JP2012173620A - 排気システムの騒音低減構造 - Google Patents

Abstract

【課題】排気路における圧力損失の増加を抑制するとともに、排気システム大型化を抑制可能な排気システムの騒音低減構造を提供することにある。
【解決手段】概略閉構造の筐体内に熱を発生する回転機器を備え、回転機器から発生する熱を外部に排気する排気路１０を備えた排気システムの騒音低減構造であって、出口部位１２で、排気路１０内における音の伝播方向Ｚと平行な面に開口部２０を備え、開口部２０の開口面２３において、消音対象の特定周波数について、ある瞬間において特定の節における位相よりも位相が進んでいる正位相の第一領域Ａでの音圧の積算値と、当該正位相とは逆位相の第二領域Ｂでの音圧の積算値と、が等しくなるように音の伝播を遮断する遮音部材４０を開口部２０に設ける排気システムの騒音低減構造。
【選択図】図７

Description

本発明は、概略閉構造の筐体内に熱を発生する回転機器を備え、前記回転機器から発生する熱を外部に排気する排気路を備え、前記排気路の入口部位に、前記筐体内の気体を吸引し、前記排気路の出口部位から排気する吸引排出機構を備えた排気システムの騒音低減構造に関する。

上記のように回転機器のような騒音発生源が筐体内に配置される構造では、騒音発生源で発生した騒音が、筐体内部と筐体外部との間で空気の流通を行う排気路から漏れ出ることが問題となる。このような構造において、筐体外に漏れ出る騒音を低減する騒音低減構造としては、例えば特許文献１に記載された防音換気ダクトが知られている。この特許文献１に記載の騒音低減構造では、当該特許文献の図１などに示されているように、表面が吸音材からなる多数のバッファを千鳥に設けて、長く曲折する換気路（排気路）を構成している。この他に、特許文献２の図１などに示されるように、干渉によって騒音を低減する消音構造の換気口が用いられる場合がある。

しかし、特許文献１のように吸音材によって吸音効果を得るためには、広い面積に十分な厚さの吸音材を設置する必要がある。そのため、換気路において気体が通る断面積は減少し、圧力損失が増加する。さらに、吸音材で消音できる消音域が必ずしも回転機器から発生する騒音のピーク周波数とは一致しない。また、経路を内燃機関の排気ガス等の高温気体が通過する場合は、耐久性も課題になる。特許文献２に記載の干渉消音構造も、設置のために十分なスペースが必要であり、これらの騒音低減構造を用いると排気システムが大型化してしまうといった問題があった。

特開平５−３０２３６９号公報 特開２００５−３４４９５６号公報

本発明は、このような従来の欠点に着目したもので、その目的は、排気路における圧力損失の増加を抑制するとともに、排気システム大型化を抑制可能な排気システムの騒音低減構造を提供することにある。

本発明に係る概略閉構造の筐体内に熱を発生する回転機器を備え、前記回転機器から発生する熱を外部に排気する排気路を備え、前記排気路の入口部位に、前記筐体内の気体を吸引し、前記排気路の出口部位から排気する吸引排出機構を備えた排気システムの騒音低減構造の特徴構成は、前記排気路を先端閉構造とするとともに、前記排気路を前記入口部位から前記出口部位側に伝播する音に関し、前記出口部位で、前記排気路内における前記音の伝播方向と平行な面に開口部を備え、前記開口部の開口面において、消音対象の特定周波数について、任意の瞬間において特定の節における位相よりも位相が進んでいる正位相の第一領域での音圧の積算値と、当該正位相とは逆位相の第二領域での音圧の積算値と、が等しくなるように音の伝播を遮断する遮音部材を前記開口部に設ける点にある。

この特徴構成によれば、概略閉構造の筐体において、回転機器などから生じた騒音は、排気路を通って筐体外へと漏れ出る。筐体外へと漏れ出る騒音の音場（位相及び振幅）は、ホイヘンス・フレネルの原理より、排気路に設けられた開口部の音場によって形成されるとみなすことができる。ここで、排気路内においては騒音が内部で反射することにより定在波が発生する。開口部は騒音の伝播方向と平行な面に備えられているため、開口部の開口面における音場と、この定在波によって生じる音場と同一であるとみなせる。このような音場が形成される開口面において、特定の周波数成分の音場を考えると、ある瞬間において位相が正の値をとる第一領域と、当該瞬間において位相が負の値をとる第二領域とに分けることができる。そして定在波の特性から、この第一領域と第二領域とは常に逆位相の関係にある。よって、消音対象とする特定周波数について、第一領域での音圧（振幅の２乗）の積算値と、第二領域での音圧の積算値と、が等しくなるように遮音板を開口部に設けることで、第一領域における音場と第二領域における音場とは、振幅が同じ程度で、かつ逆位相の関係となる。よって、筐体外においては、第一領域における音場を波源とする波と第二領域における音場を波源とする波とがお互いに打ち消しあい、振幅が弱められた音場が形成される。すなわち、特に消音対象とする特定周波数成分について、筐体外に漏れ出る騒音を低減できる。本願において、積算値が等しいとは、正位相と逆位相の積算値が、音場下手側で消音が起こる程度に等しいことを意味する。

また、開口部に遮音板を設けるだけで済むので、遮音構造を設けることによる排気路における圧力損失の増加を抑制することができるとともに、排気システムの大型化を抑制することができる。

ここで、前記遮音部材が、前記開口部の前記音の伝播方向における一端に接して、設置されていると好適である。

この構成によれば、開口面における第一領域と第二領域とが連続するように構成されるので、筐体外において、第一領域における音場を波源とする波と第二領域における音場を波源とする波とがより効果的に打ち消しあう。すなわち、より効果的に筐体外に漏れ出る騒音を低減できる。

もしくは、前記遮音部材が、前記開口面において局所的に音圧が高くなっている全ての位置それぞれに対応して、設置されていると好適である。

この構成によれば、開口面における第一領域の音圧の積算値と第二領域の音圧の積算値とを、同程度に減少させることが出来るので、消音対象とする特定周波数成分については、低減効果を保ったまま、騒音をより一層低減できる。

また、前記遮音部材が、前記排気路を形成する部材とは別部材からなると好適である。

この構成によれば、排気路内部に一切手を加える必要がないため、排気システムの設置後に騒音が問題となった場合でも、簡便に騒音低減構造を設けることができる。また、遮音部材が機能しなくなった場合でも、容易に設置しなおすことが出来る。すなわち、メンテナンス性に優れた排気システムの騒音低減構造を実現出来、長期間にわたっても良好に騒音を低減できる。

また、前記排気路が路長手軸を横断する方向の断面形状が矩形の矩形断面通路として構成されるとともに、前記開口部が、前記矩形断面通路を形成する一の側面に設けられ、路長手軸に沿った一対の長辺と、前記一対の長辺に直交する一対の短辺からなる矩形開口であると好適である。

この構成によれば、排気路内においては伝播方向に直交する面においては略同一の音場が形成される。よって、開口面における音場も短辺に平行な方向に略同一となるので、矩形開口でない場合比べ、より効果的に騒音を低減できる。

また、前記音源が、前記回転機器及び前記吸引排出機構を成す吸引ファンであると好適である。

筐体内に備えられた回転機器や、吸引ファンは特定の回転数で回転するため、特定の周波数にピークを持つ騒音を発生させ易い。このため、この構成によれば、消音対象の特定周波数として、人間の聴覚上騒音として認識されやすい周波数を選択できるので、より効果的に騒音を低減できる。

本発明の第一実施例に係る排気システムの概略図である。 本発明の第一実施例に係る排気路の概略図である。 本発明の第一実施例に係る騒音の周波数特性を示す図である。 本発明の第一実施例に係る解析モデルを示す図である。 本発明の第一実施例に係る解析結果の一例を示す図である。 本発明の第一実施例に係る解析結果の一例を示す図である。 本発明の第一実施例に係る解析結果の一例を示す図である。 本発明の第一実施例に係る解析結果の一例を示す図である。 本発明の第二実施例に係る解析結果の一例を示す図である。 本発明の第二実施例に係る解析結果の一例を示す図である。 本発明の第二実施例に係る解析結果の一例を示す図である。 本発明のその他の実施例に係る解析結果の一例を示す図である。 本発明のその他の実施例に係る解析結果の一例を示す図である。

〔第一実施例〕
本発明に係る排気システムの騒音低減構造について、図面を参照して説明する。以下では、排気システムが騒音低減構造を備えることによる効果を明確にするため、排気システムの概略について説明した後、騒音低減構造を備えない場合に生じる騒音について説明を行う。その後、騒音低減構造を備えない場合との対比において、備える場合に生じる騒音について説明を行う。

１．排気システムの概略
１−１．全体構成
図１に、本発明に係る騒音低減構造を備える排気システムの一例を示す。本実施例では、排気システムとして、図１に示すような発電システム１を対象とする。発電システム１は概略閉構造の筐体２を備え、筐体２内に備えられた燃焼機関４は、動作時に、発熱を伴う。筐体２内に熱が篭るのを防ぐ為、発電システム１は、燃焼機関４から発生する熱を筐体２外部に排気し、筐体２の換気を行うための排気路１０を備えている。この排気路１０により、燃焼機関４の発熱により暖められた高温空気Ｇが筐体２外に排出されるとともに、筐体２内に備えられた燃焼機関４などから発生する音も、筐体２外へと漏出する。

ここで、本実施例においては、筐体２内において排気路１０を除いた空間、言い換えれば、筐体２内において燃焼機関４が収納された空間を、収納空間３と呼ぶ。

排気路１０は、筐体２の一角において鉛直方向（図１中の上下方向）全域を占めるように設けられた、筒状の部位である。排気路１０は、排気路１０内を伝播する音が外部に漏れるのを遮断できるとともに、音を反射可能な部材で構成されている。このような条件を満たす部材としては、一例として、金属部材が挙げられる。本実施例においては、排気路１０は、例えば肉厚の鋼板によって構成されている。排気路１０は、路長手軸Ｌを横断する方向の断面形状が矩形の矩形断面通路として構成されている。ここで、本実施例においては、路長手軸Ｌは鉛直方向と一致する。また、排気路１０の断面形状は、幅方向Ｘが１０ｃｍ、奥行方向Ｙが１０ｃｍの正方形である。

排気路１０は、鉛直方向上方端部に、燃焼機関４の発熱により暖められた高温空気Ｇを吸引するための入口部位１１を備えている。詳しくは後述するが、入口部位１１は、収納空間３と連通している。また、排気路１０は、鉛直方向下方側に、吸引した高温空気Ｇを筐体２外部に排出する為の出口部位１２を備えている。出口部位１２は、排気路１０の一側面に開口部２０を備えている。出口部位１２に備えられた開口部２０によって、排気路１０と筐体２外部とが連通している。

このような構成により、筐体２内に備えられた燃焼機関４から発生する騒音は、入口部位１１を通り、出口部位１２に設けられた開口部２０から筐体２外へと漏出する。ここでは、燃焼機関４内に設けられた回転機器（例えば、エンジン出力軸、その出力軸に接続される発電機）が回転することによって発生する振動音が筐体２外へと漏出する。加えて、排気路１０の入口部位１１に設けられたファン１４からも騒音は発生する。よって、筐体２外には、燃焼機関４及びファン１４から発生する騒音が漏出する。すなわち、本実施例において、筐体外部へと漏出する騒音の発生源は、燃焼機関４に備えられる回転機器及び吸引排出機構１３を成すファン１４である。

１−２．排気路
図２に、本実施例に係る発電システム１における排気路１０の概略を示す。ここで、排気路１０内において、騒音は、排気路１０の上方に設けられた入口部位１１から排気路１０の下方に設けられた出口部位１２に向かって伝播する。排気路１０内における騒音の伝播方向Ｚにおいて、騒音の発生源に近い方を伝播方向上流Ｚ１と呼び、音源から離れる方を伝播方向下流Ｚ２と呼ぶ。本実施例においては、排気路１０内における伝播方向Ｚは、鉛直方向に等しい。よって、伝播方向上流Ｚ１は、鉛直方向上方に等しく、伝播方向下流Ｚ２は、鉛直方向下方に等しい。

排気路１０は、伝播方向上流Ｚ１端部に入口部位１１を備えている。排気路１０の入口部位１１には、筐体２内において燃焼機関４の発熱により暖められた高温空気Ｇを吸引し、当該高温空気Ｇを排気路１０の出口部位１２から排気する吸引排出機構１３を備えている。吸引排出機構１３は、収納空間３と排気路１０とを連通する連通孔１５と、ファン１４とから構成されている。連通孔１５は、収納空間３と排気路１０とが接する排気路１０の一側面に設けられている。また、ファン１４は、収納空間３から排気路１０の出口部位１２に向かって風が発生するように設置されている。
本実施例においては、ファン１４が本発明における「吸引ファン」に相当する。

また、排気路１０は、伝播方向下流Ｚ２端部に出口部位１２を備えている。排気路１０は、出口部位１２で、伝播方向Ｚと平行な面に開口部２０を備えている。すなわち、出口部位１２において、排気路１０内における伝播方向Ｚと平行な面に、開口部２０を備えている。本実施例においては、出口部位１２を形成する面のうち、出口部位１２内における伝播方向Ｚと平行な面のうちの１つに開口部２０が形成されている。開口部２０は、排気路１０内の矩形断面通路を形成する一の側面に設けられ、路長手軸Ｌに沿った一対の長辺２１と、当該一対の長辺２１に直交する一対の短辺２２からなる矩形開口である。よって、開口部２０は、筐体２外との界面として、騒音の伝播方向Ｚに平行な矩形の開口面２３を備えている。本実施例においては、開口部２０は、排気路１０の幅方向Ｘの中央で、排気路１０の伝播方向下流Ｚ２側端面（排気路１０の底面）に接する位置に形成されている。すなわち、開口部２０は、当該開口部２０が設けられた排気路１０の端面における幅方向Ｘの中心線に対して線対称となるように形成されている。具体的には、開口部２０は、騒音の伝播方向Ｚに平行な長辺２１が４０ｃｍ、長辺２１に直交する短辺２２が４ｃｍの矩形開口となるように形成されている。また、排気路１０の伝播方向下流Ｚ２側端面（排気路１０の底面）から、入口部位１１までの距離は８０ｃｍである。このように筒状の排気路１０に平行して開口部２０を設けることで、開口部２０の面積を広く取り、排気効率を上げることが出来る。

また、排気路１０は、先端閉構造となっている。すなわち、排気路１０は伝播方向下流Ｚ２側端が音を反射可能に構成されている。具体的には、排気路１０の伝播方向下流Ｚ２側端面は、開口部２０に対して垂直に設けられた平板である。本実施例においては、排気路１０の鉛直方向下方端面（排気路１０の底面）が、排気路１０の伝播方向下流Ｚ２側に相当する。

１−３．音源（騒音源）
上述したように、本発明に係る発電システム１は、燃焼機関と発電機が対になっている。発電システム１において、筐体２外部へと漏出する騒音の発生源は、燃焼機関４、発電機及びファン１４である。一般的に、これらのように回転駆動部を備える機器から発生する騒音は、動作時の回転数によって特定の周波数にピークを持つ。本実施例における燃焼機関４、発電機及びファン１４によって発生する騒音の周波数特性を図３に示す。図より、燃焼機関４、発電機及びファン１４によって発生する騒音は、１９０Ｈｚ、３８０Ｈｚ、５７０Ｈｚ近傍などの複数箇所において鋭いピークを持つことがわかる。

２．騒音低減構造を備えない場合
２−１．解析方法
本実施例の発電システム１において、後述する騒音低減構造を備えない場合に、筐体２外に漏出する騒音を数値解析によって検証した。

具体的には、本実施例の排気路１０に対応するモデルを設定し、ヘルムホルツ方程式を３次元境界要素法で解くことにより、開口部２０前方に形成される音圧分布を求めた。幅方向Ｘに直行する断面で見たときのモデルを図４に示す。開口部２０の位置及び大きさは、上述したとおりである。また、排気路１０は剛体壁であるとし、密度が無限大で、音波は完全反射するものとしている。ここで、音源に関しては、排気路１０の底面から６０ｃｍの位置に配置するとともに、排気路１０の底面から８０ｃｍの位置に吸音境界を定めた。

２−２．解析結果
解析結果を、図５（ａ）及び図６に示す。図５（ａ）は、上記解析方法において音源を６７５Ｈｚに設定したときに、幅方向Ｘに直行する断面で見たときの排気路１０内及び開口部２０前方に形成される音圧分布を示すコンター図である。図５における、色の濃淡は、音圧を示している。後述する、図７（ｃ）、図９（ａ）、図１０（ｃ）、図１２、図１３（ｃ）も同様である。またこれらの図におけるスケールは統一してある。また、図６は、開口部２０前方位置における騒音の周波数特性である。

ここで、図５（ａ）から明らかなように、排気路１０内の開口部２０近傍においては定在波が生じている。この定在波は、音源から伝播方向下流Ｚ２に向かって伝播する進行波と、排気路１０の底面において反射し、伝播方向上流Ｚ１に向かって伝播する後退波とが干渉することによって生じていると考えられる。ここで、局所的に音圧が大きくなっている場所を腹、局所的に音圧が小さくなっている場所を節と呼ぶ。

２−３．排気管内の定在波
図５（ａ）において、排気路１０内の有効音圧分布を騒音の伝播方向Ｚに見たものを図５（ｂ）に示す。縦軸は、排気路１０の底面を原点としたときの、原点からの距離を示し、横軸は音圧レベルを示している。また、排気路１０の底面（原点）から１つ目の節を節Ｎ１、２つめの節を節Ｎ２、３つ目の節を節Ｎ３と呼ぶ。

ここで、定在波において、隣り合う腹は、常に逆位相の関係にある。より具体的には、隣り合う腹同士は常に位相がπだけ反転している。また、節での位相は常に±０となる。さらに、各位置における位相は連続的に変化しているため、特定の節を基準に考えたとき、特定の節に対して伝播方向上流Ｚ１側に隣り合う節までの各位置での位相と、特定の節に対して伝播方向下流Ｚ２側に隣り合う節までの各位置での位相とは、正負が逆となる。具体的には、図５（ｂ）において、原点（排気路１０の底面）から節Ｎ１までの領域、節Ｎ２から節Ｎ３までの領域を領域Ａとし、節Ｎ１から節Ｎ２までの領域を領域Ｂとすると、領域Ａにおける位相と領域Ｂにおける位相とは常に正負が逆となる。

言い換えると、この２つの領域（領域Ａ及び領域Ｂ）において、一方の領域が、特定の節における位相に対して進んでいるときには、他方の領域は、特定の節における位相に対して遅れている。ここで、節における位相は常に±０であることに注意すると、ある瞬間において、ある位置の位相が「特定の節における位相に対して進んでいるとき」とは、位相の値が正となることを意味し、ある位置の位相が「特定の節における位相に対して遅れている」とは、位相の値が負になることを意味する。すなわち、領域Ａにおける位相が正の値をとる瞬間には、領域Ｂにおける位相は負の値の位相をとる。また領域Ａにおける位相が負の値をとる瞬間には、領域Ｂにおける位相は正の値の位相をとる。このため、領域Ａにおける位相に対して、領域Ｂにおける位相は常に逆位相の関係にある。なお、ここではある位置での位相が、別の位置での位相に対しπずれている場合に限らず、正負が異なっている場合をも含めて「逆位相である」と呼ぶ。

以上、開口部２０前方に形成される音圧分布と、排気路１０内に形成される音場とを説明してきた。ここで、ホイヘンス・フレネルの定理原理によれば、開口部２０前方に形成される音圧分布は、開口部２０の開口面２３における音場を波源として形成されるとみなせる。すなわち、開口部２０前方に形成される音圧分布は、開口面２３における音場を音源として形成されているとみなすことができる。開口面２３は騒音の伝播方向Ｚに対して平行に設けられており、排気路１０内の騒音の伝播方向Ｚに垂直な断面における音場はほぼ均一とみなせるので、この開口面２３における音場は、図５（ｂ）に示される音圧分布のうち、開口部分に相当する領域（０〜４０ｃｍの領域）に略等しいと考えることができる。

図５（ｂ）に示すように、開口面２３における音場には、お互いに逆位相の関係にある領域が含まれている。図５（ｂ）に示す騒音の６７５Ｈｚ成分に関しては、開口面２３には、図５（ｂ）に示すように、原点から節Ｎ１までの領域Ａと、領域Ａにおける位相とは逆位相である節Ｎ１から４０ｃｍまでの領域Ｂが含まれている。ここで、逆位相の関係にある波は干渉により弱めあい、同位相の関係にある波は干渉により強めあう。このため、開口部２０前方に展開される音場の有効音圧分布は、領域Ａを波源とする波と、領域Ｂを波源とする波とが干渉することにより、図５（ａ）に示すように、音圧の高い場所と低い場所とが発生している。以下で詳述する本発明に係る騒音低減構造は、開口面２３における音場を、開口部２０前方に展開される音場が全体的に弱められる条件を満たすように、開口部２０に遮音部材４０を配置することによって調整し、排気路１０から発生する騒音を低減する。

３．遮音部材を備える場合
３−１．遮音部材の構成
図７（ａ）に、騒音低減構造を備える発電システム１の排気路１０を示す。本実施例では、出口部位１２に特定の特性を有する遮音部材４０を備えて消音を図る。騒音低減構造を備える発電システム１の構成は、排気路１０における開口部２０を除き、騒音低減構造を備えない場合と同様であるので、ここでは排気路１０のみを説明する。排気路１０の開口部２０には、開口面２３の一部を塞ぐように遮音部材４０が設けられている。遮音部材４０は、開口部２０の騒音の伝播方向Ｚにおける一端に接して、設置されている。すなわち、遮音部材４０の伝播方向上流Ｚ１側端部が、奥行方向Ｙに見て開口部２０の伝播方向上流Ｚ１端に接するように配置されている。また、遮音部材４０は、排気路１０を形成する部材とは別部材からなっている。より具体的には、遮音部材４０は開口面２３を幅方向Ｘに完全に覆るだけの幅方向Ｘの大きさを備えた板状の部材である。遮音部材４０の騒音の伝播方向Ｚの大きさは、後述するように消音対象とする周波数に依存する。本実施例においては、消音対象の周波数として６７５Ｈｚを設定しており、遮音部材４０の騒音の伝播方向Ｚの大きさは、１０ｃｍである。また、遮音部材４０は、奥行方向Ｙに見て、長方形をしている。遮音部材４０としては、排気路１０と同様に、排気路１０内を伝播する音が外部に漏れるのを遮断できるような部材で構成されている。本実施例においては、遮音部材４０に肉厚の鋼板を用いている。遮音部材４０は、例えば、開口部２０にネジ穴を設けるとともに、遮音部材４０に貫通穴を設け、当該ネジ穴と貫通孔を介してボルトによって締結するなどして、開口部２０に適宜固定すると良い。

３−２．遮音部材の配置
ここで、遮音部材４０は、開口部２０の開口面２３において、消音対象の特定周波数について、任意の瞬間において特定の節における位相よりも位相が進んでいる正位相の第一領域Ａでの音圧の積算値と、当該正位相とは逆位相の第二領域Ｂでの音圧の積算値と、が等しくなるように設けられている。上記２−３．で説明したように、「任意の瞬間において特定の節における位相よりも位相が進んでいる正位相の第一領域」とは、領域Ａに固定されるものではなく、図５（ｂ）及び図９に示す領域Ａ又は領域Ｂの何れか一方であり、「当該正位相とは逆位相の第二領域」とは他方の領域のことを指す。

説明を補足すると、領域Ａにおける位相が正の値をとる時間ｔ1においては、領域Ｂにおける位相は負の値となる。よって、任意の瞬間を時間ｔ1とすれば、領域Ａが第一領域に相当し、領域Ｂが第二領域に相当する。一方、領域Ａにおける位相が負の値をとる時間ｔ２においては、領域Ｂは正の値をとる。よって、任意の瞬間を時間ｔ２とすれば、領域Ｂが第一領域に相当し、領域Ａが第二領域に相当する。

すなわち、「第一領域での音圧の積算値と、第二領域での音圧の積算値と、が等しくなるようにする」とは、開口面２３における特定周波数についての音圧分布を見たときに、領域Ａにおける音圧の積算値と、領域Ｂにおける音圧の積算値が等しくなるようにすることを意味する。

遮音部材４０を備えた場合の開口面２３における音圧分布を図７（ｂ）に示す。開口面２３における領域Ａ及び領域Ｂの騒音の伝播方向Ｚの幅がともに１／４周期に相当している。当然ながら領域Ａ及び領域Ｂの音圧分布は等しいので、領域Ａにおける音圧の積算値と、領域Ｂにおける音圧の積算値とは等しくなる。

３−３．解析結果
このように遮音部材４０を設置した場合の、解析結果を、図７（ｃ）及び図８に示す。図７（ｃ）は、上記２−２．と同様の解析方法において音源を６７５Ｈｚに設定したときに、幅方向Ｘに直行する断面で見たときの排気路１０内及び開口部２０前方に形成される音圧分布を示すコンター図である。解析モデルは、開口部２０において遮音部材４０が設けられている領域（開口面２３において、排気路１０の底面から３０ｃｍの位置から伝播方向上流Ｚ１側に１０ｃｍの領域）を、剛体壁であるとした点を除き、上記２−１．と同様である。遮音板を設けていない場合（図５（ａ））に比べ、開口部２０前方において全体的に音圧が低下していることがわかる。また、図８は、開口部２０前方位置における騒音の周波数特性である。実線が遮音部材４０の設置前、破線が遮音部材４０の設置後を示す。遮音部材４０の設置により、全周波数域において、おおむね音圧が低下する傾向が見られた。また、特に消音対象とした６７５Ｈｚにおいて顕著な音圧の低下を確認できた。

４．遮音部材の設置手順
開口部２０における遮音部材４０の設置方法について上述した。以下では、実際に上述のように開口部２０に遮音部材４０を設置する手順について述べる。

手順１．
遮音部材４０を備えていない状態の発電システム１において、開口部２０前方位置における音圧の周波数特性を計測する。図６に示されるような周波数特性のグラフが得られるので、このグラフをもとに消音対象とする周波数を決定する。ここで、消音対象とする周波数は、周波数特性のグラフにおいて、局所的なピークをもつ周波数に決定すると良い。

手順２．
開口部２０の開口面２３において、手順１．で決定した周波数についての騒音の伝播方向Ｚの音圧分布を測定する。あるいは、決定した周波数と開口部２０の大きさに基づいて、解析的に求めても良い。この様にして、図５（ｂ）に示されるような音圧分布のグラフが得られるので、このグラフをもとに、領域Ａにおける音圧の積算値と領域Ｂにおける音圧の積算値とを等しくするために、遮音するべき（音圧を０にするべき）領域を決定する。

手順３．
手順２．で求めた遮音するべき領域を塞ぐように、開口部２０に遮音部材４０を設置する。

なお、手順１．における周波数特性の測定及び、手順２．における音圧分布測定は、公知の種々の技術を用いて行うことができる。以上のようにして、本発明に係る排気システムの騒音低減構造を実現することができる。

〔第二実施例〕
この第二実施例は、上記第一実施例とは遮音部材４０の構成及び配置方法が異なる別実施例である。その他の構成については、上記第一実施例と同様であるので、その他の構成については説明を省略し、主に遮音部材４０の構成及び配置方法を説明する。

第二実施例においては、消音対象の周波数として１２７５Ｈｚを設定している。ここで、遮音部材４０を備えない場合における開口部２０前方及び排気路１０内に形成される音圧分布を図９（ａ）に示す。この音圧分布を数値解析で求めるにあたっては、音源の周波数を１２７５Ｈｚとし、その他の条件については上述した条件を用いた。

図９（ｂ）に、開口面２３において騒音の伝播方向Ｚに見た音圧分布を示す。第二実施例において１２７５Ｈｚの音波に関しては、開口部２０が遮音部材４０を備えなくとも、開口面２３において、領域Ａにおける音圧の積算値と、領域Ｂにおける音圧の積算値とが等しいことがわかる。

１−１．遮音部材の構成
図１０（ａ）に、第二実施例における遮音部材４０の大きさと配置位置を示す。遮音部材４０は、開口面２３において局所的に音圧が高くなっている全ての位置それぞれに対応して、設置されている。より具体的には、開口部２０には、開口面２３における腹に対応して遮音部材４０が複数設けられている。これら複数の遮音部材４０は、領域Ａにおける音圧の積算値及び領域Ｂにおける音圧の積算値が等しいままに保たれるように設けられている。すなわち、複数の遮音部材４０は、領域Ａにおける音圧と領域Ｂにおける音圧とを同程度低下させるように設けられている。第二実施例においては、遮音部材４０は２枚設けられており、各遮音部材４０の騒音の伝播方向Ｚの大きさは５ｃｍである。遮音部材４０の一方は、排気路１０の底面から１５ｃｍの高さに設けられており、遮音部材４０の他方は、排気路１０の底面から２５ｃｍの高さに設けられている。

１−２．解析結果
このように遮音部材４０を配置した場合の、解析結果を図１０（ｃ）及び図１１に示す。図１０（ｃ）は、上記２−２．と同様の解析方法において音源を１２７５Ｈｚに設定したときに、幅方向Ｘに直行する断面で見たときの排気路１０内及び開口部２０前方に形成される音圧分布を示すコンター図である。解析モデルは、開口部２０において遮音部材４０が設けられている領域を剛体壁であるとした点を除き、〔第一実施例〕における２−１．と同様である。遮音板を設けていない場合（図９（ａ））に比べ、開口部２０前方において全体的に音圧が低下していることがわかる。また、図１１は、開口部２０前方位置における騒音の周波数特性である。実線が遮音部材４０の設置前、破線が遮音部材４０の設置後を示す。遮音部材４０の設置により、全周波数域において、おおむね音圧が低下する傾向が見られた。また、特に消音対象とした１２７５Ｈｚにおいて顕著な音圧の低下を確認できた。

〔その他の実施例〕
最後に、本発明のその他の実施例について説明する。なお、以下に説明する各実施例の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施例の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）第一実施例では、遮音部材４０を開口部２０の騒音の伝播方向Ｚの一端に接する場合の一例を示した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、遮音部材４０は、ある瞬間において特定の節における位相よりも位相が進んでいる正位相の第一領域での音圧の積算値と、当該正位相とは逆位相の第二領域での音圧の積算値と、が等しくなる条件を満たす限り、開口部２０の騒音の伝播方向Ｚの両端から離れた位置に設けても良い。このような構成について、消音対象の周波数を５２５Ｈｚと設定した場合を例に、一例を示す。

遮音部材４０を設けない場合の解析結果を、図１２に示す。図１２は、上記２−２．と同様の解析方法において音源を５２５Ｈｚに設定したときに、幅方向Ｘに直行する断面で見たときの排気路１０内及び開口部２０前方に形成される音圧分布を示すコンター図である。５２５Ｈｚに関しては、領域Ａにおける音圧の積算値が領域Ｂにおける音圧の積算値よりも大きい。ここで、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、開口面２３において、第一領域における音圧の積算値が、第二領域における音圧の積算値に等しくなるように、開口部２０の両端から離れた位置に遮音部材４０を設置する。ここでは、遮音部材４０は、伝播方向Ｚの大きさが１０ｃｍであり、排気路１０の底面から騒音の伝播方向Ｚに２０ｃｍ離れた位置に設けられている。このように遮音部材４０を設けた場合の音響解析結果を図１２（ｃ）に示す。遮音部材４０をこのように配置した場合でも、遮音板を設けていない場合（図１２）に比べ、全体的に音圧が低下していることが見て取れる。このとき、開口部２０の前方位置においては、遮音板を設けていない場合に比べ１．５ｄＢ低くなった。このように、ある瞬間において特定の節における位相よりも位相が進んでいる正位相の第一領域での音圧の積算値と、当該正位相とは逆位相の第二領域での音圧の積算値と、が等しくなる条件を満たす限り、開口部２０の騒音の伝播方向Ｚの両端から離れた位置に設けても、排気システムにおける騒音低減構造として利用可能である。

（２）上記実施例では、遮音部材４０が排気路１０を形成する部材とは別部材からなる場合の一例を示した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、遮音部材４０は、排気路１０を形成する部材の一部であっても良い。例えば、排気路１０と同じ材料で作成した遮音部材４０を、溶接により排気路１０と一体化した構成とすることもできる。

（３）上記実施例では、開口部２０が矩形開口である場合の一例を示した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、開口部２０の開口形状は矩形開口である必要はない。例えば、開口部２０の開口形状が楕円形であり、当該楕円に接する長方形領域を仮定した場合に、当該矩形長方形領域が、開口形状に対して十分に大きいような構成とすることもできる。

（４）上記実施例では、騒音の発生源が燃焼機関４に備えられる回転機器及び吸引排出機構１３を成すファン１４である場合の一例を示した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、消音対象とする騒音の発生源は、特定の周波数にピークをもつものであればよく、排気システム内に設けられたその他の回転機器であっても良い。具体的には、発電システム１が筐体２内に例えばモータジェネレータのような回転機器を備え、当該モータジェネレータを騒音源としても良い。

（５）上記実施例では、４．遮音部材の設置手順における手順２．において、開口面２３における騒音の伝播方向Ｚの音圧分布を実際に測定する場合の一例を示した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、手順２．において音圧分布を、手順１．で決定した周波数に基づき推定しても良い。具体的には、排気路１０内での音波の減衰は無視できるとし、排気路１０の底面に向かう進行波と、排気路１０の底面において完全反射した後退波とによって生じる定在波を求め、当該定在波の各位置での振幅の２乗を、開口面２３における騒音の伝播方向Ｚの音圧分布としても良い。

概略閉構造の筐体内に熱を発生する回転機器を備え、前記回転機器から発生する熱を外部に排気する排気路を備え、前記排気路の入口部位に、前記筐体内の気体を吸引し、前記排気路の出口部位から排気する吸引排出機構を備えた排気システムの騒音低減構造に好適に利用することができる。

１ ：発電システム（排気システム）
２ ：筐体
４ ：燃焼機関（回転機器）
１０ ：排気路
１１ ：入口部位
１２ ：出口部位
１３ ：吸引排出機構
１４ ：ファン（吸引ファン）
２０ ：開口部
２１ ：長辺
２２ ：短辺
２３ ：開口面
４０ ：遮音部材
Ａ ：第一領域
Ｂ ：第二領域
Ｇ ：高温空気
Ｌ ：路長手軸
Ｚ ：伝播方向

Claims (6)

1. 概略閉構造の筐体内に熱を発生する回転機器を備え、前記回転機器から発生する熱を外部に排気する排気路を備え、前記排気路の入口部位に、前記筐体内の気体を吸引し、前記排気路の出口部位から排気する吸引排出機構を備えた排気システムの騒音低減構造であって、
   前記排気路を先端閉構造とするとともに、
   前記排気路を前記入口部位から前記出口部位側に伝播する音に関し、前記出口部位で、前記排気路内における前記音の伝播方向と平行な面に開口部を備え、
   前記開口部の開口面において、消音対象の特定周波数について、任意の瞬間において特定の節における位相よりも位相が進んでいる正位相の第一領域での音圧の積算値と、当該正位相とは逆位相の第二領域での音圧の積算値と、が等しくなるように
   音の伝播を遮断する遮音部材を前記開口部に設ける排気システムの騒音低減構造。
2. 前記遮音部材が、前記開口部の前記伝播方向における一端に接して、設置されている請求項１に記載の排気システムの騒音低減構造。
3. 前記遮音部材が、前記開口面において局所的に音圧が高くなっている全ての位置それぞれに対応して、設置されている請求項１に記載の排気システムの騒音低減構造。
4. 前記遮音部材が、前記排気路を形成する部材とは別部材からなる請求項１〜３の何れかに記載の排気システムの騒音低減構造。
5. 前記排気路が路長手軸を横断する方向の断面形状が矩形の矩形断面通路として構成されるとともに、
   前記開口部が、前記矩形断面通路を形成する一の側面に設けられ、前記路長手軸に沿った一対の長辺と、前記一対の長辺に直交する一対の短辺からなる矩形開口である請求項１〜４の何れかに記載の排気システムの騒音低減構造。
6. 前記排気路を伝播する音の発生源が、前記回転機器及び前記吸引排出機構を成す吸引ファンである請求項１〜５の何れかに記載の排気システムの騒音低減構造。