JP2003216159A

JP2003216159A - ダクト消音装置

Info

Publication number: JP2003216159A
Application number: JP2002011115A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Fujiwara; 恭司藤原
Original assignee: Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2003-07-30
Anticipated expiration: 2022-01-21
Also published as: JP3831263B2

Abstract

(57)【要約】【課題】繊維材料等を使用せずして、繊維飛散等がな
く、ダクトの断面寸法をあまり大きくすることなく、低
周波域でも大きな減衰量が得られるダクト消音装置を提
供することを目的とする。【解決手段】矩形断面ダクト１０の長さ方向において
対象音波の半波長程度以上にわたり、対向する一対の壁
面境界１Ａ、１Ｂほぼ全面が境界面上にて音圧がほぼゼ
ロとなる音響的にソフトな境界として構成された（音響
管２、４、３等の設置）ことを特徴とするもので、ダク
ト１０内における少なくとも最小限必要な面１Ａ、１Ｂ
を所定長さにわたって音響的にソフトな境界として構成
するだけで、従来にない大幅な減音性能が得られる（４
０ｄＢの減音性能が１／２オクターブ幅にわたって得ら
れた）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物、工業プラ
ント等のダクト騒音制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物や工業プラント等には騒音発生源
が数多くある。特に、空気調整、換気用の送風系統にお
いては、ダクトの断面寸法が波長に比べて小さくて平面
波伝搬現象が生じるため、ダクトを通して騒音が伝搬し
易くなる。そのため騒音制御に多くの費用が費やされて
いる。従来、これらの騒音を防止するためには、板状に
加工された繊維材料を吸音材としてダクトの内側に貼り
つけている。また、内張りチャンバー等比較的大きな空
間内表面全面を吸音材料で被うことを要するものものも
あり、ダクト系での騒音制御には繊維材料が多用されて
いる。この繊維材料の多用はダクト内気流流速の上昇に
伴う繊維材飛散の問題も抱えている。また、内張り直管
では騒音低減量を増加させるため、流路を曲折変形させ
ているが、これは気流の流れの圧力損失を引き起こし、
逆に送風機の馬力上昇につながり、ひいては騒音源のパ
ワー増加を招いた。

【０００３】ダクト系における騒音制御で繊維材料を用
いない方法もあり、１つのダクトを分岐させ、片方は半
波長分だけ長くなるようにし、両者を再び結合すること
で、２系統の音波を干渉させ消去させる干渉型がある。
この型の騒音低減性能は非常に優れるが、周波数選択性
が大きくて多用されていない、また同様の機能を有する
サイドブランチと称される１／４波長音響管をダクトに
鉛直に取り付けたものも存在する（特表２０００−５１
２３６９号公報等）が、ダクトの一部に単独で用いられ
ることが多く、その騒音低減効果があまり大きくなく、
実用される例が少ない。このような機能を受動的でな
く、能動的に行うアクティブノイズコントロール技術も
実用化されてはいるが、前記サイドブランチと同様に、
ある１点での騒音消滅を期待するために、あまり大きな
効果が得られていない。加えて、能動制御特有の長時間
利用に対する安定性に問題があり、受動型と併用する形
態にて利用されている程度である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、ダ
クト系の騒音制御では、繊維材料が多用される場合は、
気流等による繊維飛散の問題がある上、一般に繊維材料
は低周波数域の騒音低減には不向きであり、ダクト内平
面波伝搬に対する低周波数では騒音低減量が大きくなら
ない。また、繊維材料を用いない手法でも局所的な制御
に留まり、大きな減衰量は得られていない現状にある。

【０００５】そこで、本発明では、このような従来の騒
音制御すなわち消音装置の課題を解決して、ダクト系騒
音制御技術として、繊維材料等を使用せずして、繊維飛
散等がなく、ダクトの断面寸法をあまり大きくすること
なく、低周波域でも大きな減衰量が得られるダクト消音
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、矩形
断面ダクトの長さ方向において対象音波の半波長程度以
上にわたり、対向する一対の壁面境界ほぼ全面が境界面
上にて音圧がほぼゼロとなる音響的にソフトな境界とし
て構成されたことを特徴とする。また本発明は、矩形断
面ダクトの長さ方向において対象音波の半波長程度以上
にわたり、対向する二対の壁面境界それぞれのほぼ全面
が境界面上にて音圧がほぼゼロとなる音響的にソフトな
境界として構成されたことを特徴とする。また本発明
は、辺数が４以上の多角形、円形、楕円形等断面ダクト
の長さ方向において対象音波の半波長程度以上にわた
り、そのほぼ全周が境界面上にて音圧がほぼゼロとなる
音響的にソフトな境界として構成されたことを特徴とす
る。また本発明は、前記音響的にソフトな境界として、
ダクト内表面に騒音の主成分をなす音波の波長の１／４
の長さを有して終端が閉じた多数の音響管を並設した音
響管の集合体で構成されたことを特徴とする。また本発
明は、前記音響的にソフトな境界として、ダクト内表面
に騒音の主成分をなす複数の音波の波長の１／４の長さ
を有して終端が閉じた多数の音響管を並設した前記各音
波に対応する複数の音響管の集合体で構成されたことを
特徴とする。また本発明は、前記音響的にソフトな境界
として、ダクト内表面に騒音の主成分をなす音波の第１
次共鳴周波数に一致するように調整された共鳴器内蔵の
音響管の集合体で構成されたことを特徴とする。また本
発明は、前記音響的にソフトな境界として、ダクト内表
面に騒音の主成分をなす複数の音波の第１次共鳴周波数
に一致するように調整された共鳴器内蔵の前記音波に対
応する複数の音響管の集合体で構成されたことを特徴と
する。また本発明は、前記音響的にソフトな境界とし
て、騒音の主成分をなす音波に対して表面音圧がほぼゼ
ロになるようにダクト内表面の前記音響管開口部に膜を
張設したことを特徴とする。また本発明は、前記音響的
にソフトな境界を構成するために、アクティブ・ノイズ
・コントロールシステム等の能動型制御手法を組み合わ
せたことを特徴とするもので、これらを課題解決のため
の手段とするものである。

【０００７】

【実施の形態】以下、本発明のダクト消音装置を図面に
基づいて詳細に説明する。図１から図１３は本発明のダ
クト消音装置を説明する図で、図１は本発明のダクト消
音装置の１実施の形態のダクトモデル説明図、図２はダ
クト内音波伝搬計算のための座標系を示す図、図３は音
響管を２０本配列した、音響的にソフトな境界面を実現
したモデル図、図４は音響的に剛な条件をダクト壁面で
満たすためのモデル図、図５は受音点における相対音圧
レベル周波数特性図、図６は全てが剛な壁面の場合に対
する音響的にソフトな壁面の効果図、図７はソフト境界
の長さと減衰効果の関係図、図８は音響配列（ｏｏａ）
に対する膜の影響図、図９は音響配列（ｏｏｂ）に対す
る膜の影響図、図１０は音響配列（ｏｏｃ）に対する膜
の影響図、図１１は音響配列（ｏａｂ）に対する膜の影
響図、図１２は膜が存在しない場合の気流騒音レベル
図、図１３は膜が存在する場合の気流騒音レベル図であ
る。

【０００８】本発明のダクト消音装置は、図１に示すよ
うに、所定断面（図示の例では矩形断面）のダクト１０
の長さ方向において対象音波の半波長程度以上にわた
り、対向する一対の壁面境界１Ａ、１Ｂほぼ全面が境界
面上にて音圧がほぼゼロとなる音響的にソフトな境界と
して構成された（音響管２、４、３等の設置）ことを特
徴とするものである。以下に詳述する。本発明では、音
響的にソフトな境界面をダクト内表面に実現することを
考えた。この音響的にソフトな境界面とは、その表面で
常に音圧がゼロになる境界面のことである。通常のダク
ト内表面は一般に金属板で構成される剛なものであり、
音圧がゼロではなく、粒子速度がゼロになる。また、繊
維材料で境界面を覆っても、その表面では音圧も粒子速
度もゼロにはならない。ここでは、ダクト内表面が仮に
剛である場合に、音波が平面波伝搬する条件下で（すな
わちダクト断面寸法が音波の半波長以下であるような場
合）、そのダクト内表面が音響的にソフトであれば音波
伝搬が生じないことを数式を用いて説明する。

【０００９】デカルト座標系（ｘ，ｙ，ｚ）で表現され
た波動方程式の正弦振動に対する解は音圧をｐ（ｘ，
ｙ，ｚ）として、

【数１】で与えられる。ここで、Ａ，Ｒ_x，Ｒ_y，Ｒ_zはそれぞ
れ任意振幅、ｘ軸方向反射率、ｙ軸方向反射率、ｚ軸方
向反射率である。またｋは波数、ｊは虚数単位である。
これに対して境界値問題として、図２に示すようにｚ軸
方向には無限に続き、ｘ，ｙ方向にはそれぞれａ，ｂの
長さを持つ矩形断面ダクトを考える。境界条件として、
ｘ軸に平行な面、すなわちｙ＝０、ｂ：０＜ｘ＜ａ上で
は音響的に剛、ｙ軸に平行な面、すなわちｘ＝０、ａ：
０＜ｙ＜ｂ上では音響的にソフトであるとする。

【００１０】まとめて示すと、ｖ＝０：ｙ＝０，ｂ，０＜ｘ＜ａｐ＝ｏ：ｘ＝ｏ，ａ，０＜ｙ＜ｂである。ここでｖは境界面垂直方向粒子速度である。こ
れらの境界条件を前記式（１）に代入して整理すると、
一般解はｚ軸の一方向に進行する波動に対して、

【数２】で与えられる。この場合で対象とする音波の波長がダク
ト断面寸法よりはるかに大きい場合には、モード次数と
してゼロ次となる。すなわちｍ＝ｎ＝０を代入すると、
全ての点において音圧はゼロとなり、このような音波は
ｚ方向にも伝搬しないことになる。

【００１１】この物理特性を利用して、ダクト内表面を
音響的にソフトにすれば非常に騒音低減量の大きなダク
トを構成することができる。しかし、音響的にソフトな
境界条件を実現するには、受動的な手段では空気よりも
軽い材料が必要であり、通常の建築材料で実現すること
は一般的には困難である。また、能動的には従来の技術
であるＡＮＣ（アクティブ・ノイズ・コントロール）シ
ステムを利用することができる。本発明では受動的には
周波数選択性はあるものの、基本的に音響管を用いるこ
とで音響的にソフトな表面を実現し、能動的には従来の
ＡＮＣ技術をダクトに応用しようとするものである。

【００１２】前記式（２）ではｘ軸方向に関する固有関
数がｓｉｎ（（ｍπ／ａ）ｘ）となっており、この関数
の性質によりｍ＝０であればｎ≠０であっても音波が伝
搬しなくなる。したがって、ｙ軸方向は境界が剛であっ
ても、別の条件であっても差し支えない。そこで、ｙ軸
方向では別の周波数に設計された音響管を配列すること
ができ、１つの区分で２つの周波数に対応できる。これ
らの区分を繋ぎ合わせることにより、すなわち、複数の
異なる深さを持つ音響管を配列することで広い周波数帯
域に対応して大きな減衰量を得ようとするものである。
また、音響管では低周波数域で管の長さが長くなり、ダ
クト断面サイズが大きくなり過ぎるような場合には、能
動型を利用してダクト全体の断面サイズを小さく抑えよ
うとすることもできる。このように構成されたダクトで
は従来のチャンバーのような大きな空間を必要とせず、
低い周波数からある程度高い周波数までダクトの断面寸
法をあまり大きくすることなく大きな減衰量を得ること
が期待できる。

【００１３】以下、図面等を用いて本発明の受動的な条
件での実施例を説明する。図１に実験ダクトモデルを示
す。ダクト部１０の断面寸法は１００ｍｍ×１００ｍ
ｍ、長さは２０００ｍｍである。外部騒音の侵入や信号
音としての対象音の漏れを防ぐため、ダクト１０は厚さ
２０ｍｍのアクリル板１で構成されている。そのダクト
の１つの壁面対を単なる剛壁としての厚さ２０ｍｍのア
クリル板１、１、および深さがそれぞれ１７０ｍｍ、１
３０ｍｍ、８５ｍｍのアルミ管製音響管４、３、２を配
列できるようにした。また、それらの組合せも配列でき
るように音響管１つの単位を５００ｍｍの長さとし、３
つの異なる音響管群を配列できるようにした。また、両
端には全ての面が剛である部分を設け、受音側にはマイ
クロフォン７取付用の小孔を穿設し、最後部には長さ１
０００ｍｍの吸音楔５を収容した無反射端を取り付け
た。音源側では対象信号（１００Ｈｚ〜５ｋＨｚ帯域）
を放出できる小型スピーカー６を取り付けた。

【００１４】各音響管は厚さ２ｍｍ、断面５０ｍｍ×５
０ｍｍの角管を必要長さに切断し、１０列２段、計２０
個を厚さ２０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ５００ｍｍのア
クリル板に接着した。それを１つの単位としてダクト表
面を構成するようにした。図３にその１例として長さ
（深さ）１３０ｍｍの音響管群３を示す。このようにし
て製作したダクトモデルを用いて本発明の消音装置の効
果を確認するための実験を行った。図４に示すような剛
なアクリル板の壁面をタイプ（ｏ）、１ｋＨｚに設計さ
れた長さ（深さ）８５ｍｍの音響管群をタイプ（ａ）、
６５０Ｈｚに設計された長さ１３０ｍｍの音響管群をタ
イプ（ｂ）、５００Ｈｚに設計された長さ１７０ｍｍの
音響管群をタイプ（ｃ）とする。今回の実験では、受音
側から配列した順で、（ｏｏｏ）（ｏｏａ）（ｏａａ）
（ｃａａ）（ｃｂａ）の５つの場合について測定した。

【００１５】表示配列例（ｏａａ）の場合は、受音側か
ら各５００ｍｍ幅のアクリル板、タイプａ、タイプａの
順に総合して１５００ｍｍのダクトに構成したことを示
す。測定は音源から受音点までの周波数伝搬特性を測定
した。図５に測定された受音点における相対音圧レベル
を示す。各測定ではスピーカー６からの音響出力が一定
になるように入力電圧を一定に保った。したがって、図
５における周波数特性は各種ダクト条件での伝搬特性を
表していることになる。また、図６には全ての壁面がア
クリル板である場合を基準とした音響管の減衰効果が示
されている。図５中にも示されるように、中太実線が配
列（ｏｏｏ）の場合で、何も音響管配列がない場合（図
６では縦軸が０ｄＢに相当する）である。

【００１６】中太点線は配列（ｏｏａ）の場合で、１ｋ
Ｈｚに設計された長さ（深さ）８５ｍｍの音響管２が５
００ｍｍだけ配置され、他は剛なアクリル板だけの場合
である。この場合、１ｋＨｚの音が受音点まで殆ど伝搬
せず、効果はほぼ４３ｄＢ程度である。細実線は配列
（ｏａａ）の場合で、音響管が１０００ｍｍ配置されて
いるが、配列（ｏｏａ）の場合と殆ど変わらない。すな
わち、１ｋＨｚの音波の波長３４０ｍｍの約３倍あれ
ば、ソフトな境界条件は大きな減衰を得るに充分である
ことを示している。経済的に許容されるなら、ダクト全
長にわたりソフトな境界条件を採用するのが望ましい。

【００１７】次に、細点線は配列（ｃａａ）の場合で、
５００Ｈｚに対する深さ１７０ｍｍの音響管４が５００
ｍｍ加わった場合である。この場合の５００Ｈｚでの減
衰は約４３ｄＢであり、１ｋＨｚの場合と同様である。
これに６５０Ｈｚに設計された深さ１３０ｍｍの音響管
３を５００ｍｍ加えた配列（ｃｂａ）では、太実線が示
すように、４５０Ｈｚ〜１．２ｋＨｚにわたって５０ｄ
Ｂ程度の非常に大きな減衰が得られていることがわか
る。図５中で一点鎖線は背景雑音レベルであり、計測信
号レベルはそれよりも充分高く、測定条件は満たされて
いることがわかる。

【００１８】また、ダクト境界として最低どの程度の長
さ分ソフト境界が必要かを調べたものを図７に示す。こ
こでは、ソフト境界の長さを１００ｍｍ、２００ｍｍと
順次長くしていき、５００ｍｍ（ｏｏａ）までの条件下
での音波減衰効果を示したものである。１００ｍｍでは
減衰効果もあまり大きくはなく、かつ、その効果の生じ
る周波数範囲が狭い。しかし、２００ｍｍ程度になると
周波数帯域が長さ５００ｍｍのものとほぼ同様となる。
この２００ｍｍは対象周波数１ｋＨｚの半波長１７０ｍ
ｍよりも少し長い。以上の結果より、波動が伝搬現象を
生じるために必要な最小の距離、すなわち、半波長より
も長くソフト境界を設けることが周波数帯域が広く、か
つ大きな減衰を得るに必要な条件であると言える。

【００１９】同様のダクト断面寸法で、繊維材料（グラ
スウール板５０ｍｍ厚、密度３２ｋｇ／ｍ³）を内張り
した条件での予測式ＴＬ＝（α−０．１）ＰＬ／Ｓを用いて計算した場合、吸音率α＝０．９、断面寸法１
００ｍｍ×１００ｍｍであれば、周長Ｐ＝０．４、断面
積Ｓ＝０．０１、長さＬ＝０．５として、騒音低減量Ｔ
Ｌ＝１６ｄＢ程度である。たとえ、吸音率αが０．９９
になったとしても騒音低減量ＴＬ＝１７．８ｄＢであ
る。これは全周にわたり吸音材料を取り付けた場合であ
り、前記の実験のように１つの壁面対だけで考えればそ
の半分程度、約８〜９ｄＢ程度であることを考えると、
前記の音響的にソフトな境界面による騒音低減量は非常
に大きなものであると言える。

【００２０】しかし、この音響管はダクト内表面に対し
て開口部が存在し、ダクト内部に存在すべき気流があれ
ば雑音を発生する源となる。その発生は気流の流速にも
依存するが、一般的には音響管内部の空気が流体として
開口部近傍で激しく出入りし、雑音が発生するものと考
えるのが通例である。したがって、このままの開口部を
ダクト内部に開けておくことは好ましくない。そこで、
音響的には抵抗が少なく、流体としての抵抗が非常に大
きい膜を開口部に取り付け、音響的な挙動を検討した。
図８の実線は配列（ｏｏａ）の状態で、５０μｍの厚み
を持つプラスティック膜を音響管開口部に無張力で張っ
た場合の減衰効果を示す。破線は膜を張らない場合の値
である。膜がない状態では効果の現れる周波数帯の中心
が約１ｋＨｚであったのに対して、膜を張り付けること
で３００Ｈｚ下の７００Ｈｚが中心となっている。

【００２１】図９は配列（ｏｏｂ）の場合の減音性能を
示しており、ここでも効果の現れる周波数の中心が７０
０Ｈｚから５００Ｈｚへと２００Ｈｚも低周波の方へ移
動している。図１０は配列（ｏｏｃ）の場合で、この場
合も５５０Ｈｚから４５０Ｈｚへと１００Ｈｚも低周波
側へ移動している。これらの移動量は元の周波数の２０
％から３０％にもなる。これは音響管の長さをその量だ
け短くすることができることを意味する。さらに減衰量
４０ｄＢのところで見ると、効果の現れる周波数範囲も
膜が存在することによって広くなっており、膜の張設が
非常に有効であることがわかる。また、高周波数であれ
ばあるほど膜の効果が大きく、今回の膜は厚さが５０μ
ｍであることを考えれば、低周波数域ではさらに厚い膜
を用いることで高周波数域と同等の効果が得られること
が推測される。図１１に配列（ｏａｂ）で膜を張設した
場合を示すが、この図で破線で示す膜なしの配列（ｏｂ
ｃ）よりも周波数幅が広い範囲でより大きな効果が得ら
れている。

【００２２】また、図１２、図１３に音響管開口部に膜
が存在することにより気流発生騒音が低減されることを
説明する実験結果を示す。図１２は音響管配列（ｏｏ
ａ）で膜を取り付けない状況でのダクト内気流発生騒音
レベルを示し、縦軸は音圧レベル、横軸は周波数であ
る。点線（＋）は流速がゼロの場合で、暗騒音に当たる
ものである。破線（□）から実線（●）まで順次気流速
度が１ｍ／ｓ、３ｍ／ｓ、５ｍ／ｓ、７ｍ／ｓである場
合の気流発生騒音を示している。図１３はこの音響管開
口部に２００μｍのプラスティック膜を取り付けた場合
の前記図１２と同様な条件での気流発生騒音である。例
えば、流速７ｍ／ｓで比較してみると、膜の有無により
低周波数域で最大２０ｄＢ以上も発生騒音が低減してい
る。このように、音響管の開口部に膜を取り付けること
は開口部における気流発生騒音を低減し、かつ音響管の
長さを短く抑えるという効果が得られることが明らかと
なった。

【００２３】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明の趣旨の範囲内で、ダクトおよび音響管
の形状（実施の形態の矩形断面の他、筒状であれば特に
限定されず、三角形断面も可能で、辺数が４以上の多角
形、円形、楕円形等が採用され得る。台形のような平行
でない対向二辺を有するものでも、略平行ならばソフト
な境界を設定できる）、材質（実施の形態のアルミニウ
ムとアクリル板の他の適宜の素材）、ダクトにおける音
響的にソフトに形成される面の部位（矩形断面の少なく
とも対向する一対の面の他、対抗する二面のそれぞれの
面、さらには辺数が４以上の多角形、円形、楕円形のほ
ぼ全周）、膜の形状、厚さ、材質（実施の形態の合成樹
脂の他、金属や他の素材等も採用可能で特に限定される
ことはない）、音響的にソフトな境界を構成する音響管
の深さ（騒音の主成分をなす音波の波長の１／４の長さ
とする他、騒音の主成分をなす音波の第１次共鳴周波数
に一致させてもよい）、音響的にソフトな境界としての
構成に組み合わせる能動型制御手法（アクティブ・ノイ
ズ・コントロールシステムの他、適宜のものが採用され
得る）等については適宜選択し得る。なお、前述の実施
の形態はあらゆる点で例示に過ぎず限定的に解釈しては
ならない。

【００２４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、矩形断面ダクトの長さ方向において対象音波の
半波長程度以上にわたり、対向する一対の壁面境界ほぼ
全面が境界面上にて音圧がほぼゼロとなる音響的にソフ
トな境界として構成されたことにより、ダクト内におけ
る少なくとも最小限必要な面のみを所定長さにわたって
音響的にソフトな境界として構成するだけで、従来にな
い大幅な減音性能が得られた（４０ｄＢの減音性能が１
／２オクターブ幅にわたって得られた）。

【００２５】また、矩形断面ダクトの長さ方向において
対象音波の半波長程度以上にわたり、対向する二対の壁
面境界それぞれのほぼ全面が境界面上にて音圧がほぼゼ
ロとなる音響的にソフトな境界として構成されたことに
より、減音性能はほぼ同じであるものの、効果の現れる
帯域幅が広がることが確認された。さらに、辺数が４以
上の多角形、円形、楕円形等断面ダクトの長さ方向にお
いて対象音波の半波長程度以上にわたり、そのほぼ全周
が境界面上にて音圧がほぼゼロとなる音響的にソフトな
境界として構成されたことにより、広範な断面形態のダ
クトに対しても高い減音性能が得られる。さらにまた、
前記音響的にソフトな境界として、ダクト内表面に騒音
の主成分をなす音波の波長の１／４の長さを有して終端
が閉じた多数の音響管を並設した音響管の集合体で構成
された場合は、簡素な構造の終端が閉じた音響管群の設
置により、ダクト壁面の境界面における騒音の音圧をほ
ぼゼロにすることができるので、大きな減音効果が得ら
れる。

【００２６】また、前記音響的にソフトな境界として、
ダクト内表面に騒音の主成分をなす複数の音波の波長の
１／４の長さを有して終端が閉じた多数の音響管を並設
した前記各音波に対応する複数の音響管の集合体で構成
された場合は、異なった波長の複数の騒音に対しても幅
広く減音機能を発揮させることが可能となる。さらに、
前記音響的にソフトな境界として、ダクト内表面に騒音
の主成分をなす音波の第１次共鳴周波数に一致するよう
に調整された共鳴器内蔵の音響管の集合体で構成された
場合は、音響管の深さの設計の自由度が向上する。さら
にまた、前記音響的にソフトな境界として、ダクト内表
面に騒音の主成分をなす複数の音波の第１次共鳴周波数
に一致するように調整された共鳴器内蔵の前記音波に対
応する複数の音響管の集合体で構成された場合は、異な
った波長の複数の騒音に対しても幅広く減音機能を発揮
させることが可能となる。

【００２７】また、前記音響的にソフトな境界として、
騒音の主成分をなす音波に対して表面音圧がほぼゼロに
なるようにダクト内表面の前記音響管開口部に膜を張設
した場合は、音響管内の気流の移動をさらに効果的に抑
制して、効果の現れる周波数帯の中心を低周波側へ移動
させることができ、結果的に音響管の長さを短くできて
装置がコンパクトになる。さらに、前記音響的にソフト
な境界を構成するために、アクティブ・ノイズ・コント
ロールシステム等の能動型制御手法を組み合わせた場合
は、低周波数域で長くなりがちな音響管の深さを短くし
てダクト全体の断面サイズを小さく抑えることができ
る。かくして本発明によれば、繊維材料等を使用せずし
て、繊維飛散等がなく、ダクトの断面寸法をあまり大き
くすることなく、低周波域でも大きな減衰量が得られる
ダクト消音装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダクト消音装置の１実施の形態のダク
トモデル説明図である。

【図２】同、ダクト内音波伝搬計算のための座標系を示
す図である。

【図３】同、音響管を２０本配列した、音響的にソフト
な境界面を実現したモデル図である。

【図４】同、音響的に剛な条件をダクト壁面で満たすた
めのモデル図である。

【図５】受音点における相対音圧レベル周波数特性図で
ある。

【図６】全てが剛な壁面の場合に対する音響的にソフト
な壁面の効果図である。

【図７】ソフト境界の長さと減衰効果の関係図である。

【図８】音響配列（ｏｏａ）に対する膜の影響図であ
る。

【図９】音響配列（ｏｏｂ）に対する膜の影響図であ
る。

【図１０】音響配列（ｏｏｃ）に対する膜の影響図であ
る。

【図１１】音響配列（ｏａｂ）に対する膜の影響図であ
る。

【図１２】膜が存在しない場合の気流騒音レベル図であ
る。

【図１３】膜が存在する場合の気流騒音レベル図であ
る。

【符号の説明】

１ダクト壁（厚さ２０ｍｍのアクリル板）１Ａ壁面境界１Ｂ壁面境界２音響管（深さ８５ｍｍのアルミ製管：タイプ
（ａ））３音響管（深さ１３０ｍｍのアルミ製管：タイプ
（ｂ））４音響管（深さ１７０ｍｍのアルミ製管：タイプ
（ｃ））５吸音楔（長さ１０００ｍｍのグラスウール製）６スピーカー７マイクロフォン１０ダクト

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年４月４日（２００２．４．４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、矩形
断面ダクトの長さ方向において対象音波の半波長程度以
上にわたり、対向する一対の壁面境界ほぼ全面が境界面
上にて音圧がほぼゼロとなる音響的にソフトな境界とし
て構成されたことを特徴とする。また本発明は、矩形断
面ダクトの長さ方向において対象音波の半波長程度以上
にわたり、対向する二対の壁面境界それぞれのほぼ全面
が境界面上にて音圧がほぼゼロとなる音響的にソフトな
境界として構成されたことを特徴とする。また本発明
は、辺数が４以上の多角形、円形、楕円形等断面ダクト
の長さ方向において対象音波の半波長程度以上にわた
り、そのほぼ全周が境界面上にて音圧がほぼゼロとなる
音響的にソフトな境界として構成されたことを特徴とす
る。また本発明は、前記音響的にソフトな境界として、
ダクト内表面に騒音の主成分をなす音波の波長の１／４
の長さを有して終端が閉じた多数の音響管を並設した音
響管の集合体で構成されたことを特徴とする。また本発
明は、前記音響的にソフトな境界として、ダクト内表面
に騒音の主成分をなす複数の音波の波長の１／４の長さ
を有して終端が閉じた多数の音響管を並設した前記各音
波に対応する複数の音響管の集合体で構成されたことを
特徴とする。また本発明は、前記音響的にソフトな境界
として、ダクト内表面に騒音の主成分をなす音波の第１
次共鳴周波数に一致するように調整された共鳴器内蔵の
音響管の集合体で構成されたことを特徴とする。また本
発明は、前記音響的にソフトな境界として、ダクト内表
面に騒音の主成分をなす複数の音波の第１次共鳴周波数
に一致するように調整された共鳴器内蔵の前記音波に対
応する複数の音響管の集合体で構成されたことを特徴と
する。また本発明は、前記音響的にソフトな境界とし
て、騒音の主成分をなす１つまたは複数の音波に対して
表面音圧がほぼゼロになるように開口部に膜を張設して
終端が閉じた音響管をダクト内表面に多数配列したこと
を特徴とする。また本発明は、前記音響的にソフトな境
界を構成するために、アクティブ・ノイズ・コントロー
ルシステム等の能動型制御手法を組み合わせたことを特
徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする
ものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】また、前記音響的にソフトな境界として、
騒音の主成分をなす１つまたは複数の音波に対して表面
音圧がほぼゼロになるように開口部に膜を張設して終端
が閉じた音響管をダクト内表面に多数配列した場合は、
音響管内の気流の移動をさらに効果的に抑制して、効果
の現れる周波数帯の中心を低周波側へ移動させることが
でき、結果的に音響管の長さを短くできて装置がコンパ
クトになる。さらに、前記音響的にソフトな境界を構成
するために、アクティブ・ノイズ・コントロールシステ
ム等の能動型制御手法を組み合わせた場合は、低周波数
域で長くなりがちな音響管の深さを短くしてダクト全体
の断面サイズを小さく抑えることができる。かくして本
発明によれば、繊維材料等を使用せずして、繊維飛散等
がなく、ダクトの断面寸法をあまり大きくすることな
く、低周波域でも大きな減衰量が得られるダクト消音装
置が提供される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】矩形断面ダクトの長さ方向において対象
音波の半波長程度以上にわたり、対向する一対の壁面境
界ほぼ全面が境界面上にて音圧がほぼゼロとなる音響的
にソフトな境界として構成されたことを特徴とするダク
ト消音装置。
【請求項２】矩形断面ダクトの長さ方向において対象
音波の半波長程度以上にわたり、対向する二対の壁面境
界それぞれのほぼ全面が境界面上にて音圧がほぼゼロと
なる音響的にソフトな境界として構成されたことを特徴
とするダクト消音装置。
【請求項３】辺数が４以上の多角形、円形、楕円形等
断面ダクトの長さ方向において対象音波の半波長程度以
上にわたり、そのほぼ全周が境界面上にて音圧がほぼゼ
ロとなる音響的にソフトな境界として構成されたことを
特徴とするダクト消音装置。
【請求項４】前記音響的にソフトな境界として、ダク
ト内表面に騒音の主成分をなす音波の波長の１／４の長
さを有して終端が閉じた多数の音響管を並設した音響管
の集合体で構成されたことを特徴とする請求項１ないし
３のいずれかに記載のダクト消音装置。
【請求項５】前記音響的にソフトな境界として、ダク
ト内表面に騒音の主成分をなす複数の音波の波長の１／
４の長さを有して終端が閉じた多数の音響管を並設した
前記各音波に対応する複数の音響管の集合体で構成され
たことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載
のダクト消音装置。
【請求項６】前記音響的にソフトな境界として、ダク
ト内表面に騒音の主成分をなす音波の第１次共鳴周波数
に一致するように調整された共鳴器内蔵の音響管の集合
体で構成されたことを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれかに記載のダクト消音装置。
【請求項７】前記音響的にソフトな境界として、ダク
ト内表面に騒音の主成分をなす複数の音波の第１次共鳴
周波数に一致するように調整された共鳴器内蔵の前記音
波に対応する複数の音響管の集合体で構成されたことを
特徴とする請求項１ないし３および６のいずれかに記載
のダクト消音装置。
【請求項８】前記音響的にソフトな境界として、騒音
の主成分をなす音波に対して表面音圧がほぼゼロになる
ようにダクト内表面の前記音響管開口部に膜を張設した
ことを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載の
ダクト消音装置。
【請求項９】前記音響的にソフトな境界を構成するた
めに、アクティブ・ノイズ・コントロールシステム等の
能動型制御手法を組み合わせたことを特徴とする請求項
１ないし８のいずれかに記載のダクト消音装置。