JP2009282155A - Method and device for reducing ultra-low frequency sound transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、常時開放した超低周波防音ハウスの開口から超低周波音が漏れるのを抑制する超低周波音透過低減方法と、常時開放した超低周波防音ハウスと超低周波音用リアクタンス型消音器とを備えた超低周波音透過低減装置に関する。 The present invention relates to an ultra-low frequency sound transmission reduction method that suppresses leakage of ultra-low frequency sound from an opening of an always-open ultra-low frequency soundproof house, an ultra-low frequency soundproof house that is always open, and a reactance type for ultra-low frequency sound. The present invention relates to an ultra-low frequency sound transmission reducing device including a silencer.
近年、騒音が重大な環境問題の1つであるとの認識が社会的に浸透してきている。そしてこれに符合するかのように、現在都道府県条例などの規制も厳しいものになってきている。 In recent years, the perception that noise is one of the serious environmental problems has become popular. And as if this agrees, regulations such as prefectural ordinances are now becoming stricter.
例えば人口の密集した都市等で工事を行うと、それに伴って発生する騒音が容赦なく住民の生活の場を襲い、甚大な影響を及ぼす。場合によっては住民に健康にまで影響することすらある。このため、人口密集地で工事を行うときには施工技術だけでなく、現場での騒音対策がきわめて重要な課題となる。 For example, when construction is carried out in a densely populated city, the noise that accompanies it will mercilessly hit the place of the residents' lives and have a profound effect. In some cases, even the residents can be affected. For this reason, when working in a densely populated area, not only construction techniques but also on-site noise countermeasures are extremely important issues.
中でも、道路工事、地下鉄工事等においては掘削を伴い、これによって発生した泥水中の土砂(Gravel)等と水を分離する必要があり、両者を分離する振動ふるい機(Vibration sieve)が多用されている。この振動ふるい機は、多くは円筒状のふるいで土砂等と水との分離を行うもので、機械的騒音と、振動、及びこの振動に由来する超低周波音(Super
low frequency sound)を発生する。なお、この超低周波音は人間の可聴音域の下限である20Hz以下の音のことであり、人間の耳には聞こえないきわめて低い周波数の音波である。
In particular, road construction and subway construction are accompanied by excavation, and it is necessary to separate the water from the mud generated in the mud (Gravel). Vibration sieves are often used to separate the two. Yes. This vibration sieving machine is a cylindrical sieve that separates sediments and water from water. Mechanical noise, vibration, and super-low frequency sound (Super)
low frequency sound). The ultra-low frequency sound is a sound of 20 Hz or less which is the lower limit of the human audible range, and is a very low frequency sound wave that cannot be heard by the human ear.
振動ふるい機は1000rpm程度の回転を利用した振動で脱水を行うため、この振動が原因となる20Hz以下、多くは16Hz〜17Hz前後の音を発生する。これにより、この超低周波音が住宅に伝搬し、家屋の窓ガラスや建具などを振動させて二次的な騒音を発生させ、騒音問題を起したり、頭痛、めまい、吐き気などの生理的な影響を引き起こしたりすることがある。 Since the vibration sieve machine performs dehydration by vibration using rotation of about 1000 rpm, it generates a sound of 20 Hz or less, most of which is around 16 Hz to 17 Hz due to this vibration. As a result, this ultra-low frequency sound propagates to the house and vibrates the window glass and fittings of the house to generate secondary noise, causing noise problems and physiological problems such as headache, dizziness and nausea. May cause negative effects.
従って、振動ふるい機を設置するときには、地上に設けた超低周波防音ハウス(Super low frequency soundproof house)の内部に設置することが多く行われている。この超低周波防音ハウスの防音壁は鉄筋コンクリート壁や、コンクリートブロックを積んだものであり、掘削で発生した土砂等はコンベアなどで地上に搬送され、超低周波防音ハウス内で分離作業が行われることによって、超低周波音が外部に漏れないように対策されている。 Therefore, when installing a vibration sieving machine, it is often installed inside a super low frequency soundproof house provided on the ground. The soundproof wall of this ultra low frequency soundproof house is made of reinforced concrete walls or concrete blocks, and the earth and sand generated by excavation is transported to the ground by a conveyor etc. and separated in the ultra low frequency soundproof house. Therefore, measures are taken to prevent the very low frequency sound from leaking outside.
しかし、この超低周波防音ハウスは、1KHz〜10KHzの騒音については効果を有するものの、5Hz〜20Hzの超低周波騒音については、その伝搬を抑制することができないし、超低周波防音ハウスには土砂を搬送するための開口部(Opening)を設けざるをえないため、この常時開放した開口部を通して超低周波音が漏れて問題になっていた。 However, although this ultra-low frequency soundproof house is effective for noise of 1 KHz to 10 KHz, propagation of ultra-low frequency noise of 5 Hz to 20 Hz cannot be suppressed. Since it was necessary to provide an opening for transporting earth and sand, very low frequency sound leaked through this constantly open opening, which was a problem.
そこで、超低周波音を消音するためにヘルムホルツ共鳴器を設けた吸音壁を用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、1/4波長吸音レゾネータを配設することも提案されている(例えば、特許文献2参照)。さらに、防音ハウス内に複数の振動ふるい機を設置して、互いの振動ふるい機が発するそれぞれの超低周波音で互いに減衰させることも提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Thus, it has been proposed to use a sound absorbing wall provided with a Helmholtz resonator to mute the very low frequency sound (see, for example, Patent Document 1). In addition, it has also been proposed to arrange a quarter-wave sound absorbing resonator (see, for example, Patent Document 2). Furthermore, it has also been proposed to install a plurality of vibrating screens in the soundproof house and attenuate each other with the respective ultra-low frequency sounds generated by the vibrating screens (see, for example, Patent Document 3).
このほか超低周波音ではないが、車両の遮音構造を振動モデル(マスバネモデル)として解析し、共振周波数以上の周波数領域の音に対して遮音壁を構成することが提案されている(例えば、特許文献4参照)。 In addition to this, it is proposed that the sound insulation structure of a vehicle is analyzed as a vibration model (mass spring model) and a sound insulation wall is constructed for sound in a frequency region above the resonance frequency, although it is not an ultra-low frequency sound (for example, patents) Reference 4).
また、本出願人らは既に防音ハウスに消音機構を装着した超低周波音透過低減装置を提案している(特許文献5参照)。この防音ハウスの超低周波音が通過する開口に消音機構を設け、基端を開口に連結すると共に先端に向けて拡開した連通管と、連通管の周面にスリットを介して連通した共振管を設けたものである。連通管を拡開したことによって、ヘルムホルツ共鳴器として機能する共振管による消音効果と、拡開状とした連通管の消音効果との相乗効果によって開口を通過する超低周波音の指向特性に影響を与えて消音しやすくすることができるものである。 The present applicants have already proposed an ultra-low frequency sound transmission reducing device in which a sound deadening mechanism is mounted on a soundproof house (see Patent Document 5). This soundproof house has a sound deadening mechanism in the opening through which the ultra-low frequency sound passes, connecting the base end to the opening and expanding toward the tip, and the resonance connected to the peripheral surface of the communication pipe through the slit A tube is provided. The expansion of the communication pipe affects the directivity characteristics of ultra-low-frequency sound passing through the opening due to the synergistic effect of the silencing effect of the resonant pipe functioning as a Helmholtz resonator and the expansion effect of the expanded communication pipe It can be made easy to mute by giving.
なお、超低周波音を吸音作用だけで消音できるような材料はなく、本出願人の1人も、鉄板層の下面に打設した鉄筋コンクリート層と、この鉄筋コンクリート層の下面に、空気層を介して設けた吸音層とを備えた防音パネルを提案している(特許文献6)。しかし、このようなノーメディア型消音構造の消音メカニズムはいまのところ十分に分かっていない。 In addition, there is no material that can mute the ultra-low frequency sound only by absorbing the sound, and one of the present applicants also has a reinforced concrete layer placed on the lower surface of the steel plate layer and an air layer on the lower surface of the reinforced concrete layer. A soundproof panel provided with a sound absorbing layer provided is proposed (Patent Document 6). However, the silencing mechanism of such a no-media type silencing structure is not yet fully understood.
特許文献1乃至3で開示されているように、超低周波音に対して、発生した超低周波音を減衰させるための防音壁や防音ハウスが提案されているが、防音ハウスには、その用途上、振動ふるい機によって分離した土砂等を排出するための常時開放した開口が必要であり、この開口から超低周波音が漏れるのが避けられない、という問題があった。
As disclosed in
特許文献4の技術は車両の遮音構造を解析したものであって、超低周波音透過低減装置に関する技術ではない。対面した開口による振動モデル(マスバネモデル)を提示し、共振周波数以上(例えば1KHz以上)の周波数領域の音に対して遮音壁としての機能をもたせることを開示する。しかし、この技術はエンジンなどから発生する騒音の低減を図るもので、この方法では20Hz以下を領域とする超低周波音を低減することはできない。超低周波音はこの遮音壁を透過する。 The technique of Patent Document 4 is an analysis of a sound insulation structure of a vehicle, and is not a technique related to an ultra-low frequency sound transmission reduction device. A vibration model (mass spring model) with an opening facing each other is presented, and it is disclosed to provide a function as a sound insulation wall for sound in a frequency region above the resonance frequency (for example, 1 KHz or more). However, this technique is intended to reduce noise generated from an engine or the like, and with this method, it is not possible to reduce very low frequency sound having an area of 20 Hz or less. Ultra-low frequency sound passes through this sound insulation wall.
この点、本出願人らによって提案された特許文献5の超低周波音透過低減装置は従来の防音ハウスと比較して超低周波音の漏洩防止に大きく貢献するものである。しかし、共振管等の構造が複雑であり、より簡単な構造で更なる超低周波音の漏洩防止が行える超低周波防音ハウスの開発に期待が寄せられていた。 In this regard, the ultra-low frequency sound transmission reducing device of Patent Document 5 proposed by the present applicants greatly contributes to prevention of leakage of ultra-low frequency sound as compared with a conventional soundproof house. However, since the structure of the resonance tube and the like is complicated, there has been an expectation for the development of an ultra-low frequency soundproof house that can prevent leakage of ultra-low frequency sound with a simpler structure.
また、特許文献6のようなノーメディア型消音構造の防音パネルは、開口が存在する場合にはこの開口から超低周波音が透過し、これには別途対策が必要になる。このように開口がある場合遮音だけでは十分ではないし、またノーメディア型消音構造の消音原理自体も詳細には分かっていないため、今後更なる超低周波音の低減を図るには新たな超低周波音透過低減方法と、超低周波防音ハウスが望まれる。 In addition, in a soundproof panel having a no-media type silencing structure as in Patent Document 6, if there is an opening, ultra-low frequency sound is transmitted through this opening, and a separate measure is required for this. In this way, if there is an opening, sound insulation alone is not enough, and since the silencing principle itself of the no-media type silencing structure is not known in detail, a new ultra-low frequency is required to further reduce the ultra-low frequency sound in the future. A low frequency sound transmission reduction method and a very low frequency soundproof house are desired.
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、常時開放した超低周波防音ハウスの開口から超低周波音が漏れるのを抑制する超低周波音透過低減方法と、常時開放した超低周波防音ハウスの開口から超低周波音が漏れるのを抑制できる超低周波音透過低減装置を提供することを目的とする。 The present invention is for solving such a problem, and an ultra-low frequency sound transmission reducing method for suppressing leakage of ultra-low frequency sound from the opening of an ultra-low frequency soundproof house that is always open, and an always open circuit. An object of the present invention is to provide an ultra-low frequency sound transmission reducing device capable of suppressing leakage of ultra-low frequency sound from an opening of an ultra-low frequency soundproof house.
本発明は、音源を超低周波防音ハウスで覆い、音源を超低周波防音ハウスで覆い、超低周波防音ハウスの常時開放した開口に超低周波音用リアクタンス型消音器を設置して開口から外部に放射される超低周波音を低減する超低周波音透過低減方法であって、
超低周波音用リアクタンス型消音器の入口部と出口部のぬれぶち長さに比例して音響境界層を発達させ、このぬれぶち長さに比例した音響インピーダンスのみかけの抵抗成分を増加し、音響エネルギーを熱エネルギーに変換して超低周波音を低減することを特徴とする。
The present invention covers a sound source with an ultra-low frequency soundproof house, covers the sound source with an ultra-low frequency soundproof house, and installs a reactance silencer for ultra-low frequency sound from the opening in the normally open opening of the ultra-low frequency soundproof house. An ultra-low frequency sound transmission reduction method for reducing ultra-low frequency sound radiated to the outside,
Develop an acoustic boundary layer in proportion to the wetting length of the inlet and outlet of the reactance silencer for ultra-low frequency sound, and increase the apparent resistance component of the acoustic impedance proportional to this wetting length, It is characterized by reducing the ultra-low frequency sound by converting acoustic energy into thermal energy.
また、本発明の超低周波音透過低減装置は、音源を覆う超低周波防音ハウスと、超低周波防音ハウスの常時開放した開口に設けられた超低周波音用リアクタンス型消音器とを備え、開口から外界に放射される超低周波音を低減する超低周波音透過低減装置であって、超低周波音用リアクタンス型消音器が音響インピーダンスのみかけの抵抗成分と比例させた所定長さのぬれぶち長さを有する入口部と出口部を備え、ぬれぶち長さに比例して音響境界層を発達させてみかけの抵抗成分を増加し、音響エネルギーを熱エネルギーに変換して超低周波音を低減することを特徴とする。 The ultra-low frequency sound transmission reducing device of the present invention includes an ultra-low frequency soundproof house that covers a sound source, and a reactance silencer for ultra-low frequency sound that is provided in an always open opening of the ultralow frequency soundproof house. An ultra-low-frequency sound transmission reducing device that reduces ultra-low-frequency sound radiated from the opening to the outside. The reactance silencer for ultra-low-frequency sound has a predetermined length proportional to the apparent resistance component of the acoustic impedance. It has an entrance part and an exit part with a wet wetting length, develops an acoustic boundary layer in proportion to the wetting length, increases the apparent resistance component, converts the acoustic energy into thermal energy, and converts it into an ultra low frequency It is characterized by reducing sound waves.
本発明の超低周波音透過低減方法と超低周波音透過低減装置によれば、超低周波音用リアクタンス型消音器の入口部と出口部のぬれぶち長さに比例して音響境界層を発達させ、これによって音響境界層の剥離と再付着の頻度を増して音響インピーダンスのみかけの抵抗成分を増加し、このみかけの抵抗成分によって音響エネルギーの一部を熱エネルギーに変換し、常時開放した超低周波防音ハウスの開口から超低周波音が漏れるのを抑制する。 According to the ultra-low-frequency sound transmission reduction method and the ultra-low-frequency sound transmission reduction device of the present invention, the acoustic boundary layer is formed in proportion to the wetting length of the entrance and exit of the reactance silencer for ultra-low frequency sound. This increases the frequency of acoustic boundary layer separation and reattachment, thereby increasing the apparent resistance component of the acoustic impedance. By this apparent resistance component, a part of the acoustic energy is converted into thermal energy, which is always open. Suppresses the leakage of ultra-low frequency sound from the opening of the ultra-low frequency soundproof house.
本発明の第1の形態は、音源を超低周波防音ハウスで覆い、超低周波防音ハウスの常時開放した開口に超低周波音用リアクタンス型消音器を設置して開口から外部に放射される超低周波音を低減する超低周波音透過低減方法であって、超低周波音用リアクタンス型消音器の入口部と出口部のぬれぶち長さに比例して音響境界層を発達させ、このぬれぶち長さに比例した音響インピーダンスのみかけの抵抗成分を増加し、音響エネルギーを熱エネルギーに変換して超低周波音を低減することを特徴とする超低周波音透過低減方法である。 In the first embodiment of the present invention, a sound source is covered with an ultra-low frequency soundproof house, and a reactance silencer for ultra-low frequency sound is installed in an always open opening of the ultra-low frequency soundproof house to be radiated from the opening to the outside. An ultra-low-frequency sound transmission reduction method for reducing ultra-low-frequency sound, which develops an acoustic boundary layer in proportion to the wetting length of the entrance and exit of a reactance silencer for ultra-low frequency sound, An ultra-low-frequency sound transmission reduction method characterized by increasing an apparent resistance component proportional to the wet blot length and converting acoustic energy into thermal energy to reduce ultra-low frequency sound.
この構成によって、超低周波音用リアクタンス型消音器の入口部と出口部のぬれぶち長さに比例して音響境界層を発達させ、これによって音響境界層の剥離と再付着の頻度を増して音響インピーダンスのみかけの抵抗成分を増加し、このみかけの抵抗成分によって音響エネルギーの一部を熱エネルギーに変換し、常時開放した超低周波防音ハウスの開口から超低周波音が漏れるのを抑制することが可能になる。 With this configuration, an acoustic boundary layer is developed in proportion to the wetted length of the inlet and outlet of the reactance silencer for ultra-low frequency sound, thereby increasing the frequency of separation and reattachment of the acoustic boundary layer. The apparent resistance component of the acoustic impedance is increased, and a part of the acoustic energy is converted into thermal energy by this apparent resistance component, thereby suppressing the leakage of ultra-low frequency sound from the opening of the ultra-low frequency soundproof house that is always open. It becomes possible.
本発明の第2の形態は、第1の形態に従属する構成であって、超低周波音用リアクタンス型消音器が入口部と出口部の間に長手方向と垂直な方向に膨張する空洞部を有し、ぬれぶち長さを増したときに、空洞部の垂直方向の空洞幅を増加することでリアクタンス成分を減少させ、音響エネルギーの一部を熱エネルギーに変換して超低周波音を低減することを特徴とする超低周波音透過低減方法である。 A second aspect of the present invention is a configuration subordinate to the first aspect, and a cavity part in which a reactance silencer for ultra-low frequency sound expands in a direction perpendicular to the longitudinal direction between an inlet part and an outlet part. When wetting length is increased, the reactance component is decreased by increasing the vertical cavity width of the cavity, and a part of the acoustic energy is converted into thermal energy to produce ultra-low frequency sound. An ultra-low-frequency sound transmission reduction method characterized by reducing.
この構成によって、ぬれぶち長さを増加させたために音響エネルギーの損失量が減少するような場合も、空洞部の垂直方向の空洞幅を増加することでリアクタンス成分を減少させ、音響エネルギーの一部を熱エネルギーに変換し、常時開放した超低周波防音ハウスの開口から超低周波音が漏れるのを抑制することが可能になる。超低周波音用リアクタンス型消音器の長手方向の長さや、空洞部の空洞幅に制約があるとき、このサイズ内で大きな作用効果を得ることができる。 With this configuration, even when the amount of loss of acoustic energy decreases due to the increase of the wetting length, the reactance component is reduced by increasing the vertical cavity width of the cavity, and a part of the acoustic energy is reduced. It is possible to suppress the leakage of ultra-low frequency sound from the opening of the ultra-low frequency soundproof house that is always open. When there are restrictions on the length in the longitudinal direction of the reactance silencer for ultra-low frequency sound and the cavity width of the cavity, a large effect can be obtained within this size.
本発明の第3の形態は、第1又は第2の形態に従属する構成であって、超低周波音用リアクタンス型消音器が膨張型消音器であって、膨張によるリアクタンス成分の減少で超低周波音をさらに低減することを特徴とする超低周波音透過低減方法である。 A third aspect of the present invention is a configuration subordinate to the first or second aspect, wherein the reactance silencer for ultra-low frequency sound is an expansion silencer, and the reactance component is reduced due to expansion, and the super An ultra-low frequency sound transmission reduction method characterized by further reducing low frequency sound.
この構成によって、膨張によるリアクタンス成分の減少で音響エネルギーの損失量を増すことができる。 With this configuration, the loss amount of acoustic energy can be increased by reducing the reactance component due to expansion.
本発明の第4の形態は、第1又は第2の形態に従属する構成であって、超低周波音用リアクタンス型消音器が共鳴型消音器であって、位相干渉によるリアクタンス成分の減少で超低周波音をさらに低減することを特徴とする超低周波音透過低減方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, the reactance silencer for ultra low frequency sound is a resonance silencer, and the reactance component is reduced by phase interference. An ultra-low frequency sound transmission reduction method characterized by further reducing ultra-low frequency sound.
この構成によって、位相干渉によるリアクタンス成分の減少で音響エネルギーの損失量を増すことができる。 With this configuration, the loss amount of acoustic energy can be increased by reducing the reactance component due to phase interference.
本発明の第5の形態は、第1乃至第4の何れかの形態に従属する構成であって、音響インピーダンスのみかけの抵抗成分の増加で反射波を増し、該反射波によって超低周波防音ハウス内の定在波を弱めることを特徴とする超低周波音透過低減方法である。 The fifth aspect of the present invention is a configuration subordinate to any one of the first to fourth aspects, wherein the reflected wave is increased by an increase in the apparent resistance component of the acoustic impedance, and the very low frequency soundproofing is performed by the reflected wave. An ultra-low frequency sound transmission reduction method characterized by weakening standing waves in a house.
この構成によって、音響インピーダンスの不整合で反射波が増して定在波を弱め、常時開放した超低周波防音ハウスの開口から超低周波音が漏れるのを抑制することができる。 With this configuration, it is possible to suppress the leakage of the ultra-low frequency sound from the opening of the ultra-low frequency soundproof house that is always open because the reflected wave increases due to the mismatch of the acoustic impedance and weakens the standing wave.
本発明の第6の形態は、音源を覆う超低周波防音ハウスと、超低周波防音ハウスの常時開放した開口に設けられた超低周波音用リアクタンス型消音器とを備え、開口から外界に放射される超低周波音を低減する超低周波音透過低減装置であって、超低周波音用リアクタンス型消音器が音響インピーダンスのみかけの抵抗成分と比例させた所定長さのぬれぶち長さを有する入口部と出口部を備え、ぬれぶち長さに比例して音響境界層を発達させてみかけの抵抗成分を増加し、音響エネルギーを熱エネルギーに変換して超低周波音を低減することを特徴とする超低周波音透過低減装置である。 A sixth aspect of the present invention includes an ultra-low frequency soundproof house that covers a sound source, and a reactance silencer for ultra-low frequency sound that is provided in an always open opening of the ultralow frequency soundproof house. Ultra-low-frequency sound transmission reducing device that reduces radiated ultra-low frequency sound. Reactance-type silencer for ultra-low frequency sound has a predetermined length of wettability proportional to the apparent resistance component of acoustic impedance. It has an inlet part and an outlet part, and develops an acoustic boundary layer in proportion to the wetting length to increase the apparent resistance component and convert the acoustic energy into thermal energy to reduce ultra-low frequency sound. Is an ultra-low frequency sound transmission reducing device.
この構成によって、超低周波音用リアクタンス型消音器の入口部と出口部のぬれぶち長さに比例して音響境界層を発達させ、これによって音響境界層の剥離と再付着の頻度を増して音響インピーダンスのみかけの抵抗成分を増加し、この抵抗成分によって音響エネルギーの一部を熱エネルギーに変換し、常時開放した超低周波防音ハウスの開口から超低周波音が漏れるのを抑制することが可能になる。 With this configuration, an acoustic boundary layer is developed in proportion to the wetted length of the inlet and outlet of the reactance silencer for ultra-low frequency sound, thereby increasing the frequency of separation and reattachment of the acoustic boundary layer. The apparent resistance component of the acoustic impedance is increased, and a part of the acoustic energy is converted into thermal energy by this resistance component, thereby suppressing the leakage of the ultra-low frequency sound from the opening of the ultra-low frequency soundproof house that is always open. It becomes possible.
本発明の第7の形態は、第6の形態に従属する構成であって、超低周波音用リアクタンス型消音器が入口部と出口部の間に長手方向と垂直な方向に膨張する空洞部を有し、空洞部の垂直方向の空洞幅で音響インピーダンスのリアクタンス成分を減少させて超低周波音を低減することを特徴とする超低周波音透過低減装置である。 A seventh aspect of the present invention is a structure subordinate to the sixth aspect, in which a reactance silencer for very low frequency sound expands in a direction perpendicular to the longitudinal direction between an inlet portion and an outlet portion. And an ultra-low frequency sound transmission reducing device characterized in that the reactance component of the acoustic impedance is reduced by the cavity width in the vertical direction of the cavity to reduce the ultra-low frequency sound.
この構成によって、ぬれぶち長さを増加させたために音響エネルギーの損失量が減少するような場合も、空洞部の垂直方向の空洞幅を増加することでリアクタンス成分を減少させ、音響エネルギーの一部を熱エネルギーに変換し、常時開放した超低周波防音ハウスの開口から超低周波音が漏れるのを抑制することが可能になる。超低周波音用リアクタンス型消音器の長手方向の長さや、空洞部の空洞幅に制約があるとき、このサイズ内で大きな作用効果を得ることができる。 With this configuration, even when the amount of loss of acoustic energy decreases due to the increase of the wetting length, the reactance component is reduced by increasing the vertical cavity width of the cavity, and a part of the acoustic energy is reduced. It is possible to suppress the leakage of ultra-low frequency sound from the opening of the ultra-low frequency soundproof house that is always open. When there are restrictions on the length in the longitudinal direction of the reactance silencer for ultra-low frequency sound and the cavity width of the cavity, a large effect can be obtained within this size.
本発明の第8の形態は、第7の形態に従属する構成であって、超低周波音用リアクタンス型消音器が共鳴型消音器であって、空洞部の中を入口部と出口部が筒状体で連絡され、該筒状体には複数の孔が形成されて空洞部と連通していることを特徴とする超低周波音透過低減装置である。 An eighth aspect of the present invention is a configuration subordinate to the seventh aspect, wherein the reactance type silencer for ultra-low frequency sound is a resonance type silencer, and an inlet portion and an outlet portion are disposed in the hollow portion. An ultra-low frequency sound transmission reducing device characterized in that it is communicated by a tubular body, and a plurality of holes are formed in the tubular body and communicated with a cavity.
この構成によって、位相干渉によるリアクタンス成分の減少で音響エネルギーの損失量を増すことができる。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における超低周波音透過低減方法と超低周波防音ハウスについて説明する。実施の形態1の超低周波音透過低減装置は膨張型消音器の機能を備えたものである。図1(a)は本発明の実施の形態1におけ超低周波防音ハウスの基本構成とその超低周波音透過低減装置のモデルによる説明図、図1(b)は(a)の超低周波音透過低減装置の振動モデルを示す模式図、図2は超低周波防音ハウスの概観図、図3は実験用防音ハウス1aの斜視図、図4は本発明の実施の形態1におけ膨張型の実験用リアクタンス型消音器の斜視図、図5は振動ふるい機模型の説明図である。
With this configuration, the loss amount of acoustic energy can be increased by reducing the reactance component due to phase interference.
(Embodiment 1)
The ultra-low frequency sound transmission reducing method and the ultra-low frequency soundproof house in
また、図6は本発明の実施の形態1における超低周波音透過低減装置を設置しない状態の実験用防音ハウスと実験用リアクタンス型消音器の配置を示す説明図、図7は本発明の実施の形態1における超低周波音透過低減装置を設置した状態の実験用防音ハウスと実験用リアクタンス型消音器の配置を示す説明図、図8は無響室の暗騒音レベルの測定図、図9は無響室の遮音性能を測定する配置の説明図、図10は無響室の遮音性能の測定結果を示す図、図11は無響室における逆自乗則特性の説明図である。 FIG. 6 is an explanatory view showing the arrangement of the experimental soundproof house and the experimental reactance silencer in a state where the ultra-low frequency sound transmission reducing device according to the first embodiment of the present invention is not installed, and FIG. 7 shows the implementation of the present invention. FIG. 8 is an explanatory view showing the arrangement of the experimental soundproof house and the experimental reactance silencer in the state where the ultra-low frequency sound transmission reducing device in the first embodiment is installed, FIG. 8 is a measurement diagram of the background noise level in the anechoic chamber, and FIG. Is an explanatory diagram of an arrangement for measuring the sound insulation performance of the anechoic room, FIG. 10 is a diagram showing a measurement result of the sound insulation performance of the anechoic room, and FIG. 11 is an explanatory diagram of inverse square law characteristics in the anechoic room.
さらに、図12は実験用リアクタンス型消音器なしの場合の音圧スペクトル、図13は膨張型の実験用リアクタンス型消音器を実験用防音ハウスに設置した場合の音圧スペクトル図である。 Further, FIG. 12 is a sound pressure spectrum when no experimental reactance silencer is used, and FIG. 13 is a sound pressure spectrum diagram when an expansion type experimental reactance silencer is installed in an experimental soundproof house.
図14は200Hzの1/3オクターブバンドで解析した実験用リアクタンス型消音器なしの場合の音圧スペクトルとSPLハウス内外差のスペクトル図、15は200Hzの1/3オクターブバンドで解析した膨張型の実験用リアクタンス型消音器を実験用防音ハウスに設置した場合の音圧スペクトルとSPLハウス内外差のスペクトル図、図16は膨張型の実験用リアクタンス型消音器を設置したときの測定点P2での(TL)、減音量(RSPL)説明図、図17は膨張型の実験用リアクタンス型消音器を設置したときの測定点P3での(TL)、減音量(RSPL)説明図、図18は膨張型の実験用リアクタンス型消音器を設置したときの測定点P4での(TL)、減音量(RSPL)説明図である。 Fig. 14 shows the sound pressure spectrum analyzed without the experimental reactance silencer analyzed in the 1/3 octave band of 200 Hz and the spectrum diagram of the difference between the inside and outside of the SPL house, and 15 shows the expansion type analyzed in the 1/3 octave band of 200 Hz. spectrum of sound pressure spectrum and SPL Hausu out differences in the case of installing a laboratory reactance type silencer in laboratory soundproofing house at the measurement point P 2 when 16 was installed laboratory reactance silencer expansion type of (TL), reduced volume (RSPL) illustration, FIG. 17 (TL), reduced volume (RSPL) illustration of the measurement point P 3 when the installed laboratory reactance silencer expansion type, FIG. 18 is (TL), reduced volume (RSPL) illustration of the measurement point P 4 when set up laboratory reactance silencer expansion type.
そして、図19は実験用リアクタンス型消音器なしの場合の距離減衰を示す説明図、図20は膨張型の実験用リアクタンス型消音器を設置したときの距離減衰を示す説明図、図21は実験用リアクタンス型消音器なしの場合の実験用防音ハウス内部の音圧分布と外界の音圧分布の説明図、図22は膨張型の実験用リアクタンス型消音器を設置したときの実験用防音ハウス内部の音圧分布と外界の音圧分布の説明図である。 FIG. 19 is an explanatory diagram showing distance attenuation without an experimental reactance silencer, FIG. 20 is an explanatory diagram showing distance attenuation when an inflatable experimental reactance silencer is installed, and FIG. 21 is an experiment. FIG. 22 is an explanatory diagram of the sound pressure distribution inside the experimental soundproof house and the external sound pressure distribution without the reactive reactance silencer, and FIG. 22 shows the inside of the experimental soundproof house when the expansive experimental reactance silencer is installed. It is explanatory drawing of the sound pressure distribution of and the external sound pressure distribution.
最初に、実施の形態1の超低周波防音ハウス1による消音メカニズムを図1(a)(b)のモデルにより説明する。図1(a)(b)に示すように超低周波防音ハウス1は、超低周波音を発生する振動ふるい機などの、高い音圧の超低周波音源3の周囲(側面と天面)を覆うものである。壁面は低周波音に対して有効なノーメディア型消音構造の防音パネルで構成する(特許文献6参照)。しかし、この超低周波防音ハウス1には、土砂を搬送するための常時開放された開口部2が設けられている。この開口部2を通して外部に超低周波音が漏れる。
First, the silencing mechanism by the ultra-low frequency
このため実施の形態1においては、超低周波防音ハウス1の開口部2に超低周波音用リアクタンス型消音器4を装着して超低周波音透過低減装置とする。超低周波音用リアクタンス型消音器4は開口部2における音響インピーダンスを調整し、超低周波防音ハウス1と音響インピーダンスを不整合状態にして反射率を増大させ、超低周波防音ハウス1内で音響エネルギーを熱エネルギーに変えて散逸させるものである。これと同様に、超低周波音用リアクタンス型消音器4の出口部5においても、外部(外気)の音響インピーダンスと内部の音響インピーダンスの不整合によって反射率を増大させ、音響エネルギーの一部を熱エネルギーに変換して超低周波音用リアクタンス型消音器4内で散逸させる。
For this reason, in the first embodiment, a very low frequency sound transmission silencer 4 is provided by attaching a very low frequency sound reactance silencer 4 to the
実施の形態1の超低周波音用リアクタンス型消音器4は、超低周波音の音響境界層の剥離現象を積極的に利用するものである。音響管路のぬれぶち長さを所定長さとすることで音響インピーダンスのみかけの抵抗成分を期待値にまで増加させ、この抵抗成分によって内部でのエネルギー損失を増加すると共に、従来型のリアクタンス成分による消音作用も併せて機能させ、超低周波音に対する格段の消音を実現するものである。 The reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound according to the first embodiment actively utilizes the phenomenon of separation of the acoustic boundary layer of ultra-low frequency sound. By setting the wetted length of the acoustic conduit to a predetermined length, the apparent resistance component of the acoustic impedance is increased to the expected value, and this resistance component increases the internal energy loss, and by the conventional reactance component It also functions as a muffler, and achieves exceptional muffling for extremely low frequency sound.
さて、実施の形態1の消音メカニズムが従来型のリアクタンス成分だけによる消音器とは基本的に異なることを説明する。 Now, it will be described that the silencing mechanism of the first embodiment is basically different from the silencer using only the conventional reactance component.
20Hz以下の超低周波音は、一般的な消音器が対象とする周波数の音波、例えば1KHz以上の音波とは著しく異なった性質を有する。すなわち、一般的な消音器が対象としている音波は、(1)音圧は媒質の平均圧力に対して十分に小さく、(2)壁面から音響エネルギーは透過せず、(3)媒質の粘性による影響やエネルギー損失は無視できる、という性質を有する。 Ultra-low frequency sound of 20 Hz or less has properties that are significantly different from sound waves of a frequency targeted by a general silencer, for example, sound waves of 1 KHz or more. That is, the sound wave targeted by a general silencer is (1) the sound pressure is sufficiently smaller than the average pressure of the medium, (2) the acoustic energy does not pass through the wall surface, and (3) depends on the viscosity of the medium. The influence and energy loss are negligible.
これに対し、20Hz以下で高い音圧の超低周波音は、(1)一般的な周波数の騒音と比較して音圧が大きく、(2)普通の吸音材料からなる壁面では音響エネルギーが透過してしまうし、(3)媒質の粘性によるエネルギー損失が無視できない大きさになる。 On the other hand, ultra-low frequency sound with a high sound pressure at 20 Hz or less has a higher sound pressure than (1) general frequency noise, and (2) sound energy is transmitted through a wall made of ordinary sound absorbing material. (3) Energy loss due to the viscosity of the medium is not negligible.
従って、従来の考え方によるリアクタンス成分だけによる消音では、超低周波音の消音は困難であり、超低周波音源3の超低周波音は従来型のリアクタンス成分だけによる消音器を透過してしまう。
Therefore, it is difficult to mute the ultra-low frequency sound by muffing only with the reactance component according to the conventional concept, and the ultra-low frequency sound of the ultra-low frequency
本発明の超低周波音用リアクタンス型消音器4は従来の考え方とは一線を画したもので、従来無視してきたエネルギー損失まで取り込んだ消音メカニズムの消音器である。すなわち、この超低周波音用リアクタンス型消音器4は、高い音圧pの超低周波音が大きな粒子速度uをもつことを利用し、壁面との間に粘性による非定常の音響境界層の発達を促すように構成するものである。発達した音響境界層は非定常に剥離しては再付着を繰り返し、流れのエネルギー損失を増加させる。 The reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound of the present invention is different from the conventional idea, and is a silencer having a silencing mechanism that incorporates energy loss that has been ignored in the past. In other words, the reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound utilizes the fact that the ultra-low frequency sound with a high sound pressure p has a large particle velocity u. It is designed to encourage development. The developed acoustic boundary layer peels off unsteadily and reattaches repeatedly, increasing the energy loss of the flow.
1KHz以上のような高い周波数域では加減速の周期が短いので粒子の移動速度が無視でき、粘性の影響は小さい。これに対し、超低周波音域では、波長を代表長さとするとレイノルズ数が小さくなり、粘性の影響が大きい。例えば10Hzでは粒子の1周期の移動距離は5mm程度であり、ゆったりと時間をかけて加減速され、音響境界層は非定常に剥離しては再付着し、ぬれぶち長さの音響管路でこれを繰り返すことになる。この間に、音響エネルギーは熱エネルギーに変換され、放散される。この剥離と再付着の頻度は音響境界層のぬれぶち長さに比例する。 In a high frequency range such as 1 KHz or higher, the acceleration / deceleration period is short, so the moving speed of the particles can be ignored, and the influence of viscosity is small. On the other hand, in the ultra-low frequency sound region, when the wavelength is the representative length, the Reynolds number is small, and the influence of viscosity is large. For example, at 10 Hz, the moving distance of one cycle of particles is about 5 mm, and it is slowly accelerated and decelerated, and the acoustic boundary layer peels off unsteadily and reattaches. This will be repeated. During this time, acoustic energy is converted into thermal energy and dissipated. The frequency of peeling and reattachment is proportional to the wetted length of the acoustic boundary layer.
この消音メカニズムのモデルを模式的に示したのが図1(b)である。超低周波防音ハウス1と超低周波音用リアクタンス型消音器4の間の開口部2、超低周波音用リアクタンス型消音器4の出口部5に、それぞれm1=ρ・(l1/A)、m2=ρ・(l2/A)の空気の質量(イナーシタンス)が存在するものとし(ρは空気の密度、l1、l2は開口部2、出口部5のぬれぶち長さ、Aは音響管路の断面積)、超低周波音用リアクタンス型消音器4の空間は音響キャパシタンスC=V/ρc2(Vは空洞の容積)を有し、振動系のバネ定数kはk=1/Cである。
FIG. 1B schematically shows a model of the silencing mechanism. In the
この2自由度振動系に、超低周波防音ハウス1から開口部2に入射波が入射され、開口部2から反射波が反射され、超低周波音用リアクタンス型消音器4の出口部5から外部に透過波が出射され、消音器内部に反射波が反射される。図1(b)に示すように超低周波防音ハウス1から超低周波音用リアクタンス型消音器4への入射波の圧力をPi、超低周波防音ハウス1への反射波の圧力をPr、超低周波音用リアクタンス型消音器4から外部(外界)の透過波の圧力をPtとする。
In this two-degree-of-freedom vibration system, an incident wave is incident on the
この振動系が従来の消音器と異なるのは、質量m1、m2の間に開口部2、出口部5、空洞部による積極的な超低周波音低減構造が設けられていることである。みかけの抵抗Δは、質量m1、m2の変位xをそれぞれx1、x2(粒子速度u1、u2)とすると、単位ぬれぶち長さ(消音器長手方向)当たりのみかけの減衰係数rを使って(数1)と表せる。この減衰係数rは、発達した音響境界層の非定常の剥離、再付着がどれだけの頻度で発生するかに依存する。
This vibration system is different from the conventional silencer in that an aggressive low-frequency sound reduction structure is provided between the masses m 1 and m 2 by the
超低周波音用リアクタンス型消音器4は、実用面からみたとき、音波進行方向の長さL(本発明における長手方向の長さ)と容積Vを許容量以上に大きくできないという限界(許容限度)がある。また、共鳴周波数であるk/m1、k/m2が小さくないと超低周波音域の消音は低減できない。そこで、Lをその許容限度に設定し、ぬれぶち長さl1,l2を増すことにより減衰係数rを増加させる。 The reactive silencer 4 for ultra-low frequency sound has a limit (allowable limit) that the length L in the sound wave traveling direction (length in the longitudinal direction in the present invention) and the volume V cannot be increased beyond the allowable amount when viewed from a practical aspect. ) In addition, muffing in the very low frequency range cannot be reduced unless the resonance frequencies k / m 1 and k / m 2 are small. Therefore, L is set to the allowable limit, and the damping coefficient r is increased by increasing the wetting lengths l 1 and l 2 .
このとき空洞部の容積Vは垂直方向の空洞高さ(本発明における空洞幅)がそのままなら(L−l1−l2)に比例して減少するから、容積Vを増加するには少なくともこの容積減少分に相当する高さ以上は垂直方向の空洞高さを増す必要がある。そして、ぬれぶち長さl1,l2をL=l1+l2にまで増すと容積Vは逆に減って0になり、容積V自身にも実用上の許容限度がある。長さLと容積Vの双方を許容限度内に収めるという条件で、容積Vを最大にする(l1+l2)が存在する。この条件のときのぬれぶち長さl1,l2がみかけの抵抗成分を増加して消音に寄与すると同時に、容積Vにより膨張型消音器としての消音効果も得られる。すなわち、上記許容限度の中で最も消音効果が高くなる条件が存在する。この条件を満たすように超低周波音用リアクタンス型消音器4はサイズ調整される。 At this time, the volume V of the cavity portion decreases in proportion to (L-l 1 -l 2 ) if the vertical cavity height (the cavity width in the present invention) remains unchanged. It is necessary to increase the vertical cavity height beyond the height corresponding to the volume reduction. When the wet blot lengths l 1 and l 2 are increased to L = l 1 + l 2 , the volume V decreases to 0 and the volume V itself has a practical allowable limit. There is a condition (l 1 + l 2 ) that maximizes the volume V on condition that both the length L and the volume V are within acceptable limits. Under these conditions, the wetting lengths l 1 and l 2 increase the apparent resistance component and contribute to noise reduction. At the same time, the volume V provides a noise reduction effect as an expansion silencer. In other words, there is a condition where the silencing effect is the highest within the allowable limit. The reactance silencer 4 for very low frequency sound is sized so as to satisfy this condition.
超低周波音用リアクタンス型消音器4における2自由度系の強制振動の運動方程式は(数2)(数3)のように表される。αは開口率A/Sや、開口部2の周囲の空気が付随的に動くこと、開口部2の位置が超低周波防音ハウス1の側面で片寄って設けられたことなどを考慮してインピーダンス不整合の影響を補正するもので、補正係数である。Aは上記したように音響管路の断面積、Sは超低周波防音ハウス1の側面の面積である。
The equation of motion of forced vibration of a two-degree-of-freedom system in the reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound is expressed as (Equation 2) and (Equation 3). α is an impedance in consideration of the aperture ratio A / S, the air around the
従って、超低周波音用リアクタンス型消音器4のみかけの抵抗成分で消費される音響パワーWはW=(Ri+Rt)・|Pi|2/{(Ri+Rt)2+(Xi+Xt)2}となるから、Piがある周波数fをもつときにこれを最大にするl1,l2,L,A,V,r,α,γ,θの関係を求め、低周波用リアクタンス型消音器4の構造を決定すればよい。そして、みかけの減衰係数rはl1、l2、A、fに依存するから、まずl1、l2、A、fの大きさを限界まで増加させ、このときの容積Vを最大限に増加してWを増加させるようにする。容積Vが増加するとリアクタンス成分(Xi+Xt)が小さな値となる。 Accordingly, the acoustic power W consumed by the apparent resistance component of the reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound is W = (R i + R t ) · | Pi | 2 / {(R i + R t ) 2 + (X i + X t ) 2 }, so that when P i has a certain frequency f, the relationship between l 1 , l 2 , L, A, V, r, α, γ, θ is obtained, and low The structure of the frequency reactance silencer 4 may be determined. Since the apparent attenuation coefficient r depends on l 1 , l 2 , A, and f, first, the size of l 1 , l 2 , A, and f is increased to the limit, and the volume V at this time is maximized. Increase to increase W. When the volume V increases, the reactance component (X i + X t ) becomes a small value.
なお、超低周波音用リアクタンス型消音器4内の音波の位相干渉が起きる容積Vも存在する。内部で共鳴が起こったときリアクタンス成分(Xi+Xt)が0になりWは増加する。超低周波音用リアクタンス型消音器4の長手方向と垂直な方向の空洞高さが音波の1/2波長に等しいときに位相干渉が生じる。従って、このような超低周波音用リアクタンス型消音器4の構造を選び、所定の補正係数αをもつように配置することでWを最小にできる。この場合、例えば図23に示すように、開口部2から出口部5にかけて多くの孔を開けた筒で連結するのがよい。詳細は実施の形態2で説明する。
There is also a volume V in which phase interference of sound waves in the reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound occurs. When resonance occurs inside, the reactance component (X i + X t ) becomes 0 and W increases. Phase interference occurs when the cavity height in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound is equal to ½ wavelength of the sound wave. Therefore, W can be minimized by selecting such a structure of the reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound and arranging it so as to have a predetermined correction coefficient α. In this case, for example, as shown in FIG. 23, it is preferable to connect with a cylinder having many holes from the
以上説明したとおりであるが、理論的な解析は一般的な傾向を示すのに留まり、実際の値とは差がある。また、みかけの減衰係数rを理論的に導くのは難しく、経験によるしかない。従って、こうしたみかけの減衰係数r、補正係数α、l1、l2、L、容積Vなどは、実験的に求めて利用する。この方法については後述する。 As described above, the theoretical analysis only shows a general tendency, and there is a difference from the actual value. Moreover, it is difficult to theoretically derive the apparent attenuation coefficient r, and it is only through experience. Accordingly, the apparent attenuation coefficient r, correction coefficient α, l 1 , l 2 , L, volume V, and the like are obtained experimentally and used. This method will be described later.
なお、これらを補足すると、補正係数αは、A/Sを小さくすると共に、超低周波防音ハウス1の側面の中央からずれた角部に配置すれば、小さな値にすることができる。また、剥離現象は、例えば10Hzの場合、粒子の加減速で5mm程度の距離ごとに、少なくとも一度は剥離、再付着を行う。従って、予め実験的により、周波数と、剥離、再付着の頻度、ぬれぶち長さl1、l2、さらに減衰係数rの関係を求めておき、例えば240mmの壁では50回以上の頻度で剥離、再付着するぬれぶち長さl1、l2を選択する。このとき期待する超低周波音低減効果のある減衰係数rが実現できる。
If these are supplemented, the correction coefficient α can be set to a small value by reducing A / S and arranging the correction coefficient α at a corner portion shifted from the center of the side surface of the ultra-low frequency
超低周波防音ハウス1で発生した超低周波音は、開口部2で反射され、この反射波は定在波に作用して超低周波防音ハウス1内部の定在波を弱める。また、開口部2を透過した超低周波音は音響境界層の剥離、再付着によって超低周波音を減衰させ、超低周波音用リアクタンス型消音器4内への膨張を行い、さらに減衰する。そして、出口部5から放射されるとき、音響境界層が剥離、再付着して超低周波音を減衰させ、出口部5の端部で反射しながら僅かな透過波だけが外部に放射される。
The ultra low frequency sound generated in the ultra low frequency
そこで以下、実施の形態1における超低周波防音ハウス1の具体例について説明する。図2は超低周波防音ハウス1の概観を示す。超低周波防音ハウス1のサイズの一例を説明すると、図3に示すように、側面長さ12000mm×奥行き幅8040mm×高さ9960mmという箱型の構造をしており、奥行きとなる一方の側面(図2において右方から見た側面、図3の左方からみた正面)に、横幅dが1992mm×高さe996mmの開口部2が設けられたものである。この内部に、20Hz以下、一例として16Hzの超低周波音を発生する超低周波音源3(本発明における音源、振動ふるい機)が2台設けられ、掘削によって発生した土砂等と水とを分離し、分離した土砂をベルトコンベア6で開口部2に搬送し、ここに待機している運搬車両に積み込むものである。開口部2には超低周波音用リアクタンス型消音器4が接続されており、この出口部5までベルトコンベア6で土砂等を搬送する。
Therefore, a specific example of the ultra-low frequency
本発明においては、超低周波音用リアクタンス型消音器4の設計のために、みかけの減衰係数r、補正係数α、l1、l2、L、容積V等の諸量のデータを得たり、これを設計した後に消音の効果確認を行ったりする必要がある。これを行う方法とこのための縮小したスケールの相似な設備について説明する。この縮小したスケールの相似な設備を用意するのは、当然、原寸の超低周波防音ハウス1と実寸の超低周波音用リアクタンス型消音器4を使うのが最善であるが、原寸の超低周波防音ハウス1と超低周波音用リアクタンス型消音器4でデータを得るのは事実上困難だからである。以下、実施の形態1で実際に効果確認を行った方法とその縮小したスケールの相似な設備を説明するが、これらは予め設計に必要なデータを得るための方法とそれを行うための設備でも同様である。
In the present invention, various amounts of data such as an apparent attenuation coefficient r, correction coefficients α, l 1 , l 2 , L, volume V, etc. are obtained for the design of the reactance silencer 4 for extremely low frequency sound. It is necessary to confirm the mute effect after designing this. A method of doing this and a similar scaled-down facility for this will be described. Of course, it is best to use a full-scale ultra-low
相似なサイズの設備を使って実験を行うことによって、みかけの減衰係数r、補正係数α、l1/L、l2/L、容積V等のデータを取得し、これを設計に反映する。また、実寸で超低周波防音ハウス1と実寸の超低周波音用リアクタンス型消音器4を作る前に、相似な設備を使って、相似則からこの設計の効果を確認する。巨大な超低周波防音ハウス1と実寸の超低周波音用リアクタンス型消音器4に対して、縮小したスケールの相似な設備は欠くことができないものである。
By conducting experiments using equipment of similar sizes, data such as the apparent attenuation coefficient r, correction coefficient α, l 1 / L, l 2 / L, volume V, and the like are acquired and reflected in the design. In addition, before making the actual size ultra-low
実施の形態1では、1/12に縮小したサイズの実験用防音ハウス1aで効果確認を行った。超低周波防音低減の効果確認は、1/12スケールに縮小された実験用リアクタンス型消音器4aと実験用防音ハウス1aとで行い、前者に後者を装着した場合と、装着しなかった場合の測定音の差をとることで行った。以下説明する具体的な数値は、相似な設備で実際に使用した数値であり、測定結果はこの相似な設備での測定結果である。
In
この実験用防音ハウス1aの大きさは、図3に示すように側面長さaは1000mm、奥行き幅bは670mm、高さcは830mmであり、開口部2aの大きさは横dが166mm、高さeが83mmである。そして、この開口部2aが設けられる位置は、実験用防音ハウス1a正面(開口部2aが設けられる側面)の左端から距離gだけ離れ、地表から距離hだけ離れている。距離gは35mm、距離hは83mmである。実験用防音ハウス1aは、厚さ10mmのアクリル板6枚を用意し、厚さ1mmの鉄製の骨組みに188箇所をネジ止めすること組み立てて製作した。
As shown in FIG. 3, the experimental
次に、実験用リアクタンス型消音器4aの説明を行うと、図4において実験用リアクタンス型消音器4aの長手方向の長さLを120mm、これに垂直な奥行き幅b方向の幅Hを490mm、高さc方向の高さIを490mmのサイズとした。実験用防音ハウス1aの開口部2aと接続される実験用リアクタンス型消音器4aの開口部2aの位置は、実験用防音ハウス1aの距離gに対応した距離N、距離hに対応した距離Mの位置に配置した。ここで、距離Nは35mm、距離Mは83mmである。また、開口部2aの幅Kは166mm、高さJは83mmである。実験用リアクタンス型消音器4aも、実験用防音ハウス1aと同様に厚さ10mmのアクリル板で製作した。
Next, the
従って、実験用設備の音響管路(開口部2a)では厚さ10mmのアクリル板が重ねられるため、ぬれぶち長さl1は20mm、音響管路(開口部5a)のぬれぶち長さl2は10mmであるが、実際の超低周波防音ハウス1における開口部2のぬれぶち長さl1は12倍の240mmに相当し、出口部5のぬれぶち長さl2は120mmに相当する。このl1、l2の幅はこの部分で11dB〜12dBの減衰を期待するもので、これにより音響境界層が剥離、再付着し、圧力損失が生じ、熱エネルギーとなって放散される。
Accordingly, since the acrylic plate is overlapped acoustic conduit of the experimental equipment (opening 2a) in
続いて、実験用の超低周波音源3としては、CDプレーヤーで再生したピンクノイズを増幅して使用した。図5のようなスピーカーを備えた2台の振動ふるい機の模型を実験用防音ハウス1a内の図2の位置に対応させて配置し、実験用防音ハウス1aの内外4個所に設けたマイクロホンで測定を行った。振動ふるい機の模型は厚さ25mmのベニヤ板でつくり、図5に示すような構造とした。
Subsequently, as the experimental ultra-low frequency
土砂に見立てた位置に相当する最大高さは650mm、ベルトコンベア6に見立てた台の高さは500mm、スピーカーの高さは270mm、長手方向(ベルトコンベア搬送方向)の長さは350mmである。実験用防音ハウス1aは無響室(Anechoic Room)に設置して測定した。マイクロホンで集音した音データはA/DコンバーターでA/D変換してパーソナルコンピュータに転送し、パーソナルコンピュータに搭載した周波数分析器(Frequency
Analyzer)によって分析した。
The maximum height corresponding to the position assumed to be earth and sand is 650 mm, the height of the stand assumed to be the belt conveyor 6 is 500 mm, the height of the speaker is 270 mm, and the length in the longitudinal direction (belt conveyor conveying direction) is 350 mm. The
Analyzer).
また、実際の振動ふるい機から発生する超低周波音は16Hz程度であるが、実験用防音ハウス1aと実験用リアクタンス型消音器4aが実寸からみて1/12のサイズであるため、実験する音源周波数はこれに比例して192Hzを使用した。
Moreover, although the ultra-low frequency sound generated from an actual vibration sieve is about 16 Hz, the experimental
実験用防音ハウス1aと実験用リアクタンス型消音器4aの取付け状態、スピーカー、マイクロホンの配置を示すと、図6、図7のようになる。測定点P1は実験用防音ハウス1a内壁面から50mmの位置、測定点P2は実験用リアクタンス型消音器4aの出口側側面から83mmの位置、測定点P3はこの出口側側面から166mmの位置、測定点P4はこの出口側側面から415mmの位置である。
FIG. 6 and FIG. 7 show the mounting state of the experimental
マイクロホンは1/2インチ型計測用コンデンサマイクロホン(小野測器製,MI−1233)を使用した。マイクロホン感度は−28.45dBで周波数レスポンスは音場形、周波数範囲は20Hz〜20000Hzである。マイクロホンの増幅器にはマイクロホンプリアンプ(小野測器製、MI−3110)を用い、校正には音圧レベル114dB−250Hzの音を発生させるピストンホン(リオン社製、NC−72)を用いた。これらの増幅された信号をFFT(高速フーリエ変換:Fast Fourier Transform)によりディスプレイ上に表示した。実験のサンプリング周波数は2kHz(c特性)で、サンプル点数は4096点、平均化回数は50回とした。 The microphone used was a 1/2 inch type condenser microphone for measurement (manufactured by Ono Sokki, MI-1233). The microphone sensitivity is -28.45 dB, the frequency response is a sound field shape, and the frequency range is 20 Hz to 20000 Hz. A microphone preamplifier (MI-3110, manufactured by Ono Sokki Co., Ltd.) was used as a microphone amplifier, and a pistonphone (Lion, NC-72) that generates a sound pressure level of 114 dB-250 Hz was used for calibration. These amplified signals were displayed on a display by FFT (Fast Fourier Transform). The sampling frequency of the experiment was 2 kHz (c characteristic), the number of sample points was 4096, and the number of averaging was 50 times.
そして、音波の減衰を正しく評価するために無響室内に実験用防音ハウス1aと実験用リアクタンス型消音器4aを設置して測定した。このため、無響室の3つの特性、(1)暗騒音レベル、(2)遮音性能、(3)逆自乗則特性(音圧レベル距離減衰レベル)を測定した。図6、図7の配置を無響室内に収めて測定した。
Then, in order to correctly evaluate the attenuation of sound waves, an experimental
無響室の特性(1)の暗騒音は、複数の騒音源から合成された騒音の中で1つの騒音に注目したとき、その騒音に対してそれ以外の全ての騒音のことであり、IEC規格によれば最低限、被測定対象の発生音圧レベルより10dB低ければよい。測定は周辺の機器を全て停止した状態で1/1オクターブバンドで測定した。この測定結果は図8のようになった。NCはNC曲線である。 The background noise (1) of the anechoic room is all noises other than the IEC when attention is paid to one noise among noises synthesized from a plurality of noise sources. According to the standard, it should be at least 10 dB lower than the generated sound pressure level of the object to be measured. The measurement was performed with a 1/1 octave band with all peripheral devices stopped. The measurement results are as shown in FIG. NC is an NC curve.
無響室の特性(2)の遮音性能を図9に示すような配置で測定した。測定結果は図10に示すとおりであり、中心周波数100Hz〜4KHzの室間音圧レベルを遮音等級基準曲線図上でプロットしたものである。これからすると、無響室の遮音性能もD−40のレベルが満たされている。 The sound insulation performance of the characteristic (2) of the anechoic chamber was measured in an arrangement as shown in FIG. The measurement results are as shown in FIG. 10, and the room sound pressure level with a center frequency of 100 Hz to 4 KHz is plotted on the sound insulation grade reference curve diagram. From this, the sound insulation performance of the anechoic room is also satisfied with the level of D-40.
また、特性(3)の逆自乗則特性を測定した。無響室の測定点の間隔は壁面に置かれたスピーカーから0.2m点を基準として、2mまで0.2m間隔、2mから3.5mまでは0.5m間隔となっている。この逆自乗則特性は、音源からの距離をrとすると、音の強さはr2に反比例し、r0を基準とした音圧レベルは20・log10(r/r0)だけ減衰する特性のことである。測定周波数は125Hz、250Hz、500Hz、1KHz、2KHz、4KHzである。距離rが2倍になったとき6dB減衰し、これが自由音場の広さを示すから、測定結果の図11によれば無響室内は1.5m程度までは自由音場であることを示している。 Further, the inverse square law characteristic of the characteristic (3) was measured. The interval between the measurement points in the anechoic room is 0.2 m from 2 m to 0.5 m from the speaker placed on the wall, and 0.5 m from 2 m to 3.5 m. The inverse square law characteristics, and the distance from the sound source to r, the intensity of sound is inversely proportional to r 2, the sound pressure level relative to the r 0 is attenuated by 20 · log 10 (r / r 0) It is a characteristic. The measurement frequencies are 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 KHz, 2 KHz, 4 KHz. When the distance r is doubled, it attenuates by 6 dB, and this indicates the free sound field. According to the measurement result, FIG. 11 shows that the anechoic chamber is a free sound field up to about 1.5 m. ing.
さて、実施の形態1の実験用リアクタンス型消音器4a(実寸では超低周波音用リアクタンス型消音器4)は膨張型消音器としても機能するので、膨張型消音器について説明する。膨張型消音器は断面の変化を利用した消音器であり、断面が変化した場所で反射されて低減する。断面積S1から断面積S2に膨張し、さらに断面積S2から断面積S3に縮小している場合、S1から入射された音波は拡大断面(S1→S2)で一部反射してS1側へ戻り、残りの音波がS2の空洞内へ進む。その後、縮小断面(S2→S3)でさらに一部反射して空洞内あるいはS1側へ戻り、残りの音波は消音器を透過する。この消音器の透過損失(TL)は(数4)で求められる。
Now, since the
続いて、実施の形態1における実験用リアクタンス型消音器4aを装着した実験用防音ハウス1a(実寸では超低周波音用リアクタンス型消音器4を装着した超低周波防音ハウス1)によって、超低周波音が低減されることを説明する。図7に示す配置、かつ次の条件(1)(2)でピンクノイズの音圧の測定を行った。(1)「実験用防音ハウス1aの開口部2aに何も設置しない状態」、(2)「実験用防音ハウス1aの開口部2aに膨張型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置した状態」である。図7に示す測定点P1、P2、P3、P4はそれぞれ実験用防音ハウス1a内(P1)、実験用防音ハウス1a開口部出口から83mm(P2)、166mm(P3)、415mm(P4)のところに設けられている。なお、(1)(2)と同時に、(3)「実験用防音ハウス1aの開口部2aに共鳴型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置した状態」でピンクノイズの音圧の測定を行ったが、この結果については実施の形態2において説明する。
Subsequently, the
その時のP1とP2、P1とP3、P1とP4各点の音圧スペクトル図と、P1とP2、P1とP3、P1とP4でのSPL(Sound pressure level)ハウス内外差のスペクトル図を図12、図13に示す。図12は実験用リアクタンス型消音器4aなしの場合の音圧スペクトルであり、図13は実施の形態1における膨張型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置した場合の音圧スペクトル図である。これらの音圧スペクトルは4箇所のマイクロホンで測定したピンクノイズをFFT解析することにより得られる。この図12、図13より実験用リアクタンス型消音器4aを設置しない場合の透過損失(transmission
loss、TL)と、実験用リアクタンス型消音器4aを設置した場合の透過損失(TL)が得られる。SPLハウス内外差は実験用リアクタンス型消音器4a、実験用防音ハウス1aを含む実験用超低周波音透過低減装置全体の消音効果ということになる。
And the sound pressure spectrum of the P 1 and P 2, P 1 and P 3, P 1 and P 4 each point at that time, SPL at P 1 and P 2, P 1 and P 3, P 1 and P 4 (Sound Pressure level) Spectrum diagrams of the difference between inside and outside the house are shown in FIGS. FIG. 12 is a sound pressure spectrum when the
loss, TL) and transmission loss (TL) when the
次に、1/3オクターブバンドによるSPLハウス内外差及び実施の形態1の実験用リアクタンス型消音器4aによる減音量についても測定した。
Next, the SPL house internal / external difference due to the 1/3 octave band and the volume reduction by the
(1)「実験用防音ハウス1aの開口部2aに何も設置しない状態」、(2)「実験用防音ハウス1aの開口部2aに実験用リアクタンス型消音器4aを設置した状態」において、ハウス内外(測定点P1、P2、P3、P4)で測定したピンクノイズを中心周波数160Hz、200Hz、250Hz、315Hzで1/3オクターブ解析した。192Hzに最も近い200Hzで解析した音圧スペクトルとP1とP2、P1とP3、P1とP4でのSPLハウス内外差のスペクトルを図14、15に示す。中心周波数160Hz、250Hz、315Hzで1/3オクターブ解析したものも得たが、おおむね同様の傾向を示すため、重複を避け、ここでは図示はしない。このSPLハウス内外差は実験用超低周波音透過低減装置全体の防音効果である。そして、実験用リアクタンス型消音器4aを設置した状態と設置しない状態でさらに差を取れば、これが実験用リアクタンス型消音器4aによる減衰効果になる。
(1) “In a state where nothing is installed in the
このハウス内外のSPLの差をとったもの(TL)及び実験用リアクタンス型消音器4aによる減音量(RSPL)を図16、17、18に示す。図16は実施の形態1における膨張型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置したときの測定点P2での(TL)、減音量(RSPL)、図17は実験用リアクタンス型消音器4aを設置したときの測定点P3での(TL)、減音量(RSPL)、図18は実験用リアクタンス型消音器4aを設置したときの測定点P4での(TL)、減音量(RSPL)である。
FIGS. 16, 17 and 18 show the difference between the SPL inside and outside the house (TL) and the volume reduction (RSPL) by the experimental reactance silencer 4a. 16 at the measurement point P 2 at the time of set up
これをみると実施の形態1の膨張型の実験用リアクタンス型消音器4aでは、中心周波数200HzではP2で16dB、P3、P4でおよそ20dBほど減衰効果が出ている。中心周波数250Hz、315Hzでも減衰されているが、ただ160Hzでは逆に音圧が大きくなっている。
In the view this expansion type
なお、測定点P2、P3、P4と距離が遠ざかることによる距離減衰の影響を検討した。これによると、距離減衰は実験用リアクタンス型消音器4aなしの場合図19に示すようになり、実施の形態1の膨張型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置したときには図20に示すようになった。実験用リアクタンス型消音器4aなしの場合と、実験用リアクタンス型消音器4aありの場合を比べて、減衰率がほぼ同じであるため、実験用リアクタンス型消音器4aの有無は距離減衰には影響を与えないものと判断される。
Incidentally, examined the effect of attenuation due to distance and measurement point P 2, P 3, P 4 moves away. According to this, distance attenuation is as shown in FIG. 19 without the
さらに、実施の形態1の膨張型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置した場合の消音器としての効果をみるために数値解析を行った。解析方法として、音響有限要素と境界要素を用いて離散化誤差以内の範囲で、時刻tでの媒質中の点xにおけるスカラーポテンシャルをp(x、t)とし、p(x、t)の波動方程式を複素表示したヘルンホルツ方程式(数5)を解いた。ここで、p〜(x)はp(x、t)の複素表示、k=ω/cである。ωは角振動数(=2πf)、cは音速である。図21は実験用リアクタンス型消音器4aを設置しないときの音圧分布であり、図21は膨張型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置したときの音圧分布である。
Furthermore, numerical analysis was performed in order to see the effect as a silencer when the expansive
この計算結果によれば、実験用リアクタンス型消音器4aなしの場合と膨張型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置した場合の出口部5aを比べると、4dB〜5dB程度音圧が下がっているのが分かる。L4(音圧レベル4)からL3(音圧レベル3)に低下している。実験用リアクタンス型消音器4aの効果として膨張型消音器の効果4dB〜5dBを期待できることが分かる。
According to this calculation result, the sound pressure is reduced by about 4 dB to 5 dB when the
以上のことから膨張型の超低周波音用リアクタンス型消音器4を超低周波防音ハウス1に設置すると、図16、17、18に示すように制御対象である周波数16Hz付近(実験用リアクタンス型消音器4aでは200Hz付近に相当)では、超低周波音を16dB程度減衰することが可能になる。これは周波数20Hz、26Hz(中心周波数250Hz、315Hzに相当)においてもおおむね同様の傾向を示す。
From the above, when the expansion type reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound is installed in the ultra-low frequency
実施の形態1の超低周波音透過低減装置(超低周波防音ハウスと超低周波音用リアクタンス型消音器)は、通常防音ハウスを透過してしまう20Hz以下の超低周波音に対し、壁面との間に粘性による音響境界層の発達を促して、発達した音響境界層を非定常に剥離、再付着させ、流れのエネルギー損失を増加させる。すなわち、ゆったりと時間をかけて加減速し、音響境界層を非定常に繰り返し剥離、再付着させ、音響エネルギーの一部を熱エネルギーに変換させることができる。 The ultra-low frequency sound transmission reducing device (ultra-low frequency soundproof house and ultra-low frequency sound reactance silencer) according to the first embodiment has a wall surface for ultra-low frequency sound of 20 Hz or less that normally passes through the soundproof house. Accelerate the development of the acoustic boundary layer due to viscosity, and unsteadyly peel and reattach the developed acoustic boundary layer to increase the energy loss of the flow. That is, it is possible to slowly accelerate and decelerate over time, repeatedly peel off and reattach the acoustic boundary layer, and convert part of the acoustic energy into thermal energy.
また、超低周波音用リアクタンス型消音器の長手方向の長さを許容限界の値に設定し、ぬれぶち長さを増加させながら、この増加で減少する空洞部の長手方向の幅を補うように垂直方向に所定の空洞高さまで拡大し、膨張によって音響エネルギーを低減させることができる。このとき併せて反射率γが増大し、この反射波が超低周波防音ハウスに形成された定在波に作用して、定在波を弱めることができる。超低周波音用リアクタンス型消音器の長手方向の長さや、空洞部の空洞高さに制約があるとき大きな作用効果を得ることができる。 Also, the longitudinal length of the reactance silencer for ultra-low frequency sound is set to an allowable limit, and the wet width is increased while compensating for the longitudinal width of the cavity that decreases with this increase. The acoustic energy can be reduced by expansion to a predetermined cavity height in the vertical direction. At the same time, the reflectance γ increases, and this reflected wave acts on the standing wave formed in the ultra-low frequency soundproof house, so that the standing wave can be weakened. When there is a restriction on the length in the longitudinal direction of the reactance silencer for ultra-low frequency sound or the cavity height of the cavity, a great effect can be obtained.
(実施の形態2)
次に、実施の形態2における超低周波音透過低減方法と超低周波防音ハウスについて説明する。実施の形態2の超低周波音透過低減装置は共鳴型消音器の機能を備えたものである。
(Embodiment 2)
Next, the ultra-low frequency sound transmission reduction method and the ultra-low frequency soundproof house in
図23は本発明の実施の形態2における共鳴型の実験用リアクタンス型消音器の斜視図、図24は共鳴型の実験用リアクタンス型消音器を実験用防音ハウス1aに設置した場合の音圧スペクトル図である。図25は200Hzで解析した共鳴型の実験用リアクタンス型消音器を実験用防音ハウス1aに設置した場合の音圧スペクトルとSPLハウス内外差のスペクトル図、図26は共鳴型の実験用リアクタンス型消音器を設置したときの測定点P2での(TL)、減音量(RSPL)説明図、図27は共鳴型の実験用リアクタンス型消音器を設置したときの測定点P3での(TL)、減音量(RSPL)説明図、図28は共鳴型の実験用リアクタンス型消音器を設置したときの測定点P4での(TL)、減音量(RSPL)説明図である。
FIG. 23 is a perspective view of a resonant experimental reactance silencer according to
図29は共鳴型の実験用リアクタンス型消音器を設置したときの距離減衰を示す説明図、図30は膨張型の実験用リアクタンス型消音器を設置したときの実験用防音ハウス1a内部の音圧分布と外界の音圧分布の説明図である。
FIG. 29 is an explanatory diagram showing distance attenuation when a resonance type experimental reactance silencer is installed, and FIG. 30 is a sound pressure inside the experimental
なお、実施の形態2の超低周波防音ハウス1、共鳴型の超低周波音用リアクタンス型消音器4は、実施の形態1の超低周波防音ハウス1、膨張型の超低周波音用リアクタンス型消音器4と基本的な構造や数値が共通するので、同一の符号は同様の構成、数値を示すものとして詳細な説明は省略する。図1〜図22は必要に応じて実施の形態2においても参照する。実験用防音ハウス1aと実験用リアクタンス型消音器4aは、超低周波防音ハウス1と超低周波音用リアクタンス型消音器4の1/12のスケールを有する。
The ultra-low frequency
図23(a)において、実験用防音ハウス1aの長さL(図1(a)参照)が120mm、奥行き幅Hが490mm、高さIが490mmである。実験用防音ハウス1aの開口部2aと接続される実験用リアクタンス型消音器4aの開口部2aは距離N、距離Mの位置に配置される。ここで、距離Nは35mm、距離Mは83mmであり、開口部2aの幅Kは166mm、高さJは83mmである。実験用リアクタンス型消音器4aも、実験用防音ハウス1aと同様に厚さ10mmのアクリル板で製作する。
23A, the length L (see FIG. 1A) of the experimental
従って、厚さ10mmのアクリル板が重ねられるため、l1(図1(a)参照)は20mm、l2(図1(a)参照)は10mmである。そして、実寸の超低周波防音ハウス1における開口部2の幅l1は12倍の240mmであり、開口部5の幅l2は120mmである。そして、実施の形態2においては、開口部2a(開口部2)から出口部5a(出口部5)にかけて孔8が多数形成された筒7(本発明における筒状体)で連結されているため、長さLが実施の形態2のぬれぶち長さとなる。このぬれぶち長さは孔8の個数、開口面積等によって増減するものである。
Accordingly, since acrylic plates having a thickness of 10 mm are stacked, l 1 (see FIG. 1A) is 20 mm, and l 2 (see FIG. 1A) is 10 mm. Then, the width l 1 of the
実施の形態2の実験用リアクタンス型消音器4aは共鳴型消音器としても機能するので、この共鳴型消音器について説明する。共鳴型消音器としても機能させるためには1/2波長の分岐された空洞部が必要である。相似な設備での波長は音速(常温)を周波数で割った340/192=1.77mであり、1/2波長は890mmとなる。これは温度で若干変動する。これに対して空洞部の垂直方向の空洞高さJは490mmであって、音波が往復すると980mmとなるから、実質の空洞部の垂直方向の空洞高さは開口部2の高さJ83mmを差し引いた897mmとなる。これは位相干渉が生じるために必要なほぼ1/2波長となっている。
Since the
共鳴型消音器の構造は、図23(a)に示す例においては、開口部2a(開口部2)から出口部5a(出口部5)にかけてN個の孔8を開けた断面積Aの筒7で連結したものである。N個の孔8を介して筒7内と空洞部内は連通している。
In the example shown in FIG. 23A, the structure of the resonance silencer is a cylinder having a cross-sectional area A in which N holes 8 are opened from the
この孔8内に存在する部分の空気が質量mh、空洞部内に閉じ込められた空気がばね定数k=ρc2/Vのばねとなって、共鳴周波数付近の音が空洞部へ入射するとき激しく振動する。この振動時に孔8の空気の塊は孔8の内側と激しく摩擦し音響エネルギーは熱エネルギーに変換され、吸音される。主としてこの共鳴周波数付近だけを吸音する。超低周波音用リアクタンス型消音器4の垂直方向の高さが音波の1/2波長に等しいときに上記共鳴が起こる。このヘルムホルツ共鳴器の透過損失は(数6)で表される。 When the air in the hole 8 has a mass m h and the air confined in the cavity becomes a spring having a spring constant k = ρc 2 / V, the sound near the resonance frequency is intensely incident on the cavity. Vibrate. During this vibration, the air mass in the hole 8 rubs violently with the inside of the hole 8 and the acoustic energy is converted into heat energy and absorbed. The sound is absorbed mainly only in the vicinity of this resonance frequency. The resonance occurs when the vertical height of the reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound is equal to ½ wavelength of the sound wave. The transmission loss of this Helmholtz resonator is expressed by (Equation 6).
correction)であって、これは孔8内の空気が一つの塊として振動するとき、孔8の入口、出口における周囲の空気が付随的に動くことを考慮して補正するものである。この共鳴型消音器としての透過損失(TL)と容積との関係を示した図が図31(b)である。
This is a correction that takes into account that the surrounding air at the inlet and outlet of the hole 8 moves incidentally when the air in the hole 8 vibrates as one lump. FIG. 31B shows a relationship between the transmission loss (TL) and the volume as the resonance type silencer.
実施の形態2の実験用リアクタンス型消音器4aでは、N=24、V=0.0207122m3、A=0.083×0.166m2、d=0.016m、h=0.01mであり、(数6)によればTL=11dB減衰できると予測される。このように実施の形態2の実験用リアクタンス型消音器4aは共鳴型消音器としても機能する。
In the
さて、実施の形態2においても、実施の形態1で説明したと同じ消音メカニズムで超低周波音が減衰される。超低周波防音ハウス1と超低周波音用リアクタンス型消音器4の間の開口部2と、外部(外気)と超低周波音用リアクタンス型消音器4の出口部5とに、それぞれm1=ρ・(l1/A)、m2=ρ・(l2/A)の空気の質量が存在し、実施の形態1の空洞部はm1、m2間の空洞部となり、音響キャパシタンスC=V/ρc2、バネ定数k=1/Cとなる。みかけの減衰係数rはl1,l2ではなく、超低周波音用リアクタンス型消音器4の長さL(筒7の長さ)がぬれぶち長さになり、このぬれぶち長さに比例した大きさをもつ。
In the second embodiment, the very low frequency sound is attenuated by the same silencing mechanism as described in the first embodiment. An
これらのことを前提にすると、実施の形態2の超低周波音用リアクタンス型消音器4においても、みかけの減衰係数r、バネ定数kとした(数1)(数2)(数3)が基本的に成立する。筒7の長い表面でその粘性によって音響境界層の剥離とその再付着を起し、エネルギー損失を積極的に生じさせる。すなわち、共鳴型消音器の機能に加えて音響境界層による音波の減衰作用が重畳して加わる。
Assuming these facts, in the reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound of the second embodiment, the (Equation 1), (Equation 2), and (Equation 3) are set to have an apparent attenuation coefficient r and spring constant k. It is basically established. The acoustic boundary layer is peeled off and reattached by the viscosity of the long surface of the
超低周波音用リアクタンス型消音器4は、実用的にみたとき、音波進行方向の長さL(本発明における長手方向の長さ)と容積Vを許容量以上に大きくできないという限界がある。また、共鳴周波数であるk/m1、k/m2が小さくないと超低周波音域の消音は低減できない。そこで、Lをその許容限度、すなわちぬれぶち長さを許容限度に設定する。しかし、このぬれぶち長さは孔8の個数、開口面積、板厚等の増減によって増減する。 When viewed practically, the reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound has a limitation that the length L in the sound wave traveling direction (length in the longitudinal direction in the present invention) and the volume V cannot be increased beyond an allowable amount. In addition, muffing in the very low frequency range cannot be reduced unless the resonance frequencies k / m 1 and k / m 2 are small. Therefore, L is set to the allowable limit, that is, the wet lip length is set to the allowable limit. However, this wetting length varies depending on the number of holes 8, the opening area, the plate thickness, and the like.
そこで、容積Vを許容限度内で、垂直方向の空洞高さを音波の1/2波長に構成し、これによって少なくとも音波の共鳴を起し、この条件の下で孔8の個数、開口面積、板厚等を増減して(数6)(数7)(数8)により共鳴型消音器として最も消音効果が高くなる条件を求める。この条件を満たすように超低周波音用リアクタンス型消音器4をサイズ調整すればよい。 Therefore, the volume V is within the allowable limits, and the vertical cavity height is configured to be ½ wavelength of the sound wave, thereby causing at least resonance of the sound wave. Under these conditions, the number of holes 8, the opening area, By increasing / decreasing the plate thickness and the like, the conditions for obtaining the highest silencing effect as a resonance silencer are obtained by (Equation 6), (Equation 7), and (Equation 8). The size of the reactance silencer 4 for ultra-low frequency sound may be adjusted so as to satisfy this condition.
このように多数の孔8を設けた筒7を設けると、超低周波音用リアクタンス型消音器での共鳴による減音、音波の位相干渉、さらには開口部2から出口部5のまでの長さLの範囲全部を使って音響境界層の剥離、再付着を行うことができ、出口部5でもこの現象を利用できるため、大きな音減効果が得られる。併せて、開口部2での反射波を増し、超低周波防音ハウス1内部の定在波を弱めることができる。この共鳴型消音器としての透過損失(TL)と容積との関係を示した図が図31(b)である。
When the
続いて、実施の形態2の超低周波防音ハウス1、超低周波音用リアクタンス型消音器4で超低周波音を低減できることを縮小スケールの相似な設備によって実験した結果を説明する。図7に示す配置、かつ次の条件(1)(3)でピンクノイズの音圧の測定を行った。(1)「実験用防音ハウス1aの開口部に何も設置しない状態」、(3)「実験用防音ハウス1aの開口部に共鳴型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置した状態」である。図7に示す測定点P1、P2、P3、P4はそれぞれ実験用防音ハウス1a内(P1)、実験用防音ハウス1a開口部出口から83mm(P2)、166mm(P3)、415mm(P4)のところに設けられている。なお、(1)(3)と同時に、(2)「実験用防音ハウス1aの開口部に膨張型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置した状態」でピンクノイズの音圧の測定を行っており、これらについては実施の形態1において説明したとおりである。従って(1)は実施の形態1,2で共通である。
Next, a description will be given of the results of experiments using similar equipment on a reduced scale that ultra-low frequency sound can be reduced by the ultra-low frequency
その時のP1とP2、P1とP3、P1とP4各点の音圧スペクトル図と、P1とP2、P1とP3、P1とP4でのSPL(Sound pressure level)ハウス内外差のスペクトル図を図24に示す。図24はピンクノイズで解析した共鳴型の実験用リアクタンス型消音器4aを実験用防音ハウス1aに設置した場合の音圧スペクトルとSPLハウス内外差のスペクトル図である。この図24より実験用リアクタンス型消音器4aを設置しない場合の透過損失(transmission
loss、TL)と、実施の形態2の実験用リアクタンス型消音器4aを設置した場合の透過損失(TL)が得られる。SPLハウス内外差は実験用リアクタンス型消音器4aを含む実験用超低周波音透過低減装置全体の防音効果ということになる。
And the sound pressure spectrum of the P 1 and P 2, P 1 and P 3, P 1 and P 4 each point at that time, SPL at P 1 and P 2, P 1 and P 3, P 1 and P 4 (Sound FIG. 24 shows a spectrum diagram of the difference in pressure level inside and outside the house. FIG. 24 is a spectrum diagram of the sound pressure spectrum and the difference between the inside and outside of the SPL house when the resonance type
loss, TL) and transmission loss (TL) when the
次に、1/3オクターブバンドによるSPLハウス内外差及び実施の形態2の実験用リアクタンス型消音器4aによる減音量について説明する。
Next, the difference between the inside and outside of the SPL house by the 1/3 octave band and the sound reduction by the
(1)「実験用防音ハウス1aの開口部に何も設置しない状態」、(3)「実験用防音ハウス1aの開口部に共鳴型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置した状態」の条件で、ハウス内外(測定点P1、P2、P3、P4)で測定したピンクノイズを中心周波数160Hz、200Hz、250Hz、315Hzで1/3オクターブ解析した。
(1) “A state in which nothing is installed in the opening of the experimental
192Hzに最も近い200Hz1/3オクターブバンドで解析した音圧スペクトルとP1とP2、P1とP3、P1とP4でのSPLハウス内外差のスペクトルを図25に示す。中心周波数160Hz、250Hz、315Hzで1/3オクターブバンドの解析したものも得たが、おおむね同様の傾向を示すため、重複するのを避け、ここでは図示はしない。SPLハウス内外差は実験用リアクタンス型消音器4aを含む実験用超低周波音透過低減装置全体の減音効果である。そして、実験用リアクタンス型消音器4aを設置した状態と設置しない状態でさらに差を取れば、これが実験用リアクタンス型消音器4aによる減音効果になる。
The sound pressure spectrum analyzed in the 200 Hz 1/3 octave band closest to 192 Hz and the spectrum of the SPL house internal and external differences at P 1 and P 2 , P 1 and P 3 , and P 1 and P 4 are shown in FIG. Although an analysis of a 1/3 octave band at a center frequency of 160 Hz, 250 Hz, and 315 Hz was also obtained, since the same tendency is generally exhibited, duplication is avoided and is not illustrated here. The difference between the inside and outside of the SPL house is the sound reduction effect of the entire experimental ultra-low frequency sound transmission reducing device including the
このハウス内外のSPLの差をとったもの(TL)及び実験用リアクタンス型消音器4aによる減音量(RSPL)を図26、27、28に示す。これを見ると実施の形態2の共鳴型の実験用リアクタンス型消音器4aでは、中心周波数200HzではP2、P3、P4の全てで約12dBほどの減衰効果が出ており、中心周波数250Hz、315Hzでも減衰効果が出ている。しかし、中心周波数160HzではP2でわずかに音圧があがったが、P3、P4では2dBほど減衰した。
26, 27, and 28 show the difference between the SPL inside and outside the house (TL) and the volume reduction (RSPL) by the
実施の形態2の実験用リアクタンス型消音器4aにおいても、測定点P2、P3、P4と距離が遠ざかることによる距離減衰の影響を検討した。距離減衰は図29に示すようになった。この場合も実験用リアクタンス型消音器4aの有無は距離減衰には影響を与えないと判断される。
Also in the
実施の形態2の共鳴型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置した場合の消音器としての効果をみるために数値解析を行った。その音圧分布を示したものが図30である。周波数fは192Hzであり、図30の左側も、図22と同様に、実験用防音ハウス1a内部の音圧分布、右側は外界を示し、この中間に設置されているのが共鳴型の実験用リアクタンス型消音器4aである。単位はPaである。L0は図示した最小の音圧レベル0(0〜0.043Pa)を示し、L10は最大の音圧レベル10(0.821Pa以上)を示している。等高線で囲まれた領域は同じ音圧レベルのゾーンを示す。
Numerical analysis was performed to see the effect as a silencer when the resonant-type
この計算結果によれば、実験用リアクタンス型消音器4aなしの場合と共鳴型の実験用リアクタンス型消音器4aを設置した場合の開口部出入口を比べると、L4(音圧レベル4)からL3(音圧レベル3)に低下し、その領域は膨張型のL4の領域がL3の領域になるほど1段階小さくなっている。図26,図27,図28からも分かるように200Hz付近で約12dB程度音圧が下がっている。膨張型の実験用リアクタンス型消音器4aより全体的に減衰しているのが分かる。
According to this calculation result, when comparing the opening and exit of the case where the
以上説明したように実施の形態2の共鳴型の超低周波音透過低減装置を超低周波防音ハウスに設置すると、制御対象である周波数16Hz付近(実験用リアクタンス型消音器4aでは200Hz付近に相当)では、共鳴型の超低周波音透過低減装置を設置することにより超低周波音を約12dB程度減衰する。これは周波数20Hz、26Hz(中心周波数250Hz、315Hz付近に相当)においてもおおむね同様の傾向を示す。
As described above, when the resonance type ultra-low frequency sound transmission reducing device of the second embodiment is installed in an ultra-low frequency soundproof house, the frequency to be controlled is around 16 Hz (corresponding to around 200 Hz in the
実施の形態2の超低周波音透過低減装置(超低周波防音ハウスと超低周波音用リアクタンス型消音器)は、長いぬれぶち長さと共鳴構造により、通常防音ハウスを透過してしまう20Hz以下の超低周波音に対し、壁面との間に粘性による音響境界層の発達を促し、発達した音響境界層を非定常に剥離させて再付着させ、流れの圧力損失を増加させる。すなわち、ゆったりと時間をかけて加減速し、音響境界層を非定常に繰り返し剥離、再付着させ、音響エネルギーの一部を熱エネルギーに変換させる。 The ultra-low frequency sound transmission reducing device (ultra-low frequency soundproof house and ultra-low frequency sound reactance silencer) according to the second embodiment is normally 20 Hz or less that passes through the soundproof house due to its long wetness and resonance structure. It promotes the development of the acoustic boundary layer due to the viscosity between the ultra-low frequency sound and the wall surface, and the developed acoustic boundary layer is detached unsteadyly and reattached to increase the pressure loss of the flow. That is, it slowly accelerates and decelerates, repeatedly peels off and reattaches the acoustic boundary layer, and converts part of the acoustic energy into thermal energy.
そして、空洞部の垂直方向の空洞高さを音波の1/2波長として共鳴させ、筒への開口で減少するぬれぶち長さをこの共鳴により補い、全体として減音効果を高めることができる。このとき反射率γが増大し、この反射波が超低周波防音ハウスに形成された定在波に作用して、定在波を弱めることができる。超低周波音用リアクタンス型消音器の長手方向の長さや、空洞部の空洞高さに制約があるとき大きな作用効果を得ることができる。 Then, the height of the cavity in the vertical direction of the cavity is resonated as a half wavelength of the sound wave, and the length of the wet spot that decreases at the opening to the cylinder is compensated by this resonance, so that the sound reduction effect can be enhanced as a whole. At this time, the reflectance γ increases, and this reflected wave acts on the standing wave formed in the ultra-low frequency soundproof house, so that the standing wave can be weakened. When there is a restriction on the length in the longitudinal direction of the reactance silencer for ultra-low frequency sound or the cavity height of the cavity, a great effect can be obtained.
本発明は、振動ふるい機等の音源を覆う常時開放した超低周波防音ハウスに適用できる。 The present invention can be applied to an ultra-low frequency soundproof house that is always open and covers a sound source such as a vibration sieve machine.
1 超低周波防音ハウス
2 開口部
3 超低周波音源
4 超低周波音用リアクタンス型消音器
5 出口部
6 ベルトコンベア
7 筒
8 孔
m1、m2 空気の質量
k、kt バネ定数
C 音響キャパシタンス
l1、l2 ぬれぶち長さ
A 音響管路の断面積
S 超低周波防音ハウスの側面の面積
S1、S2、S3 断面積
V、Vt 空洞の容積
P1、P2、P3、P4 測定点
α 補正係数
r 減衰係数
γ 反射率
θ 透過率
1
Claims (8)
前記超低周波音用リアクタンス型消音器の入口部と出口部のぬれぶち長さに比例して音響境界層を発達させ、このぬれぶち長さに比例した音響インピーダンスのみかけの抵抗成分を増加し、音響エネルギーを熱エネルギーに変換して超低周波音を低減することを特徴とする超低周波音透過低減方法。 Cover the sound source with an ultra-low frequency soundproof house, and install a reactance silencer for the ultra-low frequency sound in the normally open opening of the ultra-low frequency soundproof house to reduce the ultra-low frequency sound emitted from the opening to the outside. An ultra-low frequency sound transmission reduction method,
The acoustic boundary layer is developed in proportion to the wet and dry lengths of the reactance silencer for the ultra-low frequency sound, and the apparent resistance component in proportion to the wet length is increased. An ultra-low-frequency sound transmission reduction method characterized by converting ultra-low frequency sound by converting acoustic energy into thermal energy.
前記ぬれぶち長さを増したときに、前記空洞部の垂直方向の空洞幅を増加することでリアクタンス成分を減少させ、音響エネルギーの一部を熱エネルギーに変換して超低周波音を低減することを特徴とする請求項1記載の超低周波音透過低減方法。 The reactance silencer for ultra-low frequency sound has a cavity that expands in a direction perpendicular to the longitudinal direction between the inlet and the outlet.
When the wetting length is increased, the reactance component is decreased by increasing the vertical cavity width of the cavity, and a part of the acoustic energy is converted into thermal energy to reduce the ultra-low frequency sound. The ultra-low frequency sound transmission reduction method according to claim 1.
前記超低周波音用リアクタンス型消音器が音響インピーダンスのみかけの抵抗成分と比例させた所定長さのぬれぶち長さを有する入口部と出口部を備え、前記ぬれぶち長さに比例して音響境界層を発達させて前記みかけの抵抗成分を増加し、音響エネルギーを熱エネルギーに変換して超低周波音を低減することを特徴とする超低周波音透過低減装置。 Ultra-low frequency sound radiated from the opening to the outside, comprising an ultra-low frequency soundproof house covering the sound source, and a reactance silencer for ultra-low frequency sound provided in an opening that is always open of the ultra-low frequency soundproof house An ultra-low frequency sound transmission reducing device that reduces noise,
The ultra-low frequency sound reactance silencer includes an inlet portion and an outlet portion having a predetermined wetted length proportional to an apparent resistance component of acoustic impedance, and an acoustic proportional to the wetted length. An ultra-low-frequency sound transmission reducing device that develops a boundary layer to increase the apparent resistance component and converts acoustic energy into thermal energy to reduce ultra-low frequency sound.
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