CN116806352A - 消音结构体及消音系统 - Google Patents
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Abstract
课题在于提供一种低频区域的吸音率高的消音结构体及消音系统。一种消音结构体，其设置于管状部件，消音结构体具有空腔部、连通空腔部与管状部件的开口部、以及在与开口部相对的位置堵塞空腔部的堵塞部，空腔部的开口部侧的截面积比空腔部的堵塞部侧的截面积大。
Description
技术领域
本发明涉及一种消音结构体及消音系统。
背景技术
在换气口、空调用导管等设置于隔开室内和室外的壁上的贯通室内和室外的管状部件(通气套管)中，为了抑制来自室外的噪音传递到室内或者抑制来自室内的噪音传递到外部，在通气套管内设置由氨基甲酸酯、聚乙烯等构成的多孔质的吸音材料。
但是，在使用氨基甲酸酯及聚乙烯等多孔质吸音材料的情况下，1000Hz以下的低频声音的吸收率变得极低，因此为了提高吸收率需要加大体积，但由于需要确保换气口、空调用导管等的通气性，因此在多孔质吸音材料的大小上存在限制，具有难以兼顾高通气性和隔音性能的问题。
为了用多孔质吸音材料防止1000Hz以下的低频的噪音，多孔质吸音材料的量会明显增加。因此，即使牺牲了通气，通常也难以达到足够的隔音性能。
并且，作为消音器，还提出有对消音器的共振频率附近的声音进行消音的共振型的消音器。但是，共振型的消音器的情况下，至少需要共振频率波长的1/4长度，这会导致消音器尺寸大型化。因此，具有难以兼顾高通气性和隔音性能的问题。并且，共振型的消音器对特定频率的声音进行消音。因此，成为消音对象的共振音仅为1个频率，由于共振型的消音器所消音的频带窄，因此具有无法消音其他频率的共振音的问题。
相对于此，作为小型且能够在包括低频的宽带内进行消音的消音器，提出有具有空腔部及连通空腔部与通气套管的开口部且不利用共振而进行消音的消音器。
例如，在专利文献1中，记载有一种消音系统，其在贯通壁而设置的通气套管上，设置有对通过通气套管的声音进行消音的消音装置，所述消音系统中，消音装置对通气套管内产生的包括第一共振的频率在内的频率的声音进行消音，消音装置具有空腔部及连通空腔部与外部的开口部，并且具备配置于壁的一端面侧的1个以上的消音器、以及配置于消音器的空腔部内的至少一部分或覆盖消音器的开口部的至少一部分的位置的吸音材料，消音器的开口部朝向通气套管的中心轴侧而配置，将消音器的开口部的面积设为S1，将空腔部的内壁的表面积设为Sd时，面积S1相对于面积Sd的比例S1/Sd满足0＜S1/Sd＜40％，将包括消音装置的消音系统中的通气套管的第一共振的共振频率中的声波的波长设为λ时，空腔部的深度Ld满足0.011×λ＜Ld＜0.25×λ，消音器不对通气套管内产生的第一共振的频率的声音产生共振，不通过消音器单体的共振来对第一共振的频率的声音进行消音，而是通过吸音材料进行消音。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-133122号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
在具有空腔部及连通空腔部与通气套管的开口部，并且不利用共振来进行消音的消音器中，要求进一步提高低频的吸音率。
本发明的课题在于解决上述以往技术的问题点，并提供一种低频区域的吸音率高的消音结构体及消音系统。
用于解决技术课题的手段
为了解决该课题，本发明具有以下的结构。
[1]一种消音结构体，其设置于管状部件，
消音结构体具有空腔部、连通空腔部与管状部件的开口部、以及在与开口部相对的位置堵塞空腔部的堵塞部，
空腔部的开口部侧的截面积比空腔部的堵塞部侧的截面积大。
[2]根据[1]所述的消音结构体，其中，
空腔部的与不接触开口部的顶点接触的线段彼此所成的角度中的至少1个比π/2[rad]大。
[3]根据[1]或[2]所述的消音结构体，其中，
在与管状部件的轴向垂直的截面中，空腔部的宽度随着远离开口部而变窄。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的消音结构体，其中，
消音结构体具有肋结构。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的消音结构体，其中，
构成消音结构体的部件的密度为0.5g/cm3～2.5g/cm3。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的消音结构体，其中，
在空腔部内具有多孔质吸音材料。
[7]一种消音系统，在该消音系统中，将[1]至[6]中任一项所述的消音结构体设置于管状部件，所述消音系统具有由相同形状的组件构成的2个以上的消音结构体。
[8]一种消音系统，在该消音系统中，将[1]至[6]中任一项所述的消音结构体设置于管状部件，所述消音系统具有2个以上的消音结构体，
至少2个消音结构体由1个模具形成。
[9]一种消音系统，在该消音系统中，将[1]至[6]中任一项所述的消音结构体设置于管状部件，其中，
消音结构体不堵塞管状部件的与轴向垂直的截面积的50％以上。
发明效果
根据本发明，能够提供一种低频区域的吸音率高的消音结构体及消音系统。
附图说明
图1是概念性表示具有本发明的消音结构体的消音系统的一例的剖视图。
图2是沿图1的b-b线剖切的剖视图。
图3是图1所示的消音结构体的立体图。
图4是表示本发明的消音结构体的另一例的立体图。
图5是概念性表示具有本发明的消音结构体的另一例的消音系统的剖视图。
图6是沿图5的c-c线剖切的剖视图。
图7是用于说明消音结构体的另一例的形状的概念图。
图8是用于说明消音结构体的另一例的形状的概念图。
图9是用于说明消音结构体的另一例的形状的概念图。
图10是用于说明消音结构体的另一例的形状的概念图。
图11是用于说明消音结构体的另一例的形状的概念图。
图12是用于说明消音结构体的另一例的形状的概念图。
图13是用于说明消音结构体的另一例的形状的概念图。
图14是用于说明以往消音器的结构的图。
图15是用于说明本发明的消音结构体的结构的图。
图16是用于说明以往消音结构体的问题点的图。
图17是用于说明本发明的消音结构体所具有的其他作用的图。
图18是用于说明制作消音结构体时的作用的概念图。
图19是用于说明以往消音结构体的问题点的图。
图20是用于说明本发明的消音结构体所具有的其他作用的图。
图21是表示本发明的消音结构体的另一结构的一例的概念图。
图22是图21所示的消音结构体的分解图。
图23是表示构成图21所示的消音结构体的组件的输送时的状态的概念图。
图24是概念性表示本发明的消音结构体的另一例的立体图。
图25是表示不具有肋结构的板部件的图。
图26是用于说明基于图25所示的板部件的共振频率的声压及隔音特性的图表的概念图。
图27是表示具有肋结构的板部件的图。
图28是用于说明基于图27所示的板部件的共振频率的声压及隔音特性的图表的概念图。
图29是用于说明基于板部件的透射损失的测定方法的图。
图30是表示频率与透射损失的关系的图表。
图31是概念性表示本发明的消音结构体所具有的肋结构的另一例的图。
图32是概念性表示本发明的消音结构体所具有的肋结构的另一例的图。
图33是概念性表示本发明的消音结构体所具有的肋结构的另一例的图。
图34是概念性表示本发明的消音结构体所具有的肋结构的另一例的图。
图35是概念性表示本发明的消音结构体所具有的肋结构的另一例的图。
图36是概念性表示本发明的消音结构体所具有的肋结构的另一例的图。
图37是用于说明实施例中的消音系统的计算模型的图。
图38是表示频率与透射损失的关系的图表。
图39是表示频率与透射损失的变化的图表。
图40是表示频率与透射损失的关系的图表。
图41是表示频率与透射损失的变化的图表。
图42是表示频率与透射损失的关系的图表。
图43是表示频率与透射损失的变化的图表。
图44是表示频率与透射损失的关系的图表。
图45是表示频率与透射损失的变化的图表。
图46是表示频率与透射损失的关系的图表。
图47是表示频率与透射损失的变化的图表。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。
以下所记载的构成要件的说明是基于本发明的代表性实施方式而进行的，但本发明并不限定于这种实施方式。
另外，在本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指，将记载于“～”前后的数值作为下限值及上限值而包括的范围。
并且，在本说明书中，“正交”及“平行”包括在本发明所属的技术领域中被允许的误差范围。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。
在本说明书中，“同一”、“相同”包括在技术领域中通常被允许的误差范围。
[消音结构体]
本发明的消音结构体是设置于管状部件上的消音结构体，其中，
消音结构体具有空腔部、连通空腔部与管状部件的开口部、以及在与开口部相对的位置堵塞空腔部的堵塞部，
空腔部的开口部侧的截面积比空腔部的堵塞部侧的截面积大。
[消音系统]
本发明的消音系统是将上述消音结构体设置于管状部件的消音系统。
本发明的消音系统中，优选所设置的消音结构体不堵塞管状部件的与轴向垂直的截面积的50％以上。
使用附图，对本发明的消音结构体及消音系统的结构进行说明。
图1是表示具有本发明的消音结构体的消音系统的实施方式的一例的示意性剖视图。图2是沿图1的b-b线剖切的剖视图。图3是图1的消音结构体的立体图。具体而言，图1是与管状部件12的中心轴Ix的轴向平行且通过连接孔12a(开口部32)的中心的截面。以下，将该截面也称为“横截面”。并且，图2是与管状部件12的中心轴Ix的轴向垂直的截面。以下，将该截面也称为“正面截面”。并且，将管状部件12的中心轴Ix的轴向也简称为“轴向”。
如图1及图2所示，消音系统10具有圆筒状的管状部件12及配置于管状部件12的外周部的消音结构体22。消音结构体22具有空腔部30、开口部32及堵塞部34，其可以通过产生亥姆霍兹共振(Helmholtz resonance)或气柱共振来进行消音，也可以不产生共振而将声能转换为热能来进行消音。
管状部件12例如是换气口及空调用导管等的通气套管。
另外，管状部件12不限定于换气口及空调用导管等，可以为各种设备中所使用的一般的导管。
其中，公寓等房屋的壁例如具有水泥壁、石膏板、隔热材料、装饰板及壁纸等而构成，贯通这些而设置有通气套管。本发明的消音结构体能够较佳地适用于这种壁的通气套管。
另外，通气套管的截面形状不限定于圆形状，可以为四边形状、三角形状等各种形状。并且，在通气套管的中心轴的轴向上，通气套管的截面形状可以不均匀。即，在轴向上，通气套管的直径可以变化。
并且，房屋用的通气套管的情况下，通气套管的直径(当量圆直径)为70mm～160mm左右。并且，在轴向上，通气套管的直径变化的情况下，通气套管的平均内径(加权平均)为70mm～160mm左右即可。
另外，通气套管的内径以解像力为1mm进行测定。在套管的截面形状不是圆形的情况下，将其面积作为当量圆面积换算成直径而求出内径。在具有小于1mm的凹凸等微细结构的情况下，将其进行平均化。
如图1及图2所示，在管状部件12的外周面的一部分形成有从管状部件12的内侧向外侧贯通的连接孔12a。在图示例中，连接孔12a的大小与后述的消音结构体22的开口部32的大小大致相同。
如图3所示，消音结构体22的外形为大致四棱台形状，在内部具有空腔部30，四棱台的底面开放而形成有开口部32。并且，与开口部32相对的面被堵塞而形成有堵塞部34。空腔部30形成为与消音结构体22的外形大致相似的形状。即，空腔部30为大致四棱台形状。
因此，如图1所示，与消音结构体22的开口部32接触的面(堵塞部34以外的面)中，与轴向相对的2个面(31a、31b)相对于从横截面观察时与管状部件12的中心轴Ix正交的线段倾斜。
并且，如图2所示，与消音结构体22的开口部32接触的面中，其余2个面(31c、31d)相对于从正面截面观察时从管状部件12的中心下垂至消音结构体22的堵塞部侧的面的垂线倾斜。
如图1及图2所示，消音结构体22使开口部32与管状部件12的连接孔12a的位置对齐，配置于管状部件12的外周面。因此，消音结构体22的底部(开口部32侧的面)是沿着管状部件12的外周面的弯曲面。
在此，消音结构体22在横截面中，空腔部30的宽度随着远离开口部32而变窄。即，空腔部30的开口部32侧的宽度W1比堵塞部34侧的宽度W2宽，朝向堵塞部34侧逐渐变窄。
并且，消音结构体22在正面截面中，空腔部30的宽度随着远离开口部32而变窄。即，空腔部30的开口部32侧的宽度W3比堵塞部34侧的宽度W4宽，朝向堵塞部34侧逐渐变窄。
因此，空腔部30的开口部32侧的截面积比空腔部30的堵塞部34侧的截面积大。
另外，空腔部30的开口部32侧的截面积中，如图2所示，在管状部件12的截面形状为圆形状等且消音结构体的开口部30侧的面为弯曲面的情况下，将与开口部32的中心位置处的管状部件12的切面上的空腔部30的截面积设为空腔部30的开口部32侧的截面积。因此，空腔部30的开口部32侧的宽度W3是与开口部32的中心位置处的管状部件12的切线上的空腔部30的宽度。
并且，空腔部30的堵塞部34侧的截面积是与取得空腔部30的开口部32侧的截面积的平面平行且最靠堵塞部34侧的空腔部30的截面积。
另外，如后述的图5及图6所示，在用风量调整部件20局部堵塞开口部32的情况等缩小开口部32(比空腔部30的宽度窄)的情况下，将最靠近开口部32的位置处的空腔部30的截面积设为空腔部30的开口部32侧的截面积。
如此，本发明的消音结构体在与管状部件12的轴向垂直的截面(正面截面)及与管状部件12的轴向平行的截面(横截面)中的至少一方中，形成为空腔部30的宽度随着远离开口部32而变窄的结构，由此形成为空腔部30的开口部32侧的截面积比空腔部30的堵塞部34侧的截面积大的结构。由此，能够在不增加消音结构体的体积的情况下，进一步提高低频区域中的吸音率。
对于能够进一步提高低频区域中的吸音率的效果的机理，推测如下。
空腔部30的开口部32侧的截面积越大，开口部32附近的声阻抗越低，并且声波容易侵入消音结构体及在衍射特性强的低频下越容易产生该效果，由此推测能够进一步提高低频区域中的吸音率。但是，由于多孔质吸音材料的吸音效果在低频区域中变弱，因此低频区域的吸音效果不一定比高频区域的吸音效果高。
在此，在图1及图2所示的例中，消音系统10为具有1个消音结构体22的结构，但并不限定于此，也可以为具有2个以上消音结构体22的结构。在消音系统10具有2个以上的消音结构体22的结构的情况下，各消音结构体22可以配置于管状部件12的周向(以下，也简称为周向)的不同位置，也可以配置于管状部件12的轴向的不同位置。
并且，在图1及图2所示的例中，消音结构体22为配置于管状部件12的外周面的结构，但只要配置于能够对通过管状部件12的音和/或管状部件12中所产生的音进行消音的位置，则并不限定于此。例如，消音结构体22也可以配置于管状部件12的端面附近。或者，消音结构体22也可以配置于管状部件12的内侧。
图5中，示出概念性表示本发明的消音系统的另一例的剖视图。图6中，示出图5的c-c剖视图。
图5及图6所示的消音系统10b具有：管状部件12；及2个消音结构体22，配置于将管状部件12的一端面侧的管状部件12的外周部延伸的位置。并且，作为优选方式，消音系统10b具有：隔音罩18，配置于管状部件12的与配置消音结构体22的一侧的端面相反的一侧的端面；及风量调整部件20，配置于消音结构体22的与管状部件12相反的一侧的位置且通过管状部件12的中心轴Ix的位置。并且，消音结构体22在空腔部30内具有多孔质吸音材料24。
隔音罩18是设置于换气口及空调用导管等的以往公知的百叶窗、遮板等。并且，风量调整部件20为以往公知的调风装置等。
如图5所示，2个消音结构体22配置于轴向的相同位置且周面方向的不同位置(错开180°的位置)。
并且，如图6所示，2个消音结构体22使圆锥台形状的2个组件(23a、23b)的底面彼此对齐，在内部形成空间，作为它们的一部分而形成。一个组件23a形成一个消音结构体22，另一个组件23b形成另一个消音结构体22。
2个组件(23a、23b)在正面截面中，与另一个组件接触的端边的宽度为管状部件12的直径以上。并且，在2个组件(23a、23b)的管状部件12侧的面的与另一个组件接触的一侧的端部，形成有与管状部件12的直径大致相同直径的半圆状的缺口(25a、25b)。由此，在组装2个组件(23a、23b)时，在管状部件12的中心轴Ix通过的位置，形成有与管状部件12的直径大致相同直径的开口26。开口26与管状部件12的一端面连接并与管状部件12的内部连通。
另一方面，在2个组件(23a、23b)的与管状部件12相反的一侧的面的、与另一个组件接触的一侧的端部，分别形成有用于嵌合风量调整部件20的半圆状的缺口，在组装2个组件(23a、23b)时，形成供嵌合风量调整部件20的开口。
由此，成为隔音罩18、管状部件12、2个组件(23a、23b)及风量调整部件20连通的状态，从而成为能够在隔音罩18侧和风量调整部件20侧通气的状态。即，2个组件(23a、23b)也作为管状部件的一部分而发挥功能。
在此，在图5及图6所示的例中，消音结构体22在横截面中，空腔部30的宽度随着远离开口部32而变窄。即，空腔部30的开口部32侧的宽度W1比堵塞部34的宽度W2宽，朝向堵塞部34侧逐渐变窄。
并且，消音结构体22在正面截面中，空腔部30的宽度随着远离开口部32而变窄。即，空腔部30的开口部32侧的宽度W3比堵塞部34侧的宽度W4宽，朝向堵塞部34侧逐渐变窄。
因此，空腔部30的开口部32侧的截面积比堵塞部34侧的空腔部30的截面积大。
由此，能够在不增加消音结构体的体积的情况下，进一步提高低频区域中的吸音率。
在此，在图3等所示的例中，将消音结构体22(空腔部30)的形状设为大致四棱台形状，但若为空腔部30的开口部32侧的截面积比空腔部30的堵塞部34侧的截面积大的结构，则在与管状部件12的轴向垂直的截面(正面截面)及与管状部件12的轴向平行的截面(横截面)中的至少一方中，可以为空腔部30的宽度随着远离开口部32而变窄的结构。
例如，如图4所示，消音结构体22(空腔部30)的形状可以为大致圆锥台形状，也可以为多角锥台形状等。并且，在上述的各种形状中，侧面(具有开口部的面及堵塞部以外的面)可以为向外凸的曲面，也可以为向外凹的曲面。
或者，消音结构体22(空腔部30)的形状可以为将梯形的四棱柱的侧面中的任一个设为开口部的形状。具体而言，例如，关于消音结构体22(空腔部30)的形状，可以是如图7所示，横截面的形状中面31a及面31b不倾斜的矩形状，如图8所示，正面截面的形状中面31c倾斜，面31d不倾斜的梯形状。另外，图7与图5同样地，是示意性表示具有2个消音结构体22时的横截面的形状的图，图8与图6同样地，是示意性表示具有2个消音结构体22时的正面截面的形状的图。对于图9～图12，也同样。并且，在图8所示的例中，设为面31c倾斜，面31d不倾斜的梯形状，但也可以为面31d倾斜，面31c不倾斜的梯形状。该例是在与管状部件的轴向垂直的截面(正面截面)中，空腔部的宽度随着远离开口部而变窄的例。
或者，例如，关于消音结构体22(空腔部30)的形状，可以是如图7所示，横截面的形状中面31a及面31b不倾斜的矩形状，如图9所示，正面截面的形状中面31c及面31d不倾斜的梯形状。该例是在与管状部件的轴向垂直的截面(正面截面)中，空腔部的宽度随着远离开口部而变窄的例。面31c的倾斜角度θ1与面31d的倾斜角度θ2可以相同也可以不同。
或者，例如，关于消音结构体22(空腔部30)的形状，可以是如图10所示，横截面的形状中面31a倾斜，面31b不倾斜的梯形状，如图11所示，正面截面的形状中面31c及面31d不倾斜的矩形状。另外，图10所示的例中，设为面31a倾斜，面31b不倾斜的梯形状，但也可以为面31b倾斜，面31a不倾斜的梯形状。该例是在与管状部件的轴向平行的截面(横截面)中，空腔部的宽度随着远离开口部而变窄的例。
或者，例如，关于消音结构体22(空腔部30)的形状，可以是如图12所示，横截面的形状中面31a及面31b不倾斜的梯形状，如图11所示，正面截面的形状中面31c及面31d不倾斜的矩形状。该例是在与管状部件的轴向平行的截面(横截面)中，空腔部的宽度随着远离开口部而变窄的例。面31a的倾斜角度θ3与面31b的倾斜角度θ4可以相同也可以不同。
并且，如图13所示，消音结构体22(空腔部30)的正面截面的形状也可以为圆环形状(中空圆形状(donut形状))。这种情况下，如图10所示，横截面的形状可以为面31a倾斜，面31b不倾斜的梯形状，如图12所示，也可以为面31a及面31b倾斜的梯形状。该例是在与管状部件的轴向平行的截面(横截面)中，空腔部的宽度随着远离开口部而变窄的例。
在此，在空腔部的宽度为恒定的以往的立方体形状的消音器的情况下，如图14所示，空腔部的与不接触开口部的顶点接触的线段彼此所成的角度均为大致90°。
相对于此，本发明的消音结构体在与管状部件的轴向垂直的截面(正面截面)及与管状部件的轴向平行的截面(横截面)中的至少一方中，具有空腔部的宽度随着远离开口部而变窄的结构，因此如图15所示，空腔部的与不接触开口部的顶点接触的线段彼此所成的角度中的至少1个大于90°(π/2[rad])。
在此，以下对本发明的消音结构体的其他作用进行说明。
如上所述，在以往的立方体形状的消音器的情况下，空腔部的与不接触开口部的顶点接触的线段彼此所成的角度均大致为90°。因此，如图16所示，在空腔部的不与开口部接触的一侧的角部容易残留污垢及霉菌等(符号D)。并且，难以去除该污垢及霉菌等。
相对于此，本发明的消音结构体中，空腔部的与不接触开口部接触的顶点接触的线段彼此所成的角度中的至少1个大于90°。因此，如图17所示，在空腔部的不与开口部接触的一侧的角部不容易残留污垢及霉菌等。并且，容易去除该污垢及霉菌等。并且，水分不易残留在角部且容易干燥。
并且，本发明的消音结构体在与管状部件的轴向垂直的截面(正面截面)及与管状部件的轴向平行的截面(横截面)的至少一方中，具有空腔部的宽度随着远离开口部而变窄的结构，与开口部接触的面(31a～31d)的至少1个倾斜。因此，如图18所示，在像射出成型等那样使用模具(Da、Db)来制作消音结构体22时，由于与开口部接触的面倾斜，而成为拔模梯度，因此成型后能够容易从模具脱模。并且，由于能够通过射出成型适当地制作，因此与通过切削加工等其他加工方法制作的情况相比，能够更简单且更低成本地制作。
并且，在以往的立方体形状的消音器的情况下，如图19所示，相同形状的多个消音器122无法重叠。因此，输送时等体积变大，输送效率变低。
相对于此，本发明的消音结构体中，由于与开口部接触的面(31a～31d)的至少1个倾斜，因此如图20所示，相同形状的多个消音结构体22能够重叠。因此，在输送时等，能够减小体积，并能够提高输送效率。
并且，从能够进一步提高低频区域中的吸音率、能够容易地进行成型的脱模、能够提高输送效率、在角部不易残留污垢及霉菌等的观点而言，面31c的倾斜角度θ1与面31d的倾斜角度θ2的合计角度、以及面31a的倾斜角度θ3与面31b的倾斜角度θ4的合计角度优选为0.1°～20°的范围，更优选为1°～16°的范围，进一步优选为2°～12°的范围。
并且，开口部的面积、空腔部的高度等根据消音结构体的消音机理、消音频带等适当设定即可。
在此，如图5所示的例所示，在具有2个以上的消音结构体的结构中，如图21所示，在各消音结构体由相同形状的组件(23a、23b)构成的情况下，能够将组件23a与组件23b分离(参考图22)并如图23所示那样重叠。因此，在输送时等，能够减小体积，并能够提高输送效率。并且，在各消音结构体由相同形状的组件构成的情况下，由于能够共用模具，因此能够实现低成本化。
并且，在具有2个以上的消音结构体的结构中，也优选至少2个消音结构体由1个模具形成。这种情况下，2个消音结构体也可以为不同形状。通过共用模具，能够实现低成本化。
并且，本发明的消音结构体优选具有肋结构。图24中，示出本发明的消音结构体的另一例。图24所示的消音结构体22b在与开口部相邻的面(31a～31d)分别具有肋结构36。
由于构成消音结构体的组件不是完全的刚体，因此例如，有可能构成消音结构体的一面振动而使声音透过。相对于此，通过在消音结构体设置肋结构，并提高消音结构体各部的刚性，能够使构成消音结构体的组件的共振频率高频化，并提高低频区域的吸音性。
对于这一点，使用图25～图29进行说明。
图25是不具有肋结构的平板80。将这种板80如图29所示那样配置于筒状部件F的内部，从筒状部件F的一端部入射声波，在另一端部测定声压时，如在图26的上侧的图表中示意性所示那样，在板80的共振频率f0处声压变高，随着远离共振频率f0而声压变低。即，如在图26的下侧的图表中示意性所示那样，板80的隔音特性在共振频率f0处变低。
相对于此，如图27所示，在设置有肋结构36的板81的情况下，如在图28的上侧的图表中示意性所示那样，板81的共振频率向高频侧移动，在该频率f1处声压变高，随着远离该共振频率f1而声压变低。即，如图28的下侧的图表中示意性所示那样，板81的隔音特性在高于平板80的共振频率f0的共振频率f1处变低。此时，随着远离共振频率，隔音特性得到提高，因此设置有肋结构36的板81在低频区域的隔音特性变高。
因此，通过在消音结构体设置肋结构，并提高消音结构体各部的刚性，能够使构成消音结构体的组件的共振频率高频化，并提高低频区域的吸音性。
将使用图29所示的结构的计算模型而改变肋结构的高度并求出频率与透射损失的关系的图表示于图30。另外，计算模型中，筒状部件F的开口面积为10cm×10cm且长度为30cm。板81的大小为10cm×10cm且厚度为2mm。分别在肋高度H0mm、2mm、3mm及5mm处进行了计算。模拟中使用了有限元法计算软件COMSOL ver5.5(COMSOL公司)的声音模块。
如图30所示，可知肋高度H越大，透射损失变小的频率越高，低频区域的透射损失越高。
另外，在图24所示的例中，设为肋结构配置成沿与开口部相邻的面的高度方向延伸的结构，但并不限定于此，可以配置成沿与开口部相邻的面的宽度方向延伸，或者配置成倾斜。
并且，在图24所示的例中，设为肋结构在与开口部相邻的各面各设置有1个的结构，但并不限定于此，也可以在各面设置多个肋结构。
并且，在图24所示的例中，肋结构设为直线形状，但并不限定于此。例如，如图31及图32所示，肋结构也可以为分支的结构。或者，如图33所示，肋结构可以为曲线状。或者，如图34所示，可以为波纹形状。或者，如图35所示，可以为在中途折弯的形状。或者，如图36所示，可以为三角波形状。
并且，肋结构的形状、位置及数量等在各个面可以相同也可以不同。
作为消音结构体的形成材料，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(nichromemolybdenum)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：Carbon FiberReinforced Plastics)及玻璃纤维增强塑料(GFRP：Glass Fiber Reinforced Plastics)。
从轻量化的观点而言，优选使用树脂材料作为消音结构体的材料。并且，如上所述，从低频区域的隔音的观点而言，优选使用刚性高的材料。从轻量化及隔音性的观点而言，构成消音结构体的部件的密度优选为0.5g/cm3～2.5g/cm3。
如上所述，本发明的消音结构体可以在空腔部内具有多孔质吸音材料。
作为多孔质吸音材料，并没有特别限定，能够适当利用以往公知的吸音材料。例如，能够利用发泡氨基甲酸酯、软质氨基甲酸酯泡沫、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系材料；石膏板；各种公知的吸声材料。
如上所述，在具有本发明的消音结构体的消音系统中，消音结构体相对于管状部件的配置只要在能够适当消音的位置，则并没有特别限定，但优选配置成消音结构体不堵塞管状部件的与轴向垂直的截面积的50％以上。由此，能够确保管状部件的通气性。
并且，在本发明的消音结构体中，也可以具有其他市售的隔音部件。
例如，除了本发明中的消音器以外，还可以具有设置在通气套管的内部的内插型消音器，还可以具有设置在通气套管的端部的室外设置型消音器。
通过与其他隔音部件组合，可以在更宽的频带中得到高隔音性能。
实施例
以下根据实施例，进一步详细地对本发明进行说明。以下的实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等只要不脱离本发明的主旨，则能够适当进行变更。因此，本发明的范围不应该被以下所示的实施例限定地解释。
[模拟1]
作为模拟1，如图37所示，对于在管状部件12的外周面配置了2个消音结构体22的结构进行了模拟。并且，设为在消音结构体22的空腔部内配置多孔质吸音材料24的结构。
并且，设为在与设置管状部件12的消音结构体22的一侧相反的一侧的开口面配置隔音罩18，在与消音结构体22的管状部件12相反的一侧的面配置调风装置(风量调整部件)的结构。隔音罩将SYLPHA Corporation制隔音罩(BON-TS)进行了模型化。调风装置将UNIXCo.,Ltd.制调风装置(KRP-BWF)进行了模型化。
将管状部件12的内径设为100mm、长度设为300mm。将消音结构体22的空腔部的、距管状部件12的内径的高度设为220mm。
并且，多孔质吸音材料24填充在空腔部30的整个区域。多孔质吸音材料24的流动阻力设为2650[Pa·s/m2]。
并且，插入调风装置的消音结构体的部分的直径设为150mm。
消音结构体22的横截面如图7所示为面31a及面31b不倾斜的矩形状，正面截面如图8所示为面31c以角度θ1倾斜，面31d不倾斜的形状，将面31c的倾斜角度θ1分别变更为0°、2°、6°及10°。倾斜角度θ1为0°的情况为比较例，倾斜角度θ1为2°、6°及10°的情况为实施例。
另外，横截面中的空腔部的宽度设为86mm，正面截面中的空腔部的宽度在面31c的倾斜角度θ1为0°时设为251mm，在改变面31c的倾斜角度的情况下，调整空腔部(开口部)的宽度，以使空腔部的体积恒定。倾斜角度θ1为2°时的空腔部的开口部侧的宽度W3为253mm，截面积为21578mm2，堵塞部侧的宽度W4为246.5mm，截面积为21199mm2。倾斜角度θ1为6°时的空腔部的开口部侧的宽度W3为258mm，截面积为22188mm2，堵塞部侧的宽度W4为237.5mm，截面积为20425mm2。倾斜角度θ1为10°时的空腔部的开口部侧的宽度W3为263.5mm，截面积为22661mm2，堵塞部的宽度W4为229.5mm，截面积为19737mm2。
使用这种模拟模型，如图37所示，从一个空间的半球状的面入射声波，求出到达另一个空间的半球状的面的声波的每单位体积的振幅。半球状的面是以管状部件的开口面的中心位置为中心的半径500mm的半球状的面。将所入射的声波的每单位体积的振幅设为1。
在图38中，以表示频率与透射损失的关系的曲线图示出结果。并且，在图39中，以曲线图示出针对倾斜角度θ1为0°时的透射损失的变化量。如图38及图39所示，在从频率300Hz到1100Hz之间的频带中，与倾斜角度θ1为0°的情况相比，倾斜角度θ1为2°～10°的情况下，透射损失会增加。即，可知低频区域中的吸音性得到提高。
[模拟2]
作为模拟2，消音结构体22的正面截面如图9所示为面31c以角度θ1倾斜，面31d以角度θ2倾斜的形状，将倾斜角度θ1及θ2分别变更为0°、2°、6°及10°，除此以外，以与模拟1相同的方式，实施了模拟。倾斜角度θ1及θ2为0°的情况为比较例，倾斜角度θ1及θ2为2°、6°及10°的情况为实施例。
另外，正面截面中的空腔部的宽度在面31c的倾斜角度θ1及面31d的倾斜角度θ2为0°时设为251mm，在改变倾斜角度θ1及θ2的情况下，调整空腔部的宽度，以使空腔部的体积恒定。倾斜角度θ1及θ2为2°时的空腔部的开口部侧的宽度W3为255mm，截面积为21930mm2，堵塞部侧的宽度W4为242mm，截面积为20812mm2。倾斜角度θ1及θ2为6°时的空腔部的开口部侧的宽度W3为265mm，截面积为22790mm2，堵塞部侧的宽度W4为224mm，截面积为19264mm2。倾斜角度θ1及θ2为10°时的空腔部的开口部侧的宽度W3为276mm，截面积为23736mm2，堵塞部侧的宽度W4为208mm，截面积为17888mm2。
在图40中，以表示频率与透射损失的关系的曲线图示出结果。并且，在图41中，以曲线图示出针对倾斜角度θ1及θ2为0°时的透射损失的变化量。如图40及图41所示，在从频率300Hz到1100Hz之间的频带中，与倾斜角度θ1及θ2为0°的情况相比，倾斜角度θ1及θ2为2°～10°的情况下，透射损失会增加。即，可知低频区域中的吸音性得到提高。
[模拟3]
作为模拟3，消音结构体22的横截面如图12所示为面31a以角度θ3倾斜，面31b以角度θ4倾斜的形状，消音结构体22的正面截面如图9所示为面31c以角度θ1倾斜，面31d以角度θ2倾斜的形状，将倾斜角度θ1～θ4分别变更为0°、2°、6°及10°，除此以外，以与模拟1相同的方式，实施了模拟。倾斜角度θ1～θ4为0°的情况为比较例，倾斜角度θ1～θ4为2°、6°及10°的情况为实施例。
另外，横截面中的空腔部的宽度在面31a的倾斜角度θ3及面31b的倾斜角度θ4为0°时设为86mm，改变了倾斜角度θ3及θ4。此时，调整宽度W1及宽度W2，以使高度方向的中心位置处的宽度恒定。同样地，正面截面中的空腔部的宽度在面31c的倾斜角度θ1及面31d的倾斜角度θ2为0°时设为251mm，在改变倾斜角度θ1及θ2的情况下，调整宽度W3及宽度W4，以使高度方向的中心位置处的宽度恒定。倾斜角度θ1～θ4为2°时的横截面中的空腔部的开口部侧的宽度W1为90mm、堵塞部侧的宽度W2为77mm，正面截面中的空腔部的开口部侧的宽度W3为255mm、堵塞部侧的宽度W4为242mm。因此，空腔部的开口部侧的截面积为22950mm2，空腔部的堵塞部侧的截面积为18634mm2。倾斜角度θ1～θ4为6°时的横截面中的空腔部的开口部侧的宽度W1为100mm、堵塞部侧的宽度W2为59mm，正面截面中的空腔部的开口部侧的宽度W3为265mm、堵塞部侧的宽度W4为224mm。因此，空腔部的开口部侧的截面积为13216mm2，空腔部的堵塞部侧的截面积为26500mm2。倾斜角度θ1～θ4为10°时的横截面中的空腔部的开口部侧的宽度W1为110mm、堵塞部侧的宽度W2为42mm，正面截面中的空腔部的开口部侧的宽度W3为276mm、堵塞部侧的宽度W4为208mm。因此，空腔部的开口部侧的截面积为30360mm2，空腔部的堵塞部侧的截面积为8736mm2。
在图42中，以表示频率与透射损失的关系的曲线图示出结果。并且，在图43中，以曲线图示出针对倾斜角度θ1及θ2为0°时的透射损失的变化量。如图42及图43所示，在从频率400Hz到1200Hz之间的频带中，与倾斜角度θ1～θ4为0°的情况相比，倾斜角度θ1～θ4为2°～10°的情况下，透射损失会增加。即，可知低频区域中的吸音性得到提高。
[模拟4]
作为模拟4，消音结构体22的横截面如图10所示为面31a以角度θ3倾斜，面31b不倾斜的形状，消音结构体22的正面截面如图11所示为面31c及面31d不倾斜的矩形状，将倾斜角度θ3分别变更为0°、2°、6°及10°，除此以外，以与模拟1相同的方式，实施了模拟。倾斜角度θ3为0°的情况为比较例，倾斜角度θ3为2°、6°及10°的情况为实施例。
另外，横截面中的空腔部的宽度在面31a的倾斜角度θ3为0°时设为86mm，在改变倾斜角度θ3的情况下，调整空腔部(开口部)的宽度，以使空腔部的体积恒定。正面截面中的空腔部的宽度设为251mm。倾斜角度θ3为2°时的空腔部的开口部侧的宽度W1为88mm，截面积为22088mm2，堵塞部侧的宽度W2为82mm，截面积为20457mm2。倾斜角度θ3为6°时的空腔部的开口部侧的宽度W1为93mm，截面积为23343mm2，堵塞部侧的宽度W3为72.5mm，截面积为18198mm2。倾斜角度θ3为10°时的空腔部的开口部侧的宽度W1为98mm，截面积为24598mm2，堵塞部侧的宽度W2为64mm，截面积为16064mm2。
在图44中，以表示频率与透射损失的关系的曲线图示出结果。并且，在图45中，以曲线图示出针对倾斜角度θ3为0°时的透射损失的变化量。如图44及图45所示，在从频率400Hz到800Hz之间的频带中，与倾斜角度θ3为0°的情况相比，倾斜角度θ3为2°～10°的情况下，透射损失会增加。即，可知低频区域中的吸音性得到提高。
[模拟5]
作为模拟5，消音结构体22的横截面如图12所示为面31a以角度θ3倾斜，面31b以角度θ4倾斜的形状，消音结构体22的正面截面如图11所示为面31c及面31d不倾斜的矩形状，将倾斜角度θ3及角度θ4分别变更为0°、2°、6°及10°，除此以外，以与模拟1相同的方式，实施了模拟。倾斜角度θ3及θ4为0°的情况为比较例，倾斜角度θ3及θ4为2°、6°及10°的情况为实施例。
另外，横截面中的空腔部的宽度在面31a的倾斜角度θ3及面31b的倾斜角度θ4为0°时设为86mm，在改变倾斜角度θ3及θ4的情况下，调整空腔部的宽度，以使空腔部(开口部)的体积恒定。正面截面中的空腔部的宽度设为251mm。倾斜角度θ3及θ4为2°时的空腔部的开口部侧的宽度W1为90mm，截面积为22590mm2，堵塞部侧的宽度W2为77mm，截面积为19327mm2。倾斜角度θ3及θ4为6°时的空腔部的开口部侧的宽度W1为100mm，截面积为25100mm2，堵塞部侧的宽度W2为59mm，截面积为14809mm2。倾斜角度θ3及θ4为10°时的空腔部的开口部侧的宽度W1为110mm，截面积为27610mm2，堵塞部侧的宽度W2为42mm，截面积为10542mm2。
在图46中，以表示频率与透射损失的关系的曲线图示出结果。并且，在图47中，以曲线图示出针对倾斜角度θ3及θ4为0°时的透射损失的变化量。如图46及图47所示，在从频率400Hz到800Hz之间的频带中，与倾斜角度θ3及θ4为0°的情况相比，倾斜角度θ3及θ4为2°～10°的情况下，透射损失会增加。即，可知低频区域中的吸音性得到提高。
根据以上的结果，可以明确本发明的效果。
符号说明
10、10b-消音系统，12-管状部件，12a-连接孔，18-隔音罩，20-风量调整部件，22、22b-消音结构体，23a、23b-组件，24-多孔质吸音材料，25a、25b-缺口，26-开口，30-空腔部，31a～31d-面，32-开口部，36、36b～36g-肋结构，80、81-板，122-以往的消音器，Ix-管状部件的中心轴，W1-横截面中的空腔部的开口部侧的宽度，W2-横截面中的空腔部的堵塞部侧的宽度，W3-正面截面中的空腔部的开口部侧的宽度，W4-正面截面中的空腔部的堵塞部侧的宽度，θ1～θ4-面的倾斜角度，Da、Db-模具，D-污垢，H-肋高度。
Claims (9)
1.一种消音结构体，其设置于管状部件，
所述消音结构体具有空腔部、连通所述空腔部与所述管状部件的开口部、以及在与所述开口部相对的位置堵塞所述空腔部的堵塞部，
所述空腔部的所述开口部侧的截面积比所述空腔部的所述堵塞部侧的截面积大。
2.根据权利要求1所述的消音结构体，其中，
所述空腔部的与不接触所述开口部的顶点接触的线段彼此所成的角度中的至少1个比π/2[rad]大。
3.根据权利要求1或2所述的消音结构体，其中，
在与所述管状部件的轴向垂直的截面中，所述空腔部的宽度随着远离所述开口部而变窄。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的消音结构体，其中，
所述消音结构体具有肋结构。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的消音结构体，其中，
构成所述消音结构体的部件的密度为0.5g/cm3～2.5g/cm3。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的消音结构体，其中，
在所述空腔部内具有多孔质吸音材料。
7.一种消音系统，在该消音系统中，将权利要求1至6中任一项所述的消音结构体设置于所述管状部件，其中，
所述消音系统具有由相同形状的组件构成的2个以上的消音结构体。
8.一种消音系统，在该消音系统中，将权利要求1至6中任一项所述的消音结构体设置于所述管状部件，其中，
所述消音系统具有2个以上的消音结构体，
至少2个消音结构体由1个模具形成。
9.一种消音系统，在该消音系统中，将权利要求1至6中任一项所述的消音结构体设置于所述管状部件，其中，
所述消音结构体不堵塞所述管状部件的与轴向垂直的截面积的50％以上。
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