(57)【要約】【課題】  ヘルムホルツ共鳴器の計算上の共鳴周波数ｆと、実際の吸音材の吸音率測定から得られた実測の共鳴周波数ｆ０とのずれが少ない吸音材を提供する。【解決手段】  セルを備える吸音材であって、上記セルは、上壁部、側壁部及び底壁部から構成されており、さらに、上記上壁部、上記側壁部及び上記底壁部に囲まれた空洞部を有し、上記上壁部には、開口するくび部が形成されており、上記空洞部は、上記くび部を介して外部に接続されており、上記セルを、上記空洞部の平面視形状の重心を通るように、かつ、断面積が最大になるように、縦方向に切断した断面において、上記断面の鉛直方向をｙ軸とし、上記断面の水平方向をｘ軸として算出した上記断面のｙ軸に関する断面２次モーメントをＩ（ｍ４）とし、上記吸音材の材料の弾性率をＥ（Ｎ／ｍ２）とした際に、断面２次モーメントＩと弾性率Ｅとの積が０．５〜１５０Ｎ・ｍ２となることを特徴とする吸音材。【選択図】  図１
2019152837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルを備える吸音材であって、
前記セルは、上壁部、側壁部及び底壁部から構成されており、さらに、前記上壁部、前記側壁部及び前記底壁部に囲まれた空洞部を有し、
前記上壁部には、開口するくび部が形成されており、
前記空洞部は、前記くび部を介して外部に接続されており、
前記セルを、前記空洞部の平面視形状の重心を通るように、かつ、断面積が最大になるように、縦方向に切断した断面において、
前記断面の鉛直方向をｙ軸とし、前記断面の水平方向をｘ軸として算出した前記断面のｙ軸に関する断面２次モーメントをＩ（ｍ４）とし、
前記吸音材の材料の弾性率をＥ（Ｎ／ｍ２）とした際に、
断面２次モーメントＩと弾性率Ｅとの積が０．５〜１５０Ｎ・ｍ２となることを特徴とする吸音材。
【請求項２】
前記吸音材は、前記セルを複数個備える請求項１に記載の吸音材。
【請求項３】
前記吸音材の材料は、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂である請求項１又は２に記載の吸音材。
【請求項４】
前記空洞部の平面視形状は略正多角形又は略円である請求項１〜３のいずれかに記載の吸音材。
【請求項５】
前記吸音材の高さは、８〜３０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸音材。
【請求項６】
前記くび部の円相当径をｄ、長さをＬ、開口面積をＳとし、
前記空洞部の体積をＶとした場合に、
以下の式（１）により求められたｆ（Ｈｚ）について８００（Ｈｚ）≦ｆ≦２０００（Ｈｚ）が成り立つ請求項１〜５のいずれか１項に記載の吸音材。
【数１】
2019152837.tif 000006
（式（１）中、音速ｃは３４０００ｃｍ／ｓｅｃである。）
【請求項７】
前記くび部は円柱状である請求項１〜６のいずれか１項に記載の吸音材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の吸音材を備えることを特徴とする車両用部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸音材及び車両用部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両は、車両から発生する振動あるいは音源となる騒音とロードノイズ、タイヤパターンノイズ、風切音等の車両以外から発生する騒音が車室内に伝播される。伝播される騒音は、様々な場所から伝播し、走行状態、気温や気候、路面状態等の外的要因によっても、騒音の大きさや周波数も変化する。これらの騒音に対して、車両では、車室内、エンジン、エンジンルーム、ボディ等において、制振材、遮音材、吸音材を組み合わせることで防音対策が行われている。
【０００３】
防音対策の一つとして挙げられるのは、ヘルムホルツ共鳴器を有する吸音材であり、防音対策をする周波数に合わせて、くび部の大きさおよび空洞部の大きさを調整させて、吸音を行なっている。
【０００４】
特許文献１には、発泡成形により成形された柔軟な多孔質発泡体に、一方の面に開口するくび部と、該くび部に連結され、該くび部よりも大きな断面積を持つ空洞部からなる多数のヘルムホルツ共鳴器を有する吸音材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２６０５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１に記載された吸音材には、ヘルムホルツ共鳴器と呼ばれる孔が形成されている。
【０００７】
ヘルムホルツ共鳴器を有する吸音材では、くび部の大きさと空洞部の大きさより、共鳴周波数ｆを算出することができる。逆にいえば、くび部の大きさと空洞部の大きさを制御することにより、共鳴周波数ｆを制御することができる。
しかし、所望の共鳴周波数ｆが得られるように設計された吸音材を用いて、垂直入射法により測定すると、吸音率から得られた実測の共鳴周波数ｆ０が、設計された形状から算出される共鳴周波数ｆとずれることがあった。このようなずれが生じると、想定された防音対策ができないこととなる。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされた発明であり、本発明は、ヘルムホルツ共鳴器の計算上の共鳴周波数ｆと、実際の吸音材の吸音率測定から得られた実測の共鳴周波数ｆ０とのずれが少ない吸音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】
【０００９】
本発明者らは、ヘルムホルツ共鳴器を有する吸音材において、計算上の共鳴周波数ｆと、実測の共鳴周波数ｆ０とがずれる原因が、ヘルムホルツ共鳴器を通過する音に対して、ヘルムホルツ共鳴器が振動で変形しやすいことに起因することを見出した。すなわち、特許文献１に記載のヘルムホルツ共鳴器は、発泡成形により成形された柔軟な多孔質発泡体により形成されているため、ヘルムホルツ共鳴器を通過する音により、ヘルムホルツ共鳴器のくび部が振動して変形し、所定のくび径よりも広がり、吸音作用が低下するので、実際の共鳴周波数ｆ０が大きくなってしまうことが原因であることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明の吸音材は、セルを備える吸音材であって、上記セルは、上壁部、側壁部及び底壁部から構成されており、さらに、上記上壁部、上記側壁部及び上記底壁部に囲まれた空洞部を有し、上記上壁部には、開口するくび部が形成されており、上記空洞部は、上記くび部を介して外部に接続されており、上記セルを、上記空洞部の平面視形状の重心を通るように、かつ、断面積が最大になるように、縦方向に切断した断面において、上記断面の鉛直方向をｙ軸とし、上記断面の水平方向をｘ軸として算出した上記断面のｙ軸に関する断面２次モーメントをＩ（ｍ４）とし、上記吸音材の材料の弾性率をＥ（Ｎ／ｍ２）とした際に、断面２次モーメントＩと弾性率Ｅとの積が０．５〜１５０Ｎ・ｍ２となることを特徴とする。
【００１１】
本発明の吸音材は、上壁部、側壁部及び底壁部から構成されるセルを備えている。
上記セルは、さらに、上壁部、側壁部及び底壁部に囲まれた空洞部を有し、上壁部には、開口するくび部が形成されており、空洞部は、くび部を介して外部に接続されている。
このようなセルはヘルムホルツ共鳴器として機能する。
【００１２】
本発明の吸音材では、断面２次モーメントＩと、弾性率Ｅとの積が０．５〜１５０Ｎ・ｍ２である。そのため、吸音材のヘルムホルツ共鳴器が音の振動により変形しにくく、ヘルムホルツ共鳴器の計算上の共鳴周波数ｆと、実測の共鳴周波数ｆ０とがずれにくくなる。
断面２次モーメントＩと、弾性率Ｅとの積が０．５Ｎ・ｍ２未満であると、吸音材のヘルムホルツ共鳴器が音の振動により変形しやすくなり、ヘルムホルツ共鳴器の計算上の共鳴周波数ｆと、実測の共鳴周波数ｆ０とがずれやすくなる。
また、断面２次モーメントＩと、弾性率Ｅとの積が１５０Ｎ・ｍ２を超える吸音材のヘルムホルツ共鳴器では、音の吸収性能が不十分となり、ヘルムホルツ共鳴器の計算上の共鳴周波数ｆと、実測の共鳴周波数ｆ０とがずれやすくなる。
なお、本明細書において弾性率Ｅは、ＪＩＳ  Ｋ７１６１−１９９４（ＩＳＯ  ５２７１：１９９３）に基づく弾性率を意味する。
【００１３】
本発明の吸音材は、上記セルを複数個備えていてもよい。
吸音材が複数のセルを備えると吸音性能が向上する。
なお、本発明の吸音材がセルを複数個備える場合、断面２次モーメントＩは１つのセルを基準に算出する。
【００１４】
本発明の吸音材では、上記吸音材の材料は、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂であることが望ましい。
これらの樹脂は、硬く本発明の吸音材の材料として適している。
【００１５】
本発明の吸音材では、上記空洞部の平面視形状は略正多角形又は略円であることが望ましい。
空洞部の平面視形状が略正多角形又は略円であると、形状に異方性がないため、吸音特性を得るには有利である。
【００１６】
本発明の吸音材では、上記吸音材の高さは、８〜３０ｍｍであることが望ましい。
吸音材の高さがこの範囲であると、狭い隙間にも吸音材を配置することができる。
また、上記の通り本発明の吸音材は変形しにくい。そのため、このような高さの吸音材であっても充分な強度となる。
【００１７】
本発明の吸音材では、上記くび部の円相当径をｄ、長さをＬ、開口面積をＳとし、上記空洞部の体積をＶとした場合に、以下の式（１）により求められたｆ（Ｈｚ）について８００（Ｈｚ）≦ｆ≦２０００（Ｈｚ）が成り立つことが望ましい。
【００１８】
【数１】
2019152837.tif 000003
（式（１）中、音速ｃは３４０００ｃｍ／ｓｅｃである。）
【００１９】
上記式（１）が成り立つ場合、本発明の吸音材は、人が不快に感じる５００〜２０００Ｈｚの周波数領域の音を好適に吸収することができる。
【００２０】
なお、円相当径とはくび部を長さ方向に対して垂直な方向に切断した際のくび部の断面積を、同面積の真円に置き換えた場合の直径である。くび部が真円の場合にはその直径をそのまま円相当径とすればよい。
【００２１】
本発明の吸音材では、上記くび部は円柱状であることが望ましい。
くび部が円柱状であると、吸音特性に異方性がないため有利である。
【００２２】
本発明の車両用部品は、本発明の吸音材を備えることを特徴とする。
本発明の吸音材は防音性能に優れるため、車両用部品として優れる。
本発明の吸音材を備える車両用部品としては、嵩上げ材、仕切り部材、ラゲッジボックス等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の吸音材の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、本発明の吸音材の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、空洞部の平面視形状が略楕円である本発明の吸音材の一例を模式的に示す平面図である。
【図５】図５は、空洞部の平面視形状が略正六角形である本発明の吸音材の一例を模式的に示す平面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、セルを複数個備える本発明の吸音材の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の吸音材が配置される部位の一例を模式的に示す説明図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）における破線部で示す領域の部分拡大図である。
【図８】図８は、吸音材に対する垂直入射吸音率の測定装置を模式的に示す説明図である。
【００２４】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明について具体的に説明する。本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
【００２５】
本発明の吸音材は、セルを備える吸音材であって、上記セルは、上壁部、側壁部及び底壁部から構成されており、さらに、上記上壁部、上記側壁部及び上記底壁部に囲まれた空洞部を有し、上記上壁部には、開口するくび部が形成されており、上記空洞部は、上記くび部を介して外部に接続されており、上記セルを、上記空洞部の平面視形状の重心を通るように、かつ、断面積が最大になるように、縦方向に切断した断面において、上記断面の鉛直方向をｙ軸とし、上記断面の水平方向をｘ軸として算出した上記断面のｙ軸に関する断面２次モーメントをＩ（ｍ４）とし、上記吸音材の材料の弾性率をＥ（Ｎ／ｍ２）とした際に、断面２次モーメントＩと弾性率Ｅとの積が０．５〜１５０Ｎ・ｍ２となることを特徴とする。
なお、本発明の吸音材における「セル」は、ヘルムホルツ共鳴器として機能するので、以下の説明では、「ヘルムホルツ共鳴器」とも記載する。
【００２６】
本発明の吸音材は、ヘルムホルツ共鳴器（セル）は上壁部、側壁部及び底壁部から構成されている。
上記ヘルムホルツ共鳴器は、さらに、上壁部、側壁部及び底壁部に囲まれた空洞部を有し、上壁部には、開口するくび部が形成されており、空洞部は、くび部を介して外部に接続されている。
【００２７】
本発明の吸音材では、断面２次モーメントＩと、弾性率Ｅとの積が０．５〜１５０Ｎ・ｍ２である。そのため、吸音材のヘルムホルツ共鳴器が音の振動により変形しにくく、ヘルムホルツ共鳴器の計算上の共鳴周波数ｆと、実測の共鳴周波数ｆ０とがずれにくくなる。
断面２次モーメントＩと、弾性率Ｅとの積が０．５Ｎ・ｍ２未満であると、吸音材のヘルムホルツ共鳴器が音の振動によりが変形しやすくなり、ヘルムホルツ共鳴器の計算上の共鳴周波数ｆと、実測の共鳴周波数ｆ０とがずれやすくなる。
断面２次モーメントＩと、弾性率Ｅとの積が１５０Ｎ・ｍ２を超える吸音材のヘルムホルツ共鳴器では、音の吸収性能が不充分となり、ヘルムホルツ共鳴器の計算上の共鳴周波数ｆと、実測の共鳴周波数ｆ０とがずれやすくなる。
さらに、吸音材としても大きくなりすぎる、及び／又は、硬くなりすぎて扱いにくくなる。
また、本発明の吸音材では、断面２次モーメントＩと、弾性率Ｅとの積が１〜５０Ｎ・ｍ２であることが望ましく、３〜２０Ｎ・ｍ２であることがより望ましい。
【００２８】
本発明の吸音材における断面２次モーメントＩは、従来から公知の方法により算出することができる。
なお、本発明の吸音材における断面２次モーメントＩは吸音材の縦断面を基準に算出する。
また、断面２次モーメントＩを算出する際の断面にくび部が存在している場合、くび部は、吸音材を構成する材料で埋まっているものとして計算を行う。
【００２９】
以下に、本発明の吸音材における断面２次モーメントの算出方法を例示する。
図１は、本発明の吸音材の一例を模式的に示す斜視図である。
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００３０】
図１に示すように、吸音材１は、セル１０を備える。
また、セル１０は、上壁部１１、側壁部１２及び底壁部１３から構成され、さらに、上壁部１１、側壁部１２及び底壁部１３に囲まれた空洞部２０を有する。
さらに、上壁部１１には、開口するくび部３０が形成されている。そして、空洞部２０は、くび部３０を介して外部に接続されている。
そのため、セル１０は、ヘルムホルツ共鳴器として機能する。
【００３１】
吸音材１の断面２次モーメントＩは、図２に示すような、空洞部２０の平面視形状の重心を通るように、かつ、断面積が最大になるように、縦方向に切断した断面に基づき算出する。
なお、吸音材１の断面２次モーメントＩは、鉛直方向をｙ軸とし、水平方向をｘ軸とした場合のｙ軸に関する断面２次モーメントのことを意味する。
【００３２】
ここで、図２に示すように、吸音材１の外形部２の高さをＨ２とし、幅をＷ２とする。また、空洞部２０の高さをＨ２０とし、幅をＷ２０とする。
外形部２の断面２次モーメントをＩ２とし、空洞部の断面２次モーメントをＩ２０とすると、断面２次モーメントＩ２はＨ２３×Ｗ２／１２と算出することができ、断面２次モーメントＩ２０は、Ｈ２０３×Ｗ２０／１２と算出することができる。
さらに、外形部２の重心と、空洞部２０の重心とは一致しているので、吸音材１の重心も一致する。そのため、吸音材１の断面２次モーメントＩ１は、断面２次モーメントＩ２から断面２次モーメントＩ２０を引くことにより算出することができる。
【００３３】
次に、吸音材の外形部の重心と、空洞部の重心とがずれる場合の吸音材の断面２次モーメントについて説明する。
図３は、本発明の吸音材の別の一例を模式的に示す断面図である。
図３に示すように、吸音材１０１は、セル１１０を備える。
また、セル１１０は、上壁部１１１、側壁部１１２及び底壁部１１３から構成され、さらに、上壁部１１１、側壁部１１２及び底壁部１１３に囲まれた空洞部１２０を有する。
さらに、上壁部１１１には、開口するくび部１３０が形成されている。そして、空洞部１２０は、くび部１３０を介して外部に接続されている。
また、外形部１０２の重心は、符号Ｚ１０２で示される位置にあり、空洞部１２０の重心は、符号Ｚ１２０で示され、重心Ｚ１０２よりも高い位置にある。
また、吸音材１０１の重心は、符号Ｚ１０１で示される位置にあり、これらの重心は一直線上に並んでいる。
すなわち、吸音材１０１において、空洞部１２０は上方にずれている。なお、重心の位置は、従来公知の方法により算出することができる。
【００３４】
このように、外形部１０２の重心Ｚ１０２と、空洞部１２０の重心Ｚ１２０とがずれる場合、吸音材１０１の断面２次モーメントは、外形部１０２の合成断面２次モーメントＩ１０２´から、空洞部１２０の合成断面２次モーメントＩ１２０´を引くことにより算出することができる。
外形部１０２の合成断面２次モーメントＩ１０２´は、外形部１０２の断面２次モーメントＩ１０２と、外形部１０２の補正断面２次モーメントＩ１０２ｒの合算により求められる。
空洞部１２０の断面２次モーメントＩ１２０´は空洞部１２０の断面２次モーメントＩ１２０と、空洞部１２０の補正断面２次モーメントＩ１２０ｒの合算により求められる。
【００３５】
ここで、外形部１０２の高さをＨ１０２とし、幅をＷ１０２とする。また、空洞部１２０の高さをＨ１２０とし、幅をＷ１２０とする。また、底壁部１１３の厚さをＨ１１３とする。そして、底壁部１１３の底辺から、重心Ｚ１０１までの距離を、Ｄ１０１とする。
この場合、外形部１０２の補正断面２次モーメントＩ１０２ｒは、Ｈ１０２×Ｗ１０２×（Ｄ１０１−Ｈ１０２／２）２と算出される。
また、空洞部１２０の補正断面２次モーメントＩ１２０ｒは、Ｈ１２０×Ｗ１２０×（Ｄ１０１−（Ｈ１２０＋Ｈ１１３／２））２と算出される。
以上より、吸音材１０１の断面２次モーメントは、｛［Ｈ１０２３×Ｗ１０２／１２］＋［Ｈ１０２×Ｗ１０２×（Ｄ１０１−Ｈ１０２／２）２］｝−｛［Ｈ１２０３×Ｗ１２０／１２］＋［Ｈ１２０×Ｗ１２０×（Ｄ１０１−（Ｈ１２０＋（Ｈ１１３）／２））２］｝である。
【００３６】
本発明の吸音材の材料は、特に限定されないが、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂であることが望ましい。
これらの中では、ポリプロピレン樹脂であることがより望ましい。
これらの樹脂は、硬く本発明の吸音材の材料として適している。
【００３７】
本発明の吸音材の材料には、必要に応じて、難燃剤、難燃助剤、加工助剤、充填剤、抗酸化剤、耐光性安定剤、帯電防止剤及び着色剤等の公知の添加剤を添加してもよい。添加剤の使用の一例としては、着色剤に黒系のものを用いれば、汚れが目立たなくなる。
【００３８】
難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水和金属系難燃剤、赤リン、リン酸アンモニウム等のリン酸系難燃剤、テトラブロモビスフェノールＡ（ＴＡＢＢ）、臭素化ポリスチレン、塩素化パラフィン等のハロゲン系難燃剤、炭酸アンモニウム、メラミンシアヌレート等の窒素系難燃剤等が挙げられる。
難燃助剤としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等が挙げられる。
加工助剤としては、ステアリン酸塩、流動パラフィン、オレフィン系ワックス、ステアリルアミド系化合物、エポキシ化合物等が挙げられる。
充填剤としては、シリカ、タルク、ケイ酸カルシウム等が挙げられる。
抗酸化剤としては、アルキルフェノール、アルキレンビスフェノール、アルキルフェノールチオエーテル、β，β−チオプロピオン酸エステル、有機亜リン酸エステル及びフェノール・ニッケル複合体等が挙げられる。
耐光性安定剤としては、ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系の安定剤等が挙げられる。
帯電防止剤としては、脂肪酸エステル化合物、脂肪族エタノールアミン化合物及び脂肪族エタノールアミド化合物等の低分子型帯電防止剤並びに高分子型帯電防止剤等が挙げられる。
着色剤としては、染料及び顔料等が挙げられる。
【００３９】
本発明では、吸音材の材料の弾性率は、８００×１０６〜１５００００×１０６Ｎ／ｍ２であることが望ましく、１０００×１０６〜１０００００×１０６Ｎ／ｍ２であることがより望ましい。
吸音材の材料の弾性率が上記範囲であると、吸音材が充分に硬く変形しにくくなる。そのため、ヘルムホルツ共鳴器の計算上の共鳴周波数ｆと、実測の共鳴周波数ｆ０とがずれにくくなる。
【００４０】
本発明の吸音材では、セルの上壁部の厚さは、０．１〜２０ｍｍであることが望ましく、０．３〜１５ｍｍであることがより望ましい。
また、セルの側壁部の厚さは、０．１〜２０ｍｍであることが望ましく、０．３〜１５ｍｍであることがより望ましい。
また、セルの底壁部の厚さは、０．１〜２０ｍｍであることが望ましく、０．３〜１５ｍｍであることがより望ましい。
【００４１】
本発明の吸音材では、上記吸音材の高さは、８〜３０ｍｍであることが望ましく、１０〜２５ｍｍであることがさらに望ましい。
吸音材の高さがこの範囲であると、狭い隙間にも吸音材を配置することができる。
また、上記の通り本発明の吸音材は変形しにくい。そのため、このような高さの吸音材であっても充分な強度となる。
本発明の吸音材では、上記吸音材の幅は、５〜３００ｍｍであることが望ましく、１０〜１００ｍｍであることがさらに望ましい。
吸音材の幅がこの範囲であると、狭い隙間にも吸音材を配置することができる。
また、上記の通り本発明の吸音材は変形しにくい。そのため、このような幅の吸音材であっても充分な強度となる。
【００４２】
本発明の吸音材において、空洞部の平面視形状は略正多角形、略楕円、略円であってもよい。
また、空洞部の平面視形状は、略正多角形又は略円であることが望ましい。
さらに、略正多角形としては、略正方形又は略正六角形であることがより望ましい。
空洞部の平面視形状が略正多角形又は略円であると、形状に異方性がないため、吸音特性にも異方性がないため有利である。
【００４３】
ここで、空洞部の平面視形状が略楕円及び略正六角形の場合の、吸音材の断面２次モーメントを求めるための断面について説明する。
図４は、空洞部の平面視形状が略楕円である本発明の吸音材の一例を模式的に示す平面図である。
図５は、空洞部の平面視形状が略正六角形である本発明の吸音材の一例を模式的に示す平面図である。
【００４４】
図４に示すように、吸音材２０１では、セル２１０の平面視形状は、略楕円である。
このような場合、断面２次モーメントＩは、楕円の長軸を通る直線（図４中、符号ａで示す）で切断した断面に基づき算出する。
図５に示すように、吸音材３０１では、セル３１０の平面視形状は、略正六角形である。
このような場合、断面２次モーメントＩは、略正六角形の中心を通る対角線（図５中、符号ｂで示す）で切断した断面に基づき算出する。
【００４５】
本発明の吸音材では、くび部の円相当径をｄ、長さをＬ、開口面積をＳとし、空洞部の体積をＶとした場合に、以下の式（１）により求められたｆ（Ｈｚ）について８００（Ｈｚ）≦ｆ≦２０００（Ｈｚ）が成り立つことが望ましい。
【００４６】
【数２】
2019152837.tif 000004
（式（１）中、音速ｃは３４０００ｃｍ／ｓｅｃである。）
【００４７】
上記式（１）が成り立つ場合、本発明の吸音材は、人が不快に感じる５００〜２０００Ｈｚの周波数領域の音を好適に吸収することができる。
【００４８】
本発明の吸音材において、くび部の円相当径ｄは、１〜１０ｍｍであることが望ましく、３〜８ｍｍであることがより望ましい。
また、くび部の開口面積Ｓの望ましい大きさは、上記円相当径ｄの長さから算出できるが、具体的には、０．７〜８０．０ｍｍ２であることが望ましく、０．７５〜２０．０ｍｍ２であることがより望ましい。
【００４９】
本発明の吸音材において、くび部の長さＬは、０．１ｍｍ以上であることが望ましく、０．１〜２０ｍｍであることがより望ましい。
【００５０】
本発明の吸音材において、くび部の形状は、円柱状であることが望ましく、くび部の形状が円柱状である場合、その長さ方向に垂直な方向の断面形状が真円であることが望ましい。
くび部が円柱状であると、吸音特性に異方性がないため有利である。
【００５１】
本発明の吸音材において、くび部の体積は、開口面積Ｓ×長さＬで示される。
理論上、ヘルムホルツ共鳴構造において、共鳴周波数を求める式が成り立つ場合は、くび部の体積に比べ、空洞部の体積が充分に大きい場合である。
【００５２】
また、本発明の吸音材において、セルは複数のくび部を有していてもよい。
この場合、セルは、くび部の数だけのホルムヘルツ共鳴器を有するとみなすことができる。
また、各ホルムヘルツ共鳴器の共鳴周波数は、空洞部全体の体積をくび部の数で割った値を、１つのホルムヘルツ共鳴器の空洞部の体積とみなして計算することにより、近似的に求めることができる。
【００５３】
本発明の吸音材は、上記セルを複数個備えていてもよい。
吸音材がセルを複数個備えると吸音性能が向上する。
【００５４】
吸音材がセルを複数個備える場合、隣合うセルは、側壁部を共有することになる。この場合、側壁部の中間点を１つのセルの境界と考える。
【００５５】
また、この場合、吸音材の断面２次モーメントＩは以下のように算出する。
まず、セル毎に断面２次モーメントを算出する。そして、各セルの断面２次モーメントを合算し、それをセルの数で割る。
得られた数値を吸音材の断面２次モーメントＩとする。
【００５６】
吸音材がセルを複数個備える場合を図面を用いて例示する。
図６（ａ）〜（ｃ）は、セルを複数個備える本発明の吸音材の一例を模式的に示す断面図である。
【００５７】
図６（ａ）に示す吸音材４０１は、セル４１０ａ及びセル４１０ｂを備える。セル４１０ａ及びセル４１０ｂは側壁部４１２を共有するが、側壁部４１２の中間点（図６（ａ）中、破線で示す部分）を、各セルの境界と考える。
吸音材４０１では、セル４１０ａの空洞部４２０ａと、セル４１０ｂの空洞部４２０ｂとは同じ形状である。
セル４１０ａの外形部の重心と空洞部４２０ａの重心は一致しており、セル４１０ｂの外形部の重心と空洞部４２０ｂの重心は一致している。
【００５８】
図６（ｂ）に示す吸音材５０１は、セル５１０ａ及びセル５１０ｂを備える。セル５１０ａ及びセル５１０ｂは側壁部５１２を共有するが、側壁部５１２の中間点（図６（ｂ）中、破線で示す部分）を、各セルの境界と考える。
吸音材５０１では、セル５１０ａの空洞部５２０ａと、セル５１０ｂの空洞部５２０ｂとは異なる形状である。
セル５１０ａの外形部の重心と空洞部５２０ａの重心は一致しており、セル５１０ｂの外形部の重心と空洞部５２０ｂの重心は一致している。
【００５９】
図６（ｃ）に示す吸音材６０１は、セル６１０ａ及びセル６１０ｂを備える。セル６１０ａ及びセル６１０ｂは側壁部６１２を共有するが、側壁部６１２の中間点（図６（ｃ）中、破線で示す部分）を、各セルの境界と考える。
吸音材６０１では、セル６１０ａの空洞部６２０ａと、セル６１０ｂの空洞部６２０ｂとは異なる形状である。
セル６１０ａの外形部の重心と空洞部６２０ａの重心は一致しておらず、セル６１０ｂの外形部の重心と空洞部６２０ｂの重心は一致していない。
【００６０】
このように吸音材が複数のセルを備える場合、まず、上述したような方法でセル毎に断面２次モーメントを算出する。そして、各セルの断面２次モーメントを合算し、それをセルの数で割る。
得られた数値を吸音材の断面２次モーメントＩとする。
【００６１】
本発明の吸音材を製造する方法は、特に限定されず、本発明の吸音材は、射出成形、ブロー成形、インサート成形、押出成形、３Ｄプリンターによる成形等の方法で製造することができる。
例えば、上壁部及び底壁部となる板材を準備し、上壁部にくび部となる開口を形成する。また、押出成形や射出成形等により側壁部を作製する。
上壁部、側壁部及び底壁部の順にこれらを重ねることにより吸音材を製造することができる。
上壁部に設けるくび部の大きさや位置、側壁部の形状をあらかじめ設計することにより、所望の吸音性能を有する吸音材を製造することができる。
【００６２】
本発明の吸音材を車両用部品として用いた例、及び、本発明の吸音材を配置してなる自動車の例について、図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて説明する。
図７（ａ）は、本発明の吸音材が配置される部位の一例を模式的に示す説明図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）における破線部で示す領域の部分拡大図である。
図７（ａ）に示すように、自動車６１は、後部座席６２の後方にラゲッジルーム６３を備える。ラゲッジルーム６３の下部には、板状のフロア部材６４が敷設されており、フロア部材６４の下には床下空間６５が存在する。
床下空間６５の下に、くび部３０の開口した面が路面方向に向くように吸音材１が自動車内に配置される。
【００６３】
このように、本発明の吸音材を自動車に配置することにより、所望の周波数領域の騒音を吸音することができる。
【００６４】
（実施例）
以下に、本発明をより具体的に説明する具体例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６５】
（実施例１）
まず、押出成形によって作製された直径３０×長さ１０００ｍｍの形状を有するポリプロピレン樹脂の丸棒（富山軽粗材株式会社製）を準備した。
【００６６】
次に、ポリプロピレン樹脂の丸棒を小型卓上切断機（株式会社イマハシ製作所製、型番：ＴＳ−２００ＮＳ型）及び、株式会社滝澤鉄工所製のＮＣ旋盤ＴＡＣ−３６０を用いて加工し、厚さ２ｍｍ、直径２４．６ｍｍの円板状の板材を作製した。
【００６７】
次に、板材の中央に、ドリルを用いて直径２ｍｍの円形孔を形成した。円形孔は、製造される吸音材において、くび部として機能することになる。
円形孔が形成された板材Ａ１は、製造される吸音材の上壁部となる。
【００６８】
次に、上記ポリプロピレン樹脂の丸棒を小型卓上切断機（株式会社イマハシ製作所製、型番：ＴＳ−２００ＮＳ型）、及び、株式会社滝澤鉄工所製のＮＣ旋盤ＴＡＣ−３６０を用いて加工し、厚さ１０ｍｍ、直径２８．６ｍｍの円柱状の部材を作製した。
【００６９】
次に、庄田鉄工株式会社製ＮＣルーターＮＣＮ８２００を使用して、円柱状の部材の中心部分を切削し、後述する形状の有底孔を有する円柱状部材Ｂ１を作製した。
すなわち、有底孔を有する円柱状の部材Ｂ１は、外形が、高さ１０ｍｍ、直径２８．６ｍｍの円柱状である。
有底孔を有する円柱状の部材Ｂ１の有底孔の形状は、底壁部の厚さが３ｍｍであり、底面から高さ方向に３〜８ｍｍの部分が直径２２．６ｍｍとなるように円柱状にくり抜かれており、底面から高さ方向に８ｍｍ〜１０ｍｍの部分が直径２４．６ｍｍとなるように円柱状にくり抜かれている。
すなわち、有底孔を有する円柱状の部材Ｂ１では、底面から高さ方向に３〜８ｍｍの部分に、厚さ３ｍｍの側壁が形成されており、底面から高さ方向に８〜１０ｍｍの部分に厚さ２ｍｍの側壁が形成されている。
また、有底孔を有する円柱状の部材Ｂ１の底壁部は、製造される吸音材の底壁部となる。また、有底孔を有する円柱状の部材Ｂ１の底面から高さ方向に３〜８ｍｍの部分の側壁は、製造される吸音材の側壁部となる。
有底孔を有する円柱状の部材Ｂ１の底面から高さ方向に８〜１０ｍｍの部分は、丁度、上記円形孔が形成された板材Ａ１を嵌め込むことができる形状となっている。
【００７０】
次に、円形孔が形成された板材Ａ１を、有底孔を有する円柱状の部材Ｂ１の上部に嵌め込み、実施例１に係る吸音材を製造した。実施例１に係る吸音材のパラメータを表１に示す。
【００７１】
【表１】
2019152837.tif 000005
【００７２】
（実施例２）
実施例１における吸音材の上壁部となる板材Ａ１の作製方法において、円形孔の直径の大きさを３ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様に吸音材の上壁部となる板材Ａ２を作製した。
次に、吸音材の上壁部となる板材Ａ１の代わりに、吸音材の上壁部となる板材Ａ２を用いた以外は、実施例１と同様に、実施例２に係る吸音材を製造した。実施例２に係る吸音材のパラメータを表１に示す。
【００７３】
（実施例３）
実施例１における吸音材の上壁部となる板材Ａ１の作製方法において、円形孔の直径の大きさを１ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様に吸音材の上壁部となる板材Ａ３を作製した。
次に、吸音材の上壁部となる板材Ａ１の代わりに、吸音材の上壁部となる板材Ａ３を用いた以外は、実施例１と同様に、実施例３に係る吸音材を製造した。実施例３に係る吸音材のパラメータを表１に示す。
【００７４】
（実施例４）
実施例１における吸音材の上壁部となる板材Ａ１の作製方法において、円形孔の位置及び円形孔の直径の大きさを以下のように変更した以外は、実施例１と同様に吸音材の上壁部となる板材Ａ４を作製した。
まず、実施例１と同様に、厚さ２ｍｍ、直径２４．６ｍｍの円板状の板材を作製した。
次に、円板状の板材の中央から５．６ｍｍの距離の位置に直径２ｍｍの円形孔を設けた。次に、円板状の板材の中央を中心に、当該円形孔から９０°間隔で直径２ｍｍの円形孔を設け、合計４つの円形孔が形成され吸音材の上壁部となる板材Ａ４を作製した。
【００７５】
次に、吸音材の上壁部となる板材Ａ１の代わりに、吸音材の上壁部となる板材Ａ４を用いた以外は、実施例１と同様に、実施例４に係る吸音材を製造した。実施例４に係る吸音材のパラメータを表１に示す。
【００７６】
（実施例５）
実施例４における吸音材の上壁部となる板材Ａ４の作製方法において、４つの円形孔の直径の大きさを３ｍｍに変更した以外は、実施例４と同様に吸音材の上壁部となる板材Ａ５を作製した。
次に、吸音材の上壁部となる板材Ａ４の代わりに、吸音材の上壁部となる板材Ａ５を用いた以外は、実施例４と同様に、実施例５に係る吸音材を製造した。実施例５に係る吸音材のパラメータを表１に示す。
【００７７】
（実施例６）
実施例４における吸音材の上壁部となる板材Ａ４の作製方法において、４つの円形孔の直径の大きさを１ｍｍに変更した以外は、実施例４と同様に吸音材の上壁部となる板材Ａ６を作製した。
次に、吸音材の上壁部となる板材Ａ４の代わりに、吸音材の上壁部となる板材Ａ６を用いた以外は、実施例４と同様に、実施例６に係る吸音材を製造した。実施例６に係る吸音材のパラメータを表１に示す。
【００７８】
（実施例７）
施例１における有底孔を有する円柱状の部材Ｂ１の作製方法において、外形及び有底孔の形状が以下に形状になるように変更した以外は、実施例１と同様に有底孔を有する円柱状の部材Ｂ２を作製した。
有底孔を有する円柱状の部材Ｂ２は、外形が、高さ２０ｍｍ、直径２８．６ｍｍの円柱状である。
また、有底孔を有する円柱状の部材Ｂ２の有底孔の部分の形状は、底壁部の厚さが３ｍｍであり、底面から高さ方向に３〜１８ｍｍの部分が直径２２．６ｍｍとなるように円柱状にくり抜かれており、底面から高さ方向に１８ｍｍ〜２０ｍｍの部分が直径２４．６ｍｍとなるように円柱状にくり抜かれている。
すなわち、有底孔を有する円柱状の部材Ｂ２では、底面から高さ方向に３〜１８ｍｍの部分に、厚さ３ｍｍの側壁が形成されており、底面から高さ方向に１８〜２０ｍｍの部分に厚さ２ｍｍの側壁が形成されている。
また、有底孔を有する円柱状の部材Ｂ２の底壁部は、製造される吸音材の底壁部となる。また、有底孔を有する円柱状の部材Ｂ２の底面から高さ方向に３〜１８ｍｍの部分の側壁は、製造される吸音材の側壁部となる。
【００７９】
次に、有底孔を有する円柱状の部材Ｂ１の代わりに、上記有底孔を有する円柱状の部材Ｂ２を用いた以外は、実施例１と同様に、実施例７に係る吸音材を製造した。実施例７に係る吸音材のパラメータを表１に示す。
【００８０】
（実施例８〜１２）
表１に示す上壁部となる板材及び有底孔を有する円柱状の部材を用いた以外は、実施例１と同様に、実施例８〜１２に係る吸音材を製造した。実施例８〜１２に係る吸音材のパラメータを表１に示す。
【００８１】
（比較例１）
発泡性樹脂素材（ポリプロピレン製、平均粒径３．５ｍｍ、発泡剤：二酸化炭素）を用い、厚さ１０ｍｍ、直径２８．６ｍｍの円板状の板材を３枚作製した。１つの目の円板状の板材の中央に、ドリルを用い開口径３ｍｍの円形孔を設けた。２つ目の円板状の板材の中央に、ドリルを用い開口径１０ｍｍの円形孔を設けた。
３つ目の円板状の板材、２つ目の円板状の板材、１つ目の円板状の板材の順にこれらを接着剤で接着することにより、比較例１に係る吸音材を作製した。
比較例１に係る吸音材のパラメータを表１に示す。
【００８２】
（比較例２）
純鉄（弾性率：２００，０００×１０６Ｎ／ｍ２）からなる鉄材を用い、厚さ２ｍｍ、直径２８．６ｍｍの円板状の板材、及び、厚さ３ｍｍ、直径２８．６ｍｍの円板状の板材を作製した。次に、高さ５ｍｍ、直径２８．６ｍｍ、壁厚３ｍｍの円筒状の部材を作製した。
厚さが２ｍｍの円板状の板材の中央に、ドリルを用い開口径２ｍｍの円形孔を設けた。
厚さが３ｍｍの板材、円筒状の部材、厚さが２ｍｍ板材の順にこれらを接着剤で接着することにより、比較例２に係る吸音材を作製した。
比較例２に係る吸音材のパラメータを表１に示す。
【００８３】
（弾性率Ｅの測定）
実施例１〜１２、並びに、比較例１及び２に係る吸音材を構成する材料について、ＪＩＳ  Ｋ７１６１−１９９４（ＩＳＯ  ５２７１：１９９３）に基づき、万能材料試験機（インストロン社製、型番：５５６７）を用い、弾性率Ｅを測定した。
結果を表１に示す。
【００８４】
（共鳴周波数測定実験）
吸音率は、垂直入射吸音率試験により行った。測定はＪＩＳ  Ａ  １４０５−２：２００７「音響管による吸音率及びインピーダンスの測定−第２部：伝達関数法」に準じて行った。
吸音率を測定する際には、実施例１〜１２、並びに、比較例１及び２に係る吸音材を、垂直入射吸音率の測定装置（日東紡音響エンジニアリング製  型番：ＷｉｎＺａｃ  ＭＴＸ）における音響管に配置した後、周波数５００〜６４００Ｈｚの範囲で測定を行った。
【００８５】
図８は、吸音材に対する垂直入射吸音率の測定装置を模式的に示す説明図である。
この測定装置８０では、音響管８１の先端にサンプル（吸音材）８２が配置されており、ノイズ発生器８３からの信号によりスピーカー８４からノイズを発生させ、音響管８１の内部に音場を生成させる。そして、２本の１／４インチマイクロホン８５、８６の音圧信号をＦＦＴ分析器８７によりＦＦＴ（高速フーリエ変換）分析し、垂直入射吸音率を算出する。
なお、この測定では、各吸音材の上壁部がスピーカー８４側に位置するように、各吸音材を配置した。
得られた吸音率チャートにおける、吸音率が大きくなる領域のピークの極大値を共鳴周波数とした。
結果を表１に示す。
【００８６】
表１に示すように、断面２次モーメントＩと弾性率Ｅとの積が０．５〜１５０Ｎ・ｍ２である各実施例に係る吸音材の実測の共鳴周波数ｆ０は、ヘルムホルツ共鳴器の計算上の共鳴周波数ｆと、ずれが少なかった。
【符号の説明】
【００８７】
１  １０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１  吸音材
２、１０２  外形部
１０、１１０、２１０、３１０、４１０ａ、４１０ｂ、５１０ａ、５１０ｂ、６１０ａ、６１０ｂ  セル
１１、１１１  上壁部
１２、１１２、４１２、５１２、６１２  側壁部
１３、１１３  底壁部
２０、１２０、４２０ａ、４２０ｂ、５２０ａ、５２０ｂ、６２０ａ、６２０ｂ  空洞部
３０、１３０  くび部
６１  自動車
６２  後部座席
６３  ラゲッジルーム
６４  フロア部材
６５  床下空間
８０  測定装置
８１  音響管
８２  サンプル
８３  ノイズ発生器
８４  スピーカー
８５、８６  マイクロホン
８７  ＦＦＴ分析器
【図１】
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【図２】
2019152837.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019152837.tif 000011
【図６】
2019152837.tif 000012
【図７】
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【図８】
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