吸音構造体
【課題】厚みを抑えつつ広い周波数帯域において好適な吸音性能を実現することが可能な吸音構造体を提供する。
【解決手段】吸音構造体３０は、第一の吸音材３１と、第一の吸音材３１の両面に配置された第二の吸音材３２と、第二の吸音材３２の第一の吸音材３１とは反対側の面に配置された不織布３３と、不織布３３の第二の吸音材３２とは反対側の面に配置された表面保護材３４を備え、第一の吸音材３１の嵩密度は、第二の吸音材３２の嵩密度よりも大きい。第一の吸音材３１は、単一層でもよいし、表面保護材３４への沿い性を高めるために複数層としてもよい。
【解決手段】吸音構造体３０は、第一の吸音材３１と、第一の吸音材３１の両面に配置された第二の吸音材３２と、第二の吸音材３２の第一の吸音材３１とは反対側の面に配置された不織布３３と、不織布３３の第二の吸音材３２とは反対側の面に配置された表面保護材３４を備え、第一の吸音材３１の嵩密度は、第二の吸音材３２の嵩密度よりも大きい。第一の吸音材３１は、単一層でもよいし、表面保護材３４への沿い性を高めるために複数層としてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ディーゼルエンジン用の過給機の吸気口に設けられるサイレンサに適用される吸音構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン用の軸流式排気ターボ過給機において、コンプレッサの吸気口側に、複数の吸気用エレメントを内蔵する吸気サイレンサを配置することが行われている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９４１６１号公報
【特許文献２】特開２００５−０６９２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる過給機のコンプレッサの吸気口側に設けられる吸気サイレンサには、０．６３〜３．１５ｋＨｚと中音域から高音域まで広い周波数帯域（１／３オクターブバンド中心周波数）で高い吸音性能が要求される。従来の吸音材で、このような中音域から高音域まで高い吸音性能を確保するためには、吸音材を厚くする必要があるが、吸音材を厚くすると空気の流路が狭くなり、気流抵抗が増えるとともに高音域の吸音性能が低下する傾向がある。
【０００５】
本発明は、前記した問題に鑑みて創案されたものであり、厚みを抑えつつ広い周波数帯域において好適な吸音性能を実現することが可能な吸音構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の吸音構造体は、第一の吸音材と、前記第一の吸音材の両面に配置された第二の吸音材と、を備え、前記第一の吸音材の嵩密度は、前記第二の吸音材の嵩密度よりも大きいことを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によると、嵩密度が異なる二種類の吸音材によって吸音するので、厚みを抑えつつ広い周波数帯域（中高音域（０．６３〜３．１５ｋＨｚ））において吸音することができる。また、音波が嵩密度の小さい第二の吸音材に先に入力され、続いて嵩密度の大きい第一の吸音材に入力されることによって、音波が第二の吸音材から出射して第一の吸音材に入射する際に多くの音響入射エネルギーが熱エネルギーに変換されるので、より好適な吸音性能を実現することができる。
【０００８】
また、前記吸音構造体は、前記第二の吸音材の前記第一の吸音材とは反対側の面に配置された不織布又はフィルムをさらに備える構成であってもよい。
【０００９】
かかる構成によると、第二の吸音材の厚みを抑えつつ広い周波数帯域中高音域（０．６３〜３．１５ｋＨｚ）の吸音性能を確保することができる。また、不織布又はフィルムの外側面には撥水処理等の各種処理を施すことができるので、吸音構造体の耐久性能を高めることができる。
【００１０】
また、前記吸音構造体は、前記第二の吸音材の前記第一の吸音材とは反対側の面に配置された、音波を透過可能な表面保護材をさらに備える構成であってもよい。
【００１１】
かかる構成によると、第一の吸音材及び第二の吸音材を物体の衝突等から好適に保護することができる。なお、不織布又はフィルムと、表面保護材との両方を採用する場合には、不織布又はフィルムを第二の吸音材と表面保護材との間に配置すればよい。
【００１２】
前記第一の吸音材は、複数層からなる構成であってもよい。
【００１３】
かかる構成によると、表面保護材が曲面形状を呈する場合であっても、表面保護材に対する第一の吸音材及び第二の吸音材の組立体の沿い性を高めることができる。
【００１４】
前記第一の吸音材及び前記第二の吸音材は、高分子繊維から形成されていてもよい。
【００１５】
かかる構成によると、吸音性能を確保しつつ吸音構造体を薄型化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、厚みを抑えつつ広い周波数帯域において好適な吸音性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る過給機を示す一部破断斜視図である。
【図２】図１の吸気サイレンサを示す分解斜視図である。
【図３】図２の吸音構造体を示す分解斜視図である。
【図４】図２の吸音構造体を示す側面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る吸音構造体の第一の吸音材、第二の吸音材及び不織布の組立体を示す側面図である。
【図６】本発明の第一の実施例の吸音率を示すグラフである。
【図７】本発明の第二の実施例の吸音率を示すグラフである。
【図８】本発明の第三の実施例の吸音率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、本発明の吸音構造体をディーゼルエンジン用の過給機の吸気口に設けられる吸気サイレンサに適用した場合を例にとり、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
≪過給機≫
図１に示すように、本発明の実施形態に係る過給機１は、ディーゼルエンジンに適用される軸流式排気ターボ過給機であり、ケーシング１１ａ及びケーシング１１ｂから構成される排気タービンケーシング１１と、コンプレッサケーシング１２と、排気タービンケーシング１１とコンプレッサケーシング１２との間に延設されたタービンシャフト１３と、コンプレッサケーシング１２の吸気口側に設けられた吸気サイレンサ２０と、を備える。タービンシャフト１３は、軸受（図示せず）によって軸線まわりに回転可能に支持されている。タービンシャフト１３の排気タービンケーシング１１側端部には、タービン翼を有するタービンディスク１３ａが取り付けられており、コンプレッサケーシング１２側端部には、コンプレッサホイール１３ｂが取り付けられている。かかる過給機１は、ケーシング１１ｂ内に供給された排気によってタービンシャフト１３を回転させ、吸気サイレンサ２０を介してコンプレッサケーシング１２の吸気口側に供給された空気を圧縮し、圧縮空気をコンプレッサケーシング１２の排出口１２ａから排出する。
【００２０】
≪吸気サイレンサ≫
図２に示すように、本発明の実施形態に係る吸気サイレンサ２０は、保持体２１と、円筒部（パンチングプレート）２２と、円筒部（フィルタマット）２３と、ラッシングベルト２４ａ〜２４ｃと、複数の吸音構造体３０，３０，・・・と、を備える。
【００２１】
保持体２１は、対向配置される一対の円板部２１ａ，２１ｂと、これら円板部２１ａ，２１ｂを繋ぐ複数の壁部（リブ）２１ｃ，２１ｃ，・・・と、を備える。円板部２１ｂには、吸音構造体３０を挿入するための複数の孔部２１ｂ１，２１ｂ１，・・・が形成されている。壁部（リブ）２１ｃは、円板部２１ａ，２１ｂの径方向に沿って設けられおり、タービンシャフト１３（図１参照）の回転方向Ｒに向かって凸となるように屈曲形成されている。円筒部（パンチングプレート）２２は、同径に形成された円板部２１ａ，２１ｂの外径と略同一の内径を呈し、円筒部（フィルタマット）２３は、円筒部２２の外径と略同一の内径を呈する。すなわち、内側から保持体２１、円筒部２２、円筒部２３の順に配置されている。円筒部（パンチングプレート）２２は、ターンバックル（図示せず）によって保持体２１に対して固定され、円筒部（フィルタマット）２３は、円筒部２３の外周に設けられたラッシングベルト２４ａ〜２４ｃによって保持体２１及び円筒部（パンチングプレート）２２の組立体に対して固定される。
【００２２】
複数の吸音構造体３０，３０，・・・は、主としてコンプレッサケーシング１２内で発生する騒音を吸音するものであり、円板部２１ｂに形成された複数の孔部から保持体２１内に収容される。吸音構造体３０は、壁部２１ｃ（図１参照）と同様、タービンシャフト１３（図１参照）の回転方向Ｒ（図２参照）に向かって凸となるように屈曲形成されている。これは、コンプレッサケーシング１２へ供給される空気を流れやすくするための措置である。
【００２３】
≪吸音構造体≫
図３及び図４に示すように、吸音構造体３０は、第一の吸音材３１と、第二の吸音材３２と、不織布３３と、一対の表面保護材３４，３４と、を備える。
【００２４】
第一の吸音材３１は、ポリエステル等の高分子繊維から形成された平板部材であり、両面から入力された音波の音響入射エネルギーを熱エネルギーに変換することによって吸音することができる。
【００２５】
第二の吸音材３２は、第一の吸音材３１の両面に配置された、ポリエステル等の高分子繊維から形成された平板部材であり、両面から入力された音波の音響入射エネルギーを熱エネルギーに変換することによって吸音することができる。本実施形態において、第二の吸音材３２は、折り曲げられて第一の吸音材３１を挟み込むように配置される。
【００２６】
なお、第一の吸音材３１及び第二の吸音材３２としては、軟質ウレタンフォーム等の高分子発泡系材料から形成されたものであってもよく、さらには、グラスウール、ロックウール等の無機繊維系材料又は金属繊維系材料から形成されたものであってもよく、アルミ等の金属発泡系材料から形成されたものであってもよい。
【００２７】
不織布３３は、第二の吸音材３２と表面保護材３４との間に配置される。不織布３３としては、ポリエステル系、ポリエチレン系、ナイロン系等の高分子系材料から形成されたものであってもよく、和紙等の紙系不織布であってもよい。本実施形態において、不織布３３は、第二の吸音材３２の外側面全体にホットメルト材を用いて熱融着されている。ホットメルト材としては、ポリエステル系、ナイロン系、ポリプロピレン系、オレフィン系等の高分子系材料から形成された、パウダー状、網目状又は繊維状を呈するものであって、面重量が２０〜２００ｇ／ｍ２であって、流れ抵抗が０．５×１０４〜５×１０４Ｎ・ｓｅｃ／ｍ４であって、融点が７０〜１８０℃であるものが好適に使用可能である。特に、流れ抵抗が３．５×１０５〜７．０×１０６Ｎ・ｓｅｃ／ｍ４であるスパンボンド不織布が本実施形態に係る不織布３３として好適に使用可能である。また、不織布３３は、一層に限定されず、異なる不織布から構成された複数の層を有する構成であってもよい。また、不織布３３の外側面に、撥水処理、難燃処理、耐候処理、耐光処理、防汚処理等が施されている構成であってもよい。かかる構成によると、吸音構造体３０の耐久性能を高めることができる。
【００２８】
なお、不織布３３に代えて、フィルムが第二の吸音材３２と表面保護材３４との間に配置される構成であってもよい。かかるフィルムとしては、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、塩化ビニル等の高分子系材料から形成されたものが好適に使用可能である。フィルムの厚さは、高音域の吸音性能に影響を与えないよう、２５μｍ以下とすることが望ましい。
【００２９】
一対の表面保護材３４，３４は、第二の吸音材３２の外側面（第一の吸音材３１とは反対側の面）に配置された、複数の開口３４ａ，３４ａ，を介して音波を透過可能な部材であり、壁部２１ｃ（図１参照）と同様、タービンシャフト１３（図１参照）の回転方向Ｒ（図２参照）に向かって凸となるように屈曲形成されている。表面保護材３４としては、金網、パンチングメタル等、開口を有する金属製部材が好適に使用可能であり、その開口率は、２０％以上であることが望ましい。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る吸音構造体３０の製造方法について簡単に説明する。まず、第二の吸音材３２の一面に不織布３３を熱融着させる。続いて、不織布３３付き第二の吸音材３２を不織布３３が外側面となるように折り曲げることによって、第一の吸音材３１を挟み込み、第二の吸音材３２の両端部が向かい合った側において、固定部材Ａ１によって第一の吸音材３１及び（不織布３３付き）第二の吸音材３２を固定する。続いて、前記工程で得られた組立体の両面に表面保護材３４，３４を配置し、一対の固定部材Ａ２，Ａ３によって組立体及び表面保護材３４，３４を固定する。
【００３１】
なお、第二の吸音材３２は、縦配向（繊維が第二の吸音材３２の厚み方向に延びるように配列されている）であることが望ましい。かかる構成によると、第一の吸音材３１を挟み込むように折り曲げたり、表面保護材３４に沿って屈曲させたりする際に好適に変形させることができる。また、第一の吸音材３１の凸側面において凸状と直交する方向に延びる切り込み３１ａを形成することによって、屈曲時に切り込み３１ａが開くようにし、表面保護材３４に沿って屈曲させやすくする構成であってもよい。
【００３２】
本実施形態に係る吸音構造体３０には、その両面から音波が入力される。入力された音波は、表面保護材３４及び不織布３３を介して第二の吸音材３２に入力され、第二の吸音材３２によって音波の音響入射エネルギーが熱エネルギーに変換される。第二の吸音材３２に入力された音波のうち、熱エネルギーに変換されなかった分は、続いて第一の吸音材３１に入力され、第二の吸音材３２よりも嵩密度が大きい第一の吸音材３１によって音波の音響入射エネルギーが熱エネルギーに変換される。このように、本発明の実施形態に係る吸音構造体３０は、嵩密度が異なる二種類の吸音材３１，３２によって吸音するので、厚みを抑えつつ広い周波数帯域において吸音することができる。また、音波が嵩密度の小さい第二の吸音材３２に先に入力され、続いて嵩密度の大きい第一の吸音材３１に入力されることによって、音波が第二の吸音材３２から出射して第一の吸音材３１に入射する際に多くの音響入射エネルギーが熱エネルギーに変換されるので、より好適な吸音性能を実現することができる。また、本実施形態に係る吸音構造体３０は、その両面から入力される音波の音響入射エネルギーを熱エネルギーに変換することによって吸音するので、その両面側で空気が流れる吸気サイレンサ２０用として好適である。
また、第一の吸音材３１の嵩密度は、２５〜９０ｋｇ／ｍ３であり、第二の吸音材３２の嵩密度は、５〜３０ｋｇ／ｍ３であることが望ましい。かかる構成によると、第一の吸音材３１が比較的中音域（０．６３〜１．２５ｋＨｚ）の音波を吸音し、第二の吸音材３２が高音域（１．００〜４．００ｋＨｚ）の音波を吸音するとともに、第一の吸音材３１及び第二の吸音材３２の相互作用によって吸音効果を高めることができるので、０．６３〜３．１５ｋＨｚという広い周波数帯域において好適な吸音性能を実現することができる。
【００３３】
なお、前記実施形態においては、第一の吸音材３１は、単一層から構成されているが、図５に示すように、第一の吸音材３１は、複数層から構成されていてもよい。図５（ａ）において、第一の吸音材３１は、６層の板状部材から構成されており、図５（ｂ）において、第一の吸音材３１は、７層の板状部材から構成されている。そして、複数層の板状部材のうち、中央のものは長く、両端のものほど短く形成されていることによって、曲面形状を呈する表面保護材３４に対する第一の吸音材３１、第二の吸音材３２及び不織布３３の組立体の沿い性を高め、表面保護材３４に対する組立体の抵抗を小さくすることができる。なお、図５においては、複数層構造を説明するため、吸音構造体３０の厚みを誇張して図示している。
【実施例】
【００３４】
続いて、本発明の実施例について、図６〜図８を参照して説明する。図６は、本発明の第一の実施例の吸音率を示すグラフである。図７は、本発明の第二の実施例の吸音率を示すグラフである。図８は、本発明の第三の実施例の吸音率を示すグラフである。
【００３５】
第一の実施例においては、第一の吸音材３１として、嵩密度約８０ｋｇ／ｍ３、厚さ約１０ｍｍのポリエステル製の板状部材を用い、第二の吸音材３２として、嵩密度約１０ｋｇ／ｍ３、厚さ約１０ｍｍのポリエステル製の板状部材を用い、不織布３３として、厚さ約０．３ｍｍ、流れ抵抗５．０×１０５Ｎ・ｓｅｃ／ｍ４のポリエステル製のスパンポンド不織布を用い、厚さ約３０ｍｍ、直径１００ｍｍの吸音構造体３０のサンプルを製造し、かかる吸音構造体３０の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を、音波をサンプルに対して垂直に入射して反射した音波のエネルギーを測定し、入射した音波のエネルギーと反射した音波のエネルギーとの差に基づいて吸音率を算出する、いわゆる垂直入射法で計測した。
比較例においては、嵩密度約５０ｋｇ／ｍ３、厚さ約３０ｍｍのグラスウールからなる従来の吸音構造体の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を垂直入射法で計測した。
図６に示すように、第一の実施例に係る吸音構造体３０は、中高音域（０．６３〜３．１５ｋＨｚ）において、比較例に係る吸音構造体よりも高い吸音性能を発揮することがわかった。
【００３６】
第二の実施例においては、第一の吸音材３１として、嵩密度約８０ｋｇ／ｍ３、厚さ約１０ｍｍのポリエステル製の板状部材を用い、第二の吸音材３２として、嵩密度約１０ｋｇ／ｍ３、厚さ約１０ｍｍのポリエステル製の板状部材を用い、不織布３３の代わりのフィルムとして、厚さ２５μｍのポリエチレン製のフィルムを用い、厚さ約３０ｍｍ、直径約１００ｍｍの吸音構造体３０のサンプルを製造し、かかる吸音構造体３０の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を垂直入射法で計測した。
比較例においては、嵩密度約５０ｋｇ／ｍ３、厚さ約３０ｍｍのグラスウールからなる従来の吸音構造体の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を垂直入射法で計測した。
図７に示すように、第二の実施例に係る吸音構造体３０は、中高音域（０．６３〜３．１５ｋＨｚ）において、比較例に係る吸音構造体よりも高い吸音性能を発揮することがわかった。
【００３７】
第三の実施例においては、第一の吸音材３１として、嵩密度約８０ｋｇ／ｍ３、厚さ約５ｍｍのポリエステル製の板状部材を二枚用いて複数層構造を構成し、第二の吸音材３２として、嵩密度約１０ｋｇ／ｍ３、厚さ約１０ｍｍのポリエステル製の板状部材を用い、不織布３３として、厚さ約０．３ｍｍ、流れ抵抗５．０×１０５Ｎ・ｓｅｃ／ｍ４のポリエステル製のスパンポンド不織布を用い、厚さ約３０ｍｍ、直径約１００ｍｍの吸音構造体３０のサンプルを製造し、かかる吸音構造体３０の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を垂直入射法で計測した。
比較例においては、嵩密度約５０ｋｇ／ｍ３、厚さ約３０ｍｍのグラスウールからなる従来の吸音構造体の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を垂直入射法で計測した。
図８に示すように、第三の実施例に係る吸音構造体３０は、中高音域（０．６３〜３．１５ｋＨｚ）において、比較例に係る吸音構造体よりも高い吸音性能を発揮することがわかった。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。本発明の吸音構造体３０は、例えば、船舶、陸上における発電等に用いられるディーゼルエンジンに適用される軸流式排気ターボ過給機等の過給機に適用可能である。また、本発明の吸音構造体３０は、第二の吸音材３２を折り曲げることによって第一の吸音材３１を挟む込む構成に代えて、平板状の２枚の第二の吸音材３２によって第一の吸音材３１を挟み込む構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１ 過給機
２０ 吸気サイレンサ
３０ 吸音構造体
３１ 第一の吸音材
３２ 第二の吸音材
３３ 不織布（又はフィルム）
３４ 表面保護材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ディーゼルエンジン用の過給機の吸気口に設けられるサイレンサに適用される吸音構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン用の軸流式排気ターボ過給機において、コンプレッサの吸気口側に、複数の吸気用エレメントを内蔵する吸気サイレンサを配置することが行われている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９４１６１号公報
【特許文献２】特開２００５−０６９２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる過給機のコンプレッサの吸気口側に設けられる吸気サイレンサには、０．６３〜３．１５ｋＨｚと中音域から高音域まで広い周波数帯域（１／３オクターブバンド中心周波数）で高い吸音性能が要求される。従来の吸音材で、このような中音域から高音域まで高い吸音性能を確保するためには、吸音材を厚くする必要があるが、吸音材を厚くすると空気の流路が狭くなり、気流抵抗が増えるとともに高音域の吸音性能が低下する傾向がある。
【０００５】
本発明は、前記した問題に鑑みて創案されたものであり、厚みを抑えつつ広い周波数帯域において好適な吸音性能を実現することが可能な吸音構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の吸音構造体は、第一の吸音材と、前記第一の吸音材の両面に配置された第二の吸音材と、を備え、前記第一の吸音材の嵩密度は、前記第二の吸音材の嵩密度よりも大きいことを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によると、嵩密度が異なる二種類の吸音材によって吸音するので、厚みを抑えつつ広い周波数帯域（中高音域（０．６３〜３．１５ｋＨｚ））において吸音することができる。また、音波が嵩密度の小さい第二の吸音材に先に入力され、続いて嵩密度の大きい第一の吸音材に入力されることによって、音波が第二の吸音材から出射して第一の吸音材に入射する際に多くの音響入射エネルギーが熱エネルギーに変換されるので、より好適な吸音性能を実現することができる。
【０００８】
また、前記吸音構造体は、前記第二の吸音材の前記第一の吸音材とは反対側の面に配置された不織布又はフィルムをさらに備える構成であってもよい。
【０００９】
かかる構成によると、第二の吸音材の厚みを抑えつつ広い周波数帯域中高音域（０．６３〜３．１５ｋＨｚ）の吸音性能を確保することができる。また、不織布又はフィルムの外側面には撥水処理等の各種処理を施すことができるので、吸音構造体の耐久性能を高めることができる。
【００１０】
また、前記吸音構造体は、前記第二の吸音材の前記第一の吸音材とは反対側の面に配置された、音波を透過可能な表面保護材をさらに備える構成であってもよい。
【００１１】
かかる構成によると、第一の吸音材及び第二の吸音材を物体の衝突等から好適に保護することができる。なお、不織布又はフィルムと、表面保護材との両方を採用する場合には、不織布又はフィルムを第二の吸音材と表面保護材との間に配置すればよい。
【００１２】
前記第一の吸音材は、複数層からなる構成であってもよい。
【００１３】
かかる構成によると、表面保護材が曲面形状を呈する場合であっても、表面保護材に対する第一の吸音材及び第二の吸音材の組立体の沿い性を高めることができる。
【００１４】
前記第一の吸音材及び前記第二の吸音材は、高分子繊維から形成されていてもよい。
【００１５】
かかる構成によると、吸音性能を確保しつつ吸音構造体を薄型化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、厚みを抑えつつ広い周波数帯域において好適な吸音性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る過給機を示す一部破断斜視図である。
【図２】図１の吸気サイレンサを示す分解斜視図である。
【図３】図２の吸音構造体を示す分解斜視図である。
【図４】図２の吸音構造体を示す側面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る吸音構造体の第一の吸音材、第二の吸音材及び不織布の組立体を示す側面図である。
【図６】本発明の第一の実施例の吸音率を示すグラフである。
【図７】本発明の第二の実施例の吸音率を示すグラフである。
【図８】本発明の第三の実施例の吸音率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、本発明の吸音構造体をディーゼルエンジン用の過給機の吸気口に設けられる吸気サイレンサに適用した場合を例にとり、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
≪過給機≫
図１に示すように、本発明の実施形態に係る過給機１は、ディーゼルエンジンに適用される軸流式排気ターボ過給機であり、ケーシング１１ａ及びケーシング１１ｂから構成される排気タービンケーシング１１と、コンプレッサケーシング１２と、排気タービンケーシング１１とコンプレッサケーシング１２との間に延設されたタービンシャフト１３と、コンプレッサケーシング１２の吸気口側に設けられた吸気サイレンサ２０と、を備える。タービンシャフト１３は、軸受（図示せず）によって軸線まわりに回転可能に支持されている。タービンシャフト１３の排気タービンケーシング１１側端部には、タービン翼を有するタービンディスク１３ａが取り付けられており、コンプレッサケーシング１２側端部には、コンプレッサホイール１３ｂが取り付けられている。かかる過給機１は、ケーシング１１ｂ内に供給された排気によってタービンシャフト１３を回転させ、吸気サイレンサ２０を介してコンプレッサケーシング１２の吸気口側に供給された空気を圧縮し、圧縮空気をコンプレッサケーシング１２の排出口１２ａから排出する。
【００２０】
≪吸気サイレンサ≫
図２に示すように、本発明の実施形態に係る吸気サイレンサ２０は、保持体２１と、円筒部（パンチングプレート）２２と、円筒部（フィルタマット）２３と、ラッシングベルト２４ａ〜２４ｃと、複数の吸音構造体３０，３０，・・・と、を備える。
【００２１】
保持体２１は、対向配置される一対の円板部２１ａ，２１ｂと、これら円板部２１ａ，２１ｂを繋ぐ複数の壁部（リブ）２１ｃ，２１ｃ，・・・と、を備える。円板部２１ｂには、吸音構造体３０を挿入するための複数の孔部２１ｂ１，２１ｂ１，・・・が形成されている。壁部（リブ）２１ｃは、円板部２１ａ，２１ｂの径方向に沿って設けられおり、タービンシャフト１３（図１参照）の回転方向Ｒに向かって凸となるように屈曲形成されている。円筒部（パンチングプレート）２２は、同径に形成された円板部２１ａ，２１ｂの外径と略同一の内径を呈し、円筒部（フィルタマット）２３は、円筒部２２の外径と略同一の内径を呈する。すなわち、内側から保持体２１、円筒部２２、円筒部２３の順に配置されている。円筒部（パンチングプレート）２２は、ターンバックル（図示せず）によって保持体２１に対して固定され、円筒部（フィルタマット）２３は、円筒部２３の外周に設けられたラッシングベルト２４ａ〜２４ｃによって保持体２１及び円筒部（パンチングプレート）２２の組立体に対して固定される。
【００２２】
複数の吸音構造体３０，３０，・・・は、主としてコンプレッサケーシング１２内で発生する騒音を吸音するものであり、円板部２１ｂに形成された複数の孔部から保持体２１内に収容される。吸音構造体３０は、壁部２１ｃ（図１参照）と同様、タービンシャフト１３（図１参照）の回転方向Ｒ（図２参照）に向かって凸となるように屈曲形成されている。これは、コンプレッサケーシング１２へ供給される空気を流れやすくするための措置である。
【００２３】
≪吸音構造体≫
図３及び図４に示すように、吸音構造体３０は、第一の吸音材３１と、第二の吸音材３２と、不織布３３と、一対の表面保護材３４，３４と、を備える。
【００２４】
第一の吸音材３１は、ポリエステル等の高分子繊維から形成された平板部材であり、両面から入力された音波の音響入射エネルギーを熱エネルギーに変換することによって吸音することができる。
【００２５】
第二の吸音材３２は、第一の吸音材３１の両面に配置された、ポリエステル等の高分子繊維から形成された平板部材であり、両面から入力された音波の音響入射エネルギーを熱エネルギーに変換することによって吸音することができる。本実施形態において、第二の吸音材３２は、折り曲げられて第一の吸音材３１を挟み込むように配置される。
【００２６】
なお、第一の吸音材３１及び第二の吸音材３２としては、軟質ウレタンフォーム等の高分子発泡系材料から形成されたものであってもよく、さらには、グラスウール、ロックウール等の無機繊維系材料又は金属繊維系材料から形成されたものであってもよく、アルミ等の金属発泡系材料から形成されたものであってもよい。
【００２７】
不織布３３は、第二の吸音材３２と表面保護材３４との間に配置される。不織布３３としては、ポリエステル系、ポリエチレン系、ナイロン系等の高分子系材料から形成されたものであってもよく、和紙等の紙系不織布であってもよい。本実施形態において、不織布３３は、第二の吸音材３２の外側面全体にホットメルト材を用いて熱融着されている。ホットメルト材としては、ポリエステル系、ナイロン系、ポリプロピレン系、オレフィン系等の高分子系材料から形成された、パウダー状、網目状又は繊維状を呈するものであって、面重量が２０〜２００ｇ／ｍ２であって、流れ抵抗が０．５×１０４〜５×１０４Ｎ・ｓｅｃ／ｍ４であって、融点が７０〜１８０℃であるものが好適に使用可能である。特に、流れ抵抗が３．５×１０５〜７．０×１０６Ｎ・ｓｅｃ／ｍ４であるスパンボンド不織布が本実施形態に係る不織布３３として好適に使用可能である。また、不織布３３は、一層に限定されず、異なる不織布から構成された複数の層を有する構成であってもよい。また、不織布３３の外側面に、撥水処理、難燃処理、耐候処理、耐光処理、防汚処理等が施されている構成であってもよい。かかる構成によると、吸音構造体３０の耐久性能を高めることができる。
【００２８】
なお、不織布３３に代えて、フィルムが第二の吸音材３２と表面保護材３４との間に配置される構成であってもよい。かかるフィルムとしては、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、塩化ビニル等の高分子系材料から形成されたものが好適に使用可能である。フィルムの厚さは、高音域の吸音性能に影響を与えないよう、２５μｍ以下とすることが望ましい。
【００２９】
一対の表面保護材３４，３４は、第二の吸音材３２の外側面（第一の吸音材３１とは反対側の面）に配置された、複数の開口３４ａ，３４ａ，を介して音波を透過可能な部材であり、壁部２１ｃ（図１参照）と同様、タービンシャフト１３（図１参照）の回転方向Ｒ（図２参照）に向かって凸となるように屈曲形成されている。表面保護材３４としては、金網、パンチングメタル等、開口を有する金属製部材が好適に使用可能であり、その開口率は、２０％以上であることが望ましい。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る吸音構造体３０の製造方法について簡単に説明する。まず、第二の吸音材３２の一面に不織布３３を熱融着させる。続いて、不織布３３付き第二の吸音材３２を不織布３３が外側面となるように折り曲げることによって、第一の吸音材３１を挟み込み、第二の吸音材３２の両端部が向かい合った側において、固定部材Ａ１によって第一の吸音材３１及び（不織布３３付き）第二の吸音材３２を固定する。続いて、前記工程で得られた組立体の両面に表面保護材３４，３４を配置し、一対の固定部材Ａ２，Ａ３によって組立体及び表面保護材３４，３４を固定する。
【００３１】
なお、第二の吸音材３２は、縦配向（繊維が第二の吸音材３２の厚み方向に延びるように配列されている）であることが望ましい。かかる構成によると、第一の吸音材３１を挟み込むように折り曲げたり、表面保護材３４に沿って屈曲させたりする際に好適に変形させることができる。また、第一の吸音材３１の凸側面において凸状と直交する方向に延びる切り込み３１ａを形成することによって、屈曲時に切り込み３１ａが開くようにし、表面保護材３４に沿って屈曲させやすくする構成であってもよい。
【００３２】
本実施形態に係る吸音構造体３０には、その両面から音波が入力される。入力された音波は、表面保護材３４及び不織布３３を介して第二の吸音材３２に入力され、第二の吸音材３２によって音波の音響入射エネルギーが熱エネルギーに変換される。第二の吸音材３２に入力された音波のうち、熱エネルギーに変換されなかった分は、続いて第一の吸音材３１に入力され、第二の吸音材３２よりも嵩密度が大きい第一の吸音材３１によって音波の音響入射エネルギーが熱エネルギーに変換される。このように、本発明の実施形態に係る吸音構造体３０は、嵩密度が異なる二種類の吸音材３１，３２によって吸音するので、厚みを抑えつつ広い周波数帯域において吸音することができる。また、音波が嵩密度の小さい第二の吸音材３２に先に入力され、続いて嵩密度の大きい第一の吸音材３１に入力されることによって、音波が第二の吸音材３２から出射して第一の吸音材３１に入射する際に多くの音響入射エネルギーが熱エネルギーに変換されるので、より好適な吸音性能を実現することができる。また、本実施形態に係る吸音構造体３０は、その両面から入力される音波の音響入射エネルギーを熱エネルギーに変換することによって吸音するので、その両面側で空気が流れる吸気サイレンサ２０用として好適である。
また、第一の吸音材３１の嵩密度は、２５〜９０ｋｇ／ｍ３であり、第二の吸音材３２の嵩密度は、５〜３０ｋｇ／ｍ３であることが望ましい。かかる構成によると、第一の吸音材３１が比較的中音域（０．６３〜１．２５ｋＨｚ）の音波を吸音し、第二の吸音材３２が高音域（１．００〜４．００ｋＨｚ）の音波を吸音するとともに、第一の吸音材３１及び第二の吸音材３２の相互作用によって吸音効果を高めることができるので、０．６３〜３．１５ｋＨｚという広い周波数帯域において好適な吸音性能を実現することができる。
【００３３】
なお、前記実施形態においては、第一の吸音材３１は、単一層から構成されているが、図５に示すように、第一の吸音材３１は、複数層から構成されていてもよい。図５（ａ）において、第一の吸音材３１は、６層の板状部材から構成されており、図５（ｂ）において、第一の吸音材３１は、７層の板状部材から構成されている。そして、複数層の板状部材のうち、中央のものは長く、両端のものほど短く形成されていることによって、曲面形状を呈する表面保護材３４に対する第一の吸音材３１、第二の吸音材３２及び不織布３３の組立体の沿い性を高め、表面保護材３４に対する組立体の抵抗を小さくすることができる。なお、図５においては、複数層構造を説明するため、吸音構造体３０の厚みを誇張して図示している。
【実施例】
【００３４】
続いて、本発明の実施例について、図６〜図８を参照して説明する。図６は、本発明の第一の実施例の吸音率を示すグラフである。図７は、本発明の第二の実施例の吸音率を示すグラフである。図８は、本発明の第三の実施例の吸音率を示すグラフである。
【００３５】
第一の実施例においては、第一の吸音材３１として、嵩密度約８０ｋｇ／ｍ３、厚さ約１０ｍｍのポリエステル製の板状部材を用い、第二の吸音材３２として、嵩密度約１０ｋｇ／ｍ３、厚さ約１０ｍｍのポリエステル製の板状部材を用い、不織布３３として、厚さ約０．３ｍｍ、流れ抵抗５．０×１０５Ｎ・ｓｅｃ／ｍ４のポリエステル製のスパンポンド不織布を用い、厚さ約３０ｍｍ、直径１００ｍｍの吸音構造体３０のサンプルを製造し、かかる吸音構造体３０の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を、音波をサンプルに対して垂直に入射して反射した音波のエネルギーを測定し、入射した音波のエネルギーと反射した音波のエネルギーとの差に基づいて吸音率を算出する、いわゆる垂直入射法で計測した。
比較例においては、嵩密度約５０ｋｇ／ｍ３、厚さ約３０ｍｍのグラスウールからなる従来の吸音構造体の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を垂直入射法で計測した。
図６に示すように、第一の実施例に係る吸音構造体３０は、中高音域（０．６３〜３．１５ｋＨｚ）において、比較例に係る吸音構造体よりも高い吸音性能を発揮することがわかった。
【００３６】
第二の実施例においては、第一の吸音材３１として、嵩密度約８０ｋｇ／ｍ３、厚さ約１０ｍｍのポリエステル製の板状部材を用い、第二の吸音材３２として、嵩密度約１０ｋｇ／ｍ３、厚さ約１０ｍｍのポリエステル製の板状部材を用い、不織布３３の代わりのフィルムとして、厚さ２５μｍのポリエチレン製のフィルムを用い、厚さ約３０ｍｍ、直径約１００ｍｍの吸音構造体３０のサンプルを製造し、かかる吸音構造体３０の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を垂直入射法で計測した。
比較例においては、嵩密度約５０ｋｇ／ｍ３、厚さ約３０ｍｍのグラスウールからなる従来の吸音構造体の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を垂直入射法で計測した。
図７に示すように、第二の実施例に係る吸音構造体３０は、中高音域（０．６３〜３．１５ｋＨｚ）において、比較例に係る吸音構造体よりも高い吸音性能を発揮することがわかった。
【００３７】
第三の実施例においては、第一の吸音材３１として、嵩密度約８０ｋｇ／ｍ３、厚さ約５ｍｍのポリエステル製の板状部材を二枚用いて複数層構造を構成し、第二の吸音材３２として、嵩密度約１０ｋｇ／ｍ３、厚さ約１０ｍｍのポリエステル製の板状部材を用い、不織布３３として、厚さ約０．３ｍｍ、流れ抵抗５．０×１０５Ｎ・ｓｅｃ／ｍ４のポリエステル製のスパンポンド不織布を用い、厚さ約３０ｍｍ、直径約１００ｍｍの吸音構造体３０のサンプルを製造し、かかる吸音構造体３０の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を垂直入射法で計測した。
比較例においては、嵩密度約５０ｋｇ／ｍ３、厚さ約３０ｍｍのグラスウールからなる従来の吸音構造体の１／３オクターブバンド周波数の吸音率を垂直入射法で計測した。
図８に示すように、第三の実施例に係る吸音構造体３０は、中高音域（０．６３〜３．１５ｋＨｚ）において、比較例に係る吸音構造体よりも高い吸音性能を発揮することがわかった。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。本発明の吸音構造体３０は、例えば、船舶、陸上における発電等に用いられるディーゼルエンジンに適用される軸流式排気ターボ過給機等の過給機に適用可能である。また、本発明の吸音構造体３０は、第二の吸音材３２を折り曲げることによって第一の吸音材３１を挟む込む構成に代えて、平板状の２枚の第二の吸音材３２によって第一の吸音材３１を挟み込む構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１ 過給機
２０ 吸気サイレンサ
３０ 吸音構造体
３１ 第一の吸音材
３２ 第二の吸音材
３３ 不織布（又はフィルム）
３４ 表面保護材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の吸音材と、
前記第一の吸音材の両面に配置された第二の吸音材と、
を備え、
前記第一の吸音材の嵩密度は、前記第二の吸音材の嵩密度よりも大きい
ことを特徴とする吸音構造体。
【請求項２】
前記第二の吸音材の前記第一の吸音材とは反対側の面に配置された不織布又はフィルム
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項３】
前記第二の吸音材の前記第一の吸音材とは反対側の面に配置された、音波を透過可能な表面保護材をさらに備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吸音構造体。
【請求項４】
前記第一の吸音材は、複数層からなる
ことを特徴とする請求項３に記載の吸音構造体。
【請求項５】
前記第一の吸音材及び前記第二の吸音材は、高分子繊維から形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の吸音構造体。
【請求項１】
第一の吸音材と、
前記第一の吸音材の両面に配置された第二の吸音材と、
を備え、
前記第一の吸音材の嵩密度は、前記第二の吸音材の嵩密度よりも大きい
ことを特徴とする吸音構造体。
【請求項２】
前記第二の吸音材の前記第一の吸音材とは反対側の面に配置された不織布又はフィルム
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項３】
前記第二の吸音材の前記第一の吸音材とは反対側の面に配置された、音波を透過可能な表面保護材をさらに備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吸音構造体。
【請求項４】
前記第一の吸音材は、複数層からなる
ことを特徴とする請求項３に記載の吸音構造体。
【請求項５】
前記第一の吸音材及び前記第二の吸音材は、高分子繊維から形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の吸音構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２１４０５（Ｐ２０１２−２１４０５Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５７５８１（Ｐ２０１０−１５７５８１）
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【出願人】（５９５１２２１８７）ブリヂストンケービージー株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【出願人】（５９５１２２１８７）ブリヂストンケービージー株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
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