JP2009037068A - Sound absorption structure and sound absorption apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸音構造体および吸音装置に関し、詳しくは、工場の排気ダクトや、機械の排気ダクトなどの、空気の流れがあるところから発生する騒音対策に好適な低圧力損失型吸音構造体および吸音装置に関するものである。 The present invention relates to a sound absorbing structure and a sound absorbing device, and more specifically, a low pressure loss type sound absorbing structure suitable for measures against noise generated from a place where air flows, such as a factory exhaust duct and a machine exhaust duct. The present invention relates to a sound absorbing device.
工場の排気ダクトや、機械の排気ダクトなどの、空気の流れがあるところから騒音が出る例は多く、騒音対策が必要な場合がある。
このように流れがあるところで使用される消音器の種類は、大きくA)吸音形、B)リアクティーブ形、C)アクティーブ形に大別される。
Aは、ダクトの内面にグラスウールやロックウールなどの吸音材を貼り付けたり、ダクトの断面を吸音材で仕切るように分散配置するものが知られている。
Bは、ダクトの途中が太くなっている拡張室形や、位相差で音を打ち消しあうような構造にした干渉形、ヘルムホルツやサイドブランチなどの共鳴形、などが知られている。
Cは、マイクで拾った音を解析し、逆位相の音を人工的に出して打ち消しあわせるものである。
There are many examples of noise coming from places with airflow, such as factory exhaust ducts and machine exhaust ducts, and noise countermeasures may be required.
The types of silencers used where there is a flow are roughly classified into A) sound absorption type, B) reactive type, and C) active type.
A is known in which a sound-absorbing material such as glass wool or rock wool is attached to the inner surface of the duct, or is distributed so as to partition the cross section of the duct with the sound-absorbing material.
As for B, there are known an expansion chamber shape in which the middle of the duct is thick, an interference shape in which sound is canceled out by a phase difference, a resonance shape such as Helmholtz and a side branch, and the like.
C analyzes the sound picked up by the microphone, artificially outputs the sound in the opposite phase and cancels it out.
しかし、このような消音器には、以下のような問題点がある。
A)ロックウールやグラスウールは吸音するのに十分な厚みが必要なため、ダクトが狭くなってしまう。特に、分散配置するとダクトの圧力損失が大幅に増大するため、所定の排気性能を確保するためには送風機の出力を上げねばならない。また、排気のガスによっては繊維のバインダーの劣化が著しく進行し、吸音性能が低下する。また、排気風によって繊維が飛散する。
B)ある程度の広いスペースが必要となるので、設置しにくい。
C)高価。
However, such a silencer has the following problems.
A) Since rock wool and glass wool need a sufficient thickness to absorb sound, the duct becomes narrow. In particular, since the pressure loss of the duct is greatly increased if the air is arranged in a distributed manner, the output of the blower must be increased in order to ensure a predetermined exhaust performance. In addition, depending on the exhaust gas, the fiber binder significantly deteriorates, and the sound absorption performance decreases. Further, the fibers are scattered by the exhaust air.
B) Since a certain amount of space is required, it is difficult to install.
C) Expensive.
また、特許文献1には、背後空気層による吸音を行う吸音装置において、音波の流動的な性質を利用することで、限られた厚さでありながら、両面からの吸音を低音域まで行うことができる吸音装置が記載されている。この吸音装置(吸音パネル)は、金属繊維材料を圧縮成形した一対の板状吸音材101、103でもって、アルミニウム板102が挟まれている。この吸音構造では、金属繊維シートでコルゲート形状板を挟み込んでいる。これにより、両面から吸音できる構造としており、音響的な仕切りや両面から入射する騒音の吸音板に好適とされている。
しかし、この特許文献1に記載の吸音パネルを、工場の排気ダクトや、機械の排気ダクトなどの空気の流れがあるところから発生する騒音対策に使うべく流れに対して平行に置いた場合、吸音効果は発揮するかもしれないが、側面部分が流れに対して大きな抵抗になってしまう。そのため、排気の機能が損なわれる。
However, if the sound absorbing panel described in
本発明は、以上で述べたような従来の吸音構造の問題点を解消し、流れの抵抗が小さく、広範囲の周波数の吸音性能に優れ、劣化もしにくく、軽量な、流れの中に設置される吸音構造体を提供することを目的とする。 The present invention eliminates the problems of the conventional sound absorbing structure as described above, has low flow resistance, excellent sound absorption performance over a wide range of frequencies, is hardly deteriorated, and is installed in a lightweight flow. An object is to provide a sound absorbing structure.
本発明は、
(1)コルゲート形状の芯材の両面と少なくとも1つの側面に金属繊維シート材が取り付けられていて、該金属繊維シート材は該芯材の両面に密着し、該金属繊維シート材が存在する該芯材の側面側において、該金属繊維シート材の断面形状が半円状、半楕円状、片側テーパーまたは両側テーパーであり、かつ該断面形状を有する側面側が流れの上流側に向けて設置されて用いられることを特徴とする吸音構造体、
(2)前記芯材のコルゲート状の山高さが徐変することにより、幅が徐変していることを特徴とする、(1)項に記載の吸音構造体、
(3)芯材が、幹と枝から成る形状であって、該芯材の幹の少なくとも一方の先端および枝先端に該金属繊維シート材が密着して取り付けられて、該金属繊維シート材が該芯材を囲み、該金属繊維シート材が密着した該枝の先端側において、該金属繊維シート材の断面形状が半円、半楕円、片側テーパーまたは両側テーパーであり、かつ該断面形状を有する先端側が流れの上流側に向けて設置されて用いられることを特徴とする吸音構造体、
(4)前記芯材の枝部分の長さが徐変することにより、幅が徐変していることを特徴とする、(3)項に記載の吸音構造体、
(5)前記芯材の幹がコルゲート状になっていることにより、前記金属繊維シート材と前記芯材の幹との距離が複数種類あることを特徴とする、(3)項に記載の吸音構造体、
(6)前記金属繊維シート材の材質がアルミニウムあるいはアルミニウム合金で、それらをシート状に成形後、焼結して一体化したものを使用することを特徴とする、(1)〜(5)のいずれか1項に記載の吸音構造体、および
(7)(1)〜(6)のいずれか1項に記載の吸音構造体が、金属繊維シート材のある平面が流れ方向と略平行となるように、間隔をおいて、流れを有する開口部に配置されていることを特徴とする吸音装置、
を提供するものである。
本発明において、流れとは、空気や各種排気ガスなどの気体の流れを意味するが、ミストなどの少量の液体または細かい粒子などの固体を含むものであっても良い。
The present invention
(1) The metal fiber sheet material is attached to both surfaces and at least one side surface of the corrugated core material, the metal fiber sheet material is in close contact with both surfaces of the core material, and the metal fiber sheet material is present. On the side surface side of the core material, the cross-sectional shape of the metal fiber sheet material is semicircular, semi-elliptical, one-side tapered or both-side tapered, and the side surface having the cross-sectional shape is installed toward the upstream side of the flow A sound-absorbing structure characterized by being used;
(2) The sound absorbing structure according to (1), wherein the corrugated peak height of the core material is gradually changed, whereby the width is gradually changed.
(3) The core material has a shape composed of a trunk and a branch, and the metal fiber sheet material is attached in close contact with at least one tip and a branch tip of the trunk of the core material. The cross-sectional shape of the metal fiber sheet material is a semicircle, a semi-ellipse, a one-side taper, or a both-side taper at the tip side of the branch that surrounds the core material and the metal fiber sheet material is in close contact, and has the cross-sectional shape. A sound absorbing structure characterized in that the tip side is installed and used toward the upstream side of the flow;
(4) The sound absorbing structure according to item (3), wherein the width of the branch portion of the core material is gradually changed, whereby the width is gradually changed.
(5) The sound absorption according to (3), wherein the core material has a corrugated shape, so that there are a plurality of distances between the metal fiber sheet material and the core material trunk. Structure,
(6) The material of the metal fiber sheet material is aluminum or an aluminum alloy, and after molding them into a sheet shape, a sintered and integrated material is used. (1) to (5) The sound absorbing structure according to any one of the above items and the sound absorbing structure according to any one of (7) (1) to (6), the plane on which the metal fiber sheet material is present is substantially parallel to the flow direction. Sound absorbing device, wherein the sound absorbing device is arranged in an opening having a flow at an interval,
Is to provide.
In the present invention, the flow means a flow of gas such as air or various exhaust gases, but may include a small amount of liquid such as mist or a solid such as fine particles.
本発明による吸音構造体によれば、流れの上流側の端部形状を抵抗が小さいものにしているので流れを阻害しない。また、表面の金属繊維シート材と芯材の距離を複数種類にすれば、広範囲の周波数を吸音することができる。また、吸音材として作用する金属繊維シート材であるので劣化もしにくく、特に、材質をアルミにすれば耐食性に優れて軽量な吸音構造体とすることができる。また、このような吸音構造体により、排気口などの流れを有する開口部に設置するのに好適な吸音装置を提供することができる。 According to the sound absorbing structure of the present invention, the end shape on the upstream side of the flow is made to have a small resistance, so that the flow is not hindered. Further, if a plurality of distances between the metal fiber sheet material and the core material on the surface are used, a wide range of frequencies can be absorbed. Further, since it is a metal fiber sheet material that acts as a sound absorbing material, it is not easily deteriorated. In particular, if the material is aluminum, a lightweight sound absorbing structure with excellent corrosion resistance can be obtained. In addition, such a sound absorbing structure can provide a sound absorbing device suitable for installation in an opening having a flow such as an exhaust port.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の実施態様で記す材料、構成、数値は例示であって、適宜変更できる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the materials, configurations, and numerical values described in the following embodiments are examples and can be changed as appropriate.
図1(a)は、本発明の吸音構造体の第1実施形態の一実施態様の全体斜視図を、図2は、その断面図を示すものである。吸音構造体1は、主に、コルゲート状芯材2、金属繊維シート材3から構成されており、金属繊維シート材3がコルゲート状芯材2を囲んでいて、シート材3とコルゲート状芯材の両面2a、2bおよび一方の側面2cは密着している構造となっている。ここで、コルゲート状芯材の両面とは、長手方向に断続的に連なった平面により形成された2面を言う。また、コルゲート状芯材の側面とは、コルゲートの端部の短手方向の平面をいう。図1(b)は芯材2を示す斜視図であり、芯材2は厚さ2mmのアルミニウム板を、コルゲート状に形成したものである。図1(c)は金属繊維シート材3を示す斜視図であり、金属繊維シート材3は、径100μm前後の細い繊維をシート状に成形し圧延して厚さ約1mmとしている。吸音構造体の全体寸法としては、幅85mm、長さ500mm、高さ250mm、である。吸音構造体の少なくとも流れの上流側に向いている部分4のシート材3の断面は、図1及び図2に示されるような半円状に限定されるものではなく、半楕円状あるいは片側テーパーあるいは両側テーパーであっても良い。これらの形状を有することで、本実施形態の吸音構造体は、排気口などに配置された際にも流れを阻害せず、そのため排気機能を阻害しない。
図3(a)は、本発明の吸音構造体の第1実施形態の変形実施態様の全体斜視図、図3(b)はこの芯材2を示す斜視図、図3(c)はこの金属繊維シート材3を示す斜視図である。吸音構造体の少なくとも流れの上流側に向いている部分4のシート材3の断面は、両側テーパーとなっている。
Fig.1 (a) shows the whole perspective view of one implementation of 1st Embodiment of the sound-absorbing structure of this invention, FIG. 2 shows the sectional drawing. The
3A is an overall perspective view of a modified embodiment of the first embodiment of the sound absorbing structure of the present invention, FIG. 3B is a perspective view showing the
第1実施形態の発明によれば、コルゲートの山高さ、すなわち、表面の金属繊維シート材3と芯材2のコルゲートの距離によって決まる周波数の騒音を吸音することができる。流れの上流側は流れを阻害しない形状になっていて抵抗が小さい。そのため、排気機能を阻害しない。吸音性能を発揮する吸音部分が金属繊維なので劣化による吸音性能の低下が無く、繊維の飛散も無い。
なお、表面の金属繊維シート材3と背後の芯材2との距離は、吸音したい音の周波数をもとに、若干の補正値が加味されて決められる。
According to the first embodiment of the present invention, it is possible to absorb noise having a frequency determined by the height of the corrugated peak, that is, the distance between the corrugated
Note that the distance between the metal
図4は、本発明の吸音構造体の第2実施形態の断面図を示すものである。図4(a)は芯材2のコルゲート形状の山高さ5が、流れの上流側に向いている部分4の側の一端から他端に向かって徐々に大きくなっている態様を示している。図4(b)は芯材2のコルゲート形状の山高さが、流れの上流側に向いている部分4の側の一端から他端に向かって徐々に小さくなっている態様を示している。これらにより、芯材のコルゲート状の山高さ5が徐変することにより、幅が徐変し、表面の金属繊維シート材3と芯材2のコルゲートとの間の距離が複数種類存在することになり、より広い周波数範囲の騒音を吸音することができる。これ以外の構造、材料等については、第1実施形態と同様である。
第2実施形態の発明によれば、複数の周波数の騒音を吸音できる。その上、幅が徐々に変化するだけなので流れを阻害しない。そのため、排気機能を阻害しない。
FIG. 4 shows a sectional view of a second embodiment of the sound absorbing structure of the present invention. FIG. 4A shows a mode in which the
According to the invention of the second embodiment, it is possible to absorb noise of a plurality of frequencies. In addition, the flow is not disturbed because the width only changes gradually. Therefore, the exhaust function is not hindered.
図5(a)は、本発明の吸音構造体の第3実施形態の一実施態様の全体斜視図を、図6は、その断面図を示すものである。吸音構造体1は、主に、幹材11と枝材12からなる芯材2、金属繊維シート材3から構成されており、金属繊維シート材3が芯材2を囲んでいて、シート材3と芯材2の枝材12先端および枝材12の一方の先端とは密着している構造となっている。図5(b)は芯材2を示す斜視図であり、厚さ2mmのアルミ板を組み合わせたものである。図5(c)は金属繊維シート材3を示す斜視図であり、金属繊維シート材3は、径100μm前後の細い繊維をシート状に成形し圧延して厚さ約1mmとしている。吸音構造体1の全体寸法としては、幅85mm、長さ500mm、高さ250mm、である。吸音構造体1の少なくとも流れの上流側に向いている部分4のシート材3断面は、図5及び図6に示されるような半円状に限定されるものではなく、半楕円状あるいは片側テーパーあるいは両側テーパーであっても良い。これらの形状を有することで、本実施形態の吸音構造体は、排気口などに配置された際にも流れを阻害せず、そのため排気機能を阻害しない。
図7(a)は、本発明の吸音構造体の第3実施形態の変形実施態様の全体斜視図、図7(b)はこの芯材2を示す斜視図、図7(c)はこの金属繊維シート材3を示す斜視図である。吸音構造体の少なくとも流れの上流側に向いている部分4のシート材3の断面は、両側テーパーとなっている。
第3実施形態の発明によれば、第1および第2実施形態の発明に比べて、同じ幅でもより高い周波数領域の騒音を吸音することができる。
Fig.5 (a) shows the whole perspective view of one implementation of 3rd Embodiment of the sound-absorbing structure of this invention, FIG. 6 shows the sectional drawing. The
FIG. 7A is an overall perspective view of a modified embodiment of the third embodiment of the sound absorbing structure of the present invention, FIG. 7B is a perspective view showing the
According to the invention of the third embodiment, noise in a higher frequency region can be absorbed even with the same width as compared with the inventions of the first and second embodiments.
図8は、本発明の吸音構造体の第4実施形態の断面図を示すものである。図8(a)は芯材2の枝12部分の長さが、流れの上流側に向いている部分4の側の一端から他端に向かって徐々に大きくなっている。図8(b)は芯材2の枝12部分の長さが、流れの上流側に向いている部分4の側の一端から他端に向かって徐々に小さくなっている。これらにより、芯材の枝部分の長さが徐変することにより、幅が徐変し、表面の金属繊維シート材と芯材のコルゲートの距離が複数種類存在することになり、より広い周波数範囲の騒音を吸音することができる。
第4実施形態の発明によれば、複数の周波数の騒音を吸音できる。その上、幅が徐々に変化するだけなので流れを阻害しない。そのため、排気機能を阻害しない。
FIG. 8 shows a sectional view of a fourth embodiment of the sound absorbing structure of the present invention. In FIG. 8A, the length of the
According to the fourth embodiment, it is possible to absorb noise of a plurality of frequencies. In addition, the flow is not disturbed because the width only changes gradually. Therefore, the exhaust function is not hindered.
図9は、本発明の吸音構造体の第5実施形態の断面図を示すものである。芯材2の幹11部分がコルゲート状になっていて、その屈曲位置に枝材12が取り付いている。これにより、表面の金属繊維シート材3と芯材2のコルゲートの距離が複数種類存在することになり、より広い周波数範囲の騒音を吸音することができる。また、吸音構造体1の幅が変わらないので流れ抵抗を増加させることが無い。
第5実施形態の発明によれば、流れ抵抗を増加させること無く、任意の複数の周波数の騒音を効果的に吸音できる。
FIG. 9 shows a cross-sectional view of a fifth embodiment of the sound absorbing structure of the present invention. The
According to the fifth embodiment of the present invention, it is possible to effectively absorb noise having a plurality of frequencies without increasing the flow resistance.
また、本発明の吸音構造体の第6実施形態は、金属繊維シート材の材質をアルミニウムあるいはアルミニウム合金とし、それらをシート状に成形後、加熱することで焼結して一体化したものを使用している。
よって、第6実施形態の発明によれば、軽量で耐食性に優れる吸音構造体とすることができる。
In addition, the sixth embodiment of the sound absorbing structure of the present invention uses a metal fiber sheet material made of aluminum or an aluminum alloy, formed into a sheet shape, and then sintered and integrated by heating. is doing.
Therefore, according to the invention of the sixth embodiment, it is possible to obtain a sound absorbing structure that is lightweight and excellent in corrosion resistance.
図10は、本発明の第7実施形態の吸音装置の全体斜視図を示すもので、本発明の吸音構造体1を排気口21などの内部に流れを有する開口部に設置した吸音装置の例である。吸音構造体1は金属繊維シート材のある平面が矢印で示す流れ方向と平行となるように、間隔をおいて配置されているので、空気などの流れはその間を通る。また、吸音構造体1の端部のうち、金属繊維シート材断面が半円あるいは半楕円あるいは片側テーパーあるいは両側テーパーになっている方を流れの上流側に向けて設置することで、流れを阻害せず、排気機能を阻害しない。
よって、第7実施形態の発明によれば、流れの抵抗が小さく、広範囲の周波数の吸音性能に優れ、劣化もしにくい、軽量な、吸音装置を提供することができる。
FIG. 10 shows an overall perspective view of the sound absorbing device according to the seventh embodiment of the present invention, and an example of the sound absorbing device in which the
Therefore, according to the seventh embodiment of the present invention, it is possible to provide a lightweight sound absorbing device that has a small flow resistance, is excellent in sound absorbing performance over a wide range of frequencies, and does not easily deteriorate.
上記の実施態様では、芯材2は、金属板を曲げ成形したものを組み合わせて製作したが、金属繊維シート材を支えて取付けられることに耐えられるものであれば、材質はどのような金属でも、あるいは樹脂製でもかまわない。また、アルミの押出し材などの一体構造でも、複数部品を組み合わせた構造でもかまわない。
In the above embodiment, the
本発明に用いられる金属繊維シート材3には、アルミ繊維焼結不織布を好適に用いることができる。金属繊維シート材の空隙率は好ましくは20〜50%の範囲内である。また、単位面積当たりの質量(目付け量)は好ましくは500〜3000g/m2の範囲内である。このような好ましい条件を満たすアルミ繊維焼結不織布としては、例えば、「フルポーラス」(登録商標、古河スカイ株式会社製)などを挙げることができる。
As the metal
また、金属繊維シート材3は、と芯材2の接合はどのような方法でも良く、例えば同じ材質の金属同士ならスポット溶接でも良いし、リベット止めでも、接着剤で接合してもかまわない。ただし、芯材2と金属繊維シート材3の排気口などの設置場所における流れや環境による劣化に耐えることが必要である。そのために金属繊維に吸音性能が低下しない範囲で塗装したり、耐食性の皮膜を付与することができる。金属繊維シート材3や芯材2がアルミニウムあるいはアルミニウム合金の場合は、表面にアルマイトやベーマイト処理を施して耐食性を向上させることができる。また、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の材質は、量産性、加工性、吸音性能などを考慮して決定されるのが望ましい。
Further, the metal
表1は、上記本発明の第1〜第6の実施形態の構造体と従来の吸音構造体について、吸音性能、流れ抵抗、発塵性、対劣化、低コスト、省スペース、軽量性、の各項目について比較評価を示すものである。ここで、
なお、従来例としては、従来例1としてはグラスウールの吸音形、従来例2としてはリアクティーブ形(ヘルムホルツ共鳴器)、従来例3としてはアクティーブ形(スピーカ逆位相打消し構造)、従来例4として特開2001−166780号公報(表1、「文献1」とする)に記載の吸音パネルと対比した。
また、本発明の吸音構造体はいずれも、流れの上流側に向いている部分のシート材の断面(表1では「端形状」)は、両側テーパーのものを対象とした
また、表1で、
◎は、従来例のうちの従来例4すなわち文献1の吸音パネルを基準として、これよりも明らかに優れているものに対する評価結果、
○は、従来例4すなわち文献1の吸音パネルを基準として、これとほぼ同等と考えられるものに対する評価結果、
×は、従来例4すなわち文献1の吸音パネルを基準として、これよりも明らかに劣るものに対する評価結果、
をそれぞれ示す。
ただし、「流れ抵抗」の評価については、吸音レベルの大小ではなく、より広い周波数が吸音できる、などの質的な優劣を評価基準とした。また、評価項目のうちの「流れ抵抗」のみ、従来例2のリアクティーブ型を評価の基準とした。
Table 1 shows the sound absorption performance, flow resistance, dust generation, anti-deterioration, low cost, space saving, and lightness of the structures of the first to sixth embodiments of the present invention and the conventional sound absorbing structures. A comparative evaluation is shown for each item. here,
As a conventional example, the conventional example 1 is a glass wool sound absorbing type, the conventional example 2 is a reactive type (Helmholtz resonator), the conventional example 3 is an active type (speaker antiphase canceling structure), and the conventional example 4 is used. As a sound absorbing panel described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-166780 (referred to as “
In addition, in each of the sound absorbing structures of the present invention, the cross section of the sheet material at the portion facing the upstream side of the flow (“end shape” in Table 1) is for a taper on both sides. ,
◎ is the result of evaluation of the conventional example 4 of the conventional examples, that is, the evaluation results for those clearly superior to this, based on the sound absorbing panel of
○ is the evaluation result for what is considered to be almost equivalent to the sound absorption panel of Conventional Example 4, that is,
X is the evaluation result for the example 4 that is clearly inferior to this with reference to the sound absorption panel of Conventional Example 4, that is,
Respectively.
However, the evaluation of “flow resistance” was based on qualitative superiority or inferiority such that a wider frequency can be absorbed rather than the sound absorption level. In addition, only the “flow resistance” of the evaluation items was based on the reactive type of Conventional Example 2 as the evaluation standard.
表1に示されるとおり、従来例の吸音構造体は上記の評価のうち、少なくとも一つは評価項目に×があるのに対し、本発明の吸音構造体はいずれも、すべての評価を満足し、優れた吸音構造体である。 As shown in Table 1, the sound absorbing structure of the conventional example has x in the evaluation items among the above evaluations, while the sound absorbing structure of the present invention satisfies all the evaluations. It is an excellent sound absorbing structure.
1 吸音構造体
2 芯材
3 金属繊維シート材
4 流れの上流側に向いている部分
5 コルゲート形状の山高さ
11 幹材
12 枝材
21 排気口
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