JP2003106134A - リアクティブ形消音器 - Google Patents

リアクティブ形消音器

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JP2003106134A JP2001301467A JP2001301467A JP2003106134A JP 2003106134 A JP2003106134 A JP 2003106134A JP 2001301467 A JP2001301467 A JP 2001301467A JP 2001301467 A JP2001301467 A JP 2001301467A JP 2003106134 A JP2003106134 A JP 2003106134A
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Katsuhiko Shibata
克彦 柴田
Yasuyuki Hatta
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 現場で発生する騒音の基本周波数に合わせて
容易に設計を変更できるリアクティブ形消音器を提供す
る。 【解決手段】 音の伝播路2の一部を直線路10と迂回
路11に分割し,直線路10を伝播した騒音と迂回路1
1を伝播した騒音を干渉させることにより,伝播路2内
を伝播する騒音を消音させるリアクティブ形消音器1で
あって,迂回路11の長さLを可変に構成した。迂回路
11の長さLを変えて,直線路10と迂回路11の合流
点において,位相が半波長ずれた状態で2つの騒音を合
成することにより,効果的な消音ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は,ダクトなどを伝播する騒音を音
の干渉を利用して消音させるリアクティブ形消音器に関
する。
【0002】
【従来の技術】ダクトなどを伝播する騒音を消音させる
消音器は,音の反射,吸収,干渉を利用して消音を行う
受動型消音器と,ダクト内などに設置したスピーカから
逆位相の音波を重畳させて消音を行う能動形消音器に分
類される。そして更に,受動型消音器は,ダクトなどの
内側に吸音材を貼り付けた吸音形消音器と,ダクトなど
の形状を変えて反射や干渉を利用して消音するリアクテ
ィブ形消音器に分類される。
【0003】ここで,吸音形消音器は,低周波帯域での
吸音材の吸音率が低く,高周波帯域での消音効果しか得
られない。このため,500Hz以下の低周波数帯域を
消音するには,吸音形消音器では多数設置することが必
要になる。また,能動形消音器は,500Hz以下の低
周波数帯域でも効率よく消音できるが,マイクロフォ
ン,アンプ,スピーカなどといった性能が経年劣化する
部品を用いているため,継続的な消音性能を維持するに
はメンテナンスや部品交換が必要となる。これに対し
て,リアクティブ形消音器は,ダクトなどの形状を変え
ることで消音効果を得るため,経年劣化する部品が無
く,継続的な消音効果が得られるといった利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,リアク
ティブ形消音器は,その形状や大きさによって効率よく
消音できる騒音の周波数(基本周波数)が特定されると
いった欠点がある。このため,従来,リアクティブ形消
音器を設置する場合は,予め現場に搬入する前に,綿密
な設計をしたり,その現場にあった特別の部品を用意し
なければならず,消音器を設置する現場での基本周波数
に対応した調整がしにくかった。
【0005】本発明の目的は,その現場で発生する騒音
の基本周波数に合わせて容易に設計を変更できるリアク
ティブ形消音器を提供することにある。
【0006】
【課題を解決する手段】この目的を達成するために,本
発明にあっては,音の伝播路の一部を直線路と迂回路に
分割し,直線路を伝播した騒音と迂回路を伝播した騒音
を干渉させることにより,伝播路内を伝播する騒音を消
音させるリアクティブ形消音器であって,前記迂回路の
長さを可変に構成したことを特徴としている。
【0007】このリアクティブ形消音器において,前記
迂回路は,例えば湾曲した湾曲部と伸縮自在な伸縮部と
を適宜組み合わせた構成である。
【0008】本発明において,音の伝播路とは,空調・
換気設備などにおいて送風を行うダクトの他,発電機,
工作機械,工事車両などの排気管などが例示される。本
発明のリアクティブ形消音器にあっては,これらダクト
や排気管の一部を直線路と迂回路に分割し,ダクトを伝
播する送風機などの騒音や,排気管を伝播するエンジン
騒音などを,それら直線路と迂回路に分けて伝播させ
る。そして,直線路と迂回路との距離を異ならせること
により,直線路と迂回路の合流点において,それら直線
路と迂回路とに分けられて伝播してきた騒音同士に位相
差を生じさせ,そのように位相差を生じさせた騒音同士
を,再び合流させる。こうして,騒音同士を互いに干渉
させて消音を行う。
【0009】ここで,本発明のリアクティブ形消音器に
あっては,このように直線路と迂回路とに分けられて伝
播してきた騒音同士に位相差を生じさせるに際し,迂回
路の長さを変えることにより,直線路と迂回路の合流点
における位相差を適正に調整し,直線路を伝播してきた
騒音と,迂回路を伝播してきた騒音との間で,騒音の半
波長の位相差を容易に生じさせることができる。そし
て,このように位相が半波長ずれた状態で2つの騒音を
合成することにより,振幅が相殺され,効果的な消音を
することが可能となる。これにより,特に送風機などか
ら発生する低周波の騒音を有効に消音できるようにな
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下,本発明の好ましい実施の形
態を図面を参考にして説明する。図1は,本発明の実施
の形態にかかるリアクティブ形消音器1(以下,単に
「消音器1」という)の斜視図である。この形態では,
音の伝播路の一例として,空調空間などに対して図1中
において右向きに送風を行うダクト2の途中に消音器1
を設置したものを示している。
【0011】消音器1は,下方に配置された直線路10
と,上方に配置された迂回路11を備えており,ダクト
2の一部を,これら直線路10と迂回路11に分割した
構成になっている。
【0012】直線路10は,消音器1の入り口12と出
口13の間に,3つの同じ長さの直線状のダクト部材1
5を直列に接続した構成になっている。ダクト部材15
の一つ分の長さはいずれもAに設定されており,入り口
12から出口13までの直線路10全体の長さは3Aに
なっている。
【0013】迂回路11は,湾曲した3つの湾曲部(エ
ルボ)16,17,18と,伸縮自在な2つの伸縮部1
9,20とを組み合わせからなっている。湾曲部16と
湾曲部18は,送風経路を90°変更するようになって
いる。湾曲部17は,送風経路を180°変更するよう
になっている。
【0014】伸縮部19,20は,例えば図2に示すよ
うに,外筒25に内筒26を挿入した構成であり,外筒
25内にて内筒26をスライド移動させることにより,
伸縮部19,20は,伸縮自在な構成になっている。
【0015】そして,これらを湾曲部16,伸縮部1
9,湾曲部17,伸縮部20及び湾曲部18の順に接続
することにより,迂回路11が構成されている。こうし
て,構成された迂回路11の入り口12から出口13ま
での長さL(入り口12から出口13までの迂回路11
の道程L)は,直線路10全体の長さ3Aよりも長く
(L>3A)に設定されている。
【0016】そして,2つの伸縮部19,20を同時に
伸縮させることにより,迂回路11の入り口12から出
口13までの長さLを変更できるように構成されてい
る。なお,このように入り口12から出口13までの長
さLを適正に変更した後,図示しない長孔等にボルトな
どを螺入して固定することにより,伸縮部19,20の
長さを一定にすることができる。
【0017】図示の形態では,湾曲部16,17,18
の曲率半径r(湾曲部16,17,18の中心高さにお
ける曲率半径r)はいずれも等しく0.75Aに設定さ
れており,伸縮部19,20の長さをxとおけば,迂回
路11の入り口12から出口13までの長さLは次式
(1)で表される。 L = 1.5πA+2x ・・・(1)
【0018】入り口12と出口13において,直線路1
0と迂回路11の幅はいずれもgであり,また,直線路
10と迂回路11の高さもいずれもhであることによ
り,入り口12と出口13における直線路10と迂回路
11の断面積が等しくなるように設定されている。これ
により,入り口12においては,ダクト2内の送風が2
等分割されて直線路10と迂回路11に入り,出口13
では,直線路10と迂回路11から互いに等しい流量で
吐き出された空気が互いに合流してダクト2内に送風さ
れるようになっている。
【0019】さて,例えば送風機などにおいて発生し,
ダクト2内を伝播してきた騒音は,消音器1の入り口1
2において2等分され,直線路10と迂回路11に分割
されてそれぞれ伝播されていく。そして,このように直
線路10と迂回路11を別々に伝播してきた騒音が,消
音器1の出口13において合流する。
【0020】ここで,前述のように迂回路11の入り口
12から出口13までの長さLが,直線路10全体の長
さ3Aよりも長く設定されていることから,出口13に
おいては,このように直線路10と迂回路11とに分け
られて伝播してきた騒音同士に位相差が生じる。そし
て,そのように位相差を生じさせた騒音同士を,消音器
1の出口13において再び合流させることにより,直線
路10を伝播してきた騒音と迂回路11を伝播してきた
騒音を互いに干渉させ,消音を行うことが可能となる。
【0021】このように直線路10と迂回路11を別々
に伝播してきた騒音同士を干渉させて消音を行う場合,
迂回路11の長さを設置現場で変えて,出口13におい
て,直線路10を伝播してきた騒音と,迂回路11を伝
播してきた騒音との間で,騒音の半波長の位相差を生じ
させることにより,消音器1の設計,制作上の誤差や,
現地での実際上の発生音のずれを吸収し,最も効率の良
い消音ができるようになる。即ち,互いに位相が確実に
半波長ずれた状態で2つの騒音が合成され,振幅が相殺
されて,最も効果的な消音をすることができ,送風機な
どから発生する低周波の騒音を有効に消音できるように
なる。
【0022】この場合,直線路10と迂回路11の長さ
の差が,ダクト2内を伝播してきた騒音の波長λの半分
(λ/2)の奇数倍となれば良く,そのためには,伸縮
部19,20の長さxは次式(2)のように設定すれば
よい。 x = λ(2n+1)/4+3A(2−π)/4 ・・・(2)
【0023】しかして,ダクト2内を伝播する騒音の波
長λに基づき,伸縮部19,20の長さxを適宜調節す
ることにより,騒音を最も効果的に消音できる消音器1
を設置することが可能となる。この消音器1にあって
は,伸縮部19,20の長さxが可変であるため,消音
器1を設置する現場での調整作業も容易に行うことがで
きる。なお,湾曲部16,17,18にダクト接続用の
エルボを用いれば,迂回路11で生ずる圧力損失を大幅
に削減できるといった利点がある。
【0024】以上,本発明の好ましい実施の形態の一例
を示したが,本発明はここに例示した形態に限定されな
い。例えば,伸縮部19,20は,図3に示すように,
上下のフランジ30,31の間にキャンバス地などの可
撓性材料で構成された筒体32を取り付けた構成とする
こともできる。この図3に示した伸縮部19,20にあ
っては,フランジ30,31同士の間隔が,バネ35に
よって常時広げられており,ネジ棒36に螺着した蝶ネ
ジ37を回してバネ35を強制的に縮めることにより,
伸縮部19,20の長さを調節することが可能である。
この図3に示した伸縮部19,20によっても,容易に
伸縮可能な構成とすることができる。
【0025】また,本発明のリアクティブ形消音器は,
ダクトの他,発電機工作機械,工事車両などの排気管な
どにおいて騒音を消音する場合にも適用できる。また,
広周波数帯域の消音効果を得るには(対象とする周波数
域の幅を広げるには),本発明のリアクティブ形消音器
を複数台設置すればよい。また,迂回路と直線路の両方
の長さを可変に構成しても良い。但し,例えば図1に示
した消音器1において直線路10を長さを可変に構成す
る場合は,迂回路11において,湾曲部17を分割して
その間に伸縮部を新たに介在させることなどが必要にな
る。このように迂回路と直線路の両方の長さを可変に構
成することによって,消音の対象とする騒音の周波数の
変化に対応しても良い。
【0026】
【実施例】縦横の長さが400mm×400mmのダク
ト中に本発明のリアクティブ形消音器を設置した。直線
路と迂回路の縦横の長さはいずれも高さ200mm×幅
400mmとした。迂回路をエルボのみで構成した場合
(図1に示した消音器1において伸縮部19,20を省
略した場合),湾曲部(エルボ)16,17,18の曲
率半径を0.3m,送風空気の音速を340m/sとす
ると,計算上,消音効果の得られる周波数は,248H
z(波長1.368m),745Hz,1240Hz…
248(2n+1)となる。このように迂回路をエルボ
のみで構成したリアクティブ形消音器について消音量を
実測したところ,図4の結果を得た。計算で求めた伝播
長差による消音効果の得られる周波数(248Hz)と
ほぼ等しい周波数(220Hz)で,最大32dBの消
音量が得られた。
【0027】また,このように迂回路をエルボのみで構
成したリアクティブ形消音器は,圧力損失が大幅に削減
でき,従来型の共鳴を利用したリアクティブ形消音器な
どと比較すると,通過風速が7m/sの場合,従来方式
の圧力損失は110Paであるのに対し,迂回路をエル
ボのみで構成したリアクティブ形消音器の圧力損失は5
0Paとなり,約50%の削減効果がある。
【0028】そして,図1に示したように,迂回路に伸
縮自在な伸縮部を設け,その伸縮部の長さを伸縮させて
騒音の伝播経路長を変化させることで,基本周波数(も
っとも消音効果の高い周波数:f=[送風空気の音速]/
λ)を調整することができる。伸縮部の長さを伸ばすこ
とで,騒音の伝達距離の差(=迂回路の長さL−直線路
の長さ3A)が大きくなるので,基本周波数を低くする
ことができる。また逆に,伸縮部の長さを縮めることに
よって,騒音の伝達距離の差が小さくなり,基本周波数
を高くすることができる。先に説明したような縦横の長
さが400mm×400mmのダクト中に本発明のリア
クティブ形消音器を設置した場合についていえば,伸縮
部の長さを0.2m延長することで,基本周波数を15
Hz低くすることができる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば,現場で発生する騒音の
基本周波数に合わせて容易に設計を変更できるリアクテ
ィブ形消音器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかるリアクティブ形消
音器の斜視図である。
【図2】伸縮部の説明図である。
【図3】他の実施の形態にかかる伸縮部の説明図であ
る。
【図4】迂回路をエルボのみで構成したリアクティブ形
消音器について,周波数に対する消音量の変化を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
1 リアクティブ形消音器 2 ダクト 10 直線路 11 迂回路 12 入り口 13 出口 15 ダクト部材 16,17,18 湾曲部(エルボ) 19,20 伸縮部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音の伝播路の一部を直線路と迂回路に分
    割し,直線路を伝播した騒音と迂回路を伝播した騒音を
    干渉させることにより,伝播路内を伝播する騒音を消音
    させるリアクティブ形消音器であって,前記迂回路の長
    さを可変に構成したことを特徴とする,リアクティブ形
    消音器。
  2. 【請求項2】 前記迂回路は,湾曲した湾曲部と伸縮自
    在な伸縮部とを適宜組み合わせた構成であることを特徴
    とする,請求項1に記載のリアクティブ形消音器。
JP2001301467A 2001-09-28 2001-09-28 リアクティブ形消音器 Pending JP2003106134A (ja)

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