JPH1097260A

JPH1097260A - 吸音ダクト及びこれを用いた吸音ダクト構造

Info

Publication number: JPH1097260A
Application number: JP8269126A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Watanabe; 恭一渡辺; Koichi Nemoto; 好一根本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】給排気経路のダクトや内燃機関のダクト等の
全周波数域の騒音を低減させ、吸入抵抗をできるだけ変
化させず、更に低減効果が大きく、シンプルな構造の吸
音ダクト及び吸音ダクト構造を提供する。【解決手段】吸音ダクトは、筒状の基ダクト１’と、
この基ダクト１’よりも内径を拡張させた拡張ダクト１
とを通気方向Ａに連結して成る。拡張ダクト１内には、
吸音体２が設置されている。吸音体２は、拡張ダクト１
の内部空間の断面積の１０〜５０％を占有する。上述の
ダクトを設置した吸音ダクト構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸音ダクト及びこ
れを用いた吸音ダクト構造に係り、更に詳しくは、吸気
ダクトの吸入抵抗をできるだけ変化させずに低周波数か
ら高周波数までの全周波数域において、優れた吸音特性
を有する吸音ダクト及び吸音ダクト構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体の吸排気システム内の騒音は、送風
機の発生音、ブロアー、高圧弁及びノズル等の気流音、
内燃機関やガス発生機の吸排気音、オイル又はガスバー
ナーの燃焼音を音源としており、この騒音を低減するた
めに、従来、消音器等が用いられている。またダクト内
を流れる流体の速度によっては、高周波領域に周波数特
性を有する気流音が発生するので、この騒音を減衰させ
るために一部でグラスウール等の吸音材も使用されてい
る。

【０００３】なお、このような騒音の低減においては、
流体とダクトの抵抗をできるだけ小さくし、音源となる
音響エネルギーを極力減衰させることと、吸音材及び／
又は消音器等を取付けることが重要である。しかしなが
ら、消音器などの構造体は、特定周波数の吸音には効果
があるが、全周波数域において吸音効果を得ることはで
きず、また、吸音材は一般的に比較的高周波数の騒音に
のみ吸音効果を奏するという特色があった。

【０００４】ところで、内燃機関の吸気騒音はエンジン
の吸気による脈動を音源とし、５００Ｈｚ以下の低周波
数領域が主である。この吸気音を低減させるために主と
してレゾネータやサイドブランチ等の吸音構造体を設置
しているが、上記の従来例にもれず、この構造体には特
定周波数に起因する周波数の減衰効果しかないため、多
種の周波数の吸音を行うためには多数の構造体等を設置
する必要があった。

【０００５】かかる吸気騒音を低減するために、特開昭
５３−１４８６１７号公報や実開昭５５−１６７５６２
号公報には、気化器とエアクリーナとを連結する吸気管
に多数の小孔を設け、更に小孔部の外側に吸音材を装着
したものが開示されている。また、特開昭６４−５３０
５５号公報には、内燃機関側とエアクリーナエレメント
側とを仕切る仕切り壁を配置し、この仕切り壁に絞り孔
を設けたものが開示されている。更に、特定周波数の吸
音を意図したレゾネータ（共鳴型消音機）を用いたもの
として、特開昭６２−１１０７２２号公報には、エレメ
ント室の中心部に配設したレゾネータ内蔵型エアクリー
ナが、特開昭５５−６０４４４号公報には、内燃機関の
吸気管圧力変化に応じ、共鳴室容積を変化させる共鳴周
波数可変型レゾネータが、特開平２−１９６４４号公報
には、エンジンの回転数の変化に生ずる吸気圧変化に応
じてレゾネータの容積を制御するものが開示されてい
る。

【０００６】更にまた、特開平５−１８３２９号公報に
は、エアクリーナケースや各ダクトに減衰目的のための
バイパスチューブを用いたもの、特開平５−１８３３０
号公報には、特殊な共鳴ダクトをエアクリーナケースに
連通接続し、特定周波数領域で共鳴減衰させるものが開
示されている。なお、特開昭５３−１４８６７号公報に
は、吸音材を用い開口端近傍に吸音材を設置したものが
開示されているが、これは上記吸音構造体とは逆に低周
波数にはほとんど効果がないものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、これら
のような従来の吸音構造体にあっては、特定周波数の吸
音には効果があっても、全周波数域の騒音を低減するこ
とは難しいため、十分な吸音性を得るのには限界があ
る。これに対し、多数の構造体を設置して広い周波数域
で吸音を行うようにすると、吸音構造体全体としての構
造が複雑になる等の課題があった。また、特に車両の吸
気系の騒音は、エンジンの回転数に応じ変化はあるもの
の基本的に５００Ｈｚ以下の低周波数領域の騒音が問題
となっており、この低周波数領域の全域に亘り特に効果
の大きな吸音構造体を得ることが課題となっていた。こ
れと同時に車両のエンジンルーム内はスペースが限られ
ているため、高性能で、コンパクトな構造を達成するこ
とも重大な課題である。

【０００８】更に、ダクトの内部に流れる空気によって
引き起こされる騒音は、主として５００Ｈｚ以下の周波
数領域の共鳴音と、中に形成される比較的高周波数の気
流音である。これら全周波数に亘る幅広い周波数域の騒
音に対する吸音は、従来一つの吸音構造体では困難であ
った。本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、吸
排気経路のダクトや内燃機関のダクト等の騒音を全周波
数域において低減し、吸入抵抗をできるだけ変化させ
ず、更に低減効果が大きく、シンプルでコンパクトな構
造を有する吸音ダクト及び吸音ダクト構造を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、内径を拡張した部位を
ダクトに設け、この拡張ダクト内に特定の吸音体を配設
することにより、上記課題が解決されることを見出し、
本発明を完成するに至った。

【００１０】即ち、本発明の吸音ダクト構造体は、筒状
の基ダクトと、この基ダクトよりも拡開した筒状の拡張
ダクトとを通気方向に連結して成る吸音ダクトであっ
て、上記拡張ダクトの内部に吸音体を備え、上記吸音体
の上記通気方向に垂直な断面積が、上記拡張ダクトの内
部空間の上記通気方向に垂直な断面積の１０〜５０％を
占有することを特徴とする。また、本発明の吸音ダクト
構造は、内燃機関の吸気用ダクトにおけるエアクリーナ
ーにより仕切られた吸気口側ダクト又はエンジン側ダク
トに、少なくとも１個の上記吸音ダクトを設置して成る
ことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の吸音ダクト構造体においては、筒状の
基ダクトと、これを拡開、即ち内径を拡張した拡張ダク
トと、拡張ダクト中に設置された吸音体との特殊な組み
合わせを行うことにした。かかるダクトの内径拡張によ
れば、一種の空洞型消音器が形成されるので、比較的低
周波数の騒音の減衰に効果がある。また、拡張ダクト内
部に設置する上記吸音体としては、基本的な多孔質材料
型吸音形態のものを用いることができ、これによれば、
中・高周波側の吸音に効果が得られる。また、吸音体の
通気方向の長さにも影響を受けるが、このような延在し
た吸音体をダクト内に設置すれば、低周波数域の音圧の
腹をつぶすことができるため、低周波数域における吸音
効果が更に向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の吸音ダクトについ
て詳細に説明する。この吸音ダクトは、上述の如く、筒
状の基ダクトと、この基ダクトよりも内径を拡張させた
拡張ダクトとを通気方向に連結して成り、更に拡張ダク
ト内に吸音体を配設した構造を有する。代表的には、図
１に示すような構造を有するもので、基ダクト１’と拡
張ダクト１とが通気方向Ａに連結され、この場合、拡張
ダクト１は基ダクト１’の端部から拡開しており、この
吸音ダクト全体としては、いわゆる段付き形状をなして
いる。また、拡張ダクト１内には支持部３を介して吸音
体２が設置されている。

【００１３】ここで、基ダクトの形状は任意であり、例
えば、丸型断面、四角断面、楕円断面等の形状のものを
用いることができる。また、この拡張ダクトの断面形状
も問われない。従って、丸断面の基ダクトに楕円の拡張
ダクトを有する構造、楕円形状の基ダクトに楕円形状の
拡張ダクトを有する構造等、様々な組み合せが有効であ
るが、特に限定されるものではない。更に、通気方向と
垂直な断面において、基ダクトの断面中心（軸）と拡張
ダクトの断面中心（軸）は一致してもしなくてもよい。
従って、基ダクトの外周と拡張ダクトの外周とが一辺で
接しているような極端な配置でもよい。

【００１４】また、本発明の吸音ダクトにおいては、拡
張ダクトの両端に基ダクトを連結してもよいが（図１参
照）、この場合、拡張ダクト部の両側に位置する２つの
基ダクトの断面中心も、互いに一致してもしなくてもよ
い。更に２つの基ダクトの断面中心と拡張ダクト部の断
面中心の３つの断面中心が一致しても、２つの断面中心
が一致しても、いずれも一致しなくてもよく、それぞれ
が有効である。拡張ダクトの断面中心と基ダクトの断面
中心との関係は、吸音ダクトを設置するスペースにより
制約を受けるが、目的とする５００Ｈｚ以下の周波数の
吸音性能には影響がない。しかし、１ｋＨｚ以上の高周
波数領域においては、上記の基ダクトと拡張ダクトの位
置関係が吸音性能に影響を与え、それぞれ３つのダクト
の断面中心が均等に拡散している状態、例えば、２つの
基ダクトの断面中心が、拡張ダクトの断面中心に対して
ほぼ点対称の位置に存在する状態が吸音性能には良好で
ある。特に２つの基ダクトの断面中心はできるだけ離れ
ているほうが好ましく、例えば、上述の点対称関係をな
す２つの基ダクトの壁面が拡張ダクトの壁面に内接する
配置構成が好ましい。

【００１５】これらの位置関係は吸音ダクトを取り付け
る場所のスペースに依存するところが大きい。特に車両
のエンジンルーム内に設置する場合などには、フロント
タイヤハウス形状やバッテリー等の位置により、拡張ダ
クトの断面形状やダクトの中心位置は変化する。また、
拡張ダクトの長さ方向の形状も問われない。従って、例
えば、円柱状、円錐状、四角錐状、開部の部スペースに
合致した形状等、様々なタイプを使用できる。

【００１６】なお、空洞型消音器では、消音要素を適切
にモデル化することにより、透過損失ＴＬを理論的に計
算できる。理論式を（１）式に示す。ＴＬ＝１０ｌｏｇ｜１＋｛１／２（ｍ−１／ｍ）ｓｉｎ²ｋＬ｝²｜（１）ｍ：内径の拡張比ｋ：波長定数ｋ＝２πｆ／Ｃ（ｆ：振動数、Ｃ：音
速）Ｌ：拡張部長さ（１）式より、拡張ダクトの拡張比を大きくとれば減衰
量が増加し、拡張ダクト部の長さを長くすることによ
り、全周波数域での減衰効果（特に低周波数域に顕著）
が得られることが分かる。しかしながら本発明の吸音ダ
クトは、空洞型消音器の内部に吸音体を設置した構成を
採り、吸音材の効果を理論式で完全には表すことができ
ないため、（１）式だけでは説明がつかない。

【００１７】拡張ダクトの内径は、特に限定されない
が、基ダクトの内径の１．１〜３倍にすることが望まし
い。拡張比は減衰量に影響を与え、拡張比の大きいほう
が減衰量が大きいため、吸音効果が大きい。拡張比が
１．１倍よりも小さいと減衰効果が殆どなく、吸音性能
を十分に発現できない。また基ダクトの３倍を超える拡
張比を有する拡張ダクトを備える場合は、体積の関係
上、実現し難い。特に車両のエンジンルーム内に使用す
るには、できるだけ小さなものが望ましく、３倍を超え
る拡張比の拡張ダクトを使用することは好ましくない。

【００１８】拡張ダクトの長さは、１〜１００ｃｍにす
ることが望ましいが特に限定されない。拡張ダクトの長
さもまた減衰量に影響を与え、長いほど低周波数の減衰
効果が大きく、高周波側にも効果が大きい。拡張ダクト
の長さが１ｃｍ未満の吸音ダクトは、拡張比を上げても
消音効果が小さいため、好ましくない。他方、１００ｃ
ｍを超える長さを有する拡張ダクトを備えた吸音ダクト
は、体積の関係上、実現し難い。特に車両のエンジンル
ーム内に使用するには、できるだけ小さなものとするこ
とが望ましく、１００ｃｍを超える長さの拡張ダクトを
使用することはできない。拡張ダクトの内径を大きくす
ることは、空洞型消音器を形成させる効果もあり、吸音
性能を向上させるには効果がある。この構成により、吸
音体の効果と空洞型消音器の効果が併合するので、吸音
性能を向上させるのに更に効果がある。

【００１９】次に、吸音体について説明する。上述の如
く、拡張ダクトの内部には吸音体を少なくとも１つ設置
する（図１参照）。拡張ダクトの内部空間の断面積に対
する、この吸音体の断面方向の面積率は、１０〜５０％
になるようにする。この面積率が、１０％未満では吸音
性能が低く、吸音ダクトの目標とする吸音性能を得るこ
とができず、他方、５０％を超えると、ダクト内の通気
抵抗が高くなり、ダクトとして使用することが困難にな
る。設置される全ての吸音体の断面積の総和が上記範囲
に入っていればよく、断面積比率の低い吸音体を複数個
設置させることも可能であり、この場合は高い吸音効果
を発揮させることができる。吸音体は、吸音材を含んで
構成された構造体（図２〜図８参照）であり、かかる吸
音体をダクト内の気流中に設置することにより、その中
に形成される音圧の強度を効果的に低減させることが可
能である。吸音体の形状は、通気方向に延在する形状が
好ましく、代表的には、円柱や角柱等の柱状をなし、そ
の表面の主たる部位又は内部に吸音材を有している。

【００２０】吸音体の長さは、（√３）／４λ〜１／２
λ（λは周波数０．１〜１ｋＨｚの音波における波長）
の範囲にあることが好ましい。吸音体の長さは特に低周
波数域の吸音に大きく影響を与え、長いほど減衰効果が
大きくなる。吸収体の長さが１００Ｈｚの周波数の１／
２λを超える場合は、吸音体の長さが長すぎるため、現
実のサイズとならないので、使用に際し不都合である。
他方、吸音体の長さが１ｋＨｚの（√３）／４λ未満の
場合は、長さが短すぎ十分な吸音性能を得ることが不可
能となるため、好ましくない。

【００２１】また、音波周波数が０．１〜１ｋＨｚの範
囲にあることを前提としたのは、その範囲の音波（騒
音）に対し、吸音材を吸音体に加工することによって吸
音性能を上げる必要性を有することによる。１００Ｈｚ
未満の周波数領域では、この吸音体で性能を発揮させる
には、長さが現実レベルを超えて長くなって、実用性が
悪化し、また、自動車用としてもダクト内に収まるサイ
ズからかけ離れてしまう。他方、１ｋＨｚを超えた周波
数領域では、吸音材を設置するだけで、ある程度の吸音
性能を得ることが可能であるため、吸音材を意図的に所
定形状に加工する意味が無くなってしまう。

【００２２】更に、（√３）／４λ〜１／２λの範囲に
あることを好ましいとしたのは、ダクト内に形成される
定在波の音圧分布のなかで吸音材の効果が特に発揮され
るのが、最大音圧の１／２以上の領域であることによ
る。この長さは周波数毎に異なるが、長さの割合は同じ
であり、（√３）／４λ〜１／２λの範囲内になる。こ
のとき、吸音体の長さが、ある周波数の（√３）／４λ
未満になると効果的に吸音できなくなり、他方、１／２
λを超えると次の音圧の分布にかかるため、効率的でな
くなるため、好ましくない。

【００２３】上述の範囲に設定すると、吸音体の長さの
最大長さは、２５℃の標準状態で約１７０ｃｍになる。
実際には、自動車が使用される環境の温度差の内で、吸
音体の長さは約１０ｃｍ変化するため、これらを鑑みて
実際の最大長さを決定する必要がある。自動車のエンジ
ンルーム内における１０ｃｍの寸法差は大きな値なの
で、十分注意が必要である。一方、１７０ｃｍを超える
長さを有する吸音体を含む吸音ダクトは、車両のエンジ
ンルーム内に設置するのには現実的でない。また、最小
長さは約１４ｃｍになる。なお、吸音ダクトが使用され
る温度領域を考慮すれば、さらに短い吸音体を使用する
ことによっても、本発明の目的を達成でき非常に効率的
であるが、特に限定されるものではない。

【００２４】また、上記吸音体は、その延在形状の一端
又は両端に空気抵抗を上昇させないためのヘッド部を有
することが好ましい。吸音体はダクト中に設置されるた
め、ダクトの吸入抵抗は不可避的に上昇するが、この吸
音体の流れに対するヘッド部及び／又はテール部の形状
を、先細形状、例えば、円錐、角錐、流線型等にするこ
とにより、通気抵抗を低減させることが可能である。通
気抵抗を特に低減させるためには、ヘッド部は紡錘形と
することが望ましい。なお、上記ヘッド部は、吸音体に
一体又は別体に連結させることができる。

【００２５】上述の如く、吸音体の設置により吸入抵抗
が上昇するが、これをできるだけ低減する他の手法とし
ては、ヘッド部と吸音体本体の双方の形状を流線型にす
ることを例示でき（図８参照）、この手法は非常に効果
的である。また、ヘッド部と吸音体本体との連結部の接
合を平滑にすることも通気抵抗の変化をできるだけ小さ
くするために非常に効果的である。更に、ヘッド部を吸
音体の本体に一体化することはコスト面、性能面で有効
である。

【００２６】吸音体に含まれる吸音材を構成する繊維
は、平均径が０．１〜６０μｍの範囲の太さにすること
が好ましい。吸音材の性能は、吸音材を構成する繊維集
合体の平均繊維径に依存し、繊維径が細いほど吸音性能
は高くなる。しかし、細い繊維は一般的でなく、繊維自
体の剛性も小さいため、ダクト内の気流中に設置するの
は困難である。繊維の剛性が小さいと得られる吸音体の
剛性も小さくなり、気流中に設置する構造物としては問
題がある。また、気流中で吸音材中から繊維が抜け易く
なる。以上の点から、０．１μｍ未満の繊維を用いるこ
とは好ましくない。他方、繊維を太くすると吸音性能が
低下するため、６０μｍを超える太さの繊維を用いる
と、十分な吸音性能が得られないことがある。

【００２７】また、吸音材を構成する繊維は、１０ｃｍ
未満の短繊維でも、それ以上の長さを有する長繊維でも
よい。吸音性能は構成繊維の長さには依存しないため、
吸音性能を確保するのに繊維長を限定する必要はほとん
どない。しかし、吸音材の製造や吸音材自体の剛性等を
考えるとき、繊維長によっては吸音材の機械的強度が左
右されるため、これらを規定する意味をもつ。このよう
なことから、繊維を吸音材に成形するときには、繊維長
が３〜１０ｃｍの範囲にあることが好ましいが、特に限
定されるものではない。３ｃｍ未満では繊維長が短すぎ
るため、吸音材に成形することが困難であり、好ましく
ない。また、一般の製造装置では、１０ｃｍを超える長
さの繊維を均一に分散させて吸音材を成形することは困
難であり、一部の繊維が吸音材中で片寄った吸音材にな
る可能性が大きく、常に一定の性能を確保することが難
しくなるため、繊維長が１０ｃｍを超えるものも、好ま
しくない。

【００２８】また、吸音体に含まれる繊維集合体である
吸音材は、織布形態でも不織布形態でもよい。吸音性能
はこの繊維集合体の形態に依存しないためである。しか
し、嵩高性の確保や吸音体の機械的強度の確保には、繊
維集合体の形態が強く影響するため、吸音体を設置する
周りの環境を考慮し、吸音材の形態を決定する必要があ
る。このとき、嵩高性を重視する場合には、不織布形態
が望ましく、機械的強度を重視する場合には織布形態が
望ましいが、特に限定されない。

【００２９】また、繊維集合体を構成する繊維は、天然
繊維でも合成繊維でもよい。ここで、繊維の太さや繊維
の単位長さ及び繊維体の分布等を適切に制御でき、常に
同じものを作製でき、均一な密度分布の作製が可能な合
成繊維は、吸音材として特に有効である。更に、吸音材
のリサイクルや、同時一体成形性、形状を維持できる等
のメリットに鑑みると、軟化点の異なる繊維の配合が可
能なポリエステル系繊維は特に有効である。このとき、
ポリエステル繊維としては、溶融紡糸法で製造された平
均径１０〜４０μｍのものが好ましい。溶融紡糸法で製
造されたポリエステル繊維は、最も一般的であり経済的
であるが、この工法では、１０μｍ未満のものを製造す
るのが困難であり、また、繊維の表面積に依存する吸音
性能を確保するためには４０μｍ以下であることが効果
的だからである。

【００３０】一方、ポリプロピレン繊維は、超極細繊維
を製造することができ、その繊維の使用は吸音性能向上
のために効果がある。このとき繊維の平均径を１〜１５
μｍにすることが効果的である。上記の工法では、１μ
ｍ未満のものを製造するのが困難であり、また、経済的
に製造するためには１５μｍ以下にすることが望まし
い。吸音性能的には、メルトブローン法で製造したポリ
プロピレン繊維が、極細繊維を製造しやすいため有効で
あるが、逆に太い繊維の製造が困難であるため、１５μ
ｍを越えると、性能及び経済性の観点から溶融紡糸法で
製造したポリエステル繊維が有効となる。なお、吸音材
そのものの剛性が極細繊維では得られにくいため、ポリ
プロピレン繊維とエステル繊維の２繊維を混合し、吸音
性能と剛性を合わせもつ吸音材としてもよく、気流が強
い箇所に用いる場合などに非常に効果がある。また、上
記繊維の他、ナイロン、ポリアクリロニトリル、ポリア
セテート、ポリエチレン、線状ポリエステル、ポリアミ
ド等の合成繊維も使用できるが、特に限定されるもので
はない。

【００３１】吸音体を成形する場合には、繊維集合体の
中に軟化点が少なくとも２０℃異なる繊維が配合されて
いることが効果的である。その理由は、繊維集合体とし
ての形状を維持させながら、加熱しプレス成形し製品を
作製することを可能にするためである。これよりも軟化
点の差が小さくなると、その軟化点の差に応じて、一部
の繊維のみを軟化させる温度範囲で、その軟化する繊維
をバインダーとし、繊維集合体に形状を付与させること
ができなくなることがある。即ち、繊維体全体が軟化
し、融解することが考えられ、好ましくない。また、ニ
ードルパンチ等の工法を用いて、繊維体を成形し繊維集
合体にしたものも有効である。かかる工法によれば、軟
化点の等しい一種類の繊維のみで不織布を作製すること
が可能であり、比較的高価な軟化点の異なる繊維を用い
ることなく吸音材を形成できる。

【００３２】吸音体の面密度は、５０〜４０００ｇ／ｍ
²の範囲内にすることが好ましい。５０ｇ／ｍ²未満では
吸音体としての性能が確保できないことがあり、他方、
４０００ｇ／ｍ²を越える領域では、重量及びそれに伴
うコストが増大する割には性能が向上せず効果的でない
ばかりか、この面密度の増加に伴い吸音材自体の通気量
が減少するため、吸音材による壁が形成されてしまい、
騒音の減衰効果がダクトのみのものと大差がなくなるこ
とがあり、好ましくない。

【００３３】また、本発明においては、吸音体の一部又
は全部に、平均繊維長１０ｃｍ以上、平均径１〜３０μ
ｍの合成繊維から成る面密度２０〜２００ｇ／ｍ²の不
織布から構成される表皮を被覆することが可能であり、
これにより、吸音体からの繊維の抜けを防止し、機械的
剛性を向上し、更には吸音材を保護することができる。
この表皮を構成する繊維としては、繊維長が長ければ長
いほど機械的強度が増すため、長繊維が好ましい。これ
ら繊維は、布状の不織布又は織布に形成されるが、不織
布の場合には、ニードルパンチ製法又は布の一部を熱融
着させて成形する製法が、布の剛性を向上でき、また、
通気性も確保できるため、好ましい。

【００３４】また、繊維の平均径を１〜３０μｍにした
理由は、１μｍ未満では、機械的な強度が得られず、３
０μｍを超えると、布状にした場合のメッシュが荒く、
繊維の抜けを防止する目的からはかけ離れてしまうから
である。面密度を２０〜２００ｇ／ｍ²にした理由は、
２０ｇ／ｍ²未満になると機械的な強度が不足するた
め、表皮材を用いる意味がなくなり、２００ｇ／ｍ²を
超えると不織布としての通気性が低下し、内部の吸音体
の吸音性能を阻害する恐れがあるからである。

【００３５】吸音体は、吸音ダクトの拡張ダクトの内部
であれば任意の場所に設置することができる。これは、
吸音性能が、吸音体の長さや表面積に起因し、ダクト内
の設置位置の影響は小さいからである。従って、同じ断
面積比率の場合でも設置位置の形態は複数存在し、共に
有効であり、特に限定されるものではない。

【００３６】本発明の吸音ダクトは、内燃機関、特に車
両用の吸気系内のダクト中に用いるのに有用である。こ
のダクトは、通気抵抗がほぼ一定でダクト上の任意の場
所に設置可能であり、例えば、自動車エンジンの吸気用
ダクトでは、エアクリーナーにより仕切られた吸気口側
又はエンジン側ダクトに、少なくとも１個の吸音ダクト
を配置した吸音ダクト構造として応用できる。このよう
な吸音ダクトや吸音ダクト構造によれば、エンジンの吸
気により発生する吸気音を効率よく吸音できる。更に、
低周波数域のみならず、中・高周波域においても、高い
吸音特性が得られ、極めて効果的な騒音の低減を行うこ
とができる。更に、かかる効果から吸気系に設置された
レゾネータやサイドブランチの一部又は全てを取り除く
ことが可能となる。これは、エンジン内スペースの確保
と、付属部品撤去のコスト低減効果があり、非常に有効
である。

【００３７】

【実施例】以下、本発明を実施例、比較例及び従来例に
より更に詳細に説明する。（実施例１）拡張ダクト部が、丸断面の基ダクト（１０
０φ）に対し拡張比１．５倍、長さ４０ｃｍを有し、基
ダクトの断面中心と拡張ダクト部の断面中心が一致して
おり、拡張されたダクト部内に、図２に示す形状１の吸
音体（３０φ、３０ｃｍ）を、断面積比率が約３０％に
なるように、拡張ダクト内の断面方向に均等に３つ設置
（０゜、１２０゜、２４０゜位置）して吸音ダクトを作
製した（図１参照）。この吸音体は、平均繊維径１５μ
ｍのポリエステル（ＰＥＴ）より構成された面密度１０
００ｇ／ｍ²の吸音材を加熱成形し製造した。

【００３８】（実施例２）吸音体を図３に示すような円
錐形ヘッド部６を有する形状２とした以外は、実施例１
と同様の操作を繰り返し、本実施例の吸音ダクトを作製
した。

【００３９】（実施例３）吸音体を図４に示すような円
錐形ヘッド部及びテール部８を有する形状３とした以外
は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本実施例の吸音
ダクトを作製した。

【００４０】（実施例４）吸音体を図５に示すようなヘ
ッド部及びテール部１０を有する形状４とした以外は、
実施例１と同様の操作を繰り返し、本実施例の吸音ダク
トを作製した。

【００４１】（実施例５）吸音体を図６に示すようなヘ
ッド部及びテール部１２を有する形状５とした以外は、
実施例１と同様の操作を繰り返し、本実施例の吸音ダク
トを作製した。

【００４２】（実施例６）吸音体を図７に示すようなヘ
ッド部及びテール部１４を有する形状６とした以外は、
実施例１と同様の操作を繰り返し、本実施例の吸音ダク
トを作製した。

【００４３】（実施例７）吸音体を図８に示すような流
線形形状７とした以外は、実施例１と同様の操作を繰り
返し、本実施例の吸音ダクトを作製した。

【００４４】（実施例８）形状１の吸音体（２０φ、３
０ｃｍ）を断面積比率が約５０％となるように拡張ダク
ト内の断面方向均等に１つ設置（中央）した以外は、実
施例１と同様の操作を繰り返し、本実施例の吸音ダクト
を作製した。

【００４５】（実施例９）形状１の吸音体（３０φ、３
０ｃｍ）を断面積比率が約１５％となるように拡張ダク
ト内の断面方向均等に６つ設置（０゜、６０゜、１２０
゜、１８０゜、２４０゜、３００゜位置）した以外は、
実施例１と同様の操作を繰り返し、本実施例の吸音ダク
トを作製した。

【００４６】（実施例１０）形状１の吸音体（２２φ、
１５ｃｍ）を断面積比率が約３０％となるように拡張ダ
クト内の断面方向均等に６つ設置（０゜、６０゜、１２
０゜、１８０゜、２４０゜、３００゜位置）した以外
は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本実施例の吸音
ダクトを作製した。

【００４７】（実施例１１）拡張ダクト長さを１３０ｃ
ｍ、吸音体の長さを１２０ｃｍとした以外は、実施例１
と同様の操作を繰り返し、本実施例の吸音ダクトを作製
した。

【００４８】（実施例１２）吸音体を平均繊維径約２μ
ｍのポリプロピレン（ＰＰ）より構成された面密度１０
００ｇ／ｍ²の吸音材を加熱成形し製造した以外は、実
施例１と同様の操作を繰り返し、本実施例の吸音ダクト
を作製した。

【００４９】（実施例１３）吸音体を構成する吸音材の
面密度を１５０ｇ／ｍ²とした以外は、実施例１と同様
の操作を繰り返し、本実施例の吸音ダクトを作製した。

【００５０】（実施例１４）吸音体を構成する吸音材の
面密度を４０００ｇ／ｍ²とした以外は、実施例１と同
様の操作を繰り返し、本実施例の吸音ダクト作製した。

【００５１】（実施例１５）吸音体の表面に、平均繊維
長２０ｃｍ、平均繊維径約２０μｍのＰＥＴ繊維から成
る面密度５０ｇ／ｍ²の不織布から形成された表皮を設
置した以外は実施例１と同様の操作を繰り返し、本実施
例の吸音ダクトを作製した。

【００５２】（比較例１）形状１の吸音体（２０φ、３
０ｃｍ）を断面積比率が約６０％となるように拡張ダク
ト内の断面方向均等に１つ設置（中央）した以外は、実
施例１と同様の操作を繰り返し、本例の吸音ダクト構造
体を作製した。

【００５３】（比較例２）形状１の吸音体（４０φ、３
０ｃｍ）を断面積比率が約５％となるように拡張ダクト
内の断面方向均等に４つ設置（０゜、９０゜、１８０
゜、２７０゜位置）した以外は、実施例１と同様の操作
を繰り返し、吸音ダクトを作製したが、通気抵抗が上昇
しすぎてしまい、流量が規定量流れなかったため、実験
をすることができなかった。

【００５４】（比較例３）拡張ダクト長さを１８０ｃ
ｍ、吸音体の長さを５ｃｍとした以外は、実施例１と同
様の操作を繰り返し、本例の吸音ダクトを作製した。

【００５５】（比較例４）吸音体の長さを１７０ｃｍと
した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、吸音ダ
クト構造体を作製したが、吸音体を設置する吸音ダクト
構造体が大きくなりすぎて実験装置に設置することがで
きなかった。

【００５６】（比較例５）吸音体を構成する繊維を平均
繊維径０．１μｍ以下のポリプロピレン（ＰＰ）によっ
て構成しようとしたが、繊維に剛性がなく吸音材の不織
布の状態に成形することができなかった。

【００５７】（比較例６）吸音体を平均繊維径約６５μ
ｍのＰＥＴより構成された面密度１０００ｇ／ｍ²の吸
音材を加熱成形し製造した以外は、実施例１と同様の操
作を繰り返し、本例の吸音ダクトを作製した。

【００５８】（比較例７）吸音体を構成する吸音材の面
密度を１００ｇ／ｍ²とした以外は、実施例１と同様の
操作を繰り返し、本例の吸音ダクト構造体を作製した。

【００５９】（比較例８）吸音体を構成する吸音材の面
密度を４５００ｇ／ｍ²とした以外は、実施例１と同様
の操作を繰り返し、本例の吸音ダクト構造体を作製し
た。

【００６０】（実施例１６）実施例１の吸音ダグト構造
を車両のエアクリーナ室の外気側ダクトに接続し、エン
ジンを欠けて各周波数毎の音圧レベルを測定したとこ
ろ、音響加振の結果とほぼ同等の音響効果があることが
確認できた。

【００６１】（実施例１７）実施例１の吸音構造体を家
屋の送風機付きエアダクト内に使用したところ、通気を
妨げることなく、音響加振の効果とほぼ同等の消音効果
があることが確認できた。

【００６２】（従来例）吸気ダクトに３００Ｈｚに設定
したレゾネータを設置した。

【００６３】（性能評価）上記実施例１〜１５、従来例
及び比較例において得られた吸音ダクト構造体につい
て、以下の実験を実施した。上記の各実施例、比較例に
おいて得られた吸音ダクトを、半無響音室に設置した４
気筒エンジンの吸気システム系のエアクリーナーダクト
に、図９に示すように取り付けた。このシステムについ
て、エンジンに連結されたインテークマニホールド側の
音圧と吸気口側の音圧の差である挿入損失（ＩＬ）を測
定した。このとき、加振源をスピーカとし吸気口側から
加振する逆配置法でＩＬを測定した。このときの音圧レ
ベル差をｄＢ表示で各周波毎に測定し、１００〜３００
Ｈｚの低周波、３００〜５００Ｈｚの中周波及び５００
〜１０００Ｈｚの高周波数領域で平均をとり表１に記し
た。これらの試験結果を表１に示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】表１より、実施例で作製された各種吸音ダ
クトは、従来例に比べ、低周波数（１００〜３００Ｈ
ｚ）、中周波数（３００〜５００Ｈｚ）及び高周波数
（５００〜１０００Ｈｚ）の領域において、優れた吸音
特性を示し、従来のレゾネータ等に比べ場所を取らず、
取付け性に優れる吸音ダクトであることが確認された。
また、本発明の範囲にない比較例の吸音ダクトは、特に
必要とされる低・中周波数領域の吸音性能（判断基準と
して、この領域で１０ｄＢの消音性能がないものは不可
とした。）、更に、スペース的（実際の車両のエンジン
ルーム内スペースに納まらないものは不可とした。）
に、満足な結果を示さないことが確認された。また、吸
音材の形成ができないものも同様に不可とした。

【００６６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、内径を拡張した部位をダクトに設け、この拡張ダク
ト内に特定の吸音体を配設することとしたため、吸排気
経路のダクトや内燃機関のダクト等の騒音を全周波数域
において低減し、吸入抵抗をできるだけ変化させず、更
に低減効果が大きく、シンプルでコンパクトな構造を有
する吸音ダクト及び吸音ダクト構造を提供することがで
きる。即ち、ダクト内を流れる気流による騒音を全周波
数領域で低減するのに効果があり、また、限られたスペ
ースで低周波領域の吸音性能を向上できる吸音ダクトを
提供することができる。このダクトは、建築用としては
もちろんのこと、自動車用など十分スペースのとれない
場所に用いる吸音体として、最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸音ダクトの一例を示す端面及び断面
図である。

【図２】吸音体形状１を示す端面及び断面図である。

【図３】吸音体形状２を示す端面及び断面図である。

【図４】吸音体形状３を示す端面及び断面図である。

【図５】吸音体形状４を示す端面及び断面図である。

【図６】吸音体形状５を示す端面及び断面図である。

【図７】吸音体形状６を示す端面及び断面図である。

【図８】吸音体形状７を示す端面及び断面図である。

【図９】吸音ダクト構造体を吸気系に設置した図であ
る。

【符号の説明】

１拡張ダクト１’ 基ダクト２吸音体３支持部４吸音体５吸音体６ヘッド部７吸音体８ヘッド部及びテール部９吸音体１０ヘッド部及びテール部１１吸音体１２ヘッド部及びテール部１３吸音体１４ヘッド部及びテール部１５吸音体１６インテークマニホールド１７エアクリーナ１８吸音ダクト構造体１９基ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ１０Ｋ 11/162 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状の基ダクトと、この基ダクトよりも
拡開した筒状の拡張ダクトとを通気方向に連結して成る
吸音ダクトであって、上記拡張ダクトの内部に吸音体を備え、上記吸音体の上記通気方向に垂直な断面積が、上記拡張
ダクトの内部空間の上記通気方向に垂直な断面積の１０
〜５０％を占有することを特徴とする吸音ダクト。
【請求項２】上記基ダクトを上記拡張ダクトの両端に
それぞれ連結して成ることを特徴とする請求項１記載の
吸音ダクト。
【請求項３】上記２個の基ダクトの軸が、上記拡張ダ
クトの内部空間の通気方向に垂直な断面において、上記
拡張ダクトの軸に対してほぼ点対称の位置に存在するこ
とを特徴とする請求項２記載の吸音ダクト。
【請求項４】上記２個の基ダクトの壁面が、上記拡張
ダクトの内部空間の通気方向に垂直な断面において、こ
の拡張ダクトの壁面と内接することを特徴とする請求項
３記載の吸音ダクト。
【請求項５】上記吸音体が上記通気方向に延在し、そ
の長さが次式（√３）／４λ〜１／２λ （式中のλは、周波数０．１〜１ｋＨｚの音波における
波長を示す）で規定されることを特徴とする請求項１〜
４のいずれか１つの項に記載の吸音ダクト。
【請求項６】上記吸音体の一端又は両端に、この吸音
体と一体又は別体に連結された先細形状のヘッド部を有
することを特徴とする請求項５記載の吸音ダクト。
【請求項７】上記先細形状が、錐形、紡錘形又は流線
形であることを特徴とする請求項６記載の吸音ダクト。
【請求項８】上記吸音体が、平均繊維径０．１〜６０
μｍの短繊維又は長繊維を主成分とする面密度５０〜４
０００ｇ／ｍ²の織布又は不織布である吸音材を含むこ
とを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載
の吸音ダクト。
【請求項９】上記吸音材を構成する短繊維又は長繊維
が、平均繊維径１０〜４０μｍのポリエステル繊維、平
均径０．１〜１０μｍのポリプロピレン繊維又はこれら
の混合材から成ることを特徴とする請求項８記載の吸音
ダクト。
【請求項１０】上記吸音体の一部又は全面に、繊維長
１０ｃｍ以上、平均繊維径１〜３０μｍの合成繊維から
成る面密度２０〜２００ｇ／ｍ²の不織布から形成され
る表皮を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれ
か１つの項に記載の吸音ダクト。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１つの項に
記載の吸音ダクトを備えた吸音ダクト構造であって、内燃機関の吸気用ダクトにおけるエアクリーナーにより
仕切られた吸気口側ダクト又はエンジン側ダクトに、少
なくとも１個の上記吸音ダクトを設置して成ることを特
徴とする吸音ダクト構造。