CN112534497A - 消声系统 - Google Patents

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CN112534497A CN201980052152.7A CN201980052152A CN112534497A CN 112534497 A CN112534497 A CN 112534497A CN 201980052152 A CN201980052152 A CN 201980052152A CN 112534497 A CN112534497 A CN 112534497A
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菅原美博
山添昇吾
白田真也
大津晓彦
冲和宏
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Abstract

本发明的课题在于提供一种能够兼顾高通气性和隔音性能，并能够消除多个共振声，并且不需要与管状部件匹配的设计而通用性高的消声系统。所述消声系统在贯穿将两个空间隔开的墙壁而设置的管状部件配置有一个以上的消声器，当将配置有消声器的管状部件的内部空间中的标准化有效弹性模量设为Bn时，其满足0＜Re[Bn]＜1且Im[Bn]＞0。

Description

消声系统
技术领域
本发明涉及一种消声系统。
背景技术
在通风口、空调用管道等设置于将室内和室外隔开的墙壁且贯穿室内和室外的管状部件中，为了抑制来自室外的噪声传到室内或为了抑制来自室内的噪声传到外部，进行在管状部件内设置聚氨酯、聚乙烯等吸声材料的处理。
然而，在使用聚氨酯及聚乙烯等吸声材料的情况下，800Hz以下的低频声的吸收率极端变低，因此为了加大吸收率，需要增大体积，但是需要确保通风口、空调用管道等的通气性，因此存在吸声材料的大小有限度，难以兼顾高通气性和隔音性能的问题。
其中，作为通风口及空调用管道等管状部件中的噪声，管状部件的共振声成为问题。尤其，最低频率的共振声成为问题。在该共振声为800Hz以下的情况下，为了用吸声材料进行隔音，吸声材料的量明显增加。因此，即使牺牲通气，通常也难以发挥充分的隔音性能。以市售品为例，在作为插入到住宅用通风套管的内部的吸声材料类型的隔音产品的聚乙烯制隔音套管(Shinkyowa Co.,Ltd.制的SK-BO75)中，尽管开口率达到36％且使通气量大幅降低，也会有80％以上的共振声透射。
为了消除这种管状部件的共振声，使用消除特定频率的声音的共振型消声器。
例如，在专利文献1中记载有一种通气孔结构，所述通气孔结构在将第1空间和第2空间分隔的分隔部以贯穿状态设置有谋求两个空间相互通气的通气套管，在通气套管中设置有谋求消除通过通气套管的声音的共振型消声机构，其中，共振型消声机构在通气套管的管轴芯方向上的分隔部的外侧的位置且在分隔部与以沿分隔部从其表面分开的状态设置的装饰板之间的位置形成于通气套管的外周部。并且，作为共振型消声机构，记载有侧分支(side branch)型消声器、亥姆霍兹共振器。
并且，在专利文献2中记载有一种消声用管状体，其设置于自然通风口的套管内而使用，其中，封闭至少一个端部，在另一个端部附近设置有开口部，从一个端部至开口部的中心的长度具有套管总长的大致一半的长度，在内部配置有多孔材料。
并且，在专利文献2中记载有如下内容，即，住宅、公寓等的外墙壁的厚度为200～400mm左右，在设置于该外墙壁的套管中产生的第一共振频率(400～700Hz)的频带下产生防音性能的降低(参考图15)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4820163号公报(日本特开2007-169959号公报)
专利文献2：日本特开2016-095070号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，根据本发明人等的研究，在使用共振型消声器消除管状部件的最低共振频率的声音的情况下，至少需要共振频率的波长的1/4的长度，导致消声器的尺寸大型化。因此，存在难以兼顾高通气性和隔音性能的问题。
并且，共振型消声器选择性地消除特定频率(频带)的声音。若管状部件的长度及形状等不同，则管状部件的共振频率也会改变。因此，需要进行与管状部件匹配的设计，存在通用性低的问题。
并且，管状部件的共振在多个频率下产生，但是共振型消声器消除特定频率的声音。因此，成为消声对象的共振声成为仅1个频率，共振型消声器所消除的频带窄，因此存在无法消除其他频率的共振声的问题。
并且，将共振型消声器配置于开放空间虽为有效，但是在以相同的共振频率配置于如管状部件那样的共振器的内部的情况下，导致管状部件的共振与消声器的共振相互进行作用。由此，使由管状部件产生的原始的共振透射声分离为两个频率而产生新的共振透射声，因此存在作为消声器的效果小的问题。
本发明的课题在于提供一种解决上述以往技术的问题点，能够兼顾高通气性和隔音性能，并能够消除多个共振声，并且不需要与管状部件匹配的设计而通用性高的消声系统。
用于解决技术课题的手段
为了解决该课题，本发明具有以下结构。
[1]一种消声系统，其在贯穿将两个空间隔开的墙壁而设置的管状部件配置有一个以上的消声器，
当将配置有消声器的管状部件的内部空间中的标准化有效弹性模量设为Bn时，其满足
0＜Re[Bn]＜1
Im[Bn]＞0。
另外，标准化有效弹性模量Bn为在管状部件的第一共振频率所存在的倍频带中进行平均的值。
[2]根据[1]所述的消声系统，其中，消声器不具有在管状部件的第一共振频率下共振的结构。
[3]根据[1]或[2]所述的消声系统，其中，管状部件为通气套管，
消声器配置于墙壁与从墙壁分离开而配置的装饰板之间的通气套管的端部。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的消声系统，其中，消声器具有将声能转换为热能的转换机构。
[5]根据[4]所述的消声系统，其中，转换机构为多孔吸声材料。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的消声系统，其中，在与管状部件的中心轴垂直的截面中，配置有消声器的位置处的截面积大于管状部件单体的截面积。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的消声系统，其中，消声器具有与管状部件的内部空间连通的空腔部，
管状部件的内部空间及消声器的空腔部的合计体积大于管状部件单体的内部空间的体积。
[8]根据[7]所述的消声系统，其中，管状部件的内部空间的合计体积为18000cm3以下。
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的消声系统，其中，从配置有消声器的通气套管内的一个空间侧至另一个空间侧的最短距离为墙壁的厚度的1.9倍以下。
[10]根据[1]至[9]中任一项所述的消声系统，其中，管状部件的与墙壁平行的截面为900cm2以下。
[11]根据[1]至[10]中任一项所述的消声系统，其中，在配置有消声器的通气套管内的能够通气的空间即通风通路的至少一部分在与通气套管的中心轴垂直的截面的面方向上位于直线上。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够兼顾高通气性和隔音性能，并能够消除多个共振声，并且不需要与管状部件匹配的设计而通用性高的消声系统。
附图说明
图1是概念性地表示用于说明标准化有效弹性模量的计算模型的图。
图2是概念性地表示用于说明标准化有效弹性模量的计算模型的图。
图3是用于说明标准化有效弹性模量的概念图。
图4是表示角频率与标准化有效弹性模量的实部的关系的图表。
图5是表示频率、气柱共振长度与标准化有效弹性模量的实部的关系的图表。
图6是表示频率与透射率的关系的图表。
图7是表示标准化有效弹性模量的实部与透射损失的关系的图表。
图8是表示流阻、气柱共振长度与标准化有效弹性模量的实部的关系的图表。
图9是表示流阻、气柱共振长度与标准化有效弹性模量的虚部的关系的图表。
图10是表示流阻、气柱共振长度与透射损失的关系的图表。
图11是用于说明模拟方法的图。
图12是表示频率与透射声压强度的关系的图表。
图13是用于说明比较例的计算模型的评价方法的概念图。
图14是图13的D-D线剖视图。
图15是表示频率与透射声压强度的关系的图表。
图16是用于说明比较例的结构的示意性侧视图。
图17是表示频率与透射声压强度的关系的图表。
图18是表示本发明的消声系统的第一实施方式的优选实施方式的一例的示意性剖视图。
图19是表示本发明的消声系统的第一实施方式的优选实施方式的另一例的示意性剖视图。
图20是用于说明消声器的空腔部的深度Ld和宽度Lw的图。
图21是用于说明声场空间的图。
图22是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图23是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图24是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图25是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图26是示意性地表示模拟中所使用的消声系统的模型的剖视图。
图27是表示流阻、开口宽度/管长度与标准化透射损失的关系的图表。
图28是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图29是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图30是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图31是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图32是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图33是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图34是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图35是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图36是图35的C-C线剖视图。
图37是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图38是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图39是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图40是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图41是概念性地表示消声装置的另一例的剖视图。
图42是概念性地表示消声装置的另一例的剖视图。
图43是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图44是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图45是从风量调整部件侧观察图44的消声系统的图。
图46是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图47是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图48是模拟模型的示意图。
图49是表示透射声压强度与频率的关系的图表。
图50是表示500Hz频带的透射损失的图表。
图51是用于说明模拟模型的示意图。
图52是表示500Hz频带的透射损失的图表。
图53是用于说明模拟模型的示意图。
图54是表示500Hz频带的透射损失的图表。
图55是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图56是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图57是图56的D-D线剖视图。
图58是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图59是图58的E-E线剖视图。
图60是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图61是概念性地表示本发明的消声系统的第一实施方式的另一例的剖视图。
图62是示意性地表示配置有声音透射墙壁的管状部件的弯曲部的剖视图。
图63是示意性地表示配置有声音透射墙壁的管状部件的弯曲部的剖视图。
图64是概念性地表示本发明的消声系统的第二实施方式的一例的剖视图。
图65是图64的B-B线剖视图。
图66是概念性地表示模拟模型的图。
图67是说明有效弹性模量的区域的图。
图68是表示频率与透射损失的关系的图表。
图69是表示外径与基准化透射损失的关系的图表。
图70是绘制标准化有效弹性模量的实部及虚部的图表。
图71是概念性地表示比较例的结构的图。
图72是概念性地表示实施例的结构的图。
图73是表示频率与声压差的关系的图表。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。
以下所记载的结构要件的说明是基于本发明的代表性实施方式而进行的，但是本发明并不限定于这种实施方式。
另外，本说明书中，用“～”表示的数值范围是指将“～”前后所记载的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
并且，本说明书中，“正交”及“平行”包含本发明所属的技术领域中允许的误差的范围。例如，“正交”及“平行”是指相对于严格的正交或平行在小于±10°的范围内，相对于严格的正交或平行的误差优选为5°以下，更优选为3°以下。
本说明书中，“相同”、“同样”包含技术领域中通常允许的误差范围。并且，本说明书中，在称为“全部”、“均”或“整体”等的情况下，除了100％的情况以外，还包含技术领域中通常允许的误差范围，例如包含99％以上、95％以上或90％以上的情况。
[消声系统]
使用附图对本发明的消声系统的结构进行说明。
本发明的消声系统为如下消声系统，即，
在贯穿将两个空间隔开的墙壁而设置的管状部件配置有一个以上的消声器，
当将配置有消声器的管状部件的内部空间中的标准化有效弹性模量设为Bn时，其满足
0＜Re[Bn]＜1
Im[Bn]＞0。
另外，标准化有效弹性模量Bn为在管状部件的第一共振频率所存在的倍频带中进行平均的值。
并且，某一频率的倍频带为具有包含其频率的1个八度音程的宽度的频率的频带。优选在以其频率为中心的倍频带中满足式(1)。另外，倍频带的中心频率并不是频带的中央值，而是满足上限频率＝中心频率×√2且下限频率＝中心频率/√2的频率。
在本发明中，有效弹性模量为贯穿将两个空间隔开的墙壁而设置的管状部件的内部空间内的空气的有效弹性模量。如图1所示，在其为管状部件单体的情况下(在未设置有消声器的情况下)，管状部件的内部空间内的弹性模量为空气的弹性模量。相对于此，例如，如图2所示，若在管状部件并列配置消声器，则如图3所示，会成为相当于管状部件的内部空间内的区域RA0中的空气的弹性模量发生变化的状态。如此，将通过配置消声器而发生变化的管状部件的内部空间内的空气的有效的弹性模量称为有效弹性模量。
另外，将区域RA0的宽度d设为管状部件的第一共振频率所存在的倍频带的中心频率波长的1/15的长度。例如，在管状部件的第一共振频率所存在的倍频带的中心频率为250Hz的情况下，区域RA0的宽度d成为91mm，在其为500Hz的情况下，区域RA0的宽度d成为45mm。只要区域RA0的宽度d为管状部件的第一共振频率所存在的倍频带的中心频率波长的1/15的长度以下，则针对在管状部件内进行传播的声波，能够唯一地定义空气的有效的弹性模量。其理由是因为，能够避免在计算有效的弹性模量时，由于使用反三角函数而产生2π的不确定性。并且，关于区域RA0在轴向上的位置，将轴向上的区域RA0的中心位置设为消声器的开口部在轴向上的中心位置。在如后述实施例1(参考图67)那样具有多个消声器且具有多个开口部的情况下，将包括所有开口部的区域的宽度d0的中心位置设为区域RA0的中心位置。
首先，对标准化有效弹性模量的实部的范围进行说明。
可以考虑如图1所示的直管的管状部件12且未配置消声器的情况。当将管状部件12的内部空间中的空气的弹性模量设为Bair，将密度设为ρ时，管状部件12的内部空间的空气中的声波的相速度v0成为
v0＝√(Bair/ρ)……式(1)。
其中，例如通过在管状部件并列配置具有共振频率的共振器来改变管状部件12的内部空间中的有效弹性模量Beff。并列配置相当于如下情况，即，如图2所示，在管状部件12的外周部配置有共振器22的情况下，以不堵塞管状部件的内部空间的方式配置共振器。
关于此时的有效弹性模量Beff，当将在管状部件内进行传播的声波的角频率设为ω，将共振器的共振角频率设为ωi，将共振器的衰减成分设为Γ时，由
Beff-1＝Bair-1×{1-ωi 2/(ω2-ωi 2+i×ω×Γ)}……式(2)表示。
其中，i表示共振器的各共振模式的次数。当将以空气的弹性模量Bair来标准化的标准化有效弹性模量设为Bn时，标准化有效弹性模量的实部Re[Bn]为Re[Beff/Bair]。因此，根据上述式(2)，将标准化有效弹性模量的实部Re[Bn]与声波的角频率ω的关系以图表的方式表示，则如图4所示。
如此，通过改变有效弹性模量Beff，能够将在管状部件内进行传播的声波的速度v从式(1)改变为
v＝√(Beff/ρ)。
能够通过改变在管状部件内进行传播的声波的速度来操纵反射透射等波传播特性。
并且，在声波的角频率ω与共振器的共振角频率ωi一致时，产生共振器的共振。此时，如图4所示，标准化有效弹性模量的实部成为Re[Bn]＝0。
通过传递矩阵法计算出在管状部件内并列配置气柱共振器时的标准化有效弹性模量。将计算了标准化有效弹性模量对声波的频率和气柱共振管的长度的依赖性的图表示于图5中。
图5中的白色虚线为标准化有效弹性模量Bn的实部Re[Bn]成为0的部位。据此，白色虚线的左下侧区域为成为Re[Bn]＞0且不共振的区域，并且为更小型且能够控制有效弹性模量。在右上侧的区域也有成为Re[Bn]＞0的区域，但是可知若所传播的声波的频率依赖性大或者成为大致1000Hz以上，则并不实用。
对将这种成为Re[Bn]＞0的区域的气柱共振管配置于管状部件内时的透射特性进行说明。
首先，使用如图1所示的模型，根据模拟计算出未配置消声器的管状部件单体时的透射率。将结果示于图6中。另外，将管状部件的直径设为100mm，将长度设为300mm，并通过传递矩阵法进行了计算。
根据图6，此时的管状部件的第一共振频率存在于480Hz左右，在该管状部件中，该共振频率的声音成为最成问题的透射噪声。
接着，如图2所示，可以考虑在该管状部件并列配置气柱共振管的情况。计算出由气柱共振管控制的标准化有效弹性模量(500Hz的倍频带中的有效弹性模量)和管状部件的透射损失(500Hz的倍频带中的透射损失)。将结果示于图7中。另外，500Hz倍频带在从354Hz至707Hz的范围内，该范围内的有效弹性模量的平均值为500Hz倍频带中的有效弹性模量。透射损失也相同。
如图7所示，可知若标准化有效弹性模量的实部小于1即若管状部件内的有效弹性模量小于空气的有效弹性模量，则透射损失变大。
根据以上，若标准化有效弹性模量Bn的实部Re[Bn]在
0＜Re[Bn]＜1
的范围内，则能够更加减少透射管状部件的噪声，从而隔音性能变高。
接着，对标准化有效弹性模量的虚部进行说明。
可以考虑在管状部件并列配置气柱共振管(参考图2)且在气柱共振管内配置多孔吸声材料的情况。
对气柱共振管的长度及多孔吸声材料的流阻进行各种各样的改变，并根据上述式(2)计算出500Hz倍频带中的标准化有效弹性模量的实部Re[Bn]及虚部Im[Bn]。将实部的结果示于图8中，将虚部的结果示于图9中。
根据图8，可知在多孔吸声材料的流阻达到103以上的区域中，标准化有效弹性模量的实部成为0＜Re[Bn]＜1的区域扩大。
并且，根据图9，可知在图中的右上侧的区域即流阻大的区域中，标准化有效弹性模量的虚部Im[Bn]的值增大。
接着，对气柱共振管的长度及多孔吸声材料的流阻进行各种各样的改变，并计算出透射损失。将结果示于图10中。另外，图10中，由实线表示实部Re[Bn]为0的线，由白色虚线表示虚部Im[Bn]为0的线。
根据图10，可知在前述成为0＜Re[Bn]＜1的区域的扩大部分即多孔吸声材料的流阻达到103以上的区域中，透射损失变高，且隔音性能变高。
并且，具备多孔吸声材料是指在有效弹性模量中产生虚部，标准化有效弹性模量的虚部Im[Bn]变大是指声波转换为另一种能量的量增加。在本发明中，多孔吸声材料为将声能转换为热能的转换机构。
根据以上，标准化有效弹性模量Bn的实部Re[Bn]在
Im[Bn]＞0
的范围内，则能够更加减少透射管状部件的噪声，从而隔音性能变高。
如上所述，在使用共振型消声器使共振型消声器的共振频率与管状部件的共振频率匹配而消除管状部件的最低共振频率的声音的情况下，至少需要共振频率的波长λ的1/4的长度，导致消声器的尺寸大型化。因此，存在难以兼顾高通气性和隔音性能的问题。
并且，共振型消声器选择性地消除特定频率(频带)的声音。因此，需要进行与管状部件的共振频率匹配的设计，存在通用性低的问题。
并且，管状部件的共振在多个频率下产生，但是共振型消声器消除特定频率的声音。因此，成为消声对象的共振声成为仅1个频率，并且共振型消声器所消除的频带窄，因此存在无法消除其他频率的共振声的问题。
并且，将共振型消声器配置于开放空间虽为有效，但是在以相同的共振频率配置于如管状部件那样的共振器的内部的情况下，导致管状部件的共振与消声器的共振相互进行作用。由此，使由管状部件产生的原始的共振透射声分离为两个频率而产生新的共振透射声，因此存在作为消声器的效果小的问题。
并且，若在管状部件的内部存在噪声源的情况下(例如，在具有开口的气柱共振管中存在风的情况下或产生风的风扇等工作的情况下的风噪声等)配置共振器作为消声器，则存在共振器放大共振频率的风噪声而导致成为新的噪声源的问题。
相对于此，本发明在贯穿将两个空间隔开的墙壁而设置的管状部件配置有一个以上的消声器的消声系统中，配置有消声器的管状部件的内部空间中的标准化有效弹性模量Bn的实部Re[Bn]和虚部Im[Bn]满足
0＜Re[Bn]＜1
Im[Bn]＞0。
如上所述，标准化有效弹性模量Bn的实部Re[Bn]大于0是指，消声器在消声对象的声音的频率(管状部件的共振频率)下不共振。
并且，标准化有效弹性模量Bn的实部Re[Bn]小于1是指，配置有消声器的管状部件中的管状部件的内部空间及消声器的合计体积大于管状部件单体的内部空间的体积。以下，对其详细内容进行说明。
Re[Bn]＜1的区域为如下区域，即，由于有效弹性模量比空气低且柔软，因此在与空气相邻而设置的情况下，形成自由端边界。自由端为由于声波在其端部的末端容易自由地振动而产生反射波的一端，作为例子，存在(1)半无限的开放空间、(2)截面积大于管状部件的扩张空间、(3)管状部件的墙面以接收声波能量的方式振动的(膜振动、亥姆霍兹共振器)情况等。本发明的情况中为(2)和(3)，消声器的截面积大于管状部件，且通风截面积为管状部件的面积以上。
另一方面，Re[Bn]≥1中，通气性变差。在弹性模量比空气高且坚固的情况下成为固定端，且成为声波的振动更受限制的一端。作为例子，存在(4)堵塞管状部件的刚体墙壁、(5)堵塞管状部件的振动墙壁(膜等)、(3)截面积小于管状部件的截面积情况等。此时，即使能够提高隔音性，通风性也会大幅降低，因此难以兼顾隔音性和通风性。
但是，作为例外，即使Re[Bn]＜1，有时通气性也会降低。作为其例子之一，是在缩小通气截面积而使通气性降低的区域中形成减小弹性模量的机构的方法。通过该方法，设计自由度变高，与简单地仅缩小通气截面积或者配置仅减小弹性模量的机构相比，能够更高地设计隔音性，因此在允许降低通气性的范围内使用时有效。
并且，通过使标准化有效弹性模量Bn的实部Re[Bn]小于1，与未配置消声器的情况相比，能够增加透射损失。
并且，标准化有效弹性模量Bn的虚部Im[Bn]大于0通常是指形成自由端的区域中的声能的消失，在本发明中是指具有从物理意义上将声能转换为热能的转换机构的情况。
根据以上，本发明通过标准化有效弹性模量Bn的实部Re[Bn]和虚部Im[Bn]满足上述式，能够维持高通气性，并且更加减少透射管状部件的噪声，从而能够得到高隔音性能。
并且，本发明中的消声未利用消声器的共振，因此即使在声波的波长依赖性小且管状部件的长度及形状等不同的情况下，也能够显现隔音性能，不需要与管状部件匹配的设计，从而通用性高。
并且，本发明中的消声未利用消声器的共振，因此不会仅消除如由消声器的结构确定的特定频率的声音，而能够消除宽频带中的多个共振声。
并且，本发明中的消声未利用消声器的共振，因此不会产生与管状部件的共振的相互作用且不会使基于管状部件的原始的共振透射声分离为两个频率，可以得到充分的消声效果。
并且，本发明中的消声未利用消声器的共振，因此能够抑制放大风噪声。
关于有效弹性模量，能够通过以下的方法来求出。
(步骤1)
首先，导出配置有消声器的管状部件中的反射系数R及透射系数T0。反射系数及透射系数能够通过如下方法来求出，即，通过COMSOL或传递矩阵法使消声器的结构模型化，并使用声管(平面波)模型进行计算来求出的方法，或在声管内配置消声器，并通过实验来求出的方法。
(步骤2)
接着，根据在步骤1中求出的反射系数R及透射系数T0，并通过Physical Review B76,144302(2007)和Physical Review B 65,195104(2002)中所记载的方法来计算出有效阻抗ξ和有效折射率n。由下述式表示有效阻抗ξ及有效折射率n。另外，2πm(m为整数)为在导出过程中使用反三角函数时产生的2π量的不确定性，在本发明中所定义的区域中，m为0。
[数式1]
Figure BDA0002935481530000131
另外，通过下述式求出式中的r及x。并且，T为有效透射系数，且由T＝T0×exp(-i×k×d)表示。k为波数(波长的倒数)，d为区域RA0的厚度。
[数式2]
Figure BDA0002935481530000132
(步骤3)
接着，根据在步骤2中求出的有效阻抗ξ和有效折射率n，并通过下述式(5)求出标准化有效弹性模量Bn。
Bn＝ξ/n……式(5)
其中，使用模拟来说明将具有与管状部件的共振频率相同的共振频率的共振型消声器配置于管状部件内的情况。如上所述，在将具有与管状部件的共振频率相同的共振频率的共振型消声器并列配置于管状部件内的情况下，成为Re[Bn]＝0。
模拟中使用了有限元法计算软件COMSOL ver5.3(COMSOL公司)的声音模块。
如图11所示，在模拟中，将通气套管(管状部件)的直径设为100mm，将墙壁的厚度设为100mm，将装饰板的厚度设为10mm，将墙壁与装饰板之间的距离设为140mm。即，将墙壁与装饰板的合计厚度设为250mm。
如图11所示，使用这种模拟模型，求出了使声波从由墙壁分隔的一个空间的半球状表面入射并到达另一个空间的半球状表面的声波的每单位体积的振幅。半球状表面为以通气套管的开口面的中心位置为中心的半径500mm的半球状表面。将入射的声波的每单位体积的振幅设为1。
并且，模型化为在距声波检测面侧的通气套管的端面32mm的位置配置通风装置(直径102mm)的盖的消声器。
首先，作为参考，对未配置消声器的情况(以下，也称为直管的情况)进行了计算。
在图12中示出频率与透射声压强度的关系的图表作为模拟结果。
根据图12，可知未配置消声器的情况(直管的情况)下的通气套管12的第一共振的频率为515Hz左右。
接着，设计出共振频率成为515Hz左右的气柱共振型消声器。
如图13及图14所示，制作在长度1000mm、直径100mm的声管的外周部连接有气柱共振型消声器的模型，并评价了气柱共振型消声器的基本声学特性。求出了使平面波从声管的一个端面入射并到达另一个端面的声波的每单位体积的振幅。将入射的声波的每单位体积的振幅设为1。将对检测面上的声压振幅的积分值除以入射面上的声压振幅的积分值所得的值进行平方而得到的值设为透射声压强度。
气柱共振型消声器的长边方向上的一个面开口而与声管连接。并且，将声管的轴向上的气柱共振型消声器的位置设为大致中央位置。
将气柱共振型消声器设为截面的大小为45mm×45mm的长方体形状，并且对长度进行各种各样的改变而计算频率与透射声压强度的关系并求出了共振频率。其结果，如在图15中以计算例1所示，可知在长度150mm处共振频率成为515Hz左右。
接着，如图16所示，将具有该气柱共振型消声器的消声器模型化而制作与通气套管连接的模型，与上述同样地求出了使声波从由墙壁分隔的一个空间的半球状表面入射并到达另一个空间的半球状表面的声波的每单位体积的振幅。在图16的气柱共振型消声器的位置处的剖视图与图14相同。
如图14及图16所示，将气柱共振共振型消声器的模型设为如下结构，即，在侧面具有两个45mm×45mm的角柱状且长度(深度)为150mm的气柱共振管，将与通气套管相同直径(100mm)的管状的消声器配置于通气套管的端部。将通气套管的轴向上的长度设为130mm，将消声器的管状部的轴向上的长度设为120mm。将气柱共振管的轴向上的位置设为距通气套管侧的端面5mm的位置。
在图12中示出频率与透射声压强度的关系的图表作为模拟结果(比较例1)。并且，在图17中示出频率与透射声压强度的关系的图表作为实验结果。
在实验中，使用厚度5mm的丙烯酸板制作上述形状及尺寸的消声器，使用后述简单的小型隔音室，以与实施例相同的方法测定了频率与透射声压强度的关系。
如图12及图17中以比较例1所示，可知在将共振型消声器配置于通气套管的情况下，在未配置共振型消声器时的通气套管的第一共振频率的两侧产生透射声压强度的峰。即，在比未配置共振型消声器时的第一共振频率低的频率和高频率这两个频率下产生了峰。这基于如下现象：通过在产生共振的通气套管的声场空间内配置共振型消声器，发挥强的相互作用而分离为结合模式和反结合模式这两个模式。
其结果，能够消除通气套管的第一共振频率的声音，但是存在新的两个峰。
如此，在使用共振型消声器作为对通气套管的消声器的情况下，会生成另一个新的透射声压强度的峰，因此无法充分消声。
其中，从隔音性能及通气性的观点考虑，标准化有效弹性模量的实部为0＜Re[Bn]＜1，更优选为0.05≤Re[Bn]≤0.8，更优选为0.1≤Re[Bn]≤0.6，进一步优选为0.15≤Re[Bn]≤0.5。并且，标准化有效弹性模量的虚部优选为0＜Im[Bn]≤0.5，更优选为0.0005≤Im[Bn]≤0.45，进一步优选为0.001≤Im[Bn]≤0.4，尤其优选为0.0015≤Im[Bn]≤0.3。
并且，为了设为标准化有效弹性模量Bn的实部及虚部满足0＜Re[Bn]＜1及Im[Bn]＞0的结构，消声器优选具有小于管状部件的第一共振频率的波长的结构，优选不具有在管状部件的第一共振频率下共振的结构。
并且，在与管状部件的中心轴垂直的截面中，优选配置有消声器的位置处的截面积大于管状部件单体的截面积。即，优选消声器的外径大于管状部件的外径。
并且，为了设为标准化有效弹性模量Bn的实部及虚部满足0＜Re[Bn]＜1及Im[Bn]＞0的结构，消声器具有与管状部件的内部空间连通的空腔部，且在管状部件内配置有消声器的状态下的管状部件的内部空间及消声器的空腔部的合计体积优选大于管状部件单体的内部空间的体积。
另外，在管状部件为设置于住宅、公寓等的通气套管的情况下，通气套管的截面形状最大为30cm见方左右，且墙壁的厚度为20cm左右，因此管状部件的截面积最大为900cm2左右。即，在其为通气套管的情况下，管状部件的截面积为900cm2以下。并且，管状部件单体的内部空间的体积最大为18000cm3左右。即，在其为通气套管的情况下，管状部件单体的内部空间的体积为18000cm3以下。
并且，为了设为标准化有效弹性模量Bn的实部及虚部满足0＜Re[Bn]＜1及Im[Bn]＞0的结构，消声器优选具有将声能转换为热能的转换机构。
以下，对标准化有效弹性模量Bn满足0＜Re[Bn]＜1及Im[Bn]＞0的结构具体地进行说明。
＜第一实施方式＞
图18是表示本发明的消声系统的第一实施方式的优选实施方式的一例的示意性剖视图。
如图18所示，消声系统10z具有如下结构，即，在贯穿将两个空间隔开的墙壁16而设置的筒状的管状部件12的外侧的周面(外周面)配置有消声器21。
管状部件12例如为通风口及空调用管道等通气套管。
消声器21为消除在所述管状部件内产生的频率的声音的装置，所述频率包含第一共振的频率。
消声器21为沿管状部件12的半径方向延伸的大致长方体形状，在内部具有大致长方体形状的空腔部30。在空腔部30的管状部件12侧的端面形成有连通空腔部30与外部的开口部32。
消声器21的开口部32与形成于管状部件12的周面的周面开口部12a连接。通过开口部32与周面开口部12a连接，开口部32与在消声系统10a中的管状部件12内产生的第一共振的声场空间连接。
另外，管状部件12并不限定于通风口及空调用管道等，也可以为用于各种设备的通常的管道。
并且，如图18所示，当将消声器21的空腔部30内的声波的行进方向上的空腔部30的深度设为Ld，并将管状部件12的轴向(以下，也简称为轴向)上的消声器21的开口部32的宽度设为Lo时，空腔部30的深度Ld大于开口部32的宽度Lo。
其中，关于空腔部30内的声波的行进方向，能够通过模拟来求出。在图18所示的例子中，空腔部30沿半径方向延伸，因此空腔部30内的声波的行进方向为半径方向(图中的上下方向)。因此，空腔部30的深度Ld为从半径方向上的开口部32至空腔部30的上端的长度。另外，在空腔部30的深度根据位置而不同的情况下，空腔部30的深度Ld为各位置处的深度的平均值。
并且，在开口部32的宽度根据位置而不同的情况下，开口部32的宽度Lo为各位置处的宽度的平均值。
并且，当将在消声系统内的管状部件12内产生的第一共振的共振频率下的声波的波长设为λ时，后述配置于消声器内的多孔吸声材料的流阻σ1[Pa·s/m2]在后述优选范围内，消声器21的空腔部30的深度Ld优选小于波长λ且满足0.02×λ＜Ld＜0.25×λ。即，空腔部30的深度Ld小于λ/4，消声器21并不是在管状部件的第一共振频率下共振的结构。
另外，在图18所示的例子中，将消声器21及内部的空腔部30设为大致长方体形状，但是并不限定于此，也能够设为圆筒形状等各种形状。并且，开口部32的形状也无限定，能够设为矩形状、多边形状、圆形状、椭圆形状等各种形状。
并且，当将在管状部件12内产生的第一共振的频率设为F0，并将消声器21的共振频率设为F1时，优选满足1.15×F0＜F1。通过将在管状部件12内产生的第一共振的频率F0与消声器21的共振频率F1的关系设在上述范围，在消声器21的共振频率F1下在管状部件12内产生的第一共振的透射声压强度相对于峰值成为25％以下，因此在管状部件12内产生的第一共振与消声器的共振的相互作用减小。
从能够更加减小在消声器21的共振频率F1下在管状部件12内产生的第一共振的透射声压强度来更加减小相互作用的观点考虑，在管状部件12内产生的第一共振的频率F0与消声器21的共振频率F1优选满足1.17×F0＜F1，更优选满足1.22×F0＜F1，进一步优选满足1.34×F0＜F1。通过满足上述条件，在消声器21的共振频率F1下在管状部件12内产生的第一共振的透射声压强度相对于峰值成为20％以下、15％以下及10％以下。
关于这一观点，在其他实施方式中也相同。
并且，在图18所示的例子中，使消声器21的空腔部30沿半径方向延伸而使空腔部30内的声波的行进方向成为半径方向，但是并不限定于此。例如，如图19所示，也可以使空腔部30沿轴向延伸而使空腔部30内的声波的行进方向成为轴向。另外，在以下说明中，将如图18所示的消声器21也称为垂直筒型消声器。
图19是表示本发明的消声系统的优选实施方式的一例的示意性剖视图。并且，图20是用于说明消声器的空腔部的深度Ld和宽度Lw的图。另外，在图20中，省略图示墙壁16。在以后的图中，也有时省略图示墙壁16。
如图19所示，消声系统10a具有如下结构，即，在贯穿将两个空间隔开的墙壁16而设置的圆筒状的管状部件12的外侧的周面(外周面)配置有消声器22。
管状部件12例如为通风口及空调用管道等通气套管。
消声器22具有在与轴向平行的截面中沿轴向延伸且沿管状部件12的外周面弯曲的大致长方体形状并且在内部沿轴向延伸的大致长方体形状的空腔部30。并且，在消声器22的管状部件12侧的面的轴向上的一个端部侧具有连通空腔部30与外部的开口部32。即，消声器22具有L字型空间。该开口部32与形成于管状部件12的周面的周面开口部12a连接。通过开口部32与周面开口部12a连接，开口部32与在消声系统10a中的管状部件12内产生的第一共振的声场空间连接。
其中，在图19所示的例子中，空腔部30沿轴向延伸，因此空腔部30内的声波的行进方向为轴向(图中的左右方向)。因此，如图20所示，空腔部30的深度Ld为从轴向上的开口部32的中心位置至空腔部30的远的一侧的端面的长度。
另外，在以下说明中，将如图19所示的消声器22也称为L字型消声器。
图18所示的消声器21及图19所示的消声器22具备消声器的墙面附近的流体的粘性及墙面的凹凸(表面粗糙度)或后述配置于消声器内的多孔吸声材料24等将声能转换为热能的转换机构。
如此，图18所示的配置有消声器21的消声系统10z及图19所示的配置有消声器22的消声系统10a能够将管状部件12的内部空间中的标准化有效弹性模量Bn设为满足0＜Re[Bn]＜1及Im[Bn]＞0的结构。因此，能够维持高通气性，并且更加减少透射管状部件的噪声，从而能够得到高隔音性能。
并且，通过将消声器22设为具有L字型空间的形状，能够更加减小消声器22的有效外径即消声系统的外径，能够维持高隔音性能，并且能够得到更高通气性。关于有效外径，将在后面进行详细叙述。
其中，在图18及图19所示的例子中，将消声器设为配置于管状部件12的外周的结构，但是并不限定于此，只要消声器的开口部与管状部件12的第一共振的声场空间连接即可。
使用图21对声场空间进行说明。
图21是通过模拟来求出贯穿将两个空间隔开的墙壁16而设置的管状部件12在第一共振模式下的声压的分布的图。根据图21，可知管状部件12的第一共振的声场空间为管状部件12内及开口端校正距离内的空间。众所周知，声场的驻波的腹点以与开口端校正距离相应的量向管状部件12的外侧超出。另外，圆筒形的管状部件12时的开口端校正距离大致以1.2×管直径给出。
消声器22只要配置于开口部32与该管状部件12的第一共振的声场空间连接的位置即可。因此，如图22所示的消声系统10b那样，可以将消声器22的开口部32配置于管状部件12的开口端面的外侧。或者，如图23所示的消声系统10c那样，可以将消声器22配置于管状部件12的内部。
另外，在图22所示的消声系统10b及图23所示的消声系统10c中，消声器22以开口部32朝向管状部件12的中心轴侧的方式配置。另外，管状部件12的中心轴是指通过管状部件12的截面中的重心的轴。
其中，轴向上的消声器22的开口部32的位置并无限定。根据开口部32的位置，能够更适当地控制消声频带。
例如，在消除管状部件12的第一共振频率的声波的情况下，在第一共振频率的声波的声压变高的位置即在轴向上的管状部件的中央配置消声器22的开口部32，从而能够显现更高的隔音性能。
并且，从隔音性能及通气性的观点考虑，后述配置于消声器内的多孔吸声材料的流阻σ1[Pa·s/m2]在后述优选范围内，消声器22的空腔部30的深度Ld优选满足0.022×λ＜Ld＜0.23×λ，更优选满足0.032×λ＜Ld＜0.21×λ，进一步优选满足0.042×λ＜Ld＜0.19×λ。
并且，在与轴向平行的截面中，后述配置于消声器内的多孔吸声材料的流阻σ1[Pa·s/m2]在后述优选范围内，在与空腔部30的深度方向正交的方向上的空腔部30的宽度Lw(参考图20)优选满足0.02×λ＜Lw＜0.15×λ，优选满足0.03×λ＜Lw＜0.12×λ，更优选满足0.04×λ＜Lw＜0.1×λ。另外，在图18中，空腔部30的宽度为图中的左右方向上的长度，且与开口部32的宽度Lw一致。
并且，如上所述，将声能转换为热能的转换机构为消声器的墙面附近的流体的粘性及消声器的墙面的凹凸(表面粗糙度)或配置于消声器内的多孔吸声材料等，优选使用多孔吸声材料。
如图24所示的消声系统10d那样，多孔吸声材料24只要设为配置于消声器22的空腔部30内的至少一部分的结构即可。或者，如图25所示的消声系统10e那样，多孔吸声材料24也可以设为以覆盖消声器22的开口部32的至少一部分的方式配置的结构。
多孔吸声材料24的每单位厚度的流阻σ1[Pa·s/m2]优选满足3.0＜log(σ1)＜4.7，更优选满足3.3＜log(σ1)＜4.6，更优选满足3.8＜log(σ1)＜4.4。另外，在上述式中，Ld的单位为[mm]，log为常用对数。关于吸声材料的流阻，通过测定1cm厚度的吸声材料的垂直入射吸声率并以Miki模型(J.Acoust.Soc.Jpn.，11(1)pp.19-24(1990))拟合来进行了评价。或者，也可以按照“ISO 9053”进行评价。
并且，当将空腔部30的深度方向上的空腔部30的长度(以下，也称为管长度)与开口部的宽度之比(开口宽度/管长度)设为Krate(％)时，多孔吸声材料24的每单位长度的流阻σ1[Pa·s/m2]在5％＜Krate≤50％时，优选满足(0.014×Krate+3.00)＜logσ1＜(0.015×Krate+3.9)，在50％＜Krate时，优选满足(0.004×Krate+3.5)＜logσ1＜(0.007×Krate+4.3)。并且，在5％＜Krate≤50％时，更优选满足(0.020×Krate+3.05)＜logσ1＜(0.015×Krate+3.85)，在50％＜Krate时，更优选满足(0.004×Krate+3.7)＜logσ1＜(0.007×Krate+4.25)。并且，在5％＜Krate≤50％时，进一步优选满足0.020×Krate+3.10)＜logσ1＜(0.016×Krate+3.8)，在50％＜Krate时，进一步优选满足(0.004×Krate+3.93)＜logσ1＜(0.007×Krate+4.15)。另外，在上述式中，log为常用对数。
对将管长度与开口宽度之比Krate与多孔吸声材料24的每单位长度的流阻σ1[Pa·s/m2]的关系进行了模拟的结果进行说明。
图26是示意性地表示模拟中所使用的消声系统的模型的剖视图。
如图26所示，将墙壁16的厚度设为212.5mm，将管状部件12的直径设为100mm。将消声器22配置于从入射侧(图26中的左侧)的墙壁分开100mm的位置。将消声器22以管状配置于管状部件12的外周，将轴向设为深度方向。将消声器22的空腔部30的长度(管长度)设为42mm。将宽度设为37mm。将开口部32沿管状部件12的周面方向配置成狭缝状。开口部32在轴向上形成于入射侧(图26中的左侧)。在消声器22的空腔部30的整个区域配置了多孔吸声材料24。
并且，设为在管状部件12的声波的入射侧的开口部配置有遮板(罩部件)且在声波的出射侧的开口部配置有通风装置(风量调整部件)的结构。
关于遮板及通风装置，参考市售的产品进行了模型化。
并且，对多孔吸声材料24的流阻σ1和开口部的宽度进行各种各样的改变而对透射管状部件的声波进行了模拟。通过模拟，根据透射管状部件而从一个空间(图26中的左侧)向另一个空间(图26中的右侧)传播的声波的声压计算出透射损失。
将结果示于图27中。图27是表示流阻、开口宽度/管长度与标准化透射损失的关系的图表。另外，标准化透射损失为将透射损失成为最大的值设为1而标准化的值。
根据图27，可知流阻根据开口宽度/管长度而存在最佳范围。在图26中虚线的内侧的区域为标准化透射损失成为约0.8以上的区域。若由式表示该区域，则上述在5％＜Krate≤50％时，优选满足(0.014×Krate+3.00)＜logσ1＜(0.015×Krate+3.9)，在50％＜Krate时，优选满足(0.004×Krate+3.5)＜logσ1＜(0.007×Krate+4.3)。
作为多孔吸声材料24，并无特别限定，能够适当地利用以往公知的吸声材料。例如，能够利用发泡聚氨酯、软质聚氨酯泡沫、木材、陶瓷粒子烧结材料、苯酚泡沫等发泡材料及包含微小空气的材料；玻璃棉、岩棉、微纤维(3M Company制的Thinsulate等)、地毯、绒毯、熔喷无纺布、金属无纺布、聚酯无纺布、金属棉、毛毡、保温板及玻璃无纺布等纤维及无纺布类材料；木毛水泥板；二氧化硅纳米纤维等纳米纤维类材料；石膏板；各种公知的吸声材料。
并且，在设为在消声器的空腔部配置吸声材料的结构的情况下，优选将吸声材料的形状根据空腔部的形状进行成型。通过将吸声材料的形状根据空腔部的形状进行成型，容易将吸声材料均匀地填充到空腔部内，能够降低成本，且能够简化维修。
并且，在图19所示的例子中，设为具有1个消声器22的结构，但是并不限定于此，也可以设为具有两个以上的消声器22的结构。例如，如图28所示的消声系统10f那样，可以设为将两个消声器22配置于管状部件12的外周面而与形成于管状部件12的周面的周面开口部12a连接的结构。或者，也可以设为将两个消声器22配置于管状部件12的内部的结构。
在具有两个以上的消声器22的情况下，优选两个以上的消声器22配置成相对于管状部件12的中心轴旋转对称。
例如，如图29所示，可以设为具有3个消声器22并在管状部件12的外周面沿周面方向以等间隔配置3个消声器22而成为旋转对称的结构。另外，消声器22的数量并不限定于3个，例如可以为两个消声器22配置成旋转对称的结构，也可以为4个以上的消声器22配置成旋转对称的结构。
消声器22配置于管状部件12的内部的情况也同样地，优选两个以上的消声器22配置成旋转对称。
并且，在管状部件12的外周面沿周面方向排列配置多个消声器22的结构的情况下，可以连结多个消声器22。例如，如图30所示的例子那样，可以设为沿周面方向连结8个消声器22的结构。
消声器22配置于管状部件12内的情况也同样地，在管状部件12的内周面沿周面方向排列配置多个消声器22的结构的情况下，可以连结多个消声器22。
并且，在图18所示的例子中，将消声器22设为沿管状部件12的外周面的大致立方体形状，但是并不限定于此，只要为具有空腔部的各种立体形状即可。或者，如图31所示，消声器22也可以为在周面方向上沿管状部件12的外周面的整周的圆环状。此时，开口部32形成为沿管状部件12的内周面的周面方向的狭缝状。
消声器22配置于管状部件12内的情况也同样地，消声器22可以为在周面方向上沿管状部件12的内周面的整周的圆环状。
并且，在消声器22配置于管状部件12的外周面的情况下，当将设想为消声器22在周面方向上覆盖管状部件12的外周面的整周时的消声器22的外径(有效外径)设为D1，并将管状部件12的外径(有效外径)设为D0(参考图31)时，优选满足D1＜D0+2×(0.045×λ+5mm)。另外，式中的D1、D0及λ的单位为mm。换言之，优选为如下结构，即，在与管状部件的中心轴垂直的截面中，配置有消声器的位置处的截面积大于管状部件单体的截面积。
由此，能够设为标准化有效弹性模量Bn的实部及虚部满足0＜Re[Bn]＜1及Im[Bn]＞0的结构，能够抑制消声系统的大型化，并且能够显现高隔音性能。
另外，有效外径为当量圆直径，在截面为非圆形的情况下，将与该截面积相同的圆的直径设为有效外径。
并且，在消声器22配置于管状部件12的内周面的情况下，当将设想为消声器22在周面方向上覆盖管状部件12的内周面的整周时的消声器22的内径设为D2，并将管状部件12的内径设为D0时，优选满足0.75×D0＜D2。
由此，能够抑制消声系统的大型化且确保通气性，并且能够显现高隔音性能。
并且，在图28～图30所示的例子中，设为沿管状部件12的周面方向排列有多个消声器22的结构，但是并不限定于此，也可以设为沿管状部件12的轴向排列有多个消声器22的结构。换言之，也可以设为在管状部件12的轴向上的至少两处以上的位置配置多个消声器22的开口部32的结构。
例如，图32所示的消声系统10h具有：消声器22a，在轴向上，在管状部件12的大致中央部与管状部件12的周面开口部12a连接；及消声器22b，在管状部件12的一个端部附近与周面开口部12a连接。
并且，在图32所示的例子中，沿周面方向也分别旋转对称地配置了两个消声器。如此，可以在周面方向及轴向上分别配置两个以上的消声器。
另外，在图32所示的例子中，设为沿轴向配置两个消声器的结构，但是并不限定于此，也可以设为沿轴向配置3个以上的消声器的结构。
并且，在设为沿轴向配置多个消声器的结构的情况下，优选按开口部的每个位置配置空腔部的长度Ld不同的消声器。
例如，图33所示的消声系统10i具有：消声器22a，在轴向上，在管状部件12的大致中央部与管状部件12的周面开口部12a连接；及消声器22b，在管状部件12的一个端部附近与周面开口部12a连接。中央部侧的消声器22a的空腔部30a的深度Ld与端部侧的消声器22b的空腔部30b的深度Ld互不相同。
并且，在设为沿轴向配置多个消声器的结构的情况下，优选按开口部的每个位置，在空腔部内配置声学特性不同的吸声材料。
例如，图34所示的消声系统10j具有：消声器22a，在轴向上，在管状部件12的大致中央部与管状部件12的周面开口部12a连接；及消声器22b，在管状部件12的一个端部附近与周面开口部12a连接。在中央部侧的消声器22a的空腔部30a配置有多孔吸声材料24a，在端部侧的消声器22b的空腔部30b配置有多孔吸声材料24b。多孔吸声材料24a的吸声特性与多孔吸声材料24b的吸声特性互不相同。
在本发明的消声系统中，能够适当地消声的波长根据轴向上的消声器(开口部)的配置位置而发生变化。因此，通过沿轴向配置多个消声器，能够消除不同波长区域的声音，能够在更宽的频带中进行消声。并且，根据按轴向上的开口部的每个位置而能够适当地消声的波长来调整空腔部的深度Ld及吸声体的吸声特性，从而能够更适当地进行消声。
并且，在图18所示的例子中，将消声器21的空腔部30设为从开口部沿半径方向具有深度Ld的结构，在图19所示的例子中，将消声器22的空腔部30设为从开口部32沿轴向具有深度Ld的结构，但是并不限定于此，也可以设为从开口部32沿周面方向具有深度的结构。
图35是示意性地表示本发明的消声系统的另一例的剖视图，图36是图35的C-C线剖视图。
图35及图36所示的消声系统中，两个消声器23沿管状部件12的外周面而配置。消声器23的空腔部30从开口部32沿管状部件12的周面方向延伸。即，消声器23从开口部32沿周面方向具有深度。
通过设为这种结构，能够缩短消声器的轴向上的长度。
另外，在图36所示的例子中，设为具有两个消声器23的结构，但是并不限定于此，也可以具有3个以上的消声器23。
并且，在图19所示的例子中，将消声器22的空腔部30的深度设为沿一方向延伸的结构，但是并不限定于此。例如，如图37所示，可以将空腔部30的形状设为深度方向折返的大致C形状。侵入到图37所示的空腔部30内的声波从开口部32沿图中的右方向前进之后折返而沿图中的左方向前进。空腔部30的深度Ld为沿声波的行进方向的长度，因此图37所示的空腔部30的深度Ld为沿折返形状的长度。
其中，本发明的消声系统可以设为如下结构，即，将具有消声器及插入部的消声装置的一部分插入到管状部件(通气套管)而配置。
在图38中示出本发明的消声系统的另一例的示意性剖视图。
图38所示的消声系统10k具有如下结构，即，在管状部件12的一个端面侧设置有消除通过管状部件12的声音的消声装置14。
消声装置14具有插入部26和消声器22。插入部26为两端开放的筒状的部件，在一个端面连接有消声器22。并且，插入部26的外径小于管状部件12的内径，且能够插入到管状部件12内。
消声器22配置于插入部26的端面，除此以外，具有与上述L字型消声器22相同的结构。并且，消声器22沿插入部26的周面而配置，以免堵塞插入部26的内径。并且，消声器22以其开口部32朝向插入部26的中心轴(管状部件12的中心轴)的方式配置。另外，插入部26的中心轴为通过插入部26的截面中的重心的轴。
消声装置14从插入部26的未配置消声器22的端面侧插入到管状部件12内而设置。消声器22的有效外径大于管状部件12的内径，因此插入部26被插入至消声器22与管状部件12的端面接触的位置。由此，消声器22配置于管状部件12的开口端面附近。即，消声器22的开口部32配置于管状部件12的开口端校正距离内的空间中。因此，消声器22的开口部32与管状部件12的第一共振的声场空间连接。
如此，通过设为将具有消声器及插入部的消声装置插入到管状部件内而设置的结构，无需对已有的通风口及空调管道等进行大规模的工程等，便能够简单地进行设置。因此，在消声器劣化或破损时可以简单地更换。并且，在用于住宅的通风套管等的情况下，无需改变混凝土墙壁的贯穿孔径，可以简单地进行施工。并且，在修缮时可以简单地附加设置。
并且，如公寓那样的住宅的墙壁例如构成为具有混凝土墙壁、石膏板、隔热材料、装饰板及墙纸等，贯穿这些而设置有通风套管。在这种墙壁的通风套管中设置如图38所示的消声装置14的情况下，本发明中的墙壁16相当于混凝土墙壁，消声装置14的消声器22部分优选设置于混凝土墙壁的外侧且设置于混凝土墙壁与装饰板之间(参考图43)。
另外，在图38所示的例子中，设为将消声装置14的插入部26插入到管状部件12内而将消声装置14配置于管状部件12的开口部的结构，但是并不限定于此。
例如，可以设为消声装置14不具有插入部而用粘接剂等贴附于墙壁16的结构。
或者，如图39所示的消声系统10p那样，可以设为如下结构，即，将消声装置14的插入部26的内径设为与配置于墙壁16的管状部件12的外径大致相同的直径，并将管状部件12插入到消声装置14的插入部26内，从而设置消声装置14。插入部26配置于管状部件12与墙壁16之间。
或者，可以设为如下结构，即，使消声装置14的插入部26的内径大于管状部件12的外径，并将插入部26配置于墙壁16内。
通过设为如图39所示的结构，能够抑制由将插入部26插入到管状部件12而引起的开口率的降低，能够提高管状部件12的通气性。
另外，如图39所示，在将插入部26配置于墙壁16内的情况下，只要根据插入部26的大小及形状来形成用于在墙壁16上配置插入部26的槽即可。或者，可以在制作墙壁16时预先设置消声装置14(及管状部件12)，并使混凝土流入而制作墙壁16。
另外，在图38所示的例子中，将消声装置14设为具有L字型消声器22的结构，但是并不限定于此，也可以为具有垂直筒型消声器21的结构或也可以设为具备沿周面方向具有深度的消声器23的结构。
另外，在如图38所示的消声系统10k的消声装置14中，也优选设为在空腔部30内或开口部32附近配置多孔吸声材料24的结构。
并且，消声装置14优选具有多个消声器22。
在具有多个消声器22的情况下，可以设为沿周面方向以等间隔配置而成为旋转对称的结构。
或者，如图40所示的消声系统10l那样，可以设为沿轴向具有多个消声器22且在轴向的至少两处以上的位置配置有多个消声器22的开口部32的结构。
并且，在设为沿轴向配置多个消声器的结构的情况下，优选按开口部的每个位置配置空腔部的深度Ld不同的消声器。
例如，图40所示的消声装置沿轴向从插入部26侧具有消声器22a和消声器22b。消声器22a的空腔部30a的深度Ld与消声器22b的空腔部30b的深度Ld互不相同。
并且，在设为沿轴向配置多个消声器的结构的情况下，优选按开口部的每个位置，在空腔部内配置声学特性不同的吸声材料。
例如，图40所示的消声装置沿轴向从插入部26侧具有消声器22a和消声器22b。在消声器22a的空腔部30a配置有多孔吸声材料24a，在消声器22b的空腔部30b配置有多孔吸声材料24b。多孔吸声材料24a的吸声特性与多孔吸声材料24b的吸声特性互不相同。
并且，在设为在消声器的空腔部配置吸声材料的结构的情况下，可以设为在1个空腔部配置多个吸声材料的结构。
图41所示的消声装置沿轴向从插入部26侧具有消声器22a和消声器22b。在消声器22a的空腔部30a及空腔部30b内分别配置有3个多孔吸声材料24c、24d及24e。在各空腔部内，多孔吸声材料24c～24e沿空腔部的深度方向层叠。
通过设为在空腔部内配置多个吸声材料的结构，在进行制造时，容易将吸声材料从开口部填充到空腔部内，并且在维修时，容易更换吸声材料。
并且，更优选根据空腔部的形状而成型的吸声材料被分割为多个。
配置于相同的空腔部内的多个多孔吸声材料24c～24e可以为相同种类的吸声材料，也可以为至少1个为不同种类的吸声材料即为吸声性能(流阻、材质、结构等)不同的吸声材料。
通过在空腔部内配置多个不同种类的吸声材料，容易将基于消声器的消声控制为适合于消声器(空腔部)的形状及吸声对象的声音等的吸声性能。
并且，例如，如图42所示，消声装置可以构成为能够分离消声器。通过将消声器设为能够分离，能够容易制作改变了消声器的大小及数量等的消声器。并且，容易进行向空腔部内的吸声材料的设置及更换。
例如，混凝土墙壁与装饰板之间的距离为各种各样，即使是相同的公寓，该距离也根据位置而不同，或者根据建筑企业而不同。若每次根据混凝土墙壁与装饰板之间的距离而设计并制作消声装置，则花费成本。并且，若将消声装置设计为较薄以便能够适用于所有距离，则隔音性能降低。因此，在将消声装置设置于混凝土墙壁与装饰板之间的情况下，根据混凝土墙壁与装饰板之间的距离适当地组合设置被分离的多个消声器，由此能够实现低成本且将隔音性能最大化。
并且，消声装置14优选能够装卸地设置于管状部件12。由此，能够简单地进行消声装置14的更换或整修等。
并且，消声装置14可以设置于管状部件12的室内侧的端面及室外侧的端面中的任何端面，但是优选设置于室内侧的端面。
并且，消声系统可以具有设置于管状部件的任一个端面的罩部件及设置于另一个端部的风量调整部件中的至少一个。罩部件为设置于通风口及空调用管道等的以往公知的百叶窗、遮板等。并且，风量调整部件为以往公知的通风装置等。
并且，罩部件及风量调整部件可以设置于管状部件的设置有消声装置的一侧的端面，也可以设置于未设置有消声装置的一侧的端面。
并且，例如，如图43所示，在风量调整部件20设置于消声装置14侧的情况下，从轴向进行观察时，优选风量调整部件20以覆盖整个消声装置14的方式设置。罩部件设置于消声装置14侧的情况也相同。
关于可以具有罩部件及风量调整部件这一观点，在其他实施方式中也相同。
其中，在公寓等通常的住宅中，混凝土墙壁与装饰板分开设置，在混凝土墙壁与装饰板之间配置有隔热材料等。消声装置14优选设置于混凝土墙壁与装饰板之间的空间中。此时，如图43所示，消声装置14可以设为装饰板40侧的端面配置于比装饰板40的墙壁12侧的面更靠墙壁16侧的结构。或者，如图44所示，消声装置14也可以设为装饰板40侧的端面被配置成和装饰板40的与墙壁12相反的一侧的面在相同平面上的结构。即，可以设为使形成于装饰板40的贯穿孔与消声装置14的外径大致相同并在装饰板40的贯穿孔中插入贯通消声装置14的结构。另外，在图44所示的例子中，将消声装置14设为装饰板40侧的端面和装饰板40的与墙壁12相反的一侧的面在相同平面上的结构，但是并不限定于此，也可以为消声装置14的一部分存在于装饰板40所在的平面上的结构。
通过设为在装饰板40的贯穿孔中插入贯穿消声装置14的结构，消声装置的设置、更换等变得容易。
消声装置14的消声器22的尺寸越大，消声性能越高。
其中，如图44所示，在消声装置14为装饰板40侧的端面被配置成和装饰板40的与墙壁12相反的一侧的面在相同平面上的结构的情况下，若消声器22的尺寸大，则即使在装饰板40侧设置如通风装置那样的风量调整部件20，形成于装饰板40的贯穿孔(消声装置14与装饰板40的边界)有可能从室内被视觉辨认。因此，如图44所示，优选在风量调整部件20与装饰板40及消声装置14之间设置边界罩42。由此，从室内侧(风量调整部件20侧)进行观察时，如图45所示，装饰板40的贯穿孔被边界罩42隐藏，因此能够提高设计性。
另外，在图44所示的例子中，将消声装置14和边界罩42设为单独的部件，但是也可以将消声装置14与边界罩42形成为一体。即，可以在消声装置14上设置法兰。
并且，在图43等所示的例子中，将消声装置14的内径设为与管状部件12大致相同的直径，但是并不限定于此。如图46所示的消声系统10r那样，可以使消声器22部分的内径大于插入部26的内径即大于管状部件12的内径。
通过使消声器22部分的内径大于管状部件12的内径，能够使用直径比管状部件12的直径大的管状部件用的大的风量调整部件20。通过使用大的风量调整部件20，装饰板40的贯穿孔被风量调整部件20隐藏，因此能够提高设计性。
并且，可以将消声装置14和风量调整部件20一体化。
如图43等所示，市售的通风装置等风量调整部件20具有嵌入部，且将嵌入部嵌入于消声装置14而设置。然而，为了确保连接时的刚性及密封性，市售的通风装置的嵌入部的长度为5cm左右，消声装置14的设计有可能受限制。相对于此，通过将消声装置14和风量调整部件20一体化，在消声装置14的设计自由度变高且施工也变得简单的观点上优选。
另外，在消声系统具有罩部件及风量调整部件的情况下，在管状部件内产生的第一共振为包含罩部件、风量调整部件及消声装置的消声系统中的管状部件的第一共振。因此，消声器的空腔部的长度Ld短于包含罩部件、风量调整部件及消声装置的消声系统中的管状部件的第一共振的共振频率下的声波的波长λ的1/4。
并且，在图43等所示的例子中，消声装置14以消声装置14的中心轴与管状部件12的中心轴一致的方式配置即消声装置14形成为相对于管状部件12的中心轴旋转对称的形状，但是并不限定于此。
如图47所示的消声系统那样，消声装置14可以以在与中心轴垂直的方向上消声装置14的中心轴与管状部件12的中心轴偏离的方式配置。
消声装置14的中心轴与管状部件12的中心轴一致的结构在通气性的观点上优选。另一方面，在消声装置14的中心轴与管状部件12的中心轴偏离的情况下，声音的反射增加，因此在隔音性能得到提高的观点上优选。尤其在直进性高的高频区域中有效。
另外，在以在与中心轴垂直的方向上消声装置14的中心轴与管状部件12的中心轴偏离的方式配置的情况下，从与墙壁垂直的方向进行观察时，优选从一个空间侧通过通气套管能够视觉辨认另一个空间侧。即，在配置有消声器的通气套管内的能够通气的空间即通风通路的至少一部分优选在与通气套管的中心轴垂直的截面的面方向上位于直线上。由此，能够减少由通风通路的弯曲而引起的压力损失。
并且，从配置有消声器的通气套管内的一个空间侧至另一个空间侧的最短距离优选为墙壁的厚度的1.9倍以下。
其中，住宅用墙壁的厚度即包含混凝土墙壁与装饰板之间的空间的、混凝土墙壁与装饰板的合计厚度(以下，也称为墙壁与装饰板的合计厚度)为175mm～400mm左右。因此，用于住宅中的通气套管(环状部件)的长度为175mm～400mm。在该范围的长度的通气套管中产生的共振的第一共振频率为355Hz～710Hz左右。
另外，在考虑用于住宅用墙壁中的通气套管的隔音的情况下，混凝土墙壁与装饰板的合计厚度即通气套管的长度为175mm～400mm，因此若考虑通气套管的第一共振的波长最短的情况(在通气套管的长度为175mm时，λ＝497mm)，则从可以得到充分的隔音性能的观点考虑，空腔部的宽度Lw优选为5.5mm以上，更优选为15mm以上，进一步优选为25mm以上。
另一方面，住宅用墙壁整体的厚度(混凝土墙壁与装饰板的合计厚度)最大为400mm，混凝土墙壁至少为100mm，因此从能够配置于住宅的混凝土墙壁与装饰板之间的空间的观点考虑，空腔部的宽度Lw优选为300mm以下，而且从通用性的观点考虑，更优选为200mm以下，进一步优选为150mm以下。
同样地，若考虑通气套管的第一共振的波长最短的情况(在通气套管的长度为175mm时，λ＝497mm)，则从可以得到充分的隔音性能的观点考虑，空腔部的深度Ld优选为25.3mm以上，更优选为27.8mm以上，进一步优选为30.3mm以上。
另一方面，消声器在径向上配置于住宅的柱子与柱子之间。住宅的柱子与柱子之间最大为450mm左右，通气套管至少为100mm左右。因此，从能够配置于住宅的柱子与柱子之间的空间的观点考虑，空腔部的深度Ld优选为175mm以下(＝(450mm-100mm)/2)，更优选为130mm以下，进一步优选为100mm以下。
并且，在设为在消声器22的空腔部30内的一部分具有多孔吸声材料的结构的情况下，优选以覆盖开口部32的方式或以缩小开口部32的方式配置。即，优选吸声材料配置于靠近空腔部30内的开口部32的位置。并且，优选在空腔部30的从远离深度方向上的开口部32的一侧的端面分离的位置配置吸声材料。
通过以下模拟研究了由空腔部30内的吸声材料的位置不同而引起的隔音性能的差异。
在图48中示出模拟模型的示意图。
如图48所示，在模拟中，将管状部件的长度设为200mm，将直径设为100mm。消声器22以管状配置于管状部件12的外周。在轴向上，将管状部件12的声波的入射侧的端面与消声器22之间的距离设为100mm。消声器22的开口部32沿管状部件的周面方向配置成狭缝状。将开口部32的宽度设为15mm。将空腔部30的轴向上的长度设为60mm，将与轴向垂直的方向上的宽度设为33mm。
如图48所示，设为如下消声器而进行了模拟，即，在以与轴向平行的某一截面进行观察时，将空腔部30内分割为9个，在分割为9个的区域p1～p9的各区域中配置有流阻13000[Pa·s/m2]的多孔吸声材料24。p1为最靠近开口部32的区域，p2及p3为在半径方向上比p1更远离开口部32的区域。并且，p4及p7为在轴向上比p1更远离开口部32的区域。p5及p8为在轴向上比p2更远离开口部32的区域。p6及p9为在轴向上比p3更远离开口部32的区域。
在图49中示出表示在p1、p2、p3、p5及p9各自的区域中配置有吸声材料时的透射声压强度与频率的关系的图表。关于透射声压强度，将未设置有消声器时的透射声压的峰(第一共振频率的透射声压)设为1而进行了标准化。未设置有消声器时的管状部件内的第一共振频率为630Hz，因此630Hz下的透射声压为峰声压。
并且，在图50中示出表示在p1～p9的各区域中配置有吸声材料时的500Hz频带的透射损失的图表。500Hz频带的透射损失为求出在354Hz以上且707Hz以下的频率下的透射损失的平均值而得到的值。
如图49及图50所示，可知在最靠近开口部32的p1的区域中配置吸声材料的结构即覆盖开口部32的结构的透射声压强度最低，500Hz频带的透射损失高，且隔音性能高。并且，可知与除了p1以外的其他区域相比，在靠近开口部32的p2及p4的区域中配置吸声材料的结构的透射声压强度低，500Hz频带的透射损失高，且隔音性能高。
接着，如图51所示，设为如下消声器而进行了模拟，即，在以与轴向平行的某一截面进行观察时，将空腔部30内沿轴向分割为3个，在分割为3个区域pz1～pz3的各区域中配置有流阻13000[Pa·s/m2]的多孔吸声材料24。pz1为最靠近开口部32的区域，pz2及pz3为在轴向上比pz1更远离开口部32的区域。
在图52中示出表示在pz1～pz3的各区域中配置有吸声材料时的500Hz频带的透射损失的图表。
并且，如图53所示，设为如下消声器而进行了模拟，即，在以与轴向平行的某一截面进行观察时，将空腔部30内沿半径方向分割为3个，在分割为3个的区域ph1～ph3的各区域中配置有流阻13000[Pa·s/m2]的多孔吸声材料24。ph1为最靠近开口部32的区域，ph2及ph3为在半径方向上比ph1更远离开口部32的区域。
在图54中示出表示在ph1～ph3的各区域中配置有吸声材料时的500Hz频带的透射损失的图表。
如图52及图54所示，可知配置吸声材料的区域越靠近开口部32，500Hz频带的透射损失越高，隔音性能越高。
并且，消声器22可以在不与在管状部件12内产生的第一共振的声场空间连接的位置具有与空腔部30连通的第2开口部38。
图55是概念性地表示本发明的消声系统的另一例的剖视图。
在图55所示的消声系统中，在构成消声器22的空腔部30的墙面的、与具有开口部32的面对置的面具有第2空腔部38。通过设为在不与在管状部件12内产生的第一共振的声场空间连接的位置具有与空腔部30连通的第2开口部38的结构，能够使标准化有效弹性模量的实部更低。并且，无需加大空腔部30的体积，便能够使标准化有效弹性模量的实部更低，因此能够将消声器小型化。
第2开口部38的形成位置只要为不与在管状部件12内产生的第一共振的声场空间连接的位置，则并无限定。并且，第2开口部38的大小也无限定，但是优选较大。
其中，在不与在管状部件12内产生的第一共振的声场空间连接的位置形成有第2开口部38的结构的情况下，有可能水或湿气侵入到墙壁内，或者水或湿气从墙壁进入到空腔部内。因此，可以设为用膜状部件覆盖图55所示的消声系统的第2开口部38的结构。膜状部件为容易使声波通过而不使水通过的膜状的部件，能够使用Saran Wrap(注册商标)等薄的树脂薄膜、经疏水处理的无纺布等。由此，能够降低标准化有效弹性模量的实部，并且能够防止水或湿气进入。作为膜状部件的材料，能够使用与后述防风用薄膜44的材料相同的材料。
并且，如图56及图57所示的例子那样，可以设为在管状部件12内具有防侵入板34的结构。
图56是本发明的消声系统的另一例的示意性剖视图。并且，图57是图56的D-D线剖视图。
如图56及图57所示，防侵入板34为在管状部件12内的铅垂方向的下方沿管状部件12的径向垂直设置的板状的部件。
设置于住宅的墙壁的通气套管(管状部件)通往户外，因此在台风等强风时有时雨水通过外部遮板或外部遮罩(hood)等侵入到通气套管内。在本发明的消声系统中，具有空腔部的消声器与通气套管连接，因此侵入到通气套管内的雨水有可能侵入到空腔部而积存。
相对于此，如图56及图57所示，通过在管状部件12内设置防侵入板34，能够防止从外部侵入到管状部件12内的雨水侵入到消声器22的空腔部30。
防侵入板34的铅垂方向上的高度优选为5mm以上且40mm以下。
并且，作为防止雨水侵入到消声器22的空腔部30的结构，如图58及图59所示，可以设为用盖部36堵塞消声器22的开口部32的铅垂方向的下侧的区域的结构。
图58是本发明的消声系统的另一例的示意性剖视图。并且，图59是图58的E-E线剖视图。
如图58及图59所示，通过设为用盖部36堵塞消声器22的开口部32的铅垂方向的下侧的区域的结构，能够防止从外部侵入到管状部件12内的雨水侵入到消声器22的空腔部30。
并且，如图60所示，可以设为将形成消声器22的开口部32侧的面的部件作为单独的部件(分隔部件54)而能够更换分隔部件54的结构。通过设为能够更换分隔部件54，能够容易改变开口部32的大小，因此能够适当地设定消声器22的共振频率。并且，能够容易更换设置于空腔部30内的多孔吸声材料24。
作为消声器22及消声装置14的形成材料，能够举出金属材料、树脂材料、增强塑料材料及碳纤维等。作为金属材料，例如能够举出铝、钛、镁、钨、铁、钢、铬、铬钼、镍铬钼合金(nichrome molybdenum)及它们的合金等金属材料。并且，作为树脂材料，例如能够举出丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺及三乙酰纤维素等树脂材料。并且，作为增强塑料材料，能够举出碳纤维增强塑料(CFRP：CarbonFiber Reinforced Plastics)及玻璃纤维增强塑料(GFRP：Glass Fiber ReinforcedPlastics)。
其中，从能够利用于排气口等的观点考虑，消声器22及消声装置14优选由耐热性比阻燃材料高的材料制成。关于耐热性，例如能够以满足建筑基准法施行令的第108条的二的各项的时间来定义。满足建筑基准法施行令的第108条的二的各项的时间为5分钟以上且小于10分钟的情况为阻燃材料，10分钟以上且小于20分钟的情况为准不燃材料，20分钟以上的情况为不燃材料。但是，按各领域定义耐热性的情况较多。因此，根据利用消声系统的领域，由具有与相当于在该领域中定义的阻燃性的其以上的耐热性的材料制成消声器22及消声装置14即可。
并且，如图61所示的消声系统10t那样，优选各消声器22的开口部32由使声波透射而屏蔽空气(风)的防风用薄膜44覆盖。
在空气能够流入到消声器22的空腔部30内的结构的情况下，与直管的情况相比，作为消声系统整体的压力损失增大。因此，通气量有可能减少。相对于此，通过设为用防风用薄膜44覆盖各消声器22的开口部32的结构，防风用薄膜44使声波透射，因此可以得到基于消声器22的消声效果，且防风用薄膜44屏蔽空气，因此能够抑制空气流入到空腔部30内来减少压力损失。
防风用薄膜44可以为非通气的薄膜，也可以为通气性低的薄膜。
作为非通气的防风用薄膜44的材料，能够利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺、三乙酰纤维素等树脂材料。
作为低通气性的防风用薄膜44的材料，能够利用由上述树脂制成的多孔膜、多孔金属箔(多孔铝箔等)、无纺布(树脂粘合无纺布、热粘合无纺布、纺粘无纺布、水刺无纺布、纳米纤维无纺布)、织造布、纸等。
另外，在使用多孔膜、多孔金属箔、无纺布、织造布的情况下，通过它们所具有的贯穿孔部能够得到吸声效果。即，这些还作为将声能转换为热能的转换机构而发挥作用。
防风用薄膜44的厚度还取决于材质，优选1μm～500μm，更优选3μm～300μm，更优选5μm～100μm。
并且，在本发明的消声系统中，可以具有其他市售的隔音部件。
例如，可以设为在管状部件12的一个端部配置有本发明中的消声装置14且在管状部件12的内部配置有内插型消声器的结构。
并且，也可以设为在管状部件12的一个端部配置有本发明中的消声装置14且在管状部件12的另一个端部配置有室外设置型隔音遮罩的结构。
或者，也可以设为在管状部件12的一个端部配置有本发明中的消声装置14、在管状部件12的内部配置有内插型消声器且在管状部件12的另一个端部配置有室外设置型隔音遮罩的结构。
如此，通过与其他隔音部件组合，可以在更宽频带中得到高隔音性能。
关于这一观点，在其他实施方式中也相同。
作为内插型消声器，能够利用各种公知的内插型消声器。例如，能够使用Shinkyowa Co.,Ltd.制：隔音套管(SK-BO100等)、DAIKEN PLASTICS CORPORATION制：隔音套管(100NS2等)、Seiho Kogyo Co.,Ltd.制的自然通风用消声器(SEIHO NPJ100等)、UNIXCo.,Ltd.制：Silencer(UPS100SA等)、KENYU Corporation制：消声套管P(HMS-K等)等。
作为室外设置型隔音遮罩，能够利用各种公知的隔音套管。例如，能够使用UNIXCo.,Ltd.制：隔音遮罩(SSFW-A10M等)、SYLPHA Corporation制：隔音型遮罩(BON-TS等)等。
其中，管状部件12并不限定于直管状，也可以具有弯曲结构。在管状部件12具有弯曲结构的情况下，在弯曲部中，风(空气的流动)和声波均被反射到上游侧，因此风和声波均难以通过。为了确保通气性，可以考虑将弯曲部设为曲面等来缓和墙壁的角度变化，或者在弯曲部设置整流板等来改变风的行进方向以确保通气性。
然而，在将弯曲部设为曲面或者在弯曲部设置整流板的情况下，虽然通气性得到提高，但是声波的透射率也变高。
因此，如图62所示，将不使风通过(难以通过)且使声波透射的声音透射墙壁60配置于管状部件12的弯曲部。在图62中，管状部件12具有弯曲成大致90°的弯曲部。声音透射墙壁60分别相对于入射侧的管状部件12的长边方向及出射侧的管状部件12的长边方向将表面倾斜约45°而配置于管状部件12的弯曲部。另外，在图62及图63中，图中的上端部侧为入射侧，右侧端部侧为出射侧。
如图62所示，声音透射墙壁60使声波透射，因此从上游侧入射的声波在弯曲部透射声音透射墙壁60并被管状部件12的墙壁反射到上游侧。即，维持原始的管状部件12的特性。另一方面，如图63所示，声音透射墙壁60不使风通过，因此从上游侧入射的风的行进方向在弯曲部被声音透射墙壁60弯曲而流向下游侧。如此，通过在弯曲部设置声音透射墙壁60，能够将声音的透射率维持为较低，并且提高通气性。
作为声音透射墙壁60，能够使用密度小的无纺布及厚度和密度小的膜。
作为密度小的无纺布，可以举出TOMOEGAWA CO.,LTD.：不锈钢纤维片(TOMY FIRECSS)、通常的面巾纸等。作为厚度和密度小的膜，可以举出市售的各种包装膜、硅酮橡胶膜、金属箔等。
＜第二实施方式＞
为了设为标准化有效弹性模量Bn满足0＜Re[Bn]＜1及Im[Bn]＞0的结构，可以采用如图64所示的结构。
图64是表示本发明的消声系统的第二实施方式的优选实施方式的一例的示意性剖视图。图65是图64的B-B线剖视图。
如图64所示，消声系统10v具有如下结构，即，在贯穿将两个空间隔开的墙壁16而设置的圆筒状的通气套管12的外周部配置有消声器62。
在图64所示的例子中，消声系统10v具有：墙壁16；装饰板40，从墙壁16分开规定距离并与墙壁16平行地设置；通气套管12，贯穿墙壁16及装饰板40；及消声器62，配置于墙壁16与装饰板40之间的空间的通气套管12的外周部。
通气套管12、墙壁16及装饰板40与第一实施方式相同。
消声器62具有外壳部28以及配置于外壳部28的空腔部30内的多孔吸声材料24，所述外壳部28具有空腔部30及连通空腔部30与通气套管12内的开口部32。
如图64及图65所示，外壳部28在通气套管12的外周部的周向上的整周具有开口部32及空腔部30。即，消声系统10v中，在通气套管12的轴向上的消声器62的位置处消声器62的直径大于通气套管12的直径。
通过外壳部28的开口部32与通气套管12内连通，开口部32与在消声系统10中的通气套管12内产生的第一共振的声场空间连接。
其中，在图65所示的例子中，将消声器62的外壳部28(空腔部30)设为沿通气套管12的外周面的整周的大致环状，但是并不限定于此，只要为具有空腔部的各种立体形状即可。例如，可以为半环形状，也可以为长方体形状。
多孔吸声材料24配置于外壳部28的空腔部30内的整体。因此，多孔吸声材料24为圆环形状。
众所周知，多孔吸声材料将通过内部的声音的声能转换为热能，从而进行吸声。
作为多孔吸声材料24，能够利用第一实施方式中所记载的多孔吸声材料24。
另外，在图64及图65所示的例子中，将多孔吸声材料24设为配置于外壳部28的空腔部30内的整体的结构，但是并不限定于此，只要设为配置于空腔部30内的至少一部分的结构即可。或者，多孔吸声材料24也可以设为以覆盖消声器62的开口部32的至少一部分的方式配置的结构。
其中，当将通气套管进行第一共振的声波的频率设为f1，将波长设为λ，并将消声器内的频率f1中的有效声音传播长度设为α时，第二实施方式的消声系统还取决于消声器和多孔吸声材料的形状或体积或消声对象的声波的频率，但是优选满足
-1.0＜log(α/λ)＜0.3。
另外，在上述式中，log为自然对数。
并且，频率f1中的消声器内的有效声音传播长度为认为在配置有多孔吸声材料的状态下频率f1的声音在空腔部内进行传播时的有效声音传播长度。
关于多孔吸声材料内的有效声音传播长度α0，
通过α0＝1/Re[γ]求出。
其中，γ为传播常数。并且，Re[γ]是指传播常数的实部。
关于声音材料的传播常数，能够通过进行基于使用了声管和两个传声器的传递函数法的测定来求出。该方法符合JIS A1405-2、ISO 10534-2、ASTM E 1050的标准。
作为声管，例如能够使用与Nihon Onkyo Engineering Co.,Ltd.制的WinZac具有相同的测定原理的声管。能够通过该方法在宽光谱带中测定传播常数。
在多孔吸声材料被填充到外壳部的整个空腔部内的情况下，消声器内的有效声音传播长度α与多孔吸声材料的有效声音传播长度α0一致。并且，在多孔吸声材料被填充到外壳部的空腔部内的一部分的情况下，多孔吸声材料的有效声音传播长度α0与未配置有多孔吸声材料的空间的长度的合计成为消声器内的有效声音传播长度α。另外，在以下说明中，作为多孔吸声材料基本上被填充到外壳部的整个空腔部内的结构进行说明。因此，有时不区分多孔吸声材料的有效声音传播长度α0和消声器内的有效声音传播长度α而进行说明。
将第二实施方式的消声系统设为如下结构，即，消声器具有：外壳部，具有形成于通气套管的外周部的空腔部及连通空腔部与通气套管的开口部；及多孔吸声材料，配置于外壳部的空腔部内的至少一部分或配置于覆盖外壳部的开口部的至少一部分的位置，消声器的开口部与消声系统内的通气套管的声场空间连接，当将通气套管进行第一共振的声波的频率设为f1，将波长设为λ，并将频率f1中的消声器内的有效声音传播长度设为α时，满足-1.0＜log(α/λ)＜0.3。通过设为这种结构，能够设为第一共振所存在的倍频带的标准化有效弹性模量Bn的实部和虚部满足0＜Re[Bn]＜1及Im[Bn]＞0的结构。
由此，能够显现高隔音性能和高通气性。
并且，该消声的原理未利用消声器的共振，因此即使在隔音性能的波长依赖性小且通气套管12的长度及形状等不同的情况下，也能够显现隔音性能，不需要与通气套管12匹配的设计，从而通用性高。
并且，该消声的原理未利用共振，因此不会放大风噪声。
从隔音性能的观点考虑，消声系统还取决于消声器和多孔吸声材料的形状或体积或消声对象的声波的频率，但是优选为-0.7≤log(α/λ)≤0.25，更优选为-0.4≤log(α/λ)≤0.2，进一步优选为-0.2≤log(α/λ)≤0.15。
多孔吸声材料24还取决于消声器和多孔吸声材料的形状或体积或消声对象的声波的频率，但是每单位厚度的流阻σ1[Pa·s/m2]优选满足3＜log(σ1)＜4.6，更优选满足3.1＜log(σ1)＜4.5，进一步优选满足3.3＜log(σ1)＜4.3。
其中，从隔音性能的观点考虑，通气套管的轴向上的、消声器62的外壳部28的空腔部30的宽度L1优选满足0.02×λ≤L1≤0.15×λ。并且，通气套管的径向上的、空腔部30的深度L2优选满足0.03×λ≤L2≤0.12×λ。
另外，在空腔部30的深度根据位置而不同的情况下，空腔部30的深度L2为各位置处的深度的平均值。
并且，在开口部32的宽度根据位置而不同的情况下，开口部32的宽度L1为各位置处的宽度的平均值。
另外，关于宽度L1、深度L2，只要以1mm的分辨率进行测定即可。即，在具有小于1mm的凹凸等微细结构的情况下，只要将其平均化而求出宽度L1、深度L2即可。
从在500Hz频带中可以得到3dB以上的充分的隔音性能的观点考虑，空腔部的宽度L1及深度L2优选设在与第二实施方式相同的范围内。
其中，在图64所示的例子中，将消声器62设为开口部32的轴向上的长度(以下，称为开口部的宽度)与空腔部30的宽度L1相同，但是并不限定于此，也可以设为开口部32的宽度小于空腔部的宽度L2的结构。
并且，在图64所示的例子中，将消声系统设为具有1个消声器62的结构，但是并不限定于此，也可以设为沿通气套管12的轴向排列两个以上的消声器62的结构。换言之，也可以设为在通气套管12的轴向上的至少两处以上的位置配置多个消声器62的开口部32的结构。
并且，在设为沿轴向配置多个消声器的结构的情况下，各消声器的开口部及空腔部等的尺寸可以互不相同。
并且，在设为沿轴向配置多个消声器的结构的情况下，可以设为在各消声器的空腔部内配置声学特性不同的多孔吸声材料的结构。
并且，可以设为在1个空腔部配置多个吸声材料的结构。
并且，与第一实施方式同样地，消声器的开口部可以由使声波透射而屏蔽空气(风)的防风用薄膜覆盖。
并且，在图64所示的例子中，将消声器设为与通气套管形成为一体的结构，但是并不限定于此，消声器也可以形成为与通气套管分开的部件。
在将消声器和通气套管设为单独的部件的情况下，只要将消声器通过粘结剂等公知的固定方法固定于通气套管(墙壁)的端面即可。此时，消声器优选能够装卸地设置于通气套管。由此，能够简单地进行消声器的更换或整修等。
并且，与第一实施方式同样地，消声器可以设置于通气套管(墙壁)的室内侧的端面及室外侧的端面中的任何端面，但是优选设置于室内侧的端面即混凝土墙壁与装饰板之间。并且，可以构成为能够分离消声器。
并且，与第一实施方式同样地，可以设为在通气套管内具有防侵入板的结构。或者，也可以设为具有盖部36的结构。
并且，与第一实施方式同样地，可以设为将形成消声器62的开口部32侧的面的部件作为单独的部件(分隔部件)而能够更换分隔部件的结构。
实施例
以下，根据实施例对本发明进行进一步详细的说明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等，只要不脱离本发明的宗旨，则能够适当地进行改变。因此，本发明的范围不应通过以下所示的实施例进行限定性解释。
[实施例1]
作为实施例1，如图66所示，对在管状部件12的外周面配置有消声器22的结构(第一实施方式的结构)进行了模拟。
消声器22为L字型消声器且为在周面方向上沿管状部件12的外周面的整周的圆环状，并且为开口部32沿周面方向形成为狭缝状的形状。并且，设为沿轴向具有两个消声器22(开口部及空腔部)的结构。并且，设为在两个消声器22的空腔部内配置多孔吸声材料24的结构。
并且，设为如下结构，即，在管状部件12的与设置有消声器22的一侧相反的一侧的开口面上配置有遮板(罩部件)，且在消声器22的与管状部件12相反的一侧的表面上配置有通风装置(风量调整部件)。
将管状部件12的内径设为154mm，将两个消声器22的轴向上的合计长度T1设为90mm，将外径设为267mm，并将消声器的框架壁厚设为2mm。空腔部的轴向上的宽度分别为42mm，深度分别为56.5mm。并且，将一个开口部的轴向上的宽度L01设为27mm，将另一个开口部的轴向上的宽度L02设为10mm。
并且，多孔吸声材料24被填充到空腔部30的整个区域。将多孔吸声材料24的流阻设为7000[Pa·s/m2]。在以下实施例中也并无特别记载的情况下，设为多孔吸声材料24被填充到空腔部30的整个区域，并将多孔吸声材料24的流阻设为7000[Pa·s/m2]而进行了模拟。
通过模拟来求出了透射损失。并且，求出反射系数R及透射系数T0，并根据前述式(3)～式(5)求出了相对应的区域RA0(参考图67)中的标准化有效弹性模量Bn。另外，本实施例中，管状部件12的第一共振频率在250Hz倍频带(170Hz～354Hz)中，因此求出了250Hz倍频带中的标准化有效弹性模量Bn。
[实施例2～实施例3、比较例2]
将消声器22的外径分别设为250mm、230mm、210mm，除此以外，以与实施例1相同的方式，求出了透射损失及标准化有效弹性模量Bn。
另外，在实施例2中，空腔部的深度为46mm。实施例3的空腔部的深度为36mm。比较例2的空腔部的深度为26mm。
在图68中示出表示实施例1及比较例2的频率与透射损失的关系的图表。在图69中示出表示制作各实施例及比较例的消声器并通过实验求出的基准化透射损失与外径的关系的图表。在图70中示出绘制各实施例及比较例的标准化有效弹性模量的实部及虚部的图表。
根据图70，可知实施例1～实施例3的标准化有效弹性模量的实部及虚部满足0＜Re[Bn]＜1及Im[Bn]＞0，在本发明的范围内。另一方面，可知在比较例1中，标准化有效弹性模量的虚部为0以下，在本发明的范围外。
根据图68，可知在比较例2中，透射损失在管状部件的第一共振频率附近变低。相对于此，可知在实施例1中，即使在管状部件的第一共振频率附近，透射损失也高，从而可以得到高隔音性能。
并且，根据图69，可知与比较例相比，实施例1～实施例3的透射损失高。
并且，实施例1～实施例3的消声系统为将消声器配置于管状部件的外周部侧的结构，因此可以明确与未配置消声器的情况相比，能够使通气性达到同等以上。
接着，不产生来自扬声器声源的声音而进行压力设定来仅产生风，并进行了在管状部件内是否产生风噪声的研究。在管状部件内配置有消声器的情况下，通风通路变窄，因此容易产生风噪声。
[比较例3]
如图71所示，在将一个开口部与腔室连接的管状部件12内设置内插型消声器(UNIX Co.,Ltd.制Silencer UPS150SA)，将腔室内的表压设为30Pa并产生朝向管状部件12的风。在相对于管状部件12的开口面成角度45°且距离50cm的位置设置麦克风MP，测定声压，并求出了与未配置消声器时的声压差(声压差)。
另外，管状部件使用了内径15cm且长度20cm的聚氯乙烯(氯乙烯)管。
并且，内插型消声器的开口径为8.2cm，且相对于管状部件12的开口面积的开口率约为30％。
[实施例4]
如图72所示，在与腔室连接的管状部件12的端面设置有消声器，除此以外，以与比较例3相同的方式测定声压，并求出了与未配置消声器时的声压差(声压差)。
消声器的结构与实施例1相同。
并且，消声器的开口径约为15cm，且相对于管状部件12的开口面积的开口率约为100％。
将结果示于图73中。
根据图73，可知在比较例3中，风通过管状部件内而产生风噪声。图73中，400Hz附近的峰由管状部件的共振引起。并且，600Hz～1200Hz的峰由消声器的共振引起。如比较例3那样，若将消声器配置于管状部件的内部，则管状部件的开口面积变窄，因此会产生风噪声。并且，若附近有共振器，则风噪声被放大。并且，可知会产生如下问题，即，在管状部件内产生的风噪声会在室外和室内这两处产生噪声等。
相对于此，可知在实施例4中，即使在作为管状部件的第一共振频率的400Hz附近，声压差也小，并且即使在其他频带中，声压差也小，从而抑制风噪声的产生。
根据以上结果，可以明确本发明的效果。
符号说明
10a～10w-消声系统，12-管状部件，14-消声装置，16-墙壁，18-罩部件，20-风量调整部件，21、22、22a、22b、23、60、62-消声器，24、24a～24e-多孔吸声材料，26-插入部，28-外壳部，30、30a、30b-空腔部，32、32a、32b-开口部，34-防侵入板，36-盖部，38-第2开口部，40-装饰板，42-边界罩，44-非通气薄膜，46-膜状部件，54-分隔部件，60-声音透射墙壁。

Claims (11)

1.一种消声系统，该消声系统中，一个以上的消声器配置于管状部件，该管状部件贯穿将两个空间隔开的墙壁而设置，
当将配置有所述消声器的管状部件的内部空间中的标准化有效弹性模量设为Bn时，其满足：
0＜Re[Bn]＜1
Im[Bn]＞0，
另外，标准化有效弹性模量Bn为在所述管状部件的第一共振频率所存在的倍频带中进行平均的值。
2.根据权利要求1所述的消声系统，其中，
所述消声器不具有在所述管状部件的第一共振频率下共振的结构。
3.根据权利要求1或2所述的消声系统，其中，
所述管状部件为通气套管，
所述消声器配置于所述墙壁与装饰板之间的所述通气套管的端部，该装饰板与所述墙壁分离开而配置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的消声系统，其中，
所述消声器具有将声能转换为热能的转换机构。
5.根据权利要求4所述的消声系统，其中，
所述转换机构为多孔吸声材料。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的消声系统，其中，
在与所述管状部件的中心轴垂直的截面中，配置有所述消声器的位置处的截面积大于所述管状部件单体的截面积。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的消声系统，其中，
所述消声器具有与所述管状部件的内部空间连通的空腔部，
所述管状部件的内部空间及所述消声器的空腔部的合计体积大于所述管状部件单体的内部空间的体积。
8.根据权利要求7所述的消声系统，其中，
所述管状部件的内部空间的合计体积为18000cm3以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的消声系统，其中，
从配置有所述消声器的所述通气套管内的一个空间侧至另一个空间侧的最短距离为所述墙壁的厚度的1.9倍以下。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的消声系统，其中，
所述管状部件的与所述墙壁平行的截面为900cm2以下。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的消声系统，其中，
在配置有所述消声器的所述通气套管内的能够通气的空间即通风通路的至少一部分在与所述通气套管的中心轴垂直的截面的面方向上位于直线上。
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