JPS5879890A - 吸音材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関などの高温排気中で使用する排気消音
装置に用いる゛吸音材に関するものである。

従来から吸音材としてグラスクール、ロックウール、ス
チールウール、セラミック多孔体するいは金属多孔体等
が一般に市販されている。

しかし、これ等を例えば内燃機関用排気消音装瞳の吸音
材として使用した場合ガソリン等の燃焼残渣であるター
ルやススの他に大気中に浮遊するゴ（やホコリ等が吸音
材の表面あるいは内面優ζ付着する事によシ自詰シを起
仁す。そのため吸音性能が著しく低下し所定の消音性能
が得られなくなくなるという欠点がめった。

従ってススその他の付着メカニズムについて掘々の検討
を行なった結果１次の拳が明らかとなった。第１に従来
の吸音材は多孔質であ＃）Ｗｉ面粗度が大きいため壁面
との境界層における排ガス流れが乱流となシー撫の渦流
が発生する。なお、排ガス中に含まれるススや大気中の
浮遊物であるホコリなどの粒子径はｔｏｏ−ｔｏｏｏ　
　オングストローム程度であ）、従来の多孔質吸音材の
空孔径に比べ非常に小さい。よって前述した渦流によシ
これ等が吸音材表面から内部へと巻き込まれ吸音材の骨
格に付着し、さらに粒子同士の結合によシ郭大化して目
詰りを起こす。第２に吸音材に静電場が発生することに
よシススあるいはホコリ等が吸着し一端付着したススあ
るいはホコリと別のそれ等の粒子が結合して粗大となっ
て目詰シが生じる。

これ等の問題を解決する手段として排気ガスと接触する
吸音材の＊ｔｈ］ｉらさを小さくし境界層にて発生する
渦流を押駒すること、排気ガースその他が吸音材内へ浸
透しない檎な吸音構造にすること、さらには静電場が発
生しない様な材料を使用することなどが考えられる。

これ等を満足する手段として排気ガスと・接触する吸音
材の！ＩＩＩに導電性物質が含有された耐熱性結合剤を
塗着硬化させ一種の薄膜を形成させることが考えられる
。

そξで、導電性物質、耐熱性結合剤などの材料およびこ
れ等によ膜形成させた膜厚さについて数々の検討を行な
った。

その結果、多孔質吸音材の表面にある楓の耐熱性塗料を
塗着、硬化させた場合、その膜厚が２５０μ以上になる
と吸音特性が全周波数にわたって着しく低下し全く実用
に供し得なくなるが、これ以下の厚さで薄膜を設けた場
合むしろ低周波領域では吸音基材の持つ特性よシも優れ
た吸音特性が得られる事が判明した。

従って、内燃機関部の排気消音装置として、問題となる
周波数帯っま１，６００Ｈｚ以下の低同波領域に薄膜の
共振周波数が存在するように、材料あるいは薄膜厚さを
調整する事によシ従来の吸音材を用いた排気消音装置よ
シも搬れた性能を得る事ができる。

また、従来の吸音材は前述した襟にそのｉｌ！ｔｈ］あ
らさか大きい為、排ガス流れに対しである抵抗を有し機
関の出力あるいは燃費の悪化を持たらす。

これに対し、吸音材壁面にｓＳ層を設ける事は塗面あら
さを小さくシ、必然的に排ガス流れに対する抵抗が小さ
くなる。よって機関の諸性能を損う事がなく出力と燃費
に対して好影暢を持たらす。

本発明は上記理由によシ従来の吸音材が持つ欠点のすべ
てを解消し良好な吸音性能が得られ、またススやホコリ
による目詰シに起因する吸音性能の劣化を防止しかつ機
関の出力と燃費の同上に役立つ排気消音装置用吸音材を
提供するものである。

以下、第１の実施例に従うで本発明の鮮細について説明
する。

多孔質吸音基材としてステンレスウール（フェルト）を
用いその表面に下記組成例１の組成物をボールしルにて
約８紛陶混合した混練物からなる塗料ラスプレーにて厚
さ１７０μＣ均一に塗布した。

さらに、これを８０℃で８０分間乾燥した後約８５０”
０で８＠聞焼成して硬化さ曽た。ただし、混線物を塗布
する際に塗布量を多くしすぎると膜厚が厚（な）かえ９
て吸音特性を低下させる危険があるので注意を要すみ。

（組成＃Ｉｆｌ） 結合剤多アル電ニューム＊スフエート、４０１１ｊ１部
導電性物質１酸化Ｍ鉛、　　　　　　　ＳＯ重重量部添
加剤ヤケ４石ペンナイト、水、６０重量部なお、添加剤
は塗布物としての塗着性や皮膜性能を良好にする作用を
成し被覆皮膜形成後の強度および下地多孔質材への付着
性能を高める性質を有するものである。

このようにして製作した本発明の吸音材の拡大断面図を
第１ＩＩに示す、すなわち、（１）は繊維状の多孔質材
料からなる吸音基材、（りは吸音基材の骨格、（１）は
吸音基材（１）の骨格（りＩ１１の空げ−に浸透してい
る耐熱結合剤、θ）は耐熱結合剤−）を塗着硬化さ曽た
事によって吸音基材の表面に形成された薄膜（６）は耐
熱結合剤（３）および薄膜（４）内に含有された導電性
物質である。この発明による吸音材を用いて１組成例１
の組成物を全く塗布しない繊維状吸音基材のみのものと
比較しながら諸性能を調べた。

第！図は管内法（Ｊｉｓ　Ａ　１４０６　）によって同
一条件で測定した重置入射吸音率を示したものである。

曲線（２）は本発明による吸音材１曲線色）は従来の繊
維質多孔吸音基材のみの吸音特性をそれぞれ示している
。＊意図で明白なように本発明ｌζよる吸音材は内燃機
関用排気消音装置として問題となる低周波領域において
従来の吸音材のみのものに比べ大幅に吸音率が向上する
。

これは吸音材に塗着硬化させた耐熱塗料の膜振動に起因
するものであシ薄展が共振を起す事によ〉その共振周波
数近辺における吸音特性が向上したものである。

哨＄図は薄膜厚さをパラメータとし２００Ｈｚにおける
吸音率の変化を−ぺたものである。この場合図からも明
らかなように１！６０μ以上の膜厚になるとその吸音特
性は極端に低下し吸音基材の持つ特性よ〉も悪くなる。

しかし、２６０μ以下の厚さの薄膜を形成させた場合、
ｆ＆音基材の持つ特性よシも大幅に優れた特性が得られ
る。

Ｗｉ４図は上記冨種類の吸音材を筒吠に成形したものを
、消音装置内に組み込み国産乗用車（排気量１８００ｃ
ｃ）の排気消音装置として用いた場合の排気騒音を比較
測定したものである。尚、機関の運転条件および排気騒
音の測定条件は全く同一であシ、図中０は本発明による
吸音材を用いた消音装置を装着した際の排気音レベル、
（ロ）は従来の吸音材を用いた消音装置を装着した際の
排気音レベルをそれぞれ１／ＩＩ　ｏｃｔ−周波数分析
した結果を示してい石０図から明らかなように本発明に
よる吸音材を用いた場合、低周波領域すなわち５００Ｈ
ｚ以下の周波数帯において従来のものに比べ５〜７　ｄ
Ｂ程度消音性能が向上していることがわかる。この理由
はすでに前述した通シである。

ＩＩＳ図第６図は同じく国産乗用車（１４００ｃ’ｃ　
）に両者の吸音材を用いた消音装置を装着し約１万軸の
実走行を行なった後の消音性能を測定し実走行前の初期
値と比較した図であシ、第６図は本発明による吸音材を
用いた消音装置について、第６図は従来の吸音材を用い
た消音装置について各々の初期値と実走行後の消音性能
とを比較したものである。

なお１図中（ト）、（へ）は初期値を（Ｆ）　、　Ｉ（
）は実走行後の初期値である。これ等の図で示されてい
る通シ、本発明による吸音材を用いた消音装置ではほと
んど消音性能の劣化が見られないのに対して従来の吸音
材を用いた消音装置のそれは特に高周波領域において著
るしく劣化していることがわかる。

また＠Ｔ図はススやホコリなどの目詰シによる消音性能
の劣化量を実走行距離との関係で表わしたものである。

図中％（りは本発明による吸音材を用いた消音装置、０
）は導電性物質を含まない耐熱性結合剤のみで薄膜層を
構成した吸音材を用いた消音装置、輪は従来の吸音材を
そのまま用いた消音装置の性能劣化量を示している。な
お、消音性能の劣化量は機関一定条件運転のもとにおけ
る消音装置の消音量をオーバー牙−ル値で表わしている
。

これによると１本発明の吸音材を用いた場合８万ム走行
後もほとんど性能劣化は、見られな０が従来の吸音材を
用いた場合的８　ｄＢ　程度劣化する。

なお、導電性物質を含まない耐熱性結合剤のみで薄膜層
を用いた消音装置の場合本発明の吸音材を用いたものよ
ｐ若干劣るが、従来のものに比べるとかな）その劣化量
が少ないため実用できる。

すなわち、これ等のデータかられかるよう一ζ本発明の
吸音材は排ガス流と接する面に設けた導電性の薄膜層の
存在によりススやホコリが全く吸音材内に付着せず、ま
た排ガス流と接する面力；非常に滑かなためその付着力
が弱（ススやホコリ力Ｅ　−たん付着したとしても再び
排ガス流によってはぎ取られ吸音材への付着がほとんど
なくなる。

その他に本発明にかる吸音材の表面および骨格（幻は組
成例１に示した耐熱性結合剤Ｃζよシ被覆されるため吸
音材の耐熱温度が向上するとともＧと繊維などの粉解、
飛散がほとんどなくなる。

次に、この発明の他の一実施例−ζつ＆１て説明する。

多孔質吸音基材として焼結金属（厚さ５Ｉｌｌ）を用い
た下記組成例２および８の混合物をそれぞれ実施例１の
場合と同様に混線後スプレーにて上記焼結金属表面に塗
布、焼成して硬化させ本発明の吸音材とした。

（組成例２） 結合剤多アルカリ金興けい酸塩　　　８０重量部導電性
物質婁酸化スズ　　　　　　　２０重量部ｓ加剤１アル
ミナ、炭酸カルシウム、水、５０重量部（組成例虐） 結合剤多けい酸ナトリウム　　　　　４０重量部導電性
物質寥アルミニウム　　　　　８０重量部添加剤香酸化
マグネシウム、シンナー、６０）ｌ置部乙の吸□音材お
よび上記と同一の吸音基材で組成例霊ならびに３０組成
分を全く塗布しな０もの−とついても実施例１の場合と
余く同様にその諸性能を調べた。

その結果１組成例２および８の組成物を２６０μ以下の
厚さで塗着、硬化させた本発明の吸音材感よいずれも低
周波領域では従来の吸音特性を大幅−こ１廻る特性が得
られかつススやホコリなどの付着がほとんどない為、吸
音特性の劣化がほとんどない、さらに耐熱性結合剤が吸
音基材（１）の骨格（２）を被覆するため吸音材として
の耐熱温度力；向上するなどの利点が明らかとなった。

ところで１本発明で使用する耐熱性の結合剤としてはア
ルカリ金属けい酸塩、コロイタルシリカ。

コロイダルアル電す、はうろう（ガラス質フリット類）
金属のリン酸塩、セメント類、シリコン樹脂（フェス）
など、およびこれ等の混合物などめ；挙げられる。

また１本発明で基材として使用する多孔質吸音材として
はグラスウール、ａツクウール、ステンレスウール、ス
ラッグウールなどの繊維質吸音材。

ＦｅやＭＯなどの焼結金属やＮｉ　、’Ｎ１−Ｃｒなど
の発泡金属などの他にｒｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ、
Ｆｅ−Ｃｒ−ＡＪなどの合金材も使用することができる
。

本発明の吸音材は内燃機関用などの高温雰囲気中で使用
する排気消音装置１こ用も）ることと前提としているが
、使用の仕方−ζよって薯よ燃焼器あゐ１１は冷凍機圧
縮機等の消音装置用吸音材として用いても同様の効果を
期待することができる。

以上説明したように多孔質吸音材としその表面に導電性
物質を含んだ耐熱性結合剤が塗着、硬化された本発明の
吸音材であれば良好な吸音特性を有し、また内燃機関用
排気消音装置にこの吸音材を使用した場合ススやホコリ
による目詰シが全く発生しないため消音性能の劣化がほ
とんどなく初期の良好な消音性能を長期にわたって持続
させることができる。

さらに、薄膜形成材料として耐熱性結合剤を用いている
ため比較的高温の雰囲気中で使用する吸音材として最適
である。

【図面の簡単な説明】

＃！１図は本発明の吸音材の一実施例を示す拡大図、１
１１２図〜第７図は本発明による吸音材の緒性能を示す
特性図である。 図中、　、（１）−・多孔質の吸音基材％（２）・・・
吸音基材の骨格、０）・・・耐熱性結合剤、（４）・・
・薄膜、（６）・・・耐熱性結合剤中に含まれた導電性
物質である。 μ回ム　首脳層。 第１図 第２図 川うｔｌ、敷 第３図 第４図 用憤黴（！／ｌ−０６ｔ−８ｃｍｌ） 第５図 第６図 ノーリス獣（う／７　ａｃｔ−８０−１０ｃ）第７図 走竹距皺

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多孔質材料を基材としその表面に２５０μ以下の
   厚さに形成されている耐熱性結合剤よシなる薄膜中に電
   導性物質を含有したことを特徴とする吸音材。