(57)【要約】【課題】多孔質の酸化物セラミックからなる吸音部材において、強度と吸音効果に共に優れた吸音部材を提供する。【解決手段】連通気孔１０ｈを有する多孔質の酸化物セラミックからなる吸音部材１０であって、Si、P及びBの群から選ばれる１又はそれ以上の第１元素；Al、Ti、Zr、Cr及びアルカリ土類金属の群から選ばれる１又はそれ以上の第２元素；並びに、アルカリ金属からなる第３元素；をそれぞれ含む酸化物からなり、かつ第３元素の酸化物換算の割合が4.0〜22.0wt%である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通気孔を有する多孔質の酸化物セラミックからなる吸音部材であって、
Si、P及びBの群から選ばれる１又はそれ以上の第１元素；Al、Ti、Zr、Cr及びアルカリ土類金属の群から選ばれる１又はそれ以上の第２元素；並びに、アルカリ金属からなる第３元素；をそれぞれ含む酸化物からなり、
かつ前記第３元素の酸化物換算の割合が4.0〜22.0wt%である吸音部材。
【請求項２】
Al、Ti、Zr及びCrの酸化物換算の合計割合が18〜72wt%である請求項１に記載の吸音部材。
【請求項３】
前記吸音部材の表面から10〜15mmの深さにおける前記酸化物セラミックの骨格の幅が50μm以上である請求項１又は２に記載の吸音部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸音部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多孔質体の細孔に音を吸収させ、細孔の内壁との摩擦によって音を減衰させる吸音部材が知られている。
また、発泡材を含むセラミックスラリーを用い、セラミックの発泡焼結体を得る技術も開発されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005-42193号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、セラミックの多孔質体を吸音部材に用いた場合、孔の周囲の骨格の強度が低く、破損し易いという問題がある。一方、強度を向上させるために骨格を太く（気孔率を小さく）し過ぎると、吸音効果が低下することになる。
そこで、本発明は、多孔質の酸化物セラミックからなる吸音部材において、強度と吸音効果に共に優れた吸音部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の吸音部材は、連通気孔を有する多孔質の酸化物セラミックからなる吸音部材であって、Si、P及びBの群から選ばれる１又はそれ以上の第１元素；Al、Ti、Zr、Cr及びアルカリ土類金属の群から選ばれる１又はそれ以上の第２元素；並びに、アルカリ金属からなる第３元素；をそれぞれ含む酸化物からなり、かつ前記第３元素の酸化物換算の割合が4.0〜22.0wt%である。
【０００６】
この吸音部材によれば、特定の第１元素〜第３元素をそれぞれ含む酸化物からなり、かつ第３元素の割合を規定したので、該酸化物を焼成すると緻密化され、連通気孔の骨格、ひいては吸音部材の強度が向上する。これは、焼成の初期の低温時に、アルカリ金属からなる低融点の第３元素が溶融して低粘度の溶融ガラスを形成し、より高融点の第１元素及び第２元素の粒子が溶融ガラス内に毛管現象で凝集し、緻密化するものと考えられる。
又、第３元素の酸化物換算の割合が多過ぎないので、連通気孔が少なくなったり、気孔径の制御が困難になって吸音効果が低下することを抑制できる。
【０００７】
本発明の吸音部材において、Al、Ti、Zr及びCrの酸化物換算の合計割合が18〜72wt%であるとよい。
この吸音部材によれば、吸音部材の強度がさらに向上する。
【０００８】
本発明の吸音部材において、前記吸音部材の表面から10〜15mmの深さにおける前記酸化物セラミックの骨格の幅が50μm以上であるとよい。
この吸音部材によれば、吸音部材の強度がさらに向上する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、多孔質の酸化物セラミックからなる吸音部材において、強度と吸音効果に共に優れた吸音部材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る吸音部材の全体構成を示す断面斜視図である。
【図２】吸音部材の断面における部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る吸音部材１０の全体構成を示す断面斜視図、図２は図１の部分拡大図である。
図１において、吸音部材１０は、連通気孔１０ｈを有する多孔質の酸化物セラミックからなる。又、吸音部材１０は、連通気孔１０ｈの周囲に３次元網目状に酸化物セラミックの骨格１０ｂを有している。
そして、例えば方向Ａから吸音部材１０にガスが流れると、連通気孔１０ｈをガスが通過して吸音部材１０の反対側へ排出され、この際に吸音部材１０の多孔によって音が減衰され、吸音効果を発揮するようになっている。
【００１２】
吸音部材１０としては、例えば連通気孔を有するウレタンスポンジを鋳型とし、このスポンジにセラミック粒子及び有機溶媒等を含むスラリーを含浸させた後に焼成してスポンジを焼失させて製造することができる。スポンジが焼失することにより、スポンジ部分が空隙となり、残部が骨格となった連通気孔を有する、３次元網目構造をなす多孔質の酸化物セラミックとなる。
吸音部材１０の寸法は特に制限されないが、厚み方向で数ｍｍ以上とすることができる。
【００１３】
酸化物セラミックとしては、Si、P及びBの群から選ばれる１又はそれ以上の第１元素；Al、Ti、Zr、Cr及びアルカリ土類金属の群から選ばれる１又はそれ以上の第２元素；並びに、アルカリ金属からなる第３元素；をそれぞれ含む酸化物からなり、かつ第３元素の酸化物換算の割合が4.0〜22.0wt%であるものを用いる。
この組成の酸化物セラミックは、900〜1200℃で焼成すると緻密化され、骨格１０ｂ、ひいては吸音部材１０の強度が向上する。これは、焼成の初期の低温時に、アルカリ金属からなる低融点の第３元素が溶融して低粘度の溶融ガラスを形成し、より高融点の第１元素及び第２元素の粒子が溶融ガラス内に毛管現象で凝集し、緻密化するものと考えられる。
なお、「緻密」とは、骨格１０ｂの断面における気孔の面積割合が１０％以下であるものをいう。
【００１４】
従って、第３元素の酸化物換算の割合が4.0wt%未満であると、この緻密化の効果が乏しい。第３元素の酸化物換算の割合が22.0wt%を超えると、第３元素が多くなり過ぎて酸化物セラミック全体が低融点化し、さらに高融点の第１元素及び第２元素を溶融させる温度まで焼成した際に、骨格が曲がって多孔が埋まる。このため、連通気孔が少なくなったり、気孔径の制御が困難になり、吸音効果が低下する。
【００１５】
なお、「第３元素の酸化物換算の割合」とは、吸音部材１０を構成する酸化物セラミック全体の第１元素〜第３元素の酸化物換算した質量に対する、第３元素の酸化物換算した質量の割合である。
例えば、吸音部材１０が第１元素(Si)、第２元素(Al,Ca)、第３元素(Na)、及び他の成分xからなり、Si:20at%,Al:40at%,Ca:20at%,Na:15at%,x:5at%である場合、第１元素〜第３元素をそれぞれ酸化物（それぞれSiO2, Al2O3, CaO:, Na2O）に換算し、各酸化物の質量比を求める。
又、第１元素〜第３元素は通常は、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光分析でその原子割合(at%)を求め、上述の方法で第３元素の酸化物換算の割合を求める。
【００１６】
また、吸音部材１０の気孔率は、吸音効果および吸音部材１０の強度を考慮し、適宜調整可能である、
吸音部材１０の気孔率は、Ｘ線ＣＴ（コンピュータ断層撮影）による３次元構造解析を行い、画像処理より気孔率を算出する。なお、水銀圧入法で測定してもよい。
【００１７】
吸音部材１０において、Al、Ti、Zr及びCrの酸化物換算の合計割合が18〜72wt%であると、強度がさらに向上するので好ましい。酸化物換算の計算法は上述のとおりである。
上記合計割合が18wt%未満であると、骨格は緻密になるものの強度が低下する。上記合計割合が72w%を超えると、骨格が緻密にならずに骨格中に気孔が多く生じるため強度が低下する。
【００１８】
なお、「Al、Ti、Zr及びCrの合計割合」とは、吸音部材１０を構成する酸化物セラミック全体の第１元素〜第３元素の酸化物換算した質量に対する、Al、Ti、Zr及びCrの酸化物換算した質量の割合である。
【００１９】
図２に示すように、吸音部材１０の表面１０ａから10〜15mmの深さＬにおける骨格１０ｂの幅Ｄｍｉｎが50μm以上であると、強度がさらに向上するので好ましい。
【００２０】
幅Ｄｍｉｎを50μm以上とする方法としては、吸音部材１０を製造する際、スポンジに含浸させるスラリーの粘性を高くしたり、スラリーを含浸させたスポンジを焼失後の骨格に、スラリー塗布及び焼成を繰り返す方法が挙げられる。
【００２１】
なお、表面１０ａから10〜15mmの深さＬで幅Ｄｍｉｎを求める理由は、表面１０ａ近傍の骨格１０ｂは細くなる傾向にあり、吸音部材１０全体の骨格１０ｂの状態を反映し難いからである。
【００２２】
なお、幅Ｄｍｉｎは次のようにして測定する。まず、吸音部材１０の表面１０ａから10〜15mmの深さＬにおける断面ＳＥＭを、例えば測定視野１ｍｍ×１ｍｍの領域で１０点取得する。各領域の断面像につき、骨格１０ｂの最小値を画像解析で求め、１０点の領域について平均した値を幅Ｄｍｉｎに採用する。
【００２３】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、基体の材質等は上記実施形態に限定されない。基体の形状や大きさ等も限定されない。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２５】
連通気孔を有するウレタンスポンジを鋳型とし、このスポンジをセラミック粒子（アルミナ）及び有機溶媒を含むスラリーに含浸させた後に焼成し、スポンジを焼失させた。これにより、連通気孔を有する酸化物セラミックからなる吸音部材１０を製造した。吸音部材１０の寸法は、８０×８０×１００（ｍｍ）の直方体とした。
【００２６】
吸音部材１０の表面１０ａから10〜15mmの深さＬにおける骨格１０ｂの幅Ｄｍｉｎを上述の方法で測定した（図２参照）。
吸音部材１０の圧縮強度を、ＪＩＳ-Ｒ１６８１に準じて測定した。
吸音効果を２マイクロホン法で測定した。まず、配管内に、上流側から、スピーカ、第１マイク、吸音部材、第２マイクをこの順で配置した。
そして、スピーカを鳴動させ、第１マイクと第２マイクの集音した測定値の差から、吸音部材を通過した時の音の減少（ｄＢ）を測定し、吸音効果を評価した。
得られた結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１から明らかなように、第１元素〜第３元素をそれぞれ含む酸化物セラミックからなる各実施例の場合、強度に優れ、さらに吸音効果も向上した。
特に、Al、Ti、Zr及びCrの合計割合が18〜72wt%である実施例１１〜１５の場合、他の実施例１〜１０に比べ、強度がより一層優れていた。
酸化物セラミックの骨格の幅が50μm以上である実施例１６〜２１の場合、他の実施例１〜１５に比べ、吸音部材の強度がより一層優れていた。
【００２９】
一方、酸化物セラミックが第１元素、第２元素、第３元素のいずれかを含まない比較例１〜３の場合、強度が低下した。
【符号の説明】
【００３０】
１０    吸音部材
１０ｂ    骨格
１０ｈ    連通気孔
Ｌ    吸音部材の表面から10〜15mmの深さ
【図１】
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【図２】
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