(57)【要約】      （修正有）【課題】製造工程及び組み付け工程の煩雑化を招くことなく、開口部の面積を小さくしてヘルムホルツ共鳴周波数を低減することによる防音効果の向上を可能としたヘルムホルツ共鳴器を備える防音装置を提供する。【解決手段】防音装置１０は、ヘルムホルツ共鳴空間１４を形成する壁部と、ヘルムホルツ共鳴空間１４の一部分を外部に連通させるように壁部に設けられた開口部２０と、を有するヘルムホルツ共鳴器１２を備える。壁部は、防音カバー１６と、音源部材４と、防音カバー１６と音源部材４との間に介在する支持部材１８とよって構成されている。開口部２０は、支持部材１８に形成された少なくとも１つの連通孔である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘルムホルツ共鳴空間を形成する壁部と、
前記ヘルムホルツ共鳴空間の一部分を外部に連通させるように前記壁部に設けられた開口部と、
を有するヘルムホルツ共鳴器を備える防音装置であって、
前記壁部は、防音カバーと、音源部材と、前記防音カバーと前記音源部材との間に介在する支持部材とによって構成されており、
前記開口部は、前記支持部材に形成された少なくとも１つの連通孔である
ことを特徴とする防音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、防音装置に関し、より詳細には、ヘルムホルツ共鳴を利用した防音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ヘルムホルツ共鳴器を備える防音装置が開示されている。このヘルムホルツ共鳴器は、空洞（ヘルムホルツ共鳴空間）の一部分を外部に連通させる開口部を備えている。この共鳴空間内には、防音対象である発音部位（音源）が配置されている。このように構成されたヘルムホルツ共鳴器によれば、音源をヘルムホルツ共鳴器の内側に存在させることにより、次のような効果が得られる。すなわち、ヘルムホルツ共鳴周波数よりも高い周波数の音が発生した場合、ヘルムホルツ共鳴器の開口部の空気の慣性効果によって、共鳴空間内の音がその外部に伝播しにくくなる。その結果、ヘルムホルツ共鳴周波数よりも高周波側に位置する広い周波数帯域において防音効果を発揮できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１４４０７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の構成を有するヘルムホルツ共鳴器によれば、ヘルムホルツ共鳴周波数を低減することにより、防音効果を得られる高周波数帯域を拡大することができる。ヘルムホルツ共鳴器の開口部の面積を小さくすることは、ヘルムホルツ共鳴周波数の低減に繋がる。特許文献１には、ヘルムホルツ共鳴器を構成する壁部に相当する音源部材及び防音カバーの両者の隙間を利用して開口部が設けられた例が開示されている。ここで、音源部材の表面形状は、実際には複雑である場合が多い。このため、開口部の面積を小さくするためには、例えば次のような要求がある。すなわち、音源部材の表面形状に沿った複雑な形状に高精度で防音カバーを形成しつつ、かつ、防音カバーと音源部材との間の意図した隙間を維持できるように防音カバーを設置することが要求される。このことは、防音装置の製造工程及び組み付け工程の煩雑化を招く恐れがあり、また、コストの増加にも繋がる。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造工程及び組み付け工程の煩雑化を招くことなく、開口部の面積を小さくしてヘルムホルツ共鳴周波数を低減することによる防音効果の向上を可能としたヘルムホルツ共鳴器を備える防音装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る防音装置は、ヘルムホルツ共鳴空間を形成する壁部と、前記ヘルムホルツ共鳴空間の一部分を外部に連通させるように前記壁部に設けられた開口部と、を有するヘルムホルツ共鳴器を備える。前記壁部は、防音カバーと、音源部材と、前記防音カバーと前記音源部材との間に介在する支持部材とによって構成されている。前記開口部は、前記支持部材に形成された少なくとも１つの連通孔である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、防音カバーと音源部材との間に介在する支持部材に形成される少なくとも１つの連通孔の形状の選定によって、ヘルムホルツ共鳴器の開口部の面積を高い自由度で設定できるようになる。このため、開口部の面積を小さくすることによるヘルムホルツ共鳴周波数の低減を容易に行えるようになる。また、このような支持部材を利用することで、防音カバーと音源部材との隙間を適切に管理するために必要な製造上及び組み付け上の工数を削減しつつ、開口部の面積を適切に設定できるようになる。このように、本発明によれば、製造工程及び組み付け工程の煩雑化を招くことなく、開口部の面積を小さくしてヘルムホルツ共鳴周波数を低減することによる防音効果の向上を可能としたヘルムホルツ共鳴器を備える防音装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明において前提とする防音原理を利用するヘルムホルツ共鳴器の形状例を模式的に表した断面図である。
【図２】図１に示すヘルムホルツ共鳴器による防音効果を説明するためのグラフである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る防音装置が備えるヘルムホルツ共鳴器の構成を模式的に表した断面図である。
【図４】図３中に示す矢視Ａの方向からヘルムホルツ共鳴器を見た図である。
【図５】図３、４に示すヘルムホルツ共鳴器による防音効果を説明するためのグラフである。
【図６】本発明に係るヘルムホルツ共鳴器の開口部（連通孔）の他の形状例を説明するための模式図である。
【図７】本発明に係るヘルムホルツ共鳴器の開口部（連通孔）の他の形状例を説明するための模式図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る防音装置が備えるヘルムホルツ共鳴器の構成を模式的に表した断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る防音装置が備えるヘルムホルツ共鳴器の構成を模式的に表した断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る防音装置が備えるヘルムホルツ共鳴器の構成を模式的に表した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ただし、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１０】
［前提とするヘルムホルツ共鳴器の防音原理］
図１は、本発明において前提とする防音原理を利用するヘルムホルツ共鳴器の形状例を模式的に表した断面図である。図１に示すヘルムホルツ共鳴器１は、その共鳴空間（ヘルムホルツ共鳴空間）２を形成する壁部として、防音カバー３と音源部材４（例えば、内燃機関のシリンダヘッド又はシリンダブロック）とを利用している。すなわち、ヘルムホルツ共鳴器１では、共鳴空間２を形成する壁部の一部が音源部材４によって構成されている。また、ヘルムホルツ共鳴器１は、共鳴空間２の一部分を外部に連通させるための開口部５を備えている。なお、共鳴空間２を形成する壁部の一部ではなく、その全体が音源部材によって構成されてもよい。
【００１１】
より詳細には、図１に示す一例では、防音カバー３は、音源部材４に対向する底部が開口した直方体形状を有しているものとする。そして、この例では、開口部５は、防音カバー３の縁部３ａと音源部材４との隙間を利用して形成されている。防音カバー３を音源部材４の上に設置するために、縁部３ａの一部は、音源部材４と接するように延長されていてもよい。或いは、防音カバー３は、縁部３ａの全体が音源部材４から隙間を介して離れるように支持部材（図示省略）によって支持されていてもよい。
【００１２】
ヘルムホルツ共鳴器１の共鳴周波数（ヘルムホルツ共鳴周波数）ｆ０は、以下の（１）式によって特定される。
ｃ：音速
Ｖ：ヘルムホルツ共鳴器（共鳴空間）の容積
Ｓ：開口部の面積（開口部の軸方向に垂直な開口面積）
Ｌ：開口部の長さ
δ：開口端補正係数（ヘルムホルツ共鳴器の形状に応じて定まる補正値であり、実験的に求められる値）
【数１】
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【００１３】
図２は、図１に示すヘルムホルツ共鳴器１による防音効果を説明するためのグラフである。図２は、ヘルムホルツ共鳴器１の入力周波数（音源部材４からの放射音の周波数（Ｈｚ））と、防音カバー性能（当該放射音の増幅率（ｄＢ））との関係を示している。ヘルムホルツ共鳴器１では、共鳴空間２に入力された放射音の共鳴は共鳴周波数ｆ０において発生する。このため、図２に示すように、放射音は、共鳴周波数ｆ０をピークとしてその近傍の周波数帯域において増幅される。その一方で、当該周波数帯域よりも高い高周波数帯域では、増幅率は、０ｄＢを下回り、かつ、入力される放射音の周波数が高いほど低下する。これは、上記の高周波数帯域においては、開口部５内の空気の慣性効果によって、ヘルムホルツ共鳴器１の内側（すなわち、共鳴空間２内）の放射音がヘルムホルツ共鳴器１の外側に伝播しにくくなるためである。
【００１４】
したがって、上述の防音原理を利用するヘルムホルツ共鳴器１によれば、共鳴周波数及びその近傍の狭い周波数帯域でしか防音効果が得られない一般的なヘルムホルツ共鳴器（例えば、特開２００１−０４１０２０号公報に記載）と比べて、より広い周波数帯域で防音効果を得ることができる。なお、本発明において前提とする防音原理を利用するヘルムホルツ共鳴器の詳細については、国際公開第２０１２／１４４０７８号に記載されている。
【００１５】
実施の形態１．
上述の図２に示す関係から、ヘルムホルツ共鳴周波数ｆ０を低減することにより、防音効果を得られる高周波数帯域を拡大できることが分かる。そして、上記（１）式によれば、ヘルムホルツ共鳴器の開口部の面積Ｓを小さくすることは、ヘルムホルツ共鳴周波数ｆ０の低減に繋がることが分かる。実施の形態１の防音装置１０は、ヘルムホルツ共鳴周波数ｆ０の低減を容易とするために、以下に説明するように構成されている。
【００１６】
（ヘルムホルツ共鳴器の構成例）
図３は、本発明の実施の形態１に係る防音装置１０が備えるヘルムホルツ共鳴器１２の構成を模式的に表した断面図である。図４は、図３中に示す矢視Ａの方向からヘルムホルツ共鳴器１２を見た図である。
【００１７】
図３に示すように、ヘルムホルツ共鳴器１２の共鳴空間（ヘルムホルツ共鳴空間）１４を形成する壁部は、防音カバー１６、音源部材４と、支持部材１８とによって構成されている。図３に示す形状例では、防音カバー１６は、音源部材４に対向する底部が開口した直方体形状を有しているものとする。
【００１８】
支持部材１８は、図３、４に示すように、防音カバー１６と音源部材４との間に介在している。換言すると、支持部材１８は、防音カバー１６と音源部材４との隙間を塞ぐように設置されている。ただし、支持部材１８には、複数の連通孔２０が形成されている。これらの連通孔２０は、ヘルムホルツ共鳴空間１４とその外部とを連通させる貫通孔として形成されている。
【００１９】
上記のように構成されたヘルムホルツ共鳴器１２においては、支持部材１８に形成された複数の連通孔２０は、ヘルムホルツ共鳴空間１４の一部分を外部に連通させるためのヘルムホルツ共鳴器１２の「開口部」に相当する。なお、連通孔２０の断面積及び数は、特に限定されず、ヘルムホルツ共鳴周波数ｆ０を所望の値に設定するために必要な断面積及び数（少なくとも１つ）に決定されればよい。
【００２０】
付け加えると、防音カバー１６と音源部材４とは、例えば、支持部材１８を介してボルトにより締結されてもよいし、或いは、支持部材１８を介して接着剤を用いて固定されてもよい。
【００２１】
（効果）
ここで、音源部材の表面形状は、実際には複雑である場合が多い。このため、例えば図１に示すヘルムホルツ共鳴器１のように、ヘルムホルツ共鳴器を構成する壁部にそれぞれ相当する音源部材と防音カバーとの隙間を利用して開口部が設けられる例において開口部の面積を小さくするためには、例えば次のような要求がある。すなわち、音源部材の表面形状に沿った複雑な形状に高精度で防音カバーを形成しつつ、かつ、防音カバーと音源部材との間の意図した隙間を維持できるように防音カバーを設置することが要求される。このことは、防音装置の製造工程及び組み付け工程の煩雑化を招く恐れがあり、また、コストの増加にも繋がる。
【００２２】
上記の課題に対し、ヘルムホルツ共鳴器１２の開口部としての機能を有する支持部材１８を防音カバー１６と音源部材４との間に備える本実施形態の防音装置１０によれば、防音カバー１６と音源部材４との隙間を適切に管理するために必要な製造上及び組み付け上の工数を削減しつつ、次のような効果が得られる。すなわち、連通孔２０の断面積及び数を適切に設定するだけで、所望の低いヘルムホルツ共鳴周波数ｆ０が得られるように開口部の面積Ｓを高い自由度で小さくすることが可能となる。
【００２３】
図５は、図３、４に示すヘルムホルツ共鳴器１２による防音効果を説明するためのグラフである。なお、ここでは、図１に示すヘルムホルツ共鳴器１と図３に示すヘルムホルツ共鳴器１２との間で、ヘルムホルツ共鳴空間の容積Ｖ及び開口部の面積Ｓは同じであるものとする。
【００２４】
上述のように、本実施形態のヘルムホルツ共鳴器１２によれば、開口部の面積Ｓの低減によってヘルムホルツ共鳴周波数ｆ０の低減が可能となる。これにより、例えば図５に示すように、図１に示すヘルムホルツ共鳴器１と比べて、防音効果が得られる高周波数帯域を拡大できるようになる。換言すると、同等の防音性能を確保することを考えた場合、本実施形態によれば、ヘルムホルツ共鳴空間の縮小によるヘルムホルツ共鳴器の小型化が可能となる。
【００２５】
付け加えると、上述のように、ボルトによる締結又は接着剤の利用等によって防音カバー１６と音源部材４とを支持部材１８を介して固定しておくことにより、支持部材１８を利用して防音カバー１６を安定的に保持できるようになる。これにより、音源部材４に対する防音カバー１６と音源部材４の干渉（接触）を抑制できる。
【００２６】
（ヘルムホルツ共鳴器の開口部（連通孔）の他の形成例）
本発明に係る防音装置が備えるヘルムホルツ共鳴器の開口部（連通部）は、図４に示すような貫通孔形状のものに限られず、例えば、以下の図６又は図７に示すように形成されてもよい。
【００２７】
図６は、本発明に係るヘルムホルツ共鳴器の開口部（連通孔）の他の形状例を説明するための模式図である。図６に示す支持部材３０は、ヘルムホルツ共鳴空間１４とその外部とを連通させる複数の連通孔３２を伴う波型形状に形成されている。付け加えると、この例では、全周が支持部材１８によって覆われている連通孔（図４）とは異なり、連通孔３２は、防音カバー１６又は音源部材４と支持部材３０との間に生じる空間を利用して形成されている。本発明に係る「開口部」は、このような支持部材３０とともに形成された連通孔３２であってもよい。
【００２８】
図７は、本発明に係るヘルムホルツ共鳴器の開口部（連通孔）の他の形状例を説明するための模式図である。図７に示す支持部材４０は、ヘルムホルツ共鳴空間１４とその外部とを連通させる複数の連通孔４２を伴う段付き形状に形成されている。付け加えると、この例の連通孔４２も、図６に示す連通孔３２と同様に、防音カバー１６又は音源部材４と支持部材４０との間に生じる空間を利用して形成されている。本発明に係る「開口部」は、このような支持部材４０とともに形成された連通孔４２であってもよい。
【００２９】
また、本発明に係る「開口部」を伴う支持部材の材質は、特に限定されないが、例えば、ヘルムホルツ共鳴空間とその外部とを連通させる箇所（連通孔）を少なくとも１つ有する発泡材で形成されてもよい。
【００３０】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る防音装置５０が備えるヘルムホルツ共鳴器５２の構成を模式的に表した断面図である。図８に示すヘルムホルツ共鳴器５２の共鳴空間５４を構成する壁部は、音源部材５６と防音カバー５８と支持部材６０とによって構成されている。
【００３１】
上述した実施の形態１のヘルムホルツ共鳴器１２では、ヘルムホルツ共鳴空間１４を構成する壁部の１つの面が音源部材４を利用して形成されている。これに対し、本実施形態のヘルムホルツ共鳴器５２では、音源部材５６の隅部を利用して、当該壁部の２つの面が音源部材７６によって形成されている。支持部材６０には、実施の形態１の連通孔２０と同様の連通孔６２が形成されている。
【００３２】
付け加えると、図８に示す一例では、防音カバー５８は、図８中に示す断面形状で図８の紙面に垂直な方向に延びるように形成されている。そして、図８の紙面に垂直な方向における防音カバー５８のそれぞれの端部は、防音カバー５８の他の部位（図示省略）によって共鳴空間５４を塞ぐように形成されているものとする。
【００３３】
以上のように構成されたヘルムホルツ共鳴器５２によっても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る防音装置７０が備えるヘルムホルツ共鳴器７２の構成を模式的に表した断面図である。図９に示すヘルムホルツ共鳴器７２の共鳴空間７４を構成する壁部は、音源部材７６と、平板状の防音カバー７８と、支持部材８０とによって構成されている。より詳細には、ヘルムホルツ共鳴器７２では、音源部材７６のリブ７６ａをも利用して、当該壁部の３つの面が音源部材７６によって形成されている。支持部材８０には、実施の形態１の連通孔２０と同様の連通孔８２が形成されている。
【００３５】
付け加えると、図９に示す一例では、防音カバー７８は、図９中に示す断面形状で図９の紙面に垂直な方向に延びるように形成されている。そして、図９の紙面に垂直な方向における防音カバー７８のそれぞれの端部は、防音カバー７８の他の部位（図示省略）によって共鳴空間７４を塞ぐように形成されているものとする。
【００３６】
以上のように構成されたヘルムホルツ共鳴器７２によっても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００３７】
実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４に係る防音装置９０が備えるヘルムホルツ共鳴器９２の構成を模式的に表した断面図である。図１０に示すヘルムホルツ共鳴器９２の共鳴空間９４を構成する壁部は、音源部材９６（リブ９６ａを含む）と、平板状の防音カバー９８と、支持部材１００とによって構成されている。より詳細には、このヘルムホルツ共鳴器９２は、以下の点において、図９に示すヘルムホルツ共鳴器７２と相違している。すなわち、ヘルムホルツ共鳴器７２では、支持部材８０は、平板状の防音カバー９８の長手方向において、防音カバー７８と音源部材７６との間に介在している。これに対し、ヘルムホルツ共鳴器９２では、支持部材１００は、平板状の防音カバー９８の厚さ方向において、防音カバー９８と音源部材９６との間に介在している。また、支持部材１００には、実施の形態１の連通孔２０と同様の連通孔１０２が形成されている。
【００３８】
付け加えると、図１０に示す一例では、防音カバー９８は、図１０中に示す断面形状で図１０の紙面に垂直な方向に延びるように形成されている。そして、図１０の紙面に垂直な方向における防音カバー９８のそれぞれの端部は、防音カバー９８の他の部位（図示省略）によって共鳴空間９４を塞ぐように形成されているものとする。
【００３９】
以上のように構成されたヘルムホルツ共鳴器７２によっても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
以上説明した各実施の形態に記載の例及び他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１、１２、５２、７２、９２  ヘルムホルツ共鳴器
２、１４、５４、７４、９４  ヘルムホルツ共鳴空間
３、１６、５８、７８、９８  防音カバー
４、５６、７６、９６  音源部材
５  開口部
１０、５０、７０、９０  防音装置
１８、３０、４０、６０、８０、１００  支持部材
２０、３２、４２、６２、８２、１０２  連通孔（開口部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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