材、３…吸音部材、３１…当接面、５…閉止溝、６…開口溝、７…内側溝、８…内部空間、１０…開口部、１１…配管。

Claims (3)

1. 筒状の配管を覆うように該配管の外周面に装着される防音材であって、
   前記配管に巻付けられた状態で外層となる遮音部材と、前記配管と前記遮音部材との間に位置する発泡樹脂製の吸音部材とからなり、前記吸音部材は前記配管に当接する当接面に開口し該当接面を形成する表面部に設けられた該配管に巻付けられた時に閉じる軸方向と平行あるいは斜めに延びる閉止溝と、該閉止溝と接続し該配管に巻付けられた時にも開口する開口溝と、該表面部を除く該吸音部材の本体部に形成され該閉止溝及び該開口溝に連通し該配管に巻付けられた時内部空間を形成する内側溝とからなるレゾネータ部をもつことを特徴とする防音材。
2. 前記レゾネータ部は間隔を隔てて軸と平行あるいは斜め方向にまたは周方向に複数個設けられている請求項１記載の防音材。
3. 前記内側溝は前記吸音部材の当接面と背向する裏面に開口していない請求項１記載の防音材。

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