WO2019225085A1 - 吸音構造体およびダクトの吸音構造 - Google Patents

吸音構造体およびダクトの吸音構造 Download PDF

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WO2019225085A1
WO2019225085A1 PCT/JP2019/006450 JP2019006450W WO2019225085A1 WO 2019225085 A1 WO2019225085 A1 WO 2019225085A1 JP 2019006450 W JP2019006450 W JP 2019006450W WO 2019225085 A1 WO2019225085 A1 WO 2019225085A1
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sound absorbing
material layer
absorbing material
sound
duct
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PCT/JP2019/006450
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亮 白川
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タイガースポリマー株式会社
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    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G—PHYSICS
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    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G10K11/162—Selection of materials
    • G10K11/168—Plural layers of different materials, e.g. sandwiches
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/82—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
    • E04B1/84—Sound-absorbing elements
    • E04B1/86—Sound-absorbing elements slab-shaped

Definitions

  • the present disclosure relates to a plate-like sound absorbing structure having a laminated structure.
  • the present disclosure also relates to a sound absorbing structure for a duct using such a sound absorbing structure.
  • Sound absorbing materials using non-woven materials and fiber aggregates such as glass wool, and sound absorbing materials using foamed resin materials such as urethane foam are widely used as sound absorbing materials or components of sound absorbing structures.
  • a sound-absorbing material has appropriate air permeability (air permeability), and is arranged so as to face noise, thereby attenuating vibration energy of noise and reducing noise.
  • air permeability air permeability
  • Such a sound absorbing material is used alone or in a laminated structure in which other members are used in combination.
  • Patent Document 1 discloses a sound absorbing structure having a laminated structure.
  • a film is laminated on the surface facing the sound source of a porous body having air permeability.
  • a through hole is formed in the film, and the opening of the through hole has a predetermined size and a predetermined opening ratio. It is disclosed that the sound absorbing structure has a good sound absorbing characteristic in a wide frequency range with such a configuration.
  • the sound-absorbing material cannot efficiently absorb sound unless the sound-absorbing material is present in a portion where the vibration speed of the air of the noise to be absorbed is large in the principle of sound absorption. Therefore, when the sound absorbing material is disposed in close contact with the wall surface, sound absorption in the low frequency region tends to be insufficient unless the sound absorbing material is thick. That is, if the sound-absorbing material is made thinner, the sound-absorbing characteristics in the low-frequency region are likely to deteriorate.
  • An object of the present disclosure is to provide a sound absorbing structure and a sound absorbing structure with improved sound absorbing characteristics in a low frequency region while saving space required by the sound absorbing structure and responding to a request for space saving.
  • the inventor has found that the above problems can be solved when the sound absorbing structure is in the following form, and has completed the present disclosure. That is, the inventor provided an adjustment layer having a low air permeability between the two sound absorbing material layers in the sound absorption structure, and a plurality of bands were arranged with a gap between each other in the form of the adjustment layer. Inspired to form.
  • the present disclosure is a plate-like sound absorbing structure having a laminated structure, and includes a first sound absorbing material layer, a second sound absorbing material layer disposed closer to the sound source than the first sound absorbing material layer, and a first sound absorbing material layer. And an adjustment layer disposed between the sound absorbing material layer and the second sound absorbing material layer, and the adjustment layer is restricted to have a low air permeability as compared with the constituent materials of the first sound absorbing material layer and the second sound absorbing material layer.
  • the adjustment layer is composed of a plurality of bands formed of the low-permeability material and arranged with a gap having a predetermined width, and the width of the band is More than twice the thickness of the first sound absorbing material layer, the first sound absorbing material layer and the second sound absorbing material layer are separated by the band, and the first sound absorbing material layer and the second sound absorbing material layer are formed in the gap portion. Is a sound-absorbing structure directly facing (first invention).
  • the width of the band in the adjustment layer is made larger than the width of the gap (second invention). Furthermore, in the second invention, preferably, the air permeability of the constituent material of the second sound absorbing material layer is made smaller than the air permeability of the constituent material of the first sound absorbing material layer (third invention). Further, in the second invention, preferably, the width of the band in the adjustment layer is 20 mm or more and 200 mm or less (fourth invention). Further, in the second invention, preferably, the plurality of bands include ones having different band widths from other bands (fifth invention).
  • the first sound absorbing material layer side is a duct wall surface side
  • the second sound absorbing material layer side is a side facing the internal space of the duct.
  • This is the sound absorption structure of the duct, which is attached to the inner peripheral surface of the duct (the sixth invention).
  • the direction in which the gap of the adjustment layer extends intersects the flow direction of the air flowing through the duct (seventh invention).
  • the length of the sound absorbing structure measured in the direction in which the clearance of the adjustment layer extends is equal to or less than the width of the band of the adjustment layer. (Eighth invention).
  • the sound absorbing structure of the present disclosure (first invention), it is possible to improve the sound absorbing characteristics in the low frequency region while suppressing the thickness of the sound absorbing structure. Moreover, if it is made like 2nd invention or 3rd invention, the sound absorption characteristic of a low frequency area
  • the sound absorbing structure for a duct of the present disclosure (sixth invention) it is possible to improve the sound absorbing characteristics in a low frequency region of noise propagating through the duct while saving the space required for the sound absorbing structure. Moreover, according to the sound absorption structure of the duct of the seventh invention, it is easy to improve sound absorption characteristics in a specific frequency band in a low frequency region. In addition, according to the sound absorbing structure for a duct according to the eighth aspect of the invention, the sound absorbing characteristics in the low frequency region can be further enhanced.
  • FIG. 1 the structure of the sound-absorbing structure 1 of 1st Embodiment is shown with sectional drawing. Moreover, in FIG. 2, the structure of the sound-absorbing structure 1 of 1st Embodiment is shown with the exploded perspective view of the state isolate
  • the X direction in FIGS. 1 and 2 will be referred to as the width direction, the Y direction as the length direction, and the Z direction as the thickness direction.
  • the sound absorbing structure 1 is a plate-like sound absorbing structure having a laminated structure.
  • the sound absorbing structure 1 includes a first sound absorbing material layer 11, a second sound absorbing material layer 12 disposed closer to the sound source than the first sound absorbing material layer, a first sound absorbing material layer, and a second sound absorbing material layer. And an adjustment layer 13 disposed therebetween.
  • the sound absorbing structure 1 may have another layer, for example, a protective layer provided so as to cover the second sound absorbing material layer 12.
  • the sound absorbing structure 1 of the present embodiment is configured by laminating a first sound absorbing material layer 11, an adjustment layer 13, and a second sound absorbing material layer 12 in this order.
  • 1 is a cross-sectional view, but in order to make the drawing easy to see, the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12 are not hatched or hatched to show the cross section. The same applies to FIGS. 3 and 4.
  • the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12 are layers formed of a porous constituent material having an appropriate air permeability.
  • the porous constituent material may be a fiber assembly or a foamed resin having an open cell structure, and is not particularly limited.
  • the fiber aggregate include rock wool, glass wool, cotton-like material made of synthetic fiber or synthetic resin fiber, non-woven fabric or woven fabric.
  • the foamed resin include a foamed urethane resin.
  • the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12 may each be a sound absorbing material layer made of a single layer or material, or a plurality of layers of porous constituent materials having different materials and characteristics are laminated. It may be a laminated sound absorbing material layer.
  • first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12 may be the same or different.
  • first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12 are made of urethane foam having an open cell structure.
  • the thickness t1 of the first sound absorbing material layer 11 and the thickness t2 of the second sound absorbing material layer 12 may be the same or different. Increasing the thickness t2 of the second sound absorbing material layer 12 tends to improve the sound absorbing characteristics in the high frequency region, and increasing the thickness t1 of the first sound absorbing material layer 11 tends to improve the sound absorbing properties in the low frequency region.
  • a preferable thickness of the first sound absorbing material layer 11 is 3 mm or more and 50 mm or less, and a more preferable thickness is 5 mm or more and 30 mm or less.
  • a preferable thickness of the second sound absorbing material layer 12 is 1 mm or more and 40 mm or less, and a more preferable thickness is 2 mm or more and 25 mm or less.
  • the air permeability of the constituent material of the second sound absorbing material layer 12 is preferably made smaller than the air permeability of the constituent material of the first sound absorbing material layer 11.
  • the air permeability of the porous constituent material of the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12 may be determined according to the target sound absorbing characteristics of the sound absorbing structure, and is not particularly limited.
  • the air permeability is calculated from the air flow rate of a differential pressure of 125 Pa with a Frazier type tester as defined in JIS L1096, and is 50 cubic centimeters / square centimeter / second. As mentioned above, it may be 750 cubic centimeters / square centimeter / second or less.
  • an adjustment layer 13 for adjusting the air flow state between both layers is provided.
  • the material constituting the adjustment layer 13 is a low air permeability material whose air permeability is limited to be lower than that of the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12.
  • the air permeability of the constituent material of the adjustment layer 13 is preferably 1/10 or less, and 1/100 or less, compared to the air permeability of the constituent material of the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12.
  • the air permeability of the constituent material of the adjustment layer 13 is preferably 10 cubic centimeters / square centimeter / second or less calculated from the air flow rate with a differential pressure of 125 Pa with a Frazier type tester as defined in JIS L1096. Particularly preferably, it is 3 cubic centimeters / square centimeter / second or less.
  • the constituent material of the adjustment layer 13 may be a non-breathable material that is substantially impermeable to air.
  • the “low air permeability material” in the present disclosure will be described as including a non-air-permeable material.
  • Examples of the low air permeability material constituting the adjustment layer 13 include a non-breathable film, a non-breathable film, and a porous material having a low air permeability.
  • Examples of the non-breathable film include resin films such as polyethylene film, polypropylene film, and PET resin film, coated paper, and metal foil.
  • Examples of the non-breathable film include a skin layer when a foamed resin is molded, and a hot melt adhesive applied in a continuous film shape.
  • Examples of the porous material whose air permeability is limited are filter paper, moisture-permeable and waterproof resin film, and the like, and may be non-woven fabric or foamed resin treated with a binder or the like .
  • the adjustment layer 13 is composed of a PET resin film.
  • the adjustment layer 13 is configured by arranging a plurality of bands 131 and 131 formed of the above-described low air-permeable material with gaps 132 and 132 having a predetermined width a in the width direction of the bands. That is, the adjustment layer 13 is not continuously integrated along the extending direction of the layer, and the portion where the low air permeability material exists (the portion of the band 131) and the portion where the low air permeability material does not exist (the gap 132). ) Have a structure alternately arranged in a striped pattern.
  • the width W of the band 131 in the adjustment layer 13 is preferably larger than the width a of the gap 132, more preferably W ⁇ 2 * a, and particularly preferably W ⁇ 4 * a.
  • the thickness t3 of the band 131 of the adjustment layer is not particularly limited, but is preferably thinner than the thicknesses t1 and t2 of the sound absorbing material layer.
  • the band used for this indication including the case where it uses for the sound-absorbing structure 1 is normally formed in a rectangular shape.
  • the term “band width direction” refers to a direction substantially orthogonal to the direction in which the gap extends regardless of the short side or the long side of the rectangle.
  • the width direction of the band is the X direction substantially orthogonal to the Y direction in which the gap extends.
  • the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12 are separated by the band 131 of the adjustment layer 13. In this portion, the air flow in the thickness direction of the sound absorbing material is restricted. On the other hand, in the gap 132 portion of the adjustment layer 13, the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12 face each other directly. The first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12 may be in direct contact with each other at the facing portions. In this portion, the flow of air in the thickness direction of the sound absorbing material is not limited, and air can freely travel between the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12. The movement of air when noise enters from the second sound absorbing material layer 12 side is indicated by arrows in FIG.
  • the width W of the band 131 made of the low air permeability material is at least twice the thickness t1 of the first sound absorbing material layer 11, that is, W ⁇ 2 * t1. It is preferable that W ⁇ 3 * t1, and it is particularly preferable that W ⁇ 4 * t1.
  • the plurality of bands 131 and 131 included in the adjustment layer 13 may all have the same width, but may include bands different from other bands. In the adjustment layer 13, the more preferable width W of the band 131 is 20 mm or more and 200 mm or less.
  • the sound absorbing structure 1 can be manufactured by laminating and integrating the materials constituting each layer.
  • a layer that should be the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12 is prepared from foamed urethane having an open cell structure, and a plurality of bands that are to be the adjusting layer 13 are prepared from a PET resin film.
  • the bands 131 and 131 are arranged with a gap of a predetermined width in the width direction of the band, and further, the second sound absorbing material layer is laminated on the arranged bands 131 and 131. These are integrated to complete the sound absorbing structure 1.
  • each layer can be adhered by spraying an adhesive on the surface to be adhered.
  • an adhesive such as a hot melt adhesive may be used.
  • the layers may be integrated by a needle punching process.
  • the formation of the adjustment layer 13 and the bonding of the layers may be performed simultaneously.
  • the hot-melt adhesive may be applied on the prepared first sound-absorbing material layer in a stripe shape having a predetermined width W and a gap a, and the second sound-absorbing material layer may be placed thereon and bonded together.
  • the sound absorbing structure 1 is completed without preparing the band to be the adjustment layer in advance, with the hot melt adhesive portion corresponding to the band 131 of the adjustment layer.
  • a sealing material (binder or the like) may be applied in a stripe shape having a predetermined width W and a gap a on the prepared first sound absorbing material layer. According to this method, the applied part becomes a part corresponding to the band 131 of the adjustment layer.
  • the constituent materials of the first sound absorbing material layer and the second sound absorbing material layer may be supplied from a raw material wound in a roll shape.
  • the constituent material of the adjustment layer is continuously supplied, such as that supplied from a roll wound raw material, or the above-described hot melt adhesive or sealing material. It is preferable that it can be formed. According to this configuration, the sound absorbing structure 1 can be manufactured efficiently and continuously.
  • the sound absorbing structure 1 with a large size as a so-called original plate.
  • Such an original plate can be cut into a desired size and used in accordance with an attachment object such as an individual duct.
  • the original plate itself does not necessarily have to be the sound absorbing structure in the present disclosure as a whole, and the structure is not particularly limited.
  • the original plate may be in the form of a roll, or may be distributed in this form.
  • the usage method of the sound absorption structure 1 of 1st Embodiment is demonstrated.
  • the sound-absorbing structure 1 is used for sound-absorbing applications by being disposed so as to face the noise source side, like a general sound-absorbing material.
  • the specific structure of attachment to the attachment portion is not particularly limited, and may be attached by a known means such as sticking or locking.
  • the sound absorbing structure 1 may be attached to the surface of the engine cover of the automobile or in the passenger compartment. At this time, the sound absorbing structure 1 is attached so that the second sound absorbing material layer 12 side of the sound absorbing structure 1 faces the noise source side or the external space.
  • the sound absorbing structure 1 of the first embodiment can also be applied to a duct through which air flows.
  • the use of the duct is, for example, an intake system of an internal combustion engine such as an automobile, an intake system of air supplied to a fuel cell, or cooling air for cooling an assembled battery mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • a case for arranging a filter or a housing surrounding a cooling target such as a battery may be provided in the intake system or the air blowing system.
  • the sound absorbing structure 1 may be attached to the case or the housing. That is, the “duct” referred to here includes not only tubular members formed in a tubular shape, but also all members that substantially define the flow path of the intake system and the blower system, for example, the case and the housing. included.
  • FIG. 4 shows an example in which the sound absorbing structure 1 of the first embodiment is attached to a cooling duct 5 for blowing cooling air.
  • the cooling duct 5 is used, for example, as a cooling duct for cooling an assembled battery of a hybrid vehicle.
  • the cooling duct 5 formed in a flat tubular shape is provided with an intake port 51 and an exhaust port 52.
  • the intake port 51 and the exhaust port 52 are connected to other pipe members, an air filter, a blower fan, a battery case, etc. Sent to.
  • the sound absorbing structure 1 is cut into a shape as shown in FIG. 5 and is formed on the inner peripheral surface of the cooling duct 5 so that the second sound absorbing material layer 12 side faces the internal space (flow path F) of the duct. It is integrated. With such a configuration, the sound absorbing structure 1 can absorb noise propagating in the flow path.
  • the first sound absorbing material layer 11 and the wall surface of the duct are not necessarily in close contact with each other, and a so-called back air layer may be provided between the first sound absorbing material layer 11 and the wall surface of the duct.
  • the flow direction of the air flowing through the duct (the left-right direction in FIG. 4). )
  • the direction in which the gap 132 of the adjustment layer extends (the depth direction in the XX sectional view of FIG. 4 and the direction of the dimension L in FIG. 5) preferably intersects.
  • the intersecting angle is a substantially right angle.
  • the gap 132 of the adjustment layer 13 of the sound absorbing structure 1 disposed in the duct extends as shown in FIG. It is preferable that the length L of the sound absorbing structure measured in the direction (L direction in FIG. 5) is equal to or less than the width W of the band 131 of the adjustment layer 13. The width W is measured in a direction substantially orthogonal to the direction in which the gap 132 extends.
  • the sound absorbing structure 1 and the sound absorbing structure of the above embodiment will be described. According to the sound absorbing structure 1 of the above embodiment, the sound absorbing characteristics in the low frequency region can be improved while suppressing the thickness of the sound absorbing structure.
  • the sound absorbing action in the low frequency region tends to be low. This is because, in the conventional sound absorbing material, the distance that the noise travels in the sound absorbing material can only be a distance substantially equal to the thickness of the sound absorbing material.
  • the thickness of the sound absorbing material is 1/6 or less of the wavelength of the noise to be silenced, the tendency of the vibration energy of the noise to be difficult to attenuate due to the porous structure of the sound absorbing material becomes significant.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a surface orthogonal to the extending direction of the gap 132, the same air movement occurs in the depth direction of the drawing.
  • the sound absorbing structure 1 according to the first embodiment when the sound absorbing structure 1 according to the first embodiment is provided with the duct wall 9 below the sound absorbing structure 1, the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material are separated by the band 131. Since the adjustment layer 13 is configured so that the first sound absorbing material layer 11 and the second sound absorbing material layer 12 are directly opposed to each other in the gap 132, the layer 12 is separated, and a part of the vibrating air In the first sound absorbing material layer, air vibrates in the left-right direction in the drawing while reaching the first sound absorbing material layer 11 through the gap 132.
  • a path through which noise travels in the sound absorbing material is bent in a direction parallel to the first sound absorbing material layer 11 and becomes longer.
  • the width W of the band 131 is set to be twice or more the thickness t1 of the first sound absorbing material layer 11, the distance that the noise passing through the gap 132 travels in the sound absorbing material is ensured. It becomes longer than the thickness of the body 1.
  • the sound absorbing structure 1 works in the same way as the thickness of a part of the sound absorbing material is increased, and the sound absorbing characteristics in the low frequency region are improved while suppressing the thickness of the sound absorbing structure. be able to. From the viewpoint of more effectively improving the sound absorption characteristics in the low frequency region, it is preferable to increase the ratio W / t1 of the width W of the band 131 to the thickness t1 of the first sound absorbing material layer 11, and W / t1 is 3 or more. In particular, it is preferably 4 or more.
  • the width W of the band 131 in the adjustment layer 13 is larger than the width a of the gap 132.
  • the width a of the gap is larger than the width W, the ratio of the noise that propagates in the lateral direction through the first sound-absorbing material layer by changing the direction among the noise that has passed through the gap decreases.
  • the ratio W / a of the width W of the band 131 to the width a of the gap 132 is more preferably 2 or more, and particularly preferably 4 or more.
  • the air permeability of the constituent material of the second sound absorbing material layer should be smaller than the air permeability of the constituent material of the first sound absorbing material layer. Is preferred.
  • the second sound absorbing material layer corresponds to the inlet portion facing the air flow path F. For this reason, by reducing the air permeability of the constituent material of the second sound absorbing material layer, the noise passing through the gap 132 can be more effectively attenuated, and the sound absorption characteristics in the low frequency region are improved.
  • the noise transmitted through the gaps 132 and 132 adjacent to each other in the adjustment layer 13 collides with each other at the central portion (indicated by a broken line in FIG. 3) of the band 131. Will be reflected. Therefore, the sound absorbing structure 1 according to the first embodiment also exhibits a behavior like a quarter wavelength resonance tube in which the gap 132 of the adjustment layer 13 is an opening and the pipe length is W / 2. Become. Therefore, if the width W of the band 131 in the adjustment layer 13 is set to 20 mm or more and 200 mm or less, it is possible to further improve sound absorption characteristics at a frequency near 1000 Hz.
  • This frequency band cannot be improved with conventional sound absorbing materials unless the thickness of the sound absorbing material is 100 mm or more.
  • the sound absorbing structure 1 of the first embodiment even if the thickness of the sound absorbing structure is thin, for example, as in the examples described later, the sound absorbing characteristics at a frequency near 1000 Hz, even if the thickness is 15 mm. Can be improved.
  • Increasing the width W corresponds to an increase in the length of the 1/4 wavelength resonance tube, and the sound absorption characteristics are improved in a lower frequency region.
  • the relationship between the size of the width W and the frequency that is greatly improved is such that W / 2 corresponds to 1/4 of the wavelength, but deviates from this correspondence due to the characteristics of the sound absorbing material layer provided.
  • the improvement may be greater when W / 2 is shorter than 1 ⁇ 4 of the wavelength at the specific frequency.
  • a plurality of bands 131 and 131 included in the adjustment layer 13 of the sound absorbing structure 1 include a band having a width W different from that of the other bands, the difference in the width of the band causes the above-described difference.
  • the behavior similar to the quarter wave resonant tube described in the paragraph occurs at several different frequencies. That is, in the sound absorbing structure 1, a plurality of frequency bands having high sound absorption characteristics in the low frequency region can be set. Thereby, in a low frequency area
  • the width a of the gap 132 in the adjustment layer 13 is set to not more than twice the thickness t1 of the first sound absorbing material layer 11. It is preferable. This is because the behavior like the above-described 1 ⁇ 4 wavelength resonance tube occurs at a lower frequency.
  • the first sound absorbing material layer 11 side is the duct wall surface side
  • the second sound absorbing material layer 12 side is the side facing the internal space (flow path F) of the duct. It is preferable to attach to the inner peripheral surface of the duct 5. According to this configuration, it is possible to improve the sound absorption characteristics in the low frequency region of the noise propagating through the duct while saving the space required for the sound absorption structure.
  • the sound absorbing structure 1 of the above embodiment is provided in a duct
  • the direction in which the gap 132 of the adjustment layer 13 extends with respect to the flow direction of air flowing in the duct 5 (the left-right direction in FIG. 4)
  • the L direction in FIG. 5 intersect. According to such a configuration, the behavior like the above-described 1 ⁇ 4 wavelength resonance tube is more reliably exhibited, and the sound absorption characteristics can be easily improved in a specific frequency band in a low frequency region.
  • the sound absorbing structure 1 of the above embodiment is provided in a duct
  • the sound absorbing structure 1 is measured in the direction in which the gap 132 of the adjustment layer 13 of the sound absorbing structure 1 disposed in the duct 5 extends (L direction in FIG. 5). It is preferable that the length L of the sound absorbing structure is equal to or less than the width W of the band 131 of the adjustment layer. According to such a configuration, the behavior like the above-described quarter wavelength resonance tube is more reliably exhibited without being influenced by the relationship between the incident / propagation direction of noise with respect to the sound absorbing structure 1 and the extending direction of the gap. As a result, the sound absorption characteristics in the low frequency region are easily improved.
  • the portions of the side surfaces S1 and S2 orthogonal to the direction in which the gaps and the bands extend are substantially sealed.
  • the side surfaces S1 and S2 may be sealed by contacting the side surfaces with duct wall surfaces, ribs, or the like, or by forming a resin film on the side surfaces S1 and S2.
  • the sound absorbing structure 1 is used by being attached to the duct 5 in the example shown in FIG. 4, an example in which the sound absorbing structure 1 is used by being attached to the duct 5 is shown.
  • the sound absorbing structure 1 is used as a constituent member of various duct structures (an air cleaner case connected to the duct of FIG. 4). Or may be used by attaching to a battery housing or the like.
  • the specific shape when the sound absorbing structure 1 is attached is not particularly limited, and may be attached by cutting or punching in accordance with the shape of the portion to be attached, and bending as appropriate.
  • the attachment method is not particularly limited.
  • the application target of the sound absorbing structure 1 is not limited to a duct, and may be a wall surface of a building, a ceiling, an engine cover of a car, a wall surface of a car cabin, or the like. In these cases, the sound absorbing structure 1 may be arranged so that the second sound absorbing material layer side faces the noise source side or an open space side such as an external space or an indoor space.
  • the plurality of bands in the sound-absorbing structure 1 may be non-uniform in width W within the range in which the effect of the present disclosure is obtained, or may be arranged so that the width a of the gaps 132 is non-uniform. Good. However, from the viewpoint of facilitating manufacture of the sound absorbing structure 1 and from the viewpoint of facilitating adjustment so that the silencing effect is enhanced in a target low frequency region such as 650 Hz or less, each width W is substantially equal. It is preferable that the gaps 132 are arranged so that the widths a of the gaps 132 are substantially equal.
  • the plurality of bands in the sound absorbing structure 1 are preferably arranged substantially in parallel, but may be partially arranged in parallel within a range in which the effect of the present disclosure can be obtained.
  • a plurality of bands may be connected or overlapped with each other. Note that the effects of the present disclosure can be obtained for only a part of the sound absorbing structure in which the configuration of the present invention is adopted.
  • the sound absorbing effect when the sound absorbing structure 1 of the above embodiment is provided in a duct was calculated by acoustic simulation.
  • the duct system calculation was performed using a duct system in which cylindrical pipes 6 and 7 were provided at both ends of a rectangular parallelepiped expansion chamber 8 as shown in FIG.
  • the sound source side duct 7 has a diameter of 80 mm and a length of 200 mm.
  • the duct 6 on the open end side has a diameter of 80 mm and a length of 300 mm.
  • the expansion chamber 8 has a rectangular parallelepiped shape with a width WC of 105 mm, a height HC of 115 mm, and a length LC of 225 mm.
  • the calculation was performed assuming that sound absorbing structures 1 and 1 (in the comparative example, a conventional sound absorbing material) were disposed on the upper surface and the lower surface of the expansion chamber 8, respectively.
  • the sound absorbing structure 1 of the first embodiment is disposed at the position of the sound absorbing structure 1, 1 of the duct system of FIG.
  • the thickness t1 of the first sound absorbing material layer 11 is 10 mm
  • the thickness t2 of the second sound absorbing material layer 12 is 5 mm.
  • the sound absorbing structure 1 was set so that the extending direction of the adjustment layer bands and gaps was substantially orthogonal to the flow direction of the airflow flowing through the duct. Further, the sound absorbing structure 1 was set so that the second sound absorbing material layer faces the flow path of the duct.
  • a comparative example 1 is a structure in which a conventional single-layer sound-absorbing material is disposed in place of the sound-absorbing structures 1 and 1 in the first embodiment. That is, Comparative Example 1 has no adjustment layer.
  • the thickness of the sound absorbing material of Comparative Example 1 is 15 mm, and the total thickness of the sound absorbing structure and the sound absorbing material is the same between the example and Comparative Example 1.
  • Comparative Example 2 The comparative example 2 is the one without the sound absorbing material from which the sound absorbing structures 1 and 1 of the first embodiment in the above example are removed.
  • the internal space of the duct system was modeled by a finite element method (FEM method) and acoustic analysis was performed so that the sound absorption characteristics of each sound absorbing structure were reflected.
  • FEM method finite element method
  • the sound absorbing characteristics as the sound absorbing structure 1 were calculated, reflecting the thickness and internal structure of the sound absorbing structure (sound absorbing material in Comparative Example 1). .
  • acoustic analysis of the duct system was performed using the sound absorption characteristics.
  • the air permeability and sound absorption characteristics of the urethane foam sound-absorbing material with improved sound absorption characteristics in the low-frequency region are used as the characteristics of the sound-absorbing material itself, and the same sound-absorbing material data is used in Comparative Example 1 in the examples. It was.
  • the calculation of the acoustic characteristics of the duct system reflecting the characteristics of the sound absorbing structure and the sound absorbing material gives acoustic excitation to the end portion P1 of the sound source side duct 7, and the end portion (P2) side of the open end side duct 6 is the atmosphere. Was done as liberated.
  • the sound source side sound pressure Pi at the sound source side evaluation point P1 and the sound pressure Po at the open end side at the open end side evaluation point P2 are respectively calculated, and the ratio Pi / Po between them is calculated.
  • the amount of sound attenuation was determined. A large amount of sound attenuation indicates that the sound absorption is high.
  • FIG. 7 the calculation result of the acoustic attenuation amount in each Example and a comparative example is shown.
  • the horizontal axis is the noise frequency (Hz)
  • the vertical axis is the acoustic attenuation (dB).
  • the sound attenuation amount is increased in the frequency region of 1300 Hz or less.
  • the attenuation amount does not decrease in the portion of the attenuation amount (valley) that appeared in the vicinity of 650 Hz, 850 Hz, and 1030 Hz, and the resonance phenomenon of the tube in these frequency bands is good. Is suppressed. That is, the example in which the adjustment layer is provided has the same space as that of the comparative example 1, but the sound absorption characteristics on the low frequency side are improved compared to the comparative example 1 having no adjustment layer. .
  • the acoustic attenuation amount of the comparative example 1 is larger on the high frequency side exceeding 1300 Hz.
  • the sound attenuation amount is increased in almost all frequency regions as compared with the comparative example 2 (indicated by a dotted line in the graph of FIG. 7) having no sound absorbing material.
  • the sound absorbing structure can be used as a sound absorbing material used in a building or the like or as a sound absorbing material for a duct system, and has high industrial utility value.

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Abstract

吸音構造が必要とする空間を節約して省スペース化の要請に応えつつ、低周波数領域の吸音特性が向上した吸音構造体を提供する。吸音構造体１は積層構造を有する板状の吸音材料である。吸音構造体１は、第１の吸音材層１１と、音源側に配置される第２の吸音材層１２と、第１吸音材層１１と第２吸音材層１２の間に配置される調整層１３とを有する。調整層１３は、第１吸音材層１１および第２吸音材層１２に比べ透気度が低く制限された低透気性材料により構成される。調整層１３は、低透気性材料により形成された複数の帯１３１，１３１が、所定の幅の隙間１３２，１３２を隔てて並べられて構成される。帯１３１の幅Wは、第１吸音材層１１の厚みｔ１の２倍以上である。帯１３１により、第１吸音材層１１と第２吸音材層１２が隔てられ、隙間１３２の部分では、第１吸音材層１１と第２吸音材層１２が直接対向している。

Description

吸音構造体およびダクトの吸音構造
本開示は、積層構造を有する板状の吸音構造体に関する。また、本開示は、かかる吸音構造体を用いたダクトの吸音構造に関する。
不織布材料やグラスウール等の繊維集合体を用いた吸音材料や、発泡ウレタンなどの発泡樹脂材料を用いた吸音材料が、吸音材とされたり、吸音構造の構成部材として広く利用されている。こうした吸音材料は、適度な通気性（透気度）を有しており、騒音に面するように配置することで、騒音の振動エネルギーを減衰させ、騒音を低減する。こうした吸音材料は、単独で、もしくは他部材等を併用した積層構造とされて、使用される。
特許文献１には、積層構造を有する吸音構造体が開示されている。特許文献１の吸音構造体では、通気性を有する多孔質体の音源と対向する面に皮膜が積層されている。皮膜には貫通穴が形成され、貫通穴の開口が所定の大きさを有し、所定の開口割合となるようにされている。かかる構成により、吸音構造体が広い周波数域において良好な吸音特性を有することが開示されている。
特開２００２－０８２６７１号公報
ところで、吸音材料は、吸音の原理上、吸音しようとする騒音の空気の振動速度が大きい部位に吸音材料を存在させないと、効率的な吸音ができないものであった。そのため、壁面に密着させて吸音材料を配置する場合には、吸音材を分厚いものとしないと低周波数領域の吸音が不十分になりやすい。すなわち、吸音材料を薄型化しようとすると、低周波領域の吸音特性が低下しやすい。
低周波領域の吸音特性を改善するためには、吸音材料と壁面の間にいわゆる背後空気層を設ける技術がある。しかし、この技術は、吸音材料／構造のために必要な空間を節約するという観点からは、空気層を設ける空間が制限されやすく、効果が限定的である。また、特許文献１の技術も、吸音材料の低周波領域の吸音特性を改善する技術ではあるが、さらなる低周波領域の吸音特性の改善が望まれている。
本開示の目的は、吸音構造が必要とする空間を節約して省スペース化の要請に応えつつ、低周波数領域の吸音特性が向上した吸音構造体や吸音構造を提供することにある。
発明者は、鋭意検討の結果、吸音構造体を以下の形態とすると、上記課題を解決できることを知見し、本開示を完成させた。すなわち、発明者は、吸音構造体において、２つの吸音材層の間に、透気度が低く制限された調整層を設け、調整層の形態を複数の帯が互いに隙間を空けて並べられた形態とすることを着想した。
本開示は、積層構造を有する板状の吸音構造体であって、第１の吸音材層と、第１の吸音材層よりも音源側に配置される第２の吸音材層と、第１吸音材層と第２吸音材層の間に配置される調整層とを有し、調整層は、第１吸音材層および第２吸音材層の構成材料に比べ透気度が低く制限された低透気性材料により構成されており、調整層は、前記低透気性材料により形成された複数の帯が、所定の幅の隙間を隔てて並べられて構成されており、前記帯の幅が、第１吸音材層の厚みの２倍以上であり、前記帯により第１吸音材層と第２吸音材層が隔てられると共に、前記隙間の部分では、第１吸音材層と第２吸音材層が直接対向している吸音構造体である（第１発明）。
第１発明において、好ましくは、調整層における帯の幅が、隙間の幅よりも大きくされる（第２発明）。さらに、第２発明において、好ましくは、第２吸音材層の構成材料の透気度が、第１吸音材層の構成材料の透気度よりも小さくされる（第３発明）。また、さらに、第２発明において、好ましくは、調整層における帯の幅が２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とされる（第４発明）。また、さらに、第２発明において、好ましくは、複数の帯に、他の帯と帯の幅が異なるものが含まれている（第５発明）。
また、本開示は、第１発明ないし第５発明のいずれかの吸音構造体が、第１吸音材層の側がダクト壁面側となり、第２吸音材層の側がダクトの内部空間に面する側となるように、ダクトの内周面に取り付けられている、ダクトの吸音構造である（第６発明）。第６発明において、好ましくは、ダクト内を通流する空気の流れ方向に対し、調整層の隙間が延在する方向が交差するようにされる（第７発明）。また、第６発明において、好ましくは、ダクト内に配置される吸音構造体の外形が、調整層の隙間が延在する方向で測った吸音構造体の長さが、調整層の帯の幅以下とされる（第８発明）。
本開示の吸音構造体（第１発明）によれば、吸音構造体の厚みを抑えつつ、低周波領域の吸音特性を向上させることができる。また、第２発明や第３発明のようにすれば、低周波領域の吸音特性をより向上させることができる。また、第４発明のようにすれば、１０００Ｈｚ付近の周波数の吸音特性がより向上する。また、第５発明のようにすれば、低周波領域の吸音特性が高い周波数帯を複数設けることができる。
また、本開示のダクトの吸音構造（第６発明）によれば、吸音構造が必要とする空間を節約しつつ、ダクト内部を伝播する騒音の低周波領域における吸音特性を向上させることができる。また、第７発明のダクトの吸音構造によれば、低周波領域の特定の周波数帯で吸音特性を高めやすくなる。また、第８発明のダクトの吸音構造によれば、低周波領域の吸音特性がより高めやすくなる。
第１実施形態の吸音構造体の構成を示す断面図である。 第１実施形態の吸音構造体の構造を示す分解斜視図である。 第１実施形態の吸音構造体の作用を説明する模式図である。 第１実施形態の吸音構造体がダクトに設けられたダクト吸音構造を示す正面図及び断面図である。 第１実施形態の吸音構造体がダクトに設けられる際の、吸音構造体の形態例を示す斜視図である。 吸音構造体が設けられた実施例及び比較例の吸音効果を計算するためのダクトシステムの形状を示す斜視図である。 吸音構造体が設けられた実施例及び比較例における吸音効果の計算結果を示すグラフである。
以下図面を参照しながら、自動車に適用される吸音構造への適用を例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。
図１には、第１実施形態の吸音構造体１の構成を断面図で示す。また、図２には、第１実施形態の吸音構造体１の構成を層ごとに分離した状態の分解斜視図で示す。以下の説明においては、便宜上、図１、図２におけるＸ方向を幅方向、Ｙ方向を長さ方向、Ｚ方向を厚み方向と呼んで説明する。
吸音構造体１は、積層構造を有する板状の吸音構造体である。吸音構造体１は、第１の吸音材層１１と、第１の吸音材層よりも音源側に配置される第２の吸音材層１２と、第１吸音材層と第２吸音材層の間に配置される調整層１３とを有している。吸音構造体１は他の層、例えば、第２吸音材層１２を覆うように設けられる保護層などを有していてもよい。本実施形態の吸音構造体１は、第１吸音材層１１と、調整層１３と、第２吸音材層１２とがこの順に積層されて構成されている。なお、図１は断面図であるが、図を見やすくするために、第１吸音材層１１と第２吸音材層１２の部分には、断面を示す斜線やハッチングをしていない。図３、図４においても同様である。
第１吸音材層１１および第２吸音材層１２は、適度な透気度を有する多孔質の構成材料により形成された層である。多孔質構成材料は、繊維集合体であってもよいし、連続気泡構造を有する発泡樹脂であってもよく、特に限定されない。繊維集合体としては、ロックウールやグラスウール、合成繊維や合成樹脂繊維からなる綿状素材、不織布又は織布などが例示される。発泡樹脂としては、発泡ウレタン樹脂などが例示される。第１吸音材層１１および第２吸音材層１２は、それぞれ、単一の層や材料からなる吸音材層であってもよいし、材料や特性が異なる複数の多孔質構成材料の層が積層された積層構造の吸音材層であってもよい。また、第１吸音材層１１および第２吸音材層１２の構造や、厚み、目付等の種々の特性は同じであってもよいが異なっていてもよい。本実施形態においては、第１吸音材層１１および第２吸音材層１２を、連続気泡構造を有する発泡ウレタンにより構成している。
第１吸音材層１１の厚みｔ１と、第２吸音材層１２の厚みｔ２は同じでもよいが、異なっていてもよい。第２吸音材層１２の厚みｔ２を大きくすると高周波領域の吸音特性が良くなり、第１吸音材層１１の厚みｔ１を大きくすると低周波領域の吸音特性が良くなる傾向がある。第１吸音材層１１の好ましい厚さは、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下、より好ましい厚さは、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。第２吸音材層１２の好ましい厚さは、１ｍｍ以上４０ｍｍ以下、より好ましい厚さは、２ｍｍ以上２５ｍｍ以下である。
また、第２吸音材層１２の構成材料の透気度が、第１吸音材層１１の構成材料の透気度よりも小さくされることが好ましい。
第１吸音材層１１および第２吸音材層１２の多孔質構成材料の透気度は、吸音構造体の目標とする吸音特性に合わせて決定すればよく、特に限定されるものではない。たとえば、多孔質構成材料が繊維集合体の場合には、透気度を、ＪＩＳ　Ｌ１０９６に規定されるようにフラジール型試験機で差圧１２５Ｐａの通気量から計算して、５０立方センチメートル／平方センチメートル／秒以上、７５０立方センチメートル／平方センチメートル／秒以下としてよい。
第１吸音材層１１および第２吸音材層１２の間には、両層の間の空気の通流状態を調整する調整層１３が設けられている。調整層１３を構成する材料は、第１吸音材層１１および第２吸音材層１２の構成材料に比べ透気度が低く制限された低透気性材料である。調整層１３の構成材料の透気度は、第１吸音材層１１および第２吸音材層１２の構成材料の透気度に比べ、１／１０以下とされることが好ましく、１／１００以下とされることが特に好ましい。また、調整層１３の構成材料の透気度は、ＪＩＳ　Ｌ１０９６に規定されるようにフラジール型試験機で差圧１２５Ｐａの通気量から計算して、１０立方センチメートル／平方センチメートル／秒以下であることが好ましく、３立方センチメートル／平方センチメートル／秒以下であることが特に好ましい。また、調整層１３の構成材料は、実質的に空気を通さない非通気性の材料であってもよい。本開示における「低透気性材料」には、非通気性材料が含まれるものとして説明する。
調整層１３を構成する低透気性材料としては、例えば、非通気性のフィルムや、非通気性の皮膜や、透気度が低く制限された多孔質材料などが例示できる。非通気性のフィルムとしては、ポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルム、ＰＥＴ樹脂フィルム等の樹脂フィルムや、コーティングされた紙、金属箔などが例示できる。非通気性の皮膜としては、発泡樹脂を成形した際のスキン層や、連続した膜状に塗布されたホットメルト接着剤などが例示できる。透気度が低く制限された多孔質材料としては、濾紙や、透湿防水性の樹脂膜、等が例示される他、バインダ等により目止め処理をした不織布や発泡樹脂等であってもよい。本実施形態においては、調整層１３は、ＰＥＴ樹脂フィルムにより構成されている。
調整層１３は、上述した低透気性材料により形成された複数の帯１３１，１３１が、帯の幅方向に所定の幅ａの隙間１３２，１３２を隔てて並べられて構成されている。すなわち、調整層１３は、層の延在方向に沿って一体に連続してはおらず、低透気性材料が存在する部分（帯１３１の部分）と、低透気性材料が存在しない部分（隙間１３２の部分）とが、交互に、縞状に配置された構造を有する。
調整層１３における帯１３１の幅Ｗが、隙間１３２の幅ａよりも大きくされることが好ましく、Ｗ≧２＊ａであることがより好ましく、Ｗ≧４＊ａであることが特に好ましい。調整層の帯１３１の厚みｔ３は特に限定されないが、吸音材層の厚みｔ１、ｔ２より薄いことが好ましい。
なお、吸音構造体１に用いられる場合を含め、本開示に用いられる帯は、通常、矩形状に形成される。以下、本明細書において、帯の幅方向という時は、矩形の短辺、長辺にかかわらず、隙間が延在する方向とは略直交する方向を指すものとする。たとえば、図２においては、帯の幅方向とは、隙間が延在するＹ方向と略直交するＸ方向である。
調整層１３の帯１３１により第１吸音材層１１と第２吸音材層１２が隔てられる。この部分では、吸音材の厚み方向への空気の流れが制限される。一方、調整層１３の隙間１３２の部分では、第１吸音材層１１と第２吸音材層１２が直接対向している。対向する部分で第１吸音材層１１と第２吸音材層１２が直接接触していてもよい。この部分では、吸音材の厚み方向への空気の流れが制限されず、空気は第１吸音材層１１と第２吸音材層１２の間を自由に行き来できる。第２吸音材層１２側から、騒音が入射した際の空気の動きを図３中の矢印で示している。
低透気性材料製の帯１３１の幅Ｗは、第１吸音材層１１の厚みｔ１の２倍以上、即ちＷ≧２＊ｔ１とされる。Ｗ≧３＊ｔ１とされることが好ましく、Ｗ≧４＊ｔ１とされることが特に好ましい。また、調整層１３に含まれる複数の帯１３１，１３１は、すべて同じ幅であってもよいが、他の帯と帯の幅が異なるものが含まれていてもよい。
調整層１３において、より好ましい帯１３１の幅Ｗは２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であるが、消音効果を高めたい周波数に応じて、帯の幅Ｗを増減してもよい。
第１実施形態の吸音構造体１の製造方法について説明する。吸音構造体１はそれぞれの層を構成する材料を積層一体化することにより製造できる。例えば、連続気泡構造を有する発泡ウレタンにより、第１吸音材層１１や第２吸音材層１２となるべき層を準備し、ＰＥＴ樹脂フィルムにより調整層１３となるべき複数の帯を準備する。第１吸音材層の上に、帯１３１，１３１が帯の幅方向に所定の幅の隙間を隔てて並べられて、さらに、並べられた帯１３１，１３１の上に第２吸音材層が積層され、これらが一体化されて、吸音構造体１が完成する。
各層の間の一体化には、公知の手段が使え、例えば、粘着剤を粘着されるべき面にスプレーして、各層を貼りあわすことができる。一体化には、ホットメルト接着剤等の接着剤を用いてもよい。また、調整層の透気性の低さが維持できるのであれば、ニードルパンチ工程により各層を一体化してもよい。
調整層１３の形成と各層の貼りあわせは同時に行ってもよい。例えば、準備された第１吸音材層の上に、ホットメルト接着剤を所定の幅Ｗと隙間ａを有する縞状に塗布し、その上に第２吸音材層を置いて貼りあわせてもよい。かかる方法によれば、調整層となるべき帯を事前に準備しなくても、ホットメルト接着剤の部分が調整層の帯１３１に対応する部分となって、吸音構造体１が完成する。
あるいは、準備された第１吸音材層の上に、所定の幅Ｗと隙間ａを有する縞状に目止材（バインダ等）を塗布してもよい。かかる方法によれば、塗布した部分が調整層の帯１３１に対応する部分となる。
第１吸音材層や第２吸音材層の構成材料は、ロール状に巻かれた原反から供給されるものとしてもよい。必須ではないが、かかる場合には、調整層の構成材料を、ロール状に巻かれた原反から供給されるものや、上述したホットメルト接着剤や目止材によるもののような、連続的に形成可能なものとすることが好ましい。かかる構成によれば、吸音構造体１を効率的に連続的に製造することができる。
吸音構造体１は、いわゆる原板として大型の寸法で製造しておくことも好ましい。このような原板は、個々のダクト等の取付け対象に合わせて、所望の寸法にカットして用いることができる。なお、原板自体は、必ずしも全体として本開示における吸音構造体である必要はなく、その構造は特に限定されない。原板は、ロール状に巻かれた形態であってもよく、かかる形態で流通に供してもよい。
第１実施形態の吸音構造体１の使用方法について説明する。吸音構造体１は、一般的な吸音材と同様に、騒音源側に面するように配置することで吸音用途に用いられる。被取付部への取付の具体的構造は特に限定されず、貼りつけや、係止等の公知の手段により取り付ければよい。
例えば、建物の壁面に、吸音構造体１を取り付けると、壁面周辺で吸音処理がなされ、建物内の騒音低減が図れる。また、自動車のエンジンカバーの面や、車室内に吸音構造体１を取り付けてもよい。この時、吸音構造体１の第２吸音材層１２の側が、騒音源側や外部空間に面するように、吸音構造体１を取り付ける。
また、第１実施形態の吸音構造体１は、空気が通流するダクトに適用することもできる。ダクトの用途は、例えば、自動車等の内燃機関の吸気系であったり、燃料電池に供給する空気の吸気系であったり、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される組電池を冷却するための冷却風を送る送風系であったり、エアコンディショナーの送風系であったりするが、特に限定されない。これら吸気系や送風系にはフィルタを配置するためのケースや、電池等の冷却対象を囲うハウジングが設けられることもあるが、こうしたケースやハウジングに吸音構造体１を取り付けてもよい。すなわち、ここにいう「ダクト」には、管状に形成された管状部材だけでなく、吸気系や送風系の流路を実質的に区画しているような部材全般、例えば、上記ケースやハウジングが含まれる。
吸音構造体１が、空気が通流するダクトに適用される場合には、第１吸音材層１１の側がダクト壁面側となり、第２吸音材層１２の側がダクトの内部空間（流路）に面する側となるように、ダクトの内周面に取り付けられる。図４には、冷却風を送風するための冷却ダクト５に、上記第１実施形態の吸音構造体１が取りつけられた例を示している。冷却ダクト５は、例えば、ハイブリッド自動車の組電池を冷却するための冷却ダクト等に用いられる。
図４に示した実施形態において、偏平な管状に形成された冷却ダクト５には、吸気口５１と排気口５２が設けられている。冷却ダクト５が、ハイブリッド自動車の組電池の冷却に用いられる場合、吸気口５１や排気口５２が、他の管路部材やエアフィルタ、送風ファン、電池ケース等に接続されて、冷却風が電池に送られる。吸音構造体１は、図５に示したような形状にカットされて、第２吸音材層１２の側がダクトの内部空間（流路Ｆ）に面するように、冷却ダクト５の内周面に一体化されている。このような構成で、吸音構造体１によって、流路内を伝播する騒音を吸音することができる。また、第１吸音材層１１とダクトの壁面とは、必ずしも密着している必要はなく、第１吸音材層１１とダクトの壁面の間に、いわゆる背後空気層が設けられていてもよい。
また、吸音構造体１が、空気が通流するダクトに適用される場合には、図４や図５にも示したように、ダクト内を通流する空気の流れ方向（図４の左右方向）に対し、前記調整層の隙間１３２が延在する方向（図４のＸ－Ｘ断面図の奥行き方向、図５の寸法Ｌの方向）が交差するようにされることが好ましい。特に、本実施形態のように、交差する角度が略直角であることが好ましい。
また、吸音構造体１が、空気が通流するダクトに適用される場合には、図５にも示すように、ダクト内に配置される吸音構造体１の調整層１３の隙間１３２が延在する方向（図５のＬの方向）で測った吸音構造体の長さＬが、調整層１３の帯１３１の幅Ｗ以下とされることが好ましい。なお、幅Ｗは、隙間１３２が延在する方向と略直交する方向に測ったものである。
上記実施形態の吸音構造体１や吸音構造の作用及び効果について説明する。
上記実施形態の吸音構造体１によれば、吸音構造体の厚みを抑えつつ、低周波領域の吸音特性を向上させることができる。
従来の吸音材では、吸音材の厚みが薄いと、低周波領域の吸音作用が低くなりやすかった。これは、従来の吸音材では、騒音が吸音材の中を進行する距離が実質的に吸音材の厚みに等しい距離しか取れないためである。吸音材の厚みが消音したい騒音の波長の１／６以下になると、吸音材の多孔質構造により騒音の振動エネルギーが減衰しにくくなる傾向が顕著となる。
第１実施形態の吸音構造体１に、垂直入射吸音率を測定する際のように、吸音構造体の面に直交するように音波が入射した際の、吸音材内部の空気の振動の様子を図３に示している。図３では、図の上下方向に空気が振動するように音波が入射する。図３には、隙間１３２の延在方向に直交する面の断面図を示しているが、図の奥行き方向にわたって、同様の空気の動きが生ずる。
図３のように、吸音構造体１の下側にダクト壁９があるように設けられると、第１実施形態の吸音構造体１では、帯１３１により第１吸音材層１１と第２吸音材層１２が隔てられると共に、隙間１３２の部分では、第１吸音材層１１と第２吸音材層１２が直接対向しているよう、調整層１３が構成されているので、振動する空気の一部は、隙間１３２を通って第１吸音材層１１に達しつつ、第１吸音材層内では、図の左右方向に空気が振動する。そのため、隙間１３２に対応する部分では、騒音が吸音材の中を進行する経路が第１吸音材層１１と平行な方向に曲がって、長くなる。特に、帯１３１の幅Ｗが、第１吸音材層１１の厚みｔ１の２倍以上とされているので、隙間１３２を通過する騒音が吸音材の中を進行する距離が、確実に、吸音構造体１の厚みよりも長くなる。
この作用により、吸音構造体１では、その一部の吸音材の肉厚が厚くなったのと同様に働くことになり、吸音構造体の厚みを抑えつつ、低周波領域の吸音特性を向上させることができる。
低周波領域の吸音特性をより効果的に向上させる観点からは、第１吸音材層１１の厚みｔ１に対する帯１３１の幅Ｗの比Ｗ／ｔ１を大きくすることが好ましく、Ｗ／ｔ１を３以上、特に４以上とすることが好ましい。
また、低周波領域の吸音特性をより効果的に向上させる観点から、調整層１３における帯１３１の幅Ｗが、隙間１３２の幅ａよりも大きくされていることが好ましい。幅Ｗよりも隙間の幅ａが大きいと、隙間の部分を通過した騒音のうち、方向を変えて第１吸音材層を横方向に伝播する騒音の割合が低下する。この結果、隙間１３２を通過する騒音の吸音材の中を進行する実質的な距離があまり長くならないからである。隙間１３２の幅ａに対する帯１３１の幅Ｗの比Ｗ／ａは、２以上であることがより好ましく、４以上であることが特に好ましい。
また、低周波領域の吸音特性をより効果的に向上させる観点から、第２吸音材層の構成材料の透気度が、第１吸音材層の構成材料の透気度よりも小さくされることが好ましい。隙間１３２の部分を通過する騒音が伝播する経路において、第２吸音材層は、空気流路Ｆに面する入口の部分に相当している。このため、第２吸音材層の構成材料の透気度を小さくすることにより、隙間１３２の部分を通過する騒音をより効果的に減衰でき、低周波領域の吸音特性が良くなる。
また、図３にも示したように、調整層１３において互いに隣り合う隙間１３２，１３２の部分を透過した騒音は、帯１３１の幅方向の中央部（図３で破線で示す）で互いにぶつかり合って反射することになる。そのため、第１実施形態の吸音構造体１は、調整層１３の隙間１３２の部分を開口とし、管路長がＷ／２であるような１／４波長共鳴管のような振る舞いも見せることになる。そのため、調整層１３における帯１３１の幅Ｗを２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下としておくと、１０００Ｈｚ付近の周波数の吸音特性をより向上させることができる。この周波数帯は、従来の吸音材料では、吸音材の厚みを１００ｍｍ以上にしないと向上できなかった。しかし、第１実施形態の吸音構造体１によれば、吸音構造体の厚みが薄くても、例えば、後述する実施例のように、厚みが１５ｍｍであっても、１０００Ｈｚ付近の周波数における吸音特性を改善できる。
幅Ｗを大きくすると、１／４波長共鳴管の管路が長くなったことに相当し、より低周波領域で、吸音特性が改善することになる。なお、幅Ｗの大きさと、改善が大きい周波数の関係は、Ｗ／２が波長の１／４に対応するような関係にはあるが、設けられる吸音材層の特性によりこの対応関係からずれることもある。例えば、特定周波数における波長の１／４よりもＷ／２が短めの方が、改善が大きくなることもある。
また、吸音構造体１の調整層１３に含まれる複数の帯１３１，１３１の中に、他の帯と帯の幅Ｗが異なるものが含まれていると、帯の幅の違いにより、先の段落で述べてきた１／４波長共鳴管のような振る舞いが、複数の異なる周波数でも生ずる。すなわち、吸音構造体１において、低周波領域の吸音特性が高い周波数帯を複数設定することができる。これにより、低周波領域において、幅広い周波数で吸音特性を向上させることができる。
また、必須ではないが、低周波領域の吸音特性をより効果的に向上させる観点から、調整層１３における隙間１３２の幅ａが、第１吸音材層１１の厚みｔ１の２倍以下とされることが好ましい。このようにされていると、上述した１／４波長共鳴管のような振る舞いがより低い周波数で生ずることになるからである。
また、上記実施形態の吸音構造体１は、第１吸音材層１１の側がダクト壁面側となり、第２吸音材層１２の側がダクトの内部空間（流路Ｆ）に面する側となるように、ダクト５の内周面に取り付けることが好ましい。かかる構成によれば、吸音構造が必要とする空間を節約しつつ、ダクト内部を伝播する騒音の低周波領域における吸音特性を向上させることができる。
また、上記実施形態の吸音構造体１をダクトに設ける場合において、ダクト５内を通流する空気の流れ方向（図４の左右方向）に対し、調整層１３の隙間１３２が延在する方向（図５のＬ方向）が交差するようにされていることが好ましい。かかる構成によれば、上述した１／４波長共鳴管のような振る舞いがより確実に発揮されることになり、低周波領域の特定の周波数帯で吸音特性を高めやすくなる。
また、上記実施形態の吸音構造体１をダクトに設ける場合において、ダクト５内に配置される吸音構造体１の調整層１３の隙間１３２が延在する方向（図５のＬ方向）で測った吸音構造体の長さＬが、調整層の帯１３１の幅Ｗ以下とされていることが好ましい。かかる構成によれば、吸音構造体１に対する騒音の入射／伝播方向と隙間の延在方向との関係に左右されずに、上述した１／４波長共鳴管のような振る舞いがより確実に発揮されることになり、低周波領域の吸音特性が高めやすくなる。このような吸音構造体をダクト内部に設ける場合には、吸音構造体１において、隙間や帯が延在する方向と直交する側面Ｓ１，Ｓ２の部分が、実質的に封止されていることが好ましい。側面Ｓ１，Ｓ２の封止は、ダクト壁面やリブ等に側面が当接することによりなされてもよいし、側面Ｓ１，Ｓ２に樹脂被膜を形成すること等によりなされてもよい。
発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。
図４に示した例では、吸音構造体１がダクト５に取り付けられて使用される例を示したが、吸音構造体１を各種ダクト構造の構成部材（図４のダクトに接続されるエアクリーナケースや、電池のハウジング等）に取り付けて使用してもよい。吸音構造体１が取付けられる際の具体的形状は特に限定されず、取付けられる部位の形状に合わせて切断加工や打ち抜き加工し、必要に応じ、適宜曲げ加工するなどして、取り付ければよい。取り付け方法は特に限定されない。
また、吸音構造体１の適用対象は、ダクトに限定されず、建物の壁面や、天井、あるいは、自動車のエンジンカバーや、自動車の車室内の壁面などでもよい。これらの場合には、吸音構造体１は、第２吸音材層の側が、騒音源側又は外部空間・室内空間等の開放空間側に面するように配置すればよい。
吸音構造体１における複数の帯は、本開示の効果が得られる範囲で、それぞれの幅Ｗが不均一であってもよく、それぞれの隙間１３２の幅ａが不均一となるよう並べられてもよい。ただし、吸音構造体１の製造を容易とする観点、及び、たとえば６５０Ｈｚ以下など、目標とする低周波数領域で消音効果が高まるように調整しやすくする観点からは、それぞれの幅Ｗが略等幅であること、かつ、それぞれの隙間１３２の幅ａが略等幅となるよう並べられることが好ましい。
吸音構造体１における複数の帯は、それぞれが略平行に並べられることが好ましいが、本開示の効果が得られる範囲で、部分的に非平行に並べられてもよい。また、複数の帯は、帯同士の一部が接続していたり、重畳したりしてもよい。なお、吸音構造体の一部のみについて、本願発明の構成が採用されているものについても、本開示の効果を得ることができる。
上記実施形態の吸音構造体１をダクトに設けた際の吸音効果を、音響シミュレーションにより計算した。ダクトシステムとしては、図６に示したような、直方体状の拡張チャンバ８の両端に円筒状の管路６，７が設けられたダクトシステムにより計算を行った。音源側のダクト７は直径８０ｍｍ、長さ２００ｍｍである。開放端側のダクト６は直径８０ｍｍ、長さ３００ｍｍである。拡張チャンバ８は、幅ＷＣが１０５ｍｍ、高さＨＣが１１５ｍｍ、長さＬＣが２２５ｍｍの直方体状である。拡張チャンバ８の上面と下面に、それぞれ、吸音構造体１，１（比較例においては従来技術の吸音材料）を配置したものとして計算が行われた。
（実施例）
図１に示したような、第１実施形態の吸音構造体１を、図６のダクトシステムの吸音構造体１、１の位置に配置したものが、実施例である。第１吸音材層１１の厚みｔ１は１０ｍｍであり、第２吸音材層１２の厚みｔ２は５ｍｍである。調整層１３は、非通気性の帯（幅Ｗ＝２５ｍｍ）が、帯同士の隙間ａ＝２５ｍｍとなるように配置された層とした。調整層の帯や隙間の延在方向が、ダクト内を通流する気流の流れ方向と略直交するように、吸音構造体１が設定された。また、第２吸音材層がダクトの流路に面するよう、吸音構造体１が設定された。
（比較例１）
上記実施例における第１実施形態の吸音構造体１、１に替えて、従来の単層の吸音材を配置したものが、比較例１である。即ち、比較例１には調整層がない。比較例１の吸音材の厚みは、１５ｍｍであり、吸音構造体や吸音材の総厚みは、実施例と比較例１で同じである。また、計算に使用した吸音材料そのものの透気度等の特性も、実施例と比較例１で同じとした。
（比較例２）
上記実施例における第１実施形態の吸音構造体１、１を取り去った、吸音材なしのものが、比較例２である。
計算は、それぞれの吸音構造体の吸音特性が反映されるよう、ダクトシステムの内部空間を有限要素法（ＦＥＭ法）によりモデル化して音響解析した。まず、吸音材料そのものの透気度や吸音特性に基づいて、吸音構造体（比較例１においては吸音材）の厚みや内部構造が反映された、吸音構造体１としての吸音特性が計算された。次に、その吸音特性を用いてダクトシステムの音響解析が実行された。ここでは、低周波数領域の吸音特性が改善された発泡ウレタン吸音材料の透気度や吸音特性が、吸音材料そのものの特性として用いられ、実施例でも比較例１で同じ吸音材料のデータが用いられた。
吸音構造体や吸音材の特性が反映されたダクトシステムの音響特性の計算は、音源側ダクト７の端部Ｐ１に音響加振を与え、開放端側ダクト６の末端部（Ｐ２）の側が大気に解放されたものとして行われた。音響計算の結果として、音源側の評価点Ｐ１における音源側音圧Ｐｉと、開放端側の評価点Ｐ２における開放端側の音圧Ｐｏをそれぞれ計算し、両者の比Ｐｉ／Ｐｏを計算して音響減衰量を求めた。音響減衰量が大きいことは、吸音性が高いことを示している。
図７に、各実施例、比較例での音響減衰量の計算結果を示す。横軸は騒音の周波数（Ｈｚ）であり、縦軸が音響減衰量（ｄＢ）である。
実線で示した実施例と、破線で示した比較例１を比べると、実施例では、１３００Ｈｚ以下の周波数領域で、音響減衰量が増加している。特に、比較例１において、６５０Ｈｚ、８５０Ｈｚ，１０３０Ｈｚ付近に現れていた減衰量の落ち込み（谷）の部分で、実施例では減衰量が落ち込まなくなっており、これら周波数帯での管の共鳴現象が良好に抑制されている。即ち、調整層を設けた実施例は、吸音構造が必要とする空間は比較例１と同じでありながら、調整層を持たない比較例１に比べ、低周波側の吸音特性が良くなっている。
また、実施例と比較例１を比べると、１３００Ｈｚを超える高周波側では比較例１の方が音響減衰量が大きくなっている。なお、実施例は、吸音材がない比較例２（図７のグラフでは点線で示す）に対し、ほぼすべての周波数領域で音響減衰量が高められている。特に、実施例は、広い周波数帯にわたって、音響減衰量が大きく谷状に落ち込む部分が生じず、管の共鳴現象が良好に抑制されている。
吸音構造体は、建物等に利用される吸音材として、あるいはダクトシステムの吸音材として使用でき、産業上の利用価値が高い。
１　　　吸音構造体
１１　　　　第１吸音材層
１２　　　　第２吸音材層
１３　　　　調整層
１３１　　　　　帯
１３２　　　　　隙間
５　　　ダクト部材

Claims (8)

  1. 積層構造を有する板状の吸音構造体であって、
    第１の吸音材層と、
    第１の吸音材層よりも音源側に配置される第２の吸音材層と、
    第１吸音材層と第２吸音材層の間に配置される調整層とを有し、
    調整層は、第１吸音材層および第２吸音材層の構成材料に比べ透気度が低く制限された低透気性材料により構成されており、
    調整層は、前記低透気性材料により形成された複数の帯が、所定の幅の隙間を隔てて並べられて構成されており、
    前記帯の幅が、第１吸音材層の厚みの２倍以上であり、
    前記帯により第１吸音材層と第２吸音材層が隔てられると共に、前記隙間の部分では、第１吸音材層と第２吸音材層が直接対向している
    吸音構造体。
  2. 調整層における帯の幅が、隙間の幅よりも大きくされた請求項１に記載の吸音構造体。
  3. 第２吸音材層の構成材料の透気度が、第１吸音材層の構成材料の透気度よりも小さくされた請求項２に記載の吸音構造体。
  4. 調整層における帯の幅が２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とされた請求項２に記載の吸音構造体。
  5. 前記複数の帯に、他の帯と帯の幅が異なるものが含まれている
    請求項２に記載の吸音構造体。
  6. 空気が通流するダクトの吸音構造であって、
    請求項１に記載の吸音構造体が、第１吸音材層の側がダクト壁面側となり、第２吸音材層の側がダクトの内部空間に面する側となるように、ダクトの内周面に取り付けられている、
    ダクトの吸音構造。
  7. ダクト内を通流する空気の流れ方向に対し、前記調整層の隙間が延在する方向が交差するようにされた、
    請求項６に記載のダクトの吸音構造。
  8. ダクト内に配置される吸音構造体の外形が、前記調整層の隙間が延在する方向で測った吸音構造体の長さが、調整層の帯の幅以下とされた、
    請求項６に記載のダクトの吸音構造。
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