(57)【要約】【課題】粒状部材を用いた吸音材の空隙率を大きくして吸音性能を大幅に高める。【解決手段】複数の開口部３を有する粒状の中空ビーズ４を多数用いて吸音材１を設ける。複数の開口部３より音をビーズ内（空気室２）に導くことができるため、吸音材１の有効空隙率を大きくでき、吸音性能を大幅に高めることができる。また、開口部３から空気室２に侵入した音が空気室２内で急激に拡張した後、分岐し、曲がり、その後開口部３で急激に縮小されることで音エネルギーが低下するため、吸音材１の吸音性能を高めることができる。さらに、各中空ビーズ４は、中空であり、且つ開口部３を備えるため、音エネルギーによって各中空ビーズ４が容易に変形して、吸音性能を高めることができる。【選択図】  図１
2013105038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール形状を呈し、内部に空気室（２）を有するとともに、外部の音を前記空気室（２）に導く開口部（３）を有する粒状の中空ビーズ（４）を、多数用いた吸音材。
【請求項２】
請求項１に記載の吸音材（１）において、
前記開口部（３）は、１つの前記中空ビーズ（４）に複数設けられることを特徴とする吸音材。
【請求項３】
請求項１に記載の吸音材（１）において、
前記開口部（３）は、１つの前記中空ビーズ（４）に１つ設けられることを特徴とする吸音材。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の吸音材（１）において、
前記開口部（３）は、音を透過可能な薄膜で覆われることを特徴とする吸音材。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の吸音材（１）において、
この吸音材（１）は、エンジンに吸気を導く吸気通路（６）内に設けられることを特徴とする吸音材。
【請求項６】
請求項５に記載の吸音材（１）において、
この吸音材（１）は、前記吸気通路（６）の内壁面に多数の前記中空ビーズ（４）がコーティングされて設けられることを特徴とする吸音材。
【請求項７】
筒形状を呈し、内部に設けられる筒状の空気室（２）が、筒両端に設けられる筒端開口部（３ａ）と、筒壁に設けられる側面開口部（３ｂ）とを介して外部と連通する粒状の筒状ビーズ（５）を、多数用いた吸音材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の粒状部材を用いる吸音材に関し、例えばエンジン（内燃機関）の吸気通路内の消音等に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の粒状の部材を用いる吸音材として、特許文献１に開示される技術が知られている。
特許文献１の技術は、フロアマット等に用いる吸音材であり、熱可塑性樹脂（スチレン系やエチレン系の樹脂等）で設けた発泡粒子を多数用い、空隙率が１５％〜４０％の範囲となるように多数の発泡粒子を融着させたものである。
音は、多数の発泡粒子の隙間に侵入し、発泡粒子を振動させる等（発泡粒子の変形によって熱エネルギーに変換される等）により吸収される。
【０００３】
ここで、一般的に用いられるグラスウール、ロックウール等の吸音材の空隙率は、９０％を超える。
このため、粒状部材（引用文献１の技術では発泡粒子）による吸音材は、吸音性能が小さいものであった。
なお、引用文献１で用いる発泡粒子は、閉空間体（内部に樹脂が存在する部材）であったため、空隙率を大きくすることが困難であり、吸音性能を高めることができないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４３８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、粒状部材を用いる吸音材において吸音性能を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［請求項１の手段］
吸音材は、開口部を有する粒状の中空ビーズを多数用いることで、従来技術に比較して空隙率を大幅に大きくすることができるため、従来技術に比較して吸音性能を大幅に高めることができる。
【０００７】
また、
（ｉ）開口部から空気室（ビーズ内）に侵入した音が空気室で急激に拡張される作用で音エネルギーが低下し、
（ｉｉ）空気室（ビーズ内）に侵入した音が空気室内で分岐したり、進行方向が曲がる作用で音エネルギーが低下し、
（ｉｉｉ）空気室（ビーズ内）に侵入した音が開口部から出る際に急激に縮小される作用で音エネルギーが低下するため、
従来技術に比較して吸音性能を高めることができる。
【０００８】
さらに、中空ビーズは、中空であり、且つ開口部が設けられることで、中空ビーズの変形が容易になる。このため、音エネルギーによって中空ビーズが容易に変形することができ、中空ビーズの変形によって音エネルギーが吸収されるため、吸音性能を高めることができる。
【０００９】
［請求項２の手段］
１つの中空ビーズに複数の開口部を設けることで、音を容易に空気室（ビーズ内）に導くことができるため、吸音材の有効空隙率を大きくすることができ、吸音性能を高めることができる。
【００１０】
［請求項３の手段］
１つの中空ビーズに１つの開口部を設けることで、中空ビーズをヘルムホルツ型のレゾネータ（共鳴消音器）とすることができ、「開口部の径や厚み」と「空気室（ビーズ内）の容積」の設定によって、任意の周波数（例えば、コンプレッサ作動音の２ｋＨｚ〜３ｋＨｚ）を積極的に消音させることが可能になる。
【００１１】
［請求項４の手段］
開口部が薄膜（音が透過可能な膜）で覆われても良い。開口部が薄膜で覆われても、薄膜を音が通過するため、見かけ上の有効空隙率を大きく保つことができる。
また、開口部が薄膜で覆われても、開口部による中空ビーズの変形容易性が阻害されないため、変形による吸音性能の低下を招かない。
【００１２】
［請求項５の手段］
吸音材（開口部を有する中空ビーズを多数用いた吸音材）をエンジンの吸気通路内に設けることにより、吸気通路内で生じる音（吸気脈動やメカニカルノイズ等の吸気騒音やコンプレッサ作動音等）を、吸気通路内で抑えることができ、吸気通路から外部に漏れ出る騒音を小さくすることができる。
【００１３】
［請求項６の手段］
吸音材は、吸気通路の内壁面に多数の中空ビーズがコーティングされて設けられる。
これにより、吸音材が吸気通路内で薄い層を成すため、消音機能を有する吸気通路の大型化を回避することができる。具体的には、ヘルムホルツ型のレゾネータを複数段搭載する消音型の吸気通路に比較して吸気通路を小型化できる。
【００１４】
［請求項７の手段］
吸音材は、筒両端に設けられる筒端開口部と、筒壁に設けられる側面開口部とを有する粒状の筒状ビーズを多数用いる。これにより、請求項１の中空ビーズと同様、従来技術に比較して空隙率を大幅に大きくすることができるため、従来技術に比較して吸音性能を大幅に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）吸音材が設けられる吸気通路の断面図、（ｂ）中空ビーズの外観図、（ｃ）吸音材の構造を示す断面図である（実施例１）。
【図２】（ａ）中空ビーズ内に侵入した音の説明図、（ｂ）、（ｃ）中空ビーズの変形の説明図である（実施例１）。
【図３】中空ビーズの外観図である（実施例２）。
【図４】筒状ビーズの外観図である（実施例３）。
【図５】筒状ビーズの外観図である（実施例４）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
実施形態１の吸音材１は、ボール形状を呈し、内部に空気室２を有するとともに、外部の音を空気室２に導く開口部３を有する粒状の中空ビーズ４（粒状部材）を、多数用いたものである。
また、実施形態２の吸音材１は、筒形状を呈し、内部に設けられる筒状の空気室２が、「筒両端に設けられる筒端開口部３ａ」と「筒壁に設けられる側面開口部３ｂ」とを介して外部に連通する粒状の筒状ビーズ５（粒状部材）を、多数用いたものである。
上記実施形態１、２の吸音材１は、限定されるものではないが、例えばエンジンの吸気通路（例えば、吸気ダクト６）の内部に設けられるものである。
【実施例】
【００１７】
以下において本発明が適用された具体的な一例（実施例）を、図面を参照して説明する。実施例は具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
なお、以下の実施例において上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。
【００１８】
［実施例１］
図１、図２を参照して実施例１を説明する。
この実施例の吸音材１は、エンジンに吸気を導く吸気通路内に設けられる。
吸気通路は、
・エアクリーナ、スロットルバルブ、ターボチャージャ、インタークーラ等と接続される吸気ダクト６と、
・吸気ダクト６によって導かれた空気をエンジンの各気筒に分配するインテークマニホールドと、
・エンジンのシリンダヘッドに形成される吸気ポートと、
から構成される。
そして、吸音材１は、吸気ダクト６、インテークマニホールド、吸気ポートのいずれの内部に設けられるものでも良いが、この実施例では「吸気ダクト６の全域」あるいは「吸気ダクト６の一部の範囲」に設けられる。
【００１９】
吸気ダクト６は、樹脂等よりなる硬質なパイプ部材であり、吸音材１はその吸気ダクト６の内壁面に薄い層（例えば、１ｍｍ〜５ｍｍ程）を成して設けられる。
なお、図１（ａ）は、吸気ダクト６の全周壁に吸音材１を設ける例を示すが、限定されるものではなく、吸音ダクト６の半分など、部分的に設けるものであっても良い。
【００２０】
吸音材１は、図１（ｂ）に示す小径粒状の中空ビーズ４を多数用いるものであり、図１（ｃ）に示すように多数の中空ビーズ４が、隣接する中空ビーズ４と接するように結合（固着）された状態で吸気ダクト６の内壁面に設けられる。
吸音材１に用いられる中空ビーズ４は、図１（ｂ）に示すように、直径が約０．５ｍｍ〜５ｍｍ程のボール形状を呈し、内部に空気室２を有する樹脂製（常温で硬質のプラスチック）の粒状部材であり、各中空ビーズ４には、中空ビーズ４の外部の音（吸気ダクト６内の音）を空気室２に導く開口部３が設けられている。
【００２１】
この実施例の中空ビーズ４には、図１（ｂ）に示すように、複数の開口部３が設けられている。この実施例に示す開口部３は、中空ビーズ４の内外を貫通する貫通穴である。
１つの中空ビーズ４における開口部３の数は限定されるものではないが、具体的な一例として例えば１つの中空ビーズ４に３〜１０個程が設けられている。
【００２２】
開口部３の内径寸法（開口面積）も限定されるものではないが、具体的な一例として例えば直径が０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程に設けられている。また、開口部３は、同一径が複数設けられるものであっても良いが、異なる径が複数設けられるものであっても良い。
なお、開口部３の一例として丸穴を示すが、限定されるものではなく、他の形状であっても良い。
【００２３】
また、中空ビーズ４の厚み（中空ビーズ４の外面から空気室２の内面までの厚み）も限定されるものではないが、具体的な一例として例えば０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程に設けられている。
【００２４】
吸音材１は、上述したように、吸気ダクト６の内壁面に薄い層を成して設けられるものであり、吸気ダクト６内に多数の中空ビーズ４をコーティングすることで、吸気ダクト６内に吸音層を形成するものである。
ここで、「中空ビーズ４と隣接する中空ビーズ４の結合」および「各中空ビーズ４と吸気ダクト６の結合」は、例えばバインダー（接着剤）によってなされている。
【００２５】
なお、「中空ビーズ４と隣接する中空ビーズ４の結合」および「各中空ビーズ４と吸気ダクト６の結合」はバインダーを用いるものに限定されるものではなく、例えば、中空ビーズ４の表面に融点の低い接着用樹脂を設けておき、この接着用樹脂の融点まで一時的に加熱して接着用樹脂を一時的に溶かすことで「中空ビーズ４と隣接する中空ビーズ４の結合」および「各中空ビーズ４と吸気ダクト６の結合」を行うなど、他の結合手段を採用しても良い。
【００２６】
一方、図１（ｃ）では、吸気ダクト６の内壁面に中空ビーズ４を２層設ける例を示しているが、限定されるものではなく、
・吸気ダクト６の内壁面に中空ビーズ４が１層設けられるものであっても良いし、
・吸気ダクト６の内壁面に中空ビーズ４が３層以上設けられるものであっても良いし、
・吸気ダクト６の内壁面に中空ビーズ４の異なる粒径の薄い層と厚い層が設けられるものであっても良いし、
・吸気ダクト６の内壁面に設けられる中空ビーズ４の粒径が均一でなくても良い。
【００２７】
（実施例１の効果１）
この実施例の吸音材１は、上述したように、開口部３を有する粒状の中空ビーズ４を多数用いたものである。特にこの実施例では、１つの中空ビーズ４に複数の開口部３を設けることで、吸気ダクト６内の音を容易に空気室２に導くことができ、吸音材１の有効空隙率を大きくすることができる。
このように、この実施例の吸音材１は、従来技術（粒状部材を用いた従来技術の吸音材）に比較して空隙率を大幅に大きくすることができるため、吸音性能を大幅に高めることができる。
即ち、この実施例の吸音材１を用いることによって、吸気ダクト６内で生じる音（吸気騒音やコンプレッサ作動音等）の吸音性能を高めることができ、吸気ダクト６の外部に漏れ出る騒音を小さく抑えることができる。
【００２８】
（実施例１の効果２）
吸音材１を構成する各中空ビーズ４に複数の開口部３を設けている。
吸音材１を構成する各中空ビーズ４では、
（ｉ）図２（ａ）の符号αで示す部位において、開口部３から空気室２に侵入した音が空気室２で急激に拡張される作用で音エネルギーが低下し、
（ｉｉ）図２（ａ）の符号βで示すように、空気室２に侵入した音が空気室２内で分岐したり、進行方向が曲がる作用で音エネルギーが低下し、
（ｉｉｉ）図２（ａ）の符号γで示す部位において、空気室２に侵入した音が開口部３から出る際に急激に縮小される作用で音エネルギーが低下する。
このため、この実施例の吸音材１は、従来技術に比較して吸音性能を高めることができる。
【００２９】
（実施例１の効果３）
吸音材１を構成する中空ビーズ４は、中空であり、且つ複数の開口部３が設けられている。これにより、中空ビーズ４の硬さが軽減され、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、中空ビーズ４の変形が容易になる。
その結果、吸気ダクト６内の音エネルギーによって各中空ビーズ４が容易に変形することができ、各中空ビーズ４の変形によって音エネルギーを吸収できる。このため、この実施例の吸音材１は、従来技術に比較して吸音性能を高めることができる。
【００３０】
（実施例１の効果４）
吸音材１は、上述したように、吸気ダクト６の内壁面に多数の中空ビーズ４をコーティングしたものであり、吸気ダクト６の内壁面に薄い層を成すものである。
これにより、通常の吸気ダクト６内に吸音機能を持たせることが可能になり、消音機能を有する吸気ダクト６が大型化する不具合を回避することができる。
【００３１】
［実施例２］
図３を参照して実施例２を説明する。なお、以下の実施例において、上記実施例１と同一符合は同一機能物を示すものである。
上記の実施例１では、１つの中空ビーズ４に複数の開口部３を設ける例を示した。
これに対し、この実施例２は、１つの中空ビーズ４に、図３に示すように、１つの開口部３を設けるものである。
【００３２】
このように、１つの中空ビーズ４に設ける開口部３の数を１つにすることで、各中空ビーズ４をヘルムホルツ型のレゾネータ（共鳴消音器）として用いることができる。これにより、「開口部３の径や厚み」と「空気室２（ビーズ内）の容積」の設定によって、任意の周波数（騒音を抑えたい周波数等）を積極的に消音させることが可能になる。
【００３３】
具体的な一例として、吸気ダクト６の途中にターボチャージャのコンプレッサが搭載され、吸気ダクト６内にコンプレッサ作動音が発生する場合には、そのコンプレッサ作動音を積極的に消音させることが可能である。
このことをさらに具体的に説明すると、コンプレッサ作動音が２８００Ｈｚ付近で発生する場合、
・中空ビーズ４の直径を２ｍｍ、
・開口部３の長さ（中空ビーズ４の厚み）を０．２ｍｍ、
・開口部３の孔径（φ）を０．２ｍｍに設けることで、
中空ビーズ４の共鳴周波数を約２８００Ｈｚに設定することができる。
これにより、吸音材１を構成する多数の中空ビーズ４によって吸気ダクト６内に生じるコンプレッサ作動音を積極的に消音させることができる。
【００３４】
［実施例３］
図４を参照して実施例３を説明する。
上記の実施例１、２では、中空ビーズ４を用いて吸音材１を設ける例を示した。
これに対し、この実施例３（および後述する実施例４）は、上述した中空ビーズ４に代えて、多数の筒状ビーズ５を用いて吸音材１を設けるものである。
【００３５】
吸音材１に用いられる筒状ビーズ５は、外径寸法が約１ｍｍ〜５ｍｍ程の円筒形状を呈する粒状の部材であり、筒状ビーズ５内における筒状の空気室２は、筒両端に設けられる筒端開口部３ａを介して外部と連通するものである。
また、この筒状ビーズ５の筒壁には、内部の空気室２と外部とを連通する側面開口部３ｂが設けられる。具体的に、この実施例の筒状ビーズ５は断面がＣ字型を呈するものであり、側面開口部３ｂは、一方の筒端から他方の筒端へ至るスリット（空隙部）として設けられている。
【００３６】
この実施例に示すように、中空ビーズ４に代えて筒状ビーズ５を用いて吸音材１を設けても、従来技術（粒状部材を用いた従来技術の吸音材）に比較して吸音材１の空隙率を大幅に大きくすることができる。このため、この実施例の吸音材１は、従来技術に比較して吸音性能を大幅に高めることができる。
【００３７】
［実施例４］
図５を参照して実施例４を説明する。
上記の実施例３では、Ｃ字形の筒状ビーズ５を用いる例を示した。
これに対し、この実施例４は、筒状ビーズ５として、筒壁に多数の微細孔を有する中空糸を用いたものであり、微細孔が側面開口部３ｂとして機能するものである。
このように、中空糸による筒状ビーズ５を用いて吸音材１を設けても、従来技術（粒状部材を用いた従来技術の吸音材）に比較して吸音材１の空隙率を大幅に大きくすることができる。このため、この実施例の吸音材１は、従来技術に比較して吸音性能を大幅に高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
上記の実施例では、開口部３が内外を貫通する穴として設けられる例を示したが、開口部３が薄膜（音が透過可能な例えば０．１ｍｍ以下の膜：具体的な一例として溶けたバインダーによる膜等）で覆われても良い。開口部３が薄膜で覆われても、薄膜を音が通過することにより、開口部３が有効に機能するため、上述した実施例と同様に、見かけ上の有効空隙率を確保することができる。
また、開口部３が薄膜で覆われても、開口部３による中空ビーズ４の変形容易性が阻害されないため、上述した実施例と同様に、中空ビーズ４の変形によって吸音性能を高めることができる。
【００３９】
上記実施例で開示した数値は実施例を説明するための一例であって、限定されるものではない。
【００４０】
上記の実施例では、吸気ダクト６の内壁面に吸音材１を設ける例を示したが、空気の取入口からエンジン燃焼室に至る吸気の通過可能な通路内であれば、吸音材１を設けることができる。具体的な一例として、エアクリーナの内壁面、大きな容積を用いたヘルムホルツ型レゾネータの内壁面、サージタンクの内壁面などに、本発明の吸音材１を設けても良い。
【００４１】
上記の実施例では、吸気通路（実施例では吸気ダクト６）内に吸音材１を用いる例を示したが、吸音材１の用途は限定されるものではなく、ボンネットカバー、フロアマット、車室パネルなど、種々の用途の吸音材１に本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１  吸音材
２  空気室
３  開口部
３ａ  筒端開口部
３ｂ  側面開口部
４  中空ビーズ
５  筒状ビーズ
６  吸気ダクト（吸気通路）
【図１】
2013105038.tif 000003
【図２】
2013105038.tif 000004
【図３】
2013105038.tif 000005
【図４】
2013105038.tif 000006
【図５】
2013105038.tif 000007