遮音・吸音・制振材料の軽量化と自動車室内静粛性の向上

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プログラム

第1部 吸音・遮音のメカニズムとNVへの取組み

(2025年5月26日 11:00〜12:00)

　自動車や建築業界で昨今音響メタマテリアルの研究開発が盛んにおこなわれています。その理由は、従来の吸音材・遮音材だと対策が難しい周波数帯域に対して適用できる可能性を有しているからにほかなりません。ただ、音響メタマテリアルを用いるとはいえ、そこで発現する吸音や遮音のメカニズムや正しい評価法をしっかり理解しておくことは非常に重要です。 　このセッションでは、吸音・遮音の基本的な考え方に加え、吸音材や遮音材の内装としてよく用いられる多孔質材料の吸音メカニズムについて紹介したうえで、吸音・遮音性能の代表的な計測方法およびその注意点についてご説明と、不織布・ウレタンをはじめとした当社のNV関連素材について紹介します。

  1. 自己紹介・会社紹介
  2. 吸音・遮音の基礎
    1. 吸音、遮音と音響メタマテリアル
    2. 吸音、遮音とは
    3. 吸音
      • 反射
      • インピーダンス
    4. 遮音
      • 質量則
      • 剛性則
      • コインシデンス
      • 二重壁
  3. 吸音・遮音性能の測定方法
    1. 吸音率・透過損失
    2. 音響管を用いた吸音率・透過損失測定、測定の注意点
    3. 残響室を用いた吸音率・透過損失測定、測定の注意点
  4. 多孔質材料の吸音メカニズム
    1. 多孔質材料中の音波の振る舞い
    2. 毛細管モデル
    3. Rigid frameモデル、Limp frameモデル、Biotモデル

第2部 熱可塑性ガラス繊維複合材料を用いた車ドアパネルの制振軽量化技術

(2025年5月26日 13:00〜14:00)

　本講座では、自動車室内の静粛性向上をテーマに、遮音・吸音・制振技術の最新動向を解説します。特に、EV化の進展に伴う軽量化と騒音問題の両立に焦点を当て、最適材料の選定とトポロジー最適化を活用した設計手法について詳しく紹介します。

  1. 背景・目的
  2. ドアパネルを模擬した測定用ボックス
    1. 実ドアパネルの測定関連
    2. 測定用ボックスの製作
  3. 振動騒音対策
    1. ドアインナーパネルのトポロジー最適化及び最適な材料の選定
    2. 振動モード確認
    3. 音響性能の確認
  4. まとめ

第3部 シリカエアロゲル/セルロースナノファイバー複合材の軽量遮音材への応用

(2025年5月26日 14:15〜15:15)

　地球温暖化対策の省エネはもちろん、自動車の電動化により冷暖房に費やす電力の削減やスマホなど電子機器の薄型・軽量化のための熱マネージメントの重要性など優れた断熱材へのニーズが大きくなっています。また、自動車のEV化、自動運転技術の発達に伴い、車内エンターテイメント性が求められ、ますます静粛性が重要になっています。 　従来の遮音材は、質量が大きいほど遮音性が高くなる性質を有しているため、遮音材を車に使用することで自動車の重量がふえ、燃費の悪化や運動性能に大きく影響を及ぼすので、大量に遮音材を使用することが難しいのが現状です。空気分子の運動を抑制するシリカエアロゲルとナノメートルオーダーの細いセルロースナノファイバーを複合化することで空気よりも断熱性が高いシートや物理法則である質量則に従わない軽くても優れた遮音性の材料を開発しました。 　本セミナーではその技術的特徴や応用の展望・可能性までを解説します。音を通さない遮音は、重い材料ほど優れているという物理法則 (質量則) に従わない、16分の1の軽さで同等の遮音性を有する材料を開発しました。自動車のみならず、航空・宇宙への展開が期待できます。

  1. シリカエアロゲルとは
  2. セルロースナノファイバーとは
  3. シリカエアロゲル/セルロースナノファイバー水分散液の作製と特徴
  4. 空気より優れた断熱性の紙 (シリカエアロゲル/セルロースナノファイバー複合体)
  5. 防音について
    1. 吸音、遮音、防振、制振
    2. 音響透過損失と吸音率
    3. 騒音レベルと音の大きさの目安
    4. 垂直入射音響透過損失の測定
  6. 不快音を遮断し心地よい音を通すユニークな音響材 (周波数選択フィルター)
    1. シリカエアロゲル/セルロースナノファイバー複合体の音響特性
    2. 不織布などに含浸した周波数選択フィルター
  7. 物理法則に従わない軽量遮音メタマテリアル
    1. 軽量遮音メタマテリアルの音響特性
    2. 質量則と軽量遮音材の音響透過損失の比較

第4部 ノイズキャンセリング機能を有する防音材料開発

(2025年5月26日 15:30〜16:30)

　一般的な自動車用防音材料の音響性能を紹介し、目標とすべき音響透過損失と吸音率を解説する。 このことを踏まえ、必要な遮音性能を確保しつつ、実車において軽量化、及び車室内騒音の低減を実現できた防音構造を紹介する。 更に、この防音構造について伝達マトリクス法により理論的な考察を加え、その音響的メカニズムを解説する。

  1. 自動車用防音材料に必要な音響性能
    1. 音響透過損失
    2. 吸音率
  2. 新防音構造
    1. ノイズキャンセリング機能を有する防音構造
    2. 遮音性能の確認
    3. 実車による性能確認
  3. 伝達マトリクス法による理論的考察
    1. 周波数応答
    2. 体積速度

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