JPS6221852B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用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、内燃機関用排気消音装置に用いる吸
音材としては、グラスウールや金属多孔体などが
あつた。しかし、これらのものを吸音材として使
用した場合、内燃機関運転時にガソリン等の燃料
の燃焼残渣であるススやタールが吸音材内部に付
着して比較的短期のうちに目詰まりを起こして吸
音性能が低下してしまい、排気消音装置から騒音
が放射される欠点があつた。また、吸音材の表面
粗度が大きいため吸音材表面に沿つて流れる排気
ガスに対して流れ抵抗が大きくなり、それが内燃
機関の背圧上昇を招き内燃機関の効率を低下させ
る要因となつていた。さらに、従来の吸音材の吸
音率は低周波領域で急激に低下するため、低周波
での消音能力が重視される内燃機関用排気消音装
置用として不都合があつた。

本発明は、上記従来のものが持つ欠点をすべて
解消し、良好な吸音特性を有し、さらにススやタ
ールの目詰りによつて生じる吸音特性の劣化を防
止する排気消音装置用吸音材を提供するものであ
る。

ススやタールによる吸音材の目詰まり現象は、
ススやタールが混入した排気ガス流れが吸音材
（多孔質材料）の表面に沿つて流れるとその表面
流れは乱流状態となり、排気ガスが吸音材内部に
巻き込まれ、それに伴つてススやタールが吸音材
内部に流入・堆積することになる。従つて、吸音
材内部にススやタールが流入するのを防止するに
は、排気ガスと接しない位置に吸音材を配置する
か、あるいは、吸音材内部に排気ガスが流入しな
い吸音材構造が必要となる。

前者の手段については、一般に排気ガス流れと
離れる位置に吸音材を配置すればするほど、排気
ガスと共に伝搬してくる音波と吸音材との接触度
合が低下し、排気消音装置の消音能力が低下して
くる。また、排気ガス流れに触れない位置に吸音
材を配置することは通常、構造的にも不可能であ
る。従つて、この方式の実現性は極めて低いもの
となる。

後者の手段については、吸音材内部に排気ガス
が流入しない構造にするためには、吸音材の表面
に通気性のない薄膜を形成すれば流れを遮断する
ことができる。しかし、薄膜を形成することは音
波自身も吸音材内部に伝搬しにくくなり吸音率を
低下させることになるが、薄膜の厚さなどの調整
により膜と吸音材の空孔などで形成される機械一
音響インピーダンス系の固有値を高吸音率が望ま
れる低周波領域に設定することにより従来の吸音
材より低周波領域の吸音率を向上させることが可
能となる。しかし、この方式の問題点はかかる薄
膜をどのように形成するかである。即ち、内熱機
関用排気消音装置の吸音材として用いる場合、最
高800度Ｃ程度までの耐熱性が要求される。しか
も通常の内燃機関運転時の排気ガス温度は数百度
(C)の範囲にわたつて変動し薄膜は繰り返えし大き
なヒートストレスを受け、さらに排気ガスの流体
力も加わるので薄膜には機械的硬度も要求され
る。以上の耐熱性、機械的硬度の面から薄膜材料
としては金属が好ましく、さらに、耐ヒートスト
レスの観点から薄膜と吸音材本体（多孔体）とは
同一の熱膨張係数を有することが望まれる。

従つて、薄膜と吸音材本体とは同一の金属で、
しかも両者を異種の接着剤で接合することなく直
接結合された状態で薄膜を形成することが必要と
なる。

本発明は、吸音基材として金属多孔体を用い、
その表面を摩潰することにより金属多孔体の表面
に薄膜を形成することにより、タールやススによ
る吸音材の目詰りを防止し、低周波領域での吸音
特性を向上させ、耐熱、機械硬度的にも良好な吸
音材を提供するものである。

以下実施例に従つて本発明の詳細について説明
する。

金属多孔体として、発泡金属（商品名セルメツ
ト、Ni製、厚さ５mm）を用い、この表面（片
面）をグラインダーにより摩潰した。表面に薄膜
が完全に形成されることが目視により確認され
た。薄膜の厚さは多孔体の断面層を光学顕微鏡で
観測し測定した。厚さはグラインダーの押付け力
および加工時間などで調整できる。第１図は拡大
断面図を示す。図中１は金属多孔体の骨格、２は
空孔、３は骨格１の摩潰により形成された薄膜で
ある。

第２図は未処理の金属多孔体とその表面を摩潰
し厚さ５μｍの薄膜を形成したものとの垂直入射
吸音率を管内法（JISA1405）で測定比較したも
のである。図中Ａ曲線は薄膜を形成した本発明の
吸音材、Ｂ曲線は金属多孔体のみの吸音材の特性
である。両試料とも第３図に示すように筐体５内
で吸音材１の背面空気層４を50mmにわたつて設け
ている。第２図から、本発明の吸音材は、金属多
孔体のみからなるものに比べて、低周波領域での
吸音率がかなり高くなることがわかる。

つぎに、上記２種の吸音材を筒状に成形して、
市販の国産乗用車（排気量1800c.c.）の排気消音装
置内に組込み、約１万Kmの実走行を行なつた後に
JISD1616によつて消音性能を測定し、実走行前
の初期値と比較した特性図を第４図に示す。

図中、曲線ＣおよびC′は金属多孔体のみの吸
音材を用いた場合のそれぞれ初期ならびに実走行
後の特性であり、曲線ＤおよびD′は本発明の吸
音材を用いた場合のそれぞれ初期ならびに実走行
後の特性である。第４図からわかるように、本発
明の吸音材を用いたものは実走行１万Km後もほと
んど初期性能が低下していないのに対し、金属多
孔体のみの吸音材を用いたものは実走行１万Km後
にはほとんどの測定周波数帯において消音性能が
著しく低下してしまつた。また、消音性能測定後
に、両者の吸音材を取り出して目視観察を行なつ
たところ、本発明の吸音材は表面の薄膜層に薄く
ススやタールが付着しているのみであつたが、金
属多孔体のみのものはススやタールが内部まで侵
透し激しい目詰まりを起こしていた。

ところで、上記実施例では薄膜の厚さが５μｍ
の場合を示したが、より低周波の領域の吸音率を
向上させるには厚さを厚くする方が良く、より高
周波の領域の吸音率を向上させるには薄い方が良
いことが実験により確認された。従つて所要の吸
音特性に合せて、薄膜の厚さを調整することによ
つて吸音率の向上が達成される。但し、膜厚が50
μ以上になると音波が完全に遮断され、吸音材と
しての機能を発揮しなくなることが実験的に明ら
かとなつた。従つて薄膜は50μｍ程度以下の範囲
で調整することが必要となる。

また本発明の金属多孔体としては発泡金属を用
いたが、焼結金属も使用することができる。そし
て材質についてもNiの他、ブロンズ、Fe−Cr、
Fe−Ni−Cr、Fe−Cr−Alなどの合金材も使用す
ることができる。なお内燃機関の排気ガス中には
腐食性のいおう酸化物や窒素酸化物を含有するの
で、金属多孔体の腐食劣化が問題となる場合は、
耐熱塗料例えばアルミニウムホスフエート、アル
ミナ、ペントナイトおよび水で構成された塗料な
どを本発明の吸音材に塗着硬化することによつて
解決される。

本発明の吸音材は、内燃機関用の排気消音装置
に用いることが前提であるが、使用の仕方によつ
ては、燃焼器等の他の機器における吸音材として
用いてもさしつかえない。また、塵埃やセメント
などの粉体が多い環境での使用も可能である。

以上説明したように、金属多孔体の表面を常音
下で摩潰して厚さ50μｍ以下の薄膜を設けた本発
明の吸音材であれば、特に低周波領域で良好な吸
音特性を有し、かつ内燃機関消音装置の吸音材と
して使用した場合、タールやススによる目詰まり
によつて起きる消音性能の劣化を防止して初期の
良好な消音性能を持続させることができる。した
がつて、高性能かつ長寿命であるため、自動車を
はじめとする内燃機関用の排気消音装置に広く使
用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸音材の構成を示す拡大図、
第２図、第４図は吸音材の性能を示す特性図、第
３図は吸音材の吸音率測定時の条件を示す説明図
である。 図中、１は金属多孔体の骨格、２は空孔、３は
薄膜、４は背面空気層である。図中、同一符号は
同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属多孔体の表面を常温下で摩潰することに
   より、金属多孔体と一体に厚さ50μｍ以下の金属
   薄膜を形成したことを特徴とする吸音材。 ２ 金属多孔体として、発泡金属を用いたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の吸音材。 ３ 金属多孔体として、焼結金属を用いたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の吸音材。