特開 2024-82791 吸音構造体及び吸音構造体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024082791

(43)【公開日】2024-06-20

(54)【発明の名称】吸音構造体及び吸音構造体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G10K 11/16 20060101AFI20240613BHJP

【ＦＩ】

G10K11/16 130

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022196893

(22)【出願日】2022-12-09

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-10-24

(71)【出願人】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】株式会社レゾナック

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100169454

【弁理士】

【氏名又は名称】平野 裕之

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】海野 光朗

(72)【発明者】

【氏名】枝元 太希

(72)【発明者】

【氏名】下谷 圭三

【テーマコード（参考）】

5D061

【Ｆターム（参考）】

5D061AA25

5D061BB31

5D061DD11

(57)【要約】

【課題】吸音特性の低周波化及び製造工程の簡単化の双方を実現できる吸音構造体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】吸音構造体１は、開口部Ｋを有するシート状部材１１と、開口部Ｋと連通してシート状部材１１の一面側に延在する中空のネック部１２と、を備えている。ネック部１２の少なくとも一部は、シート状部材１１の厚さ方向Ｄに対して交差する領域Ｆを有している。ネック部１２の全体は、シート状部材１１側に折り返されることなく、シート状部材１１から離れる方向にのみ延在している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面から第２面に貫通する開口部を有するシート状部材と、
前記開口部と連通して前記シート状部材の第２面側に延在する中空のネック部と、を備え、
前記ネック部の少なくとも一部は、前記シート状部材の厚さ方向に対して交差する領域を有し、
前記ネック部の全体は、前記シート状部材側に折り返されることなく、前記シート状部材から離れる方向にのみ延在している、吸音構造体。

【請求項2】

前記ネック部は、螺旋形状である、請求項１記載の吸音構造体。

【請求項3】

前記ネック部は、多孔質吸音体に埋設されている、請求項１記載の吸音構造体。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項記載の吸音構造体の製造方法であって、
第１面から第２面に貫通する開口部を有する板状型材、及び前記ネック部の中空部分に対応する形状で前記開口部に挿抜可能に構成されたピン状型材を備える成形型を準備する準備工程と、
前記板状型材の前記開口部に前記ピン状型材を挿入した状態で、前記成形型における前記板状型材の第２面側と、当該第２面から突出する前記ピン状型材の表面とに非通気層を形成する形成工程と、
前記非通気層から前記ピン状型材を脱抜した後、前記非通気層から前記板状型材を剥離する剥離工程と、を備える吸音構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、吸音構造体及び吸音構造体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、グラスウールやウレタンフォームなどを用いた吸音構造体が知られている。グラスウールは、空気粘性による吸音作用を奏し、ウレタンフォームは、空気粘性及び材料による減衰による吸音作用を奏する。近年では、自動車等の車両のタイヤに吸音構造体を配置し、車両の走行時に生じるタイヤ内の共鳴音を低減する技術も開発されてきている。一般には、グラスウールやウレタンフォームによる吸音構造体の吸音帯域は、例えば１０００Ｈｚ以上の高周波帯となっている。これに対し、上述のような車両の走行時に生じるタイヤ内の共鳴音は、例えば２００Ｈｚ～３００Ｈｚ前後の低周波帯となっている。

【0003】

低周波帯の吸音特性を考慮した従来の吸音構造体としては、例えば特許文献１に記載の吸音構造体が挙げられる。この従来の吸音構造体は、複数の開口部を有する板状部材と、開口部の長さを延長するように当該開口部に接続されたネック部とを備えている。ネック部による開口部の延長部分は、板状部材と対向する壁部との間の空気層内に位置している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－８０１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の特許文献１のような吸音構造体では、ネック部の延在長さを長くすることで、吸音特性を低周波数帯側にシフトさせることができる。特許文献１の図１に示されるように、ネック部を板状部材の厚さ方向に沿って延在させる場合、ネック部の延在長さは、壁部との間の空気層の厚さによって制限される。この構成において、吸音特性を所望の帯域まで低周波化するためには、空気層の厚さを十分に大きく確保しておく必要がある。

【0006】

一方、対象物への吸音構造体の取り付けを考慮すると、吸音構造体自体の厚さを極力小さくすることが好ましい。この点に関し、特許文献１の図４（ｃ）には、ネック部を板状部材の厚さ方向に交差する方向に折り返すことで、空気層の厚さを変えずにネック部の長さを長くする構成が開示されている。しかしながら、このような構造では、複数のネック部を板状部材の開口部のそれぞれに接合する必要があり、製造工程が煩雑になることが考えられる。

【0007】

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、吸音特性の低周波化及び製造工程の簡単化の双方を実現できる吸音構造体及びその製造方法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】

【0008】

本開示の一側面に係る吸音構造体は、第１面から第２面に貫通する開口部を有するシート状部材と、前記開口部と連通してシート状部材の第２面側に延在する中空のネック部と、を備え、ネック部の少なくとも一部は、シート状部材の厚さ方向に対して交差する領域を有し、ネック部の全体は、シート状部材側に折り返されることなく、シート状部材から離れる方向にのみ延在している。

【0009】

この吸音構造体では、ネック部の少なくとも一部がシート状部材の厚さ方向に対して交差する領域を有している。これにより、吸音構造体をシート状部材の厚さ方向に拡張することなく、ネック部の延在長さを大きく確保することができる。したがって、吸音特性の低周波化が図られる。また、この吸音構造体では、ネック部の全体が、シート状部材側に折り返されることなく、シート状部材から離れる方向にのみ延在している。この構成によれば、成形型を用いてシート状部材にネック部を一体的に形成した後、成形型の脱抜によって中空のネック部を形成できる。したがって、シート状部材の開口部にネック部を個々に接合して取り付ける場合に比べて、製造工程の簡単化が図られる。

【0010】

ネック部は、螺旋形状であってもよい。この場合、成形型を回転させることで、シート状部材と一体的に形成されたネック部から成形型を容易に脱抜できる。したがって、製造工程の一層の簡単化が図られる。

【0011】

ネック部は、多孔質吸音体に埋設されていてもよい。この場合、中空のネック部による吸音効果と、多孔質吸音体による高周波帯の吸音効果とを組み合わせることができる。したがって、吸音構造体の吸音特性を向上できる。また、対象物への吸音構造体の取り付けにあたって、多孔質吸音体を取付部材として用いることができる。これにより、対象物に対する吸音構造体の取付容易性を向上できる。

【0012】

本開示の一実施形態に係る吸音構造体の製造方法は、上記の吸音構造体の製造方法であって、第１面から第２面側に貫通する開口部を有する板状型材、及びネック部の中空部分に対応する形状で開口部に挿抜可能に構成されたピン状型材を備える成形型を準備する準備工程と、板状型材の開口部にピン状型材を挿入した状態で、成形型における板状型材の第２面側とピン状型材の表面とに非通気層を形成する形成工程と、非通気層からピン状型材を脱抜した後、板状型材を剥離する剥離工程と、を備える。

【0013】

この吸音構造体の製造方法では、板状型材及びピン状型材を備える成形型を用いてこれらの型材の表面に非通気層を形成し、ネック部が一体化されたシート状部材を形成する。その後、非通気層からピン状型材を脱抜し、板状型材を剥離することで、上述の構成を有する吸音構造体が得られる。この吸音構造体の製造方法によれば、シート状部材の開口部にネック部を個々に接合して取り付ける場合に比べて、製造工程の簡単化が図られる。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、吸音特性の低周波化及び製造工程の簡単化の双方を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示の一実施形態に係る吸音構造体の適用例を示す一部断面斜視図である。

【図2】図１に示した吸音構造体の模式的な平面図である。

【図3】図１に示した吸音構造体の模式的な側面図である。

【図4】吸音構造体の製造方法の一例を示すフローチャートである。

【図5】準備工程を示す模式的な側面図である。

【図6】形成工程を示す模式的な側面図である。

【図7】剥離工程を示す模式的な側面図である。

【図8】変形例に係る吸音構造体の模式的な断面図である。

【図9】実施例及び比較例に係る吸音構造体の低周波帯での典型的な吸音特性を示すグラフである。

【図10】吸音構造体の各パラメータと共鳴周波数との関係を示す図である。

【図11】（ａ）及び（ｂ）は、変形例に係る吸音構造体の要部を示す模式的な側面図である。

【図12】別の変形例に係る吸音構造体の要部を示す模式的な側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る吸音構造体及び吸音構造体の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0017】

図１は、本開示の一実施形態に係る吸音構造体の適用例を示す一部断面斜視図である。図１では、吸音構造体１の取り付け先となる対象物Ｐとして、自動車等の車両に用いられるタイヤ１０１を例示する。タイヤ１０１では、車両の走行時に路面の凹凸を通過する際の振動を受けて内部の空気が共鳴する空洞共鳴が生じ得る。空洞共鳴による音の周波数は、典型的には２５０Ｈｚ程度となっている。吸音構造体１は、空洞共鳴による低周波帯の音を効率的に吸収すべく、タイヤ１０１の内部（例えばトレッド１０２の内面１０２ａ）に配置されている。

【0018】

タイヤ１０１内の空洞共鳴の吸音以外の吸音構造体１の用途例としては、例えば自動車の車体下部或いはホイールハウス周辺への取り付けによる低周波ロードノイズの吸音、ルーフなどの車内への取り付けによる低周波音の吸音などが挙げられる。吸音構造体１は、車両に限られず、空調機、空調機用の室外機、ヒートポンプ、冷蔵庫、風力発電機など、種々の家電類・機械類の装置内或いは筐体に適用することもできる。

【0019】

図２は、図１に示した吸音構造体の模式的な平面図である。図３は、その模式的な側面図である。本実施形態に係る吸音構造体１は、ヘルムホルツ共鳴吸音を利用した薄型の吸音構造体となっている。吸音構造体１は、図２及び図３に示すように、シート状部材１１と、ネック部１２と、多孔質吸音体１３とを備えて構成されている。

【0020】

シート状部材１１は、吸音構造体１において、ネック部１２が設けられるベースとなる部材である。シート状部材１１は、音の入力面となる第１面１１ａと、ネック部１２が設けられる第２面１１ｂとを有している。シート状部材１１は、音が入力される複数の開口部Ｋを有している。複数の開口部Ｋは、図２の例では、シート状部材１１の第１面１１ａの平面視において、格子状に配列されている。開口部Ｋのそれぞれは、図３に示すように、シート状部材１１の第１面１１ａから第２面１１ｂにわたってシート状部材１１を厚さ方向Ｄに貫通するように設けられている。

【0021】

シート状部材１１の厚さＴ１は、例えば０．１ｍｍ～２ｍｍ程度となっている。シート状部材１１の厚さＴ１が例えば０．２ｍｍ以下となる場合、シート状部材１１は、自己支持性のないフィルムであってもよい。このような薄型のフィルムで構成されたシート状部材１１は、本実施形態のように、多孔質吸音体１３を組み合わせて用いる場合に好適である。シート状部材１１は、平坦以外の形状をなしていてもよい。例えばシート状部材１１の少なくとも一部が曲面であってもよく、シート状部材１１の少なくとも一部が凹凸面となっていてもよい。

【0022】

開口部Ｋの断面形状は、例えば円形状となっている。開口部Ｋの断面形状は、円形状に限られず、三角形状、矩形状、多角形状、楕円形状といった他の形状であってもよい。開口部Ｋの内径Ｒａは、例えば１ｍｍ～５ｍｍ程度となっている。開口部Ｋによるシート状部材１１の開口率（シート状部材１１の表面におけるシート状部材１１の面積に対する開口部Ｋの面積の総和の比率）は、例えば０．１％～１０％程度となっている。

【0023】

ネック部１２は、開口部Ｋと連通してシート状部材１１の第２面１１ｂ側に延在する中空の部材である。本実施形態では、開口部Ｋのそれぞれに対してネック部１２が設けられている。ネック部１２における中空部分Ｓの内径及び断面形状は、開口部Ｋの内径及び断面形状と一致している。ネック部１２の延在長さＬ１を大きくすることで、ヘルムホルツ共鳴器である吸音構造体１の共鳴周波数を小さくすることができる。すなわち、ネック部１２の延在長さＬ１を大きくすることで、吸音構造体１の吸音特性を低周波帯にシフトさせることが可能となる。

【0024】

ネック部１２の延在長さＬ１は、開口部Ｋとの接続端から先端までのネック部１２の延在軸の長さである。本実施形態では、後述するように、ネック部１２は、螺旋形状をなしている。ネック部１２の延在長さＬ１は、ネック部１２が形成している螺旋の長さに相当する。本実施形態では、各ネック部１２の延在長さＬ１は、互いに等しくなっている。

【0025】

ネック部１２は、後述する成形型２１を用いた非通気層２４の形成（図６参照）により、シート状部材１１と一体に形成されている。本実施形態では、シート状部材１１及びネック部１２は、例えばプラスチック又はゴムなどの樹脂材料によって形成されている。シート状部材１１がプラスチックで形成されている場合は、ネック部１２もプラスチックで形成されている。シート状部材１１がゴムで形成されている場合は、ネック部１２もゴムで形成されている。

【0026】

プラスチック材料としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。

【0027】

ゴム材料としては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどが挙げられる。

【0028】

多孔質吸音体１３は、ネック部１２との協働により、吸音構造体１の吸音特性を向上させるための部材である。多孔質吸音体１３は、シート状部材１１に対応する形状のシート体となっている。多孔質吸音体１３は、シート状部材１１の第２面１１ｂに結合する第１面１３ａと、対象物Ｐへの吸音構造体１の取り付けに用いられる第２面１３ｂとを有している。本実施形態では、接着剤などの接合手段を用いて、多孔質吸音体１３の第２面１３ｂがトレッド１０２の内面１０２ａに接合されることで、吸音構造体１がタイヤ１０１の内部に取り付けられている。

【0029】

図３に示すように、シート状部材１１の厚さ方向Ｄに対する多孔質吸音体１３の厚さＴ２は、シート状部材１１の厚さ方向Ｄに対するネック部１２の長さＬ２よりも大きくなっている。厚さ方向Ｄに対するネック部１２の長さＬ２は、ネック部１２の延在長さＬ１とは異なり、開口部Ｋとの接続端から先端までの厚さ方向Ｄに対するネック部１２の長さである。これにより、ネック部１２は、多孔質吸音体１３に埋没した状態となっている。ネック部１２の先端は、中空部分Ｓが露出する開放端となっており、多孔質吸音体１３内に位置している。

【0030】

多孔質吸音体１３は、例えばプラスチック又はゴムなどの樹脂材料の発泡成形によって形成されている。プラスチック材料としては、例えば発泡ポリウレタンが挙げられる。硬質の発泡ポリウレタン及び軟質の発泡ポリウレタンのいずれを用いてもよい。発泡ポリウレタンの製法は、一般的なものを用いることができる。例えばポリオール及びポリイソシアナートを発泡剤、制泡剤、触媒等と混合し、当該混合物を型に充填して発泡及び硬化させることで、多孔質吸音体１３を得ることができる。

【0031】

ゴム材料としては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）など、ラテックスから得られるゴム材料が挙げられる。これらのゴム材料を発泡及び凝固させることで、多孔質吸音体１３を得ることができる。

【0032】

多孔質吸音体１３の気孔径は、例えば１μｍ以下、好ましくは５００μｍ以下となっている。多孔質吸音体１３の開気孔率（多孔質吸音体１３の表面における多孔質吸音体１３の面積に対する気孔の面積の総和の比率）は、例えば６５％～９９％程度、好ましくは８０％～９５％程度となっている。気孔径及び開気孔率は、例えばＸ線を用いたコンピュータ断層撮影（ＣＴスキャン）装置を用いて計測できる。開孔径の算出には、観察画像に基づいて抽出した複数（例えば１００個）の気孔の径の平均値を用いることができる。開気孔率の算出には、観察画像に基づいて抽出した全ての気孔の面積の総和を多孔質吸音体の面積で除した除算値を用いることができる。

【0033】

次に、上述したネック部１２の構成について更に詳細に説明する。

【0034】

吸音構造体１では、（Ａ）ネック部１２の少なくとも一部は、シート状部材１１の厚さ方向Ｄに対して交差する領域Ｆを有している。シート状部材１１の厚さ方向Ｄに対して交差する領域Ｆとは、ネック部１２の延在方向がシート状部材１１の厚さ方向Ｄと一致せず、厚さ方向Ｄに対して０°より大きい角度をもって傾斜していることを意味する。ネック部１２の延在方向は、ネック部１２が直線状である領域では軸線方向であり、ネック部１２が湾曲状である領域では接線方向である。

【0035】

また、吸音構造体１では、（Ｂ）ネック部１２の全体は、シート状部材１１側に折り返されることなく、シート状部材１１から離れる方向にのみ延在している。このことは、シート状部材１１の厚さ方向Ｄのうち、シート状部材１１から離れる向きを正、シート状部材１１に近づく向きを負とすると、ネック部１２の基端（開口部Ｋとの接続端）から先端までの全ての領域で、ネック部１２における延在方向のベクトルの厚さ方向Ｄの成分が常に正であることを意味する。

【0036】

本実施形態では、上記（Ａ）及び（Ｂ）の要件を満足する構成として、図３に示すように、ネック部１２が螺旋形状をなしている。図３の例では、ネック部１２は、基端から先端にかけて一定の径で螺旋形状となっている。これにより、厚さ方向Ｄに対するネック部１２の長さＬ２は、厚さ方向Ｄに対する多孔質吸音体１３の厚さＴ２よりも小さくなる一方で、ネック部１２の延在長さＬ１は、厚さ方向Ｄに対する多孔質吸音体１３の厚さＴ２よりも大きくなっている。

【0037】

図２に示すように、ネック部１２の配列ピッチＨ（隣り合うネック部１２，１２における螺旋部分の中心間距離）は、例えば１０ｍｍ～１００ｍｍ程度となっている。ネック部１２における螺旋部分の内径Ｒｂは、例えば１ｍｍ～５ｍｍ程度となっている。ネック部１２の壁厚Ｒｃは、例えば０．１ｍｍ～１．０ｍｍ程度となっている。ネック部１２の螺旋部分の傾斜角度（厚さ方向Ｄに対する傾斜角度）θは、例えば８０°～８３°となっている。壁厚を含むネック部１２の直径Ｒｄは、例えば５ｍｍ～１０ｍｍとなっている。

【0038】

ネック部１２の延在長さＬ１は、例えば２０ｍｍ～１００ｍｍ程度となっている。ネック部１２の延在長さＬ１は、厚さ方向Ｄに対する多孔質吸音体１３の厚さＴ２の例えば１．５倍～６倍程度となっている。厚さ方向Ｄに対するネック部１２の長さＬ２は、例えば３ｍｍ～１１ｍｍ程度となっている。厚さ方向Ｄに対するネック部１２の長さＬ２は、延在長さＬ１の例えば０．１倍～０．２倍程度となっている。厚さ方向Ｄに対するネック部１２の長さＬ２は、厚さ方向Ｄに対する多孔質吸音体１３の厚さＴ２の例えば０．２倍～０．９倍程度となっている。

【0039】

本実施形態では、ネック部１２が螺旋形状をなしていることに対応し、ネック部１２に連通するシート状部材１１の開口部Ｋも螺旋形状をなしている。螺旋形状をなす開口部Ｋの内径Ｒａは、ネック部１２における螺旋部分の内径Ｒｂと一致している（図２参照）。つまり、ネック部１２の中空部分Ｓと開口部Ｋとは、一つの連続した螺旋形状の内部空間を構成している。

【0040】

続いて、上述の構成を有する吸音構造体１の製造方法について説明する。

【0041】

図４は、吸音構造体の製造方法の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、吸音構造体の製造方法は、準備工程（ステップＳ０１）と、形成工程（ステップＳ０２）と、剥離工程（ステップＳ０３）とを備えて構成されている。

【0042】

準備工程は、成形型２１を準備する工程である。成形型２１は、図５に示すように、板状型材２２と、ピン状型材２３とによって構成されている。板状型材２２は、シート状部材１１を模るための型材であり、例えばプラスチック材料によって形成されている。板状型材２２は、第１面２２ａと、当該第１面２２ａと反対側に位置する第２面２２ｂとを有している。板状型材２２の厚さＴ３は、例えば作製される吸音構造体１のシート状部材１１の厚さＴ１よりも大きくなっている。板状型材２２は、第１面２２ａから第２面２２ｂに貫通する開口部Ｋｓを有している。本実施形態では、開口部Ｋｓは、シート状部材１１の開口部Ｋの形状に対応して螺旋形状をなしている。

【0043】

ピン状型材２３は、シート状部材１１の開口部Ｋ及びネック部１２の中空部分Ｓを模るための中実の型材であり、例えば金属材料によって形成されている。ピン状型材２３の形状は、ネック部１２に形状に準じている。すなわち、ピン状型材２３の少なくとも一部は、板状型材２２の厚さ方向（シート状部材１１の厚さ方向Ｄと一致する方向）に対して交差する領域を有し、ピン状型材２３の全体は、板状型材２２側に折り返されることなく、板状型材２２から離れる方向にのみ延在している。

【0044】

本実施形態では、ピン状型材２３は、シート状部材１１の開口部Ｋ及びネック部１２の形状に対応して螺旋形状をなし、板状型材２２の開口部Ｋに挿抜可能に螺合されている。ピン状型材２３の延在長さ（ネック部１２が形成している螺旋の長さ）は、ネック部１２の中空部分Ｓと開口部Ｋとによって画成される螺旋形状の内部空間の全体の延在長さと同程度、或いはそれよりも長くなっている。

【0045】

準備工程では、ピン状型材２３の延在長さをネック部１２の中空部分Ｓと開口部Ｋとによって画成される螺旋形状の内部空間の延在長さよりも長くし、ピン状型材２３の一端部２３ａを板状型材２２の開口部Ｋｓから第１面２２ａに突出させておいてもよい。これにより、後述の剥離工程において、非通気層２４からピン状型材２３を脱抜する際に、ピン状型材２３の一端部２３ａを把持できる。したがって、非通気層２４からのピン状型材２３の脱抜を容易に実施することができる。

【0046】

形成工程は、成形型２１を用いて非通気層２４を形成する工程である。形成工程では、図６に示すように、板状型材２２の開口部Ｋｓにピン状型材２３を挿入した状態で、成形型２１における板状型材２２の第２面２２ｂ側と、当該第２面２２ｂから突出するピン状型材２３の他端部２３ｂの表面とに非通気層２４を形成する。板状型材２２の第２面２２ｂに形成された非通気層２４によってシート状部材１１が形成され、ピン状型材２３の他端部２３ｂの表面に形成された非通気層２４によってネック部１２が形成される。

【0047】

非通気層２４の形成には、成形型２１を収容した金型に樹脂を射出する射出成形を用いてもよい。また、ラテックス或いは未硬化樹脂などの液状の前駆体を板状型材２２の第２面２２ｂ側と、当該第２面２２ｂから突出するピン状型材２３の他端部２３ｂの表面とに塗布し、これを硬化させることによって非通気層２４を形成してもよい。このような非通気層２４の形成手法により、シート状部材１１及びネック部１２が一体に形成される。

【0048】

液状の前駆体を塗布及び硬化させる手法で非通気層２４を形成する場合、ピン状型材２３の他端部２３ｂ側の先端面に付着した前駆体を硬化前或いは硬化後に除去することで、ネック部１２の同先端面に開口端を形成することができる。また、ピン状型材２３の他端部２３ｂ側の先端面への前駆体の付着を回避するために、ピン状型材２３を中空の型材としてもよい。

【0049】

剥離工程は、非通気層２４から成形型２１を剥離する工程である。具体的には、剥離工程では、図７に示すように、非通気層２４からピン状型材２３を脱抜した後、非通気層２４から板状型材２２を剥離する。本実施形態では、上述したように、ピン状型材２３が螺旋形状をなしている。したがって、ピン状型材２３を軸回りに回転させることで、ピン状型材２３を板状型材２２の開口部Ｋｓ、シート状部材１１の開口部Ｋ、及びネック部１２から脱抜することができる。ピン状型材２３の脱抜により、ネック部１２の中空部分Ｓと開口部Ｋとによる一つの連続した螺旋形状の内部空間がシート状部材１１及びネック部１２に形成される。

【0050】

シート状部材１１に対する成形後の非通気層２４の離型性が十分である場合、特段の手法によらずに非通気層２４からの板状型材２２の剥離が可能である。シート状部材１１に対する成形後の非通気層２４の離型性が不足する場合には、例えば剥離のための押出ピンを板状型材２２に設け、当該押出ピンを用いて非通気層２４をシート状部材１１から強制的に剥離してもよい。また、非通気層２４の形成に先立って、板状型材２２に離型剤を塗布し、シート状部材１１に対する成形後の非通気層２４の離型性を向上させるようにしてもよい。

【0051】

以上説明したように、吸音構造体１では、ネック部１２の少なくとも一部がシート状部材１１の厚さ方向Ｄに対して交差する領域Ｆを有している。これにより、吸音構造体１をシート状部材１１の厚さ方向Ｄに拡張することなく、ネック部１２の延在長さＬ１を大きく確保することができる。したがって、吸音特性の低周波化が図られる。また、吸音構造体１では、ネック部１２の全体が、シート状部材１１側に折り返されることなく、シート状部材１１から離れる方向にのみ延在している。この構成によれば、成形型２１を用いてシート状部材１１にネック部１２を一体的に形成した後、成形型２１の脱抜によって中空のネック部１２を形成できる。したがって、シート状部材１１の開口部Ｋにネック部１２を個々に接合して取り付ける場合に比べて、製造工程の簡単化が図られる。

【0052】

本実施形態では、ネック部１２が螺旋形状となっている。これにより、成形型２１（ここではピン状型材２３）を回転させることで、シート状部材１１と一体的に形成されたネック部１２からピン状型材２３を容易に脱抜できる。したがって、製造工程の一層の簡単化が図られる。

【0053】

本実施形態では、ネック部１２が多孔質吸音体１３に埋設されている。これにより、中空のネック部１２による吸音効果と、多孔質吸音体１３による吸音効果とを組み合わせることができる。したがって、吸音構造体１の吸音特性を向上できる。また、図１で示したタイヤ１０１等の対象物Ｐへの吸音構造体１の取り付けにあたって、多孔質吸音体１３を取付部材として用いることができる。これにより、対象物Ｐに対する吸音構造体１の取付容易性を向上できる。

【0054】

また、本実施形態に係る吸音構造体の製造方法では、板状型材２２及びピン状型材２３を備える成形型２１を用いてこれらの型材の表面に非通気層２４を形成し、ネック部１２が一体化されたシート状部材１１を形成する。その後、非通気層２４からピン状型材２３を脱抜し、板状型材２２を剥離することで、上述の構成を有する吸音構造体１を得る。この吸音構造体の製造方法によれば、シート状部材１１の開口部Ｋにネック部１２を個々に接合して取り付ける場合に比べて、製造工程の簡単化が図られる。

【0055】

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、シート状部材１１の第２面１１ｂ側に多孔質吸音体１３が配置され、ネック部１２が多孔質吸音体１３に埋設されているが、図８に示す吸音構造体１Ａのように、多孔質吸音体１３の配置を省略してもよい。この場合、吸音構造体１Ａは、例えば不図示のスペーサ等を介して対象物Ｐに取り付けられる。対象物Ｐへの取り付け状態において、ネック部１２は、例えば対象物Ｐとシート状部材１１の第２面１１ｂとの間に形成される空気層内に位置することとなる。

【0056】

このような吸音構造体１Ａにおいても、吸音構造体１と同様に、吸音構造体１Ａをシート状部材１１の厚さ方向Ｄに拡張することなく、ネック部１２の延在長さＬ１を大きく確保することができる。したがって、吸音特性の低周波化が図られる。また、シート状部材１１の開口部Ｋにネック部１２を個々に接合して取り付ける場合に比べて、製造工程の簡単化が図られる。

【0057】

図９は、実施例及び比較例に係る吸音構造体の低周波帯での典型的な吸音特性を示すグラフである。図９では、横軸に周波数（Ｈｚ）を示し、縦軸に吸音率を示す。比較例に係る吸音構造体は、従来の多孔質吸音体（グラスウールやウレタンフォームなど）による吸音構造体である。実施例１は、図３に示した吸音構造体１に相当する吸音構造体であり、実施例２は、図８に示した吸音構造体１に相当する吸音構造体である。

【0058】

図９に示すように、比較例に係る吸音構造体では、周波数が高くなるにつれ吸音率が僅かに増加するものの、２５０Ｈｚ近傍の吸音率は、０．１未満にとどまっている。実施例１に係る吸音構造体では、２５０Ｈｚ近傍に吸音率のピークが出現し、ピークでの吸音率は、およそ０．８程度となっている。また、ピークの裾となる周波数帯においても、比較例に係る吸音構造体の吸音率よりも高い吸音率となっている。実施例２に係る吸音構造体では、実施例１に係る吸音構造体と同様に、２５０Ｈｚ近傍に吸音率のピークが出現し、ピークでの吸音率は、およそ０．８程度となっている。ピークの裾となる周波数帯での吸音率は、実施例１に係る吸音構造体に比べて小さいが、ピーク近傍の周波数帯を選択的に吸音できることが分かる。

【0059】

図１０は、吸音構造体の各パラメータと共鳴周波数との関係を示す図である。図１０に示すように、ここでは、シート状部材１１の厚さＴ１、空気層（多孔質吸音体１３）の厚さＴ２、ネック部１２の配列ピッチＨ、ネック部１２の内径Ｒｂ、ネック部１２の壁厚Ｒｃ、ネック部１２の直径Ｒｄ、ネック部１２の傾斜角度θ、ネック部１２の延在長さＬ１、厚さ方向Ｄに対するネック部１２の長さＬ２、ネック部１２の巻数Ｎをパラメータとし、パラメータの異なる吸音構造体の３つのサンプル（構造Ａ～Ｃ）について、共鳴周波数ｆの見積もり値を算出している。

【0060】

構造Ａ～Ｃでは、ネック部１２の内径Ｒｂ、ネック部１２の直径Ｒｄ、ネック部１２の延在長さＬ１、空気層（多孔質吸音体１３）の厚さＴ２、ネック部１２の巻数Ｎが互いに異なっており、その他のパラメータは共通している。図１０に示す結果から、構造Ａ～Ｃでは、いずれも２００Ｈｚ前後若しくは２００Ｈｚよりも小さい共鳴周波数ｆが得られていることが分かる。また、ネック部１２の延在長さＬ１の長さが長くなるに従って、共鳴周波数ｆが低周波化することが分かる。ネック部１２の延在長さＬ２を長くした場合でも、厚さ方向Ｄに対するネック部１２の長さＬ２がその１／７程度に抑えられるため、吸音構造体１をシート状部材１１の厚さ方向Ｄに拡張することなく、ネック部１２の延在長さＬ２を確保できることが分かる。

【0061】

上記実施形態では、各ネック部１２の延在長さＬ１が互いに等しくなっているが、各ネック部１２の延在長さＬ１は、互いに異なっていてもよい。例えば第１の延在長さＬ１ａを有するネック部１２と、第２の延在長さＬ１ｂを有するネック部１２とを組み合わせた構成としてもよい。この場合、共鳴周波数の異なるネック部１２を組み合わせることで、吸音特性を調整できる。延在長さＬ１の組み合わせは、二種に限られず、三種以上としてもよい。

【0062】

上記実施形態では、シート状部材１１の開口部Ｋのそれぞれにネック部１２が設けられているが、ネック部１２が設けられた開口部Ｋと、ネック部１２が設けられていない開口部Ｋとを組み合わせてもよい。このような構成においても、共鳴周波数の異なる開口部Ｋ及びネック部１２を組み合わせることで、吸音特性を調整できる。

【0063】

上記実施形態では、螺旋形状のネック部１２を例示したが、ネック部１２の形状はこれに限られるものではない。すなわち、ネック部１２の全体がシート状部材１１側に折り返されることなく、シート状部材１１から離れる方向にのみ延在しているものであれば、他の形状のネック部を採用してもよい。例えば図１１（ａ）に示す吸音構造体１Ｂのように、直線状のネック部１２をシート状部材１１の厚さ方向Ｄに対して傾斜した配置としてもよい。また、例えば図１１（ｂ）に示す吸音構造体１Ｃのように、緩やかに湾曲した形状のネック部１２をシート状部材１１の厚さ方向Ｄに対して傾斜した配置としてもよい。

【0064】

吸音構造体１Ｂ，１Ｃにおいても、上記実施形態と同様、シート状部材１１の厚さ方向Ｄに拡張することなく、ネック部１２の延在長さＬ１を大きく確保することができる。したがって、吸音特性の低周波化が図られる。また、シート状部材１１の開口部Ｋにネック部１２を個々に接合して取り付ける場合に比べて、製造工程の簡単化が図られる。吸音構造体１Ｂでは、成形型２１におけるピン状型材の形状を直線状とし、剥離工程において、成型後の非通気層２４から直線状のピン状型材を引き抜くことで、シート状部材１１と一体のネック部１２を形成できる。吸音構造体１Ｃでは、成形型２１におけるピン状型材の形状を直線状とし、剥離工程において、成型後の非通気層２４から直線状のピン状型材を引き抜くことで、シート状部材１１と一体のネック部１２を形成できる。

【0065】

上記実施形態では、シート状部材１１は、厚さ方向Ｄの一端側の面を構成しているが、例えば図１２に示すように、シート状部材１１は、厚さ方向Ｄの一端側の面に加えて、厚さ方向Ｄと交差する側面を構成していてもよい。図１２の例では、多孔質吸音体１３の側面を覆うようにシート状部材１１が設けられているが、上述した吸音構造体１Ａのように、多孔質吸音体１３を設けない場合であっても、シート状部材１１によって厚さ方向Ｄと交差する側面を構成してもよい。このような構成によれば、シート状部材１１によってネック部１２或いは多孔質吸音体１３が囲われるため、これらの部材の保護が図られる。

【0066】

本開示の要旨は、以下の［１］～［４］のとおりである。
［１］第１面から第２面に貫通する開口部を有するシート状部材と、前記開口部と連通して前記シート状部材の第２面側に延在する中空のネック部と、を備え、前記ネック部の少なくとも一部は、前記シート状部材の厚さ方向に対して交差する領域を有し、前記ネック部の全体は、前記シート状部材側に折り返されることなく、前記シート状部材から離れる方向にのみ延在している、吸音構造体。
［２］前記ネック部は、螺旋形状である、［１］記載の吸音構造体。
［３］前記ネック部は、多孔質吸音体に埋設されている、［１］又は［２］記載の吸音構造体。
［４］［１］～［３］のいずれか記載の吸音構造体の製造方法であって、第１面から第２面に貫通する開口部を有する板状型材、及び前記ネック部の中空部分に対応する形状で前記開口部に挿抜可能に構成されたピン状型材を備える成形型を準備する準備工程と、前記板状型材の前記開口部に前記ピン状型材を挿入した状態で、前記成形型における前記板状型材の第２面側と前記ピン状型材の表面とに非通気層を形成する形成工程と、前記非通気層から前記ピン状型材を脱抜した後、前記非通気層から前記板状型材を剥離する剥離工程と、を備える吸音構造体の製造方法。

【符号の説明】

【0067】

１，１Ａ～１Ｄ…吸音構造体、１１…シート状部材、１１ａ…第１面、１１ｂ…第２面、Ｋ…開口部、１２…ネック部、１３…多孔質吸音体、２１…成形型、２２…板状型材、２２ａ…第１面、２２ｂ…第２面、Ｋｓ…開口部、２３…ピン状型材、２４…非通気層、Ｆ…領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2023-06-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面から第２面に貫通する開口部を有するシート状部材と、
前記開口部と連通して前記シート状部材の第２面側に延在する中空のネック部と、を備え、
前記ネック部の少なくとも一部は、前記シート状部材の厚さ方向に対して交差する領域を有し、
前記ネック部の全体は、前記シート状部材側に折り返されることなく、前記シート状部材から離れる方向にのみ延在しており、
前記ネック部は、螺旋形状であると共に、多孔質吸音体に埋設されており、
前記多孔質吸音体において、前記ネック部の延在方向と交差する面は、外部に対して露出する露出面となっている、吸音構造体。

【請求項2】

請求項１記載の吸音構造体の製造方法であって、
第１面から第２面に貫通する開口部を有する板状型材、及び前記ネック部の中空部分に対応する形状で前記開口部に挿抜可能に構成されたピン状型材を備える成形型を準備する準備工程と、
前記板状型材の前記開口部に前記ピン状型材を挿入した状態で、前記成形型における前記板状型材の第２面側と、当該第２面から突出する前記ピン状型材の表面とに非通気層を形成する形成工程と、
前記非通気層から前記ピン状型材を脱抜した後、前記非通気層から前記板状型材を剥離する剥離工程と、を備える吸音構造体の製造方法。