JPS632003B2 - - 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、排気消音装置から放射
される騒音が増大する欠点があつた。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・堆積することにより生じる。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
により薄膜と吸音材の空孔などで形成される機械
―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、内燃
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が２温度は数百
℃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は機械的強度も要求される。
以上の耐熱性、機械的強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、
その表面に吸音基材と同材質の金属薄膜を溶着あ
るいは加熱圧着することにより、タールやススに
よる吸音材の目詰まりを防止し、低周波領域での
吸音特性を向上させ、耐熱、強度的にも良好な吸
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を説明する。

金属多孔体として発泡金属（商品名セルメツ
ト、Ni―Cr製、厚さ５mm）を、薄膜として厚さ
5μmのNi―Cr膜を用いた。金属多孔体の表面
（片面）に上記薄膜を載せ、約1300℃の電気加熱
炉の内でアルゴンガス雰囲気中で、両者を溶着接
合した。第１図は光学顕微鏡で観察した断面層の
拡大図である。図中１は金属多孔体の骨格、２は
空孔、３は溶着した薄膜である。

第２図は未処理の金属多孔体と本発明の薄膜溶
着金属多孔体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
曲線は薄膜を溶着した本発明の欠音材、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
に空気片１４を50mm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ススが内部まで浸透
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
場合を提示したが、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
いことが実験的に確認された。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
て達成される。但し、膜厚が50μ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するこ
とが必要となる。

また、上記実施例では溶着により金属多孔体と
薄膜を結合したが、両者を加圧した状態で加熱圧
着しても同等の効果を有する、但し、金属多孔体
の表面の凸部が変形を起こし実効的な薄膜厚さの
増加となるので、その分薄膜を薄くしておけば解
決される。

さらに、上記実施例では金属多孔体の片面のみ
薄膜を溶着したが、両面とも排気ガスに接する状
態で使用する場合には両面に薄膜を溶着すること
で目詰り防止を図ることが出来る。但し、その場
合片面張りと同じ吸音特性を得るには、膜厚を
ほゞ半分に設定すれば良い。

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、金属多孔体表面に薄膜を
溶着あるいは加熱圧着し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
つ内燃機関用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。なお、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 金属多孔体の表面に金属薄膜を溶着あるいは
   加熱圧着したことを特徴とする吸音材。 ２ 金属多孔体と同質の金属薄膜を用いたことを
   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、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。 ４ 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。