JPH0850489A - 吸音構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小さいスペースで低周波領域の吸音特性の向
上が図れる吸音構造体を提供する。 【構成】 吸音構造体において、開口１４を有するフレ
ーム１２と、このフレーム１２の開口１４に張られた薄
膜１６と、この薄膜１６に張力を付与する張力付与手段
２０と備え、前記薄膜１６の膜振動の最も低い共振周波
数ｆが、吸音を目的とする音の主周波数ｆｏに対して、
ｆ／２＜ｆｏ＜２ｆの関係に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車のエンジ
ン騒音低減等のために装備するアンダーカバー等に適用
可能な吸音構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０および図１１に、従来例１の吸音
構造体を示す（「音響振動工学」西山他３名著 コロナ
社Ｐ２１８）。この吸音構造体は、共振型（ヘルムホル
ツ型）と称され、多数の孔１ａを有する有孔板１を、壁
面２に対し距離Ｄを置いて配置し、それにより壁面２と
有孔板１の間に背後空気層３を確保し、この背後空気層
３の有孔板１側に、繊維質の吸音材料４を配置したもの
である。この吸音構造体は、図１２に示すような振動モ
デルとしてモデル化できる。

【０００３】この振動モデルは、孔１ａに形成される空
気マスをｍ、背後空気層３に形成される空気バネをｋで
表現している。空気バネｋは、背後空気層３の厚みＤと
孔１ａの開口面積比率と開口半径で決まる。また、繊維
質の吸音材料４を有効に配置することにより、減衰ｃを
得ることができ、共振周波数近傍での吸音効率の向上効
果が得られる。

【０００４】また、図１３は従来例２の吸音構造体を示
す。この吸音構造体は、壁面２に対向するよう吸音材料
４を設置し、その表面に薄板（又は薄膜）５を設置した
ものである。この吸音構造体の振動モデルも、図１２に
示した振動モデルと等価であり、この場合は、空気マス
の代わりに薄板５の質量がｍに相当し、また背後空気層
３の空気バネ並びに薄板５や吸音材料４の剛性がｋに相
当している。

【０００５】この吸音構造体では、薄板５の質量がｍと
して作用するため、空気をマスとした従来例１の場合に
比較し、質量を大幅に大きくできる。そのため、共振周
波数を低くでき、低周波領域の吸音特性を向上させるこ
とができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来例１には２つの問題が存在する。一つは、吸音を狙う
周波数が低い場合、吸音構造体の体積を大きくするか、
もしくは孔の開口比率を小さくして、その共振周波数を
低くする必要があるが、吸音構造体が大きくなった場合
はレイアウト上の制約から、例えば自動車のアンダーカ
バーに適用するのが困難になる。また、開口面積比率を
小さくした場合は、実質的な吸音性能が悪化するという
問題がある。もう一つは、吸音材料４の設置がコスト高
である上、自動車のアンダーカバーに用いる場合、耐久
性も考慮しなければならず、実現困難になるという問題
である。

【０００７】この点、従来例２の吸音構造体は、小さい
スペースで低周波領域の吸音特性の向上が図れるが、減
衰ｃを十分に確保できず、吸音性能が低い上、狙いの周
波数を効率良く吸収するためのチューニングが難しいと
いう問題がある。

【０００８】図１４は従来例１と従来例２の吸音率の周
波数特性を示す。従来例１の方は、低周波数領域での吸
音率が低い。従来例２の方は、低周波領域での吸音率は
従来例１よりもわずかに高くなるが、低周波領域を含め
て全体の吸音率が低いことが分かる。

【０００９】本発明は、上記事情を考慮し、小さいスペ
ースで低周波領域の吸音特性の向上が図れ、しかも周波
数特性の調整も可能で、低コストかつ高性能の吸音構造
体を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、開口
を有するフレームと、このフレームの開口に張られた薄
膜と、この薄膜に張力を付与する張力付与手段とを備
え、前記薄膜の膜振動の最も低い共振周波数ｆが、吸音
を目的とする音の主周波数ｆｏに対して、 ｆ／２＜ｆｏ＜２ｆ の関係に設定されていることを特徴とする。

【００１１】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
吸音構造体であって、前記張力付与手段が、前記薄膜と
前記フレームとの間に張設された支持糸からなることを
特徴とする。

【００１２】また、請求項３の発明は、請求項１記載の
吸音構造体であって、前記張力付与手段が、前記薄膜に
設けられ重力により該薄膜に張力を与える質量体からな
ることを特徴とする。

【００１３】また、請求項４の発明は、請求項１記載の
吸音構造体であって、前記張力付与手段が、前記薄膜の
内外に圧力差を与える圧力差付与手段からなることを特
徴とする。

【００１４】また、請求項５の発明は、請求項５記載の
吸音構造体であって、前記薄膜の内外に圧力差を与える
圧力差付与手段が、前記薄膜に風圧を導入する風圧導入
手段からなることを特徴とする。

【００１５】また、請求項６の発明は、請求項１〜５の
いずれかに記載の吸音構造体であって、前記フレーム
は、前記開口に張られた薄膜の背後に空気室を有してい
ることを特徴とする。

【００１６】また、請求項７の発明は、請求項１〜６の
いずれかに記載の吸音構造体であって、前記薄膜の張ら
れた開口が複数設けられ、前記フレームが前記各薄膜の
背後に独立した空気室を有し、隣接する空気室が連通し
ていることを特徴とする。

【００１７】また、請求項８の発明は、請求項１〜７の
いずれかに記載の吸音構造体であって、前記薄膜の張ら
れた開口が複数設けられ、かつ各薄膜の膜振動の最も低
い共振周波数ｆがそれぞれ異なるように設定されている
ことを特徴とする。

【００１８】

【作用】請求項１の発明では、張力付与手段により薄膜
の張力を調節することで、薄膜の最も低い共振周波数ｆ
と吸音目的の主周波数ｆｏとの関係を、簡単にｆ／２＜
ｆｏ＜２ｆとすることができる。

【００１９】請求項２の発明では、支持糸の張力を加減
することにより、薄膜の張力を調整することができる。

【００２０】請求項３の発明では、質量体の質量を調整
することにより、薄膜の張力を調整することができる。

【００２１】請求項４の発明では、薄膜の内外の圧力差
を調整することで、薄膜の張力を調整することができ
る。

【００２２】請求項５の発明では、薄膜に風圧を与える
ことで、薄膜に張力を与えることができる。

【００２３】請求項６の発明では、薄膜の背後に空気室
があるので、空気室内の空気バネによる減衰作用が働
く。

【００２４】請求項７の発明では、隣接する空気室が連
通しているので、空気室間での通気性が得られる。特
に、各薄膜と空気室からなる振動系が、連通孔内の空気
バネを介して連結されるので、多自由度の振動系が構成
される。

【００２５】請求項８の発明では、各薄膜の共振周波数
が異なるので、それぞれの薄膜の共振時の連成振動の影
響を抑えることができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２７】図１は全実施例に共通の吸音構造体の全体
図である。この吸音構造体１０は、壁面２に略水平に設
置された四角いフレーム１２を有する。フレーム１２に
は、縦横に規則正しく多数の開口１４が配列され、各開
口１４にそれぞれ薄膜１６が調節されている。

【００２８】図１のＡ−Ａ断面を例にとって各実施例を
説明する。

【００２９】図２は第１実施例の吸音構造体１０Ａを示
す。

【００３０】この第１実施例の吸音構造体１０Ａでは、
フレーム１２が、互いに平行に対向する上壁１２ａおよ
び下壁１２ｂと、上下壁１２ａ、１２ｂ間に立設された
仕切壁１２ｃとを有し、仕切壁１２ｃにより、上下壁１
２ａ、１２ｂ間に、各開口１４の位置に対応した空気室
１８が区画形成されている。

【００３１】開口１４は上壁１２ａに設けられ、各開口
１４には、それぞれ周縁部が固定された状態で薄膜１６
が張られている。薄膜１６の略中央部下面には、フレー
ム１２の下壁１２ｂから垂直上方に延ばした支持糸２０
の上端が接合され、この支持糸２０を引張ることによ
り、薄膜１６の表面に張力が付与されている。薄膜１６
は、このように支持糸２０で張力が付与されることによ
り、中央部が凹んだ漏斗状に湾曲している。そして、支
持糸２０で張力を与える場合は、軽量、且つ構造が簡単
であり、また、支持糸２０を引くことによって、薄膜１
６の張力を容易に調整することができる。

【００３２】図３は第２実施例の吸音構造体１０Ｂを示
す。

【００３３】この第２実施例の吸音構造体１０Ｂでは、
薄膜１６の中央部に質量体２２を設けることにより、そ
の重量で薄膜１６に張力を与えている。この場合も、薄
膜１６は中央部が凹んでいる。そして、質量体２２で張
力を与える場合は、質量体２２の交換により、薄膜１６
の張力を容易に調整することができる。

【００３４】図４は第３実施例の吸音構造体１０Ｃを示
す。

【００３５】この第３実施例の吸音構造体１０Ｃでは、
フレーム１２の各空気室１８の内部に外気圧Ｐ１よりも
高い内圧Ｐ２を導入しており、薄膜１６の内外の圧力差
（Ｐ２−Ｐ１）により、薄膜１６に張力を与えている。
これにより薄膜１６は、上に凸に膨らんだ形となってい
る。そして、圧力差によって張力を与える場合は、薄膜
１６に局部的な応力が作用することなく、耐久性が向上
する。

【００３６】ここで、第１実施例の支持糸２０、第２実
施例の質量体２２、第３実施例の圧力差付与手段（空気
室１８の内圧Ｐ２）は、それぞれ張力付与手段に相当す
る。

【００３７】このように能動的に薄膜１６に張力を与え
る構成とすることで、吸音構造体１０Ａ、１０Ｂ、１０
Ｃの吸音特性が向上する。特に、第１実施例では支持糸
２０の張力、第２実施例では質量体２２の質量、第３実
施例では内圧Ｐ２の大きさをそれぞれを調整することに
より、薄膜１６の共振周波数の調整が可能となり、吸音
性能の周波数特性を調整することができる。

【００３８】図５、図６は実施例１〜３の吸音構造体の
効果を示す。図５は吸音構造体を用いない場合と用いた
場合の騒音レベルの周波数特性を示し、図中ハッチング
で示した部分が、騒音の低減効果が表れた効果領域であ
る。図６は吸音率αの周波数特性を示している。薄膜１
６の膜振動の最も低い共振周波数をｆとした場合、ｆ／
２〜２ｆの範囲内で、吸音率α＝０．５を越える吸音効
果を示しており、この領域において実質的な吸音材とし
ての機能を果たす。

【００３９】従って、騒音低減を目的とする音の主な周
波数ｆｏが、ｆ／２＜ｆｏ＜２ｆの条件を満たすよう
に、吸音構造体の共振周波数、即ち薄膜１６の張力をチ
ューニングすることにより、所定の吸音効果が得られ
る。

【００４０】図７は第４実施例の吸音構造体１０Ｄを示
す。

【００４１】この第４実施例の吸音構造体１０Ｄでは、
空気室１８の内圧上昇により薄膜１６に張力を付与する
圧力差導入手段として、空気室１８に風圧を導入する風
圧導入口（風圧導入手段）２５が設けられている。この
実施例の吸音構造体１０Ｄは自動車のアンダーカバーに
適用されるものであり、前記風圧導入口２５を、自動車
の走行風が入り込む位置に向けて配置する。風圧導入口
２５は、フレーム１２の下壁１２ｂの一部を斜めに切り
起こすことにより形成され、斜めの下壁が、走行風を空
気室１８に導く導風板２７となっている。

【００４２】この実施例の吸音構造体１０Ｄでは、走行
風Ｈが風圧導入口２５から空気室１８内に導入されるこ
とにより、走行風の動圧によって、薄膜１６に張力が付
与される。従って、走行風の強弱により、薄膜１６の張
力が増減し、吸音特性が変化する。従って、車速によっ
て周波数の異なる騒音に応じて、吸音を行なうことがで
きる。

【００４３】図８は第５実施例の吸音構造体１０Ｅを示
す。

【００４４】第５実施例の吸音構造体１０Ｅは、第３実
施例の吸音構造体１０Ｃを変形したものであり、薄膜１
６には、第３実施例と同様に、空気室１８の内圧Ｐ２の
上昇により張力が付与されている。

【００４５】この第５実施例の吸音構造体１０Ｅでは、
隣合う空気室１８を連通させるための連通孔３０が、各
仕切壁１２ｃに形成されている。このように連通孔３０
を設けたことにより、空気室１８間の通気が得られるよ
うになり、通気による減衰効果が生じて、吸音効率が向
上する。

【００４６】図９は第６実施例の吸音構造体１０Ｆを示
す。

【００４７】この第６実施例の吸音構造体１０Ｆは、第
５実施例の吸音構造体１０Ｅを発展させたもので、連通
孔３０の大きさや仕切壁１２ｃの厚さを適当に設定する
ことにより、連通孔３０内の空気を空気バネＫとしてし
ている。この実施例では、薄膜１６の質量と空気室１８
の空気バネとで構成される振動系が、連通孔３０の空気
バネＫを介して相互に連結されるので、全体で多自由度
の振動系が構成されている。従って、各空気室１８毎の
振動系の共振周波数をわずかに違えれば、吸音効果領域
の拡大が図れる。

【００４８】なお、上記各実施例において、隣合う薄膜
１６の共振周波数を少しずつずらせば、薄膜１６の共振
時の連成振動の影響を抑えることができ、全体としての
吸音効果が更に向上する。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、フレームに張った薄膜の張力を調節すること
で、効率良く目的の音を吸収することができる。従っ
て、小さいスペースで、しかもコストを抑えながら、低
周波領域の吸音特性の向上を図ることができる。

【００５０】また、請求項２の発明によれば、支持糸の
張力の加減により、簡単に薄膜の張力を調整することが
でき、目的の吸音特性を得ることができる。また、構造
が簡単で軽量化も図り得る。

【００５１】また、請求項３の発明によれば、質量体の
質量を調整することにより、簡単に薄膜の張力を調整す
ることができる。よって、予め薄膜に与える張力を決め
ておけば、それに応じた質量体を用意して薄膜に取り付
けるだけで、目的の吸音特性を得ることができる。ま
た、薄膜と質量体を予め一体化することも可能であるか
ら、製作の容易化が図れる。さらに質量体の交換により
張力の調整が容易である。

【００５２】また、請求項４の発明によれば、薄膜の内
外の圧力差を調整することにより、簡単に薄膜の張力を
調整することができ、目的の吸音特性を得ることができ
る。薄膜に局部的な応力が働らかないので耐久性が向上
する。

【００５３】また、請求項５の発明によれば、薄膜に風
圧を与えることで、薄膜に張力を与えることができ、そ
れにより吸音特性を向上させることができる。従って、
この発明を自動車のアンダーカバーに適用した場合、風
圧導入手段により走行風を取入れ、走行風の動圧が薄膜
にかかるようにすれば、特別な送風源を用いずに、簡単
に薄膜に張力を与えることができる。

【００５４】また、請求項６の発明によれば、薄膜の背
後の空気室の空気バネ作用により、吸音特性が向上す
る。

【００５５】また、請求項７の発明によれば、空気室間
で通気が行われるので、通気による減衰作用が確保さ
れ、吸音効率が向上する。また、各空気室毎の振動系が
連通孔の空気バネを介して連結されて、多自由度の振動
系が構成されるので、各空気室毎の共振周波数を異なら
せることにより、吸音効果領域の拡大が図れる。

【００５６】また、請求項８の発明によれば、各薄膜の
共振時の連成振動を抑えることができ、全体としての吸
音効果が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例に共通な吸音構造体の全体構
成を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１実施例の要部断面図である。

【図３】本発明の第２実施例の要部断面図である。

【図４】本発明の第３実施例の要部断面図である。

【図５】本発明の第１〜第３実施例の特性図である。

【図６】本発明の第１〜第３実施例の特性図である。

【図７】本発明の第４実施例の要部断面図である。

【図８】本発明の第５実施例の要部断面図である。

【図９】本発明の第６実施例の要部断面図である。

【図１０】従来例１の斜視図である。

【図１１】従来例１の要部断面図である。

【図１２】従来例１の振動モデル図である。

【図１３】従来例２の斜視図である。

【図１４】従来例１と従来例２の吸音特性を示す特性図
である。

【符号の説明】

１０，１０Ａ〜１０Ｆ 吸音構造体 １２ フレーム １４ 開口 １６ 薄膜 １８ 空気室 ２０ 支持糸（張力付与手段） ２２ 質量体（張力付与手段） ２５ 風圧導入口（風圧導入手段） ３０ 連通孔

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口を有するフレームと、このフレーム
   の開口に張られた薄膜と、この薄膜に張力を付与する張
   力付与手段とを備え、前記薄膜の膜振動の最も低い共振
   周波数ｆが、吸音を目的とする音の主周波数ｆｏに対し
   て、 ｆ／２＜ｆｏ＜２ｆ の関係に設定されていることを特徴とする吸音構造体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の吸音構造体であって、前
   記張力付与手段が、前記薄膜と前記フレームとの間に張
   設された支持糸からなることを特徴とする吸音構造体。
3. 【請求項３】 請求項１記載の吸音構造体であって、前
   記張力付与手段が、前記薄膜に設けられ重力により該薄
   膜に張力を与える質量体からなることを特徴とする吸音
   構造体。
4. 【請求項４】 請求項１記載の吸音構造体であって、前
   記張力付与手段が、前記薄膜の内外に圧力差を与える圧
   力差付与手段からなることを特徴とする吸音構造体。
5. 【請求項５】 請求項５記載の吸音構造体であって、前
   記薄膜の内外に圧力差を与える圧力差付与手段が、前記
   薄膜に風圧を導入する風圧導入手段からなることを特徴
   とする吸音構造体。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の吸音構
   造体であって、前記フレームは、前記開口に張られた薄
   膜の背後に空気室を有していることを特徴とする吸音構
   造体。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の吸音構
   造体であって、前記薄膜の張られた開口が複数設けら
   れ、前記フレームが前記各薄膜の背後に独立した空気室
   を有し、隣接する空気室が連通していることを特徴とす
   る吸音構造体。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の吸音構
   造体であって、前記薄膜の張られた開口が複数設けら
   れ、かつ各薄膜の膜振動の最も低い共振周波数ｆがそれ
   ぞれ異なるように設定されていることを特徴とする吸音
   構造体。