(57)【要約】多層繊維充填吸音装置（１００）及びその製造方法が開示される。吸音装置は、外側ハウジング（１１０）と、ガスを流通させることができる通路（１２６）を構成する多孔質又は有孔内側管又はハウジング（１２０）と、吸音材料、例えばガラス繊維ウールから成る２つの層とを有する。内側ハウジングに隣接して位置する吸音材料（１５０）は、内側ハウジングから離れて位置する吸音材料（１５２）よりも高い耐熱性のものであるように選択される。吸音装置は、連続繊維（２１２）を吸音装置中へ射出する直接充填法を用いて吸音材料で満たされる。充填に備えて仕切り（１３０）をハウジング相互間に配置して２つの室（１４０，１４２）を形成する。各室を吸音材料の一方で満たす。次に、仕切りを吸音装置から取り外し、又は定位置に残す（この場合、仕切りは好ましくは、多孔質であり、又は孔が設けられている）。２種類の吸音材料を互いに異なる密度に充填してもよい。仕切りを取り外すと、密度は、等しくなりがちである。直接充填法は、容器の充填を簡単にしてそれに要するコストを軽減し、しかも一様に充填され、良好な吸音特性をもつマフラを提供する。
2004528501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側ハウジング（１１０）及び通路（１２６）を構成する内側ハウジング（１２０）を有する吸音装置（１００）の製造方法であって、
仕切り（１３０）を前記外側ハウジングと内側ハウジングとの間に挿入し、前記仕切りと外側ハウジングとの間に第１の室（１４０）を、前記仕切りと前記内側ハウジングとの間に第２の室（１４２）をそれぞれ構成し、
第１の吸音材料（１５０）を前記第１の室内へ射出し、
前記第１の吸音材料とは異なる第２の吸音材料（１５２）を前記第２の室内へ射出することを含み、前記吸音材料は、ガスが通路を通って流れるときにガス中の騒音を減衰させるようになっている、
方法。
【請求項２】
第１の吸音材料（１５０）を射出する工程は、圧縮空気及び前記第１の吸音材料の連続ストランド（２１２）をノズル（２４２）中へ送り、ノズルを通してこれらを第１の室（１４０）内へ差し向けることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
第２の吸音材料（１５２）を挿入する工程は、圧縮空気及び前記第２の吸音材料の連続ストランド（２１２）をノズル（２４２）中へ送り、ノズルを通してこれらを第２の室（１４２）内へ差し向けることを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第２の吸音材料（１５２）を第１の室（１４０）内へ射出することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第１の吸音材料（１５０）を第２の室（１４２）内へ射出することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記第２の吸音材料（１５２）を第２の室（１４２）内へ射出して達成される密度とは異なる密度になるよう前記第１の吸音材料（１５０）を第１の室（１４０）内へ射出することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記第１及び第２の吸音材料（１５０，１５２）を吸音装置（１００）内へ射出した後、仕切り（１３０）を吸音装置（１００）から取り出すことを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
第１の吸音材料（１５０）を射出する工程は、第２の吸音材料（１５２）を射出する工程と同時に行われる、請求項１記載の方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法によって製造された吸音装置（１００）。
【請求項１０】
吸音装置（１００）であって、外側ハウジング（１１０）と、通路（１２６）を構成する内側ハウジング（１２０）とを有し、前記内側ハウジングの一部は、前記外側ハウジング内に設けられていて、前記外側ハウジングと協働して、前記内側ハウジングに隣接して前記第１の室（１４０）を、前記第１の室に隣接して第２の室（１４２）をそれぞれ構成しており、前記吸音装置は、前記第１の室内に設けられた第１の吸音材料（１５０）と、前記第２の室内に設けられた第２の吸音材料（１５２）とを更に有し、前記第１の吸音材料は、前記第２の吸音材料とは異なっており、前記吸音材料は、ガスが前記通路を通って流れるときにガス中の騒音を減衰させるようになっている、吸音装置（１００）。
【請求項１１】
前記第１の吸音材料（１５０）は、前記第２の吸音材料（１５２）よりも耐熱崩壊性が高い、請求項１０記載の吸音装置（１００）。
【請求項１２】
前記内側ハウジング（１１０）及び前記外側ハウジング（１２０）は、ほぼ円筒形であり、前記内側ハウジング、第１の材料（１５０）及び第２の材料（１５２）は、前記外側ハウジング内に同心状に設けられている、請求項１０記載の吸音装置（１００）。
【請求項１３】
第１の吸音材料（１５０）は、第１の密度を有し、前記第２の吸音材料（１５２）は、前記第１の密度とは異なる第２の密度を有している、請求項１０記載の吸音装置（１００）。
【請求項１４】
前記ハウジング（１１０）内に設けられていて、前記第１の室（１４０）と第２の室（１４２）を互いに分離する仕切り（１３０）を更に有している、請求項１０記載の吸音装置（１００）。
【請求項１５】
前記吸音材料（１５０，１５２）は、ガラス繊維で作られている、請求項１０記載の吸音装置（１００）。
【請求項１６】
前記吸音材料（１５０，１５２）は、Ａガラス、Ｓガラス、Ｔガラス、Ｕガラス，ＥＣＲガラス、標準型Ｅガラス、ＡＤＶＡＮＴＥＸ（登録商標）ガラス、ＺＥＮＴＲＯＮ（登録商標）ガラス、玄武岩ガラス及び玄武岩繊維から成る群から選択されている、請求項１５記載の吸音装置（１００）。
【請求項１７】
前記吸音材料（１５０，１５２）のうちの一方は、カルシウム−アルミニウム−シリケートガラスである、請求項１６記載の吸音装置（１００）。
【請求項１８】
前記吸音材料（１５０，１５２）は、結晶性セラミック繊維及びステンレス鋼繊維から成る群から選択されている、請求項１０記載の吸音装置（１００）。
【請求項１９】
吸音装置（１００）であって、外側ハウジング（１１０）と、通路（１２６）を構成する内側ハウジング（１２０）とを有し、前記内側ハウジングの一部は、前記外側ハウジング内に設けられていて、前記外側ハウジングと協働して、前記内側ハウジングに隣接して前記第１の室（１４０）を、前記第１の室に隣接して第２の室（１４２）をそれぞれ構成しており、前記吸音装置は、前記第１の室内に設けられた第１の吸音材料（１５０）を更に有し、前記第１の吸音材料は、第１の直径を有する繊維（２１２）を含み、前記吸音装置は、前記第２の室内に設けられた第２の吸音材料（１５２）を更に有し、前記第２の吸音材料は、第２の直径を有する繊維を含み、前記第２の直径は、前記第１の直径とは異なっており、前記吸音材料は、ガスが前記通路を通って流れるときにガス中の騒音を減衰させるようになっている、吸音装置（１００）。
【請求項２０】
前記第１の吸音材料（１５０）は、第１の密度を有し、前記第２の吸音材料（１５２）は、前記第１の密度とは異なる第２の密度を有している、請求項１９記載の吸音装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の技術分野及び産業上の利用可能性〕
本発明は一般に、吸音材料の多数の層を有する吸音装置及び吸音装置の製造方法、特に吸音装置に互いに異なる種類の吸音材料を直接充填する方法に関する。本発明は、自動車の出す騒音を軽減するのに用いることができる吸音装置の製造に有用である。
【０００２】
〔発明の背景〕
吸音装置は典型的には、騒音レベルを軽減するのに用いられ、多くの用途、例えば自動車のマフラに利用されている。従来型吸音装置は、通常円筒形又は楕円形断面のハウジング又は容器を有し、ガス、例えば内燃機関からの排ガスが流通することができる有孔又は多孔質内側管が、容器のエンドピースを貫通して延びている。吸音装置は、ハウジングと内側管との間に配置され、マフラを通って流れるガスの騒音を軽減し又は減衰させる吸音材料、例えばガラス繊維ウールを有する場合が多い。
【０００３】
かかるマフラを幾つかの方法で製造することができる。ガラス繊維ウールをハウジングと内側管との間にマットの形態に押圧し、又は内側管に巻き付ける。ヴォルフ（Ｗｏｌｆ）氏に付与された米国特許第５，９２６，９５４号（以下、「ヴォルフ特許」という）明細書は、多数の繊維層から成るマフラを製造する方法を開示している。繊維糸の層を内側有孔管が回転しているときにこの管に巻き付ける。層を互いに分離するために隔壁が層相互間に配置されている。多数の層及び隔壁は、繊維の吹き出し又はブローアウト（ｂｌｏｗｏｕｔ ）を減少させる（このブローアウトは、マフラの吸音性を低下させる）。ヴォルフ特許の方法の欠点は、かかる方法では、吸音材料がマットの形態でなければならず、それによりその音響学的性能及び熱的性能が制限されるということにある。巻回工程の性質上、結果的にフィラメントが互いに平行になり、これにより繊維質材料の断熱性が制限される。巻回工程の所要の張力に鑑みて、かかる繊維は、有孔管に押し当てられて緊密にパックされて排ガスの高温に対して平衡状態になる傾向があり、それにより、非常にブローアウトしやすくなる。また、この方法は、時間がかかって費用が高くつき、しかも多数の機械類を必要とする。
【０００４】
変形例として、ガラス繊維ウールは、繊維長が約５０ｍｍの発泡チョップト繊維ガラスの形態であってもよい。かかるチョップトストランドガラス繊維を使用するには、マフラの充填のための高価な設備が必要であり、しかもマフラを均一に充填するのは困難である。細断工程と刺し縫い工程の両方は、繊維に重度の損傷をもたらし、繊維の引張強さの５０％以上が失われる。加うるに、かかる構成は、不十分な耐久性を示す。というのは、チョップト繊維のうち大多数の長さが１５ｍｍに満たない場合が多いからである。これら非常に短い繊維は最終的には、マフラの小穴を通ってブローアウトする。また、不均一な充填の結果として、ウールが内側管を通る排ガスによりハウジングの円筒形内壁に押し当てられてパックされる場合があり、これによりマフラの吸音性が非常に迅速に劣化する。この方法は、労働の量、準備工程の数、無駄及び複雑な設計物を充填する際の困難さに起因して製造費が高い。
【０００５】
吸音装置に関する１つの設計上の検討事項は、高温排ガスへの暴露に起因した経時的な吸音材料の熱崩壊である。一設計例としては、温度の高いマフラの内側管の近くに耐熱性の高い材料を用いることが挙げられる。ゾンマー（Ｓｏｍｍｅｒ）氏等に付与された米国特許第４，２６９，８００号（以下、「ゾンマー特許」という）明細書は、鉱物繊維及び金属繊維の個々のマットと両方の種類の繊維から成る複合マットの両方を用いる設計のマフラを開示している。ゾンマー特許明細書は、鉱物繊維及び金属繊維の別々の層を備えたマフラを開示している。金属繊維は、耐熱性及び耐腐食性をもたらすよう鉱物繊維よりもマフラ内の燃焼ガスに近接して配置される。２つの層は、互いに刺し縫い又は縫い合わされ、或いは接着剤で互いに接着される。ゾンマー特許明細書は又、鉱物繊維マットの製造中、金属繊維と鉱物繊維を組み合わせることにより複合マットを製造する方法を開示している。マットの製造及び挿入は時間がかかり、しかも大きな労働力を有する。さらに、ゾンマー特許の設計は、標準型ガラス繊維マットに対し耐久性を僅かに向上させるに過ぎない。かかる設計は、不連続繊維から成り、これら不連続繊維は、排ガスの振動加重を受けながら最終的に小穴を通過し、マフラからブローアウトすることになる。
【０００６】
互いに異なる形式の吸音繊維を有する吸音装置を製造する安価な方法が要望されている。かかる吸音装置は好ましくは、内側管の小穴を通ってマフラからブローアウトするようには前もって配置されてはいない連続繊維を有する。互いに異なる形式の繊維を用いることにより、より高価で耐熱性の高い繊維を、耐熱性の低い安価な繊維を保護するよう排ガスに近接して配置するのがよい。
【０００７】
〔発明の概要〕
従来技術の欠点は、開示される多層繊維充填吸音装置及びその製造方法により解決される。吸音装置は、外側ハウジングと、ガスを流通させることができる通路を構成する多孔質又は有孔内側管又はハウジングと、吸音材料、例えばガラス繊維ウールから成る２つの層とを有する。内側ハウジングに隣接して位置する吸音材料は、内側ハウジングから離れて位置する吸音材料よりも高い耐熱性のものであるように選択される。
【０００８】
吸音装置は、連続繊維を吸音装置中へ射出する直接充填法を用いて吸音材料で満たされる。充填に備えて仕切りをハウジング相互間に配置して２つの室を形成する。各室を吸音材料の一方で満たす。次に、仕切りを吸音装置から取り外し、又は定位置に残す（この場合、仕切りは好ましくは、多孔質であり、又は孔が設けられている）。２種類の吸音材料を互いに異なる密度に充填してもよい。仕切りを取り外すと、密度は、等しくなりがちである。
直接充填法は、容器の充填を簡単にしてそれに要するコストを軽減し、しかも一様に充填され、良好な吸音特性をもつマフラを提供する。
【０００９】
〔発明の好ましい実施形態の詳細な説明〕
本発明の原理を具体化した多層吸音装置及びその製造方法が図１〜図６Ｂに示されている。開示した吸音装置は、比較的低い製造費で良好な吸音特性を発揮する。開示した吸音装置の製造方法は、特に互いに異なる吸音材料から成るストランドを容易に吸音装置内へ供給することにより吸音装置の充填工程を改良する。
【００１０】
本発明の吸音装置は、ハウジングと、ハウジング内に設けられていて、吸音装置によって減衰されるべき騒音を含むガスを流通させることができる通路と、ハウジング内に設けられていて、通路内のガス流から出る騒音を減衰させる吸音材料とを有している。吸音材料は、特性、例えば熱的特性又は音響学的特性（吸音性）が互いに異なる２以上の組成を有している。第１の吸音材料が、通路及び通路を通るガス流に隣接して設けられる。第１の吸音材料は、選択された値を持つ特性、例えば通路を通って流れる高温ガスに起因する熱崩壊に対して比較的高い耐性をもっている。騒音は、第１の材料で減衰される。第１の材料は、断熱材でもあり、通路を通る高温のガス流に隣接して位置する第１の材料の表面から第１の材料の厚さ全体にわたり温度勾配をもたらす。騒音を一層減衰させるために第２の材料が第１の材料に隣接して設けられている。第２の材料は好ましくは、関心のある特性について第１の材料とは異なる選択された値、例えば、第１の材料よりも低い耐熱崩壊性を有する。第１及び第２の材料の厚さ及び熱的性質は、高温ガス流に隣接して位置した第１の材料の表面と、第１及び第２の材料相互間のインタフェースとの間の温度降下によっては、インタフェースのところの温度が第２の材料の許容限度を超える熱崩壊を生じさせないように選択されている。２つの材料の全厚及び音減衰性は、吸音装置にとって所望の吸音性能をもたらすよう選択されている。
【００１１】
吸音材料は好ましくは、連続ガラス（グラス）フィラメントであり、好ましくはハウジング内の材料にとって所望の場所に射出される。２つの材料がハウジング内へ射出されているときに２つの材料を分離し、それにより２つの材料によって充填されるべき領域を構成するよう仕切りをハウジング内に設けるのがよい。充填後、仕切りをハウジングから取り出してもよく、あるいは定位置に残して吸音装置の一部を形成するようにしてもよい。
【００１２】
２つの材料、ハウジング及び流れ通路の幾何学的形状及び向きは、吸音装置の設計に応じて大幅に異なっていてもよい。以下に詳細に説明する従来のマフラ設計では、流れ通路、２つの材料及びハウジングは、同心状の円筒形として配列されている。一定又は漸変断面の多くの他の形状を用いてもよい。また、ガス通路の軸線に沿う温度プロフィール及び吸音材料の厚さ全体にわたる温度プロフィールに応じて、吸音材料を種々の厚さでハウジング内に配置してもよく、いくつかの軸方向位置では第１の材料についての厚さはゼロである。
【００１３】
２つの材料を互いに異なる充填密度となるようハウジング内へ射出してもよい。仕切りを設けることによりこれら密度を完成状態の吸音装置内に維持してもよく、或いは仕切りを取り出した実施形態では、密度は、高密度に充填された材料が低い密度へ膨張し、他方の材料を圧縮して高密度にする平衡状態にシフトする場合がある。
上述の一般的な原理を認識した上で、現時点において好ましい実施形態におけるこれら原理の選択された具体例を以下に説明する。
【００１４】
本発明の原理を具体化した吸音装置が、図２〜図６Ｂに示されている。図２に示すように、吸音装置１００は、全体として円筒形の外側ハウジング１１０及び外側ハウジングを貫通して延びる全体として円筒形の同心状に配置された内側ハウジング１２０を有している。内側ハウジング１２０はガスが流通する通路１２６を構成し、この通路は、騒音を含むガスが導入される入口端部１０２及びガスが出る出口端部１０４を備えている。
【００１５】
内側ハウジング１２０は、通路１２６の内部と、２つのハウジング相互間の環状空間１１２とを互いに連通させるよう多孔質であり、又は小穴が設けられている。この実施形態では、連通は、内側ハウジング１２０を貫通して設けられた小穴１２８によって行われる。ハウジング相互間の空間１１２は、吸音材料、例えばガラス繊維ウールで満たされている。空間１１２は、インタフェース１４４のところで２つの領域又は室１４０，１４２に分割されている。各室１４０，１４２は、それぞれ吸音材料１５０，１５２で満たされている。インタフェース１４４を仕切り１３０（図３と図５に示す）に構成するのがよい。仕切りを吸音装置１００の製造工程の実施中にのみ（以下に説明する）ハウジング内に設け、その後取り出してもよく、或いは吸音装置内に残してもよい。後者の実施形態では、仕切り１３０は、室１４０，１４２を相互に連通させる小穴１３２（図５に示す）を有している。
【００１６】
吸音装置１００が内燃機関の排気系統のマフラであるこの実施形態では、内側ハウジング１２０によって構成された通路を通って流れるガスは高温である（たとえば、６５０℃〜９００℃（１２０２°Ｆ〜１６５２°Ｆ）のオーダーである）。したがって、吸音材料１５０（室１４０内に設けられている）は、高い耐熱崩壊性を備えている。吸音材料１５２は、材料１５０が材料１５２を内側ハウジング１２０内に存在する高い温度から断熱するので低い耐熱崩壊性を備えるのがよい。たとえば、材料１５０は、厚さ１ｍｍあたり約１０℃〜１５℃（５０°Ｆ〜５９°Ｆ）の温度勾配をもたらすのがよい。したがって、材料１５０の厚さが１０ｍｍの場合、インタフェース１４４のところの温度は、第１の材料１５０の内面のところの温度よりも約１００℃〜１５０℃（２１２°Ｆ〜３０２°Ｆ）低い。
【００１７】
仕切り１３０を取り出すかどうかとは無関係に吸音装置は、２つの別々の繊維層を有することになる。内側層の厚さ及びコストを最小限に抑えるため、厚い方の内側層を低い密度になるよう充填するのがよい。仕切りを取り出す場合、外側繊維層１５２は、半径方向内方に膨張することになる。というのは、この外側繊維層は、内側繊維層１５０よりも高い密度で充填されているからである。
【００１８】
次に、図１を参照して吸音装置の製造方法及び直接充填装置の作用について説明する。吸音装置を充填する直接充填装置が図１に示されている。「直接充填」法の一例が、インゲマンソン（Ｉｎｇｅｍａｎｓｓｏｎ ）氏等に付与された米国特許第４，５６９，４７１号（以下、「インゲマンソン特許」と言う）明細書に開示されている。直接充填法は圧縮空気をノズル内に用いてガラス繊維ストランドを繊維の状態に分離し、これらを吸音装置内の室内へ差し向ける。
【００１９】
実質的に連続した繊維の形態をしたガラス繊維ウールは、短繊維よりもレジリエンスが大きい。連続繊維は、間欠的な排ガス圧力によりマフラの壁に押し当てられてパックされることが起きにくく、又は内側ハウジング１２０を通ってブローアウトされることが起きにくい。連続充填法を用いることにより、マフラの騒音減衰特性が長期間にわたって保たれる。
【００２０】
直接充填法では、マルチフィラメントガラス繊維ストランドをノズルの端部に送り込み、そして圧縮空気の助けをかりてノズルを通って前進させる。ストランドは、連続長さのガラス繊維ウールとしてノズルから出る。ウールを圧縮空気によってノズルからブローアウトしてマフラ内の室内へ放出する。それと同時に真空を内側ハウジングに引いて吸音装置の充填を容易にする。
【００２１】
図１に示す直接充填装置は、単一のストランド源及び単一のノズルを有しているが、ストランドが多数である場合に多数のノズルを利用しても良いことは理解されるべきである。また、この方法は、吸音装置の室を互いに異なる吸音材料ストランドで同時に又は順次満たすことができる。
【００２２】
好ましい製造方法は、各ストランドについて多数のノズルを用い，そして吸音装置を互いに異なるストランドで順次満たすことである。説明を簡単にするためだけの理由により、直接充填法を単一のストランド源及び単一のノズルの場合について説明する。
【００２３】
直接充填装置２００は、ガラス繊維ストランド２１２をパッケージ２１０からノズルシステム２４０を通って送って吸音装置１００を充填する。ノズルシステム２４０は、加圧源（図示せず）からの圧縮空気を用いてストランドをノズル２４２から吸音装置１００の室内へ押し込む。
【００２４】
ノズル２４２を通って吹き出された空気は、ストランドを前方に動かし、そしてストランド繊維を分離したり絡み合わせてストランドが実質的に連続した繊維を備えたウールとしてノズルから出るようにする。ウールを直接吸音装置内へ吹き込むと共に真空システム２５０により空気を内側ハウジングから引き出す。
【００２５】
ストランドの挿入に先立って、仕切り１３０を内側ハウジングと外側ハウジングとの間に挿入する。仕切り１３０をノズルシステムの一部に取り付けることにより仕切り１３０を手動で又は自動的に挿入することができる。
【００２６】
ストランド２１２をパッケージから巻き出すと、このストランドは一連のガイド２１４，２１６及びクランプ手段２２０を通り、そしてブレーカローラ２２６の周りを通り、そしてフィーダ２３０に至る。ブレーカローラ２２６上で糸の状態をしたストランドを偏向させることにより、ストランド中の繊維相互間の凝集層が壊されて繊維が分離される。フィーダ２３０は、ストランドをノズルシステム２４０内へ案内する。
【００２７】
ノズルシステムは、ノズル２４２及びノズルの下流側に位置した開口部を備えるプレート２４６を有している。吸音装置１００は、充填作業中当業者には分かる方法で支持される。外側ハウジング１１０の頂端部は開口しており、プレート２４６に近設して位置決めされている。内側ハウジング１２０の底端部は、ホース２５４に連結され、このホースは、吸音装置を充填したときに空気を内側ハウジング１２０から引き出す真空システム２５０の一部をなしている。プレート２４６は、プレートとノズルシステムのブラケットとの間に隙間を形成するよう位置決めされている。空気は、この隙間を通って吸音装置内へ流れ、それにより室内の圧力を均等化する。
【００２８】
フィーダ２３０は、同一サイズの一対の同期して駆動されるプラスチック被覆ローラ２３２及びピボットアーム２３８によって支持された中間の自由に回転できる金属ローラ２３６を有している。ローラ２３６は、下側のローラ２３４に、これらの間にストランドを押圧した状態で接触しているとき、ストランド供給位置にある。ストランドをいったんノズル内へ供給すると、ローラ２３６を圧縮空気シリンダ又は他の公知の機構によって動かして上側のローラ２３２に接触させる。ローラ２３６は、上側ローラ２３２と接触しているとき、回転し続ける。
【００２９】
クランプ手段２２０は、一対の非回転的に取り付けられたシャフト２２２，２２４を有している。上側シャフト２２２は、ばねにより下方に押圧されて下側シャフト２２４に接触した状態になっている。下側シャフト２２４を上側シャフトに対して動かすと、ストランドをクランプし又は解放することができる。ストランドを供給してしまうと、アーム２１８は、その下方位置に揺動し、図１に示すようなストランドのゆるみを取る。供給作業が再び始まると、アーム２１８は揺動してその上方位置に戻る。
【００３０】
内側室１４０及び外側室１４２をいったん充填すると、仕切りを取り出すのがよい。
【００３１】
ウールの膨張の度合い及び最終的な充填密度は、種々の要因、例えば、ストランドの供給速度、空気速度、真空レベル、ノズルを通って流れる空気の量、ストランドに施される有機サイズ剤の特性で決まる。供給速度は、空気がストランドをノズルから供給しようとする速度よりも低いものであるように調節され、それによりストランドを張力を受けた状態に維持する。当初、ノズルに供給される空気をオンにし、その後フィーダを始動させてストランドに張力を加える。
【００３２】
吸音装置の充填の度合いは、吸音装置内の真空によって定められ、これは真空システム２５２の容量で変わる。吸音装置に送り込まれるウールの量を求めるには、フィーダを通って供給されたストランドの長さを測定するのがよい。この長さを計算するには、ローラ２３６の回転数をカウントし、又はパッケージの回転速度が既知であれば供給時間を測定すればよい。充填工程の完了後、ストランドを、ノズルのすぐ下流側に設けられた任意公知の切断手段、例えばブレードによって切断する。
【００３３】
吸音装置を充填すると、エンドピースを吸音装置の開口端部に取り付けるためのステーションに吸音装置を移動させる。エンドピースを吸音装置の端部に圧着し、回転溶接し又は溶接するのがよい。
【００３４】
ウールは真空を停止させた時に膨れる傾向があるので、吸音装置を真空が依然として空気を引いている間に溶接ステーションに移動させるのがよい。変形例としてカバープレートを一時的に開口端部を覆って配置し、その後真空を停止させてウールがエンドピースを吸音装置上に配置する前に出てくるのを阻止する。
【００３５】
吸音性と断熱性は共に、吸音装置の充填密度及び繊維直径で変わる。たとえば、図７に示すように、約４００Ｈｚよりも低い周波数では、密度の高い吸音装置は一般に、低い密度で充填された同一の吸音装置の場合よりも高い吸音性を示すことになろう。しかしながら、約４００Ｈｚよりも高い周波数では、密度の低い吸音装置は一般に、高い吸音性を示すことになろう。これと同様に、図８に示すように、繊維の直径を変えると、同一の交錯挙動（ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ ｂｅｈａｖｉｏｒ）が現われることになろう。直径の小さな繊維は、直径の大きな繊維と比べて、低周波吸音性を少しずつ向上させることができるが、高周波吸収性を低下させる場合がある。さらに、充填密度を増大させ（最高３００ｇ／Ｌ（１８ポンド／立方フィート））又は繊維の直径を減少させると、熱伝導率が減少する。
【００３６】
したがって、本発明では、各層の充填密度及び繊維直径を調節することにより、システム全体の音響学的特性と熱的特性の両方を最適化することができる。上述したように、材料１５０，１５２を互いに異なる密度に充填し、仕切り１３０を取り除くと、２つの材料の密度は、互いに等しくなる傾向がある。このように内側層を所与の充填ノズルで達成できる厚さよりも小さな厚さに設計するのがよい。たとえば、厚さが０．４インチ（１０ｍｍ）未満の室を充填するのは困難な場合がある。というのは、ノズル寸法が大き過ぎるからである。一解決策は、内側室１５０の厚さを許容可能な寸法に調節し、内側室１４０を低密度の吸音材料で満たすことにある。仕切り１３０を取り除くと、内側室１４０と外側室１４０は、各室内の吸音材料の密度に基づいて互いに等しくなり、厚さが０．４インチ（１０ｍｍ）未満の内側室１４０が形成される。
【００３７】
吸音装置の構成材料は好ましくは，金属、例えば鋼である。材料１５０は好ましくは比較的高い耐熱崩壊性を備えたガラス繊維である。適当なガラス繊維としては、Ｓガラス（マグネシウム−アルミニウム−シリケートガラス）、Ｔガラス、Ｕガラス，ＥＣＲガラス又は材料１５２よりも耐熱性の高い他の任意組成物が挙げられる。材料１５２は好ましくは、耐熱崩壊性が比較的低いガラス繊維である。適当なガラス繊維としては、Ａガラス、標準型Ｅガラス（ホウ素−カルシウム−アルミニウム−シリケートガラス）、ＥＣＲガラス、ＡＤＶＡＮＴＥＸ（登録商標）（ＭＧＦ Ｇｕｔｓｃｈｅ ＆ Ｃｏ．）（カルシウム−アルミニウム−シリケートガラス）、ＺＥＮＴＲＯＮ（登録商標）（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ Ｙａｒｎｓ ＬＬＣ）ガラス、又は充填工程を経るのに適した強度を備える任意他の組成物が挙げられる。変形例として、材料１５０と材料１５２は共に、同一組成のものであってよいが、直径が互いに異なっており、あるいは異なる密度に充填される。
【００３８】
本発明の原理を具体化した例示の吸音装置に関し、以下の寸法が与えられる。
外側ハウジングの内径＝５インチ（１２０ｍｍ）
仕切りの外径＝３．３インチ（８３ｍｍ）
仕切りの内径＝３．２インチ（８０ｍｍ）
内側ハウジングの外径＝２インチ（５０ｍｍ）
仕切り小穴の直径＝０．２５インチ（６ｍｍ）
内側ハウジングの小穴の直径＝０．２５インチ（６ｍｍ）
吸音繊維の直径＝１０〜３０ミクロン
ノズルを通るストランドの供給速度＝９８５〜１，６４０フィート／分（３００〜５００ｍ／分）
内側繊維層の密度＝１，２８０〜３，２００ポンド／立方フィート（８０〜２００ｇ／Ｌ）
外側繊維層の密度＝１，２８０〜３，２００ポンド／立方フィート（８０〜２００ｇ／Ｌ）
当業者であれば理解できるように、上記の寸法及び供給速度を吸音装置の大きさ及び所望の吸音量に応じて変えることができる。
また、当業者であれば理解されるように、本発明の原理と一致した上述の特定の実施形態についての多くの考えられる変形例が存在する。
【００３９】
外側及び内側ハウジングの形状は、図示の円筒形の形状以外の形状であってもよい。
上述したように、互いに異なる繊維のストランドを各ストランドにつき１以上のノズルを用いてこれらのそれぞれの室内へ同時に射出することができる。また、単一のノズルを用い、第１の繊維ストランドの挿入後、ノズルに第２の繊維ストランドを通し直してもよい。充填工程中、吸音装置を水平に差し向けるのがよいが、垂直以外の他の角度に差し向けてもよい。充填作業中、ハウジングも又、回転させることができる。
【００４０】
吸音材料を互いに異なる密度ではなく、同一密度に充填してもよい。
内側及び外側室を互いに異なる繊維の組合せで満たしてもよい。換言すると、内側ハウジングに沿う温度プロフィールに応じて耐熱性の低い繊維を温度がその特性にとって許容できる下流側の箇所で内側ハウジング沿いに内側室内に配置するのがよい。変形例として、外側室の一部に耐熱性の高い繊維を充填してもよい。
【００４１】
また、３以上の互いに異なる物質を用いることができる。たとえば、耐熱性の最も高いガラス繊維を最も内側の層に用い、耐熱性の中程度のガラス繊維を中間層として用い、耐熱性の最も低いガラス繊維を外側層として用いることができる。種々の材料を充填すべき３以上の室を構成するよう多数の仕切りを用いてもよい。
【００４２】
内側ハウジング上に真空を引かないで直接充填法を利用することができる。この場合、内側ハウジング内の空気は、内側ハウジングの下流側端部から押し出されることになろう。
変形例として、吸音材料は、結晶性セラミック繊維、ステンレス鋼繊維又は玄武岩繊維であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
吸音装置及び本発明の原理に従って吸音装置を充填する直接充填装置の概略側面図である。
【図２】
本発明の原理を用いた吸音装置の等角図である。
【図３】
図２の吸音装置の断面側面図である。
【図４】
図２の吸音装置の内側ハウジングの等角図である。
【図５】
図２の吸音装置の仕切りの等角図である。
【図６Ａ】
仕切りを備えた状態の図２の吸音装置の断面側面図である。
【図６Ｂ】
仕切りを取り外した状態の図２の吸音装置の断面端面図である。
【図７】
或る周波数範囲における充填密度と吸音特性の関係を示すグラフ図である。
【図８】
或る周波数範囲における繊維直径と吸音特性の関係を示すグラフ図である。
【図２】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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