JP5056248B2 - 吸音材を備えた吸音構造 - Google Patents
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Description
一対の板材を対向配置させることにより該一対の板材間に吸音空間が形成され、前記一対の板材のうちの一方の板材が、低・中周波の波動によって微振動可能な振動部を備える振動板部材とされ、前記吸音空間内に吸音材が、該振動板部材の振動部に面した位置に配置されている吸音材を備えた吸音構造であって、
前記吸音材が、流れ抵抗、ヤング率及び損失係数を用いて特定され、
前記流れ抵抗が、流れ抵抗≧ 3.3×104とされ、
前記ヤング率が1.2×103〜2.0×104とされ、
前記損失係数が、損失係数≦0.12とされ、
前記振動板部材の振動部が、該振動板部材の振動部以外の部分の剛性よりも低い剛性に設定されている、
構成としてある。この請求項1の好ましい態様として、請求項2以下の記載の通りとなる。
(A) 吸音材について
(1)(i)本件吸音材は、天然繊維、合成繊維等の繊維を板状に成形することにより形成されるが、その吸音特性は、流れ抵抗、ヤング率及び損失係数を用いて特定されている。低・中周波数(100〜800Hz)及び高周波数(1kHz以上)のいずれの周波数帯においても、吸音特性(吸音性能)に影響を及ぼす因子の寄与率に関し、流れ抵抗、ヤング率及び損失係数の三者が全体のほとんどを占めることになるからである。
(a)流れ抵抗は、材料固有の特性を表す指標の1つで、材料に空気を流したときの該材料中の空気の流れにくさを表すものである。具体的には、流れ抵抗Rは、R=ΔP/(v・d)で示すことができる。ここで、ΔP:空気を流したときにおける材料の前後に発生する圧力差(N/m2)、v:材料中を流れる空気の流速(m/s)、d:材料の流れ方向の厚みであり、流れ抵抗Rの単位はN・s/m4となる。
(b)ヤング率は、材料の硬さ(弾性率)により、材料自体の振動のし易さを表すものである。具体的には、ヤング率Eは、E=σ/ε (σ:垂直応力 ε:縦ひずみ)であり、そのヤング率の単位はN/m2である。
(c)損失係数は、材料が振動する際の減衰のし易さを表すもので、振動が収まりやすいほど値が大きくなり、振動がおさまりにくいほど小さくなる。具体的には、損失係数δを求めるためには、半値幅法等、種々の方法が用いられるが、その半値幅法においては、図3に示すように、サンプルの周波数応答関数のピーク値f0から 3 dB 小さい点の周波数 f 1 、f 2 を読み取り、δ=Δf/f0 より求められる。この場合、Δfは、Δf=f 1 −f 2、損失係数δの単位は、無次元である。
繊維材料に基づき上記物性値を変更できるパラメータとして、繊維素材、繊維断面の穴の有無(中空又は中実)、繊維の縮れが考えられる。図8は、それらを単独的に用いて各物性値について調べた結果である。その図8によれば、流れ抵抗に関しては、その流れ抵抗の値を大きくするために、繊維素材、繊維断面の穴の有無があまり影響を与えなかったのに対して、繊維の縮れが大きく影響を与えた。ヤング率に関しては、その値を大きくするためには、繊維素材として、ポリエチレンテレフタレート(PET)が効果的であり、繊維断面の穴の有無については中実のものが効果的であった。繊維の縮れについては、あまり影響がみられなかった。これに対して、ヤング率の値を小さくするためには、繊維素材として、アクリル樹脂が効果的であり、繊維断面の穴の有無については中空であるものが効果的であった。繊維の縮れについては、この場合もあまり影響を与えなかった。損失係数に関しては、その値を小さくするために、繊維素材として、PETが効果的であり、繊維断面の穴の有無については中実であるものが効果的であった。繊維の縮れについては、あまり影響が見られなかった。本件吸音材は、流れ抵抗、ヤング率、損失係数に関して、このような繊維材料の状態に基づく知見を利用して、効果的に調整が図られている。
本件吸音材は、バインダ繊維(本実験においては、低融点のポリエチレンテレフタレート(PET)繊維を使用)を含む繊維を加熱下で成形して板状等に形成されるが、この際、成形温度、成形時間、バインダ繊維量(他の繊維を含む全体に対するバインダ繊維の割合)が、流れ抵抗、ヤング率、損失係数を変更できるパラメータとして考えられる。図9〜図11は、これらパラメータが、流れ抵抗、ヤング率、損失係数に及ぼす影響について、図12に示す条件の下で調べた結果である。勿論、この図9〜図11の結果を得るに当たり、一のパラメータを各水準に従って変更するときには、他のパラメータは一定値に固定した。
(b)ヤング率に関しては、図10に示すように、成形温度、成形時間、バインダ繊維量を水準1から3へ向けて大きくするに従ってヤング率の値も大きくなり、成形温度、成形時間、バインダ繊維量がヤング率の値を調整するために有効であることを示した。
(c)損失係数に関しては、図11に示すように、成形温度、成形時間、バインダ繊維量を水準1から3へ向けて大きくするに従って損失係数の値も大きくなり、成形温度、成形時間、バインダ繊維量が損失係数の値を調整するために有効であることを示した。
本件吸音材は、流れ抵抗、ヤング率、損失係数に関して、このような吸音材の製法に基づく知見も利用して、効果的に調整が図られている。
前記本件吸音材は、一対の板材を対向配置させることにより形成される扁平な吸音空間内において配置されて、それらと吸音構造を形成することができる。吸音構造の一例として、車両のルーフ部に形成されるものについて説明する。
これに対して、高周波数音の吸音効果に及ぼすルーフトリム10の振動部12の影響を調べるべく、高周波数音の吸音効果とルーフトリム10の剛性との関係についても調べた。図20がその結果を示すものであるが、図20によれば、高周波数音に関しては、剛性の相違が吸音代に与える影響が小さいことを示した。このため、低・中周波数音に対する吸音効果を高めるために振動部12を設け或いはその剛性を低めても、高周波数音の吸音効果の低下が極めて低く抑えることが確認された。
2 車体
3 車室
5 ルーフパネル(他方の板材)
10 ルーフトリム(一方の板材)
50 本件吸音材
S1 吸音空間
Claims (5)
- 一対の板材を対向配置させることにより該一対の板材間に吸音空間が形成され、前記一対の板材のうちの一方の板材が、低・中周波の波動によって微振動可能な振動部を備える振動板部材とされ、前記吸音空間内に吸音材が、該振動板部材の振動部に面した位置に配置されている吸音材を備えた吸音構造であって、
前記吸音材が、流れ抵抗、ヤング率及び損失係数を用いて特定され、
前記流れ抵抗が、流れ抵抗≧ 3.3×104とされ、
前記ヤング率が1.2×103〜2.0×104とされ、
前記損失係数が、損失係数≦0.12とされ、
前記振動板部材の振動部が、該振動板部材の振動部以外の部分の剛性よりも低い剛性に設定されている、
ことを特徴とする吸音材を備えた吸音構造。 - 請求項1において、
前記吸音材が、前記吸音空間内に、該吸音空間の厚み方向において略充填状態をもって配置されている、ことを特徴とする吸音材を備えた吸音構造。 - 請求項1または請求項2において、
前記振動板部材が、既存の構造物の構成部材である内側部材を利用して形成されている、ことを特徴とする吸音材を備えた吸音構造。 - 請求項3において、
前記振動板部材が車両のトリムである、ことを特徴とする吸音材を備えた吸音構造。 - 請求項4において、
前記トリムが、ルーフトリムである、ことを特徴とする吸音構造。
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